Rotámetro.
Figura F29. Elementos del rotámetro
Tubo de medición
Este tiene una forma de cono truncado, que por lo general se modifica ligeramente para obtener una relación lineal exacta.
El ángulo (α) del tubo suele ser pequeño del orden de los 2 a 3º, lo cual hace despreciable el factor de escala (a) en la ecuación.
Casi todos los tubos de los rotámetros llevan por dentro guías que permiten que el flotador se mantenga centrado. Esto ya que, un movimiento irregular no centrado del flotador, puede producir errores en la medida y en todo caso una difícil lectura de su posición.
Estas guías pueden ser de dos tipos. La forma más común es el uso de canales sobre las paredes del tubo de medición con el fin de guiar al flotador por sus costados.
Otras veces el flotador está perforado y el tubo lleva una guía central en forma de un eje fino sobre el cual desliza el flotador.
Según el material con que se fabrica el tubo el rotámetro puede ser de visión directa en cuyo caso el material del tubo suele ser vidrio, que puede o no resistir altas temperaturas (Pyrex), o cualquier otro material transparente como acrílico. En la figura F30 se ilustra el rotámetro de vidrio.
Figura F30. Rotámetro de vidrio
Estos se utilizan cuando:
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Las tuberías son de pequeño diámetro (entre 3/8" y 3/4").
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La presión del fluido no es excesiva (máx. alrededor de 550 psi).
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El fluido no es muy oscuro u opaco que dificulte la visión del flotador.
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El fluido fluye libremente a temperatura ordinaria.
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La capacidad no es excesiva.
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Temperaturas está entre 33 a 250 °F.
En los rotámetros de visión indirecta, el material del tubo puede ser metálico y la medida de la posición del flotador debe hacerse conectando el flotador al exterior, ya sea para una medida directa como es el caso del rotámetro con barra de extensión o con cualquier otro método de transmisión. En la figura F31 se muestra un rotámetro de acero inoxidable.
Figura F31. Rotámetro de acero inoxidable
Estos se utilizan cuando:
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Hay la posibilidad de presiones pico en el fluido (líquidos), ya que de utilizarse el rotámetro de lectura directa el vidrio podría romperse.
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Existe la posibilidad de que el vidrio se rompa por golpes o vibraciones, produciéndose una fuga en el fluido el cual es peligroso.
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Se requiere acoplamiento de un transmisor para generación de señales.
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Las temperaturas son muy altas o muy bajas (criogénicas).
Flotador
El flotador de un rotámetro es un elemento que tiene formas variadas y se fabrica de diversos materiales, según el fluido a medir.
El material de fabricación debe cumplir con una serie de criterios a saber:
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Ser más pesados que el fluido del proceso.
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Resistir convenientemente a la corrosión.
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Permitir un buen deslizamiento sobre las guías.
En función de esto los materiales más utilizados son acero inoxidable, monel y níquel. Sin embargo, es también posible conseguir flotadores de latón o bronce y en algunos casos de materiales compuestos. Este último sobre todo cuando se trata de medición de flujo de aire, por ser éste de baja densidad.
En los rotámetros se utilizan flotadores de formas diversas, ésto determina la influencia de los cambios de viscosidad del fluido en el comportamiento del rotámetro; puesto que el coeficiente de descarga está influenciado por la viscosidad del fluido. Las formas más comunes son:
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Flotador esférico (1): Para bajos caudales y poca precisión, con una influencia considerable de la viscosidad.
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Flotador cilíndrico con borde plano (2): Para caudales medios y elevados con una influencia media de la viscosidad.
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Flotador cilíndrico con borde saliente, con la cara inclinada de frente al flujo (3): Este flotador presenta menor influencia de la viscosidad del fluido
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Flotador cilíndrico con bordes salientes, contra el flujo (4): Es el que presenta la menor influencia de la viscosidad del fluido.
La figura F32 se muestra cómo influye la viscosidad del fluido sobre el coeficiente de descarga del rotámetro.
Figura F32. Influencia de la viscosidad sobre el coeficiente de descarga
Escala
La escala puede venir grabada sobre una regla metálica la cual se monta lateralmente con el tubo de medición, o directamente sobre el propio tubo.
La escala del rotámetro es casi lineal, especialmente si el ángulo del cono es pequeño (de 2 a 3°).
La rangoabilidad máxima de este instrumento es de 10:1.
Ventajas
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Costo bajo.
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Simple.
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Pérdidas de carga baja.
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Para aplicaciones de líquidos, gases o vapor.
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No requiere fuente de alimentación.
Desventajas
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Las unidades en algunos casos son voluminosas.
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El costo se incrementa considerablemente con operaciones extras (corazas de protección, montaje en tablero).
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Transmisión no disponible como estándar.
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Las incrustaciones de suciedad pueden volver difícil la lectura.
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Requiere calibración específica para cada fluido.
Aplicaciones
Por su bajo costo estos dispositivos se hallan entre los caudalímetros más empleados en la industria, su principio de funcionamiento es adecuado para medir caudales de volúmenes mínimos.
Elementos del rotámetro:
Los principales elementos del rotámetro se ilustran en la figura F29, y se explican posteriormente.