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Medidores de flujo de vórtice de gas: principios, aplicaciones y ventajas
2. Principio de funcionamiento
Los medidores de flujo de vórtice de gas funcionan según el fenómeno de desprendimiento de vórtices , descubierto por Theodore von Kármán. Cuando un fluido (gas o líquido) fluye cerca de un cuerpo plano (un objeto estacionario en la trayectoria del flujo), se generan vórtices alternativamente desde ambos lados del cuerpo. La frecuencia de estos vórtices es directamente proporcional a la velocidad del flujo.
Los componentes clave de un medidor de flujo de vórtice de gas incluyen:
- Cuerpo Bluff : Un objeto no aerodinámico que interrumpe el flujo y crea vórtices.
- Sensor de vórtice : detecta la frecuencia de desprendimiento de vórtices (a menudo utilizando sensores piezoeléctricos o ultrasónicos).
- Transmisor de flujo : convierte la frecuencia del vórtice en una señal de caudal (por ejemplo, 4-20 mA, HART o comunicación digital).
La relación entre la frecuencia del vórtice ( f ) y la velocidad del flujo ( v ) viene dada por:
dónde:
- St = Número de Strouhal (una constante adimensional para el cuerpo romo)
- d = Diámetro del cuerpo del romo
3. Características principales de los medidores de flujo de vórtice de gas
- Amplio rango de medición : adecuado para caudales bajos a altos.
- Alta precisión : típicamente ±1% de la lectura (dependiendo del modelo y la calibración).
- Baja caída de presión : Resistencia mínima al flujo, lo que reduce el consumo de energía.
- Sin partes móviles : reduce el desgaste y los requisitos de mantenimiento.
- Amplio rango de temperatura y presión : Puede manejar gases de alta temperatura y alta presión.
- Opciones de comunicación digital : admite HART, Modbus, Profibus y otros protocolos para monitoreo remoto.
4. Aplicaciones de los medidores de flujo de vórtice de gas
Los medidores de flujo de vórtice de gas se utilizan en diversas industrias, entre ellas:
- Medición de gas natural : para transferencia de custodia y monitoreo de tuberías.
- Suministro de gases industriales : medición de aire, nitrógeno, oxígeno y otros gases de proceso.
- Medición del caudal de vapor : En centrales eléctricas y sistemas de calefacción.
- Industrias químicas y petroquímicas : para monitoreo de flujo de gas en reactores y tuberías.
- HVAC & Building Management : Medición de flujos de gases de ventilación y aire acondicionado.
5. Ventajas de los medidores de flujo de vórtice de gas
✔ Alta precisión y repetibilidad : proporciona mediciones confiables incluso en condiciones difíciles.
✔ Bajo mantenimiento : sin piezas móviles, lo que significa un menor desgaste.
✔ Amplia relación de reducción : puede medir caudales muy bajos a muy altos.
✔ Resistencia química y a la corrosión : disponible en materiales como acero inoxidable, Hastelloy y revestimientos de PTFE.
✔ Fácil instalación y calibración : se puede instalar en tuberías existentes con modificaciones mínimas.
6. Limitaciones y consideraciones
⚠ Requiere una velocidad de flujo mínima : por debajo de una determinada velocidad de flujo, es posible que el desprendimiento de vórtices no se produzca de manera confiable.
⚠ Sensible a las vibraciones de las tuberías : las vibraciones externas pueden interferir con la detección de vórtices (aunque los modelos modernos tienen compensación de vibraciones).
⚠ No es ideal para fluidos muy viscosos : es más adecuado para gases y líquidos de baja viscosidad.
⚠ Efectos de temperatura y presión : requiere compensación para obtener mediciones precisas en condiciones variables.
7. Comparación con otros medidores de caudal
| Característica | Medidor de flujo de vórtice de gas | Medidor de flujo de turbina | Medidor de flujo Coriolis | Medidor de flujo ultrasónico |
|---|---|---|---|---|
| Exactitud | Alto (±1%) | Medio (±0,5-1%) | Muy alto (±0,1%) | Alto (±0,5-1%) |
| Mantenimiento | Bajo (sin partes móviles) | Medio (partes móviles) | Bajo (sin partes móviles) | Bajo (sin partes móviles) |
| Idoneidad del gas | Excelente | Limitado | Limitado | Excelente |
| Costo | Moderado | Bajo | Alto | Moderado a alto |
8. Conclusión
Los medidores de caudal de vórtice de gas son una solución robusta y fiable para la medición del caudal de gas en aplicaciones industriales. Su alta precisión, bajo mantenimiento y su capacidad para soportar condiciones adversas los convierten en la opción preferida para la monitorización del caudal de gas natural, gases industriales y vapor. Si bien presentan algunas limitaciones (como la sensibilidad a las vibraciones), los avances tecnológicos han minimizado estos problemas, convirtiéndolos en una opción versátil y rentable para las necesidades modernas de medición de caudal.
