Un medidor de desplazamiento positivo es un tipo de medidor de flujo que requiere que el fluido desplace mecánicamente los componentes en el 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 fijos y medidos (incrementos o volúmenes finitos 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 la cantidad total de baldes para el flujo "totalizado"). Con la compensación de presión y temperatura adecuada, se puede determinar con precisión el caudal másico.
Estos dispositivos constan de una o más cámaras que obstruyen el flujo del medio y un mecanismo rotatorio o de vaivén que permite el paso de cantidades de volumen fijo. La cantidad de paquetes que pasan a través de la cámara determina el volumen del medio. La velocidad de revolución o de vaivén determina el caudal. Existen dos tipos básicos de medidores de caudal 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 proporcionan capacidades adicionales, como una pantalla integrada y/o una interfaz de usuario. Para ambos tipos de caudalímetros 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 la precisión porcentual (normalmente como porcentaje de la lectura real, no de la escala completa) . Los proveedores indican si los dispositivos están diseñados para medir fluidos o gases.
Un caudalímetro de tornillo está compuesto por 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 extremo del dispositivo de medición. Para que esto suceda, la caída de presión es esencial 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 proporcionar una medición en función del caudal, la viscosidad y el tamaño de la cámara de medición. [3] ft
Los caudalímetros de tornillo son 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 y confiabilidad sobresalientes. Gracias a los caudalímetros de tornillo, los institutos de metrología públicos e independientes en todo el mundo pueden comparar sus respectivos trabajos, instalaciones o calibrar otros caudalímetros (por ejemplo, medición maestra) o comparar el rendimiento de los caudalímetros 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 patrón internacional: [13] [14] [15] [16]
Cada pistón se acciona mecánica o magnéticamente para llenar un cilindro con el fluido y luego descargarlo. Cada carrera representa una medida finita del fluido (puede ser un dispositivo de uno o varios pistones).
Los medidores de caudal de engranajes se basan en engranajes internos que giran a medida que el fluido pasa a través de ellos. Existen varios tipos de medidores de engranajes, que reciben su nombre principalmente por la forma de los componentes internos.
En los caudalímetros de engranajes ovalados, se montan dos engranajes ovalados o rotores 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 “balancea” alrededor de un eje por el flujo de fluido y cada rotación representa una cantidad finita de fluido transferido. Un caudalímetro de disco oscilante tiene un disco redondo montado sobre un husillo en una cámara cilíndrica. Al rastrear los movimientos del husillo, el caudalímetro 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 álabes divide los espacios entre los álabes en volúmenes discretos y se cuenta cada rotación (o paso de álabes).
El fluido se introduce en el lado de entrada de un diafragma oscilante y luego se dispersa 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 una alta reducción de caudal . Se pueden utilizar en fluidos muy viscosos , sucios y corrosivos y, en esencia, no requieren tramos rectos de tubería para el acondicionamiento de la corriente de 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 las casas, es un ejemplo de medidor de desplazamiento positivo. Este tipo de medidor es 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 caudalímetros de desplazamiento positivo, con sellos de limpieza internos, producen la presión diferencial más alta (y, en consecuencia, la mayor pérdida de carga por caída de presión ) de todos los tipos de caudalímetros. Los caudalímetros 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 caudal 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 de PD se diferencian de los medidores de turbina en que manejan bien líquidos de viscosidad media y alta. Por esta razón, a menudo se utilizan para medir el flujo de fluidos hidráulicos . En comparación con los medidores de tipo orificio , los medidores de 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 más costoso que los tipos de desplazamiento no positivo, como los medidores de placas de orificio, magnéticos o de vórtice .