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

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  • ¿Qué es y cómo funciona caudalímetro área variable?

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Tecfluid
En TECFLUID S.A. llevamos más de 40 años dedicándonos al diseño y fabricación de equipos de medición para caudal y nivel. Por eso podemos ofrecer soluciones especificas para su aplicación y un buen servicio posventa.
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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.

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

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

Dónde:
 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, seguro que te resultará interesante este artículo sobre la tipología de los flotadores para los caudalímetros de área variable.

Ejemplo de diferentes escalas y flotadores para diferentes caudales y fluidos de la Serie 2000


Ejemplo de escalas y tubos de plástico técnico 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 técnico. 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?

Tubo de plástico técnico

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


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


Caudalímetros de área variable Serie 2000 y Serie 6000

Te mostramos un vídeo de cómo se graban los tubos de vidrio para los caudalímetros de área variable con este tipo de tubo para que puedas hacerte una buena idea.  

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

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, óptico) y transmisores dependiendo de la serie que elijamos. Hablaremos sobre ellos en un próximo artículo que estamos ya preparando.

Ventajas e inconvenientes de los caudalímetros de área variable

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

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