Instalación y Puesta en Marcha de Medidores de Flujo Ultrasónicos de Abrazadera: Guía de Campo Usando GE PT878 y Yokogawa Serie ADMAG

Por qué la Precisión de los Datos de la Tubería Determina el Rendimiento del Medidor

Los medidores ultrasónicos de sujeción miden la diferencia de tiempo de tránsito entre los pulsos aguas arriba y aguas abajo. Esta diferencia es proporcional a la velocidad del fluido. El medidor convierte la velocidad en flujo volumétrico utilizando el área de la sección transversal de la tubería. Un error de 1 mm en el espesor de la pared desplaza la separación de los transductores e introduce un error sistemático del 2 al 3%. El GE PT878 requiere cuatro entradas: diámetro exterior, espesor de pared, material de la tubería y material del revestimiento.

Primero, mida el diámetro exterior con una cinta Pi, no con un calibrador. Las cintas Pi tienen en cuenta la ovalidad de la tubería y proporcionan una precisión de 0,1 mm. Segundo, mida el espesor de la pared con un medidor ultrasónico. La corrosión hace que el espesor real de la pared se desvíe entre 1 y 3 mm respecto a los datos nominales. Tercero, seleccione el material correcto de la tubería. El GE PT878 almacena valores de referencia para acero (5900 m/s), PVC (2340 m/s), hierro fundido (4500 m/s) y acero inoxidable (5800 m/s). Una entrada incorrecta del material desplaza la geometría del camino acústico y produce una separación incorrecta. Para la medición de flujo electromagnético en línea como alternativa, el Medidor de Flujo Electromagnético ABB FSM4000 ofrece una medición húmeda de alta precisión para fluidos conductores donde la precisión de sujeción es insuficiente.

Configuración del Transductor: Método V, Método W y Método Z

El método V es adecuado para diámetros de tubería de 25 a 300 mm. La señal acústica se refleja una vez en la pared opuesta de la tubería. Esta configuración es la predeterminada para la mayoría de las aplicaciones con fluidos limpios. La separación de los transductores en una tubería de acero de 150 mm (pared de 10 mm, servicio de agua) suele estar entre 110 y 140 mm. El método W utiliza dos reflexiones y es adecuado para tuberías pequeñas de 13 a 50 mm. Sin embargo, el método W requiere una intensidad mínima de señal del 60% en la pantalla del GE PT878; por debajo del 50%, la lectura se vuelve poco fiable.

El método Z coloca los transductores directamente opuestos sin reflexiones. Use el método Z en tuberías grandes de más de 300 mm, en líquidos con carga de partículas superior al 3% en sólidos, o en tuberías con incrustaciones internas o revestimiento. La serie Yokogawa ADMAG RSF especifica el método Z para todas las tuberías por encima de DN300. Para instalaciones horizontales, monte los transductores en las posiciones de las 3 y las 9 en punto. Nunca los monte a las 12 en punto, donde se acumulan bolsas de gas.

Aplicación del Compuesto de Acoplamiento y Preparación de la Superficie

Un acoplamiento deficiente entre el transductor y la superficie de la tubería es la causa más común de baja calidad de señal. GE suministra gel Soundout de alta temperatura para servicios hasta 90°C y Couplant D viscoso para temperaturas hasta 175°C. No sustituya con grasa de silicona para fontaneros, ya que su desajuste de impedancia acústica con el acero reduce la transmisión de la señal entre 15 y 25 dB.

• Paso 1: Retire la escama suelta, pintura y corrosión de la zona de medición usando un cepillo de alambre o una amoladora angular. La superficie de la tubería debe quedar de metal desnudo, limpia y lisa.
• Paso 2: Aplique el compuesto de acoplamiento en una perla circular de 5 a 8 mm de diámetro en el centro de la cara del transductor.
• Paso 3: Presione firmemente el transductor y gírelo 10 grados antes de fijar la correa de sujeción. Esto rompe las burbujas de aire en la capa del compuesto y mejora la uniformidad del contacto.

Verificación de la Calidad de la Señal y Aislamiento de Fallos en Seis Pasos

El GE PT878 muestra la intensidad de la señal como un porcentaje. Más del 75% indica buen acoplamiento. Entre 50% y 75% es marginal. Por debajo del 50% los datos son poco fiables. El Yokogawa ADMAG muestra un factor de correlación: por encima de 0,98 indica medición fiable, por debajo de 0,95 requiere reposicionamiento.

• Paso 1: Verifique nuevamente los valores de diámetro exterior y espesor de pared de la tubería. Un error de 2 mm en el espesor de la pared desplaza la separación de los transductores entre 5 y 8 mm en una tubería de 150 mm.
• Paso 2: Limpie la cara del transductor y la superficie de la tubería. El compuesto de acoplamiento seco o partículas de óxido causan dispersión acústica que reduce la señal en 20 dB.
• Paso 3: Verifique la presencia de gas o fuerte aireación en el líquido. Las burbujas de gas dispersan completamente las señales ultrasónicas. Cambie el punto de medición a una posición más aguas abajo.
• Paso 4: Cambie del método V al método Z en tuberías con incrustaciones internas o revestimiento superior a 3 mm. El método Z reduce los cruces del camino acústico y mantiene la intensidad de la señal en interiores de tubería degradados.
• Paso 5: Verifique la lectura de la velocidad del sonido. El agua a 20°C registra 1484 m/s. El petróleo crudo ligero registra entre 1300 y 1400 m/s. Una desviación mayor al 5% respecto al valor de referencia indica que los transductores están acoplados a una bolsa de gas o capa de incrustación en lugar del fluido principal.
• Paso 6: Verifique el número de Reynolds. La especificación de precisión del GE PT878 de ±1% de la lectura requiere Re superior a 10,000. Calcule Re = (ρ × v × D) / µ. Por debajo de Re = 4,000, la precisión se degrada a ±2 a 5%. Instale el medidor más aguas abajo o seleccione un medidor de inserción para aplicaciones de baja velocidad.

Conclusión y Recomendaciones

Los medidores ultrasónicos de sujeción proporcionan una medición no invasiva fiable cuando se instalan correctamente. La mayoría de los fallos en la puesta en marcha se deben a una entrada incorrecta de datos de la tubería y a una preparación inadecuada de la superficie. Siempre mida el espesor de la pared con un medidor ultrasónico en lugar de confiar en los valores nominales. Use el método Z para tuberías grandes, interiores con incrustaciones y fluidos con alto contenido sólido. Verifique una calidad de señal superior al 75% en el GE PT878 y un factor de correlación superior a 0,98 en el Yokogawa ADMAG antes de entregar los datos al DCS. Estas comprobaciones toman 30 minutos y evitan meses de errores de flujo inexplicables.

Autor: Liu Yang es un ingeniero de automatización industrial con más de 10 años de experiencia en PLC, DCS y sistemas de control.