DE ESTUDIANTES PARA ESTUDIANTES

1. Tecnología de control de
procesos e instrumentación
Modulo de aprendizaje No A89.9
Área: medición de flujo
Titulo del modulo: medidor de desplazamiento positivo
Autor: Ing. P. S. Geczy
Proyectos y experimentos aplicados a laboratorio:
Esto no es conveniente experimentar en laboratorio con este modulo, solo será tratado para
lectura.
8.9.1 – medidor de desplazamiento positivo – Lectura.

2. Control de procesos e instrumentación sistema entrenador
Modulo A8.9.1
Tema A8.9.1 medidor de desplazamiento positivo
Introducción:
Los medidores de desplazamiento positivo son una categoría de dispositivos que mide el total
volumen de flujo de un liquido o gas, no la velocidad del flujo. Este tema describirá los tipos de
variaciones encontradas en la industria y sus limitaciones.
Objetivo de desempeño:
UN complementación de este laboratorio, el estudiante conocerá y entenderá la operación de
las continuas mediciones de desplazamiento positivo;
Liquido: disco nutativo, aspa rotativa, pistón oscilante, pistón alternativo, lóbulo
rotativo y ciclo de seis fases.
Gas: desplazamiento de agua, medidor tipo campana, fuelle de cuatro camaras,
impulsor lobulado.
El estudiante también conocerá las limitaciones industriales y principales aéreas de aplicación.
Referencia:
1. Paquete de aprendizaje F12-77 instrumentación industrial.
Procedimiento:
1. Leer toda la Ref 1.
2. Realizar todas las evaluaciones.
3. Si dispone de del instructor, obtenga ejemplos de mediciones de desplazamiento
positivo, examine y compare las descripciones en la Ref 1.

3. Control de procesos e instrumentación sistema entrenador
Modulo A8.9.1
Pruebas de rendimiento:
1. Realizar pruebas de rendimiento.

4. MEDIDOR DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO
F12-77
Ing. Steven Geczy
Colegio Mohowk de Artes aplicadas y tecnología
Hamiton, Ontario.
Este material fue escrito por el ministerio de la universidad y colegio de Ontario para el uso del
Colegio de Artes aplicado y tecnología de Ontario y no debe ser reproducido sin el permiso
escrito del Ministerio.
Publicado por:
El bibliocentro,
División del Centenario Colegio de Artes aplicadas y tecnología
Camino railside 20,
Don Mills, Ontario
Canada
M3A 1A4
Teléfono: (416) 447-5137
Telex: 06-966764
.

5. MEDIDOR DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO
Objetivos:
a. Describir la construcción y características de las continuas mediciones de
desplazamiento positiva de líquidos:
Disco nutativo
Veleta rotativa
Pistón oscilante
Pistón reciproco
Lóbulo rotativo
Ciclo de seis fases
b. Describir la construcción y características de las continuas mediciones de
desplazamiento positiva para los gases:
Desplazamiento de agua
Medidor tipo campana
Fuelle de cuatro cámaras
Impulsor lobulado
c. Describe el uso del contador pre-establecido.
Bibliografía:
a. Manual de ingeniería en instrumentación, B. Liptak, editorial Chilton, 1969
(volumen 1).
b. Flujo, su medición y control Vol. 1, Metodos volumétricos (pagina 661), Sociedad
de Instrumentistas Americanos (impresión 1974).

6. CONTENIDO
Pág.
1. Introducción…………………………………………………………………………………………………………………
4
2. Medidor de desplazamiento positivo para líquidos…………………………………………………….
5
2.1 Disco nutativo………………………………………………………………………………………………………. 5
2.2 Veleta rotativa……………………………………………………………………………………………………… 7
2.3 Pistón oscilante…………………………………………………………………………………………………….. 8
2.4 Pistón reciproco…………………………………………………………………………………………………… 9
2.5 Lóbulo rotativo……………………………………………………………………………………………………... 11
2.6 Ciclo de seis fases…………………………………………………………………………………………………. 12
3. Medidor de desplazamiento positivo para gases…………………………………………………………
14
3.1 Desplazamiento de agua……………………………………………………………………………………….
3.2 Medidor tipo campana…………………………………………………………………………………………. 14
15
3.3 Fuelle de cuatro cámaras……………………………………………………………………………………..
16
3.4 Impulsor lobulado……………………………………………………………………………………………….. 16
4. Contador Pre-establecido…………………………………………………………………………………………….
17
Autoevaluación…………………………………………………………………………………………………………………..
18
Prueba de rendimiento…………………………………………………………………………………………………….
19

7. INTRODUCCIÓN
La medición de desplazamiento positivo usa un espacio volumen conocido el cual es
llenado moderadamente con líquido o gas. En el mas simple caso es mediante “un disparo”,
como la medida de una taza usada en la cocina. Para el control tipo batch, “un disparo” es el
tipo de medición que sigue siendo utilizado para el llenado, a su vez, vaciado un recipiente del
llenado con un volumen conocido con el aditivo requerido.
En la mayoría de los casos la medición debe ser continua. Esto es conseguido por
dispositivos los cuales contengan unas o varias cámaras de tamaño exacto las cuales son
llenadas y vaciadas a su vez, sin detenerse. Hay una serie de todos estos dispositivos y hay
muchas buenas soluciones para los problemas.
Ya que no mucho para enlazar estos diseños juntos, se describirán en capítulos
independientes. Hay unas cuantas características generales, aunque, son compartidas por
todos o mas para la medición de desplazamiento positivo.
La medición de desplazamiento positivo tiene partes móviles. Estas partes son movidas por lo
el mismo flujo del fluido, es decir, la medición del desplazamiento positivo no necesita
alimentación externa para funcionar. La energía es tomada del líquido que causa una caída de
presión del fluido medido.
Dispositivos de alimentación externa, donde la velocidad del flujo depende de la señal de
control de entrada, son similares en su construcción en muchos casos, pero pertenecen a la
categoría de elementos de control de señal, y son estudiados en el paquete de aprendizaje
C41. La mayoría de medidores de desplazamiento positivo son usados para velocidades de
flujo bajos, aunque algunos modelos son clasificados de hasta 20,000 GPM (100m3/min). La
salida de un medidor de desplazamiento positivo es derivado de un eje rotativo a otro tipo de
contador mecánico reciproco. Aunque el movimiento mecánico se puede convertir fácilmente
en cualquier para tipo local de medidor totalizador, donde todo lo que se requiere es la
incorporación de un contador calibrado al cuerpo del medidor.

8. Si solo el totalizador es requerido (con o sin contador pre-establecido esto puede ser obtenido
sin necesidad de una fuente (eléctrica o neumática), la cual es una ventaja donde el suministro
no esta disponible).
Medidores de desplazamiento positivo tiene partes móviles, las cuales de hecho son
desventajas. Es necesario que haya mantenimiento programad (lubricación, sello del eje,
chequeo, limpieza, etc.), e incluso con un correcto mantenimiento la incidencia de averías y
errores de lectura es mayor que con muchos otros flujómetros. La precisión debe ser
teóricamente, de muy alto acuerdo, pero para mantener una precisión alta en práctica es
difícil.
Consecuentemente, los medidores de desplazamiento positivo deben ser considerados si la
totalidad del requerimiento es de la velocidad del flujo, es pequeña a moderada,
prácticamente donde la fuente de energía es un problema, si el experto esta disponible.
Algunos modelos requieren más pérdida de presión que otros pero su operación, pero es difícil
hacer una lista relativa o propuesta actual de perdida de presión, depende del estado del
medidor. Medidor de desplazamiento de agua en buenas condiciones produce menos de 1’’
de agua de presión. Uno de los problemas del medidor de desplazamiento positivo es que la
ausencia de mantenimiento de partes móviles puede causar una mayor permisibilidad de
pérdida e presión.
2. MEDIDOR DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO PARA LÍQUIDOS
2.1 Disco nutativo
Fig. 1 muestra la construcción de un instrumento de medición para líquidos tipo disco
nutativo. El disco, el cual esta radialmente encajado, esta montado en una bola. El movimiento
nutativo es una rotación alrededor de un eje el cual esta inclinado, y en torno al cual gira, es la
forma de un trompo “dormilón”.
Una extensión de la bola alcanza la cámara superior. Hay un pequeño engrane en la
parte superior de la extensión que coincide con el engranaje de arrastre del contador
totalizador.

9. La ventaja del medidor de disco nutativo es simplemente relativo, solo hay una parte en
movimiento. (Sin contar el totalizador). La gran área de contacto de la bola hace el asamblea
suave.
Desde el empaque es menos posible, la precisión de el medidor de disco nutativo es alrededor
de 2%. Este tipo de medidor es extensamente usado para la medición del consumo de agua en
el hogar y otros para
Aplicaciones comerciales. El cuerpo del medidor es de bronce con unas partes de acero
inoxidable en la zona soldada.

10. 2.2 Medidor de aspa rotativa
Un medidor de aspa rotatoria se muestra en la fig. 2. Las aspas se deslizan
Libremente en sus ranuras y son el resorte para mantener el contacto positivo.la
rotación del tambor ranurado son medidas y totalizadas. El medidor de aspas rotatorias
requiere una manufactura cuidadosa, para el cierre del sello hermético mientras milita la
fricción, la superficie debe estar lisa, la tolerancia estrecha. De hecho aumenta su precio por
encima del medidor de tipo disco nutativo, pero la medición es en realidad “positiva”, mejor
del 0.1%. Este tipo de medidor es construido en todos los tamaños (arriba de 100m3/min), y
puede ser usado para líquidos viscosos de igual manera.
La carcasa esta hecha de de acero y hierro fundido (unidades grandes) o bronce
(unidades mas pequeñas).

11. Las partes internas son manufacturadas de bronce o acero inoxidable. Las aspas están
hechas especialmente con un material de baja fricción (carbón o compuesto).
El medidor debe ser usado con fluidos limpios y regular mantenimiento (limpieza)
obligatoria.
2.3 Pistón oscilante
El pistón oscilante es un cilindro circular girando en una cámara (fig. 3).Para separar el
área de entrada y salida, una
placa divisora se inserta. Para el acomodo de la placa, el cilindro rotatorio tiene una ranura. La
ranura mueve solo la división de la placa cuando sale rotando el eje, el cual de el cilindro un
movimiento oscilante peculiar.

12. El uso del medidor de pistón oscilante paralelamente al de tipo de disco nutativo.
Precisión, el precio y el uso es similar a este modelo así como una pequeña fuga alrededor del
sello.
2.4 Pistón reciproco
El diseño de un medidor de pistón reciproco es la versión liquida de una maquina de
vapor.
(La gran diferencia entre la maquina de vapor y de liquido es que la maquina de liquido
tiene un tiempo de llenado del 100%, la maquina de vapor ajustable de 2 – 80% del tiempo de
llenado para permitir la expansión del vapor y la recuperación de una parte de la energía
térmica en el de vapor. El pistón es conectado a una parte de gobierno a partes gobernantes.
Hay muchas soluciones interesantes usando el disco deslizante, pistones, cámaras, etc. Para
gobernar. No hay potencia de despegue, el contador puede estar unido a alguna parte del
instrumento que tiene un movimiento, aunque en la mayoría de los casos esta restringido a
partes que tiene movimientos alternativos lineales, que hay que convertirse en un movimiento
a contar carreras.)
El medidor de pistón reciproco es preciso (hasta 0.2% de precisión), y puede ser
construido en cualquier tamaño. La multitud de partes móviles y la necesidad de tolerancias
finas se creo este tipo de medidor bastante caro, para operación libre de problemas, el
mantenimiento regular tiene que ser proporcionado.
El viejo medidor tipo “maquina de vapor” todavía es usado en la industria petrolera,
aunque los recortes de precios en su popularidad.
Un tipo similar es el modelo después del motor hidráulico. La construcción es muy
similar, la única diferencia es que la toma de es menos brusco (poco poder es transmitido a el
contador). Fig. 4 muestra el diseño de un medidor tipo pistón. Como la fig. que se muestra, es
complicado su diseño, por lo tanto es caro, y el movimiento mecánico usa demasiada energía,

13. causando una mayor caída de presión en el liquido que cualquier otro tipo de medidor. Por
otra parte, la precisión de este medidor es mejor que del tipo pistón reciproco (hacia 0.1%).
2.5 Lóbulo rotativo
El medidor de lóbulo rotativo esta construido similarmente a una raíz de ventilador, o una
bomba de engranaje donde el engranaje que emparejan tiene solo 2 dientes cada uno

14. (llamados lóbulos en el medidor, que son parte del impulsor). Ya que con solo dos lóbulos, uno
puede rotar el otro, el engranaje externo debe sincronizar su movimiento. Fig. 5 se muestra
ejemplo del medidor de lóbulo rotatorio. El diseño difiere principalmente en la forma en que
los lóbulos están construidos.
Fig. 5a muestra lóbulos “abultados, fig. 5b muestra en forma ovalado,(la diferencia en
la construcción viene de el radio del tamaño del impulsor de la distancia entre el centro del
impulsor. Es largo este radio para el diseño en la fig. 5ª. Este diseño permite entregar más por
revolución, pero más para la manufactura).
El contador totalizador esta impulsado por cualquier eje impulsor.

15. El medidor de lóbulos rotatorio esta construido de 2 a 24 pulgadas (5 a 60cm) de
tamaño. Son relativamente simples, trabajando con una cantidad mínima de mantenimiento y
supervisión.
Ya son estrechas las tolerancias puede conducir a la puntuación y la incautación.
Unidades practicas tiene un desliz que reduce la precisión en tamaños mas pequeños de unos
0.5%. la precisión incrementa con el tamaño.
Evitar errores por minimización de deslizamiento, un pequeño motor puede ser
arreglado para el impulsor y la fuente del gobernante por la perdida de precio que atraviesa el
medidor manteniéndola en cero (o mínimo), el desliz y la fricción será muy pequeña.
Los materiales son seleccionados de acuerdo al servicio. Medidor de lóbulo rotativo
son usados para líquidos corrosivos.
2.6 Ciclo de seis fases
El medidor “ciclo de seis fases” es parecido al tipo de lóbulo rotatorio en construcción
y modo de funcionamiento, pero este tiene 3 ejes. Un eje que lleva un impulsor simétrico, los
otros dos ejes se mueve uno a otro. El primer impulsor rotativo con el doble de velocidad que
el segundo lóbulo. La Fig. 6a explica su operación. El tercer impulsor rotativo comparado a los
otros dos gira en dirección opuesta.
Las características y precisión son similares al medidor de lóbulo rotativo, excepto para
unidades pequeñas, donde un sello especial puede reducir el deslizamiento y así incrementa su
precisión. Esto naturalmente, resulta también en un precio mayor, pero este tipo de medidor
de muy buen servicio, más pequeño flujos de líquidos corrosivos.

17. 3. MEDIDOR DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO PARA GAS
3.1 Medidor de desplazamiento de agua
La mayoría de tipos de medidores de desplazamiento para líquidos es aplicable también para
gas, pero hay dos cuestiones a considerar: primero la perdida de presión. Ya que el fluido
proporciona la energía para manipular el medidor, el medidor en la línea inevitablemente
produce una caída de presión. Esta perdida de presión puede ser mas un problema para los
gases, ya que en algunas instancias, tales como en la distribución de gas combustible de uso
domestico y comercial, la línea de presión es baja al inicio (requiere regulación), y no hay
pérdida de presión. El otro hecho es que el líquido ofrece una baja fricción positiva en el
sellado de baja presión de gases, usando líquido para que selle, será mas barato su
manufactura (no requiere tolerancias finas) y mantiene una alta precisión.
Por estas razones el sello es de tipo liquido, que es oficialmente llamado el medidor de
“desplazamiento de agua” es el mas extensamente usado para baja y media presión.
Fig. 7 muestra el diseño del medidor de desplazamiento de agua. El

18. Gas viene en medio, y se desplaza por encima de la cámara de agua. Esto eleva la cámara del
líquido sellado y eventualmente conectara la cámara que esta llena de gas. Este continuo
movimiento requiere muy poca energía.
La precisión de este medio es aproximadamente de 0.5%, pero no toma en cuenta las
variaciones de presión y temperatura del gas. (Pero luego, todos los otros tipo de medidores
de gas deben estar conectados a presión y temperatura se las condiciones ambientales
cambian).
La limitación de este tipo de medidor es la limpieza del gas. Si el gas esta muy sucio
(no puede absorber agua), el nivel de agua tiene que mantener la fuente. Por otro lado, el gas
no es problema, un desbordamiento puede eliminar el liquido adicional. Este no puede ser
usado por de bajo del punto de congelación del liquido sellador. Este tipo de medidor mas
usualmente usado de todos los tipos de medidores totalizados de gas.
3.2 Medidor tipo campana
El medidor tipo campana es una campana invertida en un recipiente lleno de líquido
usado para la calibración de medidores pequeños de flujo de gas. Es el equivalente de un
simple recipiente usado para la medición del flujo de un líquido para la medición del peso total
o volumen total.
La construcción del medidor tipo campana es mas complicado, aunque, ya que es
necesario mantener la presión del gas establecido en la campana. Esto se logra con el contra
peso de la campana. Para la calibración, la campana es llenada con un volumen conocido de
gas y el gas es después llevado atreves del medidor para ser calibrado. La campana tiene una
preciso cuerpo cilíndrico, mediciones parciales pueden ser tomadas y la velocidad del flujo
puede ser calculada (si se requiere) con ayuda de un cronometro. Para la calibración
totalizada, solo el contador final del conteo del medidor de prueba, que tiene que estar
idéntico a la cantidad almacenada de gas inicialmente en la campana. La

19. Precisión de este tipo de medidor de laboratorio depende de su construcción y si pre-
calibración, pero una precisión mejor a 0.1% puede ser conseguido.
3.3 Fuelle de cuatro cámaras
Este medidor (también, similar variación por una, el medidor de tres cámaras) es equivalente
al medidor de pistón oscilador descrito en la sección de líquidos con la diferencia, que el
diafragma de goma flexible y los tubos son usados en lugar de un pistón o cilindro rígido. El gas
entrante es dirigido por una válvula deslizable en una cámara y hace esta cámara expandirse.
La expansión mueve el control que vincula el conectarse a esta cámara de escape la siguiente
cámara es la entrada. Ya que afuera de la cámara flexible es también usada para agregar la
cuarta cámara al ciclo.
El medidor es mucho más complicado que el de tipo de líquido sellado, y el
movimiento del mecanismo de control resulta en una mayor perdida de presión a través del
medidor. Este modelo tiene ventaja, aunque, en aplicación, donde la presencia de un sellador
liquido, es, pro alguna razón, objecionable. Un dibujo de este medidor puede ser encontrada
en la referencia (a) (manual de ingeniería instrumental, vol. 1) pagina 540.
3.4 Impulsor rotativo
El medidor tipo impulsor rotativo se describe en capitulo 2.5 para líquidos también
puede ser usado para gas (Fig. 5ª y 5b). Estos medidores tienen baja pérdida de presión y son
construidos para altas capacidades, pero tiene la desventaja en comparación con el medidor
que sirve para líquidos con fuga de flujo, es más significativo. Estos tipos de medidores fueron
desarrollados primero por Connersville, y son a veces llamados medidores “Connersville”.
Para conseguir el menor a 1% de precisión el medidor debe ser operado encima del
10% de la velocidad máxima del flujo.
Velocidad de flujo relativamente alta implica velocidades altas de rotación, que hace
que el medidor de tipo impulsador rotatorio sea sensible a la suciedad, e impurezas. El
mantenimiento regular es importante con este tipo de medidor.

20. 4. CONTADOR PRE-ESTABLECIDO
Una adición útil para un medidor de tipo totalizador es el contador pre-establecido. El
contador pre-establecido es un contador el cual puede ser mecánicamente ajustado digito por
digito.
En operación, el contador gira en sentido descendente. Tan pronto como cero sea
alcanzado, un dispositivo señalador esta operando para el contador.
Para el contador mecánico, hay un deslizamiento de embrague anulador en el número
para permitir el ajuste. En algunos modelos el eje trasero actuando con el (pequeño) engrane
es levantado para el ajuste.
Para contadores de display electrónico la total intensión es configurarlo por medio de
interruptores de rueda. Este número es repetido en el display cuando la actual medición
comienza. La configuración independiente tiene su ventaja en comparación del número pre-
configurado que es guardar para referencia.
Algunos modelos mecánicos tienen un numero duplicador igual, para preservar la figura del
dialogo. Muchos contadores tienen un contador paralelo independiente totalizador para el
tipo de restablecer. Los dos contadores están lado por lado, manipulador por el mismo eje.
El contador electrónico usa magnetismo o interruptores de proximidad para el conteo. El
contador puede ser idéntico al numero de rotaciones del eje o un múltiplo entero de el. Si, por
razones de calibración, la mejor solución es usa el mecanismo del engrane que esta en medio
del eje de salida y el contador del eje.

21. AUTOEVALUACIÓN
La naturaleza de es esta información en este paquete requiere diferentes métodos de
evaluación. Cada pregunta se te pedirá que describas uno de los dispositivos de medición en el
texto que el estudiante hará con o sin ayuda de un dibujo. Las respuestas del auto texto no
serán dadas, ya que la respuesta es la descripción dada en el libro.
Para checar el conocimiento correctamente, el estudiante debe intentar responder la
autoevaluación sin ayuda de la guía.
Describe la operación, menciona las principales áreas de aplicación, y el nombre preciso de
los flujómetros de desplazamiento positivo:
1. Aspa rotativa
2. Pistón reciproco
3. Lóbulo rotativo
4. Calibrador tipo campana
5. Fuelle de cuatro cámaras

22. MEDIDORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO
PRUEBA DE RENDIMIENTO
Nombre:___________________________________________ Fecha:____________________
Describa la operación, mencione las principales áreas de aplicación, y la precisión de los
siguientes medidores de desplazamiento positivo:
1. Disco nutativo
2. Pistón oscilante
3. Ciclo de seis fases
4. Desplazamiento de agua
5. Lóbulo impulsador (para gas)