Flotador esférico en un rotámetro

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ROTAMETROS

Instrumento utilizado para medir caudales, tanto de líquidos como de gases que trabajan con un salto de presión constante. Se basan en la medición del desplazamiento vertical de un “elemento sensible”, cuya posición de equilibrio depende del caudal circulante que conduce simultáneamente a un cambio en el área del orificio de pasaje del fluido, de tal modo que la diferencia de presiones que actúan sobre el elemento móvil permanece prácticamente constante.

FUNCIONAMIENTO

Su operación está basada en el principio de área variable, donde el flujo del fluido actúa sobre un flotador en un tubo delgado, incrementando el área de paso del fluido. Ante un aumento del flujo la altura del flotador es incrementada, siendo directamente proporcional al flujo. El flotador se mueve de forma vertical en el tubo en proporción, al flujo del fluido y al área entre el flotador y las paredes del tubo, alcanzado una posición de equilibrio entre la fuerza ejercida por el fluido y la fuerza gravitacional. Para satisfacer el equilibrio de fuerzas, el flotador del rotámetro asume distintas posiciones para cada flujo del fluido.

Las fuerzas que actúan sobre el flotador son tres y de naturaleza distinta:

Fuerza de origen aerodinámico o resistencia aerodinámica, D actuando hacia arriba.

Fuerza de Arquímedes o empuje hidrostático, E también actuando hacia arriba.

Fuerza gravitatoria o peso, W actuando hacia abajo.


El rotámetro es muy popular porque tiene una escala lineal, un gran rango de medición y una baja caída de presión, es simple de instalar y mantener, puede ser construido con diversos materiales dependiendo del rango de presiones y temperaturas en la cual va a trabajar. El tubo puede ser de vidrio y el flotador de acero inoxidable para favorecer la resistencia a la corrosión. La escala del rotámetro puede ser calibrada para una lectura directa del flujo del líquido o aire.

Los Rotámetros o caudalimetros de área variable se distinguen por su excelente relación costo – prestación, sencillo funcionamiento y muy bajo mantenimiento es el caudalímetro de mayor utilización para la medición de caudales instantáneos de líquidos y gases. Una ventaja adicional es la de no requerir tramos rectos mínimos de cañería como en el caso de caudalimetros que operan por principio velocimétrico, como Electromagnéticos, Ultrasónicos, Turbinas y Vortex.

 De acuerdo al grado de exigencia de los procesos, los materiales de los tubos de medición pueden ser de vidrio boro silicato, acrílico, termoplásticos como poliamida y polisulfona o acero inoxidable. Pueden ser dotados también de válvulas para regulación del caudal; alarmas; salidas proporcionales de 4-20 mA y pulsos para totalización de caudal; o display digital.

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 carácterísticas 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.

Tipos de rotámetro y aplicaciones

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

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. ,

Rotámetro de vidrio

Adoptan distintas disposiciones como: llevar placas laterales, sellamiento con ventanas de cristal para observar el tubo, disponen de armaduría de seguridad y de anti-hielo con gel de sílice para evitar la humedad, entre algunas cosas.

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.

Transductores eléctricos

Se acoplan a rotámetros y 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 carácterísticos 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 carácterística gira con el conjunto y se introduce dentro del arrollamiento activo de un transformador diferencial.

Transmisores neumáticos:


Acoplados al rotámetro consisten en una leva que sigue el movimiento del flotador de manera magnética y está entre 2 toberas neumáticas.(tobera forma parte de transmisor de equilibrio).

Usos

·           Rotámetro en Plástico:

Los medidores/detectores de caudal se intercalan en un tramo vertical de la tubería donde el líquido suba, y permiten visualizar el caudal por el desplazamiento de un pequeño flotador sobre una escala graduada. Es uno de los sistemas más 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 acrílico:

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

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