VA 500 - Sensor de caudal para aire comprimido y gases
Interfaz Modbus-RTU (RS 485), salida analógica 4 ... 20 mA y pulso de serie
Detalles
Por qué merece la pena medir el caudal de aire comprimido
La medición del consumo muestra qué cantidades necesitan cada una de las máquinas, departamentos o líneas de producción, y cómo se distribuye el consumo de aire comprimido a lo largo del día. De este modo, los costes pueden asignarse internamente en función del consumo y utilizarse como indicador en la gestión energética según la norma ISO 50001 o en la auditoría energética según la norma EN 16247-1. La carga base al final del turno indica la presencia de fugas y de consumidores continuos; las mediciones realizadas antes y después de una medida permiten comprobar su eficacia. Además, los perfiles de carga con picos y carga base constituyen una base de datos para la planificación de tuberías, secadores y compresores. El VC 600 permite realizar esta medición del consumo incluso en tuberías existentes sin necesidad de intervenir en ellas, ya que realiza la medición desde el exterior.
Cómo funciona la medición ultrasónica «clamp-on» en aire comprimido y gases
El VC 600 es un caudalímetro ultrasónico que funciona según el método del tiempo de tránsito. «Clamp-on» significa que el sensor mide desde el exterior, sin intervención, lo que a menudo se denomina «no invasivo». Dos transductores piezoeléctricos situados en la unidad sensora emiten señales ultrasónicas alternativamente a favor y en contra de la corriente a través de la pared de la tubería. A partir de la diferencia de tiempo de propagación se calcula la velocidad de flujo; a partir de la velocidad y la sección transversal de la tubería, se calcula el flujo volumétrico. La dificultad con los gases: conducen el sonido mucho peor que el agua, por lo que solo una pequeña parte de la energía acústica atraviesa la pared de la tubería y llega al gas. Por ello, la unidad sensora del VC 600 está adaptada al espesor de la pared de la tubería, de modo que ya a baja presión llega suficiente señal; a partir de 3 bar(ü), el dispositivo mide de forma fiable en tuberías metálicas. El ruido parásito que se propaga por la pared de la tubería es absorbido por la alfombrilla amortiguadora del sistema de sujeción rápida.
Montaje con medias carcasas y abrazaderas de cierre rápido sin necesidad de intervenir en la tubería
El sistema de sujeción rápida, fabricado en acero inoxidable 1.4404, consta de dos medias carcasas con una almohadilla amortiguadora integrada. Se coloca alrededor de la tubería en una zona sin pintura y se cierra alternativamente con las cuatro abrazaderas de cierre rápido; las abrazaderas aprietan las medias carcasas de manera uniforme contra la tubería, de modo que los transductores se acoplan con contacto total. A continuación, se coloca la unidad sensora y se fija con dos tornillos M4. No se necesitan geles para ultrasonidos ni almohadillas de acoplamiento; la distancia entre los transductores viene determinada por la unidad sensora, y no se necesita más que un destornillador.
Seleccionar la unidad sensora y el sistema de sujeción rápida para tubos de 25 a 90 mm
El sistema de sujeción rápida se elige en función del diámetro exterior del tubo, en diez tamaños que van de 25 a 90 mm (de ¾″ a 3″). La unidad sensora está disponible en dos versiones, adaptadas a espesores de pared de 1,5 a 2,2 mm y de 2,2 a 5,0 mm; ambas son compatibles con todos los tamaños del sistema de sujeción rápida. Por lo tanto, quien desee medir tubos de varios tamaños solo necesitará sistemas de sujeción rápida adicionales, no un segundo dispositivo. Lo determinante es el diámetro exterior, no el diámetro nominal: Un tubo de acero con diámetro nominal 50 mide 60,3 mm, un tubo de aluminio «50» mide 50 mm y un tubo de acero inoxidable según la norma DIN EN 10357 mide 53 mm. Por ello, en la referencia de pedido solo el sistema de sujeción rápida incluye el código de tamaño del tubo.
Puesta en marcha: cálculo del flujo volumétrico estandarizado directamente en el dispositivo
Un asistente de configuración guía al usuario a través de la introducción del diámetro interior, el espesor de pared, la presión y la temperatura; la presión y la temperatura pueden ser valores fijos o proceder en tiempo real de sensores externos. Por último, el asistente comprueba la calidad de la señal y la confirma. El VC 600 realiza él mismo la conversión a las condiciones de referencia seleccionadas —de fábrica según la norma ISO 1217— y, como contador de aire comprimido, suma el consumo; a través de Bluetooth, la aplicación CS SensorApp muestra los valores en tiempo real y el historial.
Instalación posterior de la medición del caudal durante el funcionamiento
Los puntos de medida típicos para la instalación posterior son la tubería de suministro situada detrás del secador, las derivaciones hacia naves o centros de coste, la tubería de alimentación de una máquina con un consumo notable y las tuberías de alta presión situadas detrás de un amplificador de presión; de este modo, también se puede asignar el consumo de nitrógeno a puntos de consumo concretos. La tubería permanece cerrada, sin que se cree ninguna nueva conexión en contacto con el fluido. Los valores medidos se transmiten a través de la interfaz seleccionada a un registrador de datos, como el DS 500, o directamente al sistema de gestión energética.
Preguntas frecuentes sobre la medición del flujo mediante el sistema «clamp-on» con el VC 600
| Característica | VC 600 |
| principio de medición | Diferencia de tiempo de tránsito de ultrasonidos, tipo «clamp-on» |
| rango de medición | 0,08–20 m/s (F1); 0,08–25 m/s (F2) |
| precisión | ±1,5 % del valor medido ±0,3 % del valor superior del rango de medida |
| Diámetro exterior de la tubería | 25–90 mm (¾″–3″); diámetros nominales mayores bajo pedido |
| Espesor de la pared | 1,5–5,0 mm (unidad de sensor B1: 1,5–2,2 mm; B2: 2,2–5,0 mm) |
| Materiales de la tubería | Acero, acero inoxidable, aluminio |
| Presión de la tubería | a partir de 3 bar(ü); limitada al alza por la tubería, no por el sensor; idoneidad para tuberías de alta presión según los datos de la tubería y de funcionamiento |
| Gases | Aire comprimido, nitrógeno; otros bajo pedido |
| calibración | de fábrica con certificado de calibración; estándar mediante constante de gas (D1), ajuste con gas real para el gas seleccionado (D2); recalibración enviando la unidad del sensor |
| temperatura | Conducto: −30 … +80 °C; ambiente: −20 … +70 °C |
| Condiciones de referencia | ISO 1217 (20 °C, 1 000 mbar), DIN 1343 (0 °C, 1 013,25 mbar), 15 °C/981 mbar, 15 °C/1 013,25 mbar |
| Entradas | Prisión: 4…20 mA o Modbus RTU (PTS 500); temperatura: Pt100/Pt1000 o 4…20 mA |
| Salidas según modelo | I1: 4…20 mA + RS 485 Modbus RTU · I2: 4…20 mA + IO-Link · I3: Ethernet con alimentación eléctrica a través de Ethernet, Modbus TCP + 4…20 mA + RS 485 · I4: M-Bus + 4…20 mA + RS 485 Modbus RTU; Bluetooth para la aplicación CS SensorApp |
| Pantalla, memoria | Pantalla táctil; lectura del medidor; registrador de datos de 50 MB (aprox. 2 años a intervalos de 10 min) |
| Alimentación, grado de protección, lugar de instalación | 18–36 VCC, 7 W; IP 65; uso en interiores, no en zonas con riesgo de explosión |
Ejemplos para aire comprimido a 7 bar (sobrepresión) y 20 °C, volumen normalizado según la norma ISO 1217, valor superior del rango de medida a 20 m/s. La tabla completa para cada sistema de sujeción rápida figura en la ficha técnica.
| Diámetro interior | Rango de medición a 7 bar (sobrepresión) |
| 21,7 mm | 0,85–213 m³/h |
| 41,9 mm | 3,18–794 m³/h |
| 50,0 mm | 4,52–1 130 m³/h |
| 60,3 mm | 6,58–1.644 m³/h |
| 80,9 mm | 11,84–2.960 m³/h |
Un sensor térmico se introduce en la tubería, para lo cual se necesita una válvula de bola o una sección de medida; el VC 600 se coloca en el exterior de la tubería. Mide la velocidad de flujo a lo largo de la sección transversal de la tubería y, a partir de la presión y la temperatura, la convierte a volumen normalizado; un sensor térmico mide el caudal másico directamente y, para ello, debe conocer el tipo de gas.
La mayoría de los caudalímetros de fijación por abrazadera están diseñados para líquidos. Los gases conducen el sonido mucho peor, por lo que se necesita una unidad sensora que transmita una señal suficiente a través de la pared de la tubería. El VC 600 está diseñado para ello y mide en tuberías metálicas a partir de 3 bar(ü).
La presión mínima es de 3 bar (sobrepresión). El límite superior no lo marca el sensor, sino la tubería, ya que el dispositivo se encuentra en el exterior y no está sometido a la presión. Dado que el rango de medición se indica en velocidad de flujo real, el VC 600 registra grandes flujos volumétricos estandarizados a alta presión: A 40 bar (sobrepresión) y un diámetro interior de 50 mm, 20 m/s corresponden a unos 5.800 m³/h, referidos a 20 °C y 1 bar absoluto, según la aproximación del gas ideal.
Los tres, cada uno con su propia función. El diámetro exterior determina el sistema de sujeción rápida; se mide con un calibre de deslizamiento o a través de la circunferencia (circunferencia dividida entre 3,14). El espesor de pared determina el modelo de la unidad de medición —de 1,5 a 2,2 mm o de 2,2 a 5,0 mm— y se tiene en cuenta en el cálculo; si se desconoce, el medidor de espesores CS 0495 lo mide desde el exterior del tubo montado. El diámetro interior se calcula restando al diámetro exterior el doble del espesor de pared. Este determina la sección transversal del tubo a partir de la cual el VC 600 realiza el cálculo del flujo volumétrico y el consumo, por lo que debe ser correcto: En el caso de un tubo de acero con un diámetro nominal de 50 mm (60,3 × 3,6 mm), un error de 1 mm a la baja en el espesor de pared supuesto distorsiona el flujo volumétrico en aproximadamente un 8 %. El diámetro nominal por sí solo no es suficiente; el material de la tubería y la norma a la que se ajusta ayudan a determinar con seguridad el diámetro exterior y el espesor de pared.
En las redes de aire comprimido basta con un sensor de presión relativa como el PTS 500 o el CS 16: El VC 600 convierte un valor fijo de presión atmosférica de 1.000 o 1.013,25 mbar a la presión absoluta que requiere el cálculo del volumen normalizado. Una variación de la presión atmosférica de 30 mbar solo modifica el volumen normalizado en un 0,4 % aproximadamente a 7 bar (sobrepresión). También se puede conectar un sensor de presión absoluta y ajustarlo en el dispositivo.
Porque la pared del tubo determina la cantidad de sonido que llega al gas. La unidad sensora está adaptada a un rango de espesor de pared, de modo que se reciba una señal suficiente incluso a baja presión. Un modelo cubre un rango de 1,5 a 2,2 mm, y el otro, de 2,2 a 5,0 mm. Ambos son compatibles con todos los sistemas de sujeción rápida.
Una parte de los ultrasonidos se propaga por la pared de la tubería y se refleja en bridas, soldaduras y uniones atornilladas. La alfombrilla amortiguadora del sistema de sujeción rápida absorbe este ruido estructural en la unidad sensora. Si hay una brida muy cerca del punto de medida o si la superficie de la tubería es muy rugosa, esto puede afectar a la señal. En ese caso, resultan útiles las abrazaderas amortiguadoras situadas delante y detrás del sensor, adaptadas al tamaño de la tubería y a una distancia máxima de 50 mm del sistema de sujeción rápida.
En tubos de acero, acero inoxidable y aluminio con un diámetro exterior de entre 25 y 90 mm y un espesor de pared de entre 1,5 y 5,0 mm. Los sistemas de tuberías de aluminio para aire comprimido con un diámetro de entre 25 y 80 mm se encuentran dentro de este rango. La zona de montaje debe estar libre de pintura, óxido y cordones de soldadura.
±1,5 % del valor medido ±0,3 % del valor superior del rango de medida, es decir, el mismo valor que en los sensores térmicos VA 550 y VA 570 en su versión estándar. Para ello es necesario que los datos de la tubería se hayan introducido correctamente y que el punto de medida cumpla las condiciones de montaje.
Lo muestra como carga base: la corriente que sigue circulando al finalizar el turno se debe a fugas y a consumidores continuos. En caso de que los caudales residuales sean muy pequeños, acordamos con usted el rango de medición y la incertidumbre de medición. A continuación, se localiza el punto concreto de fuga con el detector de fugas LD 500 o la cámara acústica LeakCam 600.
Cada VC 600 se calibra en el banco de pruebas de caudal de CS INSTRUMENTS antes de su entrega y se suministra con un certificado de calibración. Para la recalibración solo es necesario enviar la unidad del sensor; el sistema de sujeción rápida permanece en el tubo.
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