Flujometros De Desplazamientos Positivos

INTRODUCCIÓN

El flujo de fluidos en tuberías cerradas se define como la cantidad de fluido que pasa por una sección transversal de la tubería por unidad de tiempo. Esta cantidad de fluido se puede medir en volumen o en masa.

Existen 2 razones por las cuales se realiza la medición de flujo en los procesos industriales:

- Para determinar las proporciones en masa o en volumen de los fluidos introducidas en un proceso

- Para determinar la cantidad de fluido consumido por el proceso con el fin de computar costos.

Los medidores de flujo de desplazamiento positivo son medidores volumétricos los cuales determinan el caudal en volumen de fluido, ya sea directamente (desplazamiento positivo) o indirectamente (presión diferencial, área variable, velocidad, fuerza, tensión inducida, torbellino)

La siguiente tabla muestra los diferentes principios que utilizan los medidores de flujo volumétrico, así como los diferentes equipos (sensores) de medición.

“Ya conociendo un poco sobre los medidores de flujo de desplazamiento positivo, les traemos este informe detallado de su funcionamiento, las consideraciones comunes a tomar una vez va a ser instalado un flujometro de este tipo, los diferentes tipos que existen y a su vez las ventajas y desventajas”

CONTENIDO

FLUJÓMETROS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

Los medidores de desplazamiento positivo miden el caudal volumétrico contando o integrando volúmenes separados del líquido. Las partes mecánicas de éstos instrumentos se mueven aprovechando la energía del fluido en movimiento. La precisión depende de los espacios entre las partes móviles y las fijas y aumenta con la calidad de la mecanización y con el tamaño del instrumento.

CONSIDERACIONES COMUNES

Principio:

La corriente del flujo se rompe mecánicamente en volúmenes directos. El número de estos volúmenes discretos se cuenta entonces para calcular un flujo volumétrico total a través del metro. Usualmente se conecta un odómetro tipo de display a las piezas rotatorias del flujometro con un engranaje mecánico. Este display es ajustado por el fabricante a fin de indicar en las unidades de flujo requeridas (es decir: galones, litros, barriles estadounidenses, etc).

Instalación:

El flujometro debe ser instalado sin esfuerzo mecánico ya que esto afectaría de manera adversa el suave funcionamiento del flujómetro.

Cualquier espacio de aire en la corriente del flujo se contará como líquido, por consiguiente se requiere de un eliminador de aire (deareador).

Los fluidos sucios u objetos obturará o dañarán las piezas móviles del flujometro, por lo tanto se requiere de un tamiz o filtro.

Restricciones de funcionamiento:

Cuando se utilicen los flujometros de Desplazamiento Positivo para líquidos en una aplicación en específico, deben hacerse correcciones debido a:

1. Viscosidad: Esta tiene un efecto significativo en el desempeño del flujometro ya que un fluido menos viscoso tendrá más deslizamiento (fuga, filtración). El deslizamiento depende del diseño del metro y de la viscosidad del fluido. La prueba en flujo bajo condiciones de funcionamiento tomará en cuenta o corregirá la viscosidad, siempre que se mantengan constantes esas condiciones.

2. Temperatura: La expansión de las piezas del metro debido a los cambios de temperatura hará que cambien las dimensiones del metro. Debido a que la expansión térmica es predecible, por lo general los fabricantes adjuntan al metro un dispositivo de compensación automática de la temperatura. Una vez más, la comprobación en flujo bajo condiciones de funcionamiento tomará en cuenta o corregirá la temperatura, siempre que se mantengan constantes esas condiciones.

3. Presión: Esta solamente tendrá un efecto mínimo en el metro, y casi siempre se ignora. Sin embargo, si la presión de funcionamiento está cerca de la presión de vapor del fluido del proceso, las burbujas ocasionarán errores. En este caso, serán necesarias las correcciones para la presión de vapor. Nuevamente, la comprobación en flujo bajo condiciones de funcionamiento corregirá estos errores, siempre que se mantengan constantes estas condiciones.

ENTRE LOS TIPOS DE FLUJOMETROS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO TENEMOS:

El medidor de disco giratorio, medidor de paleta rotatoria, medidor de pistón alternativo, medidor de lóbulos, medidor birrotor y medidor oval.

MEDIDOR DE DISCO GIRATORIO

El instrumento está compuesto por una cámara circular con un disco plano móvil el cual posee una ranura en la que está intercalada una placa fija. Esta placa separa la entrada de la salida e impide el giro del disco durante el paso del fluido. La cara baja del disco está siempre en contacto con la parte inferior de la cámara, mientras que su parte superior roza con la parte superior de la cámara en el lado opuesto. De este modo la cámara está dividida en compartimientos separados de volumen conocido.

Cuando pasa el fluido, el disco toma un movimiento de giro inclinado como un trompo caído y su eje transmite el movimiento a un tren de engranajes de un contador mecánico (figura 1.17). Este instrumento se utiliza en aplicaciones domésticas para la medición de consumo de agua, se utiliza industrialmente en la medición de caudales de agua fría, agua caliente, aceite y líquidos alimenticios. La precisión es de ±1% a 2 %.

Cada rotación desplaza un volumen fijo de líquido igual al volumen de la cámara de mediciones menos el volumen del disco.

Aplicaciones:

Líneas de suministro de agua doméstica.

Líneas de suministro de procesos industriales.

PALETA ROTATORIA

Este medidor posee un tambor (rotor) que gira alrededor de su propio centro el cual es excéntrico con el cuerpo del medidor, tal como se muestra en la figura. A medida que el tambor rota las paletas son empujadas hacia fuera por resortes para formar cámaras selladas separadas. El tambor rota debido a la presión diferencial a través del medidor. La rotación del eje del tambor será proporcional al flujo.

Características

1. Los medidores de desplazamiento positivo con paletas rotatorias de la serie se caracterizan por ser medidores de desplazamiento positivo de una sola estructura de tipo angular, compuesto por paletas rotatorias.

2. Este medidor de flujo de desplazamiento positivo ofrece mediciones de alta precisión, por lo tanto se utiliza en un sinnúmero de productos, como por ejemplo, gasolina, kerosén, combustibles, etc.

3. Su diseño versátil y compacto le permite ajustarse fácilmente a todo tipo de instalación.

4. El medidor de caída de baja presión tiene como resultado una menor variación en los resultados y por lo tanto mayor precisión en el proceso de medición.

5. Ofrece una larga vida útil, baja fricción en sus rodamientos, sincronización de leva y una fuerte estructura, con el fin de mantener una alta precisión durante largos periodos de operación.

Aplicaciones

Este medidor de flujo de desplazamiento positivo es utilizado para mezclar, dosificar, dispensar, realizar control de inventario y transportar productos como: aceites, solventes, químicos, pinturas, grasas y fertilizantes.

MEDIDOR DE PISTÓN ALTERNATIVO O CONVENCIONAL

Es uno de los primeros instrumentos de medición de caudal por desplazamiento positivo. Esencialmente, está compuesto por un cilindro en donde se aloja el pistón y las válvulas que permiten la entrada y salida del líquido en su interior, como se puede observar en la siguiente figura.

En algunos casos, como en la figura, estos medidores poseen lumbreras por donde entra y sale el líquido del cilindro, en este caso, es el pistón quien se encarga de abrirlas o cerrarlas con su cara lateral.

Este instrumento puede poseer varios pistones, pistones de doble acción, que son los que el líquido se encuentra en ambas caras del pistón, válvulas rotativas, válvulas deslizantes horizontales, dependiendo de la aplicación.

Funcionamiento

Los pistones se unen a un cigüeñal por medio de una biela, para transformar el movimiento producido por los pistones en movimiento circular. En el cigüeñal van ubicados uno o varios imanes pequeños. Muy cerca de los imanes se coloca un transductor magnético. Cuando un imán pasa frente al transductor, éste envía un pulso eléctrico como señal de salida. El cálculo del caudal se realiza mediante el conteo de los pulsos del transductor en un intervalo de tiempo determinado.

Características

- La precisión de este instrumento es muy elevada, del orden de ±0,2%.

- Su capacidad es pequeña comparada con los tamaños de otros medidores.

- Su costo inicial es alto y son difíciles de reparar.

MEDIDOR DE LÓBULOS

Este dispositivo consiste en dos lóbulos engranados entre sí que giran en direcciones opuestas manteniendo una posición relativa fija y desplazando un volumen fijo de fluido líquido o gaseoso en cada revolución, tal como se muestra en la figura. Los lóbulos no hacen contacto mecánico y la precisión de sus movimientos se mantiene debido a la presencia de dos engranajes ubicados fuera del medidor.

Funcionamiento

Este

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