Los caudalímetros Vortex se basan en tener en cuenta la periodicidad de los cambios de presión que se forman en el flujo después de cierto obstáculo en la tubería, o durante la oscilación y formación de vórtices del chorro.
Dignidad
Los primeros dispositivos de este tipo aparecieron en los años 60 del siglo pasado. Su principal inconveniente fue el pequeño rango de parámetros de medición y un error significativo. El caudalímetro de vórtice moderno electrónico se ha vuelto más perfecto, eficiente y ha adquirido muchas ventajas, que incluyen las siguientes:
- relativa simplicidad del sistema de medida;
- los datos son siempre estables, independientemente de la temperatura y la presión disponible;
- medidas de alta precisión;
- medición de señales lineales;
- diseño robusto y sencillo;
- amplio rango de medición;
- elementos estáticos;
- Función de autodiagnóstico disponible en algunos modelos.
Defectos
VórticeEl caudalímetro Rosemount está diseñado para usarse en tuberías con diámetros de 20 mm a 300 mm, ya que las tuberías más pequeñas se caracterizan por la formación intermitente de vórtices y las tuberías más grandes son difíciles de operar. Al mismo tiempo, no es posible usarlo a un caudal bajo, debido a la complejidad de medir la señal y una disminución significativa de la presión. Además, los tipos de pulsación de vibración y sonido afectan el funcionamiento del dispositivo. La tubería y los compresores que vibran actúan como interferencia. Su eliminación es posible con la ayuda de un enderezador de chorro montado en la entrada, o instalando un transductor adicional con conexión opuesta y filtros electrónicos, en caso de diferencia entre las señales de medición y las frecuencias de pulsación.
Clasificación
Hay tres opciones para dispositivos, divididas por tipo de convertidor:
- Un medidor de flujo de vórtice en el que un cuerpo inmóvil desempeña el papel de un transductor primario. Gradualmente, se forman vórtices voladores en ambos lados después de pasar por alto un cuerpo inamovible, debido a lo cual se forma la pulsación.
- Mecanismos con flujo giratorio del convertidor primario, que crean una pulsación de presión debido a la adopción de una forma de embudo en la parte expandida de la tubería.
- Caudalímetros Vortex con un jet como transductor. En este caso, la pulsación de presión es proporcionada por oscilaciones del chorro.
Las dos primeras opciones son más adecuadas para la definición de un caudalímetro de vórtice. Pero en vista de la naturaleza cambiante del movimiento del flujo de la terceratipo, también pertenece a esta categoría. La mayor similitud de las características del proceso se nota en la primera y tercera opción.
Caudalímetro de vapor Vortex con transductor aerodinámico
Al pasar por alto el cuerpo, el flujo cambia la trayectoria de la dirección de los chorros, al mismo tiempo que aumenta su velocidad y disminuye la presión. El cambio inverso ocurre después de la sección media del objeto. En su parte posterior, se forma baja presión y en el frente, alta. Después del paso del cuerpo, la capa límite se aleja y, bajo la influencia de una baja compresión, se crea un vórtice, así como cuando cambia la trayectoria. Esto es típico para ambos lóbulos de un cuerpo aerodinámico. La formación alterna de vórtices se lleva a cabo en ambos lados, ya que interfieren con la formación de cada uno. Esto marca la creación de la pista de Karman.
El cuerpo de envoltura especial tiene superficies de trabajo autolimpiantes gracias a los vórtices, incluso en entornos muy contaminados, siempre están limpios.
Las dimensiones y la rapidez del flujo son directamente proporcionales a la periodicidad de aparición de los vórtices, que corresponde a la velocidad a tamaño constante, y como consecuencia del caudal volumétrico. Si se produce una formación estable de vórtices con caudales bajos, el caudalímetro medirá 20 l/min.
Cuerpo de estructura aerodinámica
El caudalímetro de vórtice suele basarse en un elemento prismáticotrapezoidal, triangular o rectangular. El diseño de la primera opción va hacia el flujo de agua. Dada alguna pérdida de presión, tales elementos forman oscilaciones con suficiente regularidad y fuerza. Además, se observa una comodidad especial al convertir señales de salida.
El medidor de flujo de vórtice en algunos casos puede usar dos dispositivos aerodinámicos para aumentar las señales de salida, en cuyo caso se ubican a una distancia determinada. En las partes laterales de los segundos prismas rectangulares hay elementos piezoeléctricos ocultos por delgadas membranas elásticas, por lo que no hay posibilidad de exposición a interferencias acústicas.
Tipos de transformaciones
Hay varias formas de transformar las señales de salida a partir de cambios de vórtice. Los más extendidos son la velocidad de los flujos de los elementos aerodinámicos y los cambios sistemáticos de presión. El elemento sensor consta de anemómetros de hilo caliente de uno o dos conductores. Se utiliza un transductor de flujo ultrasónico, integrador, capacitivo e inductivo. Para un funcionamiento adecuado, el caudalímetro de vórtice debe tener una sección de tubería plana y libre delante de él.
Las dificultades de operación en tuberías con un diámetro aumentado se deben a las siguientes razones:
- disminución de la regularidad de la formación de vórtices;
- pobre rendimiento de desprendimiento de vórtices;
- disminución del número total de fluctuaciones.
Embudocaudalímetros vortex: principio de funcionamiento
En estos dispositivos, los convertidores cuentan con un mecanismo que asegura la torsión del flujo transmitido a través de una parte de la tubería hacia su lado expandido oa través de pequeñas boquillas cilíndricas. Se forma una forma en forma de embudo en una tubería, y un eje con un núcleo de vórtice que se mueve alrededor gira alrededor de su eje. El flujo en la parte superior tiene una presión que pulsa simultáneamente con el desplazamiento angular del núcleo, mientras que es igual al caudal volumétrico o velocidad lineal. Los anemómetros conductores de hilo caliente o un elemento electromecánico convierten la velocidad o frecuencia de pulsación para los canales de medida. El proceso consta de dos fases: primero, se forma la transferencia del flujo de volumen a la frecuencia de la precesión del vórtice en curso, luego la frecuencia se convierte en una señal.
Medidor de flujo de chorro oscilante
Al pasar por la boquilla, el flujo de gas o líquido se encuentra en un difusor con una sección transversal en forma de rectángulo. En algunos casos, el flujo se presiona alternativamente en un momento determinado a diferentes paredes del difusor. La propiedad electrizante del chorro del dispositivo de relajación reduce la presión en la zona superior del tubo de derivación, mientras que en la parte inferior permanece igual y se crea un movimiento que traslada el chorro a la parte inferior del difusor. Después de eso, en el tubo de la llanta, la naturaleza del movimiento cambia, el chorro oscila.
El chorro, comprimido en el elemento inferior del difusor en los convertidores de retorno hidráulico, sale solo parcialmente por el tubo de salida. en dar vueltasel canal superior desvía la proporción del chorro y al pasar por la primera boquilla, se traslada a la posición inferior en el flujo de la segunda boquilla. Luego, una parte se separa y pasa al canal superior de derivación, el proceso de oscilaciones se produce después de la transferencia hacia abajo, mientras que hay un cambio simultáneo de presión en ambos lados del flujo.
Este tipo de convertidor es más racional. Debido a esto, se forma un curso estricto de oscilación y hay un efecto directo de la frecuencia de oscilación en el caudal.
Los medidores de vórtice de Yokogawa son los más utilizados en tuberías con un diámetro pequeño, hasta un máximo de 90 mm. En algunos casos, los dispositivos de este tipo se utilizan como reemplazo de transductores parciales.
Hoy en día, la calidad de la fabricación de caudalímetros evoluciona constantemente y surgen nuevas funciones, a pesar de que estos dispositivos tienen un período de uso bastante largo. Los desarrolladores buscan soluciones de diseño más eficientes, creando opciones tecnológicas que sean más efectivas.
