Los caudalímetros electromagnéticos se utilizan ampliamente en aplicaciones industriales por su precisión y fiabilidad, pero su rendimiento puede verse afectado por factores como burbujas de gas, acumulación de sedimentos y depósitos de partículas sólidas. Estos problemas pueden provocar lecturas inestables, reducir la precisión de las mediciones o incluso averiar el instrumento con el paso del tiempo. Este artículo analiza los retos típicos a los que se enfrentan los caudalímetros electromagnéticos, apoyándose en estudios de casos, y ofrece ideas y soluciones profesionales para mantener un funcionamiento preciso y fiable en condiciones exigentes.
Índice
Líquidos que contienen gases
La presencia de gases disueltos en los líquidos no afecta a la medición del caudal, pero los gases libres (es decir, las burbujas de gas) pueden afectar a las mediciones y provocar averías. Hay tres fuentes principales de gas libre en una tubería de líquidos:
- Aire no purgado completamente de la tubería.
- Aire o gas aspirado desde el exterior del sistema de tuberías.
- Gases disueltos que se transforman en burbujas de gas libres.
En las industrias de procesos, la presión y la temperatura de los líquidos en las tuberías fluctúan a menudo. Cuando la presión desciende o la temperatura aumenta, los gases disueltos pueden transformarse en burbujas de gas libres. Por ejemplo, cuando un líquido por debajo de la temperatura ambiente permanece estacionario en la tubería durante un tiempo (como durante una parada), el aire disuelto puede transformarse en burbujas de gas. A la inversa, cuando un líquido por encima de la temperatura ambiente se mantiene en una tubería sellada y se enfría gradualmente, puede crear condiciones de vacío local, lo que lleva a la formación de burbujas de gas a partir del aire disuelto o la vaporización.
Estas burbujas de gas suelen provocar un caudal inestable en la fase de arranque del proceso al reiniciar el sistema. Esto puede manifestarse como una salida de caudal fluctuante, pero el sistema suele estabilizarse después de funcionar durante un tiempo. Además, cuando la válvula de control está casi cerrada, el líquido puede tender a vaporizarse, lo que provoca la formación de burbujas.
Líquidos que contienen fases sólidas
Los líquidos que contienen partículas sólidas, como polvos, materiales granulares o fibras, pueden causar varios problemas:
- Ruido de los lodos.
- Contaminación de la superficie del electrodo.
- Capas de deposición conductoras o aislantes en electrodos o revestimientos.
- Desgaste o deposición en el revestimiento, alterando el área de flujo.
Caso práctico: Efecto de cortocircuito por deposición conductiva
Si se depositan materiales conductores en la superficie del revestimiento aislante de un caudalímetro electromagnético, se producirá un cortocircuito en la señal de medición del caudal, lo que provocará el fallo del instrumento. Dado que el material conductor se acumula gradualmente con el tiempo, este fallo no suele producirse durante la puesta en servicio, sino después de cierto tiempo de funcionamiento.
El taller de herramientas de una fábrica de motores diésel utilizó un caudalímetro electromagnético DN80mm para medir y controlar el caudal de electrolito salino saturado con el fin de optimizar la eficacia de corte en un proceso electroquímico. Inicialmente, el instrumento funcionaba bien. Sin embargo, tras dos meses de uso intermitente, la medición del caudal empezó a disminuir hasta que la señal se aproximó a cero. Tras una inspección, se encontró una fina capa de óxido amarillo en la superficie del revestimiento aislante. Tras limpiarlo, el instrumento volvió a funcionar con normalidad. El óxido amarillo estaba causado por una gran cantidad de óxido de hierro depositado por el electrolito..
Se trataba de un fallo observado después de que el sistema hubiera estado funcionando durante un periodo de tiempo. Aunque no es un fallo habitual, este tipo de efecto de cortocircuito también puede producirse si hay una corrosión grave en las tuberías metálicas, que provoque la deposición de óxido. Si un caudalímetro comienza mostrando lecturas normales y luego disminuye gradualmente con el tiempo, este tipo de fallo debe considerarse como una causa potencial.
Caso práctico: Problemas de sedimentos en los caudalímetros electromagnéticos
En una planta de tratamiento de aguas de Shanghai, el agua bruta se bombea desde el río Huangpu, unos 30 kilómetros río arriba, hasta la planta a través de dos tuberías DN600mm. En 1991, la planta empezó a utilizar dos caudalímetros electromagnéticos DN600mm para medir el caudal de agua, y todo funcionaba con normalidad. Sin embargo, en 1993, las lecturas de caudal empezaron a mostrar un descenso. Tras eliminar fallos en las secciones abiertas del instrumento, se sospechó que el caudalímetro tenía un problema. En 1997 surgió la oportunidad de inspeccionar el estado interno del caudalímetro, y se descubrió que se habían acumulado sedimentos en las paredes interiores del tubo de medición, y que la capa más gruesa superaba los 10 mm. Las superficies de los electrodos también estaban cubiertas de sedimentos, a ras de los depósitos circundantes. Tras la limpieza, el caudalímetro volvió a funcionar con normalidad.
Este caso pone de manifiesto que, en los sistemas de medición de agua bruta, los sedimentos se acumulan inevitablemente en las paredes interiores de la tubería de medición con el paso del tiempo. Que afecte o no a la medición del caudal depende de la duración del funcionamiento. En este caso, la acumulación de sedimentos al cabo de tres años provocó una notable reducción de la precisión de la medición del caudal. Por lo tanto, los caudalímetros electromagnéticos utilizados para medir el agua bruta de ríos y lagos deben limpiarse periódicamente. Otros caudalímetros, como los ultrasónicos y los venturi, también experimentan una reducción del área de flujo debido a la acumulación de sedimentos, lo que puede afectar a la precisión de la medición. En este caso, los sedimentos de 10 mm de espesor en una tubería DN600 mm provocaron una variación de 1,2%-2,5% en las lecturas de caudal.
Conclusión
Para el funcionamiento a largo plazo, deben considerarse medidas de diseño para abordar el problema de la acumulación de sedimentos, tales como:
- Aumento de la velocidad del caudal en los puntos de medición para prolongar los intervalos de limpieza.
- Instalación de puertos de inspección para la limpieza periódica dentro de la tubería.
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