Los medidores de flujo de vórtice se utilizan ampliamente en diversas industrias para medir la velocidad de flujo de los fluidos. Operan en el principio de la calle Von Kármán Vortex, donde los vórtices se arrojan alternativamente aguas abajo de un cuerpo de farol colocado en la ruta de flujo. La frecuencia de estos vórtices de cobertizo es directamente proporcional a la velocidad de flujo del fluido. Un aspecto que influye significativamente en el rendimiento de los medidores de flujo de vórtice es el material de la pared de la tubería. En este blog, como proveedor de flujo de vórtice, exploraré cómo el material de la pared de la tubería afecta el flujo de vórtice y sus implicaciones para la medición del flujo.
Influencia del material de la pared de la tubería en la formación de vórtice
La formación de vórtices en un medidor de flujo de vórtice es un proceso dinámico de fluido complejo. El material de la pared de la tubería puede tener un impacto directo en este proceso. Diferentes materiales tienen diferentes rugosidad de la superficie, conductividad térmica y elasticidad, todo lo cual puede influir en el desarrollo de la capa límite y el desprendimiento de vórtices.
Aspereza de la superficie
La rugosidad de la superficie de la pared de la tubería juega un papel crucial en las características de la capa límite. Cuando el fluido fluye a través de la tubería, una capa delgada de fluido adyacente a la pared de la tubería, conocida como la capa límite, se ve afectada por la rugosidad de la superficie. Para una tubería de pared lisa hecha de materiales como acero inoxidable pulido, la capa límite es relativamente delgada y laminar a velocidades de bajo flujo. Esto permite un desprendimiento de vórtices más regular y predecible del cuerpo del acantilado.
Por otro lado, una tubería con una superficie rugosa, como una tubería de hierro fundido, puede hacer que la capa límite se vuelva turbulenta antes. La capa límite turbulenta puede interrumpir la formación de la calle Von Kármán Vortex. Las irregularidades en la superficie rugosa pueden introducir perturbaciones adicionales al flujo, lo que lleva a un desprendimiento inconsistente de vórtices. Esto puede dar lugar a errores en la medición de frecuencia de los vórtices, que está directamente relacionado con el cálculo de la velocidad de flujo.
Conductividad térmica
La conductividad térmica del material de la pared de la tubería también puede influir en el flujo de vórtice, especialmente cuando se trata de fluidos a diferentes temperaturas. Por ejemplo, en la medición del flujo de vapor, una tubería con alta conductividad térmica, como el cobre, puede transferir rápidamente el calor entre el fluido y el entorno circundante. Esto puede causar cambios en la densidad de fluido y la viscosidad cerca de la pared de la tubería.
A medida que cambian la densidad y la viscosidad del fluido, las características de flujo alrededor del cuerpo del acantilado se ven afectadas. Una disminución en la densidad de fluido debido a la transferencia de calor puede conducir a un cambio en el número de Reynolds, que es un parámetro clave para determinar el régimen de flujo y la frecuencia de desprendimiento de vórtices. En algunos casos, el cambio en la densidad y la viscosidad puede hacer que los vórtices se arrojen a una frecuencia diferente a la esperada, lo que lleva a inexactitudes en la medición del flujo.
Elasticidad
La elasticidad del material de la pared de la tubería puede tener un impacto en la respuesta mecánica de la tubería a las fuerzas ejercidas por el fluido que fluye. Una pared de tubería más elástica, como una hecha de ciertos polímeros, puede deformarse ligeramente bajo las fluctuaciones de presión causadas por el desprendimiento de vórtices. Esta deformación puede alterar la forma de la ruta de flujo y la posición del cuerpo del acantilado en relación con la pared de la tubería.
El cambio en la ruta de flujo y la posición del cuerpo del acantilado puede afectar la formación y el desprendimiento de vórtices. Por ejemplo, si la pared de la tubería se deforma de una manera que cambia la distancia entre el cuerpo del acantilado y la pared, el patrón de flujo alrededor del cuerpo del acantilado se puede interrumpir. Esto puede conducir a un cambio en la frecuencia de desprendimiento de vórtice y mediciones de flujo potencialmente inexactas.
Impacto en la precisión de la medición del flujo
Los efectos del material de la pared de la tubería en la formación de vórtice se traducen directamente en impactos en la precisión de la medición del flujo. En las industrias donde la medición precisa del flujo es crítica, como en el procesamiento químico o la generación de energía, incluso pequeños errores en la medición del flujo pueden tener consecuencias significativas.
Desafíos de calibración
Al usar un medidor de flujo de vórtice, la calibración es esencial para garantizar una medición precisa del flujo. Sin embargo, el material de la pared de la tubería puede complicar el proceso de calibración. Diferentes materiales de pared de tubería pueden hacer que el medidor de flujo se comporte de manera diferente, incluso en las mismas condiciones de flujo.
Por ejemplo, un medidor de flujo de vórtice calibrado en una configuración de prueba con una tubería de acero inoxidable puede no proporcionar mediciones precisas cuando se instala en una tubería de hierro fundido. Las diferencias en la rugosidad de la superficie, la conductividad térmica y la elasticidad entre los dos materiales pueden conducir a diferentes patrones y frecuencias de desprendimiento de vórtice. Esto significa que los factores de calibración determinados en la configuración de la prueba pueden no ser aplicables en la instalación real, lo que resulta en errores de medición.
Estabilidad a largo plazo
La estabilidad a largo plazo de la medición del flujo también se ve afectada por el material de la pared de la tubería. Con el tiempo, la pared de la tubería puede sufrir cambios debido a la corrosión, la erosión o el desgaste. Por ejemplo, una tubería de acero de carbono en un entorno corrosivo puede desarrollar óxido en su superficie interna. El óxido puede aumentar la rugosidad de la superficie de la pared de la tubería, que, como se mencionó anteriormente, puede interrumpir la formación y el desprendimiento del vórtice.
Este cambio en la superficie de la pared de la tubería con el tiempo puede hacer que el medidor de flujo se desplace de su calibración inicial. La frecuencia de los vórtices de cobertizo puede cambiar gradualmente, lo que lleva a mediciones de flujo inexactos. Para mantener la precisión del medidor de flujo, se puede requerir una recalibración regular, lo que puede ser costoso y consumir tiempo.
Aplicaciones y materiales de pared de tubería adecuados
Las diferentes aplicaciones tienen diferentes requisitos para la precisión de la medición del flujo y la elección del material de la pared de la tubería puede ser crucial.
Medición del flujo de vapor
En la medición del flujo de vapor, a menudo se prefieren materiales de alta calidad para garantizar mediciones precisas y confiables.Medidor de flujo de vaporyAjuste del transmisor del medidor de flujo de flujo de vórtice de alta temperatura para la medición de vaporse usan comúnmente en aplicaciones de vapor.
El acero inoxidable es una opción popular para las tuberías de vapor debido a su superficie relativamente lisa, buena resistencia a la corrosión y conductividad térmica moderada. La superficie lisa ayuda a mantener un patrón regular de desprendimiento de vórtice, mientras que la resistencia a la corrosión garantiza la estabilidad a largo plazo de la pared de la tubería. Además,Buen medidor de flujo de vórtice de rendimiento para vapor con calibración utilizando a alta temperaturaSe puede usar en combinación con tuberías de acero inoxidable para lograr una medición precisa del flujo de vapor.
Medición del flujo de líquido
Para la medición del flujo de líquido, la elección del material de la pared de la tubería depende de las propiedades del líquido y los requisitos de aplicación. En las aplicaciones donde el líquido es corrosivo, como en la industria química, se pueden usar tuberías hechas de materiales resistentes a la corrosión como PVC o plástico reforzado de fibra de vidrio (FRP).
Estos materiales tienen superficies internas lisas, que son beneficiosas para mantener un patrón regular de desprendimiento de vórtice. Sin embargo, se debe considerar su conductividad y elasticidad térmica, especialmente en aplicaciones donde las variaciones de temperatura o las tensiones mecánicas son significativas.
Conclusión
En conclusión, el material de la pared de la tubería tiene una influencia profunda en el flujo de vórtice y el rendimiento de los medidores de flujo de vórtice. La rugosidad de la superficie, la conductividad térmica y la elasticidad del material de la pared de la tubería pueden afectar la formación y el desprendimiento de vórtices, lo que a su vez impactan la precisión y la estabilidad a largo plazo de la medición del flujo.
Como proveedor de flujo de vórtice, es crucial comprender los requisitos específicos de cada aplicación y recomendar el material de pared de tubería apropiado junto con el medidor de flujo. Al considerar los efectos del material de la pared de la tubería sobre el flujo de vórtice, podemos ayudar a nuestros clientes a lograr mediciones de flujo más precisas y confiables.
Si necesita un medidor de flujo de vórtice para su solicitud y desea discutir las mejores opciones de material de pared de tuberías, no dude en contactarnos para una consulta detallada y una negociación de adquisiciones. Estamos comprometidos a proporcionarle las soluciones más adecuadas para sus necesidades de medición de flujo.
Referencias
- White, FM (2006). Mecánica de fluidos. McGraw - Hill.
- Streeter, VL y Wylie, EB (1985). Mecánica de fluidos. McGraw - Hill.
- Fox, RW, McDonald, AT, y Pritchard, PJ (2009). Introducción a la mecánica de fluidos. Wiley.
