Rompiendo Barreras Tradicionales en Vórtex

Les Schneider e Ygor Guilarte – Invensys
InTech México Automatización,
Edición Abril  – Julio 2013


 Foxboro ha patentado una tecnología denominada directas para la medición de flujo VORTEX donde el sensor en contacto directo con el líquido, gas o vapor que circula en él. El resultado es un mayor rango de medición, mayor inmunidad de ruido, mejor desempeño a bajo flujo y mejor precisión.


LIMITACIONES TRADICIONALES DEL VORTEX

Los medidores de flujo tipo VORTEX son normalmente utilizados para la medición de vapor, líquidos y gases, desde oxígeno líquido hasta vapor supercalentado. Es típicamente utilizado para reemplazar placas orificio y turbinas de medición por su linealidad, mayor precisión, amplio rango de operación, señalización de salida opcional en frecuencia, sin partes móviles, nulo coeficiente de error (0.3% en placa orificio), inferior caída de presión (50%) y bajo costo relativo.

Suelen montarse en bridas cuando sus dimensiones van de ¾” hasta 12” (15 a 300mm), en arreglos tipo “wafer” para tamaños de ¾” hasta 8” (15 a 200mm) y arreglos tipo sanitario de 2” a 3”. Se evita su selección para líquidos viscosos (> 8cp) o gases de baja presión.

El Vortex pierde la medición a muy bajo caudal. Adicionalmente, es sensible al ruido y la corta o estrecha distancia en configuraciones de ducto que limitan un flujo laminal, afecta su precisión, aunque no su repetibilidad. Ante flujos intermitentes o aplicaciones por lote, el Vortex dejaba de medir en las condiciones de arranque y parada y su medición de flujo es unidireccional. La ausencia de algunas normas también limita su uso en aplicaciones de transferencia y custodia.

SENSOR DIRECTO AL PROCESO

A diferencia de los enlaces mecánicos entre el sensor y el flujo del proceso en los Vortex tradicionales, la nueva tecnología propone un sensor de contacto directo a los vórtices creados por el paso del flujo. Se logra una medición más confiable por su cercanía a la región del Vortex, un diseño mecánico del instrumento más simple al independizarlo de la barra de Vortex, una menor masa, mayor sensibilidad al cambio de condiciones operativas del fluido y menor sensibilidad al ruido presente en el ducto.

Por supuesto, una mayor precisión se refleja en un mayor control del proceso y mejor balance de materiales. P\1eden lograrse precisiones hasta 0.5% en líquidos y 1.0% en gas y vapor; aún en condiciones operativas severas. Los nuevos desarrollos permiten lograr sensores que soportan presiones hasta 3,700 psi (250 bar) y temperaturas hasta 800° F (4260 C).

La característica más resaltante es su amplio rango, pues llega a proporcionar una relación 80:1 (casi el doble del convencional). Es ideal su uso en la medición de gas natural como combustible en calderas de generación en una red de servicios industriales en planta con variaciones de carga por demanda. Mejor aún al emplearlo como medidor de contenido calórico (Q Meter) con estrategias de control de combustión.

Para aplicaciones sanitarias, estos sensores cumplen con la normativa 3A a través de la especificación 28-03. Puede instalarse una válvula de aislamiento para el reemplazo del sensor en total cumpliendo con el procedimiento CL600. Las dimensiones usuales son 2” y 3” de diámetro de tubería.

APLICACIÓN DE AJUSTE ACTIVO

Foxboro también patentó la Tecnología Active TuningTM; la cual mejora significativamente la relación señal a ruido, corrigiendo las topologías no ideales de los ductos para mejorar la precisión.

La aplicación automáticamente compensa la influencia de las condiciones operativas a la que se expone el instrumento y mantiene la precisión bajo condiciones de calibración remota, a saber:

Ruido del Flujo del Proceso y Filtro de Vibración (Alta y Baja Frecuencia): mejoran la relación señal a ruido, al implantar un filtro dinámico de amplio rango.

Filtro de Ruido Adaptativo: mejora la respuesta dinámica automáticamente moviendo los filtros de baja y alta cerca de la frecuencia de la barra de Vortex para lograr un mejor aislamiento de la señal.

Corte por Bajo Flujo: limita el ruido en condiciones cercanas a cero o en ausencia de flujo que puede ser causado por el proceso o la tubería.

Acondicionamiento de Señal: artificialmente busca crear una medición de estado estacionario, quitando o añadiendo un pulso donde sea necesario para mejorar la estabilidad de la señal.

Corrección por bajo flujo: utilizando valores de la densidad de flujo y viscosidad, se ejecuta un algoritmo para correcciones cuando se presenta un caudal nominal bajo (Rd 20,000) para mejorar su precisión.

Efecto de la Temperatura de Proceso en el Factor K: Corrección del Factor K por la influencia a una temperatura operativa determinada.

Corrección por la Configuración de la Tubería del Proceso: corrige la influencia de tuberías fisuradas, distancia de la tubería aguas arriba, localización de las válvulas, codos, reductores, expansores, etc.

 

ARREGLOS Y CONFIGURACIONES DEL INSTRUMENTO:

Se calcula que el ciclo de vida teórico del Vortex aumenta a 25 años con el uso de la nueva tecnología; con la consecuente extensión de garantía de por vida en el sensor por parte del fabricante. En caso que se requiera su reemplazo, esto puede hacerse fácilmente sin requerir  recalibración del instrumento.

Para aplicaciones que exigen una altísima continuidad operativa, se recomienda el uso de sensor redundante en el mismo instrumento. Este arreglo es común encontrarlo cuando se necesita obtener la misma medición de proceso confiable (sin derivación), pero independiente para el sistema de control y sistema instrumentado de seguridad (SIS).

El Vortex debe ser dimensionado para satisfacer el rango del flujo. Que se desea medir independientemente del diámetro de la tubería. Por ello es importante utilizar un programa de cálculo profesional.

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