ES2274797T3 - Sonda de medida de presion diferencial con reduccion del ruido. - Google Patents
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Abstract
Una sonda de medida de presión diferencial adaptada para ser situada dentro de un conducto de transporte de fluido, comprendiendo la sonda (20): una superficie de impacto (46) sustancialmente plana que se extiende longitudinalmente, una primera cámara impelente (42) de presión alta que se extiende a lo largo de la longitud y dentro de la sonda (20) y configurada para acoplarse a una primera lumbrera sensora de presión (38), incluyendo la primera cámara impelente (42) al menos una abertura de impacto alargada (48) dispuesta en ella para comunicar presión desde la superficie de impacto a la primera lumbrera sensora de presión (38); una superficie no de impacto (50) separada de la superficie de impacto (46), teniendo la superficie no de impacto (50) al menos una abertura no de impacto (52) dispuesta en ella para comunicar presión desde la superficie no de impacto (50) a la segunda lumbrera sensora de presión (40) en el mismo extremo de la sonda que la primera lumbrera sensora de presión (38),y una segunda cámara impelente (44) de presión baja que se extiende a lo largo de la longitud y dentro de la sonda (20), estando la superficie no de impacto (50) dispuesta sobre la segunda cámara impelente (44).
Description
Sonda de medida de presión diferencial con
reducción del ruido.
La industria del proceso emplea transmisores
variables de proceso para vigilar o controlar las variables de
proceso asociadas a sustancias tales como sólidos, lechadas,
líquidos, vapores y gases en productos químicos, pasta, petróleo,
productos farmacéuticos, alimentos y otros en otras plantas de
tratamiento. Las variables de proceso incluyen presión,
temperatura, flujo, nivel, turbidez, densidad, concentración,
composición química y otras propiedades. Un transmisor de flujo de
fluido de proceso proporciona una salida relacionada con una
circulación de fluido de proceso detectada. La salida del transmisor
de flujo puede ser comunicada por medio de un bucle de control de
proceso a una sala de control, o la salida puede ser comunicada a
otro dispositivo de proceso de manera que el proceso pueda ser
observado y controlado.
Se conoce medir la velocidad de circulación de
fluido en un conducto confinado modificando la geometría interna
del conducto y aplicando un algoritmo a la presión diferencial
medida en la corriente del fluido. Se cambia tradicionalmente la
geometría del conducto alterando la sección transversal del
conducto, tal como con un medidor de Venturi, o mediante la
inserción dentro del conducto de un dispositivo que altere la
circulación, tal como una placa con orificios, o un tubo de Pitot
promediador o similar.
Un tubo de Pitot promediador incluye
generalmente un cuerpo obstructor que impide ligeramente la
circulación del fluido dentro del conducto. Una limitación de
algunos tubos de Pitot promediadores es una relación señal/ruido
relativamente baja de los datos de presión diferencial que están
siendo percibidos. "Ruido" en el contexto de un dispositivo de
medida de presión diferencial, tal como un transmisor de flujo, es
la desviación instantánea de una lectura de presión media de un
punto de toma de datos a otro. El ruido se genera un tipo de tubo de
Pitot del lado enfrentado al sensor de presión diferencial y en las
lumbreras de presión baja en el lado de aguas abajo del tubo de
Pitot.
Conforme se han vuelto más sofisticados y tienen
mejor respuesta, los transmisores de presión diferencial y los
sistemas de adquisición de datos han resultado también más sensibles
a, y están cada vez más influenciados por, el ruido generado por la
unidad sensora de presión. De acuerdo con esto, las características
de ruido de los dispositivos sensores de presión diferencial son
ahora un factor de mayor importancia en su selección y operación.
Por esta razón, existe la necesidad de proporcionar un dispositivo
sensor de presión diferencial mejorado con una relación de
señal/ruido mejorada.
De acuerdo con el invento, se proporciona una
sonda de medida de presión diferencial adaptada a ser situada
dentro de un conducto de transporte de fluido, comprendiendo la
sonda una superficie de impacto sustancialmente plana que se
extiende longitudinalmente, dispuesta a lo largo de la longitud y
dentro de la sonda, y una primera cámara impelente de presión alta
configurada para acoplarse a una primera lumbrera sensora de
presión, incluyendo al menos la primera cámara impelente una
abertura de impacto alargada para comunicar presión desde la
superficie de impacto a la primera lumbrera sensora de presión; una
superficie no de impacto separada de la superficie de impacto,
teniendo la superficie no de impacto al menos una abertura no de
impacto dispuesta en ella para comunicar presión desde la
superficie no de impacto a una segunda lumbrera sensora de presión
en el mismo extremo de la sonda que la primera lumbrera sensora de
presión, y una segunda cámara impelente de presión baja que se
extiende a lo largo de la longitud y dentro de la sonda, estando la
superficie no de impacto dispuesta sobre la segunda cámara
impelente.
Las Figuras 1 y 2 son vistas esquemáticas de un
sistema de medida de un proceso que ilustran el entorno de
realizaciones del invento.
La Figura 3 es un diagrama de bloques de sistema
del sistema de medida del proceso.
La Figura 4 es vista fragmentada en perspectiva
de un cuerpo de obstrucción en forma de "T" de una realización
del invento con una porción seccionada para mostrar mejor toda la
construcción.
La Figura 5 es una vista de un corte transversal
a lo largo de las líneas 3-3 de la Figura 4. Las
flechas curvadas muestran la dirección general de la circulación
del fluido alrededor del cuerpo.
La Figura 6 es una perspectiva fragmentaria de
otra realización mostrando una forma del cuerpo de obstrucción de
caras planas.
La Figura 7 es una vista fragmentada en
perspectiva de otra realización ilustrando un corte transversal
sustancialmente en forma de "V" del cuerpo de obstrucción de
caras planas.
La Figura 8 es una vista fragmentada en
perspectiva de otra realización, que ilustra un corte transversal
sustancialmente en forma de "U" del cuerpo de obstrucción de
caras planas.
La Figura 9 es una vista esquemática de un
fluido que circula alrededor de la sonda de medida de presión
diferencial con la forma de la Figura 4.
La Figura 10 es un gráfico de presión en función
del tiempo, que ilustra la reducción de ruido típica de un tipo de
tubo de Pitot de la técnica anterior de la sonda de medida de
presión diferencial, tal como se describe la sonda en el documento
US-A-4559836.
La Figura 11 es un gráfico de presión en función
del tiempo, que ilustra las características de ruido mejoradas de
la sonda de medida de presión diferencial del invento presente.
Aunque se describirá el invento haciendo
referencia a realizaciones específicas de sondas de medida de
presión diferencial, las personas expertas en la técnica
reconocerán que se pueden hacer cambios en la forma y en el detalle
sin apartarse del espíritu y alcance del invento, que están
definidos en las reivindicaciones que se adjuntan.
La Figura 1 es una vista esquemática de un
sistema de control de proceso 10 que ilustra un ejemplo de un
entorno de realizaciones del invento. El sistema de medida de
presión 12 está acoplado a la sala de control 14 (representada como
una fuente de voltaje y una resistencia) a través del bucle 16 de
control de proceso. El bucle 16 puede utilizar cualquier protocolo
adecuado para comunicar información del flujo entre el sistema de
medida 12 y la sala de control 14. Por ejemplo, el bucle de control
de proceso 16 opera de acuerdo con un protocolo estándar de la
industria de proceso tal como el Highway Adressable Remote
Transducer (HART®), FOUNDATION^{TM} Fieldbus o cualquier otro
protocolo adecuado.
La Figura 2 muestra una porción seccionada de un
recipiente de fluido de proceso, tal como una tubería, o un
conducto cerrado, 18, dentro del cual hay instalada una sonda 20 de
medida de presión diferencial del tipo de tubo de Pitot
promediador. El cuerpo de obstrucción 22 de la sonda 20 está
construido de acuerdo con una realización del invento que será
descrita con mayor detalle en la memoria. El cuerpo de obstrucción
22 se extiende diametralmente dentro de la tubería 18. La flecha
direccional 24 de la Figura 2 indica el sentido de la circulación
del fluido en la tubería 18. Se muestran un colector 26 de fluido y
un transmisor de flujo 13 montados en el extremo exterior del tubo
de Pitot 20. El transmisor 13 incluye un sensor de presión 28 que
está en acoplamiento de fluido con la sonda 20 a través de pasos 30
(mostrados a trazos en la Figura 2).
La Figura 3 es un diagrama de bloques del
sistema de 12 de medida de presión diferencial. El sistema 12
incluye un transmisor de flujo 13 y una sonda 20 de medida de
presión diferencial. El sistema 12 es acoplable a un bucle de
control de proceso, tal como el bucle 16 y está adaptado para
comunicar una salida variable de proceso relacionada con una
presión diferencial de la circulación del fluido dentro de la
tubería 18. El transmisor 13 del sistema 12 incluye un comunicador
32 de bucle, un sensor de presión 28, un circuito de medida 34 y un
controlador 36.
El comunicador 32 de bucle es acoplable a un
bucle de control de proceso, tal como el bucle 16, y está adaptado
para comunicarse por medio del bucle de control de proceso. Dicha
comunicación puede estar de acuerdo con cualquier protocolo
estándar de la industria de proceso, tal como los protocolos
descritos anteriormente.
El sensor de presión 28 incluye una primera y
una segunda entradas 38, 40 que están acopladas a la primera y a la
segunda cámaras impelentes 42, 44 respectivamente a través de los
pasos 30. El sensor 28 puede ser cualquier dispositivo que tenga
una característica eléctrica que cambie en respuesta a los cambios
en la presión aplicada. Por ejemplo, el sensor 28 puede ser un
sensor de presión capacitativo cuya capacitancia cambie en
respuesta a la presión diferencial aplicada entre las lumbreras 38 y
40. Si así se desea, el sensor 28 puede incluir un par de elementos
sensibles a la presión, de manera que cada cámara impelente esté
acoplada a su propio elemento sensitivo de presión.
El circuito de medida 34 está acoplado al sensor
28 y está configurado para proporcionar una salida de sensor
relacionada con la presión diferencial que existe entre las
lumbreras 38 y 40. El circuito de medida 34 puede ser cualquier
circuito electrónico que pueda proporcionar una señal adecuada
relacionada con la presión diferencial. Por ejemplo, el circuito de
medida puede ser un convertidor de
analógico-digital, un
condensador-convertidor digital o cualquier otro
circuito apropiado.
El controlador 36 está acoplado al circuito de
medida 34 y al comunicador 32 de bucle. El controlador 36 está
adaptado para proporcionar una salida variable de proceso al
comunicador 32 de bucle, cuya salida está relacionada con la salida
del sensor proporcionada por el circuito de medida 34. El
controlador 36 puede ser un dispositivo programable formado por una
serie de compuertas, microprocesador, o cualquier otro dispositivo
apropiado.
Aunque el comunicador 32 de bucle, el circuito
de medida 34 y el controlador 36 han sido descritos con respecto a
módulos individuales, se contempla que puedan estar combinados como
en una Application Specific Integrated Circuit (ASIC) o Circuito
Integrado para Aplicaciones Específicas.
La sonda 20 de medida de presión diferencial
está acoplada al transmisor 13 por medio de pasos 30. De esta
manera, la lumbrera 38 del sensor 28 está acoplada a la primera
cámara impelente 42, mientras que la lumbrera 40 del sensor 28 está
acoplada a la segunda cámara impelente 44. Una "cámara
impelente" es un paso, un canal, una tubería o similar dentro de
la cual un fluido de un carácter o presión particular es dirigido o
admitido y a través de la cual la presión del fluido es comunicada,
conducida o transmitida.
El cuerpo de obstrucción 22 incluye una primera
cámara impelente 42, una superficie de impacto 46 que se extiende
longitudinalmente, con al menos una abertura de impacto 48 dispuesta
para comunicar presión de fluido desde la superficie de impacto 46
a través de la cámara impelente 42 y conductos 30 hasta la lumbrera
38 del sensor 28. En varias realizaciones diferentes, la superficie
de impacto 46 puede tener una anchura que varíe entre 12,7 mm y
50,8 mm. Como se muestra en las Figuras 2, 4 y 5, sustancialmente
toda la superficie de impacto 46 es normal a la dirección de aguas
arriba de la circulación del fluido, que está indicada por la flecha
24. Como puede verse en las Figuras 2 y 4-8, la al
menos una abertura de impacto 48 puede tener cualquier anchura
apropiada. Por ejemplo, la abertura 48 puede tener una anchura entre
0,762 mm y 6,35 mm. Una relación de anchura de cámara
impelente/anchura de abertura mayor que 8,1 parece proporcionar
buenos resultados. La abertura 48 puede tener la forma de una
hendidura que se extiende longitudinalmente. Una abertura de
hendidura proporciona una reducción de ruido mejorada para la señal
de impacto de presión, y de esta manera aumenta la relación
señal/ruido del sistema de medida. Cuando se usa una hendidura, es
importante que la anchura de la hendidura sea inferior a una
anchura interior de la cámara impelente con la que está en
comunicación. Puede usarse una pluralidad de hendiduras que estén
separadas lateralmente, o longitudinalmente, una de otra. Además,
se pueden usar hendiduras en las aberturas aguas abajo, así como
también aberturas circulares.
La segunda cámara impelente 44 incluye una
superficie no de impacto 50 separada de la superficie de impacto
46. La superficie 50 incluye al menos una abertura no de impacto 52
dispuesta para comunicar presión desde la superficie no de impacto
a través de la cámara impelente 44 a la lumbrera 40 del sensor 28.
Como puede verse en las Figuras 2, y 4-8, puede
usarse una variedad de geometrías en las realizaciones del invento.
Generalmente, en cada realización, al menos una de la primera y de
la segunda cámaras impelentes 42, 44 está formada para crear un
punto de estancamiento de fluido en la al menos una abertura no de
impacto 52. Si no se necesita una segunda cámara impelente, puede
estar prevista una tapa de presión en la pared de la tubería 18, de
tal manera que la abertura no de impacto 52 esté dispuesta dentro
de la tubería 18 para comunicar una presión no de impacto a la
lumbrera 40. Por ejemplo, la abertura 52 puede estar dispuesta cerca
de una pared interior de la tubería 18. Adicionalmente, el
transmisor de flujo 13 y la sonda 20 pueden ser ajustados en la
fábrica para proporcionar una precisión, longevidad y diagnósticos
mejorados, para una aplicación particular de medida de flujo
diferencial.
Las Figuras 4 y 5 muestran respectivamente
vistas fragmentarias en perspectiva y cortes transversales de la
porción 22 del cuerpo de obstrucción del tubo de Pitot 20. Tal como
se ilustra, una sección transversal del cuerpo de obstrucción se
parece a la letra "T", incluyendo una porción de barra 54 que
tiene una superficie de impacto 46 con una cara roma
sustancialmente plana en la "parte superior" de la letra
"T". La sección transversal del cuerpo ilustra también la
porción de vástago 56 de la letra "T", dependiendo del centro
de la barra 54 y dispuesta en general perpendicularmente a éste. En
la vista en perspectiva del cuerpo de obstrucción (Figura 4) se
aprecia que el denominado "vástago" de la "T" es una
nervadura 56 que se extiende longitudinalmente y que se proyecta en
un sentido aguas abajo desde la parte de atrás de la barra 54 de
cara plana.
Para aumentar la relación señal/ruido de la
medida de presión baja, la relación de longitud/anchura (L/W) del
cuerpo de obstrucción 22, como se muestra en la Figura 4, ha de ser
mayor que un medio (1/2) y menor que uno y medio (1 ½). Una
relación de uno (1) parece proporcionar los resultados más
ventajosos.
La primera y segunda cámaras impelentes 42 y 44
están dispuestas a lo largo de la longitud, y dentro, del cuerpo de
obstrucción y se extienden dentro de la porción del tubo de Pitot 20
que se proyecta por fuera del conducto portador de fluido 18 hacia
el transmisor de flujo 13.
La Figura 2 muestra el cuerpo de obstrucción 22
orientado dentro del conducto que transporta fluido 18 de manera
que la superficie roma, plana, de impacto 46 esté encarada a la
circulación del fluido por la parte delantera y sea perpendicular a
la dirección de la circulación del fluido 24. Tal orientación
proporciona una bóveda relativamente grande de presión alta que se
extiende a través de la superficie 46, y de esta manera crea una
zona de estancamiento más efectiva. La nervadura 56 que se proyecta
es paralela generalmente a la dirección de la circulación del
fluido en el conducto 18.
La pluralidad normal de aberturas circulares de
conducción de presión alta en la superficie encarada aguas arriba
de un cuerpo de obstrucción de un tubo de Pitot promediador
tradicional son sustituidas en las realizaciones mostradas en los
dibujos por una o más aberturas de hendiduras estrechas, cada una
situada centralmente en el sentido de la anchura de la porción 54
de barra y extendiéndose longitudinalmente, sustancialmente por
toda la longitud del cuerpo de obstrucción 22. Las hendiduras
proporcionan comunicación entre el fluido de presión alta (impacto)
en el conducto 18 y la cámara impelente 42 conduciendo de esta
manera la presión de impacto de la circulación del fluido a la
cámara impelente 42 y hacia la lumbrera 38 del sensor de presión 28
dentro del transmisor de flujo 13. Al contrario que una pluralidad
de aberturas circulares separadas, la configuración de la hendidura
proporciona una reducción adicional del ruido asociado a la medida
de la presión alta del fluido, con tal de que la hendidura estrecha
sirva de entrada a una cámara impelente más ancha y más grande.
Para conseguir la reducción de ruido, la hendidura no debe actuar
como la propia cámara impelente. Por ejemplo, si la hendidura de la
cara de la barra tiene 0,762 mm de anchura y la cámara impelente
tiene 3,2 mm de anchura, la relación sería satisfactoria. Estas
dimensiones y relación son solamente ejemplares, no debiendo ser
tomadas como restrictivas o limitadoras.
El fluido no de impacto es dirigido hacia la
segunda cámara impelente 44 en el tubo de Pitot 20 a través de una
o más aberturas 52 aguas abajo o, alternativamente, una hendidura
que se extienda longitudinalmente, situada en la parte de atrás de
la barra 54 del cuerpo de obstrucción 22. Como se muestra en la
Figura 5, la porción 54 de barra del cuerpo de obstrucción 22 crea
vórtices turbulentos en el fluido que circula alrededor de los
bordes 58 y 60 de los extremos laterales de la barra 54, produciendo
estancamiento del fluido en la zona adyacente a la parte de atrás
50 de la barra 54 y alrededor de los lados laterales de la nervadura
56 que se proyecta. La función principal de la nervadura 56 de la
realización con forma de "T" es extender en el sentido de aguas
abajo el punto de reincorporación de los vórtices de fluido que son
creados por los bordes laterales 58 y 60 de la barra 54 de cara
plana. Al diferir la reincorporación de los vórtices, se aumenta el
tamaño de la zona de estancamiento, reduciendo de esta manera el
ruido residual del componente de presión baja de la medida de
presión diferencial.
Las esquinas agudas de los bordes laterales 58 y
60 aguas arriba de la barra 54 producen vórtices turbulentos
alrededor de la barra, pero los vórtices violentos o abruptos son
menos deseables para la producción de la quiescencia resultante del
estancamiento del fluido que los vórtices producidos por bordes
laterales redondeados más suaves del perfil del fluido del cuerpo
de obstrucción. Aunque los requisitos de la redondez específica
deben depender del tamaño del cuerpo de obstrucción, que, a su vez
depende del tamaño del conducto de transporte de fluido, se puede
decir que para un cuerpo de obstrucción dimensionado para un
diámetro de tubería de 25,4 cm, pueden ser adecuadas las esquinas
de los bordes delanteros que tengan un radio de 0,4 a 0,8 mm.
La cara roma de impacto del cuerpo de
obstrucción, junto con los bordes laterales redondeados, produce
características mejoradas de la circulación del fluido y vórtices
turbulentos que proporcionan la quiescencia reductora de ruido del
fluido circulante. Aunque una realización del invento utiliza una
superficie de impacto que podría, en lenguaje corriente, ser
considerada "plana", es obvio que una cara de impacto que se
separa un poco de la superficie "plana" nominal puede ser
usada también. Por ejemplo, una superficie ligeramente convexa sería
igualmente conveniente, así como una superficie moderadamente
ondulada, rugosa o festoneada. Una superficie cóncava preservaría
las características de la circulación del fluido y sus bordes
laterales proporcionarían la separación del flujo requerida. De
acuerdo con esto, con el objeto de describir el invento y las
reivindicaciones que se acompañan, "plana" significa una
superficie que se desvía de una forma convexa, o encarada aguas
arriba, de una superficie plana nominal de no más de 0,134 veces la
anchura del cuerpo de obstrucción (0,134 x W), o que se desvía de
una forma cóncava sin límites de una superficie plana nominal.
En las Figuras 6-8 se muestran
realizaciones adicionales del invento. En cada una de ellas es una
característica común la cara plana, roma, de impacto, que tiene una
o más aberturas de hendidura estrechas para admitir fluido a
presión alta. La diferencia principal entre las realizaciones
alternativas y la realización descrita anteriormente es la forma y
la posición de las extensiones pendientes aguas abajo de la barra
que proporcionan el retraso en la reincorporación de los vórtices.
Diferentes diseños de la extensión aguas abajo dan lugar a la
variación de la forma y el tamaño de las zonas de estancamiento del
fluido. La selección de la forma o diseño particular del miembro de
extensión del cuerpo de obstrucción puede depender de varios
factores que influyen en el entorno de medida, tal como, por
ejemplo, el costo, el carácter del fluido, el margen de caudales del
fluido, el tamaño del conducto de transporte del fluido, entre
otros.
La Figura 6 muestra una forma básica de un
cuerpo de obstrucción 22a, que no tiene extensión para la
reincorporación o nervadura sobresaliente. Está previsto un cuerpo
70 con una superficie enfrentada de impacto plana 72 que tiene al
menos una hendidura estrecha 48a que conduce el fluido de presión
alta a la primera cámara impelente 42a a través del cuerpo de
obstrucción, y a la porción exterior del tubo de Pitot y sigue al
transmisor de flujo 13. Espacios confinados 44a en el interior del
cuerpo se comunican con las aberturas no de impacto 52a y conducen
el fluido de presión baja a través del cuerpo, hacia la parte
exterior del tubo de Pitot, y hacia el transmisor de flujo 13. La
zona de estancamiento creada por los vórtices turbulentos es menor
que la creada por la realización con forma de "T" mostrada en
la Figuras 2 y 4-5, pero no obstante, proporciona
mejoras de reducción de ruido residual en la medición de la presión
baja. La existencia de hendiduras de impacto 48a en la cara del
cuerpo de obstrucción consigue un aumento similar en la relación
señal/ruido en la medición de presión alta, al que se produce en la
realización con forma de "T".
La Figura 7 ilustra la forma en "V" de un
cuerpo de obstrucción 22b que tiene una porción 34b de barra de
cara plana que está encarada aguas arriba y está provista de las
mismas, o más, hendiduras de impacto 48b que se extiende
longitudinalmente y una primera cámara impelente 42b. La extensión
aguas abajo para diferir la reincorporación de los vórtices del
fluido tiene la forma de un par de nervaduras o patas 74 y 76
sobresalientes, que penden de los extremos laterales del lado de
atrás de la barra 34b y divergen hacia fuera, hacia la corriente
del fluido circulante. Al igual que entre los bordes 78 y 80 de la
barra y los bordes laterales exteriores 82 y 84 de las patas 74 y
76, los bordes laterales 86 de las patas (los bordes laterales del
perfil del fluido del cuerpo) crean la mayor separación de la capa
límite del fluido, produciendo una zona de quiescencia de fluido
entre las patas. La anchura L_{1} de la barra 34b debe de ser
inferior o igual a la anchura total L_{2} de todo el cuerpo de
obstrucción. Una pluralidad de aberturas 52b no de impacto separadas
longitudinalmente están situadas sobre los lados interiores de las
patas 74, 76 y se comunican con la segunda cámara impelente 44b en
el cuerpo de las patas para conducir el fluido de presión baja hasta
el transductor de presión.
La Figura 8 muestra otra realización del cuerpo
de obstrucción 22c del invento presente. La diferencia principal
entre esta forma del cuerpo de obstrucción y la de la Figura 7 es
que las patas 74c y 76c están situadas perpendicularmente a la
superficie trasera de la barra 54c, formando una estructura que
tiene una sección transversal lateral que se parece a la letra
"U". Los vórtices forman turbulencias desde los bordes 78c y
80c aguas arriba de la barra 54c, de manera similar a la acción que
se ha visto en la realización mostrada en las Figuras 2 y
4-5. Se crea la zona de estancamiento entre las
patas 74c y 76c del cuerpo de obstrucción 22c. Una pluralidad de
aberturas 52c no de impacto separadas longitudinalmente están
situadas en la superficie trasera de la barra 54c, en el interior
de las patas 74c y 76c, y se comunican con espacios interiores o
cámaras impelentes 44c del cuerpo de las patas para conducir el
fluido de presión baja hasta la lumbrera 40 del sensor de presión
28 del transmisor de flujo 13.
La Figura 9 es una vista esquemática del fluido
que circula alrededor de la sonda de medida de presión diferencial
con la forma ilustrada en la Figura 4. Como se muestra en la Figura
9, la superficie de impacto sustancialmente plana crea una bóveda
de presión alta en el fluido cercano a la superficie de impacto.
La Figura 10 es un gráfico de ejemplo que
muestra las características de ruido de una sonda de medida de
presión diferencial y anterior, tal como la que se ilustra en el
documento US-A-4559836.
La Figura 11 es un gráfico similar al de la
Figura 10, sin embargo, la Figura 11 ilustra las características de
ruido de la sonda de medida de presión diferencial del invento
presente que incorpora tanto la superficie de impacto
sustancialmente plana como la hendidura que se extiende
longitudinalmente mostradas en las figuras 2 y 4-8.
Como se muestra en estos gráficos, con el invento presente se
consigue una reducción apreciable de ruido en un sistema de presión
diferencial. Tal reducción de ruido proporciona un cálculo más
rápido de una indicación precisa de presión diferencial,
proporcionando potencialmente de esta manera un control de proceso
más efectivo.
Claims (15)
1. Una sonda de medida de presión diferencial
adaptada para ser situada dentro de un conducto de transporte de
fluido, comprendiendo la sonda (20):
- una superficie de impacto (46) sustancialmente plana que se extiende longitudinalmente,
- una primera cámara impelente (42) de presión alta que se extiende a lo largo de la longitud y dentro de la sonda (20) y configurada para acoplarse a una primera lumbrera sensora de presión (38), incluyendo la primera cámara impelente (42) al menos una abertura de impacto alargada (48) dispuesta en ella para comunicar presión desde la superficie de impacto a la primera lumbrera sensora de presión (38);
- una superficie no de impacto (50) separada de la superficie de impacto (46), teniendo la superficie no de impacto (50) al menos una abertura no de impacto (52) dispuesta en ella para comunicar presión desde la superficie no de impacto (50) a la segunda lumbrera sensora de presión (40) en el mismo extremo de la sonda que la primera lumbrera sensora de presión (38), y
- una segunda cámara impelente (44) de presión baja que se extiende a lo largo de la longitud y dentro de la sonda (20), estando la superficie no de impacto (50) dispuesta sobre la segunda cámara impelente (44).
2. La sonda de la reivindicación 1, en la que
las cámaras impelentes de presión alta y baja (42, 44) están
separadas por una nervadura longitudinal (56) configurada para
extenderse aguas abajo.
3. La sonda de la reivindicación 2, en la que la
nervadura (56) está dispuesta perpendicularmente a la superficie de
impacto.
4. La sonda de la reivindicación 2, en la que la
cámara impelente de presión baja (44) está formada para incluir una
porción de nervadura (56) que se extiende longitudinalmente,
acoplada a la cámara impelente de presión alta (42).
5. La sonda de la reivindicación 4, en la que al
menos una abertura no de impacto (52) está dispuesta en la porción
de nervadura (56).
6. La sonda de la reivindicación 1, en la que la
superficie no de impacto (50) es sustancialmente plana.
7. La sonda de la reivindicación 6, en la que la
superficie no de impacto es sustancialmente paralela a la
superficie de impacto (72).
8. La sonda de la reivindicación 1, en la que la
cámara impelente de presión baja está formada para incluir un par
de porciones de nervadura (74, 76) que se extienden
longitudinalmente divergiendo angularmente en relación con la
superficie de impacto.
9. La sonda de la reivindicación 8, en la que la
superficie no de impacto está dispuesta sobre una porción de una de
las porciones (74) de nervadura que se extienden lateralmente y que
se enfrenta a la otra de las porciones (76) de nervadura que se
extienden lateralmente.
10. La sonda de la reivindicación 1, en la que
la segunda cámara impelente (44) de presión baja está formada para
incluir un par de porciones de nervadura (74c, 76c) separadas que se
extienden longitudinalmente, cada una dispuesta perpendicularmente
a la superficie de impacto.
11. La sonda de la reivindicación 1, en la que
la primera cámara impelente de presión alta (42) tiene una anchura
de cámara impelente y la superficie de impacto (46) está formada
para crear una zona localizada de presión relativamente alta
sustancialmente a través de toda la anchura de la cámara
impelente.
12. La sonda de la reivindicación 11, en la que
la anchura de la primera cámara impelente de presión alta varía
entre 1,27 cm y 5,08 cm.
13. La sonda de la reivindicación 1, en la que
la al menos una abertura de impacto (48) tiene una anchura de
abertura que varía entre 0,0762 cm y 0,635 cm.
14. La sonda de la reivindicación 1, en la que
la cámara impelente de presión alta (42) tiene una anchura de
cámara impelente, la al menos una abertura de impacto (48) tiene una
anchura de abertura, y en la que la relación del ancho de la cámara
impelente al ancho de la abertura es mayor de 8:1.
15. Un sistema de medida de presión diferencial
acoplable a un bucle de control de proceso y adaptado para
comunicar una salida variable de proceso relacionada con una presión
diferencial de un flujo de fluido dentro de un conducto de
transporte de fluido, comprendiendo el sistema un transmisor de
presión de proceso que incluye:
- un comunicador de bucle acoplable al bucle de control de proceso y adaptado para la comunicación mediante el bucle de control de proceso;
- al menos un sensor de presión que tiene unas primera y segunda entradas laterales;
- un circuito de medida acoplado con el al menos uno sensor de presión y configurado para proporcionar una salida de sensor relacionada con la presión diferencial entre la primera y segunda salidas de presión;
- un controlador acoplado al circuito de medida y al comunicador de bucle, estando el controlador adaptado a proporcionar una salida variable de proceso al comunicador de bucle, estando la salida variable de proceso relacionada con la salida del sensor; y
- una sonda de medida de presión diferencial de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, adaptada para ser situada dentro del conducto de transporte de fluido.
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