Un medidor Clamp-On Ultrasónico por efecto de "tiempo de tránsito" emplea un par funcional de transductores ultrasónicos, que se posicionan en el recorrido en el cual ellos transmiten y reciben pulsos ultrasónicos en ángulo al eje de la tubería (ver figura 1). Debido al mencionado ángulo, el flujo en la tubería crea un diferencial en los tiempos de duración medidos de los pulsos ultrasónicos propagados alternativamente. Aquellos pulsos transmitidos en dirección aguas arriba disminuirán la velocidad en función de la velocidad del fluido que viene en dirección contraria, al tiempo que aquéllos que van en dirección aguas abajo se acelerarán en la misma proporción. A mayor velocidad del flujo, mayor la diferencia de "tiempo de tránsito". Tenemos entonces que la variable medida con estos flujómetros es el tiempo, y mientras en esencia dicho medidor es una especie de reloj, debe mantener una precisión en el orden de menos de 50 picosegundos (ó 50 x 10-12 segundos).

Expectativas Reales de Rendimiento

En la actualidad, estos flujómetros son capaces de lograr menos de 0,5% de precisión bajo condiciones de referencia, pero cuando se instalan en terreno, se asume que la desviación del valor de flujo absoluto puede resultar de errores en la información de la tubería programada, como por ejemplo, el espesor de la pared. Por ende, se debe permitir que la desviación resultante de la instalación, la expectativa práctica de precisión del Clamp-On, se abra a un rango de +/-0.5% a +/-2% de lectura. Esta se apoya en las evaluaciones independientes de los últimos 15 años, y para lograr este rendimiento, se necesita de una entrada recta mínima de 15 diámetros. Sin embargo, los medidores Clamp-On de tiempo de tránsito son capaces de mantener una repetibilidad de lectura de 0,3%, independientemente de la entrada o de errores adicionales en el campo de instalación que pueden ser o no acumulativos.

Respecto de la precisión, los flujómetros Clamp-On de efecto "tiempo de tránsito" han superado el 1% de lectura en muchas instalaciones en terreno, comparados con medidores de referencia en línea u otros métodos. Tales precisiones requieren de cuidado y atención para obtener y programar la correcta información de la tubería, además de la instalación de los sensores en una posición recomendada.

Avances en investigación y desarrollo

La investigación permanente y el desarrollo de productos de los últimos años ha resultado un avance significativo en la transmisión de señales ultrasónicas. Un importante aspecto del rendimiento es siempre la confiabilidad, y para el medidor de efecto de "tiempo de tránsito" la confiabilidad depende de la calidad de la señal. Se pueden hacer muchas cosas con las modernas técnicas digitales de procesamiento de señales, pero se puede decir que tratamos los síntomas y no la enfermedad.

Una señal confiable debería alcanzar su amplitud máxima en el menor número de ciclos posibles, donde la señal está en su punto más claro y fuerte, y donde las alturas de los picos adyacentes de la onda de la señal recibida serán significativamente diferentes, por ende, aseguran la medición del tiempo de modo seguro y preciso.

La investigación demostró que cada material de tubería de un cierto espesor sostenía a una frecuencia específica donde la atenuación acústica estaba en su mínimo y, por lo tanto, sucedía una transmisión y recepción de señal óptima. Basado en esta investigación, se ha desarrollado un sensor que opera no sólo en frecuencias nominales (por ejemplo, 2,0 MHz), sino sobre una banda de frecuencias aproximadamente de 0,5 MHz por sobre y bajo la frecuencia nominal.

Durante la partida, el medidor de efecto "tiempo de tránsito" escanea la banda de frecuencias hasta que encuentra la frecuencia óptima en la tubería involucrada, y a partir de entonces opera en esa frecuencia. Otro beneficio de esta tecnología es que los transductores se pueden suministrar a una frecuencia nominal mayor que la normal para tuberías de mayor tamaño, lo que nuevamente ayuda a la precisión de la medición del tiempo durante la operación.

La estabilidad mecánica también es importante en la mantención de la transmisión acústica, y donde la tubería del proceso está propensa a la expansión y contracción debido a los cambios de temperatura. El mecanismo de abrazadera se mantiene en su lugar normalmente con bandas o cintas de metal que pueden eventualmente soltarse, por lo que la transmisión acústica pudiera dañarse o perderse, dado que la cara plana del transductor ya no está firmemente adosada a la superficie de la tubería.

Sin embargo, los diseños modernos de transductores de resorte aseguran que el contacto apropiado se mantenga en todo momento. Todos los transductores ultrasónicos requieren de algún material de acople flexible entre la cara emisora y la superficie de la tubería. Este normalmente tiene forma de gel o grasa, pero hechos de material más durable, como adhesivos y unidades comprimibles que refuerzan su duración por muchos años, suprimiendo de este modo totalmente la mantención de rutina.