Qué es un rotámetro : Funcionamiento y sus aplicaciones

La primera rotámetro incluyendo el flotador giratorio fue inventado por Karl Kueppers en Aquisgrán en el año 1908. Después, este invento se mejoró mediante nuevas formas de flotador y el tubo de vidrio. Karl Kueppers diseñó el modelo especial dentro del tubo de vidrio para reconocer una escala de flujo simétrica. El rotámetro también se conoce como caudalímetro de área variable.

La marca Rotameter fue registrada por la empresa británica "GEC Elliot automation". Asimismo, en Alemania, esta marca está registrada por Rota Yokogawa GmbH & Co. KG. Así que en la actualidad es propiedad de Yokogawa Electric Corp. Este artículo trata de una visión general de un rotámetro y su funcionamiento con aplicaciones.

Índice de Contenido
  1. ¿Qué es un rotámetro?
    1. Construcción del rotámetro
    2. Funcionamiento del rotámetro
    3. Tipos de rotámetro
    4. Ecuaciones y derivaciones del rotámetro
    5. Ventajas y desventajas
    6. ¿Para qué sirve un rotámetro? / ¿Qué es un rotámetro?
    7. Características

¿Qué es un rotámetro?

El rotámetro es un instrumento de medición de caudal fiable, sencillo y de bajo coste. Este instrumento se utiliza para medir el caudal de un líquido o un gas. Este medidor incluye un tubo cónico a través de un flotador interno móvil. A veces, los rotámetros también se denominan caudalímetros de gravedad, caudalímetros mecánicos o caudalímetros de área variable. En los caudalímetros de gravedad, el término gravedad significa que el rotámetro debe instalarse verticalmente. El rotámetro tendría el aspecto que se muestra a continuación.

Rotámetro

El principio de funcionamiento de los rotámetros consiste en medir el caudal de líquido porque éste se suministra a través de un tubo cónico. Una vez que el líquido se distribuye por todo el tubo, su sección transversal será mayor.

Construcción del rotámetro

La construcción del rotámetro puede realizarse utilizando diferentes componentes como el tubo transparente, la escala, el flotador y el transmisor.

Construcción del rotámetro
Construcción de rotámetros
  • En la construcción, la forma del tubo transparente es cónica e incluye una escala y flota en su interior. Este tubo transparente es muy útil para observar las mediciones directamente.
  • Un flotador es un pequeño dispositivo dentro del tubo de un rotámetro con dimensiones precisas. El flotador se utiliza para indicar la velocidad de flujo del líquido dentro del tubo, que puede estar diseñado con plástico, vidrio o metal.
  • La escala de este medidor muestra las mediciones de caudal mediante el flotador.
  • Los transmisores son muy útiles para registrar las mediciones de caudal con precisión, en comparación con el observador de la escala directamente.
  • Incluye un flotador y un tubo cónico en el que el flotador está dispuesto dentro del tubo cónico. En ambos extremos del dispositivo, las redes se disponen a través de una tubería mediante conexiones embridadas. Los rotámetros se conectan verticalmente siempre en las tuberías y se dispone de una escala en el tubo para comprobar directamente los valores del caudal.

Funcionamiento del rotámetro

En un rotámetro, el líquido fluye desde la base del tubo cónico, después una parte del líquido golpea directamente el fondo del flotador y el líquido restante fluye lejos del flotador. Por lo tanto, el flotador del rotámetro experimenta dos fuerzas en sentido inverso, la fuerza gravitatoria es a la baja, y la fuerza de arrastre es al alza.

El flujo de líquido empuja el flotador hacia arriba por la gravedad. Al cabo de un tiempo, la región de flujo alcanza una posición en la que la fuerza inducida sobre el cuerpo flotante coincide exactamente con el peso del flotador. Así, el flotador descubrirá el equilibrio una vez que el área de la región de flotación produzca una resistencia suficiente que sea equivalente al peso.

Cuando la gravedad y el peso del flotador son estables, la distancia a la que el flotador se desplaza hacia arriba es relativa a la velocidad del flujo del líquido que circula por el tubo cónico.

Parámetros

Hay que tener en cuenta los siguientes parámetros al seleccionar los rotámetros.

  • Los caudales son como el caudal volumétrico del fluido y del gas.
  • Presión de funcionamiento
  • Temperatura del líquido
  • Diámetro de la tubería
  • Indicando el tipo de escala
  • Requisitos de la válvula

Tipos de rotámetro

Están disponibles en tres tipos que son los siguientes

Tipos de rotámetro
Tipos de rotámetro
  • Caudalímetros de tubo de vidrio
  • Purgómetro blindado
  • Rotámetro blindado con bridas
  • Medidores de purga y bajo caudal con tubo de vidrio
  • Rotámetro de tubo de vidrio

Caudalímetro de tubo de vidrio

El rotámetro de tubo de vidrio es el tipo de medidor más común, por lo que se utiliza ampliamente en industrias, plantas piloto y laboratorios para calcular los caudales de diferentes líquidos y gases. Estos dispositivos controlan el suministro de gas natural en hornos y estufas, los líquidos de refrigeración para proteger los equipos, los sistemas de muestreo en los laboratorios y el caudal de agua que entra y sale de grandes depósitos.

El ejemplo de rotámetro de tubo de vidrio es el 10A4500, al que se puede acceder a través de conexiones embridadas o NPT e incluye un escudo protector y un tubo a presión.

Purgómetro blindado

Los purgómetros blindados pueden limpiar el líquido si el estado del sistema no es bueno. Este rotámetro se utiliza para aplicaciones de alta presión, corrosivas y de bajo caudal.

Se utilizan en diversos sistemas de muestreo, sistemas de analizadores de gases y cuando los tubos de vidrio no son adecuados por razones de seguridad. El 10A3200 es un ejemplo de medidor de purga blindado, disponible con rosca NPT y opción de válvula de aguja.

Rotámetro blindado con bridas

El rotámetro blindado con bridas se utiliza en sistemas automatizados cuando las aplicaciones necesitan fluidos bastante opacos en condiciones de fuerza. Por tanto, es aplicable sobre todo en aplicaciones de alta presión.
Estos rotámetros son muy útiles para medir líquidos opacos, agresivos y no conductores, normalmente en industrias petroquímicas, químicas y farmacéuticas, en aplicaciones de alta presión.

Un ejemplo del tipo blindado con bridas es el FAM54, que incluye conexiones con bridas. Puede utilizarse con transmisor, alarmas opcionales, comunicaciones HART, salida de pulsos totalizada y pantalla digital configurable.

Estos dispositivos también están disponibles como medidor revestido de PTFE, medidor de tubo metálico o, en su defecto, medidor con trazado térmico utilizado para fluidos que responden a la temperatura.

Medidores de tubo de vidrio de purga y bajo caudal

Los rotámetros de purga de tubo de vidrio son adecuados para aplicaciones de bajo caudal, como recintos de instrumentos y líneas de control de purga. El burgomaestre es excelente para el muestreo de líquidos, la gravedad específica, la medición de su nivel y otras aplicaciones de menor caudal de gases y líquidos.

El ejemplo de medidor de purga de tubo de vidrio es el 10A6130, que incluye un escudo protector, una válvula de aguja y una válvula de retención de bola en la entrada o en la salida.

Rotámetro de tubo de vidrio

Un rotámetro de tubo de vidrio se utiliza principalmente para desconectar automáticamente los equipos pesados cuando el suministro de lubricante de los cojinetes es muy bajo, y los equipos eléctricos se desconectan cuando el caudal de agua fría cae por debajo de un límite fijo. Un ejemplo de rotámetro de tubo de vidrio es el 10A2235, que está disponible con un cuerpo de bronce hueco, una disposición de tuberías única y roscas NPT.

Diferencia entre rotámetro y caudalímetro

Un rotámetro es un medidor de caudal que se utiliza para medir el flujo volumétrico de fluidos y gases. No hay ninguna diferencia entre un rotámetro y un caudalímetro porque estos dos términos se utilizan indistintamente.

Ecuaciones y derivaciones del rotámetro

El Rotámetro puede disponerse verticalmente, donde la base del tubo es fina y se ensancha al llegar a la parte superior. El flujo comienza desde la base y asciende hasta el lugar donde el peso del flotador equilibra la fuerza empleada por el flujo del líquido. Si el líquido se mantiene por debajo de la velocidad del sonido, la ecuación del teorema de Bernoulli incompresible se aplica simplemente como equilibrio en el sistema del rotámetro.

1/2 V2/g + z+p/pg = C

En la ecuación anterior

g' es la aceleración gravitatoria

v' es la velocidad del fluido

'z' es la altura sobre un origen arbitrario

c' es constante

En primer lugar, tenemos que poner a cero la ecuación anterior, ya que todas las potencias se equilibran en el rotámetro una vez que se fija el flotador.

ρg[1/2 V2/g + z+p/pg] = 0

1/2 V2/g + z+p/pg = 0

Después, compara los puntos de la parte superior (b) y de la parte inferior (a) del flotador líquido.

1/2 ρV22/g - 1/2 ρV12z+ ρgz2- ρgz1 = p1-p2

La ecuación anterior puede simplificarse a

Δρ = ρghf + 1/2 ρVb2 + [1-(va/vb)2]

En la ecuación anterior, "f" denota las propiedades del flotador y "hf" es la altura del flotador. El caudal volumétrico del líquido es similar en la parte superior e inferior del flotador, por lo que

Q = VaAa = VbAb

En la ecuación anterior, "Q" es el suministro volumétrico, "V" es el flujo volumétrico y "A" es el área.

A partir de la ecuación anterior Vb = Va [Aa/Ab] = Q/Ab

Sustituye este valor "Vb" en la ecuación de Bernoulli.

Δp = ρghf + 1/2ρ [Q/Ab]2[1-(Ab/Aa)2]

A partir de la ecuación anterior, para resolver "Q

[Q/Ab]2 = 2 [Δp – ρghf]/ρ[1-(Ab/Aa)2]

Q = [√2 [Δp – ρghf]/ρ[1-(Ab/Aa)2]]Ab

El cambio dentro de la presión puede encontrarse típicamente a partir del peso del flotador.

Δp = F/A

Δp = Vf (ρf-ρ)g/Af

En la ecuación anterior, "Vf" es la cantidad del flotador, "ρf" es la densidad del flotador y "fA" es la región del flotador.

Los líquidos invisibles ideales permitirían la ecuación de flujo que se muestra arriba, sin embargo, la energía puede cambiarse en calor. En general, disminuye la velocidad real del líquido. La viscosidad del fluido puede tenerse en cuenta mediante el coeficiente de descarga (C).

Ventajas y desventajas

El ventajas de un rotámetro incluyen las siguientes.

  • Barato
  • La caída de presión es baja.
  • Buena capacidad de alcance.
  • Es adecuado para caudales pequeños.
  • Se utiliza simplemente con interruptores, alarmas o cualquier dispositivo transmisor.
  • Utilizando estos medidores, se puede medir el caudal de los líquidos corrosivos.

El desventajas del rotámetro incluyen las siguientes.

  • Debe estar conectado en vertical
  • La manipulación del tubo de vidrio es difícil.
  • No es apto para servicios de pulsación.
  • Se limita a los servicios de tuberías pequeñas.
  • Se limita a las bajas temperaturas.
  • Su precisión es de ± 1/2 a 10%.
  • Utiliza el montaje en línea.

¿Para qué sirve un rotámetro? / ¿Qué es un rotámetro?

El aplicaciones del rotámetro incluyen las siguientes.

  • Los rotámetros se utilizan en diferentes industrias.
  • Se utilizan cuando se requiere un suministro de aire de calidad.
  • Se utilizan cuando se necesita baja presión.
  • Se utiliza en los laboratorios.
  • Industrias de procesos y del petróleo.
  • Se utiliza en el ámbito médico para medir el caudal de oxígeno.

Características

El características del rotámetro incluyen las siguientes.

  • Linealidad
  • Precisión
  • Caída de presión
  • Diferencial
  • Corrosivo
  • Capacidad
  • Requisitos mínimos de las tuberías

¿Cuáles son las partes principales del rotámetro?

Las partes principales de un rotámetro son los tubos de medición y los flotadores.

¿Para qué sirve el rotámetro?

El rotámetro se utiliza para medir el caudal de líquidos y gases dentro de un tubo cerrado.

¿Cómo mide el caudal un rotámetro?

El método utilizado para medir el caudal de un líquido puede lograrse mediante un flotador móvil dentro de un tubo cónico.

¿Por qué el rotámetro se instala verticalmente?

Este dispositivo debe instalarse verticalmente porque, en la corriente de fluido, el flotador debe estar en el centro.

¿Qué es el anillo en el rotámetro?

En un rotámetro, el espacio anular es la zona para el flujo de fluido que se forma entre la pared del tubo y el flotador.

¿Cuál es el dispositivo para medir la velocidad del flujo?

Un tubo de Pitot se utiliza para medir la velocidad del flujo de un fluido

¿Cuál es el coeficiente de descarga del rotámetro?

El coeficiente del rotámetro depende principalmente de la ubicación de los grifos. El coeficiente de descarga (cd) cambia significativamente al cambiar la relación de área y el número de Reynolds. Así, el valor estándar del coeficiente de descarga es de 0,60, pero cambia evidentemente a valores bajos del número de Reynolds.

Por tanto, se trata de una visión general de un rotámetro y su funcionamiento con aplicaciones. Es un medidor de caudal, utilizado para medir el caudal volumétrico de un fluido o un gas. A veces, también se denominan caudalímetros de área variable, caudalímetros mecánicos y caudalímetros de gravedad. Aquí tienes una pregunta, ¿cuáles son los inconvenientes de un rotámetro?

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