Caudalímetro de vórtice para vapor

Un caudalímetro de vórtice responde a la pregunta del vapor. Cuando una planta quiere saber cuánta energía compra, mueve o pierde, el medio suele ser vapor o aire comprimido, y los instrumentos que miden líquidos conductores no sirven para ninguno de los dos. El caudalímetro de vórtice los mide sin ninguna parte móvil, y esa combinación es la razón por la que aparece en lo más alto de casi toda la cuenta energética de una sala de calderas.

Lo que pide a cambio es un flujo que pueda contar. El instrumento lee un ritmo y no un nivel ni una presión, y un ritmo necesita un desprendimiento regular, por lo que las condiciones alrededor del cuerpo importan tanto como el propio cuerpo.

Cómo se realiza la medición

Un cuerpo romo se fija a través del diámetro interior. Al pasar el vapor a su lado, los vórtices se desprenden alternadamente de los dos lados, y cada vórtice desprendido toma un pequeño impulso de presión del borde que queda detrás. Un sensor en el cuerpo detecta esa alternancia y la electrónica la cuenta. A lo largo de la banda para la que está diseñado el cuerpo, la frecuencia de conteo es proporcional a la velocidad, de modo que un diámetro interior conocido la convierte en un volumen por hora.

Que la señal sea una frecuencia es lo que hace duradero a este tipo en este servicio. Una frecuencia no se deriva como se deriva un margen analógico, y no necesita un elemento móvil que el vapor y el calor acaben agarrotando. Lo que sí necesita es que el medio permanezca en una sola fase mientras está dentro del instrumento. Las gotas del vapor húmedo alteran el desprendimiento, y un gas que se condensa en el cuerpo hace lo mismo, que es la razón por la que el material dice explícitamente que el aparato no se ofrece para flujo bifásico y por la que un separador de vapor húmedo aguas arriba forma a menudo parte de la respuesta y no un proyecto aparte.

Lo que el cuerpo debe soportar

Dos conjuntos independientes de condiciones actúan sobre el instrumento, y suelen indicarse por separado porque los soportan partes distintas. Las condiciones del medio —temperatura, presión, si el vapor es saturado o recalentado— las asumen el cuerpo, el sensor y el sellado. Las condiciones ambientales —vibración, intemperie, si la línea está aislada y cuánto se calienta el espacio alrededor de la cabeza— las asume la carcasa y, con los años, la electrónica.

El material que hay detrás de esta página describe la forma insignia como dotada de un cuerpo más grueso para líneas con vibración de alta frecuencia y de un conjunto de sensor sobre un soporte de sección cuadrada, lo que es una respuesta al segundo conjunto de condiciones y no al primero. Merece la pena señalarlo, porque una vibración en la frecuencia de desprendimiento es indistinguible del caudal: un instrumento que vibra no solo es inexacto, sino que está leyendo algo que no está ahí.

Lecturas volumétricas y compensadas

Lo que produce un caudalímetro de vórtice es un volumen, y para el vapor y el gas un volumen rara vez es la cifra que necesita el comprador. Un metro cúbico de vapor a una presión contiene una cantidad de energía distinta de la de un metro cúbico a otra, así que un total obtenido sin compensación cambia en cuanto cambia la carga de la caldera o la presión de la línea, incluso cuando se ha entregado la misma energía.

La compensación lo corrige midiendo la temperatura y la presión y convirtiendo el volumen en una masa o en un volumen normalizado. Puede disponerse de forma integrada, con la captación en el propio instrumento, o de forma separada, con un computador de caudal que toma un sensor de temperatura y un transmisor de presión externos. El material describe la disposición separada como la indicada para vapor recalentado, líneas de alta temperatura y tuberías por arriba, lo que es una distinción práctica: los puntos de captación tienen que ser accesibles y estar bien colocados, y en una línea caliente por arriba eso es más fácil de resolver lejos del instrumento.

Si hace falta compensación es una pregunta sobre la cuenta que se lleva, no sobre el instrumento. Una línea que solo se mide para ver si está en marcha no necesita compensación; una línea que se mide para facturar energía, sí.

Instalación y tramo recto

El cuerpo tiene que ver un perfil asentado y sin remolinos, y el material indica 10 diámetros de tubería aguas arriba y 5 aguas abajo como requisito normal. Esas cifras pertenecen al instrumento y no al emplazamiento, así que cuando el espacio disponible es más corto hay que resolver la disposición antes de pedir el instrumento y no después. Una perturbación cercana al cuerpo —un codo, una válvula parcialmente abierta, una reducción, un termopozo— se lee como un cambio de caudal y aparece como un error que ninguna calibración puede eliminar.

Hay dos puntos más del material que conviene llevar a la instalación. La soldadura debe hacerse antes de instalar el instrumento, porque la corriente de soldadura que pasa por él puede dañar su electrónica incluso cuando no está alimentado. Y la posición de montaje forma parte del servicio: un cuerpo colocado por encima de una línea caliente envejece más rápido que uno colocado al lado, por lo que en las instalaciones de vapor y de gas a alta temperatura se aconseja montar el soporte del cuerpo en ángulo respecto a la vertical.

Limitaciones de la medición y criterios de selección

El material dice claramente que no se ofrece para vapor húmedo ni para flujo bifásico, y esa es la primera limitación que hay que comprobar y no la última. La segunda es la velocidad: por debajo de una determinada cifra el desprendimiento deja de ser regular y el extremo bajo del rango lo fija la física del cuerpo y no un límite electrónico, que es la razón por la que una tubería sobredimensionada para su caudal da una mala instalación de vórtice.

El material también deja tres cifras sin resolver, y son las que un comprador compara primero. La relación de rango se da de tres maneras distintas —8:1 con las densidades de referencia declaradas, de 1:6 a 1:25 en la forma convencional y hasta 1:30 en la lista de características— y el propio material señala que la relación cambia con la densidad del medio, así que ninguna de las tres puede aplicarse a un medio arbitrario sin comprobarlo. La temperatura del medio se da bajo dos esquemas que se solapan. Y la exactitud se expresa tanto como clase como en porcentaje de la lectura, que son magnitudes distintas y no deben convertirse una en otra. Las tres se enumeran abajo como información pendiente en lugar de resolverse aquí.

Pedido

Los datos que fijan la respuesta son el medio y si es vapor, gas o líquido; si el vapor es seco; el caudal mínimo, el normal y el máximo; la temperatura y la presión del medio y si varían; el diámetro exterior de la tubería con el espesor de pared y la norma de brida; si se exige una masa compensada o un volumen normalizado; las salidas y qué va a leerlas; si existe alimentación en el punto de instalación; y el tramo recto disponible aguas arriba y aguas abajo. Una descripción de la línea con un croquis del punto propuesto basta para emitir una cotización orientativa, que después puede afinarse a medida que se acuerde la ubicación. La cantidad, el puerto de destino y la fecha de entrega requerida completan la consulta.