Modelado de la propagación de ondas ultrasónicas en una tubería de gas

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dc.contributor.advisorAcevedo Picon, Alfredo Rafael
dc.contributor.authorReyes Valdés, Jorge Andrés
dc.date.accessioned2024-03-03T18:20:00Z
dc.date.available2010
dc.date.available2024-03-03T18:20:00Z
dc.date.created2010
dc.date.issued2010
dc.description.abstractDentro 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.
dc.description.abstractenglishAmong the existing technologies used to measure volume and fluid flow rate in pipelines, Ultrasonic Flow Meters USM seems to be one of the fastest growing. The operational principle is based on the ultrasonic acoustic wave (of ultrasonic frequency) propagation through the measured fluid. The USM performance depends on several factors like: fluid composition, pressure, temperature, velocity profile, among others. Applying experimental methods to know the behavior of USM at different operating conditions in which they are used, represents a long and costly process. This highlights the need for simulations models and appropriate simulation tools, which can provide the necessary data to estimate the performance of the USM, without the need to run experiments, tests or calibrations in all possible operation conditions. In this context, in the present research work, the modeling and simulation of the transit time of acoustic waves in an ultrasonic gas flow meter was carried out. The acoustic wave propagation was modeled using the Helmholtz Integral Ray Trace method, adapting the simulation as a function of the fluid conditions (pressure, temperature, flow, and composition), through the implementation of algorithms to calculate the propagation speed of the acoustic wave in terms of these variables. Additionally all the aspects that must been considered in order to implement this kind of simulation were described. The simulation results were validated experimentally using an ultrasonic gas flow meter at different flow conditions, with calibration facility, working with air at atmospheric conditions, the result were also validate with zero flow tests using two different mixtures of natural gas.
dc.description.degreelevelMaestría
dc.description.degreenameMagíster en Ingeniería Electrónica
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/24708
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingenierías Fisicomecánicas
dc.publisher.programMaestría en Ingeniería Electrónica
dc.publisher.schoolEscuela de Ingenierías Eléctrica, Electrónica y Telecomunicaciones
dc.rightshttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0
dc.subjectMedidor Ultrasónico
dc.subjectModelado
dc.subjectSimulación
dc.subjectValidación Experimental
dc.subject.keywordUltrasonic Flow meter
dc.subject.keywordModeling
dc.subject.keywordSimulation
dc.subject.keywordExperimental Validation
dc.titleModelado de la propagación de ondas ultrasónicas en una tubería de gas
dc.title.englishModeling of Ultrasonic Wave Propagation in a Gas Pipeline
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestria
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