Un medidor de desplazamiento positivo es un tipo de medidor de flujo que requiere fluido para desplazar mecánicamente los componentes del medidor para poder medir el flujo. Los medidores de flujo de desplazamiento positivo (PD) miden el caudal volumétrico de un fluido o gas en movimiento dividiendo el medio en volúmenes medidos fijos (incrementos finitos o volúmenes del fluido). Una analogía básica sería sostener un balde debajo de un grifo, llenarlo hasta un nivel determinado, luego reemplazarlo rápidamente con otro balde y cronometrar la velocidad a la que se llenan los baldes (o el número total de baldes para el flujo “totalizado”). . Con una compensación adecuada de presión y temperatura, se puede determinar con precisión el caudal másico.
Estos dispositivos constan de una cámara que obstruye el flujo del medio y un mecanismo giratorio o alternativo que permite el paso de cantidades de volumen fijo. El número de paquetes que pasan por la cámara determina el volumen del medio. La tasa de revolución o reciprocidad determina el caudal. Hay dos tipos básicos de medidores de flujo de desplazamiento positivo. Los sistemas de solo sensores o transductores son dispositivos similares a interruptores que proporcionan salidas electrónicas para procesadores, controladores o sistemas de adquisición de datos.
Los sistemas de sensores completos brindan capacidades adicionales, como una pantalla integral y/o una interfaz de usuario. Para ambos tipos de medidores de flujo de desplazamiento positivo, las especificaciones de rendimiento incluyen el caudal mínimo y máximo medible, la presión de funcionamiento, el rango de temperatura , la viscosidad máxima permitida del material, el tamaño de la conexión y el porcentaje de precisión (normalmente como porcentaje de la lectura real, no a escala completa). . Los proveedores indican si los dispositivos están diseñados para medir fluidos o gases.
Un caudalímetro de tornillo se compone de un conjunto de tornillos (también llamados husillos) que forman con la estructura interna de la carcasa del caudalímetro una cámara de medición. [1] El tornillo entrará en rotación gracias al medio que pasa a través del dispositivo, que luego será transferido por dichos tornillos de un extremo al otro del dispositivo de medición. Para ello, la caída de presión es fundamental y se considera un "mal necesario". [2] Esta rotación puede luego ser registrada por un sensor que, combinado con la unidad de procesamiento (software y hardware), podrá entregar una medición de acuerdo con el caudal, la viscosidad y el tamaño de la cámara de medición. [3] pies
Los caudalímetros de tornillo son bien reconocidos por su excelente linealidad (±0,001%), [4] [5] excelente repetibilidad (hasta 0,006%) [6] y precisión (±0,1%). [7] [8] Tienen la propensión a ser utilizados como referencia metrológica internacional y/o estándar por institutos metrológicos, debido a sus características sobresalientes y confiabilidad. Gracias a los medidores de tornillo, los institutos de metrología públicos e independientes de todo el mundo pueden comparar sus respectivos trabajos e instalaciones o calibrar otros medidores de flujo (por ejemplo, medición maestra) o comparar el rendimiento de los medidores de flujo de acuerdo con diferentes principios de medición. [9] [10] [11] [12]
Lista de institutos de metrología públicos e independientes que utilizan caudalímetros de tornillo como referencia y/o estándar internacional: [13] [14] [15] [16]
Cada pistón se opera mecánica o magnéticamente para llenar un cilindro con el fluido y luego descargar el fluido. Cada carrera representa una medida finita del fluido (puede ser un dispositivo de uno o varios pistones).
Los medidores de flujo de engranajes se basan en engranajes internos que giran a medida que el fluido pasa a través de ellos. Hay varios tipos de medidores de engranajes llamados principalmente por la forma de los componentes internos.
En los caudalímetros de engranajes ovalados, se montan dos engranajes o rotores ovalados dentro de un cilindro. A medida que el fluido fluye a través del cilindro, la presión del fluido hace que los rotores giren. A medida que aumenta el caudal, también aumenta la velocidad de rotación de los rotores.
Un disco montado sobre una esfera se "bambolea" alrededor de un eje por el flujo de fluido y cada rotación representa una cantidad finita de fluido transferido. Un medidor de flujo de disco nutante tiene un disco redondo montado sobre un eje en una cámara cilíndrica. Al seguir los movimientos del eje, el medidor de flujo determina la cantidad de veces que la cámara atrapa y vacía el fluido. Esta información se utiliza para determinar el caudal.
Un impulsor giratorio que contiene dos o más paletas divide los espacios entre las paletas en volúmenes discretos y se cuenta cada rotación (o paso de las paletas).
El fluido se aspira hacia el lado de entrada de un diafragma oscilante y luego se disipa hacia la salida. Los ciclos de oscilación del diafragma se cuentan para determinar el caudal.
Los caudalímetros de desplazamiento positivo son muy precisos y tienen un alto ratio . Se pueden usar en fluidos muy viscosos , sucios y corrosivos y esencialmente no requieren tramos rectos de tubería para el acondicionamiento del flujo de fluido, aunque la caída de presión puede ser un problema. Se utilizan ampliamente en la transferencia de custodia de aceites y fluidos líquidos (gasolina) y se aplican en la medición de agua y gas natural en hogares residenciales. Un medidor de diafragma, con el que están equipadas la mayoría de los hogares, es un ejemplo de medidor de desplazamiento positivo. Este tipo de medidor resulta atractivo en ciertas aplicaciones de flujo de transferencia de custodia donde es fundamental que la medición sea funcional para que se produzca cualquier flujo.
Los medidores de flujo de desplazamiento positivo, con sellos de limpieza internos, producen la presión diferencial más alta (y posteriormente la mayor pérdida de carga por caída de presión ) de todos los tipos de medidores de flujo. Los medidores que dependen de un sello líquido crean una caída de presión relativamente baja.
Los medidores de desplazamiento positivo (PD) pueden medir tanto líquidos como gases. Al igual que los medidores de turbina, los medidores de flujo PD funcionan mejor con líquidos y gases limpios, no corrosivos y no erosivos, aunque algunos modelos toleran algunas impurezas. Debido a su alta precisión, los medidores PD se utilizan ampliamente en residencias para medir la cantidad de gas o agua utilizada. Otras aplicaciones incluyen: inyección de productos químicos, medición de combustible, bancos de pruebas de precisión, alta presión, pruebas hidráulicas y aplicaciones de precisión similares. [aplicación 1]
Algunos diseños requieren que solo se mida el fluido lubricante, porque los rotores están expuestos al fluido. Los medidores PD se diferencian de los medidores de turbina en que manejan bien líquidos de viscosidad media y alta. Por este motivo, se suelen utilizar para medir el caudal de fluidos hidráulicos . En comparación con los medidores de tipo orificio , los medidores PD requieren muy poca tubería recta aguas arriba, ya que no son sensibles a la distribución desigual del flujo en el área de la tubería. [17] Los medidores de flujo de desplazamiento positivo pueden proporcionar una mejor precisión relativa a flujos bajos que los medidores de flujo de tipo orificio. Sin embargo, un medidor de desplazamiento positivo puede ser considerablemente más pesado y costoso que los tipos de desplazamiento no positivo, como los medidores de flujo de placa de orificio, magnéticos o de vórtice .