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Introdução aos rotâmetros
O que são rotâmetros?
O rotâmetro é um medidor de vazão industrial utilizado para medir a taxa de vazão de líquidos e gases. O rotâmetro possui um tubo e um flutuador. A resposta do flutuador para as alterações nas taxas de vazão é linear e um intervalo ou variação de vazão de 10 para 1 é o padrão. No caso dos rotâmetros para laboratório da OMEGA™, é possível ter maior flexibilidade pela utilização de equações de correlação. O rotâmetro é popular por causa de sua escala linear, do intervalo de medição relativamente longo e da baixa perda de carga. A instalação e a manutenção são simples.

Princípio de operação
A operação do rotâmetro é baseada no princípio de área variável: a vazão do fluido eleva um flutuador em um tubo cônico, aumentando a área de passagem do fluido. Quanto maior a vazão, mais alto o flutuador é elevado. A altura do flutuador é diretamente proporcional à taxa de vazão. Com líquidos, o flutuador é elevado por uma combinação da flutuabilidade do líquido com a altura manométrica da velocidade do fluido. Com gases, a flutuabilidade é desprezível e o flutuador responde somente à altura manométrica da velocidade.
O flutuador sobe ou desce no tubo proporcionalmente à taxa de vazão do fluido e a área anular entre o flutuador e a parede do tubo. O flutuador atinge uma posição estável no tubo quando a força para cima exercida pelo fluido em vazão é igual à força gravitacional para baixo exercida pelo peso do flutuador. Uma alterção na taxa de vazão perturba esse equilíbrio de forças. Com isso, o flutuador sobe ou desce, alterando a área anular até alcançar novamente uma posição em que as forças estejam em equilíbrio. Para satisfazer a equação de força, o flutuador do rotâmetro assume uma posição distinta para cada taxa de vazão constante. No entanto, é importante observar que, como a posição do flutuador depende da gravidade, os rotâmetros devem ser orientados e montados verticalmente.

Seleção do medidor de vazão tipo rotâmetro
As principais perguntas que precisam ser respondidas antes de selecionar um rotâmetro são:
  • Quais são as taxas mínimas e máximas de vazão para o medidor de vazão?
  • Qual é a temperatura mínima e máxima do processo?
  • Qual é o tamanho do tubo?
  • É preferível possuir um rotâmetro de leitura direta ou uma tabela de referência seria aceitável?
  • Qual é a exatidão necessária?
  • É necessário utilizar uma válvula para regular a vazão?
  • Haverá contrapressão?
  • Qual é a pressão máxima do processo?

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 Tipos de rotâmetros
Tubo de medidor de fluxo de vidro E-Z com proteção frontal com lente de aumento Rotâmetros de tubo de vidro
O rotâmetro básico é do tipo tubo de vidro com indicação. O tubo é produzido com alta precisão em vidro de borosilicato e o flutuador é precisamente fabricado com metal, vidro ou plástico. O flutuador de metal geralmente é feito em aço inoxidável para oferecer resistência à corrosão. O flutuador possui uma aresta de medição afiada em que a leitura é observada por meio de uma escala montada junto ao tubo.
Encaixes e conexões para as extremidades estão disponíveis em diversos materiais e estilos. Os elementos de maior importância são o tubo e o flutuador, geralmente chamados de combinação tubo-flutuador, uma vez que essa é a parte do rotâmetro que faz a medição. Há outras combinações similares de tubo de vidro com flutuador de aço inoxidável disponíveis, independentemente do tipo de carcaça ou conexão das extremidades que a aplicação possa exigir, para melhor atender aos requisitos do cliente. A escala do rotâmetro é calibrada para efetuar uma leitura direta do ar ou da água, ou para uma escala de leitura da porcentagem do intervalo, ou ainda, uma escala arbitrária a ser utilizada com equações ou tabelas de conversão. Os rotâmetros de tubo de vidro com proteção de segurança são utilizados pela indústria para a medição de líquidos e gases. Eles fornecem uma capacidade de vazão de cerca de 60 GPM e são fabricados com conexões nas extremidades, feitos de metal ou plástico, para atender às características químicas do fluido em medição. Os únicos fluidos para os quais esses medidores não são adequados são os que afetam os tubos de medição de vidro, como água a uma temperatura acima de 90 °C (194 °F) com pH alto que amolece o vidro; vapor úmido, que causa o mesmo efeito; soda cáustica, que dissolve vidro; e ácido flurídrico, que corrói o vidro. As principais limitações dos rotâmetros de uso geral são os limites de pressão e temperatura do tubo de medição de vidro. Tubos pequenos de 6 mm (1/4") são adequados para pressões de funcionamento de até 500 psig, mas a pressão de operação de um tubo grande de 51 mm (2") pode ser menor que 100 psig. O limite prático de temperatura para rotâmetros de vidro é de 204 °C (400 °F), embora operações a temperaturas tão elevadas possam reduzir substancialmente a pressão de operação do medidor. Em geral, há uma relação linear entre a pressão e temperatura de operação.

Medidores de vazão com armação metálica Medidores de vazão de tubo metálico
Para pressões e temperaturas mais elevadas, que vão além do intervalo prático dos tubos de vidro, são utilizados tubos de metal. Esses tubos geralmente são fabricados em alumínio, latão ou aço inoxidável. A posição do pistão é determinada por seguidores mecânicos ou magnéticos, que são lidos na parte externa do tubo de medição metálico. De forma semelhante aos rotâmetros de tubo de vidro, a combinação mola-pistão determina a taxa de vazão e as conexões e materiais de construção são escolhidos de forma que satisfaçam às exigências das aplicações. Esses medidores são utilizados para serviços em que a elevada pressão ou temperatura de operação, golpes de aríete ou outras forças possam causar danos aos tubos de medição de vidro. Os medidores de vazão com mola e pistão são utilizados para a maioria dos fluidos, inclusive líquidos e gases corrosivos. Eles são adequados para aplicações com vapor, em que a utilização de tubos de vidro seria inaceitável.
Rotâmetros inteiramente de plástico Rotâmetros de tubo plástico
Os tubos de plástico são utilizados nos projetos de alguns rotâmetros em função de seu menor custo e da grande resistência a impactos. Normalmente são construídos em policarbonato com conexões nas extremidades feitas de metal ou plástico. É preciso ter cuidado na instalação de conexões de plástico nas extremidades para que as roscas não sejam distorcidas. Os rotâmetros construídos inteiramente em plástico estão disponíveis para aplicações em que peças metálicas úmidas não sejam aplicáveis, tais como água desionizada ou substâncias corrosivas.

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