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 y supervisión del caudal muestra qué cantidades de aire comprimido necesitan las distintas máquinas, departamentos o líneas de producción y cómo se reparte el consumo de aire comprimido a lo largo del día. Así, los costes pueden asignarse internamente según el consumo y utilizarse como indicador en la gestión energética según ISO 50001 o en una auditoría energética según EN 16247-1. El consumo base tras el fin del turno apunta a fugas y a equipos de consumo continuo; las mediciones antes y después de una actuación de mejora muestran lo que esta ha aportado. Los perfiles de carga, con carga punta y consumo base, son además la base de datos para dimensionar tuberías, secadores y compresores. Como mide desde el exterior, el VC 600 permite esta medición del consumo también en tuberías existentes, sin intervenir en la tubería.
Cómo funciona la medición clamp-on por ultrasonidos en aire comprimido y gases
El VC 600 es un caudalímetro ultrasónico que funciona según el método de diferencia de tiempo de tránsito. Clamp-on significa que el sensor mide desde el exterior de la tubería, sin intervenir en ella; a menudo se habla también de medición no intrusiva o no invasiva. Dos transductores piezoeléctricos de la unidad sensora envían señales ultrasónicas a través de la pared de la tubería, alternativamente a favor y en contra del flujo. De la diferencia de tiempos de tránsito resulta la velocidad del flujo, y de la velocidad y la sección de la tubería, el caudal volumétrico. La dificultad en los gases es que transmiten 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 eso, la unidad sensora del VC 600 está adaptada al espesor de pared de la tubería, de modo que llegue suficiente señal incluso a baja presión; a partir de 3 bar(g), el equipo mide de forma fiable en tuberías metálicas. La almohadilla amortiguadora del sistema de sujeción rápida absorbe el ruido parásito que se propaga por la pared de la tubería.
Montaje con semicarcasas y cierres rápidos, sin intervenir en la tubería
El sistema de sujeción rápida de acero inoxidable 1.4404 (AISI 316L) consta de dos semicarcasas con almohadilla amortiguadora integrada. Se coloca alrededor de la tubería en un punto sin pintura y se cierra con los cuatro cierres rápidos, de forma alterna; los cierres ajustan las semicarcasas de manera uniforme contra la tubería, de modo que los transductores acoplan con pleno contacto. A continuación se coloca la unidad sensora y se fija con dos tornillos M4. No se necesita gel para ultrasonidos ni almohadillas de acoplamiento, la distancia entre los transductores viene definida por la unidad sensora y basta con un destornillador. El lugar de instalación y los tramos rectos forman parte de la elección del punto de medida; los detalles figuran en las instrucciones de uso.
Selección de la unidad sensora y del sistema de sujeción rápida para tuberías de 25 a 90 mm
El sistema de sujeción rápida se elige según el diámetro exterior de la tubería, en diez tamaños de 25 a 90 mm (por ejemplo, tubería de acero de DN 20 a DN 80, es decir, 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 eso, quien quiera medir varios tamaños de tubería solo necesita sistemas de sujeción rápida adicionales, no un segundo equipo. Lo determinante es el diámetro exterior, no el diámetro nominal: un tubo de acero DN 50 tiene 60,3 mm; un tubo de aluminio «50», 50 mm, y un tubo de acero inoxidable según EN 10357, 53 mm. Por ello, en el código de pedido solo el sistema de sujeción rápida lleva el código del tamaño de tubería.
Puesta en marcha: cálculo del caudal normal directamente en el equipo
Un asistente de configuración guía al usuario en la introducción del diámetro interior, el espesor de pared, la presión y la temperatura; la presión y la temperatura pueden ser valores fijos o llegar de forma continua desde sensores externos. Al final, el asistente comprueba la calidad de la señal y la confirma. El VC 600 convierte por sí mismo a las condiciones de referencia seleccionadas (de fábrica, según ISO 1217) y totaliza el consumo como contador de aire comprimido; por Bluetooth, la CS SensorApp muestra los valores en tiempo real y su evolución.
Instalación posterior de la medición de caudal con la planta en funcionamiento
Puntos de medida típicos para una instalación posterior sin parada son la tubería de alimentación después del secador, las derivaciones a naves o centros de coste, la tubería de alimentación de una máquina con un consumo fuera de lo habitual y las tuberías de alta presión después de un booster; del mismo modo, el consumo de nitrógeno puede asignarse a cada punto de consumo. La tubería permanece cerrada y no se crea ninguna conexión nueva 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 de la energía.
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 |
El VC 600 se monta por fuera de la tubería, mientras que un sensor térmico penetra en ella y necesita para ello una válvula de bola o una sección de medida. El VC 600 mide la velocidad del flujo en la sección de la tubería y la convierte a volumen normal con la presión y la temperatura; un sensor térmico mide directamente el caudal másico y, para ello, tiene que conocer el tipo de gas.
No: la mayoría de los caudalímetros clamp-on están diseñados para líquidos. Los gases transmiten el sonido mucho peor, por lo que se necesita una unidad sensora que haga llegar suficiente señal a través de la pared de la tubería. El VC 600 está desarrollado para ello y mide en tuberías metálicas a partir de 3 bar(g).
El VC 600 necesita una presión mínima de 3 bar(g). El límite superior no lo fija el sensor, sino la tubería, ya que el equipo se encuentra en el exterior y no está sometido a la presión. Como el rango de medición se indica en velocidad real del flujo, el VC 600 registra grandes caudales normales a alta presión: a 40 bar(g) y 50 mm de diámetro interior, 20 m/s equivalen a unos 5800 m³/h, referidos a 20 °C y 1 bar absoluto, como aproximación de gas ideal.
En redes de aire comprimido basta con un sensor de presión relativa como el PTS 500 o el CS 16: el VC 600 calcula la presión absoluta que requiere el cálculo del volumen normal con un valor fijo de presión atmosférica de 1000 o 1013,25 mbar. Una variación de la presión atmosférica de 30 mbar modifica el volumen normal a 7 bar(g) solo en un 0,4 % aproximadamente. También puede conectarse un sensor de presión absoluta y configurarse en el equipo.
El VC 600 tiene dos unidades sensoras porque la pared de la tubería determina cuánto sonido llega al gas. Cada unidad sensora está adaptada a un rango de espesores de pared para que llegue suficiente señal incluso a baja presión. Una versión cubre de 1,5 a 2,2 mm y la otra, de 2,2 a 5,0 mm. Ambas son compatibles con todos los sistemas de sujeción rápida.
La almohadilla amortiguadora del sistema de sujeción rápida absorbe en la unidad sensora el ruido estructural, es decir, la parte de los ultrasonidos que sigue propagándose por la pared de la tubería y se refleja en bridas, cordones de soldadura y racores. Si hay una brida muy cerca del punto de medida o la tubería es muy rugosa, esto puede influir en la señal. En ese caso ayudan las abrazaderas antivibratorias antes y después del sensor, adecuadas al tamaño de la tubería y a una distancia máxima de 50 mm del sistema de sujeción rápida.
El VC 600 funciona en tuberías de acero, acero inoxidable y aluminio con un diámetro exterior de 25 a 90 mm y un espesor de pared de 1,5 a 5,0 mm. Los sistemas de tuberías de aluminio para aire comprimido de 25 a 80 mm se encuentran dentro de este rango. El punto de montaje debe estar libre de pintura, óxido y cordones de soldadura.
El VC 600 tiene una precisión de ±1,5 % del valor medido ±0,3 % del fondo de escala, el mismo valor que los sensores térmicos VA 550 y VA 570 en su versión estándar. Para ello es necesario introducir correctamente los datos de la tubería y elegir un punto de medida que cumpla las condiciones de montaje.
El VC 600 registra las fugas como parte del consumo base: lo que sigue circulando después del fin del turno se debe a fugas y a equipos de consumo continuo. Para caudales residuales muy pequeños, acordamos con usted el rango de medición y la incertidumbre de medida. A continuación, cada fuga se localiza con el detector de fugas LD 500 o con la cámara acústica LeakCam 600.
Cada VC 600 se calibra antes de la entrega en el banco de ensayo de caudal de CS INSTRUMENTS y se suministra con certificado de calibración. Para la recalibración solo se envía la unidad sensora; el sistema de sujeción rápida permanece en la tubería.
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