Medidor de caudal diésel mecánico

¿Qué es el medidor de caudal diésel mecánico?

Un medidor de flujo diésel mecánico 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 se utiliza a menudo por su durabilidad y simplicidad en diversas aplicaciones de gestión de combustible. El combustible puede ser gasolina, petroquímico, diésel, queroseno, GLP, biocombustibles, etc. El medidor de flujo de engranajes ovalados es un tipo típico de medidor de flujo diésel mecánico.

Principio del medidor de caudal diésel mecánico

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 fijo 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 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 medidor de caudal de combustible mecánico

El caudalímetro de engranajes ovalados es un caudalímetro de desplazamiento positivo, un caudalímetro mecánico de combustible ampliamente utilizado que mide el caudal de fueloil mediante la captura repetida de un volumen fijo. Conocido por su flujo unidireccional, 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 caudal 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 recta 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 precisas de combustible acumulado, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de medición de materiales.

3. Eficaz con 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 aguas arriba y aguas abajo.

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 ensamblaje es más complejo, lo que conlleva mayores costos de fabricación.

2. Sensibilidad a los contaminantes: Estos medidores de flujo de combustible suelen ser sensibles a las partículas y contaminantes presentes en el combustible. Instalar un filtro aguas arriba puede aumentar la pérdida de presión. Además, componentes como el rotor y la carcasa requieren una limpieza periódica, lo que incrementa el 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 cerca del caudalímetro diésel, ya que estas acciones pueden dañar 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 fiable gracias a su alta precisión y larga vida útil. Se emplean habitualmente en industrias como la medición y comercialización de petróleo, la industria ligera, el procesamiento de alimentos y otros sectores.

Especificaciones técnicas del medidor de flujo 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.
• Medidor de caudal de combustible mecánico tamaño: 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 flujo: 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 opción con función total reiniciable como se muestra en la siguiente imagen.

Análisis de errores del medidor de flujo de combustible mecánico

Para realizar un análisis preciso de errores en los medidores mecánicos de flujo de combustible, se deben considerar varios factores críticos. Suponiendo que se cumplan los estándares de precisión de mecanizado y 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, un rascador o un pistón) y la cavidad interna de la carcasa. Otro factor significativo 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 afectadas por el tamaño del espacio, 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 el espacio puede reducir las fugas, también aumenta la complejidad de fabricación y corre el riesgo de atascar los componentes móviles o, como mínimo, aumentar la resistencia. Por lo tanto, el espacio no puede minimizarse indefinidamente. La resistencia del rotor a la rotación, superada por 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 general que provoca 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 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 un diferencial de presión pequeño, manteniendo un espacio lo suficientemente 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 medido difiere significativamente de la del fluido de calibración, el margen de error del caudalímetro aumentará. Para mitigar esto, calibrar el caudalímetro con fluidos de viscosidades variables (tanto inferiores como superiores a la del fluido real) permite realizar correcciones mediante un método de interpolación durante la operación real.

Consideraciones para la selección del medidor de flujo de combustible mecánico

Al seleccionar caudalímetros volumétricos, especialmente para aplicaciones como la medición de 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 precisión, es crucial seleccionar un medidor de flujo de combustible con la precisión adecuada. Si el fluido contiene impurezas, se debe instalar un filtro antes del sensor de flujo. Además, se recomienda instalar un manómetro o un manómetro 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 de la presión diferencial. La selección correcta de equipos auxiliares, como filtros, eliminadores de aire y válvulas de retención, es tan importante como la selección correcta del medidor de flujo de combustible mecánico.
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• 2. Consideraciones sobre la dirección del flujo y la derivación: Los medidores de caudal de combustible mecánicos de desplazamiento positivo suelen permitir el flujo de fluido en una sola dirección. Por lo tanto, cuando se requiere flujo inverso (p. ej., durante el barrido de líneas), se debe conectar una tubería de derivación para evitar daños al medidor de caudal de combustible debido al flujo inverso. Para facilitar el mantenimiento, como la limpieza del filtro o el medidor de caudal sin interrumpir el flujo de fluido ni la producción, se recomienda instalar una tubería de derivación paralela que pueda abrirse 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 detener el flujo del fluido y provocar interrupciones 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 operadores cuando el rotor está obstruido, activando la tubería de derivación para garantizar un 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 múltiples 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 caudal 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 el diámetro y el rango de caudal del caudalímetro de combustible, se debe priorizar mantener el rango de trabajo óptimo, ajustando el diámetro de la sección de medición si es 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 destacar que las especificaciones disponibles para estos caudalímetros suelen ser limitadas. En caso de 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 mantener 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 directrices operativas del medidor de flujo de combustible, idealmente en interiores. Si es necesaria la instalación en exteriores, se debe utilizar una carcasa protectora para mitigar los efectos de la exposición ambiental. Para lugares con requisitos de protección contra explosiones, seleccione un medidor de flujo que cumpla con las especificaciones 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 de retención para evitar el flujo inverso, excepto en los casos en que un medidor de flujo bidireccional esté diseñado específicamente para tal fin. Antes de la instalación, se debe limpiar a fondo la tubería de entrada, seguida de la instalación de un filtro y del medidor de flujo. En ciertos casos, puede ser necesario un eliminador de aire. La válvula que regula el flujo de diésel debe ubicarse 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 firmemente sujeta para evitar que se mueva y debe dejarse suficiente espacio libre alrededor del medidor de flujo para facilitar el acceso de mantenimiento.

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

4. Puesta en servicio: Al poner en servicio el medidor de flujo 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 se encuentre dentro del rango especificado para el medidor y ajuste las especificaciones del medidor si es necesario.

5. Compensación para condiciones estándar: Los medidores de caudal volumétrico miden el caudal de combustible en condiciones reales de operación (presión y temperatura). Sin embargo, las mediciones a menudo deben reportarse como caudal volumétrico o másico en condiciones estándar. Esto requiere la medición simultánea de temperatura y presión, cuyas señales se introducen 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 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, es necesario limpiar los filtros y eliminadores de aire de residuos y sedimentos para mantener su eficacia.

7. Calibración y Monitoreo: Para mantener la precisión de la medición y detectar posibles problemas a tiempo, el medidor de flujo debe calibrarse periódicamente según 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 su óptimo 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 la presión diferencial a flujo máximo durante el funcionamiento normal como referencia para el monitoreo. Si la presión diferencial es excesiva a flujo máximo, podría ser 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 sus posibles modos de fallo, es fundamental revisar detenidamente el manual del usuario. En caso de una falla no identificada, contacte al fabricante del medidor de flujo de combustible para obtener ayuda con las reparaciones y la calibración.

10. Prevención de disputas en la medición: En aplicaciones de medición comerciales, para evitar disputas, el departamento de metrología debe asegurar el mecanismo de ajuste de errores del medidor de flujo con un sello o candado. El período de verificación debe estar claramente definido y el medidor debe calibrarse periódicamente con un estándar de mayor precisión, posiblemente en una estación de medición certificada.