Sensores de caudalímetros Vortex

Los caudalímetros Vortex constan de diversos componentes, que incluyen el tubo de medición, el cuerpo con frente ancho de interferencia, el sensor, el preamplificador y la electrónica (véase la Figura 1). En la mayoría de los caudalímetros disponibles en el mercado, los sensores no tienen partes móviles, por lo que no se desgastan ni se requiere ningún tipo de mantenimiento.

Los dos caudalímetros Vortex más comunes son los de brida y los que no son de brida. Estos últimos se conocen como caudalímetros para instalación entre bridas (modelo "sándwich" o "wafer") y están diseñados para ser instalados entre dos bridas de tubería. Algunos modelos para instalación entre bridas tienen una longitud total estandarizada de 65 mm (2,5"), lo cual les permite sustituir directamente grupos de disco de diafragma completos.

El campo de valores de medida estándar disponible en el mercado abarca diámetros nominales desde DN 15 hasta 300 (desde 1/2 hasta 12"), y algunas versiones alcanzan hasta DN 400 (16"). Los rangos para la presión pueden llegar hasta PN 250 (ANSI Clase 1500). Las frecuencias de desprendimiento de remolinos para diámetros nominales superiores a DN 300 (12") son muy bajas y requieren un cierto tratamiento de la señal para conseguir una señal estable. Para aplicaciones con diámetros grandes, los caudalímetros Vortex son relativamente caros en comparación con los de disco de diafragma. Muchos fabricantes ofrecen también modelos para temperaturas muy altas o muy bajas (de (–200 a +450 °C / –330 a +842 °F).

Los equipos con dos sensores y electrónicas independientes constituyen un caso especial (Fig. 1). Este modelo se emplea principalmente en industrias en que las mediciones redundantes se considera importante.

Para medir la fluctuaciones locales de la presión en el caudal originadas por los remolinos generados en el cuerpo con frente ancho de interferencia y convertirlas en señales eléctricas existen varios tipos de sensores. Cada fabricante recomienda su tipo de sensor favorito de entre la amplia gama de los sensores que existen, que incluyen sensores de tipo capacitivo, piezo-resistivo, por ultrasonidos, termistores, mecánicos y de presión y tensiones. En la mayoría de casos, el sensor está integrado en el mismo cuerpo con frente ancho de interferencia o bien se sitúa inmediatamente detrás. La mayoría de sensores actuales miden el desprendimiento de vórtices con sensores de tipo capacitivo o piezoeléctrico.

Los sensores DSC que utiliza Endress+Hauser consisten en un sensor en forma de pala que penetra en el interior del cuerpo con frente ancho de interferencia (Fig. 2). Esta pala (a) transmite las fluctuaciones de presión debidas a los remolinos a un electrodo central en forma de manguito (c) que junto con el electrodo externo (d), conforman los condensadores C1 y C2 semilaminares. Una variación en la amplitud de separación de las dos láminas provoca una variación de la capacitancia proporcional a la presión diferencial originada por el vórtice, que cambia periódicamente y es procesada por la electrónica del caudalímetro. Estos sistemas de medición son altamente insensibles a las vibraciones de la tubería por el hecho de hallarse el sensor en equilibrio mecánico.

A continuación mencionamos las principales ventajas de los sensores DSC:

• Son resistentes a las variaciones extremas de temperatura, por ejemplo, en las aplicaciones de criogenia (véase la Fig. 3) o en sistemas de tratamiento de vapor. Los sensores DSC de acero inoxidable no tienen partes móviles ni componentes excesivamente sensibles, por lo que resultan extremadamente robustos.
• Son resistentes a los golpes de ariete, por ejemplo, en sistemas de vapor.
• Son insensibles a las vibraciones de la tubería. Las aceleraciones debidas a las vibraciones no tienen efecto sobre la distancia entre el electrodo central y los electrodos exteriores. La pala del sensor y el electrodo central se hallan en equilibrio relativo y las fuerzas de aceleración debidas a las vibraciones actúan siempre sobre el centro de gravedad del sistema sensor, por lo que las vibraciones no generan señales adicionales.
• Son bastante insensibles a la presencia de cuerpos extraños, porque el sensor DSC está montado libremente en el tubo de medición. En el peor de los casos, las deposiciones sobre la propia pala del sensor podrían provocar una ligera reducción del rango de medición, pero no afectarían a la exactitud de la medición.