Medidores de desplazamiento positivo rotativos.
Este tipo de instrumento tiene válvulas rotativas que giran excéntricamente rozando con las paredes de una cámara circular y transportan el líquido en forma incremental de la entrada a la salida. Se emplean mucho en la industria petroquímica para la medida de crudos y de gasolina con intervalos de medida que van de unos pocos l/m de líquidos de baja viscosidad hasta 64000 l/m de crudos muy viscosos.
Los medidores rotativos se clasifican en varios tipos siendo los más empleados: los cicloidales, los de dos rotores, los ovales y los de paleta.
Medidor cicloidal
Los cicloidales: están formados por un par de lóbulos engranados entre sí que giran en direcciones opuestas manteniendo una posición relativa fija y desplazando el volumen del fluido sea líquido o gas en cada revolución. Su precisión es de ± 1% y su rangoabilidad es del orden de 10:1, en la figura F46 se muestra el medidor de desplazamiento positivo cicloidal.
Figura F46. Medidor de desplazamiento positivo cicloidal
Medidor de dos rotores o birrotor
Los medidores de desplazamiento positivo de dos rotores o Birrotor como su nombre lo indica están compuesto por dos rotores sin contacto entre ellos y giran como únicos elementos móviles en la cámara de medida, los engranajes helicoidales son totalmente cerrados fuera de la cámara y sin contacto con el líquido que pasa por los rotores. Debido a que no existe fricción en las partes móviles y a su vez los engranajes se encuentren fuera de la cámara, su vida útil es bastante amplia y su mantenimiento muy fácil de realizar. A su vez, posee otras bondades como el hecho de ser reversibles, admitir sobre-velocidades y no requerir filtros. En la figura F47 se muestra el medidor de desplazamiento positivo de dos rotores.
Figura F47. Medidor de desplazamiento positivo de dos rotores.
Además de su excelente precisión que es de ± 0,2% posee una rangoabilidad 10:1. Su aplicación va desde la medición de caudales de crudos y productos petrolíferos como también líquidos como la gasolina menos viscosos.
Medidor Oval
Los medidores de desplazamiento positivo ovales son muy similares a los cicloidales, con la gran diferencia que sus dos componentes giratorios tienen engranajes entre sí y tienen un movimiento de giro debido a la presión diferencial creada por el líquido. La acción del líquido va actuando alternativamente sobre cada una de las ruedas, dando lugar a un giro suave de un par casi constante. Debido al engranaje mutuo y que dichas ruedas están mecanizadas con gran precisión, evita la formación de bolsas o espacios muertos en la cámara de medida, en la figura F48 se muestra el medidor de desplazamiento positivo oval.
Figura F48. Medidor de desplazamiento positivo oval
Unas de sus ventajas, es su rangoabilidad que es de 10:1 y su precisión de ± 0,5% lo que lo hace un medidor muy útil en la industria petrolera sobre todo para líquidos altamente viscosos.
Medidor de desplazamiento positivo de paletas
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 F49.
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.
Figura F49. Medidor de desplazamiento positivo rotativo de paletas
Debido a que las holguras son casi cero, los efectos de cambios de densidad y viscosidad son despreciables y la exactitud se mantiene alrededor de ± 0,2 a ± 0,3%, posee una rangoabilidad de 5:1.
Accesorios de los medidores de desplazamiento positivo
Los medidores de desplazamiento positivo que se han descrito pueden tener acoplados varios tipos de transductores:
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Transductor de impulsos por micro interruptor eléctrico o neumático: en el que el eje del medidor acciona un interruptor por medio de una leva. El interruptor está conectado a un contador electromecánico de baja velocidad.
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Transductor de impulsos por sensor magnético: que utiliza un rotor con unos pequeños imanes embebidos en él y un captador magnético situado en el exterior de la caja del rotor. Al girar el rotor, se obtienen impulsos de ondas cuadradas, aptos para circuitos convertidores o integradores.
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Generador tacométrico: que genera una señal en c.c. de 0-100 mV proporcional al caudal. En su forma más sencilla, consiste en un generador de c.c. con estator de imán permanente y rotor bobinado. La exactitud es bastante elevada, del orden del 0,01% para velocidades medias.
Combinados con estos transductores se encuentran otros tipos de accesorios:
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Convertidor de frecuencia-tensión.
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Convertidor de frecuencia-corriente.
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Totalizador electromecánico con reset manual.
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Totalizador electromecánico con reset externo, manual y automático.
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Totalizador electromecánico con predeterminado para procesos discontinuos.
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Totalizador neumático con programador para procesos discontinuos.
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Totalizador digital con reset externo, manual y automático y salida de control.
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Módulo de comunicaciones.
Ventajas de los medidores de desplazamiento positivo.
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Método de medición en uso desde hace más de 100 años. Ampliamente aceptado y confiable.
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Gran exactitud y alta repetitividad.
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Se pueden emplear con líquidos y gases conductivos y no conductivos.
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Adecuados para la medición de fluidos viscosos.
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Algunos modelos no precisan alimentación eléctrica.
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Amplio abanico de materiales disponibles.
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Las condiciones a la entrada y a la salida no afectan la medición.
Desventajas de los medidores de desplazamiento positivo.
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No aptos para fluidos contaminados o para dos fase fluidas.
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Algunos modelos provocan caudales pulsantes en la tubería.
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Solo permiten medir caudal en un solo sentido.
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Los diámetros nominales deben ser grandes en comparación con otros medidores.
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Restricciones de presión y temperatura para evitar fugas en los elementos contadores.
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Perdidas de carga por filtros aguas arriba, aumentos de la velocidad y/o viscosidad.
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El mal uso de estos instrumentos puede bloquear la tubería.
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El rozamiento mecánico impone una carga al sistema.
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Riesgo de congelación si se emplean al aire libre.
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Posibilidad de daños mecánicos por entrada de aire o vapor al fluido.
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No son económicos en comparación con otras tecnologías.
Aplicaciones de los medidores de desplazamiento positivo.
Uso común en el conteo de caudal para la facturación de volúmenes suministrados desde redes de tuberías o transferidos a contenedores, su uso abarca desde gases hasta betunes fluidificados de alta viscosidad.
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En la industria petroquímica: barcos cisternas (crudos), contadores de aceite.
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Contadores de carburante en surtidores de gasolina.
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Contadores de gas para sistemas y aplicaciones domésticas.