Los caudalímetros Vortex se utilizan ampliamente en diversas industrias para medir el caudal de líquidos, gases y vapor. El sensor es un componente crucial de un caudalímetro de vórtice, ya que es responsable de detectar los vórtices generados por el flujo y convertirlos en señales eléctricas para su posterior procesamiento. En este blog, como proveedor de caudalímetros de vórtice, analizaré los materiales comúnmente utilizados para el sensor de un caudalímetro de vórtice y sus propiedades.
Cristales piezoeléctricos
Los cristales piezoeléctricos son uno de los materiales más utilizados para sensores de caudalímetro de vórtice. Estos cristales tienen la propiedad única de generar una carga eléctrica cuando se someten a tensión mecánica. En un caudalímetro de vórtice, los vórtices desprendidos de un cuerpo farol crean un campo de presión fluctuante, lo que hace que el cristal piezoeléctrico se deforme y genere una señal eléctrica proporcional a la frecuencia del vórtice.
El cristal piezoeléctrico más utilizado en los caudalímetros de vórtice es el cuarzo. El cuarzo es un material piezoeléctrico natural con excelente estabilidad, alta sensibilidad y un amplio rango de temperaturas de funcionamiento. Es resistente a la corrosión química y tiene una larga vida útil, lo que lo hace adecuado para una variedad de aplicaciones industriales. Otra ventaja del cuarzo es su alta resistencia mecánica, que le permite soportar altas velocidades de flujo y presiones sin daños importantes.
El titanato de circonato de plomo (PZT) es otro material piezoeléctrico popular utilizado en sensores de caudalímetro de vórtice. PZT es un material cerámico sintético que puede diseñarse para tener propiedades piezoeléctricas específicas. Tiene un coeficiente piezoeléctrico más alto que el cuarzo, lo que significa que puede generar una señal eléctrica más fuerte para una tensión mecánica determinada. Esto hace que los sensores PZT sean más sensibles y adecuados para medir caudales bajos. Sin embargo, el PZT es más susceptible a las variaciones de temperatura y a los golpes mecánicos que el cuarzo, y su estabilidad a largo plazo puede ser ligeramente menor.
Medidores de tensión
Los extensómetros también se utilizan como sensores en algunos caudalímetros de vórtice. Un extensímetro es un dispositivo que mide la deformación (deformación) de un material cambiando su resistencia eléctrica. En un caudalímetro de vórtice, los vórtices hacen que el cuerpo del farol o un elemento sensor adjunto a él se deforme, y el medidor de tensión mide esta deformación.
El material más común para las galgas extensométricas es una lámina metálica delgada, generalmente hecha de constanten (una aleación de cobre y níquel). Constantan tiene una resistividad relativamente alta y estable, y su resistencia cambia linealmente con la deformación en una amplia gama de deformaciones. Esto lo hace adecuado para una medición precisa de la deformación. La lámina metálica suele estar unida a un sustrato flexible, que luego se fija al elemento sensor del caudalímetro de vórtice.
Los sensores extensométricos son relativamente simples y rentables en comparación con los sensores piezoeléctricos. También son menos sensibles a las variaciones de temperatura y pueden funcionar en un rango de temperatura más amplio. Sin embargo, su sensibilidad es generalmente menor que la de los sensores piezoeléctricos y pueden verse más afectados por las vibraciones mecánicas y el ruido.
Sensores capacitivos
Los sensores capacitivos son otra opción para los sensores de caudalímetro de vórtice. Un sensor capacitivo mide cambios en la capacitancia debido al movimiento o deformación de un elemento sensor. En un caudalímetro de vórtice, los vórtices provocan un cambio en la distancia entre dos placas conductoras o la constante dieléctrica entre ellas, lo que resulta en un cambio en la capacitancia.
Los materiales utilizados para las placas conductoras de los sensores capacitivos suelen ser metales como el acero inoxidable o el aluminio. Estos metales se eligen por su buena conductividad eléctrica y resistencia a la corrosión. El material dieléctrico entre las placas puede ser aire, una película polimérica o un material cerámico. A menudo se utilizan películas poliméricas, como la poliimida, porque tienen una constante dieléctrica baja y pueden proporcionar un buen aislamiento entre las placas.
Los sensores capacitivos tienen varias ventajas. Son muy sensibles y pueden detectar pequeños cambios en el campo de flujo. También tienen un tiempo de respuesta rápido y pueden medir con precisión señales de vórtices de alta frecuencia. Sin embargo, los sensores capacitivos son más sensibles a los cambios de humedad y temperatura, lo que puede afectar el valor de capacitancia e introducir errores de medición.
Consideraciones en la selección de materiales
Al seleccionar el material para el sensor de un caudalímetro de vórtice, se deben considerar varios factores.
Compatibilidad química
El material del sensor debe ser compatible con el fluido que se está midiendo. Por ejemplo, si el fluido es corrosivo, como soluciones ácidas o alcalinas, el material del sensor debe ser resistente a la corrosión. El acero inoxidable es una opción común para sensores en ambientes corrosivos debido a su excelente resistencia a la corrosión.
Rango de temperatura
La temperatura de funcionamiento de la aplicación es un factor importante. Algunos materiales, como el cuarzo, pueden funcionar a altas temperaturas sin una degradación significativa de sus propiedades. En aplicaciones de alta temperatura, comoCaudalímetro de vapor, son fundamentales materiales que puedan soportar las altas temperaturas. Por otro lado, en aplicaciones de baja temperatura, el material no debería volverse quebradizo ni perder sus propiedades de detección.
Velocidad y presión del flujo
El material del sensor debe poder soportar la velocidad del flujo y la presión del fluido. Los flujos de alta velocidad pueden causar tensión mecánica en el sensor y el material debe tener suficiente resistencia para evitar daños. Para aplicaciones de alta presión se prefieren materiales con alta resistencia mecánica, como el cuarzo o algunos tipos de cerámicas.
Requisitos de precisión y sensibilidad
La precisión y sensibilidad requeridas de la medición del flujo también influyen en la selección del material. Para aplicaciones que requieren alta precisión y sensibilidad, los sensores piezoeléctricos pueden ser la mejor opción. Sin embargo, si el costo es una preocupación importante y un nivel más bajo de precisión es aceptable, los sensores capacitivos o galgas extensométricas pueden ser más adecuados.
Nuestros productos de caudalímetros Vortex
Como proveedor de caudalímetros de vórtice, ofrecemos una amplia gama de caudalímetros de vórtice con diferentes materiales de sensores para satisfacer las diversas necesidades de nuestros clientes. NuestroCaudalímetro con compensación de temperatura y presiónestá diseñado para proporcionar una medición precisa del flujo en condiciones variables de temperatura y presión. Utiliza sensores piezoeléctricos de alta calidad para una medición confiable y precisa.
NuestroCaudalímetro Lugb Vortex para gas, líquido y vaporEs adecuado para medir el flujo de diferentes tipos de fluidos, incluidos gases, líquidos y vapor. Puede equiparse con sensores piezoeléctricos o extensímetros, según los requisitos específicos de la aplicación.
Contáctenos para Compra y Negociación
Si está interesado en nuestros caudalímetros de vórtice o tiene alguna pregunta sobre los materiales de los sensores y sus aplicaciones, no dude en contactarnos. Contamos con un equipo de ingenieros experimentados que pueden brindarle asesoramiento y soluciones profesionales. Ya sea que necesite un caudalímetro de vórtice estándar o uno personalizado, estamos comprometidos a satisfacer sus necesidades y brindarle productos y servicios de alta calidad.
Referencias
- Blanco, FM (2011). Mecánica de fluidos. McGraw-Hill.
- Doebelin, EO (2004). Sistemas de Medición: Aplicación y Diseño. McGraw-Hill.
- Norma ISO 10790:2007. Industrial - válvulas de control de procesos - Capacidad de flujo - Ecuaciones de dimensionamiento para flujo de fluido en condiciones de instalación.
