Medidores de flujo Vortex: principio de funcionamiento, ventajas clave y aplicaciones de medición de flujo industrial
2026/05/25
Principio de funcionamiento
El caudalímetro de vórtice funciona según laCalle del vórtice Kármánfenómeno. Cuando el fluido pasa por un cuerpo rocoso, se generan vórtices alternos aguas abajo. La frecuencia de desprendimiento (F) es directamente proporcional a la velocidad del fluido (tu):
F = St·u/d
| Símbolo | Parámetro | Valor típico |
|---|---|---|
| F | Frecuencia de vórtice | Hz |
| Calle | Número de Strouhal | 0,17–0,22 (adimensional) |
| tu | Velocidad media | EM |
| d | Ancho del cuerpo del farol | metro |
El número de Strouhal permanece constante dentro de un rango específico del número de Reynolds, lo que garantiza la linealidad entre la frecuencia y el caudal.
Parámetros operativos clave
Rango del número de Reynolds (Re)
Re = ρ · u · D / μ
- Rango estable:2*10⁴ ≤ Re ≤ 7*10⁶
- Por debajo de Re < 2*10⁴:El número de Strouhal varía, la medición no es confiable
- Por encima de Re > 7*10⁶:La turbulencia puede causar inestabilidad
Métodos de detección de vórtices
| Método | Principio | Mejor para |
|---|---|---|
| Piezoeléctrico | Fluctuaciones de presión de los vórtices | Líquidos y gases generales |
| Térmico | Variaciones de temperatura por muda | Gas de bajo flujo |
| Ultrasónico/Capacitivo | Detección de frecuencia sin contacto | Alta temperatura y corrosivo |
Ventajas
- Sin piezas móviles— Desgaste mínimo, larga vida útil
- Amplia relación de cobertura (1:10 a 1:30)— Preciso en amplios rangos de flujo
- Caída de presión baja— Más eficiente que las placas de orificio
- Compatibilidad versátil— Funciona con líquidos, gases y vapor.
Limitaciones
| Limitación | Detalles |
|---|---|
| Sensibilidad a la vibración | La vibración externa de la tubería interfiere con las señales; mitigado por diseños de sensor dual y filtrado digital |
| Velocidad mínima de flujo | Requiere >0,5 m/s (líquidos) y >3 m/s (gases); Formación de vórtices irregulares por debajo de los umbrales. |
| Tramos de tubería recta | Se necesitan secciones rectas aguas arriba/aguas abajo para perfiles de flujo estables |
Aplicaciones industriales
- Flujo de vapor— Calderas, HVAC, calefacción urbana
- Aire comprimido y gas— Líneas de aire de fábrica, gas natural y nitrógeno
- Química y petroquímica— Alimentación de reactores, disolventes, hidrocarburos.
- Agua y aguas residuales— Agua de proceso, efluentes, circuitos de refrigeración.
Salida de señal y calibración
- Salida de pulso/frecuencia— Cada pulso representa un volumen discreto, ideal para la totalización
- Salida analógica de 4–20 mA— Señal estándar para integración de PLC, DCS y SCADA
- Calibración— Usando agua o aire, con el número de Strouhal ajustado para fluidos específicos
Conclusión
Los caudalímetros Vortex ofrecen alta confiabilidad, bajo mantenimiento y amplia aplicabilidad industrial. El rendimiento depende de una instalación y funcionamiento adecuados dentro del rango estable del número de Reynolds. Los avances futuros se centran en la compensación de vibraciones, la sensibilidad de bajo flujo y el autodiagnóstico inteligente.
