Medidor de densidad

Los densímetros Coriolis, también conocidos como caudalímetros másicos o caudalímetros inerciales , funcionan según el principio de vibración para medir los desfases en la vibración de un tubo delgado curvado. El tubo se hace girar alrededor de un eje central. Cuando no hay masa en la sección curvada, el tubo permanece sin torsionar. Sin embargo, cuando la densidad dentro de la sección curvada aumenta, la porción de flujo entrante se arrastra con respecto a la porción de flujo saliente. Esta torsión provoca desfases que resultan en cambios en la frecuencia de resonancia del tubo. Por lo tanto, la frecuencia de resonancia se ve directamente afectada por la densidad. Un medio de mayor densidad produce un mayor efecto Coriolis si el caudal volumétrico es constante. El flujo del medio provoca un desfase en la frecuencia del tubo curvado, que es proporcional al caudal másico de la muestra.

Los medidores Coriolis miden el flujo másico del sistema. No miden el flujo volumétrico. Sin embargo, este último puede inferirse a partir de la medición del flujo másico . Estas mediciones se limitan a diámetros pequeños de los tubos de flujo. No obstante, esta técnica de medición ofrece alta precisión y repetibilidad. Además, los medidores Coriolis tienen un tiempo de respuesta rápido.

Los medidores Coriolis deben calibrarse para temperatura y presión. Los puntos cero de estos valores se utilizan para calibrar el sistema. Los medidores Coriolis no se pueden calibrar mientras están en uso. La diferencia de rango se utiliza para observar cómo han variado la temperatura y la presión.

Los densímetros nucleares funcionan midiendo la radiación gamma. Esta radiación se emite desde una fuente, generalmente cesio-137 (con una vida media de unos 30 años). Un detector de centelleo detecta la radiación, que se convierte en destellos de luz. Se cuenta el número de destellos. La radiación absorbida por la masa no es detectada por el detector. Por lo tanto, la densidad del medio es inversamente proporcional a la radiación captada y detectada por el detector.

Los densímetros nucleares tienen un alcance limitado a lo que detecta el haz de radiación gamma. El tamaño de la muestra consiste en una única columna delgada de pequeña longitud longitudinal.

Los equipos nucleares requieren personal certificado y con licencia para operar los instrumentos. ^{[ 1 ]}

Los medidores de densidad de microondas cuentan con diversas formas de medir la concentración de sólidos en la muestra. Todos los medidores de microondas miden microondas, pero algunos utilizan métodos diferentes, como la medición del cambio en la velocidad de propagación de las microondas, la reducción de amplitud, el tiempo de vuelo, la diferencia de fase simple o el desplazamiento de fase doble. Cada técnica presenta ciertas precisiones. ^{[ 2 ]}

Algunos medidores de microondas utilizan una sonda cerámica que se inserta directamente en la muestra. Esto permite que el medidor tenga contacto directo con la muestra. Sin embargo, esto limita los tipos de lodos y suspensiones que pueden circular por la tubería. Los lodos abrasivos con partículas pueden dañar la sonda del sensor.

Los medidores de microondas también se limitan a líquidos con constantes dieléctricas constantes. El porcentaje de sólidos en la suspensión afecta la constante dieléctrica de toda la muestra. Por lo general, un porcentaje de sólidos superior al 20 % produce errores importantes. Se observan inconsistencias similares con diámetros de tubería grandes.

Los medidores de microondas son muy eficaces para detectar sólidos disueltos. Permiten visualizar fácilmente soluciones homogéneas, lo que los hace idóneos para aplicaciones donde la solución es consistente y no abrasiva.

Los densímetros ultrasónicos funcionan según diversos principios para calcular la densidad. Uno de los métodos es el principio del tiempo de tránsito (también conocido como principio del tiempo de vuelo). Con esta técnica, se suele instalar un sensor en la tubería, que integra un transmisor y un receptor ultrasónicos en una sola unidad. El densímetro ultrasónico calcula la velocidad del sonido utilizando la distancia conocida entre el transmisor y el receptor, así como el tiempo de tránsito medido. El instrumento de medición puede entonces calcular la densidad, ya que esta depende de la velocidad del sonido. ^{[ 3 ]}

Otro método utilizado en los medidores ultrasónicos es el método de promedio de energía de la envolvente. Este método se basa no solo en la amplitud de la señal, sino también en su forma. Estos paquetes de información se denominan envolventes.

Los medidores ultrasónicos Doppler miden el flujo de la suspensión cuando la concentración de sólidos en la suspensión es superior a 100 ppm y las partículas suspendidas tienen un diámetro mayor a 100 micras. Sin embargo, el método Doppler solo funciona con concentraciones de sólidos inferiores al 10 %. ^{[ 4 ]}

El tubo en U oscilante es una técnica utilizada para determinar la densidad de líquidos y gases . Se basa en la medición del desplazamiento de frecuencia de un oscilador causado por el cambio de masa introducido por la muestra. Este principio de medición se basa en un modelo de masa-resorte-amortiguador . Cuando la muestra se introduce en el tubo en U hueco, su masa influye en la frecuencia propia del oscilador. Mediante excitación electrónica (por ejemplo, electromagnética o piezoeléctrica ), el tubo en U se excita hasta oscilar sin amortiguación a su frecuencia de resonancia . La lectura óptica de la frecuencia de oscilación permite determinar con precisión el cambio de frecuencia inducido por la muestra. Utilizando el volumen bien definido del tubo en U, la densidad de la muestra se puede determinar con alta precisión ^{[ 5 ]} .

La temperatura afecta la densidad de los fluidos. En la mayoría de los casos, un aumento de la temperatura indica una disminución de la densidad del medio. Esto demuestra que la temperatura y la densidad son inversamente proporcionales. La temperatura también afecta a los propios medidores. Los caudalímetros másicos tienen diferentes frecuencias de resonancia a distintas temperaturas.

La presión modifica la rigidez del tubo de flujo másico. La presión afecta la rigidez de los medidores gravimétricos.

Las vibraciones producidas por el ruido de la planta pueden filtrarse. Estas vibraciones son evidentes en los medidores de microondas, ultrasónicos, gravimétricos y Coriolis. Las vibraciones provocan que este tipo de medidores acumulen errores.

Los medidores Coriolis cuentan con compensaciones por picaduras, grietas, desgaste del recubrimiento, erosión y corrosión. Estos daños afectan la resonancia del tubo y, por consiguiente, la línea base. Las compensaciones no se pueden realizar de forma dinámica. Estos daños suelen provocar desviaciones que se pueden añadir a los factores de calibración existentes para garantizar una lectura consistente.