Caudalímetro electromagnético - Cómo funciona

Los caudalímetros electromagnéticos se utilizan para medir el líquido conductor en un sistema y tienen una gran precisión. La uniformidad y sofisticación de su diseño permiten una amplia gama de aplicaciones, desde el control de procesos industriales hasta la vigilancia del medio ambiente. Este artículo trata de su diseño, principio de funcionamiento, ventajas y aplicaciones.

Índice de contenidos

• Diseño
• Principio de funcionamiento
• Ventajas del caudalímetro electromagnético
• Aplicaciones de los caudalímetros electromagnéticos
• Preguntas frecuentes

Diseño

Lea nuestro artículo sobre tipos de caudalímetros para obtener una visión general de los distintos diseños de caudalímetros.

Dependiendo del fabricante, el diseño del caudalímetro electromagnético puede variar. Sin embargo, como se ve en la figura 2, la construcción de un caudalímetro electromagnético tiene los siguientes componentes básicos:

• Bobinas magnéticas (A): Crear un campo magnético constante perpendicular al flujo del líquido. Las bobinas magnéticas deben estar diseñadas para proporcionar un campo magnético uniforme en toda la sección transversal del tubo de flujo para obtener mediciones precisas.
• Tubo de flujo (B): Cuerpo principal del caudalímetro por donde pasa el fluido conductor. El material del tubo de flujo debe ser no conductor y químicamente compatible con el fluido del proceso para evitar la corrosión y la acumulación. Los materiales más comunes son el acero inoxidable revestido de PTFE u otras sustancias no reactivas.
• Electrodos (C): Colocados en posición opuesta a través del tubo de flujo, captan la tensión inducida proporcional al caudal. Los electrodos suelen estar hechos de materiales como acero inoxidable, Hastelloy, titanio o platino, elegidos en función de su resistencia a la corrosión y su capacidad para mantener la conductividad con el fluido medido.
• Convertidor (D): Procesa la señal de tensión del electrodo y la convierte en un valor de caudal. El diseño del convertidor es fundamental, ya que debe filtrar el ruido eléctrico y compensar las variaciones de temperatura, las propiedades del fluido y el perfil del caudal.

Principio de funcionamiento

El principio de funcionamiento de un caudalímetro electromagnético se basa en la Ley de Faraday de inducción electromagnética, que establece que se inducirá una tensión cuando un conductor se mueva a través de un campo magnético.

• Generación de campos magnéticos: Los electroimanes colocados en lados opuestos del tubo de flujo generan un campo magnético constante y uniforme que impregna el tubo de flujo y el líquido que pasa por él.
• Líquido conductor: El fluido medido debe ser conductor. El líquido contiene iones cargados que pueden responder a un campo magnético.
• Tensión inducida: Según la Ley de Faraday, el movimiento del líquido conductor a través del campo magnético induce una tensión. Esta tensión es directamente proporcional a la velocidad del líquido que atraviesa el campo. Cuanto más rápido fluya el líquido, mayor será la tensión inducida.
• Medición de electrodos: Para captar la tensión inducida, el caudalímetro dispone de un par de electrodos en contacto con el líquido. Estos electrodos se colocan perpendicularmente a la dirección del campo magnético y al flujo del líquido. Detectan la tensión inducida en el fluido y transmiten esta señal a los circuitos electrónicos del caudalímetro.
• Cálculo del caudal: Los circuitos electrónicos procesan la señal de tensión recibida de los electrodos. Dado que la tensión inducida es proporcional a la velocidad del flujo y que se conoce la sección transversal de la tubería, el caudal puede calcularse mediante la fórmula Q = A * v, donde Q es el caudal, A es la sección transversal de la tubería y v es la velocidad media del flujo.
• Señal de salida: El caudalímetro convierte el caudal calculado en una señal de salida que puede utilizarse para diversos fines, como la visualización en un indicador local, la transmisión a un sistema de control o el registro mediante un sistema de adquisición de datos.

Ventajas del caudalímetro electromagnético

Los caudalímetros electromagnéticos presentan las siguientes ventajas:

• No tienen piezas móviles, lo que reduce el mantenimiento y prolonga su vida útil.
• Pueden medir el caudal de líquidos sucios, corrosivos o abrasivos.
• Proporcionan una gran precisión y repetibilidad en un amplio intervalo de caudales. La precisión de un caudalímetro electromagnético es de aproximadamente ±0,5% del caudal o mejor. Obtenga más información sobre este tema en nuestro artículo sobre calibración de caudalímetros electromagnéticos.
• No provocan ninguna caída de presión en el fluido circulante.

Aplicaciones de los caudalímetros electromagnéticos

Los caudalímetros electromagnéticos son versátiles y pueden aplicarse en numerosos sectores, como el tratamiento de aguas y aguas residuales, el procesamiento químico, la producción de alimentos y bebidas, la industria farmacéutica y la minería.

• Gestión del agua y de las aguas residuales
  • Medición del caudal de agua limpia para distribución municipal
  • Control de los vertidos de aguas residuales para garantizar el cumplimiento de la normativa medioambiental
  • Medición del caudal en depuradoras para el control y la eficacia del proceso
• Industria química y farmacéutica
  • Dosificación precisa de fluidos durante las reacciones químicas
  • Control de lotes en la producción de productos farmacéuticos
  • Medición del caudal de líquidos corrosivos sin contacto con piezas móviles, lo que minimiza el mantenimiento
• Sector de alimentación y bebidas
  • Medición del caudal en la producción de bebidas (por ejemplo, cerveza), garantizando la coherencia y el control de calidad.
  • Control de los ingredientes líquidos en la elaboración de alimentos para una formulación precisa de las recetas
  • Sistemas CIP (limpieza in situ) para verificar los caudales de los productos de limpieza
• Industria papelera
  • Medición del flujo de pasta para controlar el proceso de producción de papel
  • Gestión de los aditivos químicos necesarios durante la fabricación del papel
  • Procesos de manipulación y tratamiento de efluentes
• Minería y tratamiento de minerales
  • Medición del caudal de lodos para optimizar la extracción y el tratamiento de minerales
  • Gestión de la dosificación de productos químicos para procesos de separación
  • Control del uso del agua en las distintas fases del tratamiento de minerales
• Agricultura e irrigación
  • Supervisión de la distribución del agua en los sistemas de riego, lo que contribuye a la conservación del agua.
  • Gestión de la aplicación de nutrientes y fertilizantes mediante sistemas de fertirrigación
  • Medición del caudal de agua en instalaciones acuícolas para mantener entornos óptimos para la vida acuática

Desventajas de los caudalímetros electromagnéticos

• Fluidos no conductores: Los caudalímetros electromagnéticos no pueden medir el caudal de fluidos no conductores.
• Requisitos de conductividad de los fluidos: La conductividad del fluido debe superar una cantidad mínima para que el caudalímetro funcione correctamente. Consulte las fichas técnicas del fabricante para determinar el nivel de conductividad específico.
• Perfil de flujo: Los caudalímetros electromagnéticos requieren un caudalímetro totalmente desarrollado. Las obstrucciones, las curvas o un tramo recto inadecuado de tubería aguas arriba y aguas abajo del sensor pueden provocar errores de medición.
• Condiciones del tubo de flujo: El revestimiento aislante del tubo de flujo debe estar intacto y libre de daños o acumulaciones. Cualquier alteración de la integridad del revestimiento, como la formación de incrustaciones, picaduras o suciedad, puede afectar negativamente al rendimiento y provocar lecturas de caudal inexactas.
• Interferencias eléctricas: Los campos electromagnéticos externos pueden interferir en el funcionamiento del caudalímetro. Las interferencias pueden proceder de equipos cercanos, como motores o variadores de frecuencia, y pueden causar ruido en la señal o lecturas falsas. Para mitigar estos efectos es necesario un blindaje y una conexión a tierra adecuados.
• Uso limitado en aplicaciones de gas y vapor: Dado que los caudalímetros electromagnéticos están diseñados para medir el caudal de líquidos, no son adecuados para aplicaciones de gas o vapor. La falta de conductividad eléctrica en estos medios impide la generación de una tensión inducida medible.
• Costes iniciales elevados: En comparación con algunos caudalímetros mecánicos, los caudalímetros electromagnéticos pueden tener unos costes iniciales más elevados debido a sus sofisticados componentes electrónicos y materiales de construcción. Sin embargo, esto suele verse compensado por los menores costes de mantenimiento y la longevidad del aparato.
• Limitaciones de temperatura y presión: Aunque los caudalímetros electromagnéticos pueden soportar una amplia gama de temperaturas y presiones, las condiciones extremas pueden superar los límites operativos de los sensores y revestimientos estándar. Se necesitan contadores especializados para temperaturas o presiones muy elevadas, lo que puede aumentar los costes y limitar las opciones.

Preguntas frecuentes

¿Cómo funciona un caudalímetro electromagnético?

Un caudalímetro electromagnético utiliza un campo magnético y electrodos para medir el caudal del fluido que atraviesa el caudalímetro.

¿Cuál es la diferencia entre un caudalímetro electromagnético y un caudalímetro ultrasónico?

Un caudalímetro electromagnético mide el caudal de un fluido conductor mediante flujo magnético y un caudalímetro ultrasónico mide el sonido que se desplaza a través de un fluido para medir el caudal.