rotámetro

Un rotámetro es un dispositivo que mide el caudal volumétrico de un 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 produce un efecto medible. ^{[ 2 ]}

El primer medidor de área variable con flotador giratorio fue inventado por Karl Kueppers (1874-1933) en Aquisgrán en 1908. Este invento se describe en la patente alemana 215225. Felix Meyer fundó la empresa « Deutsche Rotawerke GmbH » en Aquisgrán, reconociendo la importancia fundamental de esta invención. La perfeccionaron con nuevas formas para el flotador y el tubo de vidrio. Kueppers ideó la forma especial para el interior del tubo de vidrio, que permitía obtener 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 pertenece a Yokogawa Electric Corp.

Un rotámetro consta de un tubo cónico, generalmente de vidrio, con un flotador (un peso con forma, de aluminio anodizado o cerámica) en su interior, que es empujado hacia arriba por la fuerza de arrastre del flujo y atraído hacia abajo por la gravedad. La fuerza de arrastre para un fluido y una sección transversal del flotador dados es función únicamente del cuadrado de la velocidad del flujo; véase la ecuación de arrastre . ^{[ 3 ]}

Un mayor caudal volumétrico a través de un área determinada aumenta la velocidad del flujo y la fuerza de arrastre, por lo que el flotador se desplazará hacia arriba. Sin embargo, dado que el interior del rotámetro tiene forma de cono (se ensancha), el área alrededor del flotador por donde fluye el medio aumenta a medida que el flotador asciende, y por lo tanto, la velocidad del flujo y la fuerza de arrastre disminuyen hasta alcanzar el equilibrio mecánico con el peso del flotador.

Los flotadores se fabrican en diversas formas, siendo las esféricas y elipsoidales las más comunes. El flotador puede tener ranuras diagonales y estar parcialmente coloreado para que gire axialmente al paso del fluido. Esto permite detectar si el flotador está atascado, ya que solo girará si está libre. Las lecturas se suelen tomar en la parte superior de la sección más ancha del flotador: en el centro para un elipsoide o en la parte superior para un cilindro. Algunos fabricantes utilizan un estándar diferente. ^{[ 3 ]}

El "flotador" no debe flotar en el fluido: tiene que tener una densidad mayor que la del fluido; de lo contrario, flotará hasta la superficie aunque no haya flujo.

La naturaleza mecánica del principio de medición proporciona un dispositivo de medición de caudal que no requiere energía eléctrica. Si el tubo es metálico, la posición del flotador se transmite a un indicador externo mediante un acoplamiento magnético. Esta capacidad ha ampliado considerablemente el rango de aplicaciones del caudalímetro de área variable, ya que la medición puede observarse de forma remota desde el proceso o utilizarse para el control automático. ^{[ 3 ]}

• Un rotámetro no requiere energía ni combustible externos; utiliza únicamente las propiedades inherentes del fluido, junto con la gravedad, para medir el caudal. ^{[ 3 ]}
• El rotámetro es también un dispositivo relativamente sencillo que puede fabricarse 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 se mueve hacia arriba en el tubo, la escala es aproximadamente lineal. ^{[ 2 ]}
• Se utiliza vidrio transparente, que es altamente resistente al choque térmico y a la acción química.

• Debido a que depende de la capacidad del fluido o gas para desplazar el flotador, las graduaciones de un rotámetro determinado solo serán precisas para una sustancia específica a una temperatura determinada. La propiedad principal de importancia es la densidad del fluido; sin embargo, la viscosidad también puede ser significativa. Idealmente, los flotadores se diseñan para ser insensibles a la viscosidad; sin embargo, esto rara vez se puede verificar a partir de las especificaciones del fabricante. Se pueden utilizar rotámetros separados para diferentes densidades y viscosidades, o bien, se pueden utilizar múltiples escalas en el mismo rotámetro. ^{[ 1 ]}
• Dado que el funcionamiento de un rotámetro depende de la fuerza de la gravedad, este debe orientarse verticalmente. Una desviación de la vertical puede provocar errores significativos.
• Debido a la indicación directa del flujo, la resolución es relativamente baja en comparación con otros principios de medición. La incertidumbre de la lectura empeora cerca del extremo inferior de la escala. Las oscilaciones del flotador y la paralaje pueden aumentar aún más la incertidumbre de la medición. ^{[ 1 ]}
• Dado que la lectura del flotador debe realizarse a través del fluido, algunos líquidos pueden dificultar la medición. Es posible que se requiera un transductor para medir electrónicamente la posición del flotador.
• Los rotámetros no se adaptan fácilmente para su lectura por máquina; aunque existen flotadores magnéticos que impulsan un seguidor fuera del tubo. ^{[ 1 ]}
• Los rotámetros generalmente no se fabrican en tamaños mayores a 6 pulgadas/150  mm, pero a veces se utilizan diseños de derivación en tuberías muy grandes. ^{[ 2 ]}

• Caudalímetro de tubo de Thorpe

• Rota Yokogawa GmbH & Co. KG: Dispositivos de medición rotámetros
• Rota Yokogawa GmbH & Co. KG: Historia de la empresa fundadora de Rotameter.
• eFunda: Introducción a los caudalímetros de área variable
• KROHNE: Principio de medición