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Selección de transductores ultrasónicos de caudal de gas: frecuencia, trayectoria acústica, presión y temperatura

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Selección de transductores ultrasónicos de caudal de gas: frecuencia, trayectoria acústica, presión y temperatura

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La selección de un transductor de caudal de gas es una tarea de diseño del sistema
La medición ultrasónica del caudal de gas se utiliza en contadores de gas residenciales y comerciales, líneas de procesos industriales, ventiladores, analizadores, sistemas de combustión y en la monitorización de chimeneas o conductos. Los transductores son solo una parte del sistema. Su idoneidad depende del gas, el tubo de flujo, la trayectoria acústica, la presión, la temperatura, la frecuencia, la electrónica, el método de calibración y la consistencia en la producción.

Un transductor que produce una señal potente en el aire ambiente sobre un banco de pruebas puede que no se mantenga estable en el contador definitivo. La geometría de la tubería, los reflectores, la composición del gas, la presión, la temperatura, la contaminación, la carga del cable y el front-end analógico pueden alterar la amplitud, la fase, el desplazamiento del flujo cero y la medición del tiempo de vuelo.

Cómo funciona la medición del caudal de gas por tiempo de tránsito
Un contador típico utiliza dos transductores. Se realiza una medición a favor del flujo y otra en sentido contrario. La onda acústica que se desplaza en sentido descendente llega ligeramente antes, mientras que la onda en sentido ascendente llega ligeramente después. El tiempo de tránsito diferencial está relacionado con la velocidad media del gas a lo largo de la trayectoria acústica. A continuación, se utilizan el área de la tubería, la geometría de la trayectoria, la calibración y la corrección del perfil de flujo para calcular el caudal volumétrico o másico.

La diferencia de tiempo suele ser mucho menor que el tiempo de tránsito total. Por este motivo, la estabilidad de la forma de onda, la adaptación de los transductores, la resolución temporal y la detección con bajo nivel de ruido son fundamentales. Con caudal nulo, el tiempo diferencial ideal es cero, pero los transductores y los componentes electrónicos reales introducen desviaciones que deben caracterizarse y compensarse.