Un caudalímetro electromagnético es un dispositivo de medición diseñado para medir el caudal volumétrico o másico de líquidos, que se basa en la ley de inducción electromagnética de Faraday . Se ha generalizado para medir el flujo de agua, soluciones acuosas y suspensiones.
Las ventajas de los caudalímetros electromagnéticos son la ausencia de resistencia hidrodinámica , la ausencia de elementos mecánicos en movimiento.
De acuerdo con la ley de inducción electromagnética de Faraday , se induce un EMF en un conductor que se mueve en un campo magnético , que es proporcional a la velocidad del conductor. El vector de este EMF es perpendicular a la dirección de movimiento del conductor y el vector del campo magnético.
Si reemplazamos el conductor con un flujo de fluido conductor que fluye entre los polos de un imán , entonces la magnitud de la FEM inducida en el fluido según la ley de Faraday será proporcional a la velocidad del flujo del fluido. Tal metro fue propuesto por el mismo Faraday. Sin embargo, los medidores de flujo de agua con imanes permanentes no han recibido una distribución práctica significativa debido a importantes deficiencias:
Posteriormente, el imán permanente fue reemplazado por un electroimán que crea un campo magnético alterno. El campo magnético modulado condujo a la modulación de la EMF inducida por el electroimán, lo que hizo posible separar la señal útil de la EMF electroquímica parásita.
La tubería en la zona de medición del caudalímetro (longitud de sección 2..5 diámetros de tubería) está hecha de material no conductor no magnético. La mayoría de las veces, un revestimiento (inserto) está hecho de plásticos inertes (como fluoroplástico, polietileno) en una tubería de acero inoxidable. A veces, toda la tubería está hecha de plástico. Para reducir la turbulencia del caudal en la zona de medida, se recomienda montar el caudalímetro en tramos rectos sin cambiar la sección para 5..10 diámetros de tubería antes y después del caudalímetro.
El error de estos dispositivos está determinado principalmente por los errores de su calibración y medición de la diferencia de potencial E.
Una desventaja importante y principal de los medidores de flujo electromagnéticos con un electroimán permanente, que limita su uso para medir flujos pulsantes débiles, es la polarización de los electrodos de medición, en la que cambia la resistencia del transductor y, en consecuencia, aparecen errores adicionales significativos. La polarización se reduce mediante el uso de electrodos hechos de materiales especiales (carbono, calomelio) o recubrimientos especiales para electrodos (platino, tantalio). Dichos caudalímetros a menudo requieren un mantenimiento diario (ajuste a cero, reajuste, etc.).
En caudalímetros con campo magnético alterno, el fenómeno de polarización del electrodo está ausente, sin embargo, aparecen otros efectos que también distorsionan la señal útil:
Los transductores primarios de los caudalímetros electromagnéticos no tienen partes que sobresalgan de la tubería (los electrodos se instalan al ras de la pared de la tubería), constricciones o cambios de perfil. Debido a esto, las pérdidas hidráulicas en el dispositivo son mínimas. Además, el transmisor del caudalímetro y la tubería del proceso se pueden limpiar y esterilizar sin desmontarlos. Por lo tanto, estos caudalímetros se utilizan en las industrias bioquímica y alimentaria, donde predominan los requisitos de esterilidad del medio. La ausencia de cavidades huecas excluye el estancamiento y la coagulación del producto medido.
Las lecturas de los caudalímetros electromagnéticos no se ven afectadas por las propiedades físicas y químicas del líquido medido ( viscosidad , densidad , temperatura , etc.), si no modifican su conductividad eléctrica.
El diseño de los transductores primarios permite el uso de los últimos recubrimientos aislantes, anticorrosión y otros, lo que hace posible medir el flujo de medios agresivos y abrasivos. En caudalímetros especiales con campo magnético alterno, los electrodos también se pueden aislar del líquido, formando un condensador en el circuito de medida.
El método es sensible a las faltas de homogeneidad (burbujas), la turbulencia del flujo, la distribución desigual de las velocidades del flujo en la sección del canal.
El método es sensible a las corrientes de tierra parásitas que fluyen a través de la tubería. Por lo tanto, ante el riesgo de tales corrientes, las secciones antes y después del medidor de flujo están hechas de tubería de metal con conexión eléctrica cuidadosa de las secciones para minimizar las corrientes parásitas a través del agua en el área del medidor de flujo.
Los medidores de flujo (especialmente aquellos con imanes permanentes) pueden obstruir la sección transversal de la tubería con desechos metálicos retenidos por el sistema magnético del medidor de flujo. Para combatir este fenómeno, los medidores de flujo de electroimán se apagan periódicamente por un corto tiempo para permitir que el flujo de agua se lleve los desechos.
Las ventajas señaladas proporcionaron una distribución bastante amplia de caudalímetros electromagnéticos, a pesar de su relativa complejidad de diseño.
Los caudalímetros electromagnéticos se utilizan para medir caudales muy pequeños (3 x 10 −9 m 3 /s) (por ejemplo, para medir el flujo sanguíneo a través de los vasos sanguíneos) y caudales elevados de líquidos (3 m 3 /s). Además, el rango de medición del medidor de flujo de un tamaño estándar alcanza 1000:1.
Los caudalímetros electromagnéticos no son adecuados para medir el caudal de gases, así como de líquidos con una conductividad eléctrica inferior a 10 -3 - 10 -5 S/m (10 -5 - 10 -7 Ohm -1 *cm -1 ), por ejemplo, productos de petróleo ligero, alcoholes, etc. El uso de dispositivos especiales de autocompensación que se están desarrollando actualmente permitirá reducir significativamente los requisitos para la conductividad eléctrica de los medios medidos y crear medidores de flujo electromagnéticos para medir el flujo de cualquier líquido. , incluidos los derivados del petróleo.
Los caudalímetros han encontrado la mayor aplicación en la contabilidad de los recursos hídricos y energéticos (en particular, en los sistemas de calefacción).
Los caudalímetros electromagnéticos se utilizan ampliamente en las industrias metalúrgica, bioquímica y alimentaria, en la construcción y el procesamiento de minerales, en medicina, ya que tienen una inercia baja en comparación con otros tipos de caudalímetros. Los caudalímetros son indispensables en aquellos procesos de control automático donde la demora juega un papel importante, o cuando se miden costos que cambian rápidamente.
Principales diferencias de los caudalímetros electromagnéticos industriales: