Medidor de caudal diésel mecánico

¿Qué es el medidor de caudal diésel mecánico?

Un caudalímetro mecánico de diésel mide el volumen de combustible diésel que pasa a través de él mediante piezas móviles como engranajes ovalados. Proporciona una medición física directa sin componentes electrónicos ni fuente de alimentación, y suele utilizarse por su durabilidad y simplicidad en diversas aplicaciones de gestión de combustible. El combustible puede ser gasolina, petróleo, diésel, queroseno, GLP, biocombustibles, etc.

Principio del caudalímetro mecánico diésel

Un caudalímetro diésel mecánico funciona como un caudalímetro de desplazamiento positivo. Mide el caudal de combustible capturando y desplazando un volumen fijo de combustible con 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 que ha pasado por el caudalímetro se calcula mediante:

El movimiento mecánico del componente se transmite a través de 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 que es un caudalímetro mecánico de combustible ampliamente utilizado que mide el caudal de combustible capturando repetidamente un volumen fijo. Conocido por su flujo unidireccional, se lo conoce como "caudalímetro de desplazamiento positivo" en varias regiones. Cuenta con una larga trayectoria y una amplia aplicabilidad, con ventajas notables:

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 combustible, la viscosidad, la densidad, el número de Reynolds o la longitud de las secciones de tubería rectas ascendentes y descendentes.

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 precisas de combustible acumulado, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de medición de materiales.

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

4. Sección de tubería recta corta cuando se instala un detector de flujo de combustible mecánico: funciona de manera eficaz en el sitio con requisitos mínimos para secciones de tubería rectas ascendentes y descendentes.

Desventajas del medidor de flujo de combustible mecánico

Sin embargo, existen varias desventajas asociadas con los medidores de flujo de combustible de tipo desplazamiento positivo que deben tenerse en cuenta:

1. Volumen y complejidad: Para una misma capacidad de caudal, los caudalímetros de desplazamiento positivo tienden a ser más voluminosos debido a su mayor volumen y al mayor número de componentes mecánicos. El proceso de montaje es más complejo, lo que genera mayores costes de fabricación.

2. Sensibilidad a los contaminantes: estos caudalímetros de combustible suelen ser sensibles a las partículas y los contaminantes presentes en el combustible. La instalación de un filtro antes del funcionamiento puede aumentar la pérdida de presión. Además, los componentes como el rotor y la carcasa requieren una limpieza periódica, lo que aumenta los esfuerzos de mantenimiento.

3. Susceptibilidad a las variaciones del caudal: Los cambios frecuentes en el caudal pueden dañar las piezas giratorias. Es fundamental evitar la apertura o el cierre repentinos de las válvulas cercanas al caudalímetro diésel, ya que dichas acciones pueden provocar daños en el instrumento si el operador no las gestiona adecuadamente.

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

Especificaciones técnicas del medidor de caudal de combustible mecánico

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

Análisis de errores del caudalímetro mecánico de combustible

Para realizar un análisis preciso de los errores de los medidores mecánicos de caudal de combustible, se deben tener en cuenta varios factores críticos. Suponiendo que se respeten los estándares de precisión de mecanizado y de montaje, las principales fuentes de error sistemático incluyen fugas o deslizamientos, que surgen debido a la holgura entre el elemento de medición (como un rotor, un rascador o un pistón) y la cavidad interna de la carcasa. Otro factor significativo es el cambio en el 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 afectadas por el tamaño del espacio, la viscosidad del fluido y el diferencial de presión entre la entrada y la salida del caudalímetro (que está relacionado 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 el espacio puede reducir las fugas, también aumenta la complejidad de fabricación y corre el riesgo de atascar los componentes móviles o, como mínimo, de aumentar la resistencia. Por lo tanto, el espacio no se puede minimizar indefinidamente. La resistencia del rotor a la rotación, que se supera por el diferencial 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 al diferencial de presión general que impulsa la fuga de fluido a través del espacio. Factores como el aumento del espacio, la disminución de la viscosidad, el aumento del diferencial de presión, el aumento de la densidad y el aumento de la resistencia rotacional agravan 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, asegurando un pequeño diferencial de presión, manteniendo un espacio apropiadamente pequeño y seleccionando un fluido con una viscosidad moderada.

Para minimizar el cambio de volumen de la cámara de medición debido a la deformación de la carcasa, se pueden adoptar varias estrategias: aumentar la rigidez de la carcasa para reducir la deformación inducida por la presión, seleccionar materiales con coeficientes de expansión térmica bajos y estrechamente coincidentes tanto para la carcasa como para el rotor, y garantizar una instalación adecuada para evitar la deformación causada por la tensión de instalación.

Si la viscosidad del fluido que se mide se desvía significativamente de la del fluido de calibración, el margen de error del medidor de caudal aumentará. Para mitigar esto, calibrar el medidor de caudal 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 real.

Consideraciones para la selección del medidor de flujo de combustible mecánico

Al seleccionar caudalímetros volumétricos, en particular para aplicaciones como medición de productos de fueloil, comercio y contabilidad de materiales, se debe prestar especial atención para garantizar un rendimiento y una precisión óptimos. Se deben observar las siguientes pautas:

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

• 3. Prevención de bloqueos y conmutación automática: las impurezas en el combustible pueden obstruir el rotor del caudalímetro volumétrico, lo que podría detener el flujo de fluido y provocar interrupciones en el proceso. En tales 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 operadores cuando el rotor está obstruido, lo que activa la tubería de derivación para garantizar un flujo continuo de combustible. 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 múltiples piezas móviles, operar a velocidades excesivamente altas puede provocar daños mecánicos. Por lo tanto, al seleccionar las especificaciones del caudalímetro de fueloil, es importante no operar el sensor de caudal de combustible en los extremos superior o inferior de su rango de caudal, ya que esto puede comprometer la precisión. El rango de funcionamiento recomendado es entre el 20% y el 80% del límite superior de caudal del medidor. Si resulta complicado equilibrar tanto el diámetro del caudalímetro de combustible como el rango de caudal, se debe dar prioridad a mantener el rango de funcionamiento de caudal óptimo, con ajustes realizados en el diámetro de la sección de medición si es necesario (por ejemplo, utilizando una junta reductora).
• 5. Manejo de medios especiales: Para medios especiales, como flujos bifásicos o fluidos corrosivos, se debe seleccionar un caudalímetro volumétrico especializado. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que las especificaciones disponibles para dichos 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 de medidores mecánicos de caudal de combustible

Al instalar y realizar el mantenimiento de medidores de flujo de combustible de tipo volumétrico, en particular para aplicaciones que involucran mediciones precisas como entregas comerciales o estándar, es esencial cumplir con las siguientes pautas para garantizar un rendimiento preciso y una larga vida útil:

1. Selección del lugar de instalación: El lugar de instalación debe cumplir con las pautas operativas del medidor de flujo de combustible, idealmente en interiores. Si es necesaria la instalación al aire libre, se debe utilizar un recinto protector para mitigar los efectos de la exposición ambiental. Para los lugares con requisitos a prueba de explosiones, seleccione un medidor de flujo que cumpla con las clasificaciones a prueba de explosiones necesarias.

2. Precauciones de instalación: Asegúrese de que la dirección de flujo indicada en el medidor de flujo de combustible se alinee con el flujo real del fluido, como gasolina o diésel. Si es necesario, instale una válvula de retención para evitar el flujo inverso, excepto en los casos en que un medidor de flujo bidireccional esté diseñado específicamente para tales fines. Antes de la instalación, se debe limpiar a fondo la tubería ascendente, seguido de la instalación de un filtro y el medidor de flujo. En ciertos 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 una 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 podría causar deformación. La tubería debe estar sujeta de forma segura para evitar el movimiento y debe proporcionarse suficiente espacio libre alrededor del medidor de flujo para el acceso de mantenimiento.

3. Pruebas previas a la instalación: En el caso de los medidores de caudal de combustible utilizados en aplicaciones de medición de precisión o comerciales, se debe verificar el rendimiento metrológico antes de la instalación. El medidor de caudal de diésel solo se debe instalar después de confirmar su precisión y asegurar su funcionamiento dentro del rango de caudal óptimo, como se indica en el certificado de calibración.

4. Puesta en servicio: Al poner en servicio el medidor de caudal de combustible tipo PD, abra y cierre las válvulas gradualmente para evitar fluctuaciones repentinas de presión que podrían dañar el instrumento de medición. Durante el uso inicial, verifique que el caudal de combustible real esté dentro del rango especificado para el medidor de caudal y ajuste las especificaciones del dispositivo medidor de caudal si es necesario.

5. Compensación para condiciones estándar: Los medidores de caudal volumétrico miden el caudal de combustible en condiciones de funcionamiento reales (presión y temperatura). Sin embargo, las mediciones a menudo deben informarse como caudal volumétrico o másico en condiciones estándar. Esto requiere la medición simultánea de temperatura y presión, con las señales introducidas en un instrumento de visualización de compensación para calcular y mostrar los valores de caudal corregidos en condiciones estándar (normalmente 20 °C y 1 atmósfera estándar). Los usuarios deben ser especialmente cautelosos al interpretar las lecturas del medidor de caudal para 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 regular de los cojinetes y los puntos de engrane de los engranajes es esencial para mantener la flexibilidad, precisión y vida útil del mecanismo de transmisión. Con el tiempo, los filtros y eliminadores de aire deben limpiarse de residuos y sedimentos para mantener su eficacia.

7. Calibración y monitoreo: Para mantener la precisión de la medición y detectar problemas potenciales de manera temprana, el medidor de flujo debe calibrarse regularmente de acuerdo con los requisitos de la autoridad de medición o el período de validez del certificado de calibración. Si es posible, limpie el interior del medidor de flujo periódicamente para garantizar que se mantenga en óptimas condiciones de funcionamiento.

8. Monitoreo del rotor: Los componentes del rotor de los medidores de flujo volumétrico están en contacto directo con el fluido y giran a altas velocidades, lo que los hace susceptibles a bloqueos, contaminación, atascamientos y desgaste. Para monitorear estas condiciones, se debe instalar un manómetro de presión diferencial en la entrada y la salida del medidor de flujo. Utilice la lectura de presión diferencial en el flujo máximo durante el funcionamiento normal como base para el monitoreo. Si la presión diferencial se vuelve excesiva en el flujo máximo, es posible que sea necesario inspeccionar el medidor de flujo de combustible.

9. Asistencia del fabricante del medidor de flujo de combustible: dada la diversidad de diseños de medidores de flujo volumétrico y los posibles modos de falla, es fundamental revisar detenidamente el manual del usuario. En caso de una falla no identificada, comuníquese con el fabricante del medidor de flujo de combustible para obtener ayuda con las reparaciones y la calibración.

10. Prevención de disputas en las mediciones: En las aplicaciones de medición comercial, para evitar disputas, el departamento de metrología debe asegurar el mecanismo de ajuste de errores del medidor de caudal con un sello o candado. El período de verificación debe estar claramente definido y el medidor debe calibrarse regularmente con un estándar de precisión más alto, posiblemente en una estación de medición certificada.