XV SEMINARIO Y II ENCUENTRO

Nacionales de Metrologa y Normalizacin Para la Industria y la Educacin

La Metrologa de Flujo de Lquidos en Mxico

Dario Alejandro Loza Guerrero

Centro Nacional de Metrologa Km 4,5 Carretera a los Cus

Municipio del Marqus C.P 76900 Quertaro, Mxico.

e-mail aloza@cenam.mx Tel (4) 2 11 05 00,Fax (4) 2 11 05 00 ext 3776

RESUMEN Uno de los tipos de material ms comnmente medidos por la industria nacional son los fluidos en este proceso medidores de todos los tipos y tamaos desempean un papel indispensable.

Los medidores de flujo se emplean en operaciones tan diversas, como son el control de procesos, balances de energa, distribucin, emisin de contaminantes, metrologa legal indicacin de condicin y alarma, hasta lo que probablemente es la aplicacin ms importante, la transferencia de custodia de fluidos como el petrleo y sus derivados.

La medicin de flujo de fluidos es un proceso complejo debido a que otras magnitudes tienen una influencia determinante en el comportamiento de los medidores de flujo, en algunos casos es afectado tambin por instalaciones inadecuadas que producen distorsiones en el rgimen de flujo, vrtices y vibracin.

Es importante destacar que El Plan Nacional de desarrollo promueve abiertamente la adopcin de

nuevas tecnologas que requiera el pas, fomentando la creacin de tecnologa propia. El sistema de medicin de flujo de lquidos establecido por el Centro Nacional de Metrologa que ha sido declarado como Patrn Nacional para Flujo de Lquidos por el Gobierno Federal, establece una referencia para mejorar la exactitud y dar confiabilidad a las mediciones de flujo en nuestro pas. Este articulo describe brevemente este sistema de medicin, las tcnicas de calibracin y los procedimientos empleados en la calibracin de los tipos ms comunes de medidores de flujo de lquidos. Introduccin

Los medidores de flujo han sido definidos en muchos casos como las cajas registradoras de una empresa o pas, si esta caja registradora est mal calibrada, afecta sin duda la equidad de la transaccin de alguna de las partes interesadas, llmese comprador, vendedor o recaudador de impuestos.

Fig. 1 El Patrn Nacional de Flujo de Lquidos

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Una de las principales metas del Gobierno Mexicano es la de incrementar la competitividad de la industria nacional a niveles internacionales, mediante el mejoramiento y control de la calidad de los productos y la modernizacin de la industria asumiendo como prioridad la proteccin y restauracin del medio ambiente, promoviendo los cambios en el rgimen de normalizacin y el establecimiento del Centro Nacional de Metrologa (CENAM). El Plan Nacional de Desarrollo contempla como parte integral de una de sus lneas estratgicas la innovacin y adaptacin tecnolgica. Por medio de centros de investigacin y tecnologa avanzada, y a travs de nuevas experiencias del trabajo y en formas de asociacin novedosas para la produccin; dedicando ms recursos donde somos ms eficientes, se promueve abiertamente la adopcin de las tecnologas que ms convengan al pas, fomentando la creacin de tecnologa propia. El Plan Nacional Desarrollo destaca tambin que en ningn momento debe de perderse de vista que el destino final de estas acciones es elevar la calidad de vida de los mexicanos, el desarrollo del pas y el respeto al medio ambiente. Sin duda, a pesar de la excelente calidad de los productos terminados producidos en Mxico, nuestra economa y desarrollo se sustenta en nuestros recursos naturales. El petrleo es un recurso natural estratgico cuya importancia no se limita a las esferas econmica y energtica. Hablar del petrleo y la industria petrolera nacional es sinnimo de energa, materias primas, divisas, financiamiento, desarrollo y poder de negociacin con otros pases del mundo. Problemtica La importancia del Patrn Nacional para Flujo de Lquidos puede valorarse debido a que las mediciones de flujo de fluidos son de vital importancia para industrias tales como la del petrleo, elctrica (generacin), alimentos, y bebidas, lechera, cervecera, farmacutica, petroqumica, siderrgica, celulosa y papel, entre otras. En el balance energtico nacional, los hidrocarburos aportan el 88,9 %1 de la energa empleada en la actividad nacional. Cabe 1 Balance Nacional de Energa 1996 Publicacin de la Secretaria de Energa.

mencionar que aproximadamente el 50 % de la produccin de crudo satisface las exigencias de energa en el pas, el restante 50 % se exporta. El petrleo origina tambin industrias tales como la de productos petrolferos (gas licuado, gasolina, difano, turbosina, diesel, combustleo, grasas, lubricantes y asfalto) y la industria petroqumica para producir multitud de productos. La necesidad de regular la comercializacin del petrleo crudo y sus derivados de acuerdo a las normas internacionales2 se lleva acabo con el objeto de asegurar la equidad en el intercambio y la satisfaccin entre compradores y vendedores. En aplicaciones industriales como el control de procesos donde la medicin del flujo del fluido tiene un alto impacto sobre la calidad del producto final, en los balances energticos de plantas para evaluar su eficiencia, en la cuantificacin de la emisin de contaminantes y en actividades de metrologa legal que demandan la garanta de mediciones de buena exactitud en los sistemas de indicacin o alarma, se encuentran siempre medidores de flujo de lquidos. Aparte de los intereses comerciales de la industria del petrleo, el gobierno mexicano depende fuertemente de los ingresos petroleros va los impuestos. En algunos casos, los impuestos son un elemento determinante en la conformacin del precio de venta al pblico. Por ejemplo, para los combustibles automotores como la gasolina, el monto del impuesto especial a la produccin y servicios (IEPS) y el impuesto al valor agregado (IVA) entre otros, representa aproximadamente ms del 50% del precio pagado en una estacin de servicio por los consumidores. Todos los sistemas de medicin utilizados para cuestiones fiscales o comerciales, deben de ajustarse a normas internacionales aceptadas por los organismos gubernamentales. Las normas de medicin de flujo de fluidos han sido desarrolladas a travs de muchos aos y la revisin para introducir nuevas tecnologas es un proceso rgido y lento.

2 Estas normas incluyen las recomendaciones de La Organizacin Internacional de Metrologa Legal el Manual of Petroleum Measurement Standards publicado por el American Petroleum Institute (API), los reportes y normas del American Gas association (AGA), entre otras.

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Por ejemplo, La OIML R 1173 considera a los siguientes elementos como indispensables en la constitucin de un sistema de medicin: elemento primario (sensor de flujo) elemento secundario punto de transferencia circuito hidrulico (incluye prueba del medidor

en sitio) dispositivo de eliminacin de gases filtro elemento de impulsin (bomba o sistema

elevado) dispositivos de regulacin de flujo elementos auxiliares Los lmites de aplicacin de un sistema de medicin estn dados por las caractersticas de funcionamiento que deben observarse durante la operacin de un sistema: cantidad mnima por medir, alcance de la medicin, la presin mxima y la presin mnima de

trabajo, propiedades del fluido, temperatura mxima y mnima de trabajo, y los niveles de seguridad requeridos. Errores mximos permisibles La tabla 1 muestra las clases de exactitud tomando en consideracin la aplicacin del sistema de medicin y las divide en cinco clases. En la tabla 2 la lnea A muestra los errores mximos permisibles aplicables a sistemas de medicin completos, para todos los lquidos, todas las temperaturas y las presiones de los lquidos y los flujos a los que se utilizar el sistema sin llevar a cabo ningn ajuste durante las pruebas (referirse a OIML R 117). La Tabla 2 lnea B muestra los errores mximos permisibles aplicables en una aprobacin de modelo y/o verificacin inicial del medidor de flujo (referirse a OIML R 117). Tabla 1. Clases de Exactitud segn OIML R 117 Clase Campo de aplicacin

3 OIML (Organizacin Internacional de Metrologa Legal). La recomendacin OIML R 117 Measuring systems other than water

0,3 Sistemas de medicin instalados en tuberas

0,5 Bombas de despacho de gasolina

Sistemas de medicin instalados en auto-tanques

Sistemas de medicin para leche

Sistema de medicin para buque tanques.

1,0 Sistemas de medicin para gases licuados (diferentes a los gases licuados de petrleo, LPG), sujetos a presin y a temperaturas mayores que -10 C

Sistemas de medicin de LPG para carga de vehculos

Sistemas de medicin clasificados como clase 0,3 0,5 bajo las siguientes condiciones:

Con temperaturas menores que -10 C mayores que 50 C

Con fluidos cuya viscosidad dinmica sea mayor que 1 000 mPas

Con flujo menor que 20 L/h

1,5 Sistemas de medicin para dixido de carbono licuado

Sistemas de medicin para gases licuados (diferentes a los gases licuados de petrleo, LPG), sujetos a presin y a temperaturas menores que 10 C

2,5 Sistemas de medicin para lquidos criognicos

Tabla 2. Errores mximos permisibles de acuerdo a la clase de exactitud segn OIML R 117.

Clases segn la exactitud 0,3 0,5 1,0 1,5 2,5

A 0,3 % 0,5 % 1,0% 1,5 % 2,5 %B 0,2 % 0,3 % 0,6 % 1,0 % 1,5 %

La medicin de flujo es compleja debido a que es afectada por diferentes factores de influencia como: temperatura, presin, densidad viscosidad, estabilidad del flujo,

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condiciones de instalacin, distorsin del perfil de velocidades, y vrtices. Patrn Naciona