¿Qué es y cómo funciona un caudalímetro de área variable?

10/05/2019

¿Qué es y cómo funciona un caudalímetro de área variable?



Autor: Tecfluid

Blog: tecfluid.com

Los caudalímetros de área variable son la mejor opción cuando nuestra aplicación es sencilla y necesitamos una solución económica. Conoce porqué es así.

 

«Caudalímetros de área variable,
porque a veces lo más complejo
no es 
lo más útil
»

 
Imaginemos que tenemos una aplicación en la que necesitamos obtener únicamente una indicación de caudal, donde un equipo mecánico ya nos iría bien, no necesitamos ningún tipo de transmisor o indicador electrónico (aunque si lo necesitáramos podríamos incorporarlo) y además buscamos una solución económica.
 
¡He aquí el caudalímetro de área variable!
 
Los caudalímetros de área variable también se conocen como “rotámetros”. Se trata de medidores de caudal simples pero eficaces para la medición de caudales de líquidos, gases o vapor.
 


Principio de funcionamiento

 
Este tipo de caudalímetros consta de tubo de medida cónico graduado en posición vertical. El fluido circula a través del tubo elevando al flotador hasta una posición con suficiente área libre para permitir el paso del flujo. Esta área libre está relacionada con el caudal circulante, el peso del flotador y la densidad y viscosidad del fluido.
 
La pérdida de carga en el caudalímetro permanece constante para todo el rango de caudal, ya que está relacionada con la densidad del fluido y el peso y dimensiones del flotador. La indicación de caudal se obtiene al aumentarse el área de flujo cuando el caudal aumenta.
 
De ahí el nombre de “Área variable”
 
Principio de funcionamiento en los modelos de
tubo de plástico y tubo de vidrio
 
Af = Área del flotador
Ac = Área del tubo
Pf = Peso del flotador
E = Empuje del fluido
Área libre :  Al = Ac-Af
 
Cada posición del flotador corresponde a un caudal que se refleja mediante escalas equivalentes grabadas directamente en el tubo de medida.
 
Lo que marca la variación de área es la conicidad del tubo.
 
Ahora bien, existe una pequeña diferencia cuando el tubo de medición es metálico (un poco más adelante explicamos este tema de los materiales del tubo de medición):
 
En este caso el sistema de medida consiste en un orificio calibrado y es el flotador el que es cónico. El empuje del fluido al circular de abajo hacia arriba desplaza el flotador hasta que éste llega a un punto de equilibrio:
 
Principio de funcionamiento en
los modelos de tubo metálico
 
El punto de equilibrio en el que el flotador se mantiene depende de varios factores:
E = Empuje del fluido
Pf = Peso del flotador
Área libre de paso :  Al = Ao – Af
 
Donde:
Ao = Área del obturador
Af = Área del flotador
En este caso lo que marca la variación de área es la conicidad del flotador.
 
 
Cada posición del flotador representa un área entre el flotador y el orificio. Este área corresponde a un caudal concreto que se refleja mediante las escalas equivalentes grabadas directamente en el tubo de medida.
 
Si quieres saber más sobre el tema de los flotadores, seguro que te resultará interesante este artículo sobre la tipología de flotadores para caudalímetros de área variable.
 
 
Ejemplo de diferentes escalas y flotadores para diferentes caudales y fluidos de la serie 2000
 
 
Ejemplo de diferentes escalas y tubos de plástico de la serie PS
 
 
Ejemplo de escalas y tubos de vidrio de la serie 6000
 
 

Tubos de medición de diferentes materiales

 
El tubo de medición de los caudalímetros de área variable puede ser de diferentes materiales:
 
  • Tubo de plástico. Este tipo de material permite leer directamente el caudal si el fluido es transparente, ya que sino no podríamos ver el flotador y por tanto no podríamos realizar la lectura.
  • Tubo de vidrio. Igual que los tubos de plástico técnico permite leer directamente el caudal en el caso de que el fluido sea transparente.
  • Tubo metálico. En este tipo de tubo no es posible realizar una lectura visual directa del caudal por lo que es necesario que la posición del flotador sea transmitida mediante acoplamiento magnético a una escala que se encuentre en el interior de una caja indicadora montada junto al tubo de medida.
 
El material del resto de componentes; partes en contacto con el fluido, flotador, juntas… se fabrica también en diferentes materiales dependiendo de la compatibilidad química con el fluido que vamos a medir y las condiciones de proceso.
 


¿Cuándo utilizar uno u otro?
 

Es la opción más económica. Más ligero y con una mayor resistencia a la temperatura que el tubo de vidrio.
 
 
 
Caudalímetros de área variable Serie PS
 
 
Tubo de vidrio

Dispone de una montura de protección que envuelve el tubo. Suele ser para pequeños caudales aunque hay modelos disponibles para grandes caudales. Tiene una precisión mayor y mejor resistencia química que la opción de plástico técnico. Por contra su coste es más elevado.
 
 
 
Caudalímetros de área variable Serie 2000 y Serie 6000
 
 
Tubo metálico
 
Permiten la lectura de caudal de líquidos turbios y opacos. Son más resistentes química y mecánicamente en cuanto a presión y temperatura y también más seguros contra incidentes. Son los que disponen de un rango de medición de caudal mayor y de mejores opciones electrónicas que las otras opciones. La serie SC250 puede fabricarse totalmente en plástico para aplicaciones especiales. Por contra, es la opción menos económica.
 
 
Caudalímetros de área variable Serie SC250 y Serie M21
 
 
Prácticamente todas las series de Tecfluid disponen de alguna opción de automatismos regulables (reed, inductivo, microrruptor) y transmisores dependiendo de la serie que elijamos. Hablamos sobre ellos en este nuevo artículo.
 
También puedes ver cómo se graban los tubos de vidrio para los caudalímetros de área variable con este tipo de tubo, donde incluimos un vídeo para que puedas hacerte una buena idea.
 


Ventajas e inconvenientes de los caudalímetros de área variable

 
Ventajas:
 
  • Podemos utilizarlos tanto para aplicaciones de líquidos como de gases o vapor.
  • Su diseño es simple y por ello son económicos.
  • Son ligeros (este punto depende del tubo de medición).
  • No requieren de fuentes de alimentación.
  • La lectura de caudal puede realizarse fácilmente a pie de instalación.
  • Bajas pérdidas de carga.
 
Inconvenientes:
 
  • Su precisión no es muy alta.
  • Requieren una calibración específica para cada fluido.
  • Normalmente no disponen de función de totalización (aunque con diferentes convertidores electrónicos esta función ya está disponible en los instrumentos de Tecfluid).
  • El caudalímetro debe instalarse en una tubería vertical con circulación ascendente del caudal, aunque en la opción de tubo de medición metálico también hay opciones para tubería vertical con flujo descendente y horizontal.
 

Aplicaciones


Por su bajo coste, los caudalímetros de área variable son uno de los tipos más utilizados en la industria, demostrando muchas veces que son una de las soluciones más válidas para aplicaciones de bajo caudal.
 
Son también muy utilizados como simples reguladores de caudal al añadirles una válvula manual de regulación integrada en el cuerpo del caudalímetro. De esta forma es bastante sencillo regular procesos no automatizados.
 
 
Serie 2000 con válvula de regulación
 
 
Serie M21 con válvula de regulación
 
 
Sectores tan dispares como tratamiento y depuración de aguas, procesos de gases, control y medida en maquinaria, laboratorios de control e investigación, refrigeración industrial y de proceso, industrias químico farmacéuticas y cosméticas… utilizan caudalímetros de área variable incluso como control de emergencia en caso de fallos en el suministro eléctrico.

 

«Los caudalímetros de área variable son uno de los tipos más utilizados en la industria»


 
… Y hasta aquí hemos llegado. Esperamos haber aclarado algunas de tus dudas, sino ya sabes que puedes contactar con nosotros a través del técnico-comercial de Tecfluid con el que tratas habitualmente o bien directamente a nuestro correo electrónico o teléfono.
 
 

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