El rotámetro es un dispositivo que puede medir el flujo de líquido y gas.Generalmente, un rotámetro es un tubo hecho de plástico, vidrio o metal, combinado con un flotador, que responde linealmente al flujo de fluido en el tubo.
Debido al uso de ecuaciones relacionadas, los rotámetros de laboratorio OMEGA™ son más versátiles.Las ventajas de los rotámetros incluyen: largo rango de medición, baja caída de presión, fácil instalación y mantenimiento y escala lineal.
Por las ventajas anteriores, el rotámetro es el caudalímetro de área variable más utilizado.Consta de un tubo cónico;Cuando el fluido pasa a través del tubo, eleva el flotador.Un flujo volumétrico mayor ejercerá más presión sobre el flotador, lo que lo elevará más.En líquido, la velocidad del líquido que fluye se combina con la flotabilidad para aumentar la flotación;para el gas, la flotabilidad es insignificante y la altura del flotador depende principalmente de la velocidad del gas y la presión resultante.
Por lo general, la tubería se instala verticalmente.Cuando no hay flujo, el flotador se detiene en el fondo, pero tan pronto como el fluido sube desde el fondo del tubo, el flotador comienza a subir.Idealmente, la altura por la que pasa el flotador es proporcional a la velocidad del fluido y al área anular entre el flotador y la pared de la tubería.A medida que el flotador sube, el tamaño de la abertura anular aumenta, lo que reduce la diferencia de presión a través del flotador.
Cuando la fuerza hacia arriba ejercida por el flujo de fluido equilibra el peso del flotador, el sistema alcanza el equilibrio, el flotador alcanza una posición fija y el flotador queda suspendido por el flujo de fluido.Luego puede leer la densidad y la viscosidad del caudal del fluido específico.Por supuesto, el tamaño y la composición del rotámetro dependerán de la aplicación.Si todo está calibrado y dimensionado correctamente, el caudal se puede leer directamente en la escala según la posición del flotador.Algunos rotámetros le permiten ajustar manualmente el caudal mediante válvulas.En los primeros diseños, el flotador libre giraba con los cambios en la presión del gas y del fluido.Debido a que giran, estos dispositivos se denominan rotámetros.
Los rotámetros suelen proporcionar datos de calibración y escalas de lectura directa para fluidos comunes (aire y agua).Para determinar el tamaño de un rotámetro utilizado con otros fluidos es necesario convertirlo a uno de estos formatos estándar;para líquidos, el equivalente en agua es gpm;para los gases, el flujo de aire es equivalente a pies cúbicos por minuto (scfm) estándar.Los fabricantes suelen proporcionar tablas de calibración para estos valores de flujo estándar y las utilizan junto con reglas de cálculo, nomogramas o software de computadora que se utilizan para determinar el tamaño del rotámetro.
El rotámetro básico es un tipo indicador de tubo de vidrio.El tubo está hecho de vidrio de borosilicato y el flotador puede ser de metal (generalmente acero inoxidable resistente a la corrosión), vidrio o plástico.Las boyas suelen tener bordes afilados o mensurables, que señalarán lecturas específicas en la escala.Los rotámetros están equipados con terminales o conectores según la aplicación.Independientemente del tipo de carcasa o accesorios terminales, normalmente se puede utilizar una combinación similar de tubo de vidrio y flotador de acero inoxidable.Dado que el conjunto del flotador del tubo realmente realiza la medición, esta es la parte más importante de la estandarización.
Las escalas se pueden configurar para proporcionar lecturas directas de aire o agua, o pueden indicar una escala calibrada, o flujo en unidades de aire/agua, para convertirlo al flujo del fluido relevante a través de una tabla de consulta.
La escala relativa del rotámetro se puede comparar con la tabla de correlación de gases como nitrógeno, oxígeno, hidrógeno, helio, argón y dióxido de carbono.Esto resultará más preciso, aunque resulta inconveniente leer directamente en la báscula.La báscula sólo está diseñada para un fluido a una temperatura y presión muy específicas, como aire o agua.Una vez completada la conversión, el caudalímetro correspondiente puede proporcionarle los valores de flujo de varios fluidos en diversas condiciones.El uso de varios flotadores puede medir diferentes caudales al mismo tiempo.Generalmente, instalar un rotámetro de tubo de vidrio a la altura de la línea de visión puede facilitar las lecturas.
En la industria, el caudalímetro de gas de protección de seguridad es el estándar para medir el caudal de agua o aire en condiciones normales.Pueden medir caudales de hasta 60 GPM.Dependiendo de las propiedades químicas del fluido a medir, se pueden utilizar tapas finales de plástico o metal.
Hay algunos ejemplos de fluidos en los que no se pueden utilizar tubos de vidrio.Agua por encima de 90°C (194°F), su alto pH ablanda el vidrio;El vapor húmedo tiene el mismo efecto.La soda cáustica disuelve el vidrio;y vidrio grabado con ácido fluorhídrico: Para estas aplicaciones se deben buscar tuberías diferentes.
Los tubos dosificadores de vidrio tienen limitaciones de presión y temperatura, que a menudo son los factores que limitan el rendimiento de los rotámetros de tubos de vidrio.Los tubos pequeños de 6 mm (1/4 de pulgada) pueden funcionar a presiones de hasta 500 psig.La tubería más grande de 51 mm (2 pulgadas) sólo puede funcionar a una presión de 100 psig.Los rotámetros de vidrio ya no son prácticos a temperaturas de alrededor de 204 °C (400 °F), pero dado que la temperatura y la presión suelen escalar entre sí, esto significa que los rotámetros pueden resultar inutilizables a temperaturas más bajas.La alta temperatura reducirá la presión máxima de trabajo del tubo de vidrio.
En el caso de medir múltiples corrientes de gas o líquido al mismo tiempo o mezclarlas en un colector, se pueden usar rotámetros de tubo de vidrio;también son adecuados para el caso en el que un único fluido fluye a través de varios canales diferentes; en este caso, los caudalímetros multitubos permiten instalar seis rotámetros en un solo dispositivo de bastidor.
Los tubos metálicos suelen estar hechos de aluminio, latón o acero inoxidable y pueden usarse para temperaturas y presiones más altas.Al no ser transparentes, se pueden utilizar seguidores mecánicos o magnéticos ubicados en el exterior del tubo para determinar la posición de flotación.En este caso, la combinación de resorte y pistón determina el caudal.Elija accesorios de extremo y otros materiales según la aplicación para evitar corrosión o daños.Generalmente, se pueden usar para corroer tubos de vidrio en situaciones donde el golpe de ariete repentino es muy importante, o en situaciones donde una temperatura o presión más alta (como la presión o presión relacionada con el vapor) dañará el rotámetro de vidrio El líquido corrosivo.
Ejemplos de fluidos rotámetros de tubos metálicos ideales incluyen álcalis fuertes, álcalis calientes, flúor, ácido fluorhídrico, agua caliente, vapor, lodos, gases ácidos, aditivos y metal fundido.Pueden operar a presiones de hasta 750 psig y temperaturas de hasta 540 °C (1000 °F) y pueden medir el flujo de agua de hasta 4000 gpm o de aire de hasta 1300 scfm.
El rotámetro de tubo metálico se puede utilizar como transmisor de flujo con control analógico o digital.Pueden detectar la posición flotante mediante acoplamiento magnético.Luego, este mueve el puntero en una espiral magnética para mostrar la posición flotante externamente.Los transmisores suelen utilizar microprocesadores para proporcionar alarma y salida de impulsos para medir y transmitir el flujo de fluido.
Los sensores de presión industriales/de servicio pesado tienen recubrimientos elásticos y pueden funcionar en condiciones industriales pesadas.Se suele utilizar el transmisor ampliable de 4-20 mA: tiene mayor resistencia al ruido eléctrico, lo que puede ser un problema en sitios industriales pesados.
Como se mencionó anteriormente, existen muchas posibilidades para seleccionar materiales y diseños para flotadores, rellenos, juntas tóricas y accesorios finales.Los tubos de vidrio son los más comunes, pero se pueden usar tubos de metal en condiciones en las que el vidrio se rompa.
Además de vidrio, plástico, metal o acero inoxidable, el flotador también puede estar fabricado de acero al carbono, zafiro y tantalio.El flotador tiene un borde afilado en el punto donde se debe observar la lectura con una báscula de tubo.
Los rotámetros se pueden utilizar en vacío.Una válvula colocada a la salida del medidor puede permitir que esto suceda.Si el rango de flujo esperado es grande, se puede utilizar un caudalímetro de rotor de doble bola.Por lo general, hay una bola negra para medir un flujo pequeño y una bola blanca grande para medir un flujo mayor.Lea la bola negra hasta que supere la escala y luego use la bola blanca para leer.Ejemplos de rangos de medición incluyen bolas negras con un rango de velocidad de 235-2350 ml/min y bolas blancas con un rango máximo de 5000 ml/min.
El uso de rotadores de tubos de plástico puede sustituir el agua caliente, el vapor y los líquidos corrosivos a bajo coste.Pueden estar fabricados de PFA, polisulfona o poliamida.Para evitar la corrosión, las piezas húmedas pueden fabricarse de acero inoxidable con juntas tóricas de FKM o Kalrez®, PVDF o PFA, PTFE, PCTFE.
En el rango de 4:1, el rotámetro de laboratorio se puede calibrar con una precisión del 0,50 % AR.La precisión de los rotámetros industriales es ligeramente peor;normalmente el FS en el rango de 10:1 es del 1 al 2%.Para aplicaciones de purga y derivación, el error es aproximadamente del 5 %.
Puede configurar manualmente el caudal, ajustar la apertura de la válvula y observar la escala al mismo tiempo para calibrar el caudal del proceso;Al calibrar para un proceso específico bajo las mismas condiciones operativas, el rotámetro puede proporcionar mediciones repetibles y el resultado de la medición está dentro del 0,25% del caudal real.
Aunque la viscosidad depende del diseño, cuando la viscosidad del rotor cambia poco, el rotámetro a menudo no cambia demasiado: el rotámetro muy pequeño que utiliza la medición esférica es el más sensible, mientras que el rotámetro más grande no es sensible.Si el rotámetro excede su límite de viscosidad, es necesario corregir la lectura de viscosidad;Por lo general, el límite de viscosidad está determinado por el material y la forma del flotador, y el límite lo proporcionará el fabricante del rotámetro.
Los rotámetros dependen de la densidad del fluido.Si es fácil de cambiar se pueden utilizar dos flotadores, uno depende del volumen y el otro sirve para corregir la densidad.Generalmente, si la densidad del flotador coincide con la densidad del fluido, los cambios de densidad debidos a la flotabilidad serán más importantes, lo que resultará en más cambios en la posición del flotador.Los rotámetros de flujo másico son más adecuados para fluidos de baja viscosidad como jugo de azúcar sin refinar, gasolina, combustible para aviones e hidrocarburos ligeros.
La configuración de la tubería aguas arriba no debería afectar la precisión del flujo;no instale el medidor de flujo después de insertar el codo en la tubería.Otra ventaja es que debido a que el fluido siempre pasa a través del rotámetro, este debe mantenerse limpio y libre de residuos;sin embargo, para este fin se debe utilizar fluido limpio, sin posibilidad de que se formen partículas o recubran la pared de la tubería, lo que provocará que el rotámetro se vuelva impreciso y eventualmente quede inutilizable.
Esta información ha sido obtenida, revisada y adaptada de materiales proporcionados por OMEGA Engineering Ltd.
OMEGA Engineering Ltd. (29 de agosto de 2018).Introducción a la medición del rotámetro.AZoM.Obtenido de https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=15410 el 6 de diciembre de 2020.
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