Caudalímetros de área variable
Para la medida sencilla y rentable del caudal de gases o líquidos sin alimentación auxiliar
Medidores de tubo metálico y de vidrio para aplicaciones de bajo caudal <DN15 / ½" y contadores de proceso de hasta DN150 / 6
Interruptores opcionales, 4...20mA, HART®FOUNDATION™ Fieldbus, Profibus-PA
Homologado mundialmente para su uso en zonas peligrosas y adecuado para aplicaciones SIL 2 relacionadas con la seguridad
¿Cuándo se utilizan los caudalímetros de área variable?
Los caudalímetros de área variable, también conocidos como medidores VA o rotámetros, son instrumentos muy utilizados para medir el caudal volumétrico de gases y líquidos y conductivos y no conductivos. Estos dispositivos se caracterizan por su sencillo pero eficaz principio de funcionamiento mecánico, que básicamente no requiere ninguna fuente de alimentación adicional.
La tecnología de medida de caudal de área variable es la solución más utilizada y la más adecuada, sobre todo para medir caudales bajos de líquidos o gases limpios, en los que no se busca la máxima precisión absoluta, sino la rentabilidad y una instalación compacta. KROHNE desarrolla y produce caudalímetros de área variable desde 1921.
Caudalímetro de área variable para líquidos y gases
- Diseño modular: indicador mecánico, salida 4…20 mA/HART®7, FF, Profibus-PA y totalizador
- Cualquier posición de instalación: vertical, horizontal o en tuberías descendentes
- Brida: DN15…150 / ½……6"; también NPT, G, conexiones higiénicas, etc.
- -196…+400°C; máx. 1000 barg
Caudalímetro de área variable para líquidos y gases
- Indicador mecánico o indicador de barra gráfica electrónico (4…20 mA/HART®)
- Brida: DN15…25 / ½…1"; también NPT, G, conexiones higiénicas, etc.
- -40…+200°C; máx. 145 barg
Caudalímetro de área variable para caudales críticos de líquidos y gases
- Indicador mecánico o electrónico (4…20 mA/HART®)
- Robusta construcción metálica: acero inoxidable o aleación
- Rosca: G¼, ¼ NPT; otras
- -40…+150°C; máx. 220 barg
Caudalímetro de área variable para caudales bajos de líquidos y gases
- Indicador mecánico compacto, interruptores MÍN./MÁX. opcionales y válvula de aguja
- Robusta construcción metálica: acero inoxidable o aleación
- Rosca: G¼, ¼ NPT, etc.
- -40…+200°C, máx. 220 barg
Caudalímetro de área variable para aplicaciones con caudales bajos de gases o líquidos y para la monitorización de caudales de muestreo
- Tubo de vidrio con escala analógica, válvula e interruptores
- Para caudales bajos a partir de ≥0,04 l/h o ≥0,1 GPH
- Roscas G y NPT; otras bajo pedido
- -5…+100°C; máx. 10 barg
Caudalímetro de área variable para aplicaciones básicas
- Con tubo de vidrio, interruptores MÍN./MÁX. y salida 4…20 mA
- Baja caída de presión para aplicaciones con gases
- Brida: DN15…50 / ½…2"; también NPT, G, conexiones higiénicas, etc.
- -20…+100°C; máx. 10 barg
Caudalímetro de área variable para aplicaciones con gases a baja presión
- Tubo de vidrio con escala graduada de fácil lectuRa
- Para el uso en líneas de suministro de gas de hornos, para gases protectores o en sistemas calefactores
- Brida: DN15…40 / ½…1½"; también conexión NPT, G, de mangueRa
- -20…+100°C; máx. 1 barg
Caudalímetro de área variable para caudales bajos de líquidos y gases
- Caudalímetro compacto de tubo de vidrio con escala graduada de fácil lectura y válvula
- Para caudales bajos: ≥2,5 l/h
- Rosca: G⅛; otras bajo pedido
- -5…+100°C; máx. 4 barg
Caudalímetro de área variable para caudales bajos de líquidos y gases
- Tubo de vidrio con escala graduada de fácil lectura, interruptores MíN./MáX.
- Alojamiento robusto de chapa de acero para una mayor seguridad del proceso
- Brida: DN15…50 / ½…2", máx. PN40 / ASME Cl 300
- -20…+100°C / -4…+212°F
¿Cómo funcionan los caudalímetros de área variable?
Diseño y principio de medida
Un caudalímetro de área variable -también conocido como medidor VA o rotámetro- consta de un tubo de medida vertical y cónico con el extremo más ancho en la parte superior. Este tubo contiene un flotador de forma especial que puede moverse libremente hacia arriba y hacia abajo. El nivel del flotador forma un espacio anular definido con el tubo cónico, cuyo tamaño varía con la posición del flotador.
Si no hay caudal, el flotador se encuentra en el extremo inferior del tubo de medida debido a la gravedad. En cuanto el medio fluye por el tubo de abajo hacia arriba, el flotador se eleva. La posición del flotador se ajusta de modo que la fuerza de gravedad (G) del flotador se mantenga en equilibrio mediante el empuje o flotación (A) y la fuerza de caudal (S).
Hay esencialmente tres fuerzas que actúan sobre el flotador:
La fuerza de flotación A, que depende de la densidad del medio y del volumen del flotador y es constante (a densidad constante).
La fuerza de gravedad G, que depende de la masa del flotador. Los flotadores son de acero inoxidable, aluminio, titanio o caucho duro, por ejemplo.
La fuerza de caudal S depende de la forma del flotador, de la velocidad de caudal en el espacio anular y de la densidad y viscosidad del medio
Cuanto más se eleva el flotador, mayor es el espacio anular y, por tanto, la sección transversal por la que puede fluir el medio. Esto conduce a una disminución de la velocidad de caudal y de la fuerza de caudal hasta que se alcanza un nuevo estado de equilibrio. La altura del flotador es, por tanto, una medida directa del caudal volumétrico.
Visualización del caudal
Con los conos de vidrio, el valor del caudal puede leerse directamente en una escala a la altura de la línea de lectura del flotador. En el caso de los conos metálicos, en los que el flotador no es visible, la visualización se realiza mediante un acoplamiento magnético. Un imán en el flotador transmite su posición a un imán de acoplamiento, que convierte el movimiento lineal en un movimiento angular de una aguja que indica el caudal en una escala.
Tratamiento electrónico
En algunas variantes, la altura del flotador se detecta mediante sensores de campo magnético y se procesa electrónicamente. Esto permite un uso más preciso y versátil de los caudalímetros, especialmente en sistemas automatizados.
¿Cuáles son las ventajas específicas de los caudalímetros de área variable?
Además de una medida rentable, los caudalímetros de área variable (VA) se caracterizan sobre todo por su robustez. A presiones extremadamente altas de hasta 1000 bar / 14504 psi o incluso en el rango de baja presión a presiones extremadamente bajas de unos pocos milibares y caudales extremadamente bajos, los rotámetros son a menudo la única opción para la medida de caudal cuando otras tecnologías de caudal ya no pueden utilizarse en estas condiciones. Además, los caudalímetros VA son adecuados para su uso con medios a altas temperaturas o condiciones de proceso criogénicas. Por ejemplo, la H250 M40 de KROHNE puede diseñarse para rangos de temperatura de -192°C a +400°C / -313,6°F a +752°F. El diseño cerrado del tubo de medida de los contadores VA totalmente metálicos permite una medida fiable sin posibles fugas.
¿Cuáles son las limitaciones de los rotámetros?
Los caudalímetros de área variable (VA) o rotámetros son una tecnología rentable y estable a largo plazo para la medida de caudal, pero no ofrecen la misma alta precisión absoluta que los caudalímetros ultrasónicos o los caudalímetros másicos Coriolis. Su medida depende de la viscosidad, la densidad, la presión y la temperatura del medio, por lo que se requieren condiciones de proceso estables. Están especialmente indicados para medios limpios, mientras que son inadecuados para medios con un alto contenido en sólidos. Además, los dispositivos están limitados en su diámetro nominal, aunque KROHNE puede fabricar caudalímetros VA de hasta DN150.
¿Cuáles son las aplicaciones típicas de los caudalímetros con flotador?
Los caudalímetros de área variable KROHNE pueden utilizarse para la medida de caudal de gases, por ejemplo, gases inertes, caudales de muestras, gases a baja presión o gases de proceso como aire, gas natural o hidrógeno, así como para la medida de caudal volumétrico de líquidos conductores y no conductores, desde agua hasta hidrocarburos como aceite lubricante, gasolina, ácidos, soluciones alcalinas o soluciones de amoníaco.
Las aplicaciones más comunes son
Medida de pequeñas cantidades de productos químicos, aditivos, soluciones alcalinas o ácidos, por ejemplo, ácidos minerales y peróxido de hidrógeno
Medida del caudal volumétrico de hidrocarburos líquidos, por ejemplo, benceno, aceite lubricante
Inertización con nitrógeno
Control de caudales de muestras para analizadores de procesos
Control de gases de sellado y fluidos barrera para sistemas de sellado
Inyección de inhibidores de corrosión e incrustaciones
Dosificación continua de líquidos de purga para sistemas de medida
Medida del caudal de gas (por ejemplo, de hidrógeno) para hornos industriales y plantas de procesos térmicos
Recogida de agua, condensado, agua desmineralizada o de proceso
Medida de aire, dióxido de carbono u otros gases industriales
¿Pueden utilizarse también caudalímetros de área variable en zonas peligrosas?
Con los contadores H250 M40, H250 M8, DK32/34 y DK37 M8, así como los contadores de tubo de vidrio DK46/47/48/800 y VA40, KROHNE ofrece un concepto Ex universal para una amplia gama de zonas de aplicación en áreas con peligro de explosión por gas y polvo. Los tipos de protección intrínsecamente seguro, a prueba de llama y de explosiones se adaptan a las diferentes estrategias regionales de protección contra explosiones.
Los dispositivos están homologados por ATEX, IECEx y FM/QPS para EE.UU. y Canadá, y por NEPSI para China. También tienen otras autorizaciones locales, por ejemplo INMETRO para Brasil, KCS para Corea o CCOE/PESO para la India. Esto hace que los dispositivos de medida sean ideales para empresas con centros de producción internacionales o fabricantes de máquinas e instalaciones que necesitan cumplir sus requisitos locales de protección contra explosiones.
¿Pueden utilizarse también caudalímetros de área variable en aplicaciones SIL?
KROHNE ofrece versiones aptas para SIL 2 con finales de carrera NAMUR para el modo de baja demanda para toda su cartera de productos de caudalímetros de área variable (VA). Esto se aplica a los dispositivos metálicos, por ejemplo el H250 M40, y a los pequeños caudalímetros VA DK32, DK34 y DK37, así como a los dispositivos de vidrio. Tanto el dispositivo de vidrio VA40 para aplicaciones industriales sencillas como los pequeños contadores VA DK46, DK47, DK48 y DK800 están disponibles en una versión apta para SIL 2 para su uso en sistemas instrumentados de seguridad (SIS).
¿Pueden utilizarse también caudalímetros de área variable en aplicaciones higiénicas?
Con el VA40 y el H250F M40, KROHNE ofrece dos caudalímetros de área variable de diseño higiénico para aplicaciones alimentarias y farmacéuticas. Los materiales conformes con las normas FDA, EC1935 y GB4806 cumplen los estrictos requisitos legales y de higiene. Un diseño sin espacios muertos ni zonas de estancamiento, así como la superficie tratada y opcionalmente electro pulida de las partes húmedas con una profundidad de rugosidad Ra <0,8 µm dificultan los depósitos y permiten una limpieza muy buena. Las excelentes propiedades del H250F M40 se utilizan en la industria farmacéutica, por ejemplo, en sistemas de agua ultrapura, y en la industria alimentaria para la medida de nata.
¿Qué rangos de medida tienen los caudalímetros de área variable KROHNE para aplicaciones de proceso?
Debido a la tecnología, el intervalo de medida típico de los dispositivos de proceso de área variable es de 10:1. Como opción, el rango de medida del H250 M40 puede ampliarse hasta 100:1, algo único en los dispositivos de medida de esta categoría en todo el mundo. Esto elimina la necesidad de dispositivos de medida adicionales para cantidades muy pequeñas.
¿Cómo se instalan los rotámetros?
Por lo general, los caudalímetros con flotador (rotámetros) deben instalarse verticalmente en una tubería con caudal ascendente y el medio debe fluir a través de ellos de abajo hacia arriba para garantizar una medida estable. Además, KROHNE ofrece versiones únicas del caudalímetro de área variable H250 M40 que también pueden utilizarse para tuberías horizontales o incluso descendentes, ofreciendo así la máxima libertad de diseño.
¿Los caudalímetros de área variable requieren tramos rectos de entrada y salida?
Cuando se utilizan caudalímetros de área variable, las secciones rectas de entrada y salida no son necesarias por razones de precisión, pero pueden reducir la inestabilidad del caudal debida a perfiles de caudal fluctuantes y prolongar la vida útil debido a la reducción del desgaste mecánico. Esto se aplica en particular a los dispositivos de proceso ≥DN50 / 2", para los que se recomiendan tramos de entrada/salida de 5D/3D.
¿De qué están hechos los caudalímetros de área variable KROHNE y qué materiales se utilizan?
KROHNE ofrece caudalímetros de área variable en diferentes versiones y para diferentes rangos de medida. Entre ellos se incluyen caudalímetros robustos, resistentes a roturas y golpes, con tubo de medida y flotador de acero inoxidable o materiales especiales, así como modelos con cono de medida de vidrio.
Caudalímetros y purgadores de área variable totalmente metálicos
Los caudalímetros totalmente metálicos están especialmente diseñados para la medida de líquidos y para medidas de caudal de gas en condiciones de funcionamiento y ambientales difíciles. Su construcción robusta y resistente a los golpes permite una integración sencilla y rentable en diversos sistemas de medida, como analizadores de procesos, sin necesidad de tramos de entrada y salida.
Con el H250 M40, KROHNE también ofrece un medidor de VA totalmente metálico que también está disponible en muchos materiales especiales, dependiendo del producto que se mida. Para garantizar la durabilidad del dispositivo incluso con medios químicamente exigentes, puede fabricarse en materiales especiales como Hastelloy®titanio, Monel®, 6Mo, Inconel® etc. Para aplicaciones con ácidos y álcalis agresivos, la H250C M40 también está disponible con un revestimiento de plástico de politetrafluoroetileno (PTFE). KROHNE también ofrece alojamientos de indicación especiales de acero inoxidable para el H250 M40, que incluso pueden resistir ataques de salpicaduras salinas y precipitaciones contaminantes.
Caudalímetros y purgadores de vidrio de área variable
Los caudalímetros de vidrio de área variable son especialmente adecuados para medir cantidades muy pequeñas de gases inertes y caudales de muestra hasta una presión de 10 barg / 145 psig. Los medidores de purga ofrecen una visibilidad directa del medio y, por tanto, una lectura inmediata del caudal. Con el VA40 y el VA45, KROHNE también ofrece caudalímetros de vidrio para aplicaciones de proceso.
¿Qué opciones de control y comunicación tienen los caudalímetros de área variable KROHNE?
Los caudalímetros de área variable KROHNE ofrecen una amplia gama de opciones adicionales que amplían significativamente sus posibilidades de aplicación y funcionalidades. Destacan especialmente las opciones en el ámbito de las válvulas reguladoras de presión y los finales de carrera, así como las salidas de señales analógicas y digitales.
Válvulas de control de presión
KROHNE ofrece caudalímetros de área variable con válvulas de control de presión integradas que permiten un control preciso del caudal volumétrico. Estas válvulas son especialmente útiles en aplicaciones en las que la presión debe mantenerse constante para garantizar un caudal constante. Las válvulas reguladoras de presión están disponibles en distintas versiones para satisfacer los requisitos específicos de diferentes aplicaciones.
Interruptores límite
Además de las válvulas de control de presión, los caudalímetros de área variable KROHNE también pueden equiparse con interruptores de fin de carrera. Garantizan el control de determinados valores límite de caudal y activan una señal si se superan o no se alcanzan dichos valores. Esto es especialmente importante en aplicaciones que requieren una supervisión y un control precisos del caudal para garantizar la seguridad y la eficacia de los procesos.
Señales de salida
Aunque los caudalímetros de área variable funcionan básicamente como caudalímetros puramente mecánicos (rotámetros) sin alimentación eléctrica, KROHNE también ofrece muchas versiones con indicador electrónico de barras gráficas, salida analógica o incluso digital.
Por ejemplo, el caudalímetro de área variable H250 M40 puede utilizarse tanto como un dispositivo mecánico sin alimentación auxiliar para la indicación local del caudal como un dispositivo electrónico que puede integrarse en sistemas a través de varias opciones de salida de señal: mediante 4-20 mA y HART o bus de campo y Profibus. La modularidad inteligente de la H250 M40 permite actualizar funcionalmente los dispositivos existentes en campo, reequipando o sustituyendo los módulos de comunicación sin interrumpir el proceso.
¿Qué opciones de diagnóstico tienen los caudalímetros de área variable?
Los caudalímetros de área variable de última generación con módulo electrónico ahora también pueden utilizar funciones de diagnóstico como la supervisión de funcionamiento, registro de errores y las alarmas para identificar e informar de los problemas. Para ello, los caudalímetros de área variable KROHNE H250 M40 están equipados de serie con la tecnología de monitorización continua del flotador (CFM), que permite un diagnóstico fiable y la optimización del proceso en todo el rango de medida. Las funciones de diagnóstico incluyen
Bloqueos del flotador por suciedad o golpes de presión.
Las
Caudal pulsante en medidas de líquidos causadas, por ejemplo, por bombas de desplazamiento positivo.
Instalación incorrecta del flotador después del mantenimiento.
Campos magnéticos CC externos interferentes que podrían causar un error en la medida.
Los diagnósticos se clasifican según la norma NAMUR NE107, desde los puramente informativos hasta los errores del dispositivo con salida de corriente de fallo, para permitir que se tomen las medidas correctivas adecuadas. Esto contribuye a prolongar la vida útil del caudalímetro y a mejorar la fiabilidad del proceso.