Los sensores de caudal de refrigerante miden la circulación de líquido a través de los circuitos de gestión térmica en UAV, UGV, USV, AUV, ROV y otras plataformas no tripuladas. Contribuyen a la refrigeración de motores, baterías, accionamientos, electrónica de potencia, aviónica, sistemas informáticos y cargas útiles de misión, al proporcionar datos sobre el caudal o el estado de la circulación a los controladores de los vehículos.
En esta página se presentan proveedores de medidores y sensores de caudal de refrigerante, entre los que se incluyen diseños de sensores ultrasónicos, de turbina, de efecto Hall, de rueda de paletas, de vórtice, térmicos y electromagnéticos.
Tecnología de medidores de caudal de combustible de precisión para vehículos aéreos no tripulados (UAV)
Medidores de flujo de combustible ultrasónicos de alta precisión para UAV | Monitorización del combustible de UAV en tiempo real
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Los sensores de caudal de refrigerante miden el movimiento del líquido a través de los circuitos de gestión térmica que se utilizan para regular motores, baterías, electrónica de potencia, sistemas de propulsión, aviónica y equipos de misión. En las plataformas no tripuladas, una monitorización fiable del refrigerante puede ayudar a los sistemas de control a confirmar que las bombas, las válvulas, los intercambiadores de calor y las placas de refrigeración funcionan según lo previsto.
Un medidor de caudal de refrigerante puede proporcionar datos continuos sobre el caudal o simplemente detectar si la circulación se mantiene dentro de un rango operativo definido. Dependiendo de la arquitectura de la plataforma, la señal de salida del sensor puede transmitirse a un controlador del vehículo, a un ordenador de vuelo, a una unidad de control del motor o a un sistema dedicado de monitorización del refrigerante mediante interfaces de impulsos, analógicas, de frecuencia o digitales. Los diseños compactos en línea resultan especialmente útiles cuando es necesario controlar estrictamente el espacio de instalación, el peso, la potencia eléctrica, la caída de presión y las pérdidas hidráulicas.
Los sensores ultrasónicos de caudal de refrigerante determinan el caudal midiendo el comportamiento de las señales acústicas transmitidas a través del líquido. Los diseños basados en el tiempo de tránsito comparan el tiempo de recorrido del sonido que se desplaza a favor y en contra de la dirección del flujo, lo que permite calcular la velocidad y el caudal volumétrico sin colocar componentes giratorios en la corriente de fluido. La ausencia de piezas móviles puede reducir el desgaste mecánico y la restricción del caudal, aunque las burbujas, la geometría de la instalación y las propiedades acústicas del fluido pueden influir en el rendimiento de la medición.
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Los sensores de turbina colocan un pequeño rotor en la corriente de refrigerante y determinan el caudal a partir de su velocidad de rotación. Un dispositivo de efecto Hall puede detectar el paso de elementos magnéticos del rotor y generar una frecuencia de impulsos proporcional al caudal. Este enfoque resulta muy adecuado para diseños compactos de caudalímetros de refrigerante en línea, aunque los cojinetes y otros componentes móviles pueden verse afectados por la contaminación, el desgaste a largo plazo o los fluidos de alta viscosidad. También debe tenerse en cuenta la caída de presión a través del sensor cuando la altura de bombeo disponible sea limitada.
Los sensores de rueda de paletas utilizan un impulsor giratorio situado parcial o totalmente dentro del flujo de refrigerante. La velocidad de rotación se convierte en una señal eléctrica que se corresponde con la velocidad del fluido y, tras la calibración para el paso del flujo, con el caudal volumétrico. Los dispositivos de rueda de paletas pueden constituir un medio relativamente sencillo de monitorización del refrigerante, aunque deben tenerse en cuenta la orientación de la instalación, los depósitos, la contaminación por partículas y el comportamiento a bajo caudal.
Los sensores de vórtice introducen un cuerpo romo en la trayectoria del flujo y miden los vórtices generados aguas abajo. Dentro del rango de funcionamiento especificado del sensor, la frecuencia de desprendimiento de vórtices se corresponde con la velocidad del fluido y, por lo tanto, puede utilizarse para calcular el caudal. Estos sensores no contienen ningún elemento de medición giratorio, pero requieren una velocidad de flujo suficiente y un número de Reynolds adecuado para establecer un patrón de vórtices estable, lo que puede limitar su rendimiento a caudales muy bajos.
Los sensores de caudal térmicos miden los cambios en la transferencia de calor provocados por el paso del refrigerante a través de un elemento sensor calentado. Su construcción de estado sólido resulta adecuada para instalaciones compactas y de bajo mantenimiento en las que no se desean piezas móviles. El rendimiento depende de las propiedades térmicas del refrigerante, por lo que la calibración y la compensación de temperatura son importantes cuando la composición del refrigerante o la temperatura de funcionamiento varían de forma sustancial. La detección electromagnética del caudal también puede utilizarse con refrigerantes a base de agua suficientemente conductores, lo que permite la medición sin necesidad de un elemento sensor giratorio, aunque no es adecuada para fluidos dieléctricos no conductores ni para muchos aceites.
Los motores de combustión interna requieren una circulación controlada del refrigerante para transferir el calor de los componentes del motor a un radiador u otro intercambiador de calor. Los sistemas de propulsión eléctricos e híbridos también pueden hacer circular el refrigerante a través de motores, inversores, generadores y la electrónica de potencia asociada, mientras que los sistemas de pilas de combustible requieren unas condiciones térmicas cuidadosamente controladas. La detección del caudal ayuda a verificar la circulación y puede proporcionar una indicación temprana del deterioro de la bomba, obstrucciones, fugas o conductos de refrigerante obstruidos.
Las baterías de alta energía y los equipos de conversión de potencia pueden generar un calor considerable durante el funcionamiento a alta carga y la recarga. Los sistemas refrigerados por líquido pueden hacer circular el refrigerante a través de placas frías o canales adyacentes a las celdas, los módulos, los inversores y los controladores de motores. Un caudalímetro para el refrigerante permite al sistema de control correlacionar el rendimiento térmico con la circulación real e identificar un caudal insuficiente antes de que las temperaturas de los componentes superen los límites permitidos.
Los procesadores de alto rendimiento, las cargas útiles de sensores, la electrónica de radar, los equipos de comunicaciones y otros sistemas de misión pueden requerir refrigeración líquida cuando los métodos pasivos o basados en aire no pueden eliminar suficiente calor. Los datos de caudal del refrigerante pueden integrarse con las mediciones de temperatura para verificar el rendimiento de la disipación de calor y facilitar el control adaptativo de bombas o válvulas. Esto puede resultar especialmente importante en vehículos aéreos no tripulados (UAV) con un diseño muy compacto, en los que la capacidad térmica y el flujo de aire disponible varían durante el vuelo.
Los vehículos terrestres no tripulados (UGV) pueden utilizar refrigeración líquida para motores de combustión, sistemas de propulsión eléctricos, baterías, convertidores de potencia, ordenadores y conjuntos de sensores. Sus sistemas de refrigeración pueden verse expuestos al polvo, las vibraciones, los golpes, las actitudes extremas del vehículo y amplias variaciones de temperatura. Un sensor de caudal de refrigerante resistente puede ayudar a mantener la visibilidad de la circulación, ya que, de otro modo, sería difícil detectar un flujo restringido o el deterioro de los componentes durante el funcionamiento autónomo.
Las embarcaciones de superficie no tripuladas (USV), los vehículos submarinos autónomos (AUV) y los vehículos operados a distancia (ROV) pueden utilizar circuitos de refrigerante de bucle cerrado para disipar el calor de los sistemas electrónicos de propulsión, las baterías, los sistemas informáticos y los instrumentos submarinos. Los sensores destinados a estas plataformas deben seleccionarse prestando especial atención a la corrosión, la estanqueidad, la presión interna del sistema, la exposición a la presión externa, la compatibilidad con los fluidos y el diseño del encapsulado. Una información fiable sobre el caudal resulta especialmente valiosa cuando el vehículo dispone de oportunidades limitadas para la inspección manual durante una misión.
El propio refrigerante puede afectar de manera significativa a la precisión del sensor, su vida útil, el sellado, la caída de presión y la calibración. Entre los medios más comunes se incluyen:
La selección de materiales también debe tener en cuenta las juntas, las carcasas de los sensores, las superficies en contacto con el fluido, los inhibidores de corrosión y los posibles cambios en la composición química del refrigerante a lo largo de la vida útil de la plataforma.
La elección de un caudalímetro de refrigerante en línea implica algo más que ajustarse al diámetro nominal de la tubería. Entre los factores importantes de selección se incluyen:
La precisión del sensor debe evaluarse, en última instancia, como parte del sistema de refrigeración completo. La geometría de las tuberías, la caída de presión, la entrada de aire, la pulsación de la bomba, la variación de temperatura, la orientación de la instalación, el ruido eléctrico y el procesamiento de la señal pueden influir en la incertidumbre de la medición y en la calidad de la lectura de caudal obtenida.
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