Un caudalímetro Vórtex mide caudal a partir de la frecuencia con la que se desprenden vórtices detrás de un obstáculo colocado en el flujo. El principio puede aplicarse a líquidos, gases y vapor, siempre que el proceso y la instalación mantengan un régimen hidráulico adecuado. Frente a otras tecnologías de medición de caudal industrial, su característica central es convertir una frecuencia periódica en velocidad y luego en caudal volumétrico.
Qué es un caudalímetro Vórtex
El fluido atraviesa un cuerpo generador, también llamado shedder bar. Al pasar alrededor de ese obstáculo, produce vórtices alternados aguas abajo. La frecuencia de desprendimiento se relaciona con la velocidad media y, a partir de ella, con el caudal.
El instrumento primero detecta una señal periódica asociada a los vórtices; después, la electrónica la convierte en velocidad y caudal para la geometría calibrada.
Cómo funciona: la calle de vórtices de Kármán
El cuerpo generador o shedder bar
Cuando el fluido pasa por un obstáculo de geometría adecuada, aparecen inestabilidades alternadas a ambos lados del cuerpo. Estas producen desprendimientos sucesivos de vórtices y forman aguas abajo la llamada calle de vórtices de Kármán.
Mientras el flujo permanezca dentro de una región hidráulica útil, esa periodicidad puede utilizarse para determinar la velocidad del fluido.
Frecuencia de desprendimiento y número de Strouhal
La relación fundamental puede expresarse mediante:
donde:
- St = número de Strouhal;
- f = frecuencia de desprendimiento;
- d = dimensión característica del shedder bar;
- v = velocidad media.
Conceptualmente:
Esto no significa que Strouhal sea siempre constante. Dentro de una región hidráulica útil, el número de Strouhal se mantiene suficientemente estable para relacionar frecuencia y velocidad.
De la frecuencia Vórtex al caudal
Con la velocidad media determinada:
donde Q es el caudal volumétrico, A el área efectiva de paso y v la velocidad media. Para una geometría calibrada y dentro del régimen válido:
Por eso la medición depende de una formación estable de vórtices y de poder detectar su frecuencia sin interferencias significativas.
Por qué importa Reynolds
El régimen hidráulico puede describirse mediante:
donde ρ es densidad, v velocidad media, D diámetro característico y μ viscosidad dinámica.
Una velocidad muy baja puede reducir la estabilidad de los vórtices. Una viscosidad elevada reduce Reynolds para una misma velocidad y diámetro y puede limitar el rango bajo del instrumento. El diámetro y la densidad también intervienen en las condiciones hidráulicas y de detección de la señal.
Qué fluidos puede medir un caudalímetro Vórtex
Líquidos
Vórtex puede utilizarse con líquidos de proceso compatibles cuando existe un régimen hidráulico adecuado. La tubería debe permanecer llena cuando corresponda, y deben evitarse burbujas, cavitación e inestabilidad del flujo.
No es una tecnología universal para líquidos. Conductividad, sólidos, viscosidad, pérdida de carga admisible o instalación pueden llevar a evaluar otro principio, por ejemplo un caudalímetro electromagnético cuando el proceso sea compatible.
Gases
En gases, Vórtex permite obtener caudal volumétrico en condiciones reales de operación. Si se requiere caudal normalizado, estándar o másico, pueden necesitarse densidad, presión y temperatura según el cálculo utilizado.
La frecuencia de vórtices representa primero velocidad y caudal volumétrico; cualquier conversión posterior depende de las propiedades requeridas.
Vapor
En vapor debe distinguirse medición directa y cálculo posterior. El principio detecta frecuencia, determina velocidad y obtiene caudal volumétrico. Masa y energía se calculan después mediante información termodinámica adicional y la configuración correspondiente.
Caudal volumétrico, masa y compensación
Según configuración, la VY Series puede incorporar un sensor Pt1000 integrado en el shedder bar y utilizar temperatura para determinados cálculos.
Si el cálculo requiere presión, esta puede provenir de una entrada externa o de un valor configurado según la arquitectura. La compensación no convierte al principio Vórtex en una medición directa de masa.
Vapor saturado
En vapor saturado, temperatura o presión permiten determinar propiedades necesarias para calcular masa o energía según configuración. El caudal volumétrico sigue derivándose de la velocidad y la frecuencia de vórtices. Esto no implica medir automáticamente calidad o sequedad del vapor.
Vapor sobrecalentado
En vapor sobrecalentado, la densidad depende de temperatura y presión. Por tanto, los cálculos de masa o energía pueden requerir ambas variables además del caudal volumétrico.
Condiciones de instalación que afectan la medición
Perfil de flujo y tramos rectos
Reducciones, expansiones, codos y válvulas pueden distorsionar el perfil de velocidad antes del medidor y modificar cómo llega el flujo al shedder bar.
Los tramos rectos necesarios dependen del diseño del instrumento y de la perturbación hidráulica aguas arriba; deben verificarse en el manual del modelo seleccionado.
Vibraciones y pulsaciones
El sensor busca una frecuencia periódica asociada al desprendimiento de vórtices. La vibración mecánica y las pulsaciones hidráulicas pueden introducir señales interferentes.
VY utiliza elementos piezoeléctricos y procesamiento SSP para mejorar la separación señal/ruido. Sin embargo, la instalación sigue siendo crítica: soporte de tuberías, ubicación respecto de bombas, compresores y válvulas, y estabilidad del flujo deben revisarse.
En líquidos también deben evitarse pérdida de llenado, burbujas y cavitación. En gas o vapor debe considerarse el condensado. Las juntas no deben invadir el paso, debe respetarse el sentido de flujo y el aislamiento térmico debe ser adecuado.
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Qué revisar antes de seleccionar un Vórtex
Antes de especificar el instrumento, conviene confirmar:
- líquido, gas o vapor;
- caudal mínimo, normal y máximo;
- tamaño de línea;
- densidad y viscosidad;
- presión y temperatura;
- Reynolds y régimen útil;
- pérdida de carga aceptable;
- vibraciones y pulsaciones;
- sólidos o depósitos;
- condiciones de instalación;
- volumen o masa requerida;
- compensación por temperatura y presión;
- integración con PLC, DCS o SCADA.
seleccionar la tecnología de medición de caudal
Limitaciones del principio Vórtex
Caudales muy bajos y Reynolds insuficiente pueden impedir una formación estable de vórtices. Una viscosidad elevada reduce Reynolds para una misma velocidad y diámetro y puede limitar el rango bajo del instrumento.
Vibraciones, pulsaciones, flujo multifásico, burbujas, sólidos, depósitos, abrasión o cavitación también pueden afectar la señal o el elemento primario. El flujo multifásico no debe considerarse una aplicación normal.
En líquidos conductivos con sólidos, o cuando otro principio resulte más adecuado, puede evaluarse según el proceso un caudalímetro electromagnético.
Cómo implementa Yokogawa este principio en VY Series
VY Series es la familia actual de caudalímetros Vórtex de Yokogawa. VY Series sucede a digitalYEWFLO y hereda parte de la estructura de sensado y procesamiento desarrollada en generaciones anteriores.
La familia contempla líquidos, gases, vapor saturado y sobrecalentado según configuración. Existen versiones integrales y remotas, además de variantes reduced bore, alta temperatura, criogénicas, alta presión y dual sensor.
Según configuración, puede incorporar temperatura mediante Pt1000 integrado en el shedder bar. Utiliza elementos piezoeléctricos y procesamiento SSP para mejorar la separación de la señal útil respecto del ruido. También contempla funciones de autodiagnóstico o verificación y comunicaciones HART, FOUNDATION Fieldbus y Modbus.
Conclusión
Un caudalímetro Vórtex convierte la frecuencia de una calle de Kármán en velocidad y después en caudal volumétrico. Para medir correctamente necesita un régimen hidráulico útil, un perfil de flujo adecuado y condiciones de instalación que permitan detectar la frecuencia con estabilidad.
En líquidos, gases y vapor, la selección debe considerar fluido, rango, Reynolds, vibración, pulsación, instalación y necesidad de compensación antes de definir la configuración final.
La diferencia entre una medición estable y una selección problemática suele estar en verificar esas condiciones antes de definir tamaño, versión y esquema de compensación.
Fuentes técnicas
- Yokogawa Electric Corporation. Vortex Flowmeter VY Series — General Specifications, GS 01F07A00-01EN, 9th Edition, 31 Mar. 2026.
- Yokogawa Electric Corporation. Vortex Flowmeter VY Series — Installation Manual, IM 01F07A01-01EN, 7th Edition, Dec. 2025.
- Yokogawa Technical Report. Vortex Flowmeter VY Series, Vol. 66 No. 1, 2023.
- Yokogawa Electric Corporation. Precise Steam Massflow Measurement, AN-P-20250820-01, 2025.
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