Coriolis flowmeters: hoe werken ze?

1. Corioliseffect: wat is het?

Heb je je ooit afgevraagd waarom op het noordelijk halfrond wind in een lagedruksysteem voornamelijk in de richting west-oost waait?
 
Het antwoord ligt in de draaiing van de aarde rond haar as – voornamelijk in oost-westrichting en aan de evenaar sneller dan aan de polen. Door deze draaiing wordt de wind meegenomen en op het noordelijk halfrond gedwongen in hoofdzaak west-oost te blazen. Het was de Franse wetenschapper Gaspard-Gustave de Coriolis die ontdekte dat stromende lucht onderhevig is aan een zijwaartse kracht, die naar hem werd vernoemd – het corioliseffect. Wat we hier om te beginnen van leren: het corioliseffect verklaart de afwijking van de luchtstroom in een roterend systeem. Het corioliseffect komt in feite voort uit de traagheid van massa.

3. Coriolis flowmeter vs thermische flowmeter

Met Coriolis-flowmeters kunnen massflows direct worden gemeten. Bij directe massflowmeting doen zich geen onnauwkeurigheden als gevolg van de fysische eigenschappen van vloeistoffen voor. Met thermische flowmeters daarentegen kunnen massflows indirect worden gemeten.
Als gevolg van de fundamenteel verschillende manier van meten worden de twee typen apparaten doorgaans voor verschillende toepassingen gebruikt.
 
Een thermische massflowmeter meet het massflowbereik aan de hand van de warmtecapaciteit van de vloeistof. Het apparaat is gebouwd rond een verwarmingselement en een of twee temperatuursensoren. De warmte die wordt gebruikt om te verwarmen (bij één sensor) of het temperatuurverschil tussen de twee sensoren staat in directe verhouding tot het massflowbereik van de vloeistof. Thermische massflowmeters worden voornamelijk gebruikt voor gassen.
 
Omdat dankzij het coriolisprincipe de massflow direct gemeten kan worden, zijn Coriolis-flowmeters voor zowel gassen als vloeistoffen te gebruiken.
 

4. Uitdagingen bij het gebruik van een Coriolis flowmeter

Coriolis-instrumenten hebben een actuator die de sensorbuis laat trillen. Als er externe trillingen zijn met ongeveer dezelfde frequentie, kan dit de meting verstoren.
 
Denk hierbij aan treinen die in de omgeving rijden, aan airconditioning of andere machines in het gebouw zelf. Als je weet waar de externe trillingen vandaan komen, kun je de effecten ervan tegengaan. Dit kan bijvoorbeeld door de Coriolis-flowmeter op een minder kwetsbare plaats te zetten, door het apparaat te draaien, door een (groter) massablok te gebruiken of door de externe trillingen op te vangen met dempers en/of flexibele buizen.

5. Toepassingen waarvoor de Coriolis flowmeter de beste keus is

Een Coriolis-massflowmeter is met name geschikt voor het meten van de massflow van wisselende of onbekende gas- of vloeistofmengsels of voor het meten van superkritische gassen. Niet alleen meten deze apparaten massflows op een directe manier, waardoor onnauwkeurigheden als gevolg van de fysische eigenschappen van de vloeistof worden uitgebannen, maar ook zijn ze bijzonder nauwkeurig en is de herhaalbaarheid hoog. De Coriolis-flowmeter is de ultieme flexibele, betrouwbare en uiterst nauwkeurige flowmeter.  

• Coriolis flowmeters zijn met succes toegepast om de nauwkeurigheid en daarmee de kwaliteit te verbeteren van geautomatiseerde extractie van natuurlijke verbindingen uit grondstoffen zoals planten. Door superkritische CO₂-stromen en temperatuur te meten en regelen kan selectief en nauwkeurig worden geëxtraheerd, wat een garantie geeft voor herhaalbare opbrengsten.
• In Duits onderzoek naar de groei van micro-organismen moest het vloeistofniveau van twee reactorvaten met micro-organismen nauwkeurig op een stabiele waarde worden gehouden. Dit werd gedaan met Coriolis-flowregeling.
• Om de werking van nieuw ontwikkelde geneesmiddelen te onderzoeken werd gebruikgemaakt van reproduceerbare en nauwkeurige dosering van deze verbindingen door middel van een gecombineerde Coriolis-flowmeter en pomp.