Un mesurador de vòrtex és un tipus de mesurador de cabal volumètric que utilitza un fenomen natural que es produeix quan un líquid flueix al voltant d'un objecte escarpat. Els mesuradors de cabal de vòrtex funcionen sota el principi de descàrrega de vòrtex, on els vòrtexs (o remolins) es desprenen alternativament aigües avall de l'objecte. La freqüència del descàrrega de vòrtex és directament proporcional a la velocitat del líquid que flueix a través del mesurador.
Els cabalímetres Vortex són els més adequats per a mesures de cabal on la introducció de peces mòbils presenta problemes. Estan disponibles en construcció de grau industrial, llautó o totalment de plàstic. La sensibilitat a les variacions en les condicions del procés és baixa i, en no tenir peces mòbils, el desgast és relativament baix en comparació amb altres tipus de cabalímetres.
Disseny del mesurador de cabal de vòrtex
Un mesurador de cabal de vòrtex sol estar fet d'acer inoxidable 316 o Hastelloy i inclou un cos bombat, un conjunt de sensor de vòrtex i l'electrònica del transmissor, tot i que aquest últim també es pot muntar de forma remota (Figura 2). Normalment estan disponibles en mides de brida de ½ polzada a 12 polzades. El cost instal·lat dels mesuradors de vòrtex és competitiu amb el dels mesuradors d'orifici en mides inferiors a sis polzades. Els mesuradors de cos de buit (sense brida) tenen el cost més baix, mentre que els mesuradors amb brida són preferibles si el fluid de procés és perillós o està a una temperatura elevada.
S'han experimentat amb formes i dimensions del cos de la vora del vàlvula (quadrada, rectangular, en forma de T, trapezoïdal) per aconseguir les característiques desitjades. Les proves han demostrat que la linealitat, la limitació del nombre de Reynolds baix i la sensibilitat a la distorsió del perfil de velocitat només varien lleugerament amb la forma del cos de la vora del vàlvula. Quant a la mida, el cos de la vora del vàlvula ha de tenir una amplada que sigui una fracció prou gran del diàmetre de la canonada perquè tot el flux participi en el descamació. En segon lloc, el cos de la vora del vàlvula ha de tenir vores que sobresurten a la cara aigües amunt per fixar les línies de separació del flux, independentment del cabal. En tercer lloc, la longitud del cos de la vora del vàlvula en la direcció del flux ha de ser un cert múltiple de l'amplada del cos de la vora del vàlvula.
Avui dia, la majoria dels mesuradors de vòrtex utilitzen sensors piezoelèctrics o de tipus capacitiu per detectar l'oscil·lació de pressió al voltant del cos del vòrtex. Aquests detectors responen a l'oscil·lació de pressió amb un senyal de sortida de baix voltatge que té la mateixa freqüència que l'oscil·lació. Aquests sensors són modulars, econòmics, fàcils de substituir i poden funcionar en una àmplia gamma de rangs de temperatura, des de líquids criogènics fins a vapor sobreescalfat. Els sensors es poden ubicar dins del cos del mesurador o a l'exterior. Els sensors humits estan sotmesos a tensions directes per les fluctuacions de pressió del vòrtex i estan tancats en carcasses endurides per suportar els efectes de la corrosió i l'erosió.
Els sensors externs, normalment extensometres piezoelèctrics, detecten el despreniment de vòrtex indirectament a través de la força exercida sobre la barra de despreniment. Els sensors externs són preferibles en aplicacions altament erosives/corrosives per reduir els costos de manteniment, mentre que els sensors interns proporcionen una millor rangeabilitat (millor sensibilitat al flux). També són menys sensibles a les vibracions de les canonades. La carcassa de l'electrònica sol estar classificada com a resistent a explosions i a la intempèrie, i conté el mòdul transmissor electrònic, les connexions de terminació i, opcionalment, un indicador de cabal i/o totalitzador.
Estils de mesurador de cabal Vortex
Els mesuradors de vòrtex intel·ligents proporcionen un senyal de sortida digital que conté més informació que només el cabal. El microprocessador del mesurador de cabal pot corregir automàticament les condicions de canonades insuficientment rectes, les diferències entre el diàmetre del forat i el del tub.
Aplicacions i limitacions
Els mesuradors de vòrtex no solen recomanar-se per a la dosificació per lots o altres aplicacions de flux intermitent. Això és degut a que la configuració del cabal de degoteig de l'estació de dosificació pot caure per sota del límit mínim del nombre de Reynolds del mesurador. Com més petit sigui el lot total, més significatiu serà l'error resultant.
Els gasos de baixa pressió (baixa densitat) no produeixen un pols de pressió prou fort, especialment si les velocitats del fluid són baixes. Per tant, és probable que en aquests serveis la rangeabilitat del mesurador sigui deficient i els cabals baixos no es puguin mesurar. D'altra banda, si una rangeabilitat reduïda és acceptable i el mesurador té la mida correcta per a un cabal normal, encara es pot considerar el cabalímetre de vòrtex.
Data de publicació: 21 de març de 2024