Tecnología
Medición por ultrasonidos de agua y energía térmica
Qué ocurre dentro del tubo de medición de un contador de agua por ultrasonidos H2O y de un contador de energía térmica DELTA III, por qué no se desgasta ninguna pieza y cómo el caudal y las temperaturas se convierten en energía.
Medición de caudal
¿Cómo se mide el caudal con ultrasonidos?
En el tubo de medición hay dos transductores de ultrasonidos. Emiten alternativamente impulsos sonoros cortos, primero a favor del flujo y luego en contra. Unos reflectores guían el sonido por un recorrido definido a través del agua. Helvatron utiliza reflectores autolimpiantes para que el recorrido del sonido se mantenga despejado.
Un impulso que viaja a favor del flujo llega algo antes que uno que viaja en contra. La diferencia entre ambos tiempos de tránsito es proporcional a la velocidad media del flujo. Multiplicada por la sección del tubo de medición, da el caudal volumétrico; totalizado en el tiempo, da el volumen.
Las diferencias de tiempo de tránsito están en el rango de los nanosegundos, por lo que son imprescindibles un tramo de medición estable y una medición de tiempo precisa en la electrónica.
Varios canales de medición para diámetros grandes
Con diámetros grandes, el perfil de flujo es menos uniforme. Por eso el DELTA III utiliza dos canales de ultrasonidos a partir de DN50 y cuatro a partir de DN350.
Energía térmica
¿Cómo se convierten el caudal y las temperaturas en energía térmica?
Un contador de energía térmica (contador de calorías) se compone de un sensor de caudal, una pareja de sondas de temperatura y un calculador. Las sondas miden la temperatura en la tubería de ida y en la de retorno. El calculador determina la diferencia Δθ y la multiplica por el volumen y por un coeficiente térmico k.
El coeficiente térmico tiene en cuenta que la densidad y la capacidad calorífica específica del agua varían con la temperatura. Los valores están definidos en la norma EN 1434. Por eso el calculador también necesita saber si el sensor de caudal está instalado en la ida o en el retorno.
Calefacción y refrigeración
Si la ida está más caliente que el retorno, la instalación cede calor. En una instalación de agua fría ocurre lo contrario. El DELTA III reconoce el signo de la diferencia de temperatura y contabiliza calor y frío en registros separados. Esto permite una facturación correcta incluso en instalaciones que refrigeran en verano y calientan en invierno.
Por qué las sondas son tan importantes
Con diferencias de temperatura pequeñas, habituales en el agua fría de climatización, un error de medición de unas pocas centésimas de kelvin tiene un gran efecto en la energía calculada. Por eso, los contadores de energía térmica conformes a EN 1434 utilizan sondas emparejadas con características ajustadas entre sí. El DELTA III funciona con Pt500, Pt1000 o Pt100; recomendamos Pt1000.
Q = ∫ V̇ · k(θI, θR) · (θI − θR) dt
- Q
- Energía de calor o de frío, p. ej. en kWh, MWh, GJ
- V̇
- Caudal volumétrico obtenido de la medición por ultrasonidos
- k
- Coeficiente térmico según EN 1434, dependiente de las temperaturas
- θI, θR
- Temperatura de ida y de retorno; Δθ es su diferencia
En la animación del DELTA III se muestra un ejemplo de cálculo.
Ventajas
¿Qué ventajas tienen los ultrasonidos frente a los contadores mecánicos?
Sin piezas móviles
En el sensor de caudal no gira nada. No hay turbina que se desgaste o se detenga con caudales bajos.
Amplio rango dinámico
El H2O alcanza Q3/Q1 hasta R800 en las versiones embridadas y el DELTA III qp/qi hasta R250, de modo que se registran incluso caudales muy pequeños.
Instalación sin tramos rectos
H2O y DELTA III de DN15 a DN40.
Diagnóstico en el equipo
Aire en la tubería, fugas, sentido de flujo incorrecto, fallos de sonda: el contador los comunica a través de su interfaz.
Reflectores autolimpiantes
El H2O y el DELTA III utilizan reflectores autolimpiantes. En el DELTA III son metálicos.
Valores digitales
Un registrador de datos interno, códigos de error y una interfaz de comunicación convierten el contador en un punto de datos de las instalaciones del edificio.
Interfaces
Interfaz física, protocolo, tecnología de radio
Tres conceptos que a menudo se confunden. En la planificación conviene distinguirlos.
- M-Bus
- Sistema de bus según EN 13757 con su propia capa física (línea de dos hilos, alimentada por el maestro) y su propio protocolo.
- RS-485
- Solo la interfaz física: transmisión diferencial por un par trenzado. El protocolo define qué datos se transmiten.
- Modbus RTU
- El protocolo que utilizan los contadores Helvatron sobre RS-485: el maestro pregunta, el esclavo responde.
- LoRa
- Radio en la banda de 868 MHz, con equipos, pasarelas, un servidor de red y la aplicación.
- NB-IoT
- Estándar de red móvil en bandas con licencia. Los contadores transmiten a través de la red de un operador, sin pasarelas propias.