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Para el llenado de cilindros de CO2 con gas de soldadura o mezclas multicomponentes a 500 a 800 kg/h, línea DN15, 35 a 45 °C, y rampa de presión de 0,5 MPa a 7 MPa, un caudalímetro másico Coriolis DN15 es la herramienta adecuada. Mide el caudal másico real independientemente de las fluctuaciones de presión, los cambios de densidad o la deriva de temperatura. Silver Automation Instruments suministra la serie SH-CMF-15 con una capacidad nominal de 10 MPa, con salida de pulsos de 4-20 mA que controla directamente la lógica de punto de ajuste del PLC de llenado. Precisión estándar del 0,5 %, piezas en contacto con el fluido de acero inoxidable 316L, transmisor a prueba de explosiones y conexión de proceso con brida. Código de modelo configurado: SH-CMF-15-P4-H1-T1-O1O2-C3-E1-A4-B1-P1-M1-PC1.
Un cliente del sector de gases industriales gestiona una estación de llenado de cilindros para mezclas de soldadura. El proceso es sencillo sobre el papel, pero supone un gasto excesivo para el caudalímetro:
El ciclo de llenado es la parte más difícil. La presión aumenta catorce veces en un solo ciclo. La densidad del CO2 a 0,5 MPa y 40 °C es de aproximadamente 9 kg/m³. A 7 MPa y 40 °C, el gas se aproxima a su región supercrítica y la densidad supera los 250 kg/m³. Cualquier medidor que mida volumen tendrá un margen de error superior a 25 veces durante todo el ciclo. La única forma de dosificar la masa con precisión es medirla directamente.
El caudalímetro Coriolis es la opción perfecta para el llenado de cilindros de CO2.
A continuación se muestran los caudalímetros alternativos al caudalímetro Coriolis en la aplicación de llenado de cilindros de CO2 :
• Caudalímetro térmico másico : funciona con gas, pero está diseñado para bajas presiones, generalmente inferiores a 1 MPa. A 7 MPa, el sensor se dañará. Además, está calibrado para una composición de gas fija. El cliente también utiliza mezclas de soldadura multicomponentes (Ar/CO2, He/Ar/CO2), por lo que la composición del gas varía entre lotes. Los caudalímetros térmicos requieren una recalibración o un factor de conversión de gas para cada mezcla, lo que genera errores.
• Caudalímetro de vórtice : requiere una velocidad mínima de entre 4 y 5 m/s para el gas. A DN15 y 800 kg/h, la velocidad del CO2 se encuentra dentro del rango, pero los caudalímetros de vórtice son volumétricos. Por lo tanto, se necesita compensación de presión y temperatura para corregir la masa. Con una variación de presión de 14x, el cálculo de la compensación se desvía, especialmente cerca del límite de fase del CO2, donde la ecuación de estado es no lineal.
• Placa de orificio o presión diferencial : rango de medición de aproximadamente 3:1, precisión del 1 al 2 % de la escala completa. Aceptable para la dosificación en estado estacionario, pero inútil para un ciclo de llenado que comienza a baja presión y termina cerca de la presión supercrítica.
• Turbina : no apta para el llenado de cilindros. Los picos de presión, desde el transitorio inicial de 0,5 MPa hasta 2 MPa, someterán a los cojinetes del rotor a cargas de choque.
Un medidor Coriolis mide el caudal másico directamente detectando la fuerza de Coriolis sobre un tubo vibrante que transporta el fluido. La lectura no depende de la presión, la densidad, la temperatura ni la composición. Tanto si el cilindro está a 0,5 MPa como a 7 MPa, y tanto si el gas es CO2 puro como una mezcla para soldadura, el medidor indica el mismo caudal másico en kg/h. Esto es precisamente lo que necesita el PLC de llenado.
Descarga de la hoja de datos del caudalímetro másico Coriolis serie SH-CMF >>
Para este cliente configuramos la serie SH-CMF en DN15. Desglosando el código:
• SH-CMF : Medidor de flujo másico Coriolis de plata, diseño de tubo en U
• 15 : Tamaño del sensor DN15, rango de caudal de 0 a 3 t/h (el punto de trabajo de 500 a 800 kg/h se encuentra en el medio del rango, donde la precisión Coriolis es mejor).
• P4 : presión nominal de 10 MPa, proporciona un margen del 30 % por encima del pico de 7 MPa.
• H1 : pantalla integral compacta, transmisor montado en el sensor
• T1 : rango de temperatura del proceso de -50 a 150 °C
• O1O2 : doble salida, analógica de 4-20 mA más salida de pulsos. La salida de 4-20 mA alimenta la entrada analógica del PLC para la velocidad en tiempo real, la salida de pulsos alimenta una entrada de contador de alta velocidad para la masa acumulada.
• C3 : Comunicación HART en la línea de 4-20 mA, para configuración y diagnóstico remotos.
• E1 : carcasa del transmisor a prueba de explosiones, certificada para uso en áreas peligrosas (Ex d IIC T6)
• A4 : precisión del 0,5 % de la lectura del flujo másico
• B1 : temperatura ambiente del transmisor de -20 a 50 °C
• P1 : Alimentación de 24 V CC
• M1 : Tubo de acero inoxidable 316L, compatible con CO2 seco y mezclas de gases de soldadura.
• PC1 : conexión de proceso de brida
El PLC utiliza dos señales del medidor, y por eso especificamos una salida dual O1O2:
Analógico de 4-20 mA : escalado de 0 a 1000 kg/h (o el rango que prefiera el operador). Este es el caudal en tiempo real. El PLC lo utiliza para controlar el llenado, detectar una obstrucción en la línea si el caudal disminuye repentinamente y ajustar la válvula de entrada desde entreabierta hasta completamente abierta a medida que aumenta la presión del cilindro.
Salida de pulsos : cada pulso representa una masa fija, por ejemplo, 0,1 kg. El PLC cuenta los pulsos en una entrada de contador de alta velocidad y compara el conteo con el valor de consigna (por ejemplo, 25 kg para un cilindro de soldadura estándar). Cuando el conteo alcanza el valor de consigna, el PLC cierra la válvula de llenado. El conteo de pulsos es la forma adecuada de controlar los totales de lotes, ya que no presenta desviaciones como las que podría presentar una señal analógica.
La lógica del punto de consigna es simple: el operador selecciona el tamaño del cilindro, el PLC carga la masa objetivo correspondiente en kg, abre la válvula de llenado, observa cómo aumenta el contador de pulsos y cierra la válvula al alcanzar el valor objetivo. El medidor Coriolis es el único instrumento que hace funcionar todo el circuito.
Medidor de flujo másico DN15
Con un caudal máximo de 800 kg/h y una densidad de CO2 de aproximadamente 250 kg/m³ en la parte superior del ciclo de llenado, el caudal volumétrico es de unos 3,2 m³/h. En DN15 (15 mm de diámetro interior), la velocidad del gas alcanza los 5 m/s en el pico. Esto se encuentra dentro del rango óptimo para un tubo Coriolis: lo suficientemente rápido para proporcionar una buena señal y lo suficientemente lento para evitar la erosión del tubo o una caída de presión excesiva.
Si se opta por un diámetro DN10, la velocidad superaría los 11 m/s y se añadiría una caída de presión de aproximadamente 0,3 MPa, lo cual no es crítico en este caso (la presión de suministro es mucho mayor que la del cilindro), pero también acortaría la vida útil del tubo. Si se opta por un diámetro DN20, la velocidad se reduciría a unos 3 m/s al final del ciclo de llenado, lo cual no supone un problema, pero el coste del medidor sería mayor y la menor velocidad reduciría ligeramente la relación señal/ruido al inicio del ciclo, cuando la presión es de tan solo 0,5 MPa y la densidad del gas es baja.
DN15 ofrece el equilibrio adecuado para el llenado de cilindros de CO2 de 500 a 800 kg/h.
Algunas cosas que siempre les decimos a los clientes que están construyendo una plataforma de llenado alrededor de un medidor Coriolis:
1. Instale el sensor verticalmente con el flujo hacia arriba si existe la posibilidad de que haya CO2 líquido en la tubería. Incluso pequeñas cantidades de líquido cambiarán momentáneamente su densidad y generarán ruido en la lectura. El flujo vertical ascendente permite que el líquido regrese a la fuente.
2. Utilice un circuito de derivación con válvulas de aislamiento . Las estaciones de llenado de cilindros de CO2 requieren limpieza e inspección periódicas. Un circuito de derivación permite que la línea permanezca en servicio mientras se retira el medidor para su calibración.
3. Conecte a tierra el sensor . La protección contra explosiones solo cubre la ignición dentro de la carcasa. La carga estática en la tubería de gas requiere una conexión a tierra independiente. Suministramos un terminal de conexión a tierra de serie.
4. Ponga a cero el medidor a la presión de línea , no a la atmosférica. Los medidores Coriolis tienen un pequeño desfase de cero que varía ligeramente con la presión de funcionamiento. Para un medidor que oscila entre 0,5 y 7 MPa, recomendamos ponerlo a cero a la presión intermedia (entre 3 y 4 MPa) sin flujo y con las válvulas cerradas en ambos lados.
5. Cableado de salida de pulsos : mantenga el cable corto (menos de 30 m) y apantallado. La señal de pulsos es digital, pero la entrada del contador PLC es sensible al ruido en tramos largos.
El llenado con CO2 puro es el caso más sencillo. El cliente también utiliza mezclas de Ar/CO2 (80/20, 75/25 y 90/10 son mezclas estándar para soldadura) y mezclas triples como He/Ar/CO2 para soldadura de acero inoxidable. Cada mezcla presenta un comportamiento de densidad diferente bajo presión.
Un medidor térmico o volumétrico requeriría una curva de calibración independiente para cada mezcla de gases. El cliente tendría que mantener varios medidores o aceptar errores significativos al cambiar de producto. Un medidor Coriolis mide la masa directamente, por lo que el mismo instrumento permite dosificar cualquier mezcla sin necesidad de recalibración. La densidad que proporciona el medidor Coriolis (disponible gratuitamente como variable secundaria) también permite al operador verificar que la mezcla no se haya separado durante el almacenamiento a granel, lo cual a veces ocurre con mezclas multicomponentes almacenadas durante largos periodos.
En este caso, el mayor coste de un medidor Coriolis se amortiza rápidamente. Un solo medidor, todas las mezclas, sin necesidad de recalibración al cambiar de producto.
El SH-CMF-15, con configuración totalmente a prueba de explosiones, presión nominal de 10 MPa, HART, doble salida y conexiones de brida 316L, tiene un precio de entre 6800 y 8500 USD, según el estándar de brida (ANSI 600# o DIN PN100) y la protección de la superficie. El plazo de entrega es de 25 a 35 días hábiles a partir de la confirmación del pedido. Realizamos envíos EXW Shanghai o DDP a la mayoría de los destinos en el sudeste asiático, Oriente Medio, África y Latinoamérica.
Se incluye el certificado de calibración de fábrica. Cada medidor se calibra en húmedo utilizando agua como fluido de referencia, con una precisión de flujo másico documentada del 0,1 % en agua. La precisión del 0,5 % que figura en la hoja de datos del cliente corresponde a la especificación publicada para servicio de gas, que tiene en cuenta los efectos típicos de la instalación y la incertidumbre de la densidad en aplicaciones de gas.
Si está construyendo o modernizando una estación de llenado de cilindros para CO2, gas de soldadura o mezclas multicomponentes, envíenos:
Le responderemos en un plazo de un día hábil con el código del modelo Coriolis recomendado, la declaración de precisión, el precio y el plazo de entrega. Para aplicaciones de CO2 de alta presión o supercrítico superiores a 10 MPa, consulte las opciones SH-CMF-P5 (16 MPa) y SH-CMF-P6 (25 MPa).
nos pondremos en contacto con usted en 24 horas..
