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Publicaciones de Análisis de Incertidumbres Análisis de Incertidumbres de Mediciones
de Volumen en Medidores - Parte 3, Aplicaciones a los Sistemas
Tom Kegel, 8/24/2005, CIATEQ
Resumen:
Este documento es la continuación de dos documentos previos sobre análisis de incertidumbres,
partes 1 y 2. El primer documento presentaba un enfoque simplificado al Análisis
de Incertidumbres de la medición de un volumen sobre la base de un medidor ultrasónico
o de turbina. Los varios componentes que contribuyen a la incertidumbre fueron caracterizados
sobre la base de las especificaciones del fabricante. El segundo documento ilustraba
la interpretación de los resultados de la calibración para incluirlos en un análisis
de incertidumbres. El desarrollo incluye muchas discusiones respecto al impacto
de los efectos sistemáticos y aleatorios. Este documento amplia las técnicas de
análisis de incertidumbres previamente desarrolladas, a mediciones de volumen basadas
en uno a varios medidores. El desarrollo incluye el concepto de correlación e ilustra
el efecto de la incertidumbre en general de la medición. Se aplica una técnica de
simulación estadística para implementar el análisis de incertidumbres.
Un Enfoque Amigable con el Usuario para Describir la Incertidumbre en las Mediciones
en las Normas de la Industria
Tom Kegel, 8/24/2005, CIATEQ
Resumen:
En tanto que existen varias normas bien redactadas, los detalles de los análisis
de incertidumbres siguen siendo difíciles de aplicar a los sistemas de medición
de flujo de fluidos. En un intento por ayudar a los usuarios con los análisis de
incertidumbres de la medición de flujo, se emprende un enfoque diferente para que
se proponga incluirlo en varias normas Norteamericanazas basadas en la industria.
Estas normas son publicadas por la ASME (Sociedad Norteamericana de Ingenieros Mecánicos),
la AGA (Asociación Norteamericana del Gas) y por la API (Institutito Norteamericano
del Petróleo). El enfoque está basado en la construcción de conceptos de análisis
de incertidumbres a través de una serie de ejemplos que van aumentando gradualmente
de complejidad. Este documento comenta el método propuesto para describir los análisis
de incertidumbres con un énfasis en el apoyo de la industria energética de los Estados
Unidos.
Problemas de Incertidumbres Relacionados con una Norma de Flujo Primario Volumétrico
Tom Kegel, 1/14/2004, Congreso de Ciencias de la Medición
Resumen:
Ha comenzado un proyecto para actualizar una norma de flujo primario volumétrico
que ha estado vigente desde 1970. Las mejoras planeadas incluyen nueva instrumentación,
capacidad mejorada de flujo de arranque, análisis del sistema de la válvula desviadora
y datos adicionales de volúmenes de tanques. Un nuevo análisis de incertidumbres
está siendo desarrollado conjuntamente con estos esfuerzos. Este documento tiene
que ver con ese análisis de incertidumbres y está dividido en dos grandes secciones.
La primera nos da un resumen de los componentes de la incertidumbre, descritos en
publicaciones previas. La segunda parte es una discusión sobre la incertidumbre
en la medición de temperaturas.
Incertidumbre y Trazabilidad de la Planta de Gas Natural de CEESI en Iowa
Tom Kegel y Aaron Johnson, 1/14/2004, Congreso de Ciencias de la Medición
Resumen:
Este documento presenta un análisis de incertidumbres de la planta de calibración
con gas natural de CEESI en Iowa. La planta calibra medidores de flujo con flujos
de hasta 10.7 m3/s reales, a una presión nominal de 7174 kPa. Los medidores de flujo
se calibran por medio de una serie de nueve medidores patrón de turbina que son
trazables al NIST. El análisis muestra que la planta puede alcanzar una incertidumbre
de 0.30% con un nivel de confianza del 95%.
Análisis de Incertidumbres de una Planta de Pruebas de Gas Húmedo
Tom Kegel, 8/1/2003, Conferencia Nacional de Laboratorios de Patrones (NCSL, por
sus siglas en inglés)
Resumen:
Una planta de flujo de gas húmedo ha estado en operación en la planta de CEESI en
Colorado desde 1999. Los fluidos que fluyen son mezclas de componentes de gas natural
en forma de gas y fase líquida. Para la mayor parte de la prueba, la fase de gas
ha sido gas natural "grado tubería" y el líquido ha sido decano puro. La planta
opera con un rango de presión de 1.4 a 8.3 MPa (200 a 1200 psi). La velocidad del
gas seco fluctúa en los 27 m/s (90 pies/s) en un tubo de 100 mm (4 pulgadas) y el
gasto del líquido está en el rango de 164 kg/min. (360 lb/min.). Este documento
describe los componentes que contribuyen a la incertidumbre en la medición de gas
húmedo.
El volumen de gasto de gas seco se mide con un medidor de turbina calibrado en aire
sobre un rango de presión de 0.7 a 4.1 MPa (100 a 700 psi). La densidad del gas
se determina utilizando una ecuación de estado en función de la presión, la temperatura
y la composición del gas y la composición se mide con un cromatógrafo de gas. Se
utiliza un venturi subsónico como patrón de verificación del flujo másico del gas.
El flujo másico del líquido se mide con uno de dos medidores coriolis, dependiendo
de la magnitud del gasto. El análisis de incertidumbres integra los efectos debidos
a la instrumentación de flujo másico del gas y el líquido, a la ecuación de estado
y a los posibles cambios de fase.
Incertidumbre en la Medición de Flujos - Análisis Basados en Componentes de Campo
Tom Kegel, 7/1/2003, 4to. Seminario Avanzado de Medición de Flujo de Fluidos de
CIATEQ
Resumen:
Este documento proporciona una guía para estimar la incertidumbre en la medición
de un flujo, realizada con instrumentos de campo. Es aplicable a mediciones basadas
en turbina o en ultrasónicos calibrados o no calibrados. Las mediciones de presión
y temperatura contribuyen a la incertidumbre y se describen los componentes de incertidumbre
de cada instrumento. Una serie de especificaciones típicas de un fabricante se utilizan
como ejemplo. Se describen los efectos de la temperatura ambiente en ambas mediciones.
Una computadora de flujo recibe señales de los transductores de presión y temperatura
y convierte las lecturas en unidades de ingeniería. Un cromatógrafo de gas y la
ecuación de estado contribuyen con incertidumbre en la determinación de la compresibilidad
bajo condiciones base de flujo. Se describen los componentes que contribuyen a la
incertidumbre y se proponen valores típicos.
Se ilustra el proceso de combinar componentes de incertidumbre sobre la base de
valores hipotéticos. Se describen los conceptos de coeficiente de sensibilidad,
incertidumbre expandida y factor de cobertura. La información se organiza de manera
tal que las contribuciones relativas de los componentes se puedan comprar fácilmente.
Se ilustra el valor de esta estructura organizacional mediante la comparación de
medidores de turbina calibrados y no calibrados.
El documento concluye con una breve discusión de algunos temas avanzados. Estos
incluyen temas de medición de flujo, calibración de instrumentos e incertidumbre
en la medición.
Análisis de Incertidumbres de un Proceso de Calibración de un Medidor Ultrasónico
Tom Kegel, 5/1/2002, Conferencia de Operaciones de AGA
Resumen:
En marzo de 1999 CEESI terminó la construcción de una planta de calibración de flujo
de gas natural, localizada en Clear Lake, Iowa. La incertidumbre asociada con el
proceso de calibración de un medidor en esa planta ha sido calculado recientemente
en +-0.23%, a un nivel de confianza del 95%. Este documento describe el análisis
de dos partes que conlleva a dicho valor. La primera parte está basada en las especificaciones
del fabricante, en tanto que la segunda está basada en los resultados de un Programa
de Aseguramiento de Medición.
Análisis de Incertidumbres de una Ecuación de Estado para Aire Seco
Tom Kegel, 5/1/2002, 8vo Simposio Internacional de Instrumentación
Resumen:
Las mediciones de presión y temperatura en el proceso con frecuencia se hacen para
calcular las propiedades termodinámicas de una ecuación de estado. Mientras que
las mediciones de presión y temperatura normalmente se toman n cuenta en un análisis
de incertidumbres, la incertidumbre relacionada con la ecuación de estado es con
frecuencia desconocida. Este documento propone un proceso de análisis para determinar
la incertidumbre en una ecuación de estado. El método se aplica a la causa específica
del cálculo de la densidad del aire. El análisis se amplía para incluir los efectos
de la correlación, y se proponen dos métodos de cuantificar la correlación. Finalmente,
se expande el análisis de incertidumbres para incluir propiedades termodinámicas
adicionales.
Análisis de Incertidumbres d un Patrón Volumétrico Primario
Tom Kegel, 4/7/2002, 5to. Simposio Internacional de Medición de Flujo de Fluidos
Resumen:
En 1969 CEESI comenzó la operación de un sistema primario de calibración volumétrica
para utilizarlo con fluidos comprimibles. Se han emprendido esfuerzos para ampliar
los análisis de incertidumbres existentes sobre la base de información nueva y una
revisión de los resultados originales. Se comentan cuatro asuntos relacionados con
ese análisis de incertidumbres con cierto detalle en este documento. El primero
consiste en un análisis más riguroso del proceso original de determinación del volumen.
Segundo, se aplica la nueva ecuación de estado de aire seco al rango limitado de
presión y temperatura. El tercero es un modelo de la válvula de desviación empleada
para comenzar y terminar el proceso de calibración. Finalmente se consideran los
aspectos únicos de los componentes de propagación de la incertidumbre relacionados
con la densidad.
Análisis de Incertidumbres de una Planta de Calibración de Gran Escala
Tom Kegel, 4/7/2002, 5to. Simposio Internacional de Medición de Flujo de Fluidos
Resumen:
En marzo de 1999 CEESI terminó la construcción de una planta de calibración de flujo
de gas natural, localizada en Clear Lake, Iowa. La planta está diseñada para la
calibración de medidores de gas natural grandes (de hasta 30", 760 mm) de alta presión
(1200 psi, 830 bar). La planta tiene tres tramos de prueba con diámetros de 20"
(508 mm), 24" (610 mm) y 30" (760 mm). El flujo hacia un tramo de prueba se mide
mediante un arreglo de diez medidores de turbina de 12" (472 mm). Se puede lograr
una amplia gama de gastos fluyendo de manera simultánea a través de múltiples medidores.
Hay esfuerzos por ampliar el análisis de incertidumbres desarrollado cuando se construyó
la planta y este documento comenta una serie de problemas relacionados con ese esfuerzo.
La discusión comienza con una revisión de la calibración inicial de los patrones
de flujo. Continúa con tres programas diseñados para mantener la trazabilidad y
reducir la incertidumbre. El primero es un control estadístico del proceso sobre
la base de medidores ultrasónicos como patrones de verificación. Se describe un
nuevo programa, prueba de cambios de turbina y se presentan los resultados preliminares.
El tercero tiene que ver con la aplicación de técnicas de control estadístico del
proceso a las mediciones de presión y temperatura. La discusión concluye con la
propuesta de un solo enfoque para propagar los componentes de la incertidumbre.
Análisis de Incertidumbres Actualizados para Procesos de Calibración de Medidores
de Flujo Parte 1: Patrones de Transferencia
Tom Kegel, 5/1/2001, 47vo. Simposio Internacional de Instrumentación
Resumen:
Un patrón de transferencia para la calibración de un medidor de flujo proporciona
trazabilidad al patrón primario. Típicamente se utiliza para la mayoría de las calibraciones
comerciales, porque representa una alternativa económicamente atractiva a un sistema
primario. Una serie de patones de transferencia venturi de flujo crítico (CFV, por
sus silgas en inglés) se han mantenido en calibración en CEESI durante los últimos
35 años. Se ha estimado que la incertidumbre en el gasto de flujo másico es de +-0.5%
con un nivel de confianza del 95%, sobre la base de análisis de los componentes
que contribuyen a la incertidumbre. Este documento presenta los análisis de datos
históricos que soportan un cálculo inferior de incertidumbre.
Análisis de Incertidumbres Actualizados para Procesos de Calibración de Medidores
de Flujo Parte 2: Sistemas Primarios
Tom Kegel, 5/1/2001, 47vo. Simposio Internacional de Instrumentación
Resumen:
Un sistema primario de calibración de flujo proporciona trazabilidad al NIST a través
de mediciones directas de masa y tiempo. Dos sistemas primarios han estado en uso
continuo en CEESI durante los últimos 35 años. Las incertidumbres en gasto másico
se ha estimado que son de +-0.1% con un nivel de confianza del 95%, sobre la base
de análisis de los componentes que contribuyen a la incertidumbre. Este documento
presenta evidencia que confirma este nivel de incertidumbre sobre la base de los
análisis de datos históricos.
Actualización de Análisis de Incertidumbres para un Laboratorio de Calibración
de Flujos
Tom Kegel, 1/17/2001, Congreso de Ciencias de la Medición
Resumen:
Durante más de 30 años CEESI ha mantenido los mismos valores de incertidumbres del
flujo másico de aire. La incertidumbre para un punto de datos de un patrón primario
ha sido de +-0.10%, con un nivel de confianza del 95%. Los patrones primarios se
usan para calibrar patrones secundarios venturi de flujo crítico (CFV, por sus silgas
en inglés). La incertidumbre para un punto de datos de un patrón secundario ha sido
de +-0.50%, con un nivel de confianza del 95%. Una calibración híbrida involucra
una mezcla de puntos de datos primarios y secundarios, la incertidumbre sobre un
rango de gasto de una calibración híbrida ha sido ya sea de +-0.10% o de +-0.25%,
con un nivel de confianza del 95%.
El documento describe parte de los procesos de actualización de los análisis de
incertidumbres tradicionales. Los sistemas primarios ya no se tratan como un grupo;
se determinan valores únicos de incertidumbre para cada sistema. Los patrones secundarios
CFV también se tratan en forma independiente y los valores individuales se determinan
sobre la base de datos históricos de calibración. Tanto para las calibraciones primarias
como secundarias, se determinan las incertidumbres como funciones del gasto o el
número Reynolds.
Consideraciones de la Incertidumbres de Medición al Utilizar Arreglos de Venturis
de Flujo Crítico
Tom Kegel, Charles Britton y Richard Caron, 4/30/2000, 46vo. Simposio Internacional
de Instrumentación
Resumen:
El venturi de flujo crítico (CFV, por sus silgas en inglés) es un excelente dispositivo
para generar un gasto medido conocido. El CFV exhibe una relación nominalmente lineal
entre la presión de entrada y el flujo másico. Un gasto peculiar se puede establecer
aplicando el propio valor de la presión de entrada. El rango de valores de presión
de entrada disponible limitarán la gama de gastos que pueden generarse. Para aplicaciones
en las que la rangeabilidad deseada del gasto es mayor al rango de presión disponible,
se puede utilizar un arreglo de CFVs. Hay preocupación respecto a que el uso de
múltiples CFVs podría resultar en una mayor incertidumbre que la relacionada con
el uso de un solo CFV. Este documento describe un programa de pruebas que ha sido
implementado para identificar ya sea si esta incertidumbre adicional está presente.
Problemas de Incertidumbres Relacionadas con una Planta de Calibración de Flujo
de Gran Capacidad
Tom Kegel, 1/20/2000, Congreso de Ciencias de la Medición
Resumen:
En la primavera de 1999, CEESI inició la operación de una planta de calibración
de gas natural ubicada en Iowa, con una capacidad máxima de flujo de más de 2000
libras por segundo. El patrón de flujo es un arreglo paralelo de diez medidores
de turbina. La trazabilidad al NIST se logra a través de la planta de CEESI en Colorado.
Este documento habla de los aspectos de la metodología de trazabilidad de la medición
de flujo y el análisis de incertidumbre relacionado.
Un Estudio de la Repetibilidad y la Reproducibilidad de un Venturi de Flujo Crítico
Tom Kegel, 6/27/1999, 4to Simposio Internacional de Medición de Flujo de Fluidos
Resumen:
El venturi de flujo crítico (CFV, por sus silgas en inglés) ha sido reconocido durante
mucho tiempo como un artefacto de calibración de flujo de gas de alta calidad. Se
está llevando a cabo un programa para recopilar información a ser utilizada para
determinar la repetibilidad y la reproducibilidad intrínsecas de un CFV. Este documento
describe los resultados iniciales del programa y está dividido en tres partes. Primero,
los datos de calibración primaria de un solo CFV se rastrean durante un periodo
de 30 años. Segundo, se presentan los resultados de un programa de pruebas, con
objeto de clasificar los efectos aleatorios a costo y largo plazo. Tercero, se presentan
resultados de dos programas de pruebas con objeto de identificar la fuente de los
efectos aleatorios.
Análisis de Incertidumbres de la Planta de Pruebas de Venturi de Alto Flujo de
CEESI
Tom Kegel, 6/27/1999, 4to Simposio Internacional de Medición de Flujo de Fluidos
Resumen:
En marzo de 1999 CEESI terminó la construcción de una planta de calibración de flujo
de gas natural, localizada en Clear Lake, Iowa. Esta planta está específicamente
diseñada para la calibración de medidores de transferencia de custodia de alto gasto.
La calibración de estos medidores de flujo debe realizarse utilizando un método
que sea trazable al NIST con un análisis de incertidumbres de esa trazabilidad.
Este documento describe ciertos aspectos de la metodología de la trazabilidad y
del análisis de incertidumbres.
Un Estudio de Repetibilidad y Reproducibilidad de un Venturi de Flujo Crítico
Tom Kegel, 6/27/1999, 4to Simposio Internacional de Medición de Flujo de Fluidos
Resumen:
El venturi de flujo crítico (CFV, por sus silgas en inglés) ha sido reconocido durante
mucho tiempo como un artefacto de calibración de flujo de gas de alta calidad. Se
está llevando a cabo un programa para recopilar información a ser utilizada para
determinar la repetibilidad y la reproducibilidad intrínsecas de un CFV. Este documento
describe los resultados iniciales del programa y está dividido en tres partes. Primero,
los datos de calibración primaria de un solo CFV se rastrean durante un periodo
de 30 años. Segundo, se presentan los resultados de un programa de pruebas, con
objeto de clasificar los efectos aleatorios a costo y largo plazo. Tercero, se presentan
resultados de dos programas de pruebas con objeto de identificar la fuente de los
efectos aleatorios.
Incertidumbre Básica de la Medición
Tom Kegel, 4/9/1996, 71va. Escuela Internacional de Medición de Hidrocarburos
Resumen:
Cuando se hace una medición, hay dos valores importantes relacionados con el resultado
del proceso de medición. El primero es el valor numérico de la variable que se está
midiendo y el segundo es la incertidumbre relacionada con ese valor numérico. Este
documento describe un procedimiento de análisis para determinar la incertidumbre
de la medición, mediante: 1.- Presentando un procedimiento simplificado y paso a
paso. 2.- Ilustrando el uso del procedimiento a un proceso típico de medición con
problemas del mundo real. 3.- Comentar brevemente algunos de los aspectos más complejos
del análisis de incertidumbres.
Un Novedoso Sistema Primario de Calibración Integral de Flujo: el Análisis de
Incertidumbres del Diseño Preliminar
Tom Kegel, 5/7/1995, 41vo. Simposio Internacional de Instrumentación
Resumen:
La operación de un sistema primario para la calibración integral de flujo típicamente
se basa ya sea en métodos gravimétricos o volumétricos de determinación de masa.
El método gravimétrico proporciona una determinación directa de de la masa, mientras
que el método volumétrico utiliza mediciones de densidad y volumen. Este documento
describe los diseños preliminares de un sistema primario que cuenta con determinación
de masa tanto gravimétrica como volumétrica. El énfasis se pone en la presentación
de un procedimiento de análisis de incertidumbres a ser utilizado para el diseño
de diseños preliminares.
Análisis de Incertidumbres de un Patrón Volumétrico Primario para una Medición
Integral de Flujo
Tom Kegel, 3/20/1995, 3er. Simposio Internacional de Medición de Flujo de Fluidos
Resumen:
Los sistemas primarios de calibración están basados en mediciones de masa y tiempo
que proporcionan el gasto másico. Un tipo de sistema para calibración primaria que
utiliza fluido en forma integral involucra la determinación de la masa a partir
de los valores de densidad del fluido y volumen del tanque de almacenamiento. Este
documento presenta un análisis completo de incertidumbres de dicho sistema.
Análisis de Incertidumbres de un Proceso Integral de Calibración de un Medidor
de Flujo
Tom Kegel, 11/6/1994, División de Ingeniería de Fluidos de la ASME
Resumen:
Este documento presenta un análisis de incertidumbres de un proceso de calibración
de un venturi de flujo crítico con un patrón primario de flujo que emplea aire comprimido
seco. El patrón primario de flujo proporciona trazabilidad al NIST a través de mediciones
de masa y tiempo. El venturi de flujo crítico está siendo calibrado para uso como
patón de transferencia. La incertidumbre del proceso de calibración a un nivel de
confianza del 95% se calcula que es de ±0.038%, y se presenta información para soportar
este cálculo.
Análisis de Incertidumbres de una Calibración de un Medidor de Flujo en Base
a una Tobera Sónica
Tom Kegel, 7/31/1994, Taller y Simposio Anual de la Conferencia Nacional de Laboratorios
de Patrones
Resumen:
Este documento presenta un completo análisis de incertidumbres de un tipo particular
de calibración de medidores de flujo. Esta calibración utiliza aire como fluido
y una tobera sónica como patrón de transferencia del gasto másico. El análisis de
incertidumbres incluye la trazabilidad de las mediciones de presión, temperatura
y flujo másico, así como las consideraciones del proceso de calibración. Se presentan
típicos datos numéricos.
Análisis de Incertidumbres De un Patrón Gravimétrico Primario
Tom Kegel, 6/25/1993, Taller y Simposio Anual de la Conferencia Nacional de Laboratorios
de Patrones
Resumen:
Este documento describe un análisis de incertidumbres de un sistema primario de
calibración para determinar el flujo másico de un fluido comprimible a altos niveles
de presión. El flujo másico se determina sobre la base de mediciones directas de
masa y tiempo. El rango de incertidumbre expandida se estima que sea de 44 - 150
ppm a un nivel de confianza del 95% y se presenta información para soportar este
cálculo.
Correlación del Flujo de Hidrógeno y Aire en Toberas de Flujo Crítico, Parte
1: Planta de Calibración Primaria
Tom Kegel, 5/19/1992, 1992 Conferencia sobre tecnología Avanzada de Propulsión de
la Tierra a la Órbita.
Resumen:
Las operaciones de la Cama de Pruebas del Motor Principal del Trasbordador Espacial
(SME, por sus siglas en inglés) requieren de una medición exacta de altos rangos
de flujo o gastos de hidrógeno gaseoso y se propone el uso de un venturi de flujo
crítico (CFV, por sus silgas en inglés) para esta medición. La calibración del CFV
en una instalación primaria es costosa, pero dicho costo puede reducirse en gran
medida si se calibra el medidor con aire en lugar de con hidrógeno gaseoso. La meta
de este proyecto es determinar los parámetros de correlación que permitan calibrar
la tobera con aire y luego usarla para medir las condiciones de flujo esperadas
en la Cama de Pruebas del SSME. En este documento se describe en qué consiste una
planta de calibración primaria. Esta planta se utilizará para desarrollar los parámetros
de correlación.
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