¿Qué es un medidor de flujo ultrasónico?
Un medidor de flujo ultrasónico mide el flujo cronometrando pulsos de sonido mientras viajan a través del fluido. Sin partes móviles y sin pérdida de presión, se ha vuelto una opción destacada para la medición de custodia y de ducto de gas natural de gran diámetro, donde los diseños multitrayecto regidos por el AGA Report No. 9 entregan alta exactitud y amplia rangeabilidad.
Medidor de flujo ultrasónico en una línea: Un medidor de flujo ultrasónico mide el flujo a partir de la diferencia en el tiempo de viaje de pulsos de sonido enviados a favor y en contra del flujo: cuanto más rápido el fluido, mayor la diferencia de tiempo de tránsito, que se convierte directamente en velocidad y volumen.
Cómo funciona la medición por tiempo de tránsito
Un medidor ultrasónico de tiempo de tránsito monta pares de transductores en ángulo a través de la tubería. Cada par envía un pulso de sonido tanto aguas arriba como aguas abajo. Un pulso que viaja a favor del flujo llega más rápido que uno que viaja en contra, y esa diferencia en el tiempo de tránsito es directamente proporcional a la velocidad del fluido a lo largo de la trayectoria del sonido. El medidor convierte la velocidad de trayectoria en velocidad promedio de tubería y luego en flujo volumétrico.
Como la medición es puramente acústica, no hay nada en el flujo que se desgaste u obstruya: ni rotor, ni placa, y una pérdida de presión permanente despreciable. Los medidores de gas de grado custodia usan múltiples trayectorias acústicas (medidores multitrayecto) para muestrear el perfil de velocidad a lo ancho de la tubería, lo que mejora la exactitud y la tolerancia a una instalación imperfecta. El medidor también reporta la velocidad del sonido medida, que es un diagnóstico incorporado muy valioso: un cambio en la velocidad del sonido puede señalar un cambio de composición del gas o un transductor que falla.
Dónde encajan los medidores ultrasónicos
Para la transferencia de custodia de gas natural, los medidores ultrasónicos multitrayecto están cubiertos por el AGA Report No. 9, que aborda diseño, desempeño, calibración y diagnósticos, con el AGA 10 relacionando la velocidad del sonido medida con las propiedades del gas. Sobresalen en diámetros grandes de ducto y altos volúmenes donde la pérdida de presión de una placa de orificio sería costosa, y su amplia rangeabilidad maneja bien los flujos cambiantes. Los medidores ultrasónicos de líquido sirven en crudo y productos y se prueban como otros medidores de custodia de líquido.
Una ventaja distintiva son los diagnósticos: los medidores multitrayecto reportan de forma continua el desempeño por trayectoria, la calidad de señal, la ganancia y la velocidad del sonido, lo que permite a los operadores verificar la salud del medidor entre calibraciones. El medidor alimenta a un computador de flujo que aplica correcciones de presión, temperatura y compresibilidad y totaliza. Ese computador de flujo expone caudal, totales y diagnósticos por Modbus, así que una plataforma SCADA en la nube puede vigilar el flujo y sacar a la luz una trayectoria degradada antes de que afecte el número de custodia. También existen medidores ultrasónicos de abrazadera para medición no intrusiva, temporal o de verificación, aunque por lo general no se usan para custodia.
Preguntas frecuentes
¿Cómo mide el flujo un medidor ultrasónico sin partes móviles?
Cronometra pulsos ultrasónicos enviados a favor y en contra del flujo entre transductores en ángulo. El flujo acelera el pulso aguas abajo y frena el de aguas arriba, y esa diferencia de tiempo de tránsito es proporcional a la velocidad del fluido. Convertir la velocidad en flujo volumétrico solo requiere la geometría: nada gira ni obstruye físicamente la corriente.
¿Qué es un medidor ultrasónico multitrayecto?
Un medidor multitrayecto usa varias trayectorias acústicas en distintas posiciones a lo ancho de la tubería en lugar de una sola. Muestrear la velocidad en múltiples cuerdas da una estimación mucho mejor de la velocidad promedio real, lo que mejora la exactitud y reduce la sensibilidad a un perfil de flujo distorsionado. Los medidores ultrasónicos de gas de grado custodia bajo AGA 9 son multitrayecto por esta razón.
¿Por qué la velocidad del sonido es un diagnóstico útil en los medidores ultrasónicos?
El medidor mide la velocidad del sonido en el gas como subproducto. Ese valor depende de la composición del gas, la temperatura y la presión, así que un cambio inesperado puede señalar un cambio en la calidad del gas o un transductor que empieza a fallar. Comparar la velocidad del sonido medida con un valor calculado a partir de la composición (según AGA 10) es una verificación estándar de salud del medidor.
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