Medidor de Área Variable

Medidor de Área Variable

Rotámetro

                 

Medidores de área variable en los que un flotador cambia su posición de forma proporcional al caudal  Como indicador visual. Se le puede hacer acoplamiento magnético Instalación en vertical, además es un diafragma de orificio variable teniendo un coeficiente de descarga que englobara el reparto desigual de velocidades, la contracción de la vena del fluido, las rugosidades de la tubería, etc.

Datos de las siglas, que hay en el rotámetro: G = peso del flotador,n_f = volumen del flotador, r_f = peso específico del flotador, r_t = peso específico del fluido, E = fuerza de arrastre del fluido sobre el flotador, F = fuerza de empuje del fluido sobre el flotador, C _d = coeficiente de arrastre del fluido sobre el flotador, n = velocidad del fluido, A_f = área de la sección del flotador, A_w = sección interior del tubo.

 

Ecuación de las fuerzas del flotador:

Condiciones de equilibrio se cumplen las siguientes

G = n_fr_f

F = n_fr_t

E = C _dr_t A_fn²/2g

F + E = G

Ecuación de caudal:

Esto permite determinar el caudal de un fluido que pasa a través de un rotámetro conocido. el caudal depende del peso específico del líquido y de los valores de la sección interior del tubo, ya que la misma cambia según sea el punto de equilibrio del flotador.

 

Resulta

 

O bien en unidades de peso:

Con el fin de normalizar los cálculos se acostumbra a referir los caudales del líquido o del vapor y gas a sus equivalentes en agua y aire respectivamente.

Los rotámetros ocupan  tubos que pueden ser de vidrio y metálicos. Están mecanizados para asegurar la intercambiabilidad de los diversos tubos y flotadores a fin de obtener caudales correspondientes, sin tener que calibrar individualmente.

Los flotadores pueden tener varios perfiles de construcción:

• Esférico: para bajos caudales y poca precisión, con una influencia considerable de la viscosidad del fluido. 

• Cilíndrico con borde plano: para caudales medios y elevados con una influencia media de la viscosidad del fluido. 

• Cilíndrico con borde saliente: de cara inclinada contra el flujo con menor influencia de la viscosidad que, por sus características de caudal, puede compararse a una tobera.

• Cilíndrico con boteras salientes: contra el flujo y con la mínima influencia de la viscosidad del fluido, que por su funcionamiento, puede compararse a una placa-orificio o diafragma.

Los flotadores pueden ser de acero inoxidable 316, aunque debido a los requerimientos de resistencia a la corrosión que se presenta en la industria también se usan otros materiales, como flotadores de plástico, pero se prefieren los metálicos por su mayor facilidad de mecanización del borde superior. Las escalas de los rotámetros se graban en una escala de latón o de aluminio montada a lo largo del tubo y situada en coincidencia con la línea de cero del tubo o bien directamente en un tubo de vidrio. La escala puede estar en unidades directas de caudal o bien en un porcentaje de la escala total. En el último caso, se añade un factor de multiplicación a todas las lecturas para convertir a unidades de caudal en volumen o peso del fluido. Otra forma de graduar la escala es en mm acompañando una curva de calibración caudal-lectura en mm para determinar el caudal del fluido.(amplitud de 10 a 1).

La calibración de los rotámetros se consigue básicamente manteniendo constante el paso de un caudal a través del rotámetro y midiendo la cantidad de líquido o de gas recogido en un tiempo dado medido con precisión. El volumen del líquido suele medirse con buretas graduadas o básculas mientras que en los gases se utilizan gasómetros y calibradores graduados con sello de mercurio. Para la medición del tiempo se utilizan cronómetros que midan al menos 0,01 segundos.

Según su aplicación los rotámetros se pueden clasificar en rotámetros de purga, de indicación directa con indicación magnética y transmisión neumática y electrónica.

El rotámetro de purga: Se utilizan para caudales pequeños, en sus aplicaciones se destaca la purga hidráulica de sellos mecánicos en bombas, la medición por burbujeo, la purga de elementos de presión diferencial entre algunas

El rotámetro de vidrio: (indicación directa) adoptan distintas disposiciones como: llevar placas laterales, sellamiento con ventanas de cristal para observar el tubo, disponen dearmaduría de seguridad y de anti-hielo con gel de sílice para evitar la humedad, entre algunas cosas.

El rotámetro By-pass. Es un medidor de caudal de fluido, por lo tanto no de la presión diferencial, la escala de medida de este rotámetro es lineal y no de raíz cuadrada como se podría suponer siendo el elemento de medida un diafragma.

Los transductores eléctricos acoplados a rotámetros pueden ser de varios tipos:

Potenciométrico: consiste en una varilla que sigue magnéticamente el movimiento del flotador dentro de un tubo y que mueve el brazo de un potenciómetro. El sistema presenta la desventaja del envejecimiento y desgaste característicos del potenciómetro. 

Puente de impedancias: consiste en un mecanismo de indicación actuado magnéticamente, un transformador diferencial de núcleo móvil y un convertidor. Al variar el caudal, un imán montado en el flotador o en la varilla de extensión del mismo hace girar un mecanismo magnético de posición formado por una hélice de hierro dispuesta en un cilindro de aluminio. Una leva de forma característica gira con el conjunto y se introduce dentro del arrollamiento activo de un transformador diferencial.

Los transmisores neumáticos: acoplados al rotámetro consisten en una leva que sigue el movimiento del flotador de manera magnética y esta entre 2 toberas neumáticas.(tobera forma parte de transmisor de equilibrio).

Uso de caudalímetros de área variable (rotámetros/flotámetro) para líquidos y gases

Miden e Indican Caudal Instantáneo. Se  utilizan para Controlar el rendimiento de Bombas, así como Procesos de Mezcla o de Dosificación Volumétrica contínua (en línea), cuando los flujos deben mantenerse constantemente dentro de límites precisos. Son muy solicitados por su razonable costo, sencillez operativa, bajo mantenimiento, larga duración y enorme robustez.

Se puede  adecuar  el diseño, si  lo requiere, de manera que su caudal mínimo y máximo determinan los extremos de la Escala de Lectura .

Rotametro metalico para bajos caudales para liquidos y gases

Mide e indica caudal instantáneo. Construído con tubo de medición metálico en lugar de vidrio es el medidor A/V (Área Variable) confiable y exacto para bajos caudales, apto para altas presiones y fluídos agresivos o difíciles de manejar. Es muy utilizado para dosificar aditivos o ingredientes costosos en especialidades químicas, farmacéuticas, cosméticas, alimenticias, así como en Investigación y Desarrollo. Indicador acoplado magnéticamente con escalas intercambiables. Reed switch hermético (opcional) con novedoso doble sensor provee alarma sin afectar performance.

Rotámetro metálico para liquidos, gases y vapor, grandes caudales.

Mide e indica caudal instantáneo. Construido con tubo de medición metálico en lugar de vidrio puede manejar un muy amplio rango de caudales con gran exactitud (2%) a pesar de elevadas temperaturas y presiones en zonas explosivas. mínima caída de presión interna, no requiere contra presión, y dispone amortiguación para eliminar rebotes no deseados del flotante. indicador acoplado magnéticamente. Mismo largo en todos los tamaños facilita la sustitución. múltiples opciones de comunicación permiten integrarlo en sistemas de control existentes.

Rotámetro en Plástico:

Los medidores/detectores de caudal se intercalan en un tramo vertical de la tubería donde el liquido suba,y permiten visualizar el caudal por el desplazamiento de un pequeño flotador sobre una escala graduada. Es uno de los sistemas mas económicos además de preciso para medir en pequeños diámetros. Se les puede incorporar un interruptor que actúa al alcanzar el caudal un nivel prefijado.

                                                        

Rotámetro en acrilico:

Los medidores/detectores de caudal  pensados para instalar directamente en paneles de control se intercalan en un tramo vertical de la tubería donde el liquido suba, y permiten visualizar el caudal por el desplazamiento de un pequeño flotador sobre una escala graduada. Es uno de los sistemas mas económicos además de preciso para medir en pequeños diámetros.