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Medidor volumétrico

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DESCRIPCION DE UN MEDIDOR DE VOLUMEN

INTRODUCCION

DESCRIPCION DE UN MEDIDOR VOLUMETRICO

Dentro del área de los medidores volumétricos (generalmente de fluidos como agua, aceite, etc.), se observa que son clasificados en micromedidores y macromedidores, cuya clasificación depende del caudal que manejan, observamos que los micromedidores son los que manejan diámetros de alimentación y descarga en un rango de 0.5 - 1.0 in. Y los macromedidores son los que vienen diseñados para manejar caudales mayores a los que proporcionan este diámetro.

Generalmente este tipo de medidores son de uso domiciliario, y su función básicamente es la de ejercer un control sobre el consumo de agua potable. Con el fin de poder observar el funcionamiento y bajo que principios se rige un medidor volumétrico, contamos con un medidor marca SOCAM, de 1 in, de diámetro tanto en la succión como en la descarga.

Sabemos que MEDIDORES KENT S.A. es una empresa colombiana que nació en 1961 y que en sus inicios simplemente se dedicaba a ensamblar y distribuir medidores volumétricos de marcas extranjeras, en el año de 1981 cambia su razón social y bajo el nombre de MEDKA. S.A. empieza a fabricar sus propios medidores volumétricos y producir todas las partes que los componen.

Aunque ellos producen sus propios medidores, todavía distribuyen medidores de marcas extranjeras como lo es con el caso de nuestro medidor de marca SOCAM, el cual vamos a describir a continuación.

Este medidor esta catalogado dentro de la rama de micromedidores tipo NM de chorro único. Con las siguientes características:

LEGIBILIDAD: Los 8 rodillos numerados permiten una lectura fácil. La unidad de registro orientable a 350° de transmisión magnética, está protegido por una caja herméticamente sellada y contiene una cápsula higroscópica. Su aptitud a funcionar en todas las posiciones, permite una lectura fácil cualquiera que sean las condiciones de utilización.

CONFIABILIDAD: Un filtro de entrada y un tamiz de asiento protegen con eficacia el mecanismo de las impurezas contenidas en el agua. La transmisión magnética situada entre el elemento de medición y la Unidad de Registro, está protegida contra las influencias magnéticas exteriores. Un indicador de detección permite localizar las fugas o las intenciones de fraude por presión mecánica sobre la Unidad de Registro.

FABRICACIÓN: El medidor NM se fabrica según la norma ISO 4064/1 - 1977.

EXACTITUD: El medidor NM es clase metrológica C lo que garantiza alta exactitud a bajos consumos.

Nota: Una experiencia muy larga combinada con los esfuerzos constantes para mejorar las capacidades del medidor NM, han permitido alcanzar una calidad y una confiabilidad excepcionales. Nuevos materiales permitirán aumentar la precisión y el rango de medición del medidor. El medidor NM sobrepasa ampliamente los resultados metrológicos reglamentarios para clase C.

CARACTERÍSTICAS DIMENSIONALES:

'Medidor volumétrico'

DIAMETRO NOMINAL	0	Pulgada/mm	½"/15	¾"/20	1"/25
Longitud	L	mm	115(t)	190(2)	260
Ancho	La	mm	99	99	135
Altura Total	H	mm	112	118	186
Altura hasta el eje de tubería	h	mm	35	34	68
0	0	0	0	0	0
Roscado	Diámetro	Pulgada	¾"	1"	1 ¼"
	Diámetro	mm	26.44	33.25	41.91
00	Paso	mm	1.814	2.309	2.309
Peso	00	Kg	1.3	1.5	3.5

(1) 110, 114, 130, 134 y 165 mm según la necesidad- (2) 165 mm según la necesidad.

ESPECIFICACIONES:

DIAMETRO NOMINAL	0	Pulgada/mm	½"/15	¾"/20	1"/25
Caudal nominal	Qn	m3/h	1.5	2.5	3.5
Caudal máximo	Qmax	m3/h	3	5	7
Caudal mínimo (rango de precisión a +5%)	Qmin	L/h	15	25	35
Caudal de transición (rango de precisión a +2%)	Qt	L/h	22.5	37.5	52.5
Caudal de arranque	0	L/h	2	4	10
Unidad de Registro	Lectura máxima	m3	104	104	105
0	0	0	(9999)	(9999)	(99999)
0	Lectura mínima	Litros	0.02	0.02	0.2
Presión de trabajo	0	Bar	16	16	16
Volumen cíclico	0	cm3	39.7	55.3	169

SELECCIÓN DEL TIPO DE MEDIDOR ADECUADO.

A continuación presentaremos una serie de puntos o criterios a tener en cuenta a la hora de seleccionar el medidor adecuado, en la instalación que se necesita. Las recomendaciones que presentaremos se basan, en las características técnicas investigadas por el fabricante.

Vida útil del medidor Vs precio.

Los medidores volumétricos tienen una vida útil promedio de 10 años, incluso llegando a superar los 12 años, siempre y cuando trabajen a condiciones normales de presión, temperatura, caudal y calidad del agua. Por lo tanto se puede evaluar el valor del medidor por año simplemente aplicando la siguiente ecuación:

Valor del medidor por año = Precio del medidor/años de duración.

La cual es muy útil para escoger el medidor más rentable dependiendo de la aplicación.

La calidad del agua.

Esta determina qué tan durable y tan propenso a frenarse es un medidor. El índice de turbidez medido en NTU es un buen indicador. Si el índice es inferior a 5 NTU, cualquier tipo de medidor trabaja sin dificultad. A partir de 5 NTU, el desgaste de los medidores se acelera por lo que se debe tener en cuenta que sus componentes internos sean muy resistentes. Alrededor de 15 NTU, los medidores de velocidad se frenan en un porcentaje del 1% mientras los volumétricos lo hacen en un 4%, medición hecha sobre aparatos instalados al mismo tiempo y en similares condiciones.

Posición de la instalación.

Como el medidor que estamos describiendo, es un medidor volumétrico no tiene presenta ningún problema de instalación, ya que trabaja de la misma manera si se dispone de manera horizontal o vertical, con los medidores de velocidad si hay que tener en cuenta que solo trabajan de manera horizontal por que si se dispone de manera vertical registran menos consumo.

'Medidor volumétrico'

FIGURA 1. Posición recomendada en el montaje de los medidores.

Perdida de carga.

Cuando la presión de suministro es un factor crítico, se debe tener en cuenta cuánto contribuye el medidor a la restricción del paso de agua.

Figura 2. Curvas de exactitud de los tipos de medidores disponibles.

COMPONENTES DEL MEDIDOR.

Básicamente el micromedidor se compone de 4 partes fundamentales:

Carcaza: construidas de fundiciones de bronce, en nuestro caso va servir para acumulación del fluido y como bastidor, de las otras componentes del medidor. Esta parte del medidor también se va usar para poderlo unir a las tuberías de alimentación, de descarga y generalmente es ubica en una caja subterránea que va tener un acceso para poder tomar las mediciones que este brinde.

Turbina: construida de plástico inyectado, en ella es donde se va a realizar la toma de la medida, gracias a un lóbulo en su interior que va a tomar un valor volumétrico exacto y la va convertir en una señal giratoria, que esta conectada a un acople de engranajes cónicos.

Transmisión: esta compuesta por una serie de engranajes cilíndricos rectos, que van a recibir la señal de entrada que viene del acople cónico y que mediante una relación de transmisión reducen los giros proporcionados por la turbina.

Medidor: llamamos así a la parte que se encarga de transformar la señal de rotación en una señal digital mediante unos cilindros numerados giratorios. Este va conectado a la transmisión mediante un acople magneticos que nos permite sellar la zona de transmisión, evitando que el fluido se fugué e intente penetrar el medidor.

Componentes de la carcaza.

Carcaza 1.

Fabricada en fundición de bronce, va conectada a la tubería de suministro y en ella se va a alojar la turbina, esta parte de la carcaza va funcionar como bastidor para la turbina.

Carcaza 2.

Fabricada en fundición de bronce, va acoplada mediante una rosca a la carcaza 1, conformando así todo el cuerpo del medidor, en esta unión van alojadas tanto la turbina como la transmisión.

Tapa del medidor.

Ubicada en la parte superior, también esta fabricada de fundición de bronce y se acopla mediante una rosca al carcaza 2 y ajusta el medidor contra el sello magneticos establecido.

Nota: Estas tres carcazas fueron fabricadas mediante matriz de inyección, y sus planos se presentan a continuación.

Componentes de la turbina

Sujetador del cedazo.

Es un tronillo de rosca ordinaria que sujeta el cedazo a la carcaza de la turbina, en la parte de la admisión del fluido.

Cedazo.

Fabricado de plástico inyectado, esta sujeto a la carcaza de la turbina y sirve para restringir a entrada de material particulado a la turbina.

Carcaza de la turbina.

Fabricada de plástico inyectado, sirve como bastidor y guía para el lóbulo, formando parte fundamental en la recepción de la señal que en este caso va a ser el volumen del fluido que se esta midiendo.

Porta lóbulo.

Fabricado del mismo material de la carcaza, junto a ella sirve como guía, para poder que el lóbulo realice el movimiento circular.

Lóbulo.

Fabricado del mismo material de la turbina, es un elemento de forma cilíndrica, que realiza el movimiento circular que le genera el paso del líquido, dicho elemento va acoplado al actuador cónico y es guiado por el porta lóbulo y la carcaza de la turbina.

Dicho elemento posee unas perforaciones en su cuerpo con la misma forma de la entrada y salida de líquido pero de forma inversa, los cuales asumimos que funcionan como aliviadores de presión.

Actuador cónico.

Hemos llamado así al elemento que mediante una guía vertical perpendicular a su eje, permite convertir el movimiento excéntrico realizado por el seguidor del lóbulo a un movimiento de rotación sobe un solo eje.

Tapa de la turbina.

Realiza la función de sellado de la carcaza, en ella va montado el seguidor cónico que se acopla mediante un ajuste, al engranaje cónico, en la salida de la turbina.

En la parte superior de ella esta situada la cavidad de salida del fluido, dicha tapa se va conectada a la carcaza mediante un ajuste y un pasador que no va a permitir el giro de esta.

Engranaje cónico

Como la transmisión va perpendicular al turbina, existe un par de engranajes cónicos que me permiten la transmisión de movimiento generado por la turbina. Dicho par de engranajes funcionan a una relación de transmisión de 1:1.

Nota: como en el caso anterior, a continuación presentaremos los planos de las piezas que componen la turbina.

Componentes de la transmisión.

Engranaje cónico.

Este se encuentra realizando un par con el engranaje ubicado a la salida de la turbina, se utiliza este tipo de engranajes dado a que la transmisión se ubica perpendicularmente a la turbina. Como lo mencionamos anteriormente este tiene una relación de transmisión 1:1 con el engranaje de la turbina y es el cargado de transmitir el par de giro al tren de engranajes que se encuentra dentro de la transmisión.

Carcaza de la transmisión.

Funciona como bastidor para el tren de engranajes que componen la transmisión, como dicho tren se encuentra expuesto al paso del fluido de trabajo, esta lleva un corte a uno de los costados para permitir el desalojo del fluido.

Tren de engranajes.

Encontrados en el interior de la caja de transmisión, son elaborados también de plástico y su finalidad es reducir la velocidad angular que proporciona la turbina lobular, la relación de transmisión de todo el tren de engranajes es de 1:6, lo que significa que por cada 6 giros que proporcione la turbina, el porta imán gira una sola vez.

Tapa de la transmisión.

Cumple con la función de sellar la transmisión y en ella se encuentra ubicado uno de los imanes del acople magnético, que mediante un porta imán plástico que es solidario al ultimo de los engranajes que hacen parte del los trenes de engranajes. Por encima de esta se encuentran un empaque una chapa metálica lo que proporciona el aislamiento entre la transmisión y el contador.

Nota: como en casos anteriores a continuación se presentan los planos de las partes de la transmisión.

Componentes del Medidor.

Acople Magnético.

Aunque el acople magnético es un elemento intermedio, decidimos incluirlo dentro de las partes del medidor porque es la pieza que es mas afectada por este tipo de acople.

Los Acoples Magnéticos permanentes, sirven para transferir el movimiento giratorio sin contacto alguno. Ofrecen la ventaja que no existe ninguna conexión material, entre las piezas del acoplamiento que transmiten el par de giro. Las vibraciones del accionamiento son amortiguadas. Al mismo tiempo, los acoplamientos magnéticos también representan una protección contra sobrecargas para el accionamiento.

En este caso el acople magnético proporciona un pequeña perdida, que según el fabrican viene dada por un Angulo de 350°, lo que significa que porcada giro del imán que va solidario a la transmisión, el imán del contador va a realizar un giro de 350°, lo que nos indica que la perdida presentada es de 10° por giro, pasando este valor a porcentajes, la perdida en el acople magnético seria del 2.7%, indicando que la eficiencia del acople es de 97.3%, sin embargo asumimos que esta perdida esta siendo corregida en el par de engranajes, que transmiten el giro desde el porta imán al cilindro que esta conectado a los contadores.

Medidor.

Esta parte esta compuesta por una carcaza sellada, dentro de la cual se encuentra la segunda parte del acople magnético, que engrana a un cilindro que conduce el moviendo a una serie de cilindros que son los que transmiten la señal de entrada ya convertida.

FUNCIONAMIENTO DEL MEDIDOR VOLUMETRICO

Como mostramos anteriormente en la disposición de los medidores volumétricos, el contador va estar conectado a una tubería de admisión la que proporciona el fluido de trabajo a un caudal y una presión determinados, el agua entra por la carcaza 1 donde se encuentra ubicada la turbina lobular que esta conectada a dicha carcaza de manera rígida, la entrada de fluido a la turbina se realiza por la parte inferior de la turbina y el fluido es limpiado por el cedazo o malla que va impedir el paso de cualquier partícula en suspensión mayor a 1 mm de diámetro, el fluido que entra a la turbina a una presión especifica, la cual hace girar el lóbulo haciéndolo girar gracias a las guías que se encuentran en la carcaza de la turbina, dicho lóbulo va realizar un giro por cada paquete de fluido que pasa por la turbina (V = 106*10-6 m3), dicho lóbulo cuenta con unas perforaciones en su cuerpo, lo que lo hacen mas ligero y a su vez sirven como aliviadores de presión, lo que permite que no se presenten sobrecargas de presión dentro de la turbina, este lóbulo también va acoplado a una transmisión cónica ubicada en la tapa de la turbina, donde también esta ubicada la cavidad que permite la salida del fluido, dicha transmisión cónica transmite el par de giro a un eje que se encuentra perpendicular a la turbina.

La transmisión de engranajes cónica va solidaria a un tren de engranajes que se encarga de reducir el par de giro mediante una relación de transmisión de 1:6, tenemos que aclara que la velocidad angular a la que la transmisión cónica no es constante debido a mecanismo que acopla el lóbulo al engranaje cónico. La transmisión que a su vez se encarga de reducir las vibraciones del sistema, proporciona el giro al acople magnético que proporciona la señal al medidor o contador, el cual mediante un escala numérica nos presenta el volumen que esta pasando por el instrumento.

EL MEDIDOR VOLUMETRICO COMO INSTRUMENTO DE MEDIDA.

Dentro del los instrumentos de medida, el medidor volumétrico esta catalogado como un instrumento de monitoreo, dado a que va estar monitoreando una señal que en este caso será el volumen que pasa por el contador y en ningún momento ejerce un tipo de control sobre la señal de entrada.

En la figura que presentamos a continuación se presentan los componentes que hacen parte de un sistema de medición y sobre este grafico vamos a señalar como se catalogan los componentes del medidor volumétrico.

'Medidor volumétrico'

Turbina.

Transmisión.

Medidor.

Si sabemos que en un instrumento de medida, el sensor es el que toma la señal y la transforma, podemos decir que en este caso el elemento que hace las veces defensor es la turbina.

También se debe aclarar que este tipo de instrumento toma una señal análoga y la convierte en una señal digital. Que es un instrumento indicador catalogándolo en función del instrumento y medidor de volumen en función de la variable. Es un instrumento pasivo desde otra clasificación.

CONCLUSIONES

Aunque estos medidores de volumétricos son elementos utilizados para el monitoreo de una señal de volumen, debido al tipo de señal que transmite también puede ser usado par realizar mediciones de caudal.

Hemos encontrado que a diferencia de otros tipos de medidores y aunque no se pudo establecer que la turbina cumple con el principio de desplazamiento positivo. Si es el caso, este principio le brinda una resolución muy amplia debido a que los paquetes que cuenta son de volúmenes muy pequeños y constantes.

Se pudo establecer que este tipo de turbina es da acción directa debido a que el fluido de trabajo en este caso funciona como elemento motriz.

También se pudo establecer que aunque los acoples magnéticos proporcionan una perdida, viéndolo desde el punto de vista eficaz, brindan una eficiencia muy alta, lo cual los convierten en elementos muy prácticos para transmisión de potencia en casos donde se necesite asilar las superficies.