Los caudalímetros vorticiales se han convertido en una opción muy popular para una amplia gama de aplicaciones de medición de caudal. Esta guía le proporcionará un conocimiento profundo de los caudalímetros vortex, incluidos sus principios de funcionamiento, tipos, ventajas, limitaciones y diversas aplicaciones.
Si también te interesan los caudalímetros magnéticos, aquí tienes el post al respecto: Qué es el caudalímetro electromagnético y cómo funciona
Índice
¿Qué es un caudalímetro de vórtice?
Un caudalímetro de vórtice es un tipo de dispositivo de medición de caudal que mide el caudal volumétrico de fluidos, como líquidos, gases y vapor, detectando los vórtices desprendidos de un cuerpo de vórtice insertado en la corriente de flujo. Estos medidores son conocidos por su precisión, fiabilidad y capacidad para medir una amplia gama de caudales, lo que los hace adecuados para diversas industrias, como las del petróleo y el gas, el procesamiento químico, la gestión del agua y las aguas residuales y la generación de energía.
Principios de funcionamiento de los caudalímetros de vórtice
El funcionamiento de un caudalímetro de vórtice se basa en el fenómeno conocido como efecto von Kármán. Cuando un fluido pasa por delante de un cuerpo con forma de farol -un objeto sin forma de farol- se generan vórtices alternativamente a ambos lados del cuerpo. Estos vórtices forman un patrón repetitivo conocido como calle de vórtices de Kármán. La frecuencia con la que se desprenden estos vórtices es directamente proporcional a la velocidad del flujo de fluido.
La relación fundamental entre la frecuencia de desprendimiento del vórtice (f), la velocidad del fluido (V) y las características del cuerpo del farol viene dada por el número de Strouhal (St):
Midiendo la frecuencia del desprendimiento de vórtices, el caudalímetro calcula la velocidad del fluido. Multiplicando esta velocidad por la sección transversal de la tubería se obtiene el caudal volumétrico. La mayoría de los caudalímetros de vórtice utilizan sensores piezoeléctricos, capacitivos o ultrasónicos para detectar las oscilaciones de presión provocadas por el paso de los vórtices.
Tipos de caudalímetros vortex
Los caudalímetros vortex pueden clasificarse en varios tipos en función de su diseño, instalación y características específicas. Estos son los tipos más comunes:
- Caudalímetros vortex en línea:
Se trata del tipo más común de caudalímetros de vórtice, en los que el caudalímetro se instala directamente en la tubería. El cuerpo del vórtice y los sensores están integrados en el cuerpo del caudalímetro, cuyo tamaño se ajusta al diámetro específico de la tubería. Son adecuados para mediciones precisas de caudal tanto en tuberías pequeñas como grandes.
- Caudalímetros de vórtice de inserción:
Los caudalímetros de vórtice de inserción tienen un diseño de sonda, en el que el cuerpo del vórtice y el sensor se insertan en la tubería a través de una pequeña abertura. Estos medidores se suelen utilizar en tuberías de gran tamaño en las que la instalación de un medidor en línea resultaría poco práctica o cara. Son rentables y adecuados para medir el caudal en grandes tuberías con una amplia gama de diámetros.
- Caudalímetros de vórtice con pinza:
Se trata de caudalímetros de vórtice no intrusivos que se fijan al exterior de la tubería. Utilizan sensores ultrasónicos para detectar el desprendimiento de vórtices y son ideales para aplicaciones en las que no se puede interrumpir el flujo o en las que no se puede penetrar en el material de la tubería. Suelen utilizarse en instalaciones temporales de medición de caudal o en la adaptación de sistemas existentes.
Ventajas de los caudalímetros vortex
Los caudalímetros vortex ofrecen varias ventajas que los convierten en la opción preferida en muchas aplicaciones industriales:
- Versatilidad:
Los caudalímetros vortex pueden medir el caudal de líquidos, gases y vapor, lo que los hace versátiles para diversas aplicaciones.
- Alta precisión y repetibilidad:
Estos medidores proporcionan mediciones de caudal precisas y repetibles con una deriva mínima a lo largo del tiempo, lo que los hace fiables para procesos críticos.
- Bajo mantenimiento:
Al no tener piezas móviles, los caudalímetros vortex requieren menos mantenimiento en comparación con otros caudalímetros como los de turbina o los de desplazamiento positivo. Esto también reduce el riesgo de desgaste, lo que aumenta su vida útil.
- Amplia gama de caudales:
Los caudalímetros vortex son capaces de medir una amplia gama de caudales, desde velocidades bajas a altas, lo que los hace adecuados para diferentes requisitos industriales.
- No se ve afectado por las propiedades del fluido:
La precisión de medición de los caudalímetros vortex no se ve afectada significativamente por los cambios en las propiedades del fluido, como la viscosidad, la densidad o la temperatura, lo que los hace resistentes a las condiciones variables del proceso.
- Adecuado para aplicaciones de alta temperatura y alta presión:
Muchos caudalímetros vortex están diseñados para soportar altas temperaturas y presiones, lo que los hace ideales para aplicaciones con vapor y fluidos calientes.
Limitaciones de los caudalímetros vortex
A pesar de sus numerosas ventajas, los caudalímetros vortex tienen algunas limitaciones que deben tenerse en cuenta al seleccionarlos para una aplicación específica:
- Requisitos mínimos de caudal:
Los caudalímetros vortex tienen un umbral de caudal mínimo por debajo del cual no pueden medir el caudal con precisión. Esto los hace inadecuados para caudales muy bajos o aplicaciones en las que el caudal puede ser intermitente o extremadamente bajo.
- Sensibilidad a las vibraciones:
Estos contadores pueden ser sensibles a las vibraciones de las tuberías, lo que puede provocar errores en la medición del caudal. Para minimizar el impacto de las vibraciones, es necesario realizar una instalación y un soporte adecuados.
- Caída de presión:
La presencia de un cuerpo bluff en la corriente de flujo crea una caída de presión, que puede ser motivo de preocupación en algunas aplicaciones. Esta caída de presión suele ser pequeña, pero debe tenerse en cuenta en los sistemas sensibles a las pérdidas de presión.
- Requisitos de los tubos rectos:
Para lograr mediciones precisas, los caudalímetros vortex requieren una cierta longitud de tubería recta aguas arriba y aguas abajo del medidor. Esto puede limitar su instalación en espacios donde no se disponga de tramos de tubería rectos.
- No apto para fluidos de alta viscosidad:
Los caudalímetros de vórtice no son ideales para medir el caudal de fluidos muy viscosos, ya que la formación de vórtices se ve obstaculizada por la alta viscosidad, lo que da lugar a mediciones inexactas.
Aplicaciones de los caudalímetros vortex
Los caudalímetros vortex se utilizan en una amplia gama de industrias debido a su versatilidad y fiabilidad. Algunas de las aplicaciones más comunes son:
- Industria del petróleo y el gas:
Los caudalímetros vortex se utilizan ampliamente en la industria del petróleo y el gas para medir el caudal de gas natural, vapor y líquidos en diversos procesos. Son especialmente útiles para medir el flujo de vapor en procesos de recuperación mejorada de petróleo.
- Industria química y petroquímica:
En las plantas químicas, los caudalímetros vortex se emplean para medir el caudal de diversos productos químicos, gases y líquidos. Su robustez y compatibilidad con distintos tipos de fluidos los convierten en una opción excelente para este tipo de aplicaciones.
- Gestión del agua y las aguas residuales:
Los caudalímetros vortex se utilizan habitualmente en plantas de tratamiento de agua y aguas residuales para medir el caudal de agua, lodos y otros líquidos. Son especialmente útiles para controlar el caudal en grandes tuberías y canales abiertos.
- HVAC y automatización de edificios:
En los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC), los caudalímetros de vórtice se utilizan para medir el caudal de agua, vapor y aire para una gestión eficiente de la energía y la optimización del sistema.
- Generación de energía:
Los caudalímetros vortex se utilizan ampliamente en centrales eléctricas para medir el caudal de vapor y agua de refrigeración, así como de gas natural, en turbinas y calderas. Son especialmente eficaces en aplicaciones de alta temperatura y alta presión.
- Industria alimentaria:
En la industria alimentaria y de bebidas, los caudalímetros vortex se utilizan para medir el caudal de líquidos como agua, zumos y otros fluidos. Se prefieren por sus diseños sanitarios y su compatibilidad con los procesos de limpieza in situ (CIP).
- Industria farmacéutica:
Los caudalímetros vortex se utilizan para medir el caudal de diversos líquidos y gases en los procesos de fabricación de productos farmacéuticos. Su precisión y fiabilidad ayudan a mantener un control preciso del flujo de fluidos en aplicaciones críticas.
Los caudalímetros vortex son una herramienta valiosa en las aplicaciones industriales modernas por su versatilidad, precisión y fiabilidad. Con capacidad para medir el caudal de líquidos, gases y vapor, ofrecen toda una serie de ventajas, como bajo mantenimiento, alta precisión e idoneidad para entornos difíciles. Sin embargo, es esencial tener en cuenta sus limitaciones, como la sensibilidad a las vibraciones y la necesidad de caudales mínimos, a la hora de seleccionar un caudalímetro vortex para una aplicación específica.
En general, los caudalímetros vortex siguen siendo una opción popular para la medición de caudal en diversos sectores, desde el petróleo y el gas hasta la alimentación y las bebidas. Al conocer sus principios de funcionamiento, tipos, ventajas y limitaciones, las industrias pueden aprovechar estos dispositivos para lograr una medición de caudal eficiente y precisa, garantizando un control y un rendimiento óptimos de los procesos.
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