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Medidor de flujo de desplazamiento positivo

positive displacement flow meter
Caudalímetro de desplazamiento positivo: un análisis exhaustivo de la "contabilidad" de fluidos de alta precisión

En el campo de la metrología industrial, la medición precisa del caudal de fluidos es fundamental para el control de la producción, la gestión energética y la liquidación de contratos. Entre las diversas tecnologías de medición de caudal, los caudalímetros PD se conocen como los "contadores de precisión" en la medición de fluidos gracias a sus principios de medición directos y fiables, especialmente adecuados para aplicaciones que requieren alta precisión y medios de alto valor.

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¿Qué es un medidor de caudal de desplazamiento positivo?

El medidor de caudal PD, también conocido como medidor de caudal de desplazamiento positivo, es un tipo de medidor de caudal volumétrico, se basa en una idea simple y clásica: dividir continuamente el fluido medido (como combustible, diésel, resina, etc.) en "unidades pequeñas" de volumen fijo conocido, y calcular el caudal total contando el número de estas unidades.

Imagine un proceso antiguo para extraer agua: usar un cubo de capacidad estándar, llenarlo repetidamente y vaciarlo. Contando el número de veces que se llena el cubo, se puede determinar con precisión el volumen total de agua. El caudalímetro de desplazamiento positivo permite automatizar e implementar este proceso de forma continua.

¿Cuál es el principio de funcionamiento del medidor de caudal de desplazamiento positivo?

Separación: Las partes móviles precisas (como rotores, pistones, engranajes) dentro de la cámara de medición del sensor de flujo forman una o más "cámaras de medición" de volumen conocido con la carcasa.

Llenado y descarga: El fluido fluye hacia adentro, empujando las partes móviles para que giren o se muevan alternativamente, lo que hace que la cámara de medición se llene y descargue fluido periódicamente.

Conteo: Registro del número de ciclos (como revoluciones, tiempos de movimiento alternativo) de piezas móviles a través de medios mecánicos, magnéticos o fotoeléctricos.

Cálculo: Multiplique el número de veces por el volumen de una sola cámara de medición para obtener el caudal acumulado; contando por unidad de tiempo, se puede obtener el caudal instantáneo.

Gracias a su medición directa del volumen del fluido, su precisión prácticamente no se ve afectada por los cambios en la densidad, la viscosidad, la distribución de la presión ni la velocidad del flujo. Esta es la principal diferencia con los medidores de caudal de velocidad, como los de turbina, los de vórtice y los electromagnéticos.

Principales tipos de medidores de caudal de desplazamiento positivo

Según el método de formación de la cámara de medición y la estructura de las partes móviles, los medidores de flujo volumétrico se dividen principalmente en las siguientes categorías:

1. Caudalímetro de engranajes elípticos o caudalímetro de engranajes ovalados

oval gear flow meter working principle

Estructura: La carcasa está equipada con dos engranajes elípticos entrelazados que impulsan alternativamente la rotación bajo la diferencia de presión del fluido.

Trabajo: Se forma una cámara de medición en forma de medialuna entre el engranaje y la carcasa. Con cada rotación, se descarga el fluido desde cuatro cámaras de medición.

Características: Clásico, duradero, de alta precisión, especialmente adecuado para líquidos de viscosidad media a alta, como productos derivados del petróleo y materias primas químicas. Se requieren ciertos requisitos de limpieza del fluido.

2. Caudalímetro Roots

Roots flowmeter working principle

Estructura: Un par de rotores de cintura en forma de "8" sin dientes en la superficie, mantenidos por engranajes sincrónicos para una rotación sin contacto y a velocidad constante.

Principio de funcionamiento: similar a los engranajes elípticos, pero la rueda de cintura no entra en contacto directo, lo que genera un menor desgaste y puede soportar diferenciales de presión más altos.

Características: La cámara de medición tiene un volumen mayor y es adecuada para la medición de alto flujo de líquidos de baja viscosidad (como diésel y solventes) y gases.

3. Caudalímetro de engranajes helicoidales (caudalímetro de rotor doble)

Bi rotor flow meter working principle

Estructura: Diseño único con dos rotores espirales o evolventes.

Trabajo: El rotor mantiene contacto continuo durante la rotación, formando un movimiento de propulsión suave y libre de pulsaciones, similar al proceso inverso de una bomba de tornillo.

Características: Operación extremadamente suave, bajo nivel de ruido, pequeña pulsación, amplia gama de relación en comparación con el medidor de flujo de engranajes ovalados y sin requisitos de secciones de tubería rectas aguas arriba y aguas abajo, lo que lo convierte en una opción ideal para aplicaciones de alto rendimiento y alta confiabilidad.

4. Caudalímetro rascador

Estructura: Un raspador deslizante se instala en la ranura radial del rotor. Bajo la acción de la fuerza centrífuga y la presión del fluido, el raspador se extiende y se desliza firmemente contra la pared interior de la cámara de medición.

Trabajo: El raspador separa el fluido en múltiples cámaras independientes y lo empuja hacia adelante.

Características: Alta precisión, baja vibración, fuerte adaptabilidad, capaz de manejar un cierto rango de viscosidad y limpieza, comúnmente utilizado en mediciones clave como combustible de aviación y aceite terminado.

5. Caudalímetro de pistón/alternativo

Estructura: El fluido se mide por el movimiento alternativo del pistón dentro del cilindro.

Trabajo: El fluido impulsa el pistón para que se mueva y el cambio de trayectoria de flujo es controlado por la biela del cigüeñal o el mecanismo del grupo de válvulas para lograr una succión y descarga continuas.

Características: Puede mantener una precisión extremadamente alta incluso a caudales bajos y es un instrumento estándar para dispensadores de combustible, laboratorios y medición de caudales pequeños, pero su estructura es relativamente compleja.

6. Caudalímetro de pistón rotatorio

Estructura: Un pistón giratorio ranurado gira excéntricamente en una cámara de medición de forma especial.

Trabajo: El balanceo y rotación del pistón separa y descarga el fluido.

Características: Estructura compacta, bajo costo, ampliamente utilizado en medidores de agua domésticos, pequeñas ocasiones industriales para medición de agua y líquidos de baja viscosidad.

Ventajas y desventajas del caudalímetro de desplazamiento positivo

Ventajas:

Precisión de medición extremadamente alta: Es uno de los caudalímetros más precisos disponibles actualmente y se utiliza a menudo como instrumento de referencia para la liquidación de operaciones y la transmisión de normas. La precisión máxima puede alcanzar ±0,2 % o incluso más.

La medición es independiente de las características del fluido: insensible a los cambios de viscosidad, el mismo medidor puede adaptarse a fluidos con un amplio rango de viscosidad (especialmente adecuado para productos derivados del petróleo o fluidos de alta viscosidad como miel, petróleo crudo y betún ).

No necesita secciones de tubería rectas delanteras y traseras: su principio de medición no depende de una distribución de velocidad de flujo completamente desarrollada y requiere poco espacio de instalación, especialmente adecuado para situaciones con espacio limitado.

Amplio rango: la relación de rango típica puede alcanzar 10:1, y los modelos de alto rendimiento son aún más amplios, como 20:1, capaces de medir con precisión caudales pequeños y grandes.

Medición directa de volumen: se puede obtener un volumen total preciso sin necesidad de sensores de presión o temperatura adicionales para la compensación de densidad, y la composición del sistema es simple.

Desventajas:

El medidor de flujo PD es sensible a la limpieza del medio : las partículas sólidas y las impurezas pueden atascarse o desgastar las piezas móviles de precisión, causando fallos de funcionamiento o una disminución de la precisión. Por lo tanto, recuerde medir siempre líquidos limpios y puros. Generalmente, es necesario instalar un filtro delante del medidor de flujo PD, o bien, puede optar por un medidor de flujo Coriolis si las partículas son inevitables.

Pérdida de presión significativa: debido a la necesidad del fluido de superar la resistencia de las partes móviles, se produce una pérdida de presión permanente, que aumenta con la viscosidad.

El sensor de flujo tiene partes móviles: la estructura mecánica es compleja, hay partes móviles en el interior y hay desgaste mecánico que requiere mantenimiento regular, calibración y lubricación (autolubricante o lubricación externa).

No apto para grandes diámetros: La estructura y la pérdida de presión limitan su aplicación en tuberías de gran diámetro (normalmente superiores a DN300, 12 pulgadas ).

Posible vibración y ruido: especialmente cuando los engranajes o rotores engranan, pueden producirse pulsaciones y ruidos en el sistema.

Aplicaciones típicas de los medidores de caudal de desplazamiento positivo

Con sus ventajas únicas, los medidores de caudal volumétrico juegan un papel indispensable en los siguientes campos:

1. Industria petrolera y petroquímica

Entrega comercial: Liquidación precisa de compra y venta de medios de alto precio, como petróleo crudo, petróleo refinado (gasolina, diésel) y gas licuado de petróleo (GLP), etc., comúnmente utilizando medidores de flujo de engranajes ovalados, rotores dobles y medidores de flujo de rascador.

Control de procesos: dosificación y carga/envío de productos de alta viscosidad como aceite lubricante, aceite de moldeo , grasa , fueloil, asfalto, etc.

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2. Industrias químicas y farmacéuticas

Medio de alta viscosidad: dosificación y llenado por lotes de resina, polímero , recubrimiento, xilema, solvente, esencia, jarabe , etc.

Medios de alta pureza/corrosivos: Los medidores de caudal fabricados con materiales especiales, como el acero inoxidable, se utilizan para medir materias primas químicas.

3. Industria de alimentos y bebidas

Medición sanitaria: llenado cuantitativo y producción de ingredientes para alimentos como chocolate, mermelada, aceite comestible, productos lácteos, cerveza, bebidas, etc. R

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4. Otras áreas clave

low flow fuel meter

Aeroespacial: reabastecimiento preciso y pruebas de combustible para aeronaves.

Buque: Gestión de reabastecimiento y consumo de combustible marino.

Laboratorio: se utiliza como mesa estándar o para experimentos de investigación científica de alta precisión y de pequeño flujo.

Medidor de flujo de desplazamiento positivo por menos de $1000

El precio de los medidores de flujo PD depende de diversos factores, como el material (como hierro fundido, aluminio, acero fundido o acero inoxidable), el diámetro de la tubería (los medidores de flujo PD de 1 pulgada y 8 pulgadas tienen precios diferentes) y la presión nominal (la presión estándar es de 16 bar; si se necesita una presión mayor de 580 psi, el precio será mayor). La diferencia de precio es significativa según la configuración y las condiciones de funcionamiento. Silverinstruments.com, conocido por sus medidores de flujo de alta calidad, ofrece opciones rentables para clientes con presupuestos limitados pero con necesidades claras, ofreciendo algunos modelos de medidores de flujo volumétricos que pueden costar menos de $1,000 y garantizan un rendimiento confiable.

Conclusión

Como tecnología de medición consolidada y clásica, el caudalímetro volumétrico mantiene una posición sólida en el campo de la medición de caudal que busca alta precisión y fiabilidad. A pesar de sus limitaciones, como los altos requisitos de limpieza del fluido y la presencia de piezas móviles, sigue siendo una solución ideal e insustituible en situaciones específicas como la manipulación de líquidos de alta viscosidad, la realización de transacciones comerciales y espacios de instalación limitados. Con el avance de la ciencia de los materiales y la tecnología electrónica, los caudalímetros volumétricos modernos siguen mejorando en cuanto a resistencia al desgaste, autodiagnóstico, digitalización y capacidad de comunicación, lo que garantiza que este "contador de precisión de fluidos" siga desempeñando su papel fundamental en el futuro proceso de inteligencia industrial.

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