Rotámetro y Vertedero

Área variable Rotámetro El rotámetro se compone de un tubo adelgazado en el cual el flujo está dirigido verticalmente hacia arriba. Un flotador sube o baja en respuesta a la velocidad de flujo hasta que alcanza una posición en la que la fuerza de arrastre en el flotador se equilibra con su peso sumergido. La calibración consiste en correlacionar la elevación vertical con la descarga. Con un diseño apropiado, se puede hacer que la posición sea linealmente proporcional a la descarga, o si se desea, se puede formular otra relación, tal como una posición logarítmicamente proporcional a la descarga. El rotámetro no es tan preciso como los medidores de presión diferencial; por lo general oscila dentro del rango de una escala completa de 5%.

Características     

Típicamente hecho de vidrio Usualmente utilizados para agua o aire El flotador es de aluminio anodizado o de cerámica El flotador utiliza una guía, sellos y tiene inferior y superior El flotador debe ser más denso de lo contrario flotaría aun cuando no exista flujo. o Empujado hacia arriba por la fuerza fluido o Empujado hacia arriba por la

topes que el fluido,

de arrastre del gravedad

Implementación Un caudal grande a través de un área determinada aumenta la velocidad del fluido y su fuerza de arrastre, el flotador será empujado hacia arriba. Entre más sube el flotador, mayor es el área alrededor del flotador. La fuerza de arrastre decrece hasta que existe un equilibrio mecánico con el peso del flotador.

Perdidas 

La pérdida de carga depende de la perdida por fricción en el tubo

La gama de caudales medibles varía de 0 litro hora a 200 metros cúbicos hora. El tiempo de respuesta es lento (de 1 a 10 segundos.) La precisión varía del 1 al 10 por ciento de la amplitud de medida. Ventajas 

  

No requiere de alguna fuente externa de alimentación, únicamente utiliza las propiedades inherentes del fluido, junto de la gravedad, para medir el caudal. El rotámetro es un dispositivo relativamente simple que puede ser manufacturado en masa con materiales baratos. La posición del flotador puede ser linealmente proporcional a la descarga si se diseña apropiadamente. El vidrio es altamente resistente al choque térmico y acciones químicas.

Desventajas  

 

Debido al uso de la gravedad, debe de estar siempre posicionado verticalmente con un flujo hacia arriba. Las graduaciones únicamente sirven para una sustancia y temperatura dadas. o Mayormente es debido a la densidad y en parte a la viscosidad. o Pueden ser utilizadas varias escalas en un mismo rotámetro. Algunos fluidos pueden oscurecer la lectura. Normalmente no son manufacturados en diámetros mayores a 6 pulgadas.

Medidores de flujo en canal abierto Vertedero Es un dispositivo colocado en un canal que obliga al flujo a pasar a través de una abertura, diseñado para medir la descarga. Se han diseñado vertederos especializados para necesidades específicas; en esta sección se presentan dos tipos fundamentales, de cresta ancha y de cresta afilada. Un vertedero apropiadamente diseñado exhibirá flujo suscritico corriente arriba de la estructura, y el flujo convergerá y se acelerara hasta una condición crítica cerca de la parte superior o cresta del vertedero. En consecuencia, se puede establecer una correlación entre la descarga y una profundidad corriente arriba del vertedero. El rebose corriente abajo se denomina vertiente, el cual en general se descarga libremente a la atmosfera. Existen varios factores significativos que afectan el desempeño de un vertedero; entre ellos se puede citar el patrón de flujo tridimensional, los efectos de turbulencia, la resistencia a la fricción, la tensión superficial y cantidad de ventilación debajo de la vertiente. Las derivaciones simplificadas presentadas aquí están basadas en la ecuación de Bernoulli; los otros efectos pueden ser tomados en cuenta mediante la modificación de la descarga ideal con un coeficiente de descarga, Cd; la descarga propiamente dicha es la descarga ideal multiplicada por el coeficiente de descarga. Cuando es posible, es conveniente calibrar un vertedero particular para obtener la precisión deseada. Principales funciones    

Control de nivel en embalses, canales, depósitos, estanques, etc. Aforo o medición de caudales. Elevar el nivel del agua. Evacuación de crecientes o derivación de un determinado caudal.

Según su forma

Vertederos rectangulares a) Vertederos de pared delgada sin contracciones

b) Vertederos de pared delgada con contracciones

c)

n = número de contracciones laterales

Vertederos triangulares Angulo (° ) 15 30 45 60 90

Cd 0.520.75 0.590.72 0.590.69 0.500.54 0.500.60

Vertederos trapezoidales Este vertedero ha sido diseñado con el fin de disminuir el efecto de las contracciones que se presentan en un vertedero rectangular contraído.

Vertederos circulares

H/D

H/D

0.05 0.0272 0.55 0.10 0.1072 0.60 0.15 0.238 0.65 0.20 0.4173 0.70 0.25 0.6428 0.75 0.30 0.9119 0.80 0.35 1.2223 0.85 0.40 1.5713 0.90 0.45 1.9559 0.95 0.50 2.3734 1.00 Según el ancho de su cresta

2.8205 3.2939 3.79 4.3047 4.8336 5.3718 5.9133 6.4511 6.9756 7.4705

Vertedero de cresta delgada Este tipo de vertedero es el más usado, especialmente como aforador, por ser una estructura de fácil construcción e instalación. Debidamente calibrados o patronados se obtienen ecuaciones o curvas en las cuales el caudal es función de la carga hidráulica H.

Vertedero de cresta ancha Los vertederos de cresta ancha tienen menor capacidad de descarga para igual carga de agua que los vertederos de cresta delgada y su uso más frecuente es como estructuras de control de nivel. La mínima distancia a la cual se deben instalar los medidores de la carga hidráulica (H) para que no esté afectada por la declinación de la lámina de agua es 3.5H

Perdidas  

Debido a la relación de descarga y carga Varían entre 1% y 3% para cresta delgada y arriba del 3% para cresta ancha

Su rango de medición puede ser 20 veces superior al caudal mínimo

Ventajas    

Dispositivos sencillos Bajo costo de construcción y mantenimiento Adecuados para la precisa determinación del caudal Durabilidad aceptable

Desventajas  

Remansos que inducen a una red de canales Pequeños niveles de ahogamiento

Bibliografía Brodkey, r. s. (s.f.). Transport Phenomena: A Unified Approach. Potter, M. C. (s.f.). Mecanica de fluidos. Sotelo A., G. (s.f.). Hidráulica general. Volumen I.