medidor de flujo mecánico de diésel

¿Qué es un caudalímetro mecánico de diésel?

Un caudalímetro mecánico de diésel mide el volumen de combustible que lo atraviesa mediante piezas móviles, como engranajes ovalados. Proporciona una medición física directa, sin componentes electrónicos ni alimentación eléctrica, y se utiliza frecuentemente por su durabilidad y simplicidad en diversas aplicaciones de gestión de combustible. Puede utilizar combustibles como gasolina, diésel, queroseno, GLP, biocarburantes, etc. El caudalímetro de engranajes ovalados es un tipo típico de caudalímetro mecánico de diésel .

Principio del caudalímetro mecánico de diésel

Un caudalímetro mecánico para motores diésel funciona como un medidor de flujo de desplazamiento positivo. Mide el flujo de combustible capturando y desplazando un volumen fijo de combustible en cada ciclo de sus componentes móviles. A medida que los componentes internos se mueven, desplazan un volumen determinado de fluido, y el caudal total de combustible se determina contando el número de desplazamientos.

Cada ciclo del elemento móvil desplaza un volumen Si el componente móvil se completa ciclos, el volumen total de combustible El caudal que ha pasado por el caudalímetro se calcula mediante:

El movimiento mecánico del componente se transmite mediante un mecanismo de engranajes a un indicador, que a su vez mueve la aguja en un dial. Este dial muestra el volumen total de combustible que ha pasado por el caudalímetro.

Ventajas y desventajas del caudalímetro mecánico de combustible

El caudalímetro de engranajes ovalados es un tipo de caudalímetro de desplazamiento positivo, un medidor mecánico de flujo de combustible ampliamente utilizado que mide el flujo de fueloil mediante la captura repetida de un volumen fijo. Se caracteriza por su flujo unidireccional, por lo que se le conoce como "caudalímetro de desplazamiento positivo" en diversas regiones.

Cuenta con una larga trayectoria y una amplia aplicabilidad, con notables ventajas:

1. Alta precisión de medición: Logra un error relativo de ±0,1% a ±0,5%. La precisión del medidor de flujo de engranajes ovalados no se ve afectada por el tipo de fueloil, la viscosidad, la densidad, el número de Reynolds o la longitud de las secciones de tubería rectas aguas arriba y aguas abajo.

2. Amplio rango de medición: El medidor de flujo de engranajes ovalados es capaz de lograr una precisión de 0,5 en un rango de 10. Proporciona mediciones acumulativas precisas de fueloil, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de medición de materiales.

3. Eficaz a números de Reynolds bajos: Mide combustibles de alta viscosidad y bajo caudal con alta precisión, incluso en condiciones de números de Reynolds bajos, puede utilizarse como medidor de flujo de combustible de alta viscosidad.

4. Sección corta de tubería recta cuando se instala un medidor de flujo de combustible mecánico: Funciona eficazmente en el sitio con requisitos mínimos para secciones de tubería recta aguas arriba y aguas abajo.

Desventajas del medidor de flujo de combustible mecánico

Sin embargo, existen varias desventajas asociadas a los caudalímetros de combustible de tipo desplazamiento positivo que deben tenerse en cuenta:

1. Tamaño y complejidad: Para la misma capacidad de caudal, los caudalímetros de desplazamiento positivo suelen ser más voluminosos debido a su mayor tamaño y al mayor número de componentes mecánicos. El proceso de ensamblaje es más complejo, lo que conlleva mayores costes de fabricación.

2. Sensibilidad a contaminantes: Estos caudalímetros de combustible suelen ser sensibles a las partículas y contaminantes presentes en el combustible. La instalación de un filtro aguas arriba puede aumentar la pérdida de presión. Además, componentes como el rotor y la carcasa requieren limpieza periódica, lo que incrementa las tareas de mantenimiento.

3. Sensibilidad a las variaciones del caudal: Los cambios frecuentes en el caudal pueden dañar las piezas giratorias. Es fundamental evitar la apertura o el cierre brusco de las válvulas cercanas al caudalímetro de diésel, ya que estas acciones pueden dañar el instrumento si el operador no las controla adecuadamente.

A pesar de estas limitaciones, los caudalímetros de desplazamiento positivo siguen siendo un instrumento de medición de flujo de combustible ampliamente utilizado y fiable debido a su alta precisión y larga vida útil. Se emplean comúnmente en industrias como la medición y comercialización de petróleo, la industria manufacturera ligera, el procesamiento de alimentos y otros sectores.

Especificaciones técnicas del medidor de flujo de combustible mecánico

• Los principales parámetros técnicos de los caudalímetros volumétricos incluyen: diámetro nominal, fluido medible, rango de caudal, precisión, presión nominal, rango de temperatura de funcionamiento, etc.
• Tamaño del caudalímetro mecánico de combustible: desde DN10 hasta DN250.
• Precisión: 0,5 % (estándar), opción con 0,2 %
• Rango de temperatura del combustible: -20 ~120 ℃
• La viscosidad máxima del combustible es de 4000 cp.
• Material del caudalímetro: opciones de hierro fundido, acero fundido y acero inoxidable.
• Presión nominal: estándar 232 psi, presión máxima de combustible 914 psi.
• El dial puede ser con función de total acumulativo o con opción de función de total reiniciable, como se muestra en la siguiente imagen.

Análisis de errores del medidor de flujo de combustible mecánico

Para realizar un análisis de errores preciso en los caudalímetros mecánicos de combustible, es necesario considerar varios factores críticos. Suponiendo que se mantengan la precisión del mecanizado y los estándares de ensamblaje, las principales fuentes de error sistemático incluyen fugas o deslizamientos, que se producen debido a la holgura entre el elemento de medición (como un rotor, rascador o pistón) y la cavidad interna de la carcasa. Otro factor importante es la variación del volumen de la cámara de medición, que puede ocurrir debido a la deformación de la carcasa causada por la presión del fluido, la tensión mecánica y las fluctuaciones de temperatura.

Las fugas se ven influenciadas por el tamaño de la holgura, la viscosidad del fluido y la diferencia de presión entre la entrada y la salida del caudalímetro (relacionada con la resistencia al movimiento del elemento de medición, el mecanismo de transmisión y la resistencia al flujo del fluido dentro de la carcasa). Si bien minimizar la holgura puede reducir las fugas, también aumenta la complejidad de la fabricación y conlleva el riesgo de atascar los componentes móviles o, como mínimo, de incrementar la resistencia. Por lo tanto, la holgura no se puede minimizar indefinidamente. La resistencia del rotor a la rotación, que se compensa con la diferencia de presión entre la entrada y la salida, junto con la pérdida de presión causada por la viscosidad del fluido dentro de la cámara de medición, contribuye a la diferencia de presión total que provoca las fugas de fluido a través de la holgura. Factores como el aumento de la holgura, la disminución de la viscosidad, el incremento de la diferencia de presión, el aumento de la densidad y el incremento de la resistencia a la rotación exacerban las fugas. Para los caudalímetros volumétricos de alta precisión, minimizar las fugas es esencial, lo que requiere que el rotor gire libremente con un par de resistencia mínimo, garantizando una pequeña diferencia de presión, manteniendo una holgura adecuadamente pequeña y seleccionando un fluido con una viscosidad moderada.

Si la viscosidad del fluido que se mide difiere significativamente de la del fluido de calibración, el margen de error del caudalímetro aumentará. Para mitigar este problema, la calibración del caudalímetro con fluidos de viscosidades variables —tanto inferiores como superiores a la del fluido real— permite realizar correcciones mediante un método de interpolación durante el funcionamiento.

Consideraciones para la selección de un medidor de flujo de combustible mecánico

Al seleccionar caudalímetros volumétricos, especialmente para aplicaciones como la medición de productos derivados del fueloil, el comercio y la contabilidad de materiales, se debe prestar especial atención para garantizar un rendimiento y una precisión óptimos. Se deben observar las siguientes directrices:

• 1. Requisitos de alta precisión: Para aplicaciones que requieren alta exactitud, es crucial seleccionar un medidor de flujo de combustible con la precisión adecuada. Si el fluido contiene impurezas, se debe instalar un filtro aguas arriba del sensor de flujo. Además, es recomendable instalar un manómetro o un manómetro diferencial tanto en la entrada como en la salida del filtro. Esta configuración permite limpiar el filtro oportunamente cuando se detecta un aumento significativo en la presión diferencial. La selección adecuada de los equipos auxiliares, como filtros, eliminadores de aire y válvulas de retención, es tan importante como la selección correcta del propio medidor de flujo de combustible mecánico.
  
  
• 2. Consideraciones sobre la dirección del flujo y el bypass: Los caudalímetros mecánicos de desplazamiento positivo para combustible generalmente permiten el flujo de fluido en una sola dirección. Por lo tanto, cuando se requiere flujo inverso (p. ej., durante el barrido de la línea), se debe instalar una tubería de bypass para evitar daños al caudalímetro. Para facilitar el mantenimiento, como la limpieza del filtro o del caudalímetro sin interrumpir el flujo ni la producción, se recomienda instalar una tubería de bypass paralela que se pueda abrir según sea necesario. Los accesorios correspondientes deben seleccionarse y adquirirse cuidadosamente.

• 3. Prevención de obstrucciones y conmutación automática: Las impurezas en el combustible pueden obstruir el rotor del caudalímetro volumétrico, lo que podría interrumpir el flujo de fluido y provocar fallos en el proceso. En estos casos, se debe incorporar un sistema de conmutación automática. La instalación de una alarma de presión diferencial entre la entrada y la salida del caudalímetro puede alertar a los operarios cuando el rotor esté obstruido, activando la tubería de derivación para garantizar el flujo continuo de fueloil. Los diseñadores deben incorporar un sistema de conmutación automática al especificar el caudalímetro.
  
  
• 4. Caudal e integridad mecánica: Dado que este tipo de caudalímetro consta de varias piezas móviles, operar a velocidades excesivamente altas puede causar daños mecánicos. Por lo tanto, al seleccionar las especificaciones del caudalímetro de fueloil, es importante no operar el sensor de flujo de combustible en los extremos superior o inferior de su rango de caudal, ya que esto puede comprometer la precisión. El rango de operación recomendado se encuentra entre el 20 % y el 80 % del límite superior de caudal del medidor. Si resulta difícil equilibrar tanto el diámetro del caudalímetro como el rango de caudal, se debe priorizar el mantenimiento del rango de flujo óptimo, ajustando el diámetro de la sección de medición si fuera necesario (por ejemplo, mediante una junta reductora).
  
  
• 5. Manejo de fluidos especiales: Para fluidos especiales, como flujos bifásicos o fluidos corrosivos, se debe seleccionar un caudalímetro volumétrico especializado. Sin embargo, cabe señalar que las especificaciones disponibles para estos medidores suelen ser limitadas. En los casos en que las opciones estándar no sean suficientes, puede ser necesario consultar con el fabricante para analizar soluciones personalizadas.

Instalación, uso y mantenimiento del medidor de flujo de combustible mecánico

Al instalar y mantener caudalímetros volumétricos de fueloil, especialmente para aplicaciones que implican mediciones precisas como el suministro comercial o estándar, es esencial seguir las siguientes directrices para garantizar un rendimiento preciso y una larga vida útil:

1. Selección del lugar de instalación: El lugar de instalación debe cumplir con las directrices de funcionamiento del caudalímetro de combustible, idealmente en interiores. Si es necesario instalarlo en exteriores, se debe utilizar una carcasa protectora para mitigar los efectos de la exposición ambiental. Para instalaciones con requisitos de protección contra explosiones, seleccione un caudalímetro que cumpla con las clasificaciones de protección contra explosiones necesarias.

2. Precauciones de instalación: Asegúrese de que la dirección del flujo indicada en el medidor de flujo de combustible coincida con el flujo real del fluido, como gasolina o diésel. Si es necesario, instale una válvula antirretorno para evitar el flujo inverso, excepto en los casos en que el medidor de flujo bidireccional esté diseñado específicamente para tal fin. Antes de la instalación, la tubería aguas arriba debe limpiarse a fondo, seguida de la instalación de un filtro y el medidor de flujo. En algunos casos, puede ser necesario un eliminador de aire. La válvula utilizada para regular el flujo de diésel debe colocarse aguas abajo del medidor de flujo para mantener la tubería completamente llena durante el funcionamiento. Al conectar el medidor de flujo a la tubería, evite aplicar tensión mecánica a la carcasa del medidor que pueda causar deformación. La tubería debe estar sujeta firmemente para evitar movimientos y debe proporcionarse suficiente espacio libre alrededor del medidor de flujo para facilitar el acceso de mantenimiento.

3. Pruebas previas a la instalación: En los caudalímetros de combustible utilizados en aplicaciones comerciales o de medición de precisión, se debe verificar el rendimiento metrológico antes de la instalación. El caudalímetro de diésel solo debe instalarse tras confirmar su precisión y garantizar su funcionamiento dentro del rango de caudal óptimo, tal como se indica en el certificado de calibración.

4. Puesta en marcha: Al poner en servicio el caudalímetro de combustible tipo PD, abra y cierre las válvulas gradualmente para evitar fluctuaciones bruscas de presión que podrían dañar el instrumento. Durante el uso inicial, verifique que el caudal real de combustible se encuentre dentro del rango especificado para el caudalímetro y ajuste sus especificaciones si es necesario.

5. Compensación para condiciones estándar: Los caudalímetros volumétricos miden el caudal de combustible en condiciones reales de operación (presión y temperatura). Sin embargo, a menudo es necesario reportar las mediciones como caudal volumétrico o másico en condiciones estándar. Esto requiere la medición simultánea de la temperatura y la presión, cuyas señales se envían a un instrumento de visualización compensador para calcular y mostrar los valores de caudal corregidos en condiciones estándar (normalmente 20 °C y 1 atmósfera estándar). Los usuarios deben tener especial cuidado al interpretar las lecturas de los caudalímetros de gases, ya que la precisión se ve comprometida sin la compensación de temperatura y presión.

6. Mantenimiento: Debido a la presencia de numerosas piezas móviles, la lubricación periódica de los cojinetes y los puntos de engrane es esencial para mantener la flexibilidad, la precisión y la vida útil del mecanismo de transmisión. Con el tiempo, los filtros y los purgadores de aire deben limpiarse de residuos y sedimentos para mantener su eficacia.

7. Calibración y monitoreo: Para mantener la precisión de las mediciones y detectar posibles problemas a tiempo, el caudalímetro debe calibrarse periódicamente según los requisitos del organismo regulador o el periodo de validez del certificado de calibración. Si es posible, limpie el interior del caudalímetro periódicamente para garantizar su óptimo funcionamiento.

8. Monitoreo del rotor: Los componentes del rotor de los caudalímetros volumétricos están en contacto directo con el fluido y giran a altas velocidades, lo que los hace susceptibles a obstrucciones, contaminación, atascos y desgaste. Para monitorear estas condiciones, se debe instalar un manómetro diferencial en la entrada y la salida del caudalímetro. Utilice la lectura de presión diferencial a caudal máximo durante el funcionamiento normal como referencia para el monitoreo. Si la presión diferencial se vuelve excesiva a caudal máximo, es posible que el caudalímetro requiera inspección.

9. Soporte del fabricante del caudalímetro: Dada la diversidad de diseños de caudalímetros volumétricos y posibles modos de fallo, es fundamental revisar detenidamente el manual del usuario. En caso de una avería no identificada, póngase en contacto con el fabricante del caudalímetro para obtener asistencia con las reparaciones y la calibración.

10. Prevención de discrepancias en las mediciones: En aplicaciones de medición comercial, para prevenir discrepancias, el departamento de metrología debe asegurar el mecanismo de ajuste de errores del caudalímetro con un precinto o candado. El periodo de verificación debe estar claramente definido y el caudalímetro debe calibrarse periódicamente con un patrón de mayor precisión, preferiblemente en una estación de medición certificada.