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Introducción a los rotámetros

¿Qué son los rotámetros?
El rotámetro es un caudalímetro industrial que se usa para medir el caudal de líquidos y gases. El rotámetro consiste en un tubo y un flotador. La respuesta del flotador a los cambios de caudal es lineal, y un rango de flujo de 10 a 1 es estándar. En el caso de los rotámetros de laboratorio OMEGA®, es posible aún más flexibilidad a través del uso de ecuaciones de correlación. El rotámetro es popular debido a que tiene una escala lineal, un rango de medición relativamente largo y una baja caída de presión. Es fácil de usar y simple de instalar y mantener.

Principio de operación
La operación del rotámetro se basa en el principio de área variable: El flujo de fluido eleva el flotador en un tubo ahusado, lo que aumenta el área para el paso del fluido. Cuanto mayor es el flujo, más alto se eleva el flotador. La altura del flotador es directamente proporcional al caudal. Con líquidos, el flotador se eleva por una combinación de la flotabilidad del líquido y la altura equivalente de velocidad del fluido. Con los gases, la flotabilidad es despreciable, y el flotador responde solo a la altura equivalente de velocidad.
El flotador se mueve hacia arriba o hacia abajo en el tubo en proporción al caudal de fluido y el área anular entre el flotador y la pared del tubo. El flotador alcanza una posición estable en el tubo cuando la fuerza ascensional que ejerce el fluido en movimiento es igual a la fuerza gravitatoria hacia abajo que ejerce el peso del flotador. Un cambio en el caudal afecta este equilibrio de fuerzas. El flotador luego se mueve hacia arriba o hacia abajo, y cambia el área anular hasta que nuevamente alcanza una posición en la que las fuerzas están en equilibrio. Para satisfacer la ecuación de fuerzas, el flotador del rotámetro supone una posición distinta para cada caudal constante. Sin embargo, es importante señalar que debido a que la posición del flotador depende de la gravedad, los rotámetros deben estar orientados y montados verticalmente.

Selección de caudalímetro rotámetro
Las preguntas clave que hay que contestar antes de seleccionar un rotámetro son:
  • ¿Cuál es el caudal mínimo y máximo para el caudalímetro?
  • ¿Cuál es la temperatura de proceso mínima y máxima?
  • ¿Cuál es el tamaño de la tubería?
  • ¿Quisiera un rotámetro de lectura directa o es aceptable una tabla de consulta?
  • ¿Qué precisión necesita?
  • ¿Requiere una válvula para regular el flujo?
  • ¿Habrá contrapresión?
  • ¿Cuál es la presión de proceso máxima?
Tipos de rotámetros
Caudalímetros de tubo de vidrio E-Z Cambio de tubo con protector delantero de aumento Rotámetros de tubo de vidrio
El rotámetro básico es el de tipo indicador de tubo de vidrio. El tubo está hecho con precisión de vidrio de borosilicato, y el flotador está maquinado con precisión en metal, vidrio o plástico. El flotador metálico normalmente se hace de acero inoxidable para proporcionar resistencia a la corrosión. El flotador tiene un borde de medición afilado donde se observa la lectura por medio de una escala montada a lo largo del tubo.
Hay disponibles conexiones de los extremos en diversos materiales y estilos. Los elementos importantes son el tubo y el flotador, con frecuencia llamados combinación de tubo y flotador, porque es esta parte del rotámetro la que proporciona la medición. De hecho, en general están disponibles combinaciones de tubo de vidrio y flotador de acero inoxidable similares, sin importar el tipo de caja o conexiones de extremo que la aplicación pueda exigir, para poder satisfacer mejor los requisitos del cliente. La escala del rotámetro se puede calibrar para lectura directa de aire o agua, o puede tener una escala para leer un porcentaje del rango o una escala arbitraria para usar con las ecuaciones de conversión o gráficas. Los rotámetros de tubo de vidrio con protección de seguridad en general se usan en toda la industria para medir líquidos y gases. Proporcionan capacidades de flujo de alrededor de 60 GPM, y están fabricados con conexiones de extremo de metal o plástico para satisfacer las características químicas del fluido que se está midiendo. Los únicos fluidos para los cuales estos medidores no están bien adaptados son los que atacan los tubos de medición de vidrio, como el agua por encima de los 90 °C (194 °F), con un pH alto que suaviza el vidrio; vapor húmedo, que tiene el mismo efecto, sosa cáustica, que disuelve el vidrio, y ácido fluorhídrico, que marca el vidrio. Las limitaciones principales de los rotámetros de propósito general son los límites de presión y temperatura del tubo de medición de vidrio. Los tubos pequeños de 6 mm (1/4") son adecuados para presiones de trabajo de hasta 500 psig, la presión de operación para un tubo grande de 51 mm (2") puede ser hasta de 100 psig. El límite de temperatura práctico para los rotámetros de vidrio es 204 °C (400 °F), aunque la operación en temperaturas tan altas reduce sustancialmente la presión de operación del medidor. En general, hay una relación lineal entre la temperatura y presión de operación.
Caudalímetros de bastidor metálico Caudalímetros de tubo metálico
Para presiones y temperaturas más altas más allá del rango práctico de los tubos de vidrio, se usan los tubos metálicos. Estos normalmente se fabrican en aluminio, latón o acero inoxidable. La posición del pistón se determina mediante seguidores magnéticos o mecánicos que se pueden leer desde el exterior del tubo de medición metálico. De manera semejante a los rotámetros de tubo de vidrio, la combinación de resorte y pistón determina el caudal, y las conexiones y materiales de construcción se deben escoger para satisfacer las demandas de las aplicaciones. Estos medidores se usan para servicios en los que la alta temperatura o presión de operación, el golpe de ariete, u otras fuerzas dañarían los tubos de medición de vidrio. Los caudalímetros de resorte y pistón se pueden usar para casi todos los fluidos, incluyendo líquidos y gases corrosivos. Están especialmente bien adaptados para aplicaciones de vapor, en las que los tubos de vidrio no son aceptables.
Rotámetros totalmente de plástico Rotámetros de tubo de plástico
los tubos de plástico también se en usan algunos diseños de rotámetro debido a su menor costo y alta resistencia al impacto. Típicamente se construyen de policarbonato, con conexiones de extremo de metal o plástico. Con las conexiones de extremo de metal, se debe tener cuidado en la instalación, para no deformar las roscas. Los rotámetros construidos totalmente en plástico están disponibles para aplicaciones en las que no se pueden tolerar las piezas metálicas mojadas, como con agua desionizada y corrosivos.

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