Desarrollo de medidores de caudal de agua no invasivos

El medidor de flujo de agua no invasivo utiliza tecnología de medición de flujo ultrasónico; los transductores del medidor de flujo a menudo son del tipo de abrazadera sin ser intrusivos en las tuberías de agua, a menudo vemos medidores de flujo ultrasónicos portátiles, medidores de flujo ultrasónicos de mano o medidores de flujo de agua montados en la pared con sensor de flujo no invasivo para tomar la medición del flujo de agua.

La tecnología de caudalímetros ultrasónicos ha surgido en el mercado desde 1970. Al principio, se basaba principalmente en el caudalímetro Doppler . Sin embargo, en la etapa inicial, la tecnología de caudalímetros de agua no invasivos se aplicó en muchas aplicaciones inapropiadas, lo que resultó en resultados de medición deficientes. Años más tarde, se han promovido algunas aplicaciones más exitosas, y la medición ultrasónica del caudal de agua con tecnología no invasiva ha sido gradualmente reconocida por los usuarios. Al mismo tiempo, la capacidad de la unidad de procesamiento electrónico de los caudalímetros ultrasónicos se ha mejorado en las últimas décadas con la mejora del nivel técnico de la industria electrónica. Con el desarrollo continuo, estas mejoras no solo amplían el campo de aplicación de los caudalímetros Doppler, sino que también hacen que el caudalímetro ultrasónico de tránsito temporal se aplique a una variedad de aplicaciones y pueda obtener una mayor precisión, haciendo así que la tecnología de caudalímetros ultrasónicos no invasivos se utilice más.


Desde 1990, numerosas compañías de petróleo y gas, así como estaciones de calibración de flujo, han acumulado una gran cantidad de datos prácticos, lo que permitió completar el primer informe de investigación sobre la medición de gas natural mediante caudalímetros ultrasónicos en 1996, que constituye la parte clave del informe AGA 9 de 1998. Desde entonces, los caudalímetros ultrasónicos se han desarrollado ampliamente en el campo de la medición de gas natural. En 2005, también con base en una gran cantidad de datos prácticos, se promulgó oficialmente la norma API 5.8 para la medición de hidrocarburos líquidos mediante caudalímetros ultrasónicos para líquidos, lo que impulsó eficazmente la aplicación de caudalímetros ultrasónicos para líquidos en el petróleo y sus derivados.


Actualmente, el número de caudalímetros ultrasónicos se utiliza a nivel mundial a un ritmo superior al 10 % anual. China es el país con mayor crecimiento, y la industria del petróleo y el gas es la de mayor aplicación.

Principio del medidor de flujo de agua no invasivo

Actualmente, existen dos tecnologías comunes de caudalímetros ultrasónicos en el mercado: el caudalímetro de tiempo de tránsito y el caudalímetro Doppler. Si bien los caudalímetros no intrusivos con método de tiempo de tránsito se inventaron posteriormente, su uso es generalizado y permiten alcanzar una mayor precisión en la medición de agua. Si bien la aplicación de la tecnología Doppler presenta numerosas limitaciones, también presenta una aplicación única en la medición de aguas residuales o aguas sucias.

Medidor de flujo de tiempo de tránsito con sensor de flujo de agua no invasivo

El método del medidor de caudal por tiempo de tránsito se refiere a la técnica que determina la velocidad del agua en la tubería midiendo el tiempo entre dos transductores cuando el pulso ultrasónico fluye de ida y vuelta. Cada transductor actúa como transmisor y receptor. Los medidores de caudal por tiempo de tránsito se utilizan principalmente para agua limpia, agua corriente, agua subterránea, agua contra incendios, etc. No son adecuados para aguas residuales, aguas residuales ni efluentes.


Bajo la condición de que el agua llene la tubería y esté estacionaria, el tiempo del pulso ultrasónico hacia y desde el transductor es teóricamente el mismo. Porque en un fluido estático, la velocidad del sonido ultrasónico que se propaga en diferentes direcciones es constante. Si el agua fluye a través de una tubería, los pulsos ultrasónicos viajan más rápido aguas abajo que aguas arriba, y la diferencia de tiempo entre los dos es proporcional a la velocidad del agua en la tubería. Tanto los medidores de flujo ultrasónicos monocanal como los multicanal se pueden utilizar para medir los caudales de agua, pero los medidores de flujo ultrasónicos multicanal miden con mayor precisión porque obtienen información del caudal de diferentes lugares en el perfil del agua, por lo tanto más cerca de la situación del caudal real. La velocidad del flujo se calcula a partir del tiempo de viaje sobre una distancia fija y no se ve afectada por factores como la temperatura del agua, la presión y la composición del fluido.

Los medidores de caudal ultrasónicos ofrecen una alta precisión en un amplio rango de caudal, sin pérdida de presión en la tubería. Al no tener piezas móviles, los medidores de caudal ultrasónicos ofrecen un rendimiento muy estable, al igual que los medidores de caudal no intrusivos. En general, los medidores de caudal no invasivos ofrecen las siguientes ventajas principales sobre otros tipos de medidores: sin piezas móviles, sin contacto, sin pérdida de presión; amplia relación de reducción; medición bidireccional; sin necesidad de mantenimiento periódico; instalación sencilla; estabilidad y larga vida útil.

Medidor de caudal de agua ultrasónico con abrazadera

Los caudalímetros ultrasónicos Doppler y de transmisión temporal se instalan con abrazadera; pueden utilizarse como caudalímetros de agua. Los caudalímetros no invasivos no penetran la pared de la tubería y sus sondas no entran en contacto con el agua. Este caudalímetro no intrusivo ofrece ventajas en la medición de fluidos corrosivos, pero su precisión es baja y no cumple con los requisitos de alta precisión.


El caudalímetro de abrazadera debe cumplir estrictamente con las siguientes operaciones:
✅ El material de la tubería a medir debe ser adecuado para la transmisión de ondas sonoras;
✅La superficie de montaje debe estar limpia y limpia;
✅La sonda debe estar acoplada acústicamente al exterior de la tubería (normalmente se utiliza grasa o epoxi);
✅La pared interior de la tubería a medir debe estar libre de sustancias capaces de absorber ondas sonoras.

Por ejemplo, los fabricantes de medidores de flujo ofrecen diferentes maneras de instalar la abrazadera en los medidores para posicionar la sonda. Algunos fabricantes fijan el conjunto de la sonda a la pared exterior de la tubería mediante un riel de alineación, una correa, cadenas de eslabones o un soporte de superficie para fijar el módulo completo a la tubería. La velocidad a la que viaja una onda sonora está determinada por el material que atraviesa, y el ángulo de refracción resultante varía considerablemente. Dado que tanto la tubería como el agua pueden generar ángulos de refracción, es muy difícil posicionar la sonda con precisión.

Además, la posición de la sonda que funciona para un fluido no funcionará para otros fluidos debido a cambios en el ángulo de refracción.
Una vez posicionada con precisión la sonda, esta debe acoplarse acústicamente a la pared exterior de la tubería con grasa o epoxi. Las superficies de acoplamiento rugosas pueden provocar que la sonda se desprenda de la pared de la tubería, lo que afecta la transmisión y recepción de pulsos entre sondas. Para aplicaciones de transferencia de custodia, los caudalímetros ultrasónicos de abrazadera no ofrecen la precisión ni la estabilidad necesarias.

Especificaciones del medidor de flujo de agua no invasivo

• El medidor de flujo de agua no invasivo se puede fabricar como medidor de flujo de agua invasivo de montaje en pared o como medidor de flujo de agua de tipo portátil o medidores de flujo de agua de mano;
• El flujo de agua hacia adelante y hacia atrás se puede medir y registrar en los datos mediante medidores de flujo no intrusivos.
• Los transmisores de caudalímetros no invasivos ofrecen diversos protocolos de comunicación, como 4-20 mA, pulsos, relés, RS485 y Modbus. El caudalímetro puede transmitir datos a una PC o a la nube mediante este protocolo para implementar el Internet de las Cosas (IoT). Este protocolo de comunicación es adecuado para diferentes condiciones ambientales.

Aquí encontrará información técnica sobre la configuración MODBUS RS485 del medidor de flujo ultrasónico no invasivo: Configuración MODBUS RS485 >>


• El transmisor de caudal incorpora un registrador de datos para guardar los datos de medición de agua, que pueden exportarse a una computadora. Los datos de inspección de tuberías pueden exportarse durante la inspección de mantenimiento. Los datos incluyen tiempo, caudal, caudal total, caudal directo e inverso, y se puede configurar el intervalo de medición, lo cual resulta ideal para la inspección de tuberías y el control del caudal.
• Diferentes maneras de instalar sondas ultrasónicas de flujo no invasivo, como una cadena, un riel de alineación o una correa. Caudalímetros sin contacto para una pérdida de presión cero.



Medidor de flujo ultrasónico montado en riel de alineación



• Los medidores de flujo de agua no invasivos tienen transductores con abrazadera para no dañar la tubería de agua y no provocarán fugas en la tubería de agua.
• Tamaño de la línea de tubería de agua de DN32 a DN2000, el tamaño normal solicitado es medidor de flujo de agua no invasivo de 1 pulgada, 2”, 3” 4 pulgadas, DN100, sensor de flujo ultrasónico de 6 pulgadas, medidores de flujo con abrazadera de 8 pulgadas, 10”, 12 pulgadas o DN300
• Rango de velocidad del agua: ±0,01 m/s~±12,0 m/s

Aquí adjuntamos un vídeo de cómo instalar un medidor de flujo ultrasónico no invasivo >>