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El "órgano sensor" de un caudalímetro.

I. Principio de funcionamiento: Ley de inducción electromagnética de Faraday

El principio básico es la ley de inducción electromagnética de Faraday: cuando un conductor se mueve a través de un campo magnético, cortando las líneas del campo magnético, se genera una fuerza electromotriz inducida (voltaje) en ambos extremos del conductor.

En un caudalímetro electromagnético, este "conductor" es el propio fluido conductor.

II. Componentes clave del sensor

Un sensor típico de caudalímetro electromagnético consta principalmente de las siguientes cuatro partes:

1. Tubo de medición:

Función: Permite el paso del fluido a medir.

Características: Generalmente fabricado con materiales no magnéticos (como acero inoxidable, acero al carbono, revestimiento de PTFE, etc.) para asegurar que el campo magnético penetre la pared del tubo sin problemas. La pared interior suele tener un revestimiento (como caucho, poliuretano, PFA, etc.) para mayor resistencia a la corrosión y al desgaste, y para aislar y prevenir cortocircuitos. 

2. Bobina de excitación: Función: Al energizarse, genera un campo magnético constante o alterno que penetra el tubo de medición y el fluido.

Ubicación: Generalmente se enrolla en la parte exterior del tubo de medición.

3. Par de electrodos: Función: Detecta la fuerza electromotriz inducida (señal de voltaje) generada por el corte de las líneas del campo magnético por el fluido.

Ubicación: Perpendiculares a la dirección del campo magnético y a la dirección del flujo del fluido, insertados directamente en el fluido y en contacto con él. El material de los electrodos se selecciona según la corrosividad del fluido (por ejemplo, Hastelloy, titanio, tantalio, acero inoxidable, etc.).

Punto clave: La magnitud de esta fuerza electromotriz inducida es directamente proporcional a la intensidad del campo magnético, la distancia entre los electrodos (básicamente igual al diámetro del tubo de medición) y la velocidad media del flujo del fluido.

4. Carcasa y anillo de puesta a tierra:

Carcasa: Protege los componentes internos y proporciona las interfaces de montaje.

Anillo de puesta a tierra: Garantiza un potencial estable del fluido, proporciona un punto de referencia estable para la tensión de la señal y evita interferencias, lo cual es especialmente importante para tuberías no conductoras.

III. Resumen del proceso de funcionamiento

1. El fluido conductor fluye a través del tubo de medición del sensor.

2. La bobina de excitación se energiza, generando un campo magnético perpendicular a la dirección del flujo del fluido.

3. El fluido en movimiento (como conductor) corta las líneas del campo magnético, generando una débil tensión inducida entre los dos electrodos. 

4. Esta señal de tensión (generalmente de solo unos pocos milivoltios) es captada por los electrodos.

5. La señal se transmite a un transmisor conectado al sensor.

6. El transmisor amplifica, filtra y calcula la débil señal de tensión, y finalmente la convierte en una señal de flujo estándar (como 4-20 mA) o una señal digital, mostrando el flujo instantáneo y el flujo acumulado.

IV. Características y ventajas principales

• Sin obstrucción del flujo, mínima pérdida de presión: La pared interna del tubo de medición es lisa, sin partes móviles ni salientes, lo que resulta en una pérdida de presión prácticamente nula.

• Alta precisión de medición: Para líquidos conductores, la precisión de medición suele ser muy alta y no se ve afectada por factores como la densidad, la viscosidad, la temperatura y la presión del fluido.

• Adecuado para fluidos complejos: Permite medir medios sucios que contienen partículas sólidas, fibras, lodos y fluidos corrosivos.

• Amplio rango de medición: El rango de velocidad de flujo puede ser de 0,1 m/s a más de 15 m/s.

• Medición bidireccional: Permite medir el flujo fácilmente en ambas direcciones.