ES2235874T3 - Caudalimetros masivos del tipo de hilo resistivo. - Google Patents
Caudalimetros masivos del tipo de hilo resistivo.Info
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Abstract
Caudalímetro masivo, del tipo que comprende una sonda calefactora (18) dispuesta en el trayecto de un fluido del cual se desea medir el caudal, unos medios (30) para aplicar a dicha sonda unos impulsos de corriente, unos medios de medición para determinar su velocidad de enfriado entre dichos impulsos, caracterizado porque comprende unos medios de tratamiento (30) dispuestos para determinar un parámetro característico de por lo menos una porción de una curva de enfriado del fluido y para deducir de este parámetro una información relativa a una eventual deriva o anomalía de funcionamiento.
Description
Caudalímetros masivos del tipo de hilo
resistivo.
La presente invención se refiere a los
caudalímetros masivos del tipo de hilo resistivo.
El solicitante ha propuesto ya en su solicitud de
patente FR-2.728.071 un caudalímetro de hilo
caliente apto para medir un caudal masivo.
Se envían en éste unos impulsos de corriente
sobre el hilo resistivo durante unos periodos dados y se mide la
velocidad de enfriado del hilo entre los impulsos.
Se ha observado que dichos captadores de
mediciones de hilo caliente podían presentar una deriva en el tiempo
debido en particular a unas partículas de grasa que pueden
depositarse sobre el hilo resistivo, falseando así el comportamiento
térmico de éste.
Un objetivo de la invención es proponer un
caudalímetro masivo que comprenda unos medios que permitan detectar
esta deriva.
Otro objeto de la invención es proponer un
caudalímetro masivo que comprenda unos medios que permitan detectar
anomalías de funcionamiento de la electrónica asociada a dicho
caudalímetro.
Es ya conocido por el documento US 4 335 605
comparar unos valores medidos con unos valores de umbral para
detectar eventuales anomalías de funcionamiento de un
caudalímetro.
Un tratamiento de este tipo no es de una gran
eficacia y no permite determinar una eventual deriva o eventuales
anomalías suficientemente pronto.
No permite tampoco una determinación que permita
corregir las eventuales derivas o anomalías.
La invención propone a su vez un caudalímetro
masivo, del tipo que comprende una sonda calefactora dispuesta en el
trayecto de un fluido del que se desea medir el caudal, unos medios
para aplicar a dicha sonda unos impulsos de corriente, unos medios
de medición para determinar su velocidad de enfriado entre dichos
impulsos, caracterizado porque comprende unos medios de tratamiento
dispuestos para determinar un parámetro característico de por lo
menos una porción de una curva de enfriado del fluido y para deducir
de este parámetro una información relativa a una eventual deriva o
anomalía de funcionamiento.
Ventajosamente, los medios de tratamiento
determinan el parámetro al final de la generación de un impulso de
corriente en ausencia de circulación del fluido y comprenden unos
medios para generar dicho impulso, cuando tiene lugar la detección
de un inicio de fase de utilización del caudalímetro, antes de que
se establezca la circulación del fluido.
Según un modo de realización particularmente
ventajoso, los medios de tratamiento comprenden unos medios para
determinar un parámetro característico de una primera fase de
enfriado durante la cual la sonda calefactora se enfría por
conducción a través del material que la compone, así como a través
de su vaina y eventuales depósitos oleosos, grasos o sólidos,
comprendiendo dichos medios de tratamiento también unos medios para
deducir de este parámetro una información relativa a una eventual
deriva debida a dichos depósitos oleosos, grasos o sólidos.
También, los medios de tratamiento pueden
comprender unos medios para determinar un parámetro característico
de una segunda fase de enfriado durante la cual la sonda calefactora
se enfría también por conducción en el fluido, pero con caudal de
fluido nulo, no por convección, así como unos medios para deducir de
este parámetro una información relativa a una eventual anomalía de
funcionamiento de la electrónica de dicho caudalímetro.
Otras características y ventajas de la invención
resaltarán aún de la descripción que sigue.
Esta descripción es puramente ilustrativa y no
limitativa. La misma ha de ser leída con respecto a los planos
anexos, en los cuales:
- la figura 1 es una vista en sección vertical
axial de un caudalímetro masivo de hilo caliente,
- la figura 2 es una vista en sección transversal
del caudalímetro de la figura 1,
- la figura 3 es un diagrama de la temperatura
del hilo en función del tiempo;
- la figura 4 es una representación esquemática
en perspectiva de un cuerpo de perfil en el cual el hilo de un
caudalímetro de acuerdo con la invención puede ser alojado.
Se ha representado en las figuras 1 y 2 un
caudalímetro masivo de hilo caliente que es por ejemplo del tipo
descrito en la solicitud de patente FR-2.728.071 del
solicitante, a la cual se podrá ventajosamente hacer referencia.
Este caudalímetro comprende un cuerpo hueco
generalmente cilíndrico 10, en el cual circula el fluido del cual se
desea medir el caudal masivo. Este cuerpo 10 se conecta a unos
conductos de traída de fluido y de salida de fluido por unos medios
estancos apropiados.
En el cuerpo 10 se extiende diametralmente un
hilo resistivo 18, por ejemplo constituido por un conductor
resistivo plegado a 180º por su extremo inferior y que se extiende
en doble en una vaina.
El extremo inferior de dicho hilo 18 está
engarzado en un anillo cilíndrico 20 soldado en una perforación del
cuerpo 10.
En su extremo superior, el hilo resistivo
atraviesa de forma eléctricamente aislante un mandrilado central de
una montura 16 fijada en otra perforación del cuerpo 10 por
soldadura, estando dicho hilo 18 fijado a dicha montura 16. Sobre
dicha montura está montado un conector 12 para la conexión de dicho
hilo 18 a una unidad electrónica de tratamiento 30.
En funcionamiento, se establece un calentamiento
del hilo resistivo 18 aplicando al mismo unos impulsos de corriente
bien determinados y se estudia la pendiente de la curva de enfriado
del hilo cuando entre los impulsos sucesivos, solamente una baja
corriente, no significativa, lo atraviesa.
El conocimiento de esta pendiente permite a la
unidad de tratamiento 30 calcular el caudal masivo del fluido,
siendo dicha pendiente, en efecto, directamente función de dicho
caudal masivo.
El circuito electrónico del caudalímetro está
ideado para que la unidad de mando 30 pueda conocer en cualquier
momento por una parte la tensión U en los bornes del hilo 18, y por
otra parte la corriente I que lo atraviesa. Se deduce de ello el
valor instantáneo de su resistencia R = U/I, y por tanto el valor
instantáneo de su temperatura, variando la resistencia en función de
la temperatura según una ley monótona que se conoce previamente.
Gracias al hecho de que la medición se efectúa
por determinación de una pendiente (medición diferencial), el
caudalímetro no necesita ninguna referencia, contrariamente a la
mayoría de los sistemas anteriormente conocidos.
Así, el caudalímetro es insensible a las
variaciones de temperatura del fluido del cual se desea medir el
caudal.
La unidad de tratamiento 30 comprende unos medios
cadenciados para aplicar al hilo unos impulsos de corriente, con
cada vez el mismo valor constante de corriente, según una relación
cíclica bien determinada. La misma comprende también unos medios
capaces, durante cada periodo que separa dos impulsos de corriente
sucesivos, de adquirir la temperatura del hilo por medición de su
resistencia. Para poder efectuar esta medición, es necesario hacer
circular una corriente muy baja constante en el hilo, siendo el
valor de esta corriente elegido de manera que no tenga influencia
sobre el comportamiento térmico del hilo durante su enfriado. Por
ejemplo, la corriente se elige de manera que libere una potencia de
algunos miliwatios, a comparar con algunas decenas de watios durante
los impulsos de corriente propiamente dichos. Así, la temperatura
del hilo durante su enfriado es directamente proporcional a la
tensión en sus bornes.
La unidad de tratamiento 30 comprende el circuito
de derivación de esta tensión en función del tiempo. La derivada así
obtenida es una función del caudal masivo y la unidad de tratamiento
30 comprende unos medios de conversión que determinan el caudal
masivo en función de la derivada de la tensión. Por ejemplo, la
unidad 30 comprende unos medios de memorización en los cuales están
almacenadas unas tablas de conversión.
Por otra parte, la unidad de tratamiento 30
comprende unos medios para comparar las respuestas obtenidas en
tensión o en temperatura con unas respuestas teóricas previamente
memorizadas.
Por ejemplo, antes de cualquier inyección de
fluido (queroseno por ejemplo) en el cuerpo 10, la unidad de
tratamiento 30 envía al hilo conductor 18 un impulso de
corriente.
La respuesta en temperatura que resulta de ello
es comparada con una respuesta teórica, que es la del caudalímetro a
la salida de fábrica, en ausencia de caudal.
Más precisamente, la unidad de tratamiento 30
determina sobre la curva de enfriado dos fases I y II separadas por
una discontinuidad de modo de enfriado.
Los inventores se han apercibido, en efecto, de
que la curva de enfriado presentaba dos porciones distintas:
Una primera fase en la que el calor generado por
el impulso de corriente es únicamente conducido por el material que
constituye el hilo 18, por la vaina de éste y eventualmente por los
depósitos oleosos, grasos o sólidos alrededor de dicha vaina (fase I
en la figura 3).
Una segunda fase en la que, en tanto la
convección alrededor del caudalímetro no ha sido aún establecida, el
calor es conducido por el fluido (fase II en la figura 3).
Las curvas de enfriado durante la una y la otra
de estas dos fases son unas porciones de curvas en exp
(-t/\tau_{1}) y exp (-t/\tau_{2}), en las que \tau_{1}
y \tau_{2} son unas constantes de tiempo que son características
de una y de la otra de las dos fases.
Ahora bien, para un hilo calefactor dado, el
parámetro \tau_{1} es constante en función del caudal
masivo.
La constante de tiempo \tau_{2} es en cuanto
a sí misma decreciente en función del caudal masivo.
La determinación de la constante de tiempo
\tau_{1} por la unidad de tratamiento 30 cuando un impulso de
corriente es enviado al hilo conductor 18 en ausencia de circulación
de fluido en el cuerpo 10, permite a la unidad de tratamiento 30
detectar la presencia de depósitos oleosos, grasos o sólidos.
En caso necesario, la unidad 30 corrige los
parámetros del tratamiento que utiliza para integrar la derivada
debida a estos depósitos.
También, la unidad de tratamiento determina el
parámetro \tau_{2}. La misma compara el valor obtenido para este
parámetro \tau_{2} en ausencia de circulación de fluido en el
cuerpo 10 con un valor teórico. En el caso en que la diferencia
entre este valor teórico y el valor determinado para el parámetro
\tau_{2} es superior a un umbral dado, la unidad de tratamiento
30 deduce de ello la existencia de una anomalía en el funcionamiento
de la electrónica asociada al caudalímetro.
Según otro aspecto ventajoso de la invención, el
hilo 18 del caudalímetro puede ser recibido en un perfil del tipo
del que ha sido descrito en la solicitud de patente FR 91 10845 del
solicitante, a la cual se podrá ventajosamente hacer referencia.
Un cuerpo perfilado de este tipo ha sido
representado en la figura 4 en la cual ha sido referenciado por C.
Presenta una forma de tipo ala de avión que puede ser o no
simétrica.
Una abertura O atraviesa dicho cuerpo perfilado
C, el hilo 18 se extiende en la longitud de esta abertura.
Siendo la forma de dicha abertura O y la
incidencia de dicho cuerpo perfilado C en el flujo del fluido tales
que la capa límite y el flujo a medir penetran en dicha abertura O
de manera que eviten o reduzcan los impactos de partículas (de
sólido en el caso de un fluido líquido; de sólido y líquido en el
caso de un fluido gaseoso).
Claims (5)
1. Caudalímetro masivo, del tipo que comprende
una sonda calefactora (18) dispuesta en el trayecto de un fluido del
cual se desea medir el caudal, unos medios (30) para aplicar a dicha
sonda unos impulsos de corriente, unos medios de medición para
determinar su velocidad de enfriado entre dichos impulsos,
caracterizado porque comprende unos medios de tratamiento
(30) dispuestos para determinar un parámetro característico de por
lo menos una porción de una curva de enfriado del fluido y para
deducir de este parámetro una información relativa a una eventual
deriva o anomalía de funcionamiento.
2. Caudalímetro masivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque los medios de tratamiento (30)
determinan el parámetro al final de la generación de un impulso de
corriente con un caudal de fluido nulo y comprenden unos medios para
generar dicho impulso, cuando tiene lugar la detección de un inicio
de fase de utilización del caudalímetro, antes de que sea
establecida la circulación del fluido.
3. Caudalímetro masivo según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios
de tratamiento (30) comprenden unos medios para determinar un
parámetro característico de una primera fase de enfriado (I) durante
la cual la sonda calefactora se enfría por conducción a través del
material que la compone, así como a través de su vaina y de
eventuales depósitos oleosos, grasos o sólidos, comprendiendo dichos
medios de tratamiento también unos medios para deducir de este
parámetro una información relativa a una eventual deriva debida a
dichos depósitos oleosos, grasos o sólidos.
4. Caudalímetro masivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque los medios de tratamiento (30)
comprenden unos medios para determinar un parámetro característico
de una segunda fase de enfriado durante la cual la sonda calefactora
(18) se enfría también por conducción en el fluido, pero con caudal
de fluido nulo, no por convección, así como unos medios para deducir
de este parámetro una información relativa a una eventual anomalía
de funcionamiento de la electrónica de dicho caudalímetro.
5. Caudalímetro masivo según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende
un cuerpo perfilado (C) del tipo ala de avión y porque una abertura
(O) atraviesa dicho cuerpo perfilado (C), extendiéndose la sonda
calefactora en la longitud de esta abertura, siendo la forma de
dicha abertura (O) y la incidencia de dicho cuerpo perfilado (C) en
el flujo de fluido tales que la capa límite y el flujo a medir
penetren en dicha abertura (O) de manera que eviten o reduzcan los
impactos de las partículas sobre el hilo.
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