Comprender los desafíos únicos de la medición de flujo de lodo

Las tuberías de aerosol en la minería y el procesamiento de minerales transportan una mezcla de partículas sólidas suspendidas en un transportador líquido, normalmente agua. Este régimen de flujo heterogéneo presenta dificultades de medición que raramente se encuentran en aplicaciones de fluidos limpios. La fracción sólida puede variar de un porcentaje a más del 70% por peso, distribución de partículas abarca micrones a centímetros, y la lujuria puede mostrar viscosidad no neoniana, cálculo dinámico, comportamiento de replanteamiento y comportamientos.

Factores clave para seleccionar sensores de flujo para las soluciones

Tamaño de la partícula, forma y densidad

El tamaño y densidad de los sólidos suspendidos influyen fuertemente tanto en el potencial de erosión como en el principio de medición. Las partículas angulares gruesas (por ejemplo, mineral triturado) aceleran el desgaste en cualquier elemento sensor mojado que se protruye en el flujo. Las partículas más pequeñas y redondeadas pueden causar menos daño inmediato pero pueden abrasar revestimientos con el tiempo.

Reumatología y régimen de flujo

Muchos minerales muestran el estrés y el comportamiento de estanterías, lo que significa que la viscosidad disminuye con una tasa de vaina creciente. Esta característica no neotoniana puede hacer que el perfil de velocidad sea más plano que el del agua, afectando la relación entre la velocidad media y la señal medida. Además, el flujo puede pasar entre el flujo homogéneo (con un flujo de concentración gradiente), y los regímenes de flujo erróneo.

Rango de tarifas de flujo y desplegable

Los procesos de minería a menudo requieren una medición precisa sobre un amplio rango de flujo, desde el bajo flujo durante la puesta en marcha o la carga parcial hasta el alto flujo bajo operaciones normales. La relación de desplegable – la relación de máximo a flujo mínimo con precisión aceptable – es una especificación clave. Los medidores de flujo magnético ofrecen normalmente desplegables de 100:1 o mejor, mientras que los medidores de vórtice pueden limitarse a 10:1 o 20:1 en aplicaciones de flujo de dispersión.

Diámetro de tubería y requisitos de ejecución recta

Cada sensor de flujo ha recomendado longitudes de tubos verticales de corriente arriba y abajo para asegurar un perfil de velocidad totalmente desarrollado y sin arañazos. En los conductos de arañazo, estos requisitos pueden ser más estrictos porque los codos y las válvulas pueden exacerbar la segregación de partículas. Por ejemplo, un crono puede producir fuerzas centrífugas que empujan partículas más pesadas hacia el exterior, creando así perfiles de concentración verticales.

Compatibilidad material y resistencia a la erosión

Los materiales húmedos del sensor deben resistir tanto el ataque químico como la abrasión mecánica. Para las manchas ácidas (por ejemplo, soluciones de lixiviación de cobre), los revestimientos hechos de PTFE, PFA o poliuretano son comunes. Para las manchas altamente abrasivas (por ejemplo, colas de mineral de hierro), revestimientos de carburo de cerámica o tungsteno por completo deben ser necesarios.

Instalación y mantenimiento

El mantenimiento de los sensores de la instalación puede ser muy fácil, pero los sensores de la instalación deben ser diseñados para soportar la presión del tubo y la temperatura de la mina. Los intervalos de mantenimiento dependen de la exposición del sensor de la descarga, un medidor de la capacidad de la unidad de control de la tensión y la temperatura de la mina.

Tipos de sensores de flujo Aptos para tuberías de lodo

Electromagnética (Magnetic) Medidores de flujo

Los medidores de flujo electromagnético son los caballos de trabajo de la medición conductiva de la lotería. Funcionan en la ley de inducción de Faraday: un campo magnético se impone a través de la tubería, y un voltaje proporcional a la velocidad de flujo promedio se induce en el líquido conductivo. Debido a que los electrodos son influidos con el forro, no hay obstrucción al flujo.

Clamp‐On Ultrasonic Flow Meters

Los transductores ultrasónicos no invasivos utilizan los transductores atados al exterior de la tubería, emitiendo ondas sonoras que atraviesan la lotería. El principio más común para la lotería es diferencial de tiempo de tránsito, pero que funciona bien sólo cuando la lotería es relativamente homogénea y la carga de partículas es moderada (típicamente <5% solids by volume). For higher solids concentrations, Doppler ultrasonic meters are preferred – they measure the frequency shift of sound reflected off particles or bubbles. Clamp‑on meters have zero pressure drop, no moving parts, and no contact with the abrasive medium, making them virtually immune to erosion. Their main drawbacks are reduced accuracy (±1–3% of rate) and sensitivity to pipe material, wall thickness, and slurry aeration. They also require a straight section of pipe with good acoustic properties (e.g., carbon steel, stainless steel) and may need re‑calibration if the slurry composition changes significantly.

Meters de flujo de masa Coriolis

Los medidores de zumo de zumo se pueden medir directamente mediante la detección de la torsión inducida en tubos vibratorios a medida que pasa la lotería. Proporcionan flujo de masa muy preciso (a menudo ±0.1% de la tasa) y medición de densidad simultánea, que es inestimable para el control de concentración de zumbidos.

Medidores de flujo de presión diferencial (DP)

Los elementos de flujo DP± – placas orificio, tubos de ventilación, medidores de cuña – crean una caída de presión que se relaciona con la velocidad de flujo a través del principio de Bernoulli. En el servicio de la cereza, el desafío principal es la erosión del borde del elemento, que cambia el coeficiente de descarga a lo largo del tiempo.

Vortex Flow Meters (con precaución)

Los medidores de Vortex miden el flujo detectando la frecuencia de vórtices de un cuerpo de colorete colocado en el flujo. En líquidos limpios, los medidores de vórtice proporcionan una buena precisión y desactivación. En los conductos de la cereza, el cuerpo de la cerda está sujeto a erosión y la barra de la timón puede recubrirse con sólidos fibrosos o pegajos, alterando su vela y llevando a la tensión.

Medidores de flujo de masa térmica (uso reducido)

Los medidores de dispersión térmica se utilizan principalmente para la medición del flujo de gas. En los oleoductos de lodo, rara vez son adecuados porque la conductividad térmica y la capacidad de calor del lodo cambian impredeciblemente con la fracción de sólidos, y el arrastre en los elementos del sensor causa la deriva severa.

Mejores prácticas de instalación para sensores de flujo de lodo

Seleccionar la ubicación del medidor

Colocar el sensor en una sección vertical de tubería con flujo ascendente, si es posible. El flujo vertical ascendente ayuda a mantener una distribución de sólidos más homogénea porque la gravedad actúa para mantener las partículas suspendidas, mientras que en las tuberías horizontales las partículas pueden establecerse en la parte inferior, lo que conduce a errores de velocidad y medición. Si la instalación vertical no es factible, seleccione una sección de tubo horizontal con el medidor orientado para que los electrodos (para la acumulación magnética) sean horizontales

Proper Grounding and Shielding

Los medidores de flujo magnético requieren un terreno eléctrico adecuado para la tierra a través del proceso de tubería. Los conductos de lodo suelen tener juntas de aislante o protección catódica que pueden romper la ruta del suelo. Los anillos de aislantes o electrodos degradados son esenciales para asegurar una medición de potencial preciso. Los medidores ultrasónicos pueden necesitar un blindaje y routing de cable cuidadoso para evitar interferencias electromagnéticas de unidades de frecuencia variable.

Isolación térmica y localización de calor

En climas fríos, los conductos de lodo pueden congelarse si el flujo se detiene. Algunos sensores de flujo, especialmente los metros ultrasónicos de sujeción con acoplamiento de gel, son sensibles a la temperatura. El rastreo y el aislamiento térmico deben ser aplicados para no sobrecalentar la electrónica de sensores. Para los metros magnéticos, asegure que el material de forro puede soportar los extremos de temperatura local.

Estrategias de mantenimiento y calibración

Inspección de las piezas mojadas

Incluso con materiales resistentes al desgaste, el revestimiento y electrodos de un medidor electromagnético eventualmente se erosionarán. Horario inspecciones periódicas durante las apagadas planificadas. Para los medidores de inserción, la sonda puede retirarse para comprobar la condición de la punta del sensor. Mantenga un registro de la deriva de medición – un cambio gradual de la indicación de flujo a velocidad constante de la bomba puede indicar el desarrollo de desgaste.

Verificación de puntos cero y calibración

Los sensores de flujo de lodo deben tener su punto cero verificado bajo condiciones de flujo no (por ejemplo, cuando la bomba está apagada y la tubería está llena de lodo estático). Debido a que las lodos pueden establecerse, el punto cero puede cambiar como paquete de sólidos alrededor del sensor. Para los medidores ultrasónicos de sujeción, la condición de flujo cero es especialmente difícil – el medidor puede detectar el flujo causado por la convección térmica en el método de peso inferior.

Procedimientos de limpieza y depuración

La acumulación de sólidos en las paredes dentro de la tubería (construcción) puede reducir el área transversal efectiva y alterar el perfil de flujo. En las manchas de cal, por ejemplo, los depósitos de escala pueden formar. En las colas polimerígenas, las aglomeradas pegajosas pueden acumularse en electrodos. Cuando se espera la acumulación, los metros con puertos robustos de limpieza de cerdos o los mecanismos de limpieza inline (por ejemplo).

Conclusión

La selección de los medidores de flujo correctos para el procesamiento de los fluidos es una decisión multiparamétrico que impacta directamente la eficiencia del proceso, los costos de mantenimiento y la disponibilidad de las plantas. Ningún tipo de sensor se ajusta a todas las aplicaciones de los fluidos. Los medidores de flujo electromagnético siguen siendo la opción más robusta y precisa para las oscilaciones conductivas con el contenido de sólidos moderados.