Os medidores de vazão Vortex são baseados em levar em consideração a periodicidade das mudanças de pressão que se formam no escoamento após um determinado obstáculo na tubulação, ou durante a oscilação e formação de vórtices do jato.
Dignidade
Os primeiros aparelhos deste tipo surgiram na década de 60 do século passado. Seu principal inconveniente foi a pequena faixa de parâmetros de medição e um erro significativo. O medidor de vazão eletrônico de vórtice moderno tornou-se mais perfeito, eficiente e adquiriu muitas vantagens, que incluem o seguinte:
- relativa simplicidade do sistema de medição;
- dados são sempre estáveis, independente da temperatura e pressão disponível;
- medidas de alta precisão;
- medindo sinais lineares;
- design robusto e simples;
- ampla faixa de medição;
- elementos estáticos;
- Função de autodiagnóstico disponível em alguns modelos.
Falhas
VórticeO medidor de vazão Rosemount foi projetado para uso em tubulações com diâmetros de 20 mm a 300 mm, pois tubulações menores são caracterizadas pela formação de vórtices intermitentes e tubulações maiores são difíceis de operar. Ao mesmo tempo, não é possível usá-lo em uma vazão baixa, devido à complexidade de medição do sinal e uma diminuição significativa da pressão. Além disso, os tipos de vibração e som de pulsação afetam a operação do dispositivo. A tubulação vibratória e os compressores atuam como interferência. Sua eliminação é possível com a ajuda de um alisador de jato montado na entrada, ou instalando um transdutor adicional com conexão oposta e filtros eletrônicos, em caso de diferença entre os sinais de medição e as frequências de pulsação.
Classificação
Existem três opções de dispositivos, divididas por tipo de conversor:
- Um medidor de vazão de vórtice no qual um corpo imóvel desempenha o papel de um transdutor primário. Gradualmente, vórtices voadores se formam em ambos os lados depois de contornar um corpo imóvel, devido ao qual a pulsação é formada.
- Mecanismos com fluxo rotativo do conversor primário, que criam uma pulsação de pressão devido à adoção de um formato de funil na parte expandida da tubulação.
- Fluxômetros Vortex com um jato como transdutor. Neste caso, a pulsação de pressão é fornecida por oscilações de jato.
As duas primeiras opções são mais adequadas para a definição de um medidor de vazão de vórtice. Mas em vista da natureza mutável do movimento do fluxo do terceirotipo, também pertence a esta categoria. A maior semelhança das características do processo é observada na primeira e terceira opções.
Fluxômetro de vapor Vortex com transdutor simplificado
Ao contornar o corpo, o fluxo altera a trajetória da direção dos jatos, ao mesmo tempo em que sua velocidade aumenta e a pressão diminui. A mudança inversa ocorre após a seção central do objeto. Nas costas, é formada baixa pressão e na frente - alta. Após a passagem do corpo, a camada limite se afasta e, sob a influência da baixa compressão, cria-se um vórtice, assim como quando a trajetória muda. Isso é típico para ambos os lobos de um corpo aerodinâmico. A formação alternada de vórtices é realizada em ambos os lados, pois interferem na formação um do outro. Isso marca a criação da pista Karman.
O corpo especial do invólucro possui superfícies de trabalho autolimpantes graças aos vórtices, mesmo em ambientes altamente poluídos, eles estão sempre limpos.
As dimensões e a rapidez do escoamento são diretamente proporcionais à periodicidade da ocorrência dos vórtices, que corresponde à velocidade em tamanho constante, e como consequência do escoamento volumétrico. Se a formação de vórtices estáveis ocorrer em baixas taxas de fluxo, o medidor de fluxo medirá 20 l/min.
Corpo de estrutura simplificada
O medidor de vazão de vórtice geralmente é baseado em um elemento prismáticotrapezoidal, triangular ou retangular. O desenho da primeira opção vai em direção ao fluxo de água. Dada alguma perda de pressão, tais elementos formam oscilações com regularidade e força suficientes. Além disso, uma conveniência especial é observada ao converter sinais de saída.
O medidor de vazão de vórtice em alguns casos pode usar dois dispositivos simplificados para aumentar os sinais de saída, caso em que eles estão localizados a uma distância definida. Nas partes laterais dos segundos prismas retangulares existem elementos piezoelétricos ocultos por finas membranas elásticas, pelo que não há possibilidade de exposição a interferências acústicas.
Tipos de transformações
Existem várias maneiras de transformar sinais de saída de mudanças de vórtice. Os mais difundidos são a velocidade dos fluxos de elementos aerodinâmicos e mudanças sistemáticas de pressão. O elemento sensor consiste em um ou dois anemômetros de fio quente do tipo condutor. Um transdutor de fluxo ultrassônico, integrador, capacitivo e indutivo é usado. Para uma operação adequada, o medidor de vazão de vórtice deve ter uma seção plana e livre de tubo na frente dele.
Dificuldades de operação em tubos com diâmetro aumentado são causadas pelos seguintes motivos:
- diminuição da regularidade de formação de vórtices;
- desempenho ruim de desprendimento de vórtices;
- diminuição no número total de flutuações.
Funilmedidores de vazão de vórtice: princípio de operação
Nestes dispositivos, os conversores possuem um mecanismo que garante a torção do fluxo transmitido através de uma parte da tubulação para seu lado expandido ou através de pequenos bicos cilíndricos. Uma forma na forma de um funil é formada em um tubo e um eixo com um núcleo de vórtice movendo-se em torno dele gira em torno de seu eixo. A vazão na parte superior tem uma pressão que pulsa simultaneamente com o deslocamento angular do núcleo, enquanto é igual à vazão volumétrica ou velocidade linear. Anemômetros de fio quente condutor ou um elemento eletromecânico convertem a velocidade ou frequência de pulsação para os canais de medição. O processo consiste em duas fases: primeiro, a transferência do fluxo de volume para a frequência da precessão do vórtice em curso é formada, então a frequência é convertida em um sinal.
Medidor de vazão de jato oscilante
Passando pelo bocal, o fluxo de gás ou líquido fica em um difusor com seção transversal em forma de retângulo. Em alguns casos, o fluxo é pressionado alternadamente em um determinado momento para diferentes paredes do difusor. A propriedade eletrizante do jato do dispositivo de relaxamento reduz a pressão na região superior do tubo de desvio, enquanto na parte inferior permanece a mesma e cria-se um movimento que transfere o jato para a parte inferior do difusor. Depois disso, no rim pipe, a natureza do movimento muda, o jato oscila.
O jato, comprimido no elemento inferior do difusor nos conversores de retorno hidráulico, sai apenas parcialmente pelo tubo de saída. Circulandoo canal superior desvia a proporção do jato e ao passar pelo primeiro bocal, é transferido para a posição inferior no fluxo do segundo bocal. Em seguida, uma peça é separada e passa para o canal superior de desvio, o processo de oscilações ocorre após a transferência para baixo, enquanto há uma mudança simultânea de pressão em ambos os lados do fluxo.
Este tipo de conversor é mais racional. Devido a isso, um curso estrito de oscilação é formado e há um efeito direto da frequência de oscilação na vazão.
Os medidores de vórtice da Yokogawa são mais amplamente utilizados em tubulações de pequeno diâmetro, até um máximo de 90 mm. Em alguns casos, dispositivos desse tipo são usados como substitutos para transdutores parciais.
Hoje, a qualidade da fabricação de medidores de vazão está em constante evolução e novos recursos estão surgindo, apesar de tais dispositivos terem um período de uso bastante longo. Os desenvolvedores buscam soluções de design mais eficientes, criando opções tecnológicas mais eficazes.
