Em todos os medidores inferenciais, o elemento móvel é o rotor, e o princípio de funcionamento básico é a existência de uma relação linear entre a velocidade do rotor e o caudal. A força que actua sobre o rotor é a força motriz. Em sentido contrário actuam as forças de amortecimento, as forças de viscosidade e, a fricção mecânica. As forças de amortecimento é proporcional ao quadrado da velocidade do caudal em relação às pás do rotor, isto para um fluido com a densidade constante. A força de amortecimento é proporcional ao quadrado de N, onde N representa a velocidade de rotação do rotor. A força devido à viscosidade é proporcional ao quadrado de V enquanto que a fricção mecânica é constante.

Se as forças de viscosidade e as forças de amortecimento forem muito grandes, em relação à fricção mecânica, a velocidade do rotor, N, será directamente proporcional à velocidade do caudal, V, em resultado disto, poderá então ser medido o caudal. Teremos, então, de ter uma fricção mecânica muito pequena. Consequentemente, se a constante da fricção mecânica reduz a velocidade de rotação do rotor em 0.05% no caudal máximo, a potência será reduzida em 5%, a 1/10 do caudal máximo. A velocidades reduzidas, o caudal tende a ser laminar, consequentemente, as forças viscosas serão menores do que as obtidas em regime turbulento. Podemos então dizer que à medida que a velocidade aumenta, atinge-se uma zona de transição entre o regime laminar e turbulento, em que a velocidade do rotor aumenta em relação à velocidade do caudal. À medida que a velocidade do caudal continua a ser reduzida, o efeito das forças de fricção mecânica tornam-se predominantes, e a velocidade do rotor diminui em relação à velocidade do caudal.

Rotor de Pás (Único ou Múltiplo)

Neste tipo de medidor, o elemento móvel toma a forma de um rotor com várias pás montadas no eixo vertical e incorporadas num cilindro. Quando o medidor é de apenas um jacto, o líquido é injectado para dentro da câmara tangencialmente, saindo diametralmente. Em consequencia, a velocidade de rotação é determinada pela velocidade do líquido e pelas dimensões do rotor.

Os medidores de jactos múltiplos apresentam em geral as mesmas características dos medidores com um jacto apenas, no entanto neste caso, o líquido entra tangencialmente por vários orifícios, e sai novamente tangencialmente, mas num ponto mais alto da câmara. Desta maneira são aumentadas as forças de amortecimento.

Turbina

Uma turbina consiste de um rotor com rolamento e eixo encaixados. O fluido cujo caudal se pretende medir provoca a rotação do rotor; a velocidade rotacional do rotor é proporcional à velocidade de escoamento do fluido. Para medir o caudal existe um dispositivo que mede a velocidade de rotação do rotor.

O sensor pode ser um eixo com transmissão por engrenagens para um medidor ou sensor electrónico que detecta a passagem de cada pá do rotor gerando um impulso. A velocidade de rotação do eixo do sensor e a frequência dos impulsos são proporcionais ao caudal volumétrico através do medidor.

A figura mostra um diagrama de vectores com as forças envolvidas. O vector V tem uma velocidade axial v e não tem velocidade na componente tangencial (ou radial). A falta da componente tangencial da velocidade é um elemento importante no sistema. A pá do rotor está orientada com um ângulo a de incidência em relação ao fluido. O momento do fluido transmite uma velocidade rotacional ao rotor, fazendo com que o fluido mude de direcção e parta do rotor em turbilhão sem direcção definida. A velocidade de rotação é quase directamente proporcional à velocidade ou ao caudal do fluido através do medidor.

Embora as pás de um medidor turbina trabalhem de um modo semelhante à de uma turbina normal, existem algumas diferenças significativas. Uma pá de uma turbina padrão é projectada para realizar trabalhar rodando um eixo do qual se extrai a maior parte da energia do sistema. É, por isso, necessário projectar a pá mais eficiente possível. O rotor de uma turbina normal de produção de energia é normalmente projectado para trabalhar a uma velocidade específica ou numa gama limitada de velocidades. Raramente se permite que uma turbina de produção de energia trabalhe a uma velocidade "livre".

Numa turbina de medição de caudal, o rotor não está ligado a um eixo para a produção de trabalho "útil" e opera sempre a uma velocidade "livre". O intervalo de velocidade no qual o medidor de caudal de turbina opera é normalmente bastante amplo. A característica mais importante de um rotor de um medidor de turbina é a estabilidade, e não a eficiência como nas turbinas de produção de energia. Um bom medidor de turbina deve transformar uma velocidade axial numa velocidade rotacional o mais precisa e repetidamente possível. Não é necessário que produza a maior velocidade de rotação possível, mas que produza a representação mais estável da velocidade axial e a que é menos afectada de influências secundárias.

Outro factor que também se deve ter em conta para a eficiência da pá, além do ângulo de incidência, é a forma da pá de modo a diminuir a componente axial da velocidade e a aumentar a componente tangencial, resultando assim numa maior velocidade de rotação. Para um medidor de caudal de turbina, a característica mais importante é a estabilidade e os parâmetros que tornam uma pá mais eficiente também tornam a pá mais sensível a menores mudanças nas condições ambientais tal como o perfil de velocidades.

Hélice

Este tipo é utilizado em medidores com um diâmetro maior ou igual a 2 in. Os medidores de diâmetros mais pequenos são produzidos para aplicações especiais tais como medir o consumo de combustível de um avião. O rotor pode ser montado na vertical ou na horizontal como indicado nas figuras.

Os medidores na vertical apresentam a entrada e a saída sempre na horizontal. O facto de o líquido passar pela câmara na vertical reduz o impulso, no entanto, a mudança de direcção do caudal aumenta a perda de pressão. A relação entre o volume que passa pela câmara por cada volta da hélice é dada por V=PA, onde V é o volume, P é a inclinação das correntes e A é a área de secção recta da câmara. A câmara é feito de um metal que cria resistência ao líquido que passa e encontra-se suspensa, de maneira a ser facilmente desmantelada para manutenção. O indicador encontra-se na horizontal e é visto do topo.

Em alternativa ao medidor na vertical, temos um medidor onde são montados dois rotores. Após a entrada o líquido é dividido em duas correntes, uma entra no rotor 1 por cima , enquanto que a outra entra no rotor 2 por baixo. As duas correntes encontram-se entre os dois rotores saindo juntas na horizontal.