Rotámetro

Un rotámetro es un dispositivo que mide el caudal volumétrico de un fluido en un tubo cerrado.

Pertenece a una clase de medidores llamados caudalímetros de área variable, que miden el caudal permitiendo que varíe el área de la sección transversal por la que viaja el fluido, lo que provoca un efecto mensurable.

Historia

El primer medidor de superficie variable con flotador giratorio fue inventado por Karl Kueppers (1874-1933) 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 este invento con nuevas formas del flotador y del tubo de vidrio. Kueppers inventó una forma especial para el interior del tubo de vidrio que realizaba 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, generalmente hecho de vidrio, con un 'flotador' (un peso con forma, hecho de aluminio anodizado o de cerámica), en el interior que es empujado hacia arriba por la fuerza de arrastre del flujo y tirado hacia abajo por la gravedad. La fuerza de arrastre para una sección transversal determinada de fluido y flotador es función de la velocidad del flujo al cuadrado únicamente; consulte la ecuación de arrastre.

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 será empujado hacia arriba. Sin embargo, a medida que el interior del rotámetro tiene forma de cono (se ensancha), el área alrededor del flotador a través de la cual fluye el medio aumenta, la velocidad del flujo y la fuerza de arrastre disminuyen hasta que hay un equilibrio mecánico con el peso del flotador.

Los flotadores se fabrican en muchas formas diferentes, siendo las esferas y los elipsoides las más comunes. El flotador puede tener ranuras diagonales y estar parcialmente coloreado para que gire axialmente a medida que pasa el fluido. Esto muestra si el flotador está atascado ya que sólo girará si está libre. Las lecturas generalmente se toman en la parte superior de la parte más ancha del flotador; el centro para un elipsoide o la parte superior para un cilindro. Algunos fabricantes utilizan un estándar diferente.

El "flotador" no debe flotar en el fluido: tiene que tener una densidad mayor que el fluido, de lo contrario flotará hacia arriba aunque no haya flujo.

La naturaleza mecánica del principio de medición proporciona un dispositivo de medición de flujo que no requiere energía eléctrica. Si el tubo es de metal, la posición del flotador se transfiere a un indicador externo mediante 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 usarse para control automático.

Ventajas

• Un rotor no requiere energía externa ni combustible, utiliza sólo las propiedades inherentes del fluido, junto con la gravedad, para medir la velocidad de flujo.
• Un rotor es también un dispositivo relativamente simple que puede ser fabricado en masa con materiales baratos, lo que permite su uso generalizado.
• Dado que el área del paso del flujo aumenta a medida que el flotador se mueve hacia arriba el tubo, la escala es aproximadamente lineal.
• 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 rotatorio dado sólo serán exactas para una sustancia dada a una temperatura determinada. La característica principal de importancia es la densidad del fluido; sin embargo, la viscosidad también puede ser significativa. Las flotas están diseñadas idealmente para ser insensibles a la viscosidad; sin embargo, esto raramente es verificable de las especificaciones de los fabricantes. Se pueden utilizar rotametros separados para diferentes densidades y viscosidades, o se pueden utilizar múltiples escalas en el mismo rotor.
• Debido a que el funcionamiento de un rotor depende de la fuerza de gravedad para el funcionamiento, un rotador debe orientarse verticalmente. El error significativo puede resultar si la orientación se desvía significativamente de la vertical.
• Debido a la indicación directa de flujo, 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 paralaje pueden aumentar aún más la incertidumbre de la medición.
• Dado que el flotador debe leerse a través del medio de flujo, algunos fluidos pueden oscurecer la lectura. Un transductor puede ser requerido para medir electrónicamente la posición del flotador.
• Los rotometros no se adaptan fácilmente para la lectura por máquina; aunque hay flotadores magnéticos que conducen un seguidor fuera del tubo.
• Los diámetros no se fabrican generalmente en tamaños superiores a 6 pulgadas/150 mm, pero los diseños de bypass se utilizan a veces en tuberías muy grandes.