Il rotametro è un dispositivo in grado di misurare il flusso di liquidi e gas.Generalmente un rotametro è un tubo di plastica, vetro o metallo, combinato con un galleggiante, che risponde linearmente al flusso del fluido nel tubo.
Grazie all'uso di equazioni correlate, i rotametri da laboratorio OMEGA™ sono più versatili.I vantaggi dei rotametri includono: campo di misura lungo, bassa caduta di pressione, facilità di installazione e manutenzione e scala lineare.
Per i vantaggi sopra menzionati, il rotametro è il flussimetro ad area variabile più utilizzato.È costituito da un tubo rastremato;quando il fluido passa attraverso il tubo, solleva il galleggiante.Un flusso volumetrico maggiore eserciterà una maggiore pressione sul galleggiante, sollevandolo quindi più in alto.Nei liquidi la velocità del liquido che scorre si combina con la galleggiabilità per aumentare il galleggiamento;per il gas, la galleggiabilità è trascurabile e l'altezza del galleggiante è determinata principalmente dalla velocità del gas e dalla pressione risultante.
Di solito, il tubo viene installato verticalmente.Quando non c'è flusso, il galleggiante si ferma sul fondo, ma non appena il fluido risale dal fondo del tubo, il galleggiante inizia a salire.Idealmente, l'altezza attraversata dal galleggiante è proporzionale alla velocità del fluido e all'area anulare tra il galleggiante e la parete del tubo.Quando il galleggiante si alza, la dimensione dell'apertura anulare aumenta, riducendo la differenza di pressione attraverso il galleggiante.
Quando la forza verso l'alto esercitata dal flusso del fluido bilancia il peso del galleggiante, il sistema raggiunge l'equilibrio, il galleggiante raggiunge una posizione fissa e il galleggiante è sospeso dal flusso del fluido.È quindi possibile leggere la densità e la viscosità della portata del fluido specifico.Naturalmente la dimensione e la composizione del rotametro dipenderanno dall'applicazione.Se tutto è calibrato e dimensionato correttamente, la portata può essere letta direttamente sulla scala in base alla posizione del galleggiante.Alcuni rotametri consentono di regolare manualmente la portata utilizzando le valvole.Nei primi progetti, il galleggiante libero ruotava con i cambiamenti nella pressione del gas e del fluido.Poiché ruotano, questi dispositivi sono chiamati rotametri.
I rotametri solitamente forniscono dati di calibrazione e scale di lettura diretta per i fluidi comuni (aria e acqua).Determinare la dimensione di un rotametro utilizzato con altri fluidi richiede la conversione in uno di questi formati standard;per i liquidi l'equivalente in acqua è gpm;per i gas, il flusso d'aria è equivalente ai piedi cubi standard al minuto (scfm).I produttori solitamente forniscono tabelle di calibrazione per questi valori di flusso standard e li utilizzano insieme a regoli calcolatori, nomogrammi o software per computer utilizzati per determinare la dimensione del rotametro.
Il rotametro di base è un indicatore a tubo di vetro.Il tubo è realizzato in vetro borosilicato e il galleggiante può essere in metallo (solitamente acciaio inossidabile resistente alla corrosione), vetro o plastica.Le boe di solito hanno bordi taglienti o misurabili, che indicheranno letture specifiche sulla scala.I rotametri sono dotati di raccordi terminali o connettori a seconda dell'applicazione.Indipendentemente dal tipo di alloggiamento o di raccordi terminali, di solito è possibile utilizzare una combinazione simile di tubo di vetro e galleggiante in acciaio inossidabile.Poiché la misurazione viene eseguita effettivamente dal gruppo galleggiante del tubo, questa è la parte più importante della standardizzazione.
Le scale possono essere impostate per fornire letture dirette di aria o acqua oppure possono indicare una scala calibrata o un flusso in unità aria/acqua, da convertire nel flusso del fluido pertinente tramite una tabella di ricerca.
La scala relativa del rotametro può essere confrontata con la tavola di correlazione di gas come azoto, ossigeno, idrogeno, elio, argon e anidride carbonica.Ciò risulterà più accurato, anche se è scomodo leggere direttamente dalla bilancia.La scala è progettata solo per un fluido a una temperatura e pressione molto specifiche, come aria o acqua.Una volta completata la conversione, il relativo flussometro può fornire i valori di flusso di vari fluidi in varie condizioni.Utilizzando più galleggianti è possibile misurare diverse portate contemporaneamente.In generale, l'installazione di un rotametro a tubo di vetro all'altezza della linea di mira può facilitare le letture.
Nell'industria, il flussometro del gas di protezione di sicurezza è lo standard per misurare il flusso di acqua o aria in condizioni normali.Possono misurare portate fino a 60 GPM.A seconda delle proprietà chimiche del fluido di misura, è possibile utilizzare tappi terminali in plastica o metallo.
Esistono alcuni esempi di fluidi per i quali non è possibile utilizzare tubi di vetro.Acqua a temperatura superiore a 90°C (194°F), il suo pH elevato ammorbidisce il vetro;il vapore umido ha lo stesso effetto.La soda caustica scioglie il vetro;e vetro acidato con acido fluoridrico: per queste applicazioni è necessario ricercare tubi diversi.
I tubi di misurazione in vetro hanno limiti di pressione e temperatura, che spesso sono i fattori che limitano le prestazioni dei rotametri con tubi di vetro.I piccoli tubi da 6 mm (1/4 di pollice) possono funzionare a pressioni fino a 500 psig.Il tubo più grande da 51 mm (2 pollici) può funzionare solo a una pressione di 100 psig.I rotametri in vetro non sono più pratici a temperature intorno a 204°C (400°F), ma poiché la temperatura e la pressione solitamente si adattano tra loro, ciò significa che i rotametri potrebbero effettivamente essere inutilizzabili a temperature più basse.L'alta temperatura ridurrà la pressione massima di esercizio del tubo di vetro.
Nel caso di misurazione di più flussi di gas o liquidi contemporaneamente o di miscelazione insieme in un collettore, è possibile utilizzare rotametri a tubo di vetro;sono adatti anche nel caso in cui un unico fluido esce attraverso più canali diversi, in questo caso i misuratori di portata Multitubo consentono di installare sei rotametri in un unico dispositivo da rack.
I tubi metallici sono generalmente realizzati in alluminio, ottone o acciaio inossidabile e possono essere utilizzati per temperature e pressioni più elevate.Poiché non sono trasparenti, per determinare la posizione flottante è possibile utilizzare follower meccanici o magnetici situati all'esterno del tubo.In questo caso la combinazione di molla e pistone determina la portata.Scegliere i raccordi terminali e gli altri materiali in base all'applicazione per evitare corrosione o danni.In generale, possono essere utilizzati per corrodere i tubi di vetro in situazioni in cui il colpo d'ariete improvviso è molto importante o in situazioni in cui temperatura o pressione più elevate (come la pressione o la pressione relativa al vapore) danneggeranno il rotametro di vetro. Il liquido corrosivo.
Esempi di fluidi ideali per rotametri con tubi metallici includono alcali forti, alcali caldi, fluoro, acido fluoridrico, acqua calda, vapore, impasto liquido, gas acido, additivi e metallo fuso.Possono funzionare a pressioni fino a 750 psig e temperature fino a 540°C (1.000°F) e possono misurare il flusso di acqua fino a 4.000 gpm o di aria fino a 1.300 scfm.
Il rotametro a tubo metallico può essere utilizzato come trasmettitore di flusso con controllo analogico o digitale.Possono rilevare la posizione flottante tramite accoppiamento magnetico.Quindi, questo sposta il puntatore in una spirale magnetica per visualizzare la posizione fluttuante all'esterno.I trasmettitori utilizzano solitamente microprocessori per fornire allarmi e uscite di impulsi per misurare e trasmettere il flusso del fluido.
I sensori di pressione industriali/per impieghi gravosi sono dotati di rivestimenti elastici e possono funzionare in condizioni industriali pesanti.Solitamente si utilizza il trasmettitore espandibile 4-20 mA: ha una maggiore resistenza ai disturbi elettrici, che possono costituire un problema nei siti industriali pesanti.
Come accennato in precedenza, esistono molte possibilità di selezione di materiali e design per galleggianti, riempitivi, O-ring e raccordi terminali.I tubi di vetro sono i più comuni, ma i tubi di metallo possono essere utilizzati in condizioni in cui il vetro si rompe.
Oltre al vetro, alla plastica, al metallo o all'acciaio inossidabile, il galleggiante può essere realizzato anche in acciaio al carbonio, zaffiro e tantalio.Il galleggiante ha uno spigolo vivo nel punto in cui la lettura deve essere osservata con una scala a tubo.
I rotametri possono essere utilizzati nel vuoto.Una valvola posta all'uscita del contatore può consentire che ciò accada.Se il campo di portata previsto è ampio, è possibile utilizzare un flussometro con rotore a doppia sfera.Di solito c'è una palla nera per misurare un flusso piccolo e una palla bianca grande per misurare un flusso maggiore.Leggi la pallina nera finché non supera la scala, quindi usa la pallina bianca per leggere.Esempi di intervalli di misurazione includono sfere nere con un intervallo di velocità di 235-2.350 ml/min e sfere bianche con un intervallo massimo di 5.000 ml/min.
L'uso di rotatori per tubi in plastica può sostituire l'acqua calda, il vapore e i liquidi corrosivi a basso costo.Possono essere realizzati in PFA, polisulfone o poliammide.Per evitare la corrosione, le parti a contatto con il fluido possono essere realizzate in acciaio inossidabile con O-ring FKM o Kalrez®, PVDF o PFA, PTFE, PCTFE.
Nell'intervallo 4:1, il rotametro da laboratorio può essere calibrato con una precisione dello 0,50% AR.La precisione dei rotametri industriali è leggermente peggiore;solitamente il FS nell'intervallo 10:1 è 1-2%.Per le applicazioni di spurgo e bypass, l'errore è di circa il 5%.
È possibile impostare manualmente la portata, regolare l'apertura della valvola e osservare contemporaneamente la scala per calibrare la portata del processo;durante la calibrazione per un processo specifico nelle stesse condizioni operative, il rotametro può fornire misurazioni ripetibili e il risultato della misurazione rientra nello 0,25% della portata effettiva.
Sebbene la viscosità dipenda dal design, quando la viscosità del rotore cambia leggermente, il rotametro spesso non cambia troppo: il rotametro molto piccolo che utilizza la misurazione sferica è il più sensibile, mentre il rotametro più grande non è sensibile.Se il rotametro supera il limite di viscosità, la lettura della viscosità deve essere corretta;solitamente, il limite di viscosità è determinato dal materiale e dalla forma del galleggiante e il limite sarà fornito dal produttore del rotametro.
I rotametri dipendono dalla densità del fluido.Se è facile da cambiare si possono usare due galleggianti, uno dipende dal volume e l'altro serve per correggere la densità.Generalmente, se la densità del galleggiante corrisponde alla densità del fluido, le variazioni di densità dovute alla galleggiabilità saranno più importanti, con conseguenti maggiori cambiamenti nella posizione del galleggiante.I rotametri di flusso di massa sono particolarmente adatti per fluidi a bassa viscosità come succo di zucchero grezzo, benzina, carburante per aerei e idrocarburi leggeri.
La configurazione del tubo a monte non dovrebbe influenzare la precisione del flusso;non installare il misuratore di portata dopo aver inserito il gomito nel tubo.Un altro vantaggio è che, poiché il fluido passa sempre attraverso il rotametro, deve essere mantenuto pulito e privo di detriti;tuttavia, a questo scopo deve essere utilizzato un fluido pulito, senza la possibilità che si formino particelle o che rivestano la parete del tubo, il che potrebbe far sì che il rotametro diventi impreciso e alla fine diventi inutilizzabile.
Queste informazioni sono state ottenute, riviste e adattate dai materiali forniti da OMEGA Engineering Ltd.
OMEGA Engineering Ltd. (29 agosto 2018).Introduzione alla misurazione del rotametro.AZoM.Estratto da https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=15410 il 6 dicembre 2020.
OMEGA Engineering Ltd. “Introduzione alla portata del rotametro”.AZoM.6 dicembre 2020. .
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