Coriolis y flujo másico: un dúo dinámico

¿Qué es el efecto Coriolis?

¿Ya sabe todo sobre el efecto Coriolis? Pase directamente a "¿Qué tiene esto que ver con el flujo másico?" para conocer el principio de funcionamiento de los caudalímetros Coriolis.

Es posible que haya oído hablar del efecto Coriolis, un término que se usa comúnmente para explicar por qué los huracanes, tornados y tifones giran en sentido antihorario en el hemisferio norte y en el sentido de las agujas del reloj en el hemisferio sur.

Detrás de este fenómeno está la fuerza de Coriolis, una fuerza ficticia responsable de la aparente desviación de un objeto que se mueve dentro de un marco de referencia giratorio. En el ejemplo del tiempo, el aire que viaja a través de la atmósfera se dirige hacia la derecha o hacia la izquierda (según el hemisferio) y determina la dirección de giro de los cuerpos meteorológicos.

Si bien las leyes de movimiento de Newton describen suficientemente el movimiento de los objetos dentro de un marco estacionario, requieren un factor de corrección adicional proporcionado por la fuerza de Coriolis ficticia para describir el movimiento dentro de un marco de referencia giratorio. Esto es necesario porque el objeto no está físicamente atado al marco de referencia, o sistema de coordenadas, que se utiliza para caracterizar su movimiento. Por lo tanto, parecerá que un objeto se desvía de la ruta inicial a medida que el marco de referencia gira debajo de él.

La diferencia entre la trayectoria deseada y real se puede medir como una desviación resultante del efecto Coriolis.

Un ejemplo real para ayudar a explicarlo: Imagine que una persona calcula la trayectoria de una pelota utilizando solo las leyes de Newton. Luego, la persona se para en un lugar cerca del Polo Norte y lanza la pelota directamente en dirección sur hacia un objetivo en el ecuador. Si la Tierra fuera un marco de referencia perfectamente quieto y estacionario, la bola aterrizaría en el objetivo. Pero como la Tierra está girando, la bola aterriza en algún lugar al oeste del objetivo. La magnitud de esta desviación hacia el oeste aumenta cuanto más tiempo está la bola en el aire y más cerca del ecuador.

 ¿Qué tiene esto que ver con el flujo másico?

Los instrumentos de flujo másico estándar, como los caudalímetros másicos basados ​​en presión diferencial o caudalímetros másicos térmicos, calculan los caudales másicos utilizando el cambio de temperatura medido o los valores de flujo volumétrico junto con propiedades conocidas del fluido. Sin embargo, los medidores de flujo y los controladores basados ​​en el principio de funcionamiento de Coriolis son únicos en su capacidad para medir el flujo másico directamente sin depender de tales propiedades.

Esto es posible gracias a una inteligente utilización del efecto Coriolis. Un tubo (o un conjunto de tubos) se acciona electromagnéticamente y funciona como un marco de referencia móvil. Todo el fluido que ingresa al dispositivo viaja a través del tubo en movimiento y experimenta una desviación muy pequeña de su camino previsto. Los sensores miden la magnitud de la deflexión como un cambio de fase vibratoria entre diferentes puntos del tubo. Esta deflexión solo depende de la masa del fluido, lo que permite que los instrumentos Coriolis proporcionen mediciones precisas del flujo másico independientemente de las propiedades, la composición y la temperatura del fluido.

Por lo general, se incluye un solo sensor de temperatura para medir la temperatura del tubo, ya que sus propiedades físicas pueden variar ligeramente en función de la temperatura.

¿Cómo funciona la serie CODA de Alicat?

La serie CODA de caudalímetros y controladores de flujo másico utiliza el principio de funcionamiento Coriolis y utiliza la configuración de un solo tubo descrita anteriormente. El proceso de medición es el siguiente:

1. El tubo se acciona electromagnéticamente para crear una vibración fija en la frecuencia de resonancia natural del tubo.
2. En una condición sin flujo, las frecuencias vibratorias de las esquinas C1 y C2 (ver figura anterior) están en fase.
3. El flujo a través del tubo induce un cambio en la vibración (es decir, un "giro" del tubo).
4. El movimiento de torsión produce un cambio de fase en la frecuencia vibratoria de C1 en comparación con C2.
5. Una serie de sensores mide la magnitud del cambio de fase, que es directamente proporcional al caudal másico.
6. La electrónica convierte los datos del sensor en una medida de caudal másico por unidad de tiempo.

Los caudalímetros y controladores Coriolis brindan una respuesta rápida, con una baja susceptibilidad a las vibraciones externas. Estos dispositivos combinan estas características con una estabilidad del cero excepcional, para disponer de un instrumento de precisión líder en la industria.

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