Modelado de la propagación de ondas ultrasónicas en una tubería de gas
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Date
2010
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Publisher
Universidad Industrial de Santander
Abstract
Dentro de las tecnologías existentes para medición de caudal y volumen de fluidos en tuberías una de las tecnologías de más rápido crecimiento son medidores ultrasónicos (USM). El principio de operación de los medidores ultrasónico se basa en la propagación de ondas acústicas (de frecuencia ultrasónica) en el fluido a medir. El desempeño de estos depende de varios factores como: la composición, la presión, la temperatura y el perfil de velocidad del fluido entre otros. Aplicar métodos experimentales para conocer el comportamiento de los USM a las diferentes condiciones de operación en las cuales son usados, representa un proceso largo y costoso. Lo anterior resalta la necesidad de modelos y herramientas de simulación adecuadas, que puedan proporcionar los datos necesarios para estimar el desempeño de los USM, sin necesidad de ejecutar experimentos, pruebas o calibraciones en todas las posibles condiciones de operación. Dentro de este contexto, en el presente trabajo de investigación se lleva a cabo el modelado y la simulación del tiempo de tránsito de las ondas acústicas en un medidor ultrasónico de flujo de gas. La propagación de onda acústica se modela usando el Método de la Integral de Helmholtz-Traza de Rayos, adaptando la simulación de forma tal que quedase en función de las condiciones del fluido (presión, temperatura, caudal y composición), a través de la implementación de algoritmos para el cálculo de la velocidad de propagación de onda acústica en función de dichas variables. Adicionalmente se describen todos los aspectos a tener en cuenta para implementar este tipo de simulación. Los resultados obtenidos de la simulación son validados experimentalmente utilizando un medidor ultrasónico para flujo de gases a diferentes condiciones de caudal utilizado un banco de calibración que opera con aire a condiciones atmosféricas y pruebas a flujo cero con dos mezclas diferentes de gas natural.
Description
Keywords
Medidor Ultrasónico, Modelado, Simulación, Validación Experimental