Instrumentos para medida de caudal SITRANS F SITRANS F US Información del sistema y sinopsis de selección de los caudalímetros ultrasónicos

■ Sinopsis Siemens ofrece dos tipos de caudalímetros ultrasónicos, los caudalímetros en contacto con el fluido y los caudalímetros de inserción tipo clamp-on. Eso ofrece máxima flexibilidad para el usuario final, en combinación con la posibilidad de seleccionar la tecnología más adecuada para sus requisitos.

4

Los caudalímetros ultrasónicos SITRANS F US con inserción tipo clamp-on proporcionan medidas de alta precisión en líquidos y gases, reduciendo a la vez al mínimo posible el tiempo de montaje y el mantenimiento.

■ Gama de aplicación Los caudalímetros ultrasónicos en contacto con el fluido son adecuados para medir casi todos los líquidos conductores y no conductores. • máx. 2% en partículas sólidas • máx. 2% en aire y gas • máx. 350 cSt Se aplican en primer lugar en los siguientes sectores: • Afluencia del agua sin tratar en plantas de tratamiento de agua • Aguas residuales tratadas • Producción de energía y suministro de energía • ndustrias del petróleo, gas y petroquímica • Sistemas de riego • Sistemas de agua refrigerante en el sector industrial y en centrales eléctricas • Sistemas para el transporte de líquidos no conductores • HART / salida 4 a 20 mA • PROFIBUS PA • ATEX

■ Beneficios Los caudalímetros ultrasónicos en contacto con el fluido SITRANS F US se utilizan para medir líquidos homogéneos conductores y no conductores. • Diámetros nominales del sensor DN 50 a DN 1200 (2" a 48") • Equipamiento posterior como sistemas humedecidos por el fluido de 1 y 2 vías hasta DN 4000 (160") • Selección de transmisores especiales para sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado, aplicaciones industriales generales y tareas complicadas • Homologaciones para transacciones con obligación de verificación oficial en el sector de calefacción a distancia • Montaje compacto y separado del transmisor • Extensas funciones de autodiagnóstico para indicar y registrar errores • Cambio de los convertidores de sonido sin interrupción del servicio • Comunicación HART y PROFIBUS PA • ATEX

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Siemens FI 01 · 2007

Los caudalímetros ultrasónicos en contacto con el fluido de la serie SITRANS F US SONOFLO son adecuados para medir líquidos electroconductores y no conductores.

■ Gama de aplicación Los caudalímetros ultrasónicos de inserción tipo clamp-on se clasifican por seis grupos de productos: Los caudalímetros universales FUS1010 y FUP1010 son adecuados para un sinfín de aplicaciones de líquidos, entre otras, en los siguientes sectores: • Aguas y aguas residuales: Agua sin tratar, agua potable, lodos, sustancias químicas, aguas residuales sin tratar, descarga de aguas residuales y mezcla de aguas residuales y lodo activado • Sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado: Aparatos refrigeradores, condensadores, sistemas de agua fría y caliente • Economía energética: Energía nuclear, combustibles fósiles, fuerza hidráulica • Industria de procesos industriales: Control de procesos, procesamiento de lotes, indicación de caudales, medición de caudal en volumen o en masa Los caudalímetros de energía FUE1010 son los aparatos ideales para las aplicaciones del sector de la energía térmica/economía energética, entre otras: • Contaje intermedio del consumo de agua de refrigeración y de agua caliente • Agua de condensadores, agua potable • Glicol y solución de agua salina, acumulación térmica Los caudalímetros de aceite FUH1010 son adecuados para crudo, petróleo refinado o gas licuado: • Detectores interfaciales / Densímetros • Caudalímetros volumétricos con compensación de viscosidad • Caudalímetros estándar de volumen (neto) y caudalímetros másicos Los caudalímetros de gas FUG1010 son adecuados para la mayoría de las aplicaciones del sector de gas natural y de gases para procesos industriales: Mediciones en servicio, asignación, verificación del control de flujo, análisis de fugas, producción, almacenamiento. Los caudalímetros básicos con inserción tipo clamp-on FUS1020 son adecuados para muchas aplicaciones con líquidos puros de la economía de aguas y aguas residuales, industria química, industria de calefacción y economía energética.

■ Beneficios • Fácil montaje: No es necesario separar tubos ni interrumpir el caudal • Mantenimiento mínimo: Los convertidores de sonido externos • no requieren ninguna limpieza en intervalos regulares, y tampoco incluyen piezas que sean propensas al desgaste o a ensuciarse • Ninguna caída de presión ni pérdida de energía • Versiones a uno, dos o más canales y un sinfín de cajas para todas las condiciones de aplicación y necesidades

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■ Gama de aplicación

SONO 3300/3000 Industrial

SONO 3100/FUS060 Industrial

SONOKIT Equipamiento posterior

SITRANS SITRANS FUS380/ FUS880 SONOCAL 3000

Sector Aguas, aguas residuales tratadas

●

●

■

Empresas de abastecimiento, agua de sistemas de calefacción a distancia, aplicaciones de refrigeración

●

●

▲

■

Empresas de abastecimiento, calefacción a distancia, requiere homologaciones

4

■

Riego

●

●

Hidrocarburos, aceites y gases licuados

■

■

Química

●

▲ 4)

■

●

●

Fluidos a baja temperatura

●

Offshore, 2 y 4 vías

▲

Forma Tubo/electrónica calibrados en la instalación de pruebas

●

Convertidor de sonido reemplazable bajo presión

●

●

Equipamiento posterior en tubos de acero/tubos de hormigón existentes/tubos no soldables/Hot-Tap

● ●

Compacto

●

Separado

●

Tipo de transmisor

●

SONO 3000

● ● 4)

●

FUS060

●

FUS060

●

FUS080

●

FUS080

Tamaño ● 3) 3) ● 3) ●

DN 50

2"

DN 65

2½"

●

DN 80

3"

●

DN 100

4"

●

●

5"

●

●

●

DN 150

6"

●

●

●

DN 200

8"

●

●

●

●

●

DN 225

9"

●

●

●

●

●

DN 250

10"

●

●

●

●

●

DN 300

12"

●

●

●

●

●

DN 350

14"

●

●

●

●

16"

●

●

●

●

●

●

●

DN 125

DN 400

●

●

DN 500

20"

●

DN 600

24"

●

●

●

●

DN 700

28"

●

●

●

●

DN 800

32"

●

●

●

●

DN 900

36"

●

●

●

3)

●

DN 1000

40"

●

●

●

3)

●

DN 1200

48"

● 1)

●

● 3)

●

DN 4000 máx.

160“

●

●

●

Número de vías 1 vía 2 vías 4 vías (a petición) ●

Diámetros nominales mayores a petición

2)

FUS380: 87 ... 250 V AC SONOCAL 3000

4)

●

●

●

●

●

= aplicación posible, ▲ = se usa con frecuencia, ■ = se usa casi siempre, O = convertidor de sonido especial

1)

3)

● ●

FUS080

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SONO 3300/3000 Industrial

SONO 3100/FUS060 Industrial

SONOKIT Equipamiento posterior

SITRANS SITRANS FUS880 FUS380/ SONOCAL 3000

Norma de bridas EN 1092-1

●

●

EN 1759-1

●

●

●

ANSI B16.5

4

Versión sin brida

●

●

Presión nominal PN 6

●

●

PN 10

●

●

●

PN 16

●

●

●

●

●

●

●

●

●

PN 25 PN 40

●

●

Clase 150

●

●

Clase 300

●

● ●

3)

●

PN 160

●

Clase 2500

●

Material de tubo y brida Acero al carbono

●

●

Acero inoxidable

●

Otros materiales a petición

●

●

Galvanizado en caliente Rango de temperatura °C

°F

-200

-330

-20

-4

-10

+14

●

●

●

0

+32

●

●

●

●

●

+50

+120

●

●

●

●

●

+120

+250

●

●

●

●

+160

+320

●

●

●

●

●

●

O ●

+200

+390

●

+250

+482

O

● ●

3)

Alimentación de corriente Pila 115 … 230 V AC

●

●

●

24 V DC

●

●

●

●

4)

●

2)

●

Homologaciones nacionales OIML R 75 (homologación para contador de cantidad de energía)

●

EN 1434, clase 2 (homologación para contador de cantidad de energía)

● 4)

Homologaciones de tipo nacionales disponibles EEx-d

● ●

EEx ATEX

●

●

●

●

Otros Indicador con teclado ●

= aplicación posible, O = convertidor de sonido especial

1)

Diámetros nominales mayores a petición

2)

FUS380: 87 ... 250 V AC SONOCAL 3000

3) 4)

FUS080

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●

●

4)

●

Instrumentos para medida de caudal SITRANS F SITRANS F US Información del sistema y sinopsis de selección de los caudalímetros ultrasónicos Medida de flujo ultrasónica por batería

■ Funciones Procesamiento directo de señales En el programa del caudalímetro ultrasónico SITRANS F US SONOFLO, la señal se transmite en directo y sin desviación hacia la pared de la perforación del transmisor al receptor. La emisión de las señales de punto a punto proporciona una intensidad de muy buena calidad en el procesamiento de señales y, por lo tanto, ayuda a evitar paradas repentinas del caudalímetro. Principio físico

Siemens ofrece una solución con una pila de litio de 3,6 V que tiene una vida útil de hasta 8 años. Condicionado por el perfeccionamiento de la electrónica para un consumo de energía extremadamente bajo, las funciones electrónicas y las prestaciones de servicio están disponibles sólo en medida limitada. El caudalímetro ultrasónico, operado por batería, se utiliza en el sector de producción de energía, en empresas de abastecimiento y en sistemas de riego, principalmente en puntos que no permiten la conexión a la red principal. Geometría del tubo con solución de 2 vías

B 1

2 C

D

A

B

4

4

3

A B

La precisión estática y mecánica de todos los caudalímetros depende de la geometría del tubo delante y detrás del caudalímetro y además del número de las vías de medida ultrasónicas. Cuando a través de un tubo fluye agua, en función de la configuración del tubo tendrá la tendencia a producir remolinos o a fluir dentro del tubo con diferentes velocidades. Por lo tanto, la tecnología más fiable se asegura hoy en día por el diseño de 2 o más vías.

A

Distribución de velocidad a lo largo de la ruta del sonido

Una onda acústica que se mueve en la misma dirección que el líquido llega del punto A al punto B más rápidamente, que una onda acústica que se mueve en contra del sentido del flujo, es decir, del punto B al punto A. La diferencia del tiempo de recorrido del sonido muestra la velocidad del flujo en el tubo. Debido a que el tiempo de retardo se mide en intervalos cortos tanto en el sentido del flujo como en sentido contrario al flujo, la viscosidad y la temperatura no tienen influencia sobre la precisión de medida. Principio de medida En los caudalímetros SITRANS F US SONOFLO, los dos convertidores ultrasónicos están dispuestos con un ángulo Θ en relación al eje del tubo. Los convertidores realizan la función de transmisor de medida y receptor de las señales ultrasónicas. Para efectuar la medida se determina el tiempo que la señal ultrasónica requiere para moverse en el sentido del flujo y en sentido contrario. El principio puede expresarse de la manera siguiente:

Las ventajas de los sistemas con 2 vías son: • menor sensibilidad frente a los obstáculos antepuestos como codos, bombas o válvulas. • alta seguridad de medida, ya que el medidor sigue midiendo incluso si una vía falla por cualquier motivo. Los típicos requisitos para una admisión recta son, en caso antepuesto, 10 x Di (Di = diámetro del caudalímetro) y en caso pospuesto 3 x Di. La precisión típica que se puede conseguir con la medida de caudal ultrasónica de 2 vías es equivalente al ± 0,5%, a condición de que las instalaciones se efectúen conforme a los requisitos arriba indicados. Caudalímetro ultrasónico de 4 vías En algunas aplicaciones, esta precisión tiene que realizarse con entradas extremadamente cortas y fuertes remolinos. Esto no es posible con las soluciones de 2 vías. Para estos casos ofrecemos una solución de 4 vías, adaptada a la medida a la situación de la entrada correspondiente. Si tiene preguntas con respecto a las aplicaciones especiales, diríjase a Siemens Flow Instruments.

v = K ⋅ (tA,B – tB,A) / (tA,B ⋅ tB,A) = K ⋅ ∆t/t² v = velocidad de flujo en promedio t = tiempo de propagación K = factor de flujo proporcional Este principio de medida tiene la ventaja de ser independiente de las fluctuaciones de la velocidad efectiva del sonido del líquido y, por lo tanto, también de la temperatura. El factor proporcional K se define mediante calibración en húmedo. Siemens FI 01 · 2007

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■ Datos técnicos MGD (US)

m 3/h

l/min.

105

500 DN

50

0") (11 ") (94

2 DN 00 24 ") DN 79 0( 0 20 DN ") 63 0( 60 1 5") DN 00 (5 4 1 ") DN (44 00 1 1 DN ") 36 0( 0 9 DN ") (28 00 7 DN

20 100 10 4 50 50 20 20 10 10

00 30

40

0 80

200

4

8") (11 2") DN (10 0 0 ") 26 (87 DN 0 0 22 DN ") 71 0( 80 1 ") DN 59 0( 0 15 ") 48 DN 0( 0 12 ") DN 40 0( 0 10 DN ") 32 0( 0 8 DN ") (24 00 6 DN

7")

15

( 00

") (20 00 5 DN ") 16 0( 0 4 DN ") (12 00 3 DN

3

5 500

2

DN

20 50

10 5 50 20

105

20 50

10 4 500

")

20

")

10 4

(14

0 15 DN

200

) (6"

10 3 50 20

500

( 00

N1

5")

D

5(

10 3

D

50

50

20

4")

2 N1

20

50

100 0.5

50

103

1

0( 25

4

100

D

1

0 35

20

10

10

) (8"

00 N2

200

DN

45

6

8")

0(

DN

10

GPM (US)

l/s

20

200

0.2

10

3")

500

0(

8 DN

20 0.1

DN

0.05

5

6

2")

200

0(

5 DN

10

100

") 2.5 5(

50 2

100 5

20 1

0.02

50

10

2

0.5

0.01 20

5

1 0.005 0.2 0.5 0.25 0.3 1 f/s

Diámetro nominal y caudal

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10 1 m/s

0.5 1.5

2

1,5 5

2

10 m/s

5 10 f/s

15

20

33 f/s

Instrumentos para medida de caudal SITRANS F SITRANS F US Información del sistema y sinopsis de selección de los caudalímetros ultrasónicos Guía para seleccionar un sensor de medida

El sensor debe estar siempre totalmente lleno de líquido.

Rango de medida mín.: 0 … 0,25 m/s Rango de medida máx.: 0 … 10 m/s Normalmente, el sensor se seleccionará de manera que la velocidad nominal de flujo v se sitúe en el rango de medida de 3 … 5 m/s. Fórmula para calcular la velocidad de flujo:

!

v = (4 x Qmáx ) / (π x Di² x 3600 ) v en m/s, Qmáx en m³/h, Di en m Entrada y de salida

Montaje en tubos totalmente llenos

min. 10 x Di

min. 3 x Di

Durante el montaje deben evitarse las situaciones siguientes: • el montaje en el punto más alto del sistema de tuberías • el montaje en tubos verticales con salida libre

min. 20 x Di

min. 40 x Di

Entradas y salidas recomendadas

Para obtener óptimos resultados, los tramos de admisión y de salida tienen que ser rectos. Entre el caudalímetro y los codos, las bombas y las válvulas se debe mantener una distancia determinada. Además, el caudalímetro debe disponerse centradamente con respecto a las bridas y a las juntas de los tubos. Las válvulas deben instalarse siempre detrás del caudalímetro, excepto en caso de montaje del sensor en un tubo vertical. En tal caso deberá colocarse una válvula bajo el sensor para el ajuste del cero. Esta válvula deberá seleccionarse de manera que en estado totalmente abierto no provoque ningún cambio de flujo.

No debe montarse en el punto más alto del sistema de tuberías ni en tubos verticales con salida libre.

En caso de tubos parcialmente llenos o tubos con salida libre, el caudalímetro debería instalarse en un codo.

Entrada y salida recomendada SONOKIT 1 vía, SONO SONO SONOCELL 1 3330/3000 CT, 3300/3100, SONOKIT 2 vías SONOCAL 3000 vía 2 vías, SITRANS FUS380 Codo de 90°

!

10 x Di

10 x Di

20 x Di

Montaje en codos con tubo parcialmente lleno

Válvula comple- 10 x Di tamente abierta

10 x Di

20 x Di

Se recomienda instalar los convertidores de sonido en posición vertical.

Válvula parcialmente abierta

40 x Di

40 x Di

40 x Di

2 codos de 90° en el mismo nivel

15 x Di

10 x Di*)

25 x Di

2 codos de 90° en dos niveles

20 x Di

20 x Di

40 x Di

Salida

3 x Di

3 x Di

3 x Di

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Instrumentos para medida de caudal SITRANS F SITRANS F US Información del sistema y sinopsis de selección de los caudalímetros ultrasónicos Efectos adicionales en caso de desviación de las condiciones de referencia • Salida de corriente: Como la salida de frecuencia (± 0,1% del caudal efectivo +0,05% del valor final) • Influencia de la temperatura ambiente: Salida de frecuencia/impulsos: < 0,005% SPAN/K • Salida de corriente: < ± 0,0075% SPAN/K • Influencia de la tensión de alimentación: 0,005% del valor medido con 1% de alteración

Montaje de un convertidor de sonido en posición vertical

Para obtener niveles de precisión máximos, el sensor y el transmisor deben calibrarse en conjunto. El SONO 3000 consiste en un aparato electrónico y un SENSORPROM separado. Los datos de calibración del caudalímetro están memorizados en el SENSORPROM y en el EPROM interno. El SENSORPROM contiene toda la información necesaria para un arranque rápido. La precisión del sistema se refiere a las series siguientes: SONO 3300/3000, SONO 3100/FUS060 Condiciones de referencia   

HUURU

4

       











   YHORFLGDG

Líquido

Agua

Temperatura del líquido

22 ± 5 °C





 PV

Temperatura ambiente

22 ± 5 °C

Tensión de alimentación

115/230 V AC +10 … -15% 24 V DC +25 … -15%, 24 V AC ± 15%

Tubo de admisión recto

20 x Di

Rango de medida ajustable

0 … 1 m/s a 0 … 10 m/s

Precisión de repetición

Mejor que 0,25% en el rango de 0,5 ... 10 m/s

Linealidad • Para el número de Reynolds 1000 < Re < 5000

Mejor que 1%

• Número de Reynolds > 5000

Mejor que 0,5%

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