Vinculación de la metrología con la regulación

Roberto Arias Romero

Centro Nacional de MetrologíaQuerétaro, México

► Realidades

► Definiciones

► El rol de CENAM como cabeza del SMN

► Referencias nacionales existentes en medición de flujo de hidrocarburos

► Retos de medición no atendidos

► Conclusiones

contenido

realidades

…el petróleo es medido más de 11 veces en su camino desde la boca del pozo hasta su entrega al consumidor final !!

realidadesCuando se realizan mediciones no es posible obtener certeza absoluta acerca del valor de aquello que se intenta medir; la naturaleza aleatoria de los instrumentos de medición, el tiempo limitado disponible para realizar las mediciones, entre otros aspectos, generan incertidumbre en los resultados de medición…

Las mediciones de caudal son afectadas por:

� temperatura� presión� densidad� viscosidad� contenido de humedad� limpieza del fluido� condiciones de instalación� variaciones de flujo� pulsaciones� vibraciones� flujos multifásicos

realidades

magnitud incertidumbre

tiempo 10-12

longitud 2.5×10-11

masa 10-8

temperatura 7×10-8

densidad 5×10-6

presión 2×10-5

volumen (recipientes de vidrio) 4×10-5

Caudal (líquidos) 3×10-4

Caudal (gas) 1.5×10-3

definiciones

VIM 2.39 CalibraciónOperación que bajo condiciones especificadas establece, en una primera etapa, una relación entre los valores y sus incertidumbres de medida asociadas obtenidas a partir de los patrones de medida , y las correspondientes indicaciones con sus incertidumbres asociadas, y, en una segunda etapa, utiliza esta información para establecer una relación que permita obtener un resultado de medida a partir de una indicación.

VIM 2.4.1 Incertidumbre de medidaParámetro no negativo que caracteriza la dispersión de los valores atribuidos a un mensurando, a partir de la información que se utiliza

VIM 2.2.6 Trazabilidad metrológicaPropiedad de un resultado de medida por la cual el resultado puede relacionarse con una referencia, mediante una cadena ininterrumpida y documentada de calibraciones cada una de las cuales contribuye a la incertidumbre de medida.

calibración

hr

pm tm rm

tm

pata

cárcamo

cisterna

medidor patrón

FM=qm, patrón

qm, medidor

CENAM

LFMNArtículo 30 El Centro Nacional de Metrología tendrá las siguientes funciones:

I. Fungir como laboratorio primario del Sistema Nacional de Calibración;II. Conservar el patrón nacional correspondiente a cada magnitud, salvo que su

conservación sea más conveniente en otra institución;

III. Proporcionar servicios de calibración a los patrones de medición de los laboratorios, centros de investigación, o de la industria, cuando así se solicite, así como expedir los certificados correspondientes;

IV. Promover y realizar actividades de investigación y desarrollo tecnológico en los diferentes campos de la metrología, así como coadyuvar a la formación de recursos humanos para el mismo objetivo;

V. Asesorar a los sectores industriales, técnicos y científicos en relación con los problemas de medición y certificar materiales patrón de referencia;

VI. Participar en el intercambio de desarrollo metrológico con organismos nacionales e internacionales y en la intercomparación de los patrones de medida;

VII. Realizar peritajes de tercería y dictaminar sobre la capacidad técnica de calibración o de medición de los laboratorios, a solicitud de parte o de la Secretaría dentro de los Comités de Evaluación para la acreditación.

regulación y normatividad

OIML R117: 2007

A.2 Incertidumbres de medición

Cuando se realiza una prueba, la incertidumbre expandida de los errores de medida (en masa o en volumen) debe ser menor que 1/5 del Error Máximo Permisible (EMP) cuando se trate de pruebas de aprobación de modelo, y 1/3 del EMP para pruebas de verificación. La incertidumbre expandida debe determinarse de acuerdo con la Guía para estimación de la incertidumbre en las mediciones.

E/%

+ 0.3

− 0.3

Q/(m3/h)

0

100 300

� ? �

definiciones

resultado de medición

valor verdadero

aceptación incorrecta

rechazo incorrecto

rechazo correcto

aceptación correcta

JCGM 106: 20165.1.2 En la práctica, una vez que un resultado de medición ha sido obtenido, la comparación/decisión se realiza tomando en cuenta una regla de decisión que depende del resultado de medición, de las especificaciones y de las consecuencias que pueden derivarse de una decisión incorrecta.

medición de:caudal másico, caudal volumétrico, masa, volumen, densidad

Aplicaciones: líquidos, gasesIndustria petrolera, petroquímica, alimentos, bebidas, generación eléctrica, GNV, etc.API MPMS 5.6, ISO 10790: 1994

coriolis

ultrasónico medición de:caudal volumétrico

Aplicaciones: líquidos, gasesIndustria petrolera, generación de energía eléctrica, etc.API MPMS 5.8, AGA R9, AGA R10, ISO 12242: 2012

tecnologías de medición

medición de:caudal volumétrico

Aplicaciones: líquidos, gasesIndustria petrolera, petroquímica, alimentos, bebidas, generación de energía eléctrica, etc.API MPMS 5.3, ISO 9951, ISO 2715

turbina

desplazamiento positivo

medición de:caudal volumétrico

Aplicaciones: líquidos, Industria petrolera, etc.API MPMS 5.2

Patrón nacionalde masa 10 µg

Densidad del agua

Patrón nacional de volumen

50 L ± 0.0035 %

Patrón nacional de temperatura 0.02 mK

Patrón de referencia500 L ± 0.012 %

Patrón de trabajo

3 000 L ± 0.018 %

Termómetro digital + Pt-100

0.01 ºC

0.004 kg/m3

carta de trazabilidad

carta de trazabilidad

Patrón de trabajo

3 000 L ± 0.018 %

Probador bi-direccional

V20 ºC, 0 Pa ± 0.03 %

Método de desplazamiento de

agua

Medición en línea

VT,P ± 0.1 %

Método de comparación directa de volumen

Patrón Nacional de Longitud

2.5×10-11

Patrón nacional de flujo de gas

0.15 %

Patrón Nacional de Temperatura 0.02 mK

Patrón de referencia0.25 %

Patrón de trabajo

(0.3 – 0.4) %

Termómetro digital + Pt-100

0.01 ºC

m KPatrón Nacional de Tiempo 10-12

s

Contador universal

10-7

carta de trazabilidad

Retos en medición de flujo de fluidos

► Medición de gas húmedo

► Medición de petróleo crudo de alta viscosidad

► Medición de crudo con alto contenido de humedad y gas

► Medición de crudo con sólidos en suspensión

► Medición de flujo en chimeneas

► Balance de sistemas

conclusiones

� De manera irremediable, los resultados de cualquier medición implican una incertidumbre;

� La valoración respecto del cumplimiento de especificaciones solo puede lograrse cuando se toma en cuenta la incertidumbre de medida;

� La calibración de los equipos de medición instalados en la industria petrolera deben ser calibrados usando patrones cuyos resultados sean trazables a la realización de las Unidades Base del Sistema Internacional de Unidades;

� El CENAM ha colaborado con PEMEX de manera exitosa para dotar de trazabilidad a los resultados de medición de numerosos sistemas;

� Existen necesidades de trazabilidad que todavía no pueden ser satisfechas en México: calibración de medidores de flujo de gas natural y calibración de medidores de flujo multifásico.