El misterio del medidor de flujo
Un operador de una línea de revestimiento observa que el medidor de flujo electromagnético en el circuito de recirculación indica un 15 % más de lo esperado. Las curvas de la bomba, los cálculos de caída de presión y las mediciones del tiempo de rotación del tanque sugieren un caudal real más bajo. Sin embargo, el contador, recientemente calibrado, indica un valor que desafía la realidad hidráulica.
El problema persiste después de la re-calibración. Varios medidores en diferentes bucles muestran un sesgo positivo similar. El elemento común entre los circuitos afectados es un intercambiador de calor de PTFE sostenido por una estructura de acero sin revestimiento. El marco está atornillado a la estructura del edificio. Una corriente eléctrica parásita encuentra un camino a tierra a través de este marco, y ese camino pasa directamente a través de la sección de medición del medidor de flujo electromagnético.
El mecanismo de puesta a tierra
Los caudalímetros electromagnéticos funcionan según la ley de inducción de Faraday. Se impone un campo magnético a través del fluido conductor que fluye. Los electrodos miden el voltaje generado a medida que el fluido se mueve a través del campo. Este voltaje, típicamente milivoltios, es proporcional a la velocidad del flujo.
La medición requiere una referencia eléctrica limpia. El fluido debe tener el mismo potencial de tierra que la electrónica del medidor. En un sistema correctamente instalado, los anillos o electrodos de conexión a tierra a cada lado del medidor establecen esta referencia.
Un intercambiador de calor de PTFE introduce aislamiento eléctrico. El tubo de fluoropolímero es un aislante. El fluido de proceso dentro del serpentín de PTFE está eléctricamente aislado de las tuberías de vapor y condensado conectadas a tierra. Si el único camino a tierra para este fluido aislado es a través del electrodo de referencia del medidor de flujo, el medidor funciona correctamente.
Si existe una ruta de tierra secundaria-a través de un marco de soporte de acero sin revestimiento que toca la bobina de PTFE, por ejemplo-corrientes parásitas fluyen a través de esta ruta. Estas corrientes se superponen al voltaje inducido por el flujo-, lo que produce una compensación de medición. La compensación suele ser positiva y proporcional a la magnitud de la corriente parásita.
Tabla 1: Efectos de la ruta de conexión a tierra sobre la precisión del medidor de flujo electromagnético
| Configuración de puesta a tierra | Ruta de corriente perdida | Error de medición típico | Indicador de diagnóstico |
|---|---|---|---|
| Anillos de conexión a tierra adecuados en ambos lados del medidor | Ninguno (solo ruta diseñada) | < 0.5% | Lectura estable; está de acuerdo con la verificación hidráulica |
| Conexión a tierra únicamente a través del marco de soporte de la bobina de PTFE | A través del marco hasta el acero de construcción. | +5% a +25% | La lectura se desvía cuando el marco se toca o se moja |
| Múltiples caminos de tierra de diferente potencial. | Corrientes de bucle de tierra | Variable, ±10-30% | La lectura fluctúa con los cambios de velocidad de la bomba. |
| Sin provisión de conexión a tierra | Sólo acoplamiento capacitivo | Inestable, puede leer cero | Lectura errática; alarma de diagnóstico del medidor |
| Contacto intermitente con el suelo (vibración) | Corriente parásita intermitente | Compensación fluctuante | Saltos de lectura; se correlaciona con la vibración de la bomba |
Detección del error de conexión a tierra
El procedimiento de diagnóstico es sencillo. Mida el potencial eléctrico entre el fluido del proceso y la tierra del edificio en múltiples puntos del sistema. Una diferencia de potencial mayor que unos pocos milivoltios indica un flujo de corriente parásita.
La prueba definitiva es el aislamiento eléctrico temporal. Desconecte la bobina de PTFE del marco de soporte utilizando almohadillas aislantes. Si la lectura del medidor de flujo cambia significativamente, el marco estaba proporcionando un camino de tierra perdida. La lectura después del aislamiento, combinada con anillos de conexión a tierra adecuados, debe coincidir con las expectativas hidráulicas.
Una verificación de campo más simple: haga que un electricista mida el flujo de corriente a través de la conexión del marco de soporte a tierra mientras el sistema está en funcionamiento. Cualquier corriente CA o CC medible indica que el marco es parte de un circuito eléctrico no deseado.
Métodos de corrección
La corrección permanente establece una ruta de tierra única y controlada en la ubicación del medidor de flujo. Los anillos de conexión a tierra o los electrodos de conexión a tierra instalados correctamente en ambos lados del medidor garantizan que el potencial del fluido tenga una referencia correcta a los componentes electrónicos del medidor.
El marco de soporte del intercambiador de calor de PTFE debe estar aislado eléctricamente del fluido del proceso. Esto es inherente a los tubos de PTFE-el fluido solo entra en contacto con el fluoropolímero. Sin embargo, si se acumulan depósitos conductores en el exterior del tubo y se unen al marco de soporte, se desarrolla una ruta de fuga. La limpieza regular del exterior de la bobina mantiene el aislamiento eléctrico previsto.
El marco de soporte en sí no debe estar adherido al acero del edificio de manera que se cree un bucle de tierra. Una conexión a tierra de un solo punto-, si es necesaria por motivos de seguridad, debe ubicarse bien lejos del medidor de flujo.
Resumen
Las lecturas del medidor de flujo electromagnético pueden ser falsamente elevadas por corrientes parásitas a tierra que fluyen a través de marcos de soporte de acero sin revestimiento en instalaciones de intercambiadores de calor de PTFE. La naturaleza aislante del PTFE aísla el fluido del proceso, lo que hace que el medidor sea susceptible a rutas de tierra no deseadas.
La detección implica medir potenciales parásitos y realizar pruebas de aislamiento eléctrico. La corrección establece una referencia de tierra única controlada en el medidor y mantiene el aislamiento eléctrico de la bobina de PTFE de las estructuras conectadas a tierra.
La guía de ingeniería para la instalación de medidores de flujo electromagnéticos con intercambiadores de calor de PTFE está disponible previa presentación del diseño de las tuberías, la ubicación del medidor, el diseño del marco de soporte y los detalles de la conexión a tierra eléctrica.
