Cuándo utilizar un termopozo vortex en aplicaciones de alta velocidad

Si trabaja en industrias de procesos como la del petróleo y el gas o la química/petroquímica, sabrá que un termopozo es un componente crítico que puede ayudar a garantizar el funcionamiento seguro de sus sistemas. Esto se debe a que la función del termopozo es proteger los instrumentos de control de temperatura de la presión del sistema, el flujo a alta velocidad y los medios corrosivos. Sin embargo, tenga en cuenta que seleccionar el termopozo incorrecto para realizar el trabajo puede tener consecuencias negativas que pondrán en grave riesgo la seguridad de su proceso y de su personal. 

Ashcroft ha estado en el negocio de la medición de temperatura durante décadas. Como gerente de productos de temperatura de la empresa, sé que los termopozos con bridas son típicamente la opción preferida para estas aplicaciones debido a su diseño y costo. En realidad, sin embargo, incluso cuando el costo parece prohibitivo, hay ciertas situaciones en las que un termopozo Vortex puede ser su única opción.

En este artículo, usted aprenderá acerca de las fuerzas que pueden hacer que un termopozo falle y los factores a considerar al determinar si el Termopozo Vortex vale la pena el gasto adicional. También obtendrá enlaces a recursos adicionales relacionados con este tema que pueden ser de su interés. 

Qué can cor qué puede fallar un termopozo?

Las turbulencias creadas por el proceso pueden provocar el fallo de un termopozo y dañar los instrumentos de medición de temperatura y el sistema de proceso. Esto es lo que ocurre:

• En aplicaciones de alta velocidad, el medio fluirá a través del vástago del termopozo dando lugar a un fenómeno denominado desprendimiento de vórtices.
• Esto ocurre cuando un cambio en el momento del flujo forma una estela (o vórtices inducidos por vibración) directamente detrás del termopozo y oscila a alta frecuencia.
• La frecuencia de la estela viene determinada por el diámetro del termopozo y la velocidad del fluido. 
  
• Si la frecuencia de la estela está dentro del 20% de la frecuencia natural del termopozo, el desprendimiento de vórtices resultante puede provocar el fallo del termopozo, lo que podría dañar el dispositivo de medición de temperatura e interrumpir su proceso.

Cuando la velocidad del fluido es baja, el riesgo de que falle un termopozo se reduce considerablemente. 

Figura 1: Turbulencia de estela.

Para ayudar a garantizar que su termopozo pueda satisfacer las demandas de su aplicación, se desarrolló el Cálculo de Frecuencia de Estela (WFC) según las normas ASME PTC 19.3 TW-2036. El objetivo era establecer una norma para el uso de diferentes estilos de termopozos en una serie de aplicaciones distintas. Estas normas evalúan las presiones externas, estáticas y dinámicas del proceso frente a las especificaciones del termopozo. Más información, Qué es el cálculo de la frecuencia de vigilia de un termopozo para obtener más información.

Qué hacer cuando falla un cálculo de frecuencia de estela.

Cuando necesite garantías de que un termopozo puede soportar las tensiones de una aplicación de alta velocidad sin fallar, solicitará al fabricante un cálculo de la frecuencia de estela. Para completar el cálculo, deberá proporcionar al fabricante los seis datos siguientes:

Figura 2: 6 requisitos para el cálculo de la frecuencia de la estela.

Una vez que facilite toda la información necesaria para el cálculo, recibirá una probabilidad de fallo basada en la del termopozo:

• Límite de esfuerzo oscilante o dinámico: Si las fuerzas de arrastre y sustentación que provocan la oscilación superan el límite de esfuerzo del termopozo, el dispositivo fallará.
• Límite de tensión dinámica o estacionaria: Si la tensión estacionaria supera la tensión admisible del termopozo, el dispositivo fallará.
• Límite de presión hidrostática: Si la presión aplicada supera los valores nominales de presión del termopozo, éste fallará.
• Límite de frecuencia: Si la frecuencia de resonancia del termopozo no es lo suficientemente alta como para evitar las oscilaciones perjudiciales del flujo, el termopozo vibrará hasta que falle.

Para que se considere seguro su uso, el termopozo debe superar estas cuatro condiciones. Si falla alguna de estas condiciones, se deben realizar cambios en el termopozo para superar el cálculo o se puede utilizar un termopozo de vórtice. 

¿Por qué utilizar un termopozo vortex?

Cuando un termopozo con brida estándar no puede superar la norma ASME PTC 19.3 TW-2016, tiene dos opciones: realizar los ajustes recomendados por ASME en su dispositivo o utilizar un termopozo vortex. La segunda opción tiene un precio más elevado. A modo de comparación, el precio del termopozo de vórtice puede oscilar entre 900 y 5.000 dólares, mientras que el del termopozo de brida oscila entre 125 y 2.000 dólares. Pero hay una buena razón para la diferencia de coste: El fallo de un termopozo de menor coste puede ser catastrófico.

Diseñado para la seguridad.

El diseño del termopozo de vórtice se basa en un análisis de dinámica de fluidos computacional que coloca estrías helicoidales en el vástago para desalentar el desprendimiento de vórtices. Esto reduce la amplitud de las oscilaciones en más de un 90% en comparación con el diseño estándar de barra redonda y evita cualquier daño al dispositivo. A lo largo de la longitud del termopozo de vórtice, las estrías helicoidales también soportan el flujo transversal que no está presente con un termopozo estándar. Además, este diseño sigue permitiendo la carga de presión máxima admisible utilizando las dimensiones originales del vástago del termopozo.

Figura 3: Termopozo de vórtice.

Ventajas evidentes.

• Ya no será necesario calcular la frecuencia de las estelas.
• Los cálculos de tensión térmica y presión en estado estacionario serán suficientes
• Menos limitaciones debidas a la duración de la inmersión.
• Instalación o sustitución rápidas.
• Rápida respuesta a las variaciones de temperatura gracias a los pequeños diámetros de la raíz y la punta.
• Mejora de la precisión y el tiempo de respuesta de la medición de temperatura.
• Compatible con boquillas de pequeño diámetro interior y gran longitud de separación.
  
• No es necesario ajustar la longitud o el diámetro del termopozo.
• Sin gastos añadidos para reequipar los termopozos con collares de soporte.
• Mayor vida útil y medición precisa.

¿Quiere saber más?

Ahora que ya sabe por qué algunas personas de su sector eligen un termopozo vortex para aplicaciones de alta velocidad, es posible que aún tenga preguntas. Entendemos que cada situación es única, así que no dude en ponerse en contacto con nosotros y hablar con uno de nuestros expertos en productos. No dude en ponerse en contacto con nosotros en cualquier momento para solicitar ayuda. Mientras tanto, aquí tiene algunos artículos relacionados que pueden ser de su interés:

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Para obtener más información sobre la selección del termopozo adecuado, vea este seminario web: