El presente paper se estructurará como una investigación documental, con el fin de estudiar desde el punto de vista teórico el fenómeno de propagación de ondas acústicas a través del fluido en movimiento dentro de una tubería, con miras a proponer un método numérico que permita modelar el comportamiento del fluido y determinar el caudal circulante. El primer paso será el planteamiento de un modelo para representar el fenómeno en cuestión, bajo ciertas condiciones ideales. La medición del caudal a través de una tubería es de vital importancia en aplicaciones industriales por ejemplo para monitorear la entrada de flujo a un tanque, la dosificación para una mezcla determinada en un proceso, el despacho de producto final como crudo petrolero, etc. Para ello existen distintas tecnologías de flujómetros entre los que se encuentran los electromagnéticos, mecánicos y de Coriolis, todos son invasivos, ya que requieren ser colocados y acoplados mediante conexión bridada a la tubería. Esto dificulta su desmontaje para limpieza y mantenimiento. Además de tener que desarrollar arreglos de cuadros de válvulas para crear bypass y poder continuar el proceso industrial al momento de mantenimiento y calibración del instrumento, los flujómetros magnéticos son viables solo cuando el fluido tenga propiedades conductivas, ya que su funcionamiento se basa en determinar la diferencia de potencial generada por el fluido conductivo al transitar a través de un campo electromagnético y con ello relacionar la velocidad del flujo usando la ley de Faraday.
Inhaltsverzeichnis (Índice)
- 1. Introducción
- 2. Razonamiento
- 3. Principios teóricos
Zielsetzung und Themenschwerpunkte (Objetivos y Temas Clave)
El objetivo principal de este trabajo es investigar teóricamente la viabilidad de desarrollar un modelo matemático para calcular el caudal en una tubería usando un método no invasivo basado en la propagación de ondas acústicas. Se busca establecer los fundamentos de un proceso de simulación, ofreciendo un modelo matemático accesible para ingenieros.
- Desarrollo de un modelo matemático para la medición de caudal no invasiva.
- Estudio de la propagación de ondas acústicas en un fluido en movimiento.
- Aplicación de la teoría de física teórica de Landau y Lifshitz.
- Análisis del fenómeno ondulatorio desde un punto de vista energético.
- Simulación numérica basada en un modelo analítico.
Zusammenfassung der Kapitel (Resumen de Capítulos)
Capítulo 1: Introducción Este capítulo presenta la importancia de la medición de caudal en aplicaciones industriales y revisa las tecnologías existentes de flujómetros, destacando sus limitaciones. Se introducen los flujómetros basados en la propagación de ondas, como los de efecto Doppler y tiempo de tránsito, y se explican sus principios de funcionamiento.
Capítulo 2: Razonamiento Se plantea la idea de utilizar una fuente y un receptor de ondas acústicas en la pared externa de una tubería para medir el caudal del fluido en su interior. Se analiza la influencia de la velocidad del fluido en la propagación de la onda acústica, y se justifica el enfoque teórico del trabajo debido a la falta de recursos computacionales avanzados.
Capítulo 3: Principios teóricos Se describe el modelo de propagación de ondas acústicas en un fluido en reposo, basado en el trabajo de Richard Fitzpatrick y el manual de Landau y Lifshitz. Se establecen las hipótesis simplificadoras para el modelo (tubería larga, velocidad del fluido constante y mucho menor que la velocidad del sonido, presión y densidad constantes, fluido adiabático e isentrópico).
Schlüsselwörter (Palabras clave)
Medición de caudal, flujómetro no invasivo, propagación de ondas acústicas, modelo matemático, teoría de Landau y Lifshitz, mecánica de fluidos, simulación numérica, efecto Doppler, tiempo de tránsito.
- Quote paper
- Juan Monsalve (Author), 2023, El modelo matemático como principio teórico para el desarrollo de flujómetros no invasivos, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1497484
