O princípio de medição de vazão ultrassônica

As mais diversas substâncias são transportadas e distribuídas em sistemas de tubulação todos os dias.
Elas podem incluir solventes e produtos químicos, óleos vegetais no setor alimentício, agentes refrigerantes na indústria primária ou produtos petroquímicos.
Os fluidos que fluem pelos tubos geralmente têm propriedades completamente diferentes. Assim, são necessários princípios diferentes para sua medição.
Um princípio é a medição de vazão com base no método de diferencial de tempo de trânsito usando ultrassom.
A física básica desse princípio remonta ao físico inglês e ganhador do prêmio Nobel Lorde Rayleigh.
Seu livro “A Teoria do Som”, publicado em 1877, descreve a propagação de ondas sonoras em sólidos e gases.

Veja como esse método de medição funciona:
Dentro do medidor de vazão ultrassônico, os pares de sensores são instalados um em frente ao outro no tubo de medição.
Cada sensor individual pode transmitir e receber alternadamente um sinal ultrassônico. Simultaneamente, os tempos de trânsito desses sinais são medidos.
Os sinais ultrassônicos são gerados com cristais piezoelétricos que aplicam uma tensão. Por outro lado, um cristal piezoelétrico cria uma tensão quando um sinal ultrassônico atinge o sensor.
Ao aumentar o número de pares de sensores, é possível detectar com precisão e compensar matematicamente as distorções do perfil da vazão em toda a seção transversal do tubo..

Durante a condição sem vazão, os tempos de trânsito do sinal são os mesmos - a montante e a jusante.
Assim que o fluido começa a fluir no tubo de medição, os sinais ultrassônicos são acelerados na direção da vazão e desacelerados contra a vazão.
Como resultado, os sinais ultrassônicos agora têm tempos de trânsito diferentes - menos tempo na direção da vazão e mais tempo contra a vazão.
Portanto, o tempo de trânsito diferencial medido pelos sensores é diretamente proporcional à velocidade da vazão no tubo.
Juntamente com a seção transversal conhecida do tubo, o volume real da vazão pode ser calculado.
Quanto maior a velocidade da vazão, maior a diferença de tempo medida entre os dois sinais ultrassônicos.

Para a medição de vazão ultrassônica, os sensores não precisam necessariamente ser instalados na parede do tubo.
Com um design clamp-on, por exemplo, os sensores são fixados diretamente na parte externa do tubo. Isso significa que eles podem ser modernizados a qualquer momento sem interromper o processo.
Com os sensores clamp-on, o sinal ultrassônico é passado diretamente pela parede do tubo para o fluido. O sinal continua através do fluido, é refletido na parede oposta do tubo e medido pelo segundo sensor - neste exemplo, com uma instalação de duas travessias.
O design clamp-on é único porque as taxas de vazão podem ser medidas em tubos muito grandes, com até 4 metros de diâmetro. Isso aumenta as possíveis áreas de aplicação, por exemplo, na indústria de água e hidrelétrica.

Instalação flexível, segurança do processo e custo-benefício são as vantagens distintivas da medição de vazão ultrassônica.
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