Rotâmetro é um dispositivo que pode medir o fluxo de líquidos e gases.Geralmente, um rotâmetro é um tubo feito de plástico, vidro ou metal, combinado com uma bóia, que responde linearmente ao fluxo de fluido no tubo.
Devido ao uso de equações relacionadas, os rotâmetros de laboratório OMEGA™ são mais versáteis.As vantagens dos rotâmetros incluem: longa faixa de medição, baixa queda de pressão, fácil instalação e manutenção e escala linear.
Pelas vantagens acima, o rotâmetro é o medidor de vazão de área variável mais amplamente utilizado.Consiste em um tubo cônico;quando o fluido passa pelo tubo, ele levanta a bóia.Um fluxo volumétrico maior colocará mais pressão no flutuador, elevando-o mais alto.No líquido, a velocidade do líquido que flui é combinada com a flutuabilidade para aumentar a flutuação;para o gás, a flutuabilidade é insignificante e a altura da bóia é definida principalmente pela velocidade do gás e pela pressão resultante.
Normalmente, o tubo é instalado verticalmente.Quando não há fluxo, a bóia para no fundo, mas assim que o fluido flui do fundo do tubo, a bóia começa a subir.Idealmente, a altura pela qual o flutuador passa é proporcional à velocidade do fluido e à área anular entre o flutuador e a parede do tubo.À medida que o flutuador sobe, o tamanho da abertura anular aumenta, o que reduz a diferença de pressão através do flutuador.
Quando a força ascendente exercida pelo fluxo de fluido equilibra o peso da bóia, o sistema atinge o equilíbrio, a bóia atinge uma posição fixa e a bóia é suspensa pelo fluxo de fluido.Você pode então ler a densidade e a viscosidade da taxa de fluxo do fluido específico.Naturalmente, o tamanho e a composição do rotâmetro dependerão da aplicação.Se tudo estiver calibrado e dimensionado corretamente, a vazão pode ser lida diretamente na escala com base na posição da boia.Alguns rotâmetros permitem ajustar manualmente a vazão usando válvulas.Nos primeiros projetos, o flutuador livre girava com as mudanças na pressão do gás e do fluido.Por girarem, esses dispositivos são chamados rotâmetros.
Os rotâmetros geralmente fornecem dados de calibração e escalas de leitura direta para fluidos comuns (ar e água).Determinar o tamanho de um rotâmetro usado com outros fluidos requer a conversão para um destes formatos padrão;para líquidos, o equivalente em água é gpm;para gases, o fluxo de ar é equivalente a pés cúbicos padrão por minuto (scfm).Os fabricantes geralmente fornecem tabelas de calibração para esses valores de fluxo padrão e os usam em conjunto com réguas de cálculo, nomogramas ou software de computador usado para determinar o tamanho do rotâmetro.
O rotâmetro básico é um tipo indicador de tubo de vidro.O tubo é feito de vidro borossilicato e a bóia pode ser feita de metal (geralmente aço inoxidável resistente à corrosão), vidro ou plástico.As bóias geralmente têm bordas afiadas ou mensuráveis, que apontam para leituras específicas na escala.Os rotâmetros são equipados com terminais ou conectores de acordo com a aplicação.Independentemente do tipo de invólucro ou acessórios de terminal, geralmente pode ser usada uma combinação semelhante de tubo de vidro e flutuador de aço inoxidável.Como o conjunto do flutuador tubular realmente realiza a medição, esta é a parte mais importante da padronização.
As escalas podem ser configuradas para fornecer leituras diretas de ar ou água - ou podem indicar uma escala calibrada, ou vazão em unidades de ar/água, a ser convertida na vazão do fluido relevante por meio de uma tabela de consulta.
A escala relativa do rotâmetro pode ser comparada com a tabela de correlação de gases como nitrogênio, oxigênio, hidrogênio, hélio, argônio e dióxido de carbono.Isto provará ser mais preciso, embora seja inconveniente ler diretamente na balança.A balança foi projetada apenas para fluidos com temperatura e pressão muito específicas, como ar ou água.Após a conclusão da conversão, o medidor de vazão relevante pode fornecer os valores de vazão de vários fluidos sob várias condições.O uso de vários flutuadores pode medir diferentes taxas de fluxo ao mesmo tempo.Geralmente, instalar um rotâmetro de tubo de vidro na altura da linha de visão pode facilitar as leituras.
Na indústria, o medidor de vazão de gás de proteção de segurança é o padrão para medir o fluxo de água ou ar em condições normais.Eles podem medir taxas de fluxo de até 60 GPM.Dependendo das propriedades químicas do fluido de medição, podem ser utilizadas tampas de plástico ou metal.
Existem alguns exemplos de fluidos onde tubos de vidro não podem ser usados.Água acima de 90°C (194°F), seu pH alto amolece o vidro;o vapor úmido tem o mesmo efeito.A soda cáustica dissolve o vidro;e vidro gravado com ácido fluorídrico: Para essas aplicações, devem ser procurados tubos diferentes.
Os tubos de medição de vidro têm limitações de pressão e temperatura, que muitas vezes são os fatores que limitam o desempenho dos rotâmetros de tubo de vidro.Tubos pequenos de 6 mm (1/4 pol.) podem trabalhar em pressões de até 500 psig.O tubo maior de 51 mm (2 polegadas) só pode funcionar a uma pressão de 100 psig.Os rotâmetros de vidro não são mais práticos em temperaturas em torno de 204°C (400°F), mas como a temperatura e a pressão geralmente variam entre si, isso significa que os rotâmetros podem, na verdade, ser inutilizáveis ​​em temperaturas mais baixas.A alta temperatura reduzirá a pressão máxima de trabalho do tubo de vidro.
No caso de medição de múltiplos fluxos de gás ou líquido ao mesmo tempo ou mistura em um coletor, podem ser usados ​​rotâmetros de tubo de vidro;eles também são adequados para o caso em que um único fluido flui através de vários canais diferentes; neste caso, os medidores de vazão multitubos permitem instalar seis rotâmetros em um único dispositivo de rack.
Os tubos de metal são geralmente feitos de alumínio, latão ou aço inoxidável e podem ser usados ​​para temperaturas e pressões mais altas.Como não são transparentes, seguidores mecânicos ou magnéticos localizados na parte externa do tubo podem ser usados ​​para determinar a posição de flutuação.Aqui, a combinação de mola e pistão determina a vazão.Escolha acessórios finais e outros materiais de acordo com a aplicação para evitar corrosão ou danos.Geralmente, eles podem ser usados ​​para corroer tubos de vidro em situações onde o golpe de aríete repentino é muito importante, ou em situações onde temperatura ou pressão mais alta (como pressão ou pressão relacionada ao vapor) danificará o rotâmetro de vidro O líquido corrosivo.
Exemplos de fluidos rotâmetros de tubo de metal ideais incluem álcali forte, álcali quente, flúor, ácido fluorídrico, água quente, vapor, lama, gás ácido, aditivos e metal fundido.Eles podem operar em pressões de até 750 psig e temperaturas de até 540°C (1.000°F), e podem medir o fluxo de água de até 4.000 gpm ou de ar de até 1.300 scfm.
O rotâmetro de tubo metálico pode ser usado como transmissor de vazão com controle analógico ou digital.Eles podem detectar a posição flutuante através de acoplamento magnético.Em seguida, move o ponteiro em uma espiral magnética para exibir a posição flutuante externamente.Os transmissores geralmente usam microprocessadores para fornecer alarme e saída de pulso para medir e transmitir o fluxo de fluido.
Sensores de pressão industriais/para serviços pesados ​​possuem revestimentos elásticos e podem operar sob condições industriais pesadas.Geralmente utiliza-se o transmissor expansível de 4 a 20 mA: ele possui maior resistência a ruídos elétricos, o que pode ser um problema em instalações industriais pesadas.
Conforme mencionado anteriormente, existem muitas possibilidades para selecionar materiais e designs para flutuadores, enchimentos, O-rings e acessórios finais.Os tubos de vidro são os mais comuns, mas os tubos de metal podem ser usados ​​em condições onde o vidro pode quebrar.
Além de vidro, plástico, metal ou aço inoxidável, o flutuador também pode ser feito de aço carbono, safira e tântalo.O flutuador possui uma borda afiada no ponto onde a leitura deve ser observada com uma escala tubular.
Rotâmetros podem ser usados ​​no vácuo.Uma válvula colocada na saída do medidor pode permitir que isso aconteça.Se a faixa de vazão esperada for grande, um medidor de vazão de rotor de esfera dupla pode ser usado.Geralmente há uma bola preta para medir um fluxo pequeno e uma bola branca grande para medir um fluxo maior.Leia a bola preta até ultrapassar a escala e depois use a bola branca para ler.Exemplos de faixas de medição incluem bolas pretas com faixa de velocidade de 235-2.350 ml/min e bolas brancas com faixa máxima de 5.000 ml/min.
O uso de rotadores de tubos plásticos pode substituir água quente, vapor e líquidos corrosivos a baixo custo.Podem ser feitos de PFA, polissulfona ou poliamida.Para evitar corrosão, as peças molhadas podem ser feitas de aço inoxidável com O-rings FKM ou Kalrez®, PVDF ou PFA, PTFE, PCTFE.
Na faixa de 4:1, o rotâmetro de laboratório pode ser calibrado com uma precisão de 0,50% AR.A precisão dos rotâmetros industriais é um pouco pior;normalmente o FS na faixa de 10:1 é de 1-2%.Para aplicações de purga e desvio, o erro é de cerca de 5%.
Você pode definir manualmente a vazão, ajustar a abertura da válvula e observar a escala ao mesmo tempo para calibrar a vazão do processo;ao calibrar para um processo específico sob as mesmas condições operacionais, o rotâmetro pode fornecer medições repetíveis e o resultado da medição está dentro de 0,25% da vazão real.
Embora a viscosidade dependa do projeto, quando a viscosidade do rotor muda ligeiramente, o rotâmetro geralmente não muda muito: o rotâmetro muito pequeno que usa a medição esférica é o mais sensível, enquanto o rotâmetro maior não é sensível.Se o rotâmetro exceder o seu limite de viscosidade, a leitura da viscosidade precisa ser corrigida;normalmente, o limite de viscosidade é determinado pelo material e pelo formato do flutuador, e o limite será fornecido pelo fabricante do rotâmetro.
Os rotâmetros dependem da densidade do fluido.Se for fácil de trocar, pode-se usar dois flutuadores, um depende do volume e o outro serve para corrigir a densidade.Geralmente, se a densidade do flutuador corresponder à densidade do fluido, as alterações de densidade devido à flutuabilidade serão mais importantes, resultando em mais alterações na posição do flutuador.Os rotâmetros de fluxo de massa são mais adequados para fluidos de baixa viscosidade, como suco de açúcar bruto, gasolina, combustível de aviação e hidrocarbonetos leves.
A configuração da tubulação a montante não deve afetar a precisão do fluxo;não instale o medidor de vazão depois que o cotovelo for inserido no tubo.Outra vantagem é que, como o fluido sempre passa pelo rotâmetro, ele deve ser mantido limpo e livre de detritos;entretanto, deve-se utilizar fluido limpo para esta finalidade, sem possibilidade de partículas ou revestimento da parede do tubo, o que fará com que o rotâmetro se torne impreciso e eventualmente inutilizável.
Estas informações foram obtidas, revisadas e adaptadas de materiais fornecidos pela OMEGA Engineering Ltd.
(29 de agosto de 2018).Introdução à medição do rotâmetro.AZoM.Obtido em https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=15410 em 6 de dezembro de 2020.
OMEGA Engineering Ltd. “Introdução à vazão do rotâmetro”.AZoM.6 de dezembro de 2020. .
OMEGA Engineering Ltd. “Introdução à vazão do rotâmetro”.AZoM.https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=15410.(Acessado em 6 de dezembro de 2020).
OMEGA Engineering Ltd., 2018. Introdução à medição de rotâmetro.AZoM, visualizado em 6 de dezembro de 2020, https://www.azom.com/article.aspx?ID do artigo = 15410.
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