Un rotámetro es un dispositivo que mide el caudal volumétrico de fluido en un tubo cerrado. [1]
Pertenece a una clase de medidores llamados caudalímetros de área variable , que miden el caudal al permitir que varíe el área de la sección transversal por la que viaja el fluido, lo que provoca un efecto medible. [2]
Historia
El primer medidor de área variable con flotador giratorio fue inventado por Karl Kueppers en Aquisgrán en 1908. Esto se describe en la patente alemana 215225. Felix Meyer fundó la empresa " Deutsche Rotawerke GmbH " en Aquisgrán reconociendo la importancia fundamental de esta invención. Mejoraron esta invención con nuevas formas del flotador y del tubo de vidrio. Kueppers inventó la forma especial para el interior del tubo de vidrio que realiza una escala de flujo simétrica.
La marca Rotameter fue registrada por la empresa británica GEC Elliot Automation, Rotameter Co. En muchos otros países, la marca Rotameter está registrada por Rota Yokogawa GmbH & Co. KG en Alemania, que ahora es propiedad de Yokogawa Electric Corp.
Descripción
Un rotámetro consiste en un tubo cónico, típicamente hecho de vidrio con un 'flotador' (un peso moldeado, hecho de aluminio anodizado o de cerámica), adentro que es empujado hacia arriba por la fuerza de arrastre del flujo y hacia abajo por la gravedad. La fuerza de arrastre para un fluido y una sección transversal de flotador dados es una función de la velocidad de flujo al cuadrado únicamente, consulte la ecuación de arrastre . [3]
Un caudal volumétrico más alto a través de un área determinada aumenta la velocidad del flujo y la fuerza de arrastre, por lo que el flotador se empujará hacia arriba. Sin embargo, a medida que el interior del rotámetro tiene forma de cono (se ensancha), el área alrededor del flotador a través del cual fluye el medio aumenta, la velocidad de flujo y la fuerza de arrastre disminuyen hasta que existe un equilibrio mecánico con el peso del flotador.
Los flotadores se fabrican en muchas formas diferentes, siendo las esferas y elipsoides las más comunes. El flotador puede estar ranurado en diagonal y parcialmente coloreado para que gire axialmente a medida que pasa el fluido. Esto muestra si el flotador está atascado, ya que solo girará si está libre. Las lecturas generalmente se toman en la parte superior de la parte más ancha del flotador; el centro de un elipsoide, o la parte superior de un cilindro. Algunos fabricantes utilizan un estándar diferente. [3]
El "flotador" no debe flotar en el fluido: tiene que tener una densidad más alta que el fluido, de lo contrario, flotará hacia la parte superior incluso si no hay flujo.
La naturaleza mecánica del principio de medición proporciona un dispositivo de medición de flujo que no requiere energía eléctrica. Si el tubo está hecho de metal, la posición de flotación se transfiere a un indicador externo a través de un acoplamiento magnético. Esta capacidad ha ampliado considerablemente la gama de aplicaciones del caudalímetro de área variable, ya que la medición puede observarse de forma remota desde el proceso o utilizarse para control automático. [3]
Ventajas
- Un rotámetro no requiere energía externa ni combustible, solo usa las propiedades inherentes del fluido, junto con la gravedad, para medir el caudal. [3]
- Un rotámetro también es un dispositivo relativamente simple que se puede fabricar en masa con materiales baratos, lo que permite su uso generalizado.
- Dado que el área del paso de flujo aumenta a medida que el flotador sube por el tubo, la escala es aproximadamente lineal. [2]
- Se utiliza vidrio transparente que es altamente resistente al choque térmico y a la acción química.
Desventajas
- Debido a su dependencia de la capacidad del fluido o gas para desplazar el flotador, las graduaciones en un rotámetro determinado solo serán precisas para una sustancia determinada a una temperatura determinada. La principal propiedad de importancia es la densidad del fluido; sin embargo, la viscosidad también puede ser significativa. Los flotadores están idealmente diseñados para ser insensibles a la viscosidad; sin embargo, esto rara vez se puede verificar a partir de las especificaciones de los fabricantes. Se pueden usar rotámetros separados para diferentes densidades y viscosidades, o se pueden usar múltiples escalas en el mismo rotámetro. [1]
- Debido a que el funcionamiento de un rotámetro depende de la fuerza de gravedad para su funcionamiento, un rotámetro debe orientarse verticalmente. Puede producirse un error significativo si la orientación se desvía significativamente de la vertical.
- Debido a la indicación de flujo directo, la resolución es relativamente pobre en comparación con otros principios de medición. La incertidumbre de lectura empeora cerca de la parte inferior de la escala. Las oscilaciones del flotador y el paralaje pueden aumentar aún más la incertidumbre de la medición. [1]
- Dado que el flotador debe leerse a través del medio que fluye, algunos fluidos pueden oscurecer la lectura. Es posible que se requiera un transductor para medir electrónicamente la posición del flotador.
- Los rotámetros no se adaptan fácilmente para la lectura por máquina; aunque se encuentran disponibles flotadores magnéticos que impulsan a un seguidor fuera del tubo. [1]
- Los rotámetros generalmente no se fabrican en tamaños superiores a 6 pulgadas / 150 mm, pero los diseños de derivación a veces se utilizan en tuberías muy grandes. [2]
Referencias
- ^ a b c d R.C Baker. Manual de medición de caudal: diseños industriales, principios operativos, rendimiento y aplicaciones. (2016) 790 pag. ISBN 110704586X , ISBN 9781107045866
- ^ a b c Brodkey, Robert S .; Hershey, Harry C. (2003), Transport Phenomena: A Unified Approach , Brodkey Publishing (McGraw Hill), págs. 471–476, ISBN 0-9726635-8-4
- ^ a b c d Flow R. Miller, Manual de ingeniería de medición. 1168 pag. Educación McGraw-Hill; (1996), ISBN 0070423660 , ISBN 9780070423664