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Medidor de flujo de presión diferencial V-Cone

El medidor de flujo de presión diferencial V-Cone es una tecnología patentada de medición de flujos con alta precisión, aplicable a gran variedad de fluidos, todo tipo de condiciones y un amplio intervalo de números de Reynolds.


Esta tecnología utiliza el mismo principio físico que otros medidores de flujo de presión diferencial: el teorema de conservación de la energía del flujo de fluidos a través de una tubería.

En el caso del V-Cone, el cono interactúa con el flujo del fluido, modificando su perfil de velocidad para crear una región de presión más baja inmediatamente aguas abajo del cono. La diferencia entre la presión estática de la línea y la presión más baja creada aguas abajo del cono se mide a través de dos tomas piezo-sensibles.

La posición central del cono en la línea optimiza el perfil de velocidad del flujo en el punto donde se hace la medición, asegurando mediciones de flujo altamente precisas y confiables, sin importar la condición del flujo aguas arriba del medidor.



Principios de funcionamiento

El V-Cone es un medidor de flujo de presión diferencial. Los principios físicos en que se basan los medidores de flujo de presión diferencial se conoce desde hace más de un siglo. El principio más importante es el teorema de Bernoulli sobre la conservación de la energía dentro de un tubo cerrado.

Este teorema dice que la presión que existe dentro de un tubo con flujo constante es inversamente proporcional al cuadrado de la velocidad del fluido dentro del tubo. En resumen, la presión disminuye a medida que aumenta la velocidad. 

La presión diferencial (Dp) que crea el V-Cone aumenta y disminuye en forma exponencial con la velocidad del flujo. Cuanto mayor sea el estrechamiento de la sección transversal, mayor será la presión diferencial para un mismo caudal

Modificación del perfil de velocidad

La geometría  del V-Cone es muy diferente a la de otros medidores de Dp tradicionales. El V-Cone obtura el flujo mediante la colocación de un cono en el centro de la tubería. Esto obliga a que el caudal que se mueve por el centro de la tubería fluya alrededor del cono.

Esta geometría presenta muchas ventajas con respecto a los tradicionales medidores concéntricos de Dp, que poseen aberturas centrales y no interactúan con este núcleo de alta velocidad. Esto confiere una importante ventaja al V-Cone en el rango de caudales bajos: aunque el caudal sea bajo, el V-Cone sigue interactuando con el flujo de mayor velocidad. El V-Cone conserva su señal útil de presión diferencial a niveles de flujo en los cuales otros medidores de Dp la pierden.

Rara vez existen perfiles de flujo ideales en situaciones reales. Hay muchas instalaciones en las que se instalan medidores de flujo en caudales que no están bien desarrollados. Prácticamente cualquier cambio que se haga en una tubería, ya sean codos, válvulas, reductores, ampliaciones, bombas y derivaciones en T, puede perturbar un flujo bien desarrollado.

La medición de flujos perturbados puede causar errores sustanciales en otras tecnologías de medición de flujo. Para resolver este problema, el V-Cone modifica el perfil de velocidad aguas arriba del cono, gracias al contorno del cono y a su posición en la línea. A medida que el flujo se aproxima al cono, el perfil del flujo se “aplana”, formando un perfil bien desarrollado.

PRINCIPALES CARACTERISTICAS

Alta precisión
La precisión de la lectura del elemento primario del V-Cone puede ser de hasta ±0.5%.

Repetibilidad
El elemento primario del V-Cone exhibe una excelente repetibilidad de ±0.1% o mejor.

Reducción del caudal
La reducción del caudal causada por el V-Cone puede ser muy superior a la de los tradicionales medidores de presión diferencial. La reducción típica de un V-Cone es de 10 a 1.

Requisitos de instalación
Debido a su capacidad de aplanar el perfil de velocidad, el V-Cone se puede colocar mucho más cerca de las perturbaciones situadas aguas arriba que otros medidores de Dp.
Se recomienda instalar el V-Cone dejando de cero a tres diámetros de tubería recta aguas arriba del instrumento y de cero a un diámetro aguas abajo. Esto puede ser beneficioso para los usuarios que utilizan líneas grandes y costosas, y también para aquellos que sólo disponen de tramos cortos.
 

 


Desempeño a largo plazo
La forma contorneada del cono estrecha el flujo sin golpearlo contra una superficie abrupta. Debido a esto, la relación beta no se altera y la calibración del medidor mantiene su precisión durante mucho más tiempo.

Estabilidad de la señal
Cualquier medidor de presión diferencial produce un “rebote de señal”. Esto significa que aun en condiciones de caudal estacionario, la señal generada por el elemento primario tiene una pequeña fluctuación. El V-Cone crea vórtices muy cortos a medida que el caudal rebasa el cono. Los vórtices cortos producen una señal de baja amplitud y alta frecuencia. Esto se traduce en una señal del V-Cone mucho más estable.

Baja pérdida de presión permanente
Al no producirse impacto contra una superficie abrupta, la pérdida de presión permanente es inferior a la de otros medidores de flujo de Dp, disminuyendo por lo tanto la pérdida de presión permanente.

Dimensionamiento
La geometría exclusiva del V-Cone permite un amplio rango de relaciones beta. El rango de dichas relaciones oscila entre 0,45, 0,55, 0,65, 0,75 y 0,80.

Ausencia de áreas de acumulación
El diseño de “barrido” del cono evita la formación de áreas de acumulación donde se podrían acumular residuos, condensación o partículas provenientes del fluido.
 

Fuente: Revista Electro Industria

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