Boletín Científico Técnico INIMET ISSN: Instituto Nacional de Investigaciones en Metrología. Cuba

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1 Boletín Científico Técnico INIMET ISSN: Instituto Nacional de Investigaciones en Metrología Cuba Hernández Apaceiro, Maritza; Espinosa Delgado, Gustavo H. Aseguramiento Metrológico en la magnitud de volumen y flujo a la instalación de verificación de contadores domésticos de gas Boletín Científico Técnico INIMET,, 2006 Instituto Nacional de Investigaciones en Metrología Ciudad de La Habana, Cuba Disponible en: Cómo citar el artículo Número completo Más información del artículo Página de la revista en redalyc.org Sistema de Información Científica Red de Revistas Científicas de América Latina, el Caribe, España y Portugal Proyecto académico sin fines de lucro, desarrollado bajo la iniciativa de acceso abierto

2 ASEGURAMIENTO METROLOGICO EN LA MAGNITUD DE VOLUMEN Y FLUJO A LA INSTALACION DE VERIFICACION DE CONTADORES DOMESTICOS DE GAS Autores: Ing. Maritza Hernández Apaceiro.Especialista del Laboratorio de Volumen Lic. Gustavo H. Espinosa Delgado. Instituto Nacional de Investigaciones en Metrología (INIMET)- NC-CITMA maritza@inimet.cu RESUMEN El presente trabajo tiene como objetivo dar a conocer las acciones llevadas a cabo por parte del laboratorio de Volumen del INIMET para garantizar el aseguramiento metrológico al laboratorio de verificación de contadores domésticos de gas, único de su tipo en el país. El laboratorio de Volumen asume la calibración de la campana gasométrica por el método de desplazamiento de líquido equivalente al volumen de aire proveniente de la misma, de manera experimental, ya que ése es el único laboratorio de calibración de contadores de gases que cuenta con este equipamiento en Cuba y el laboratorio de volumen no contaba con experiencia práctica en dicho trabajo. Se obtuvieron como resultados el inicio del trabajo del INIMET en el campo de las calibraciones de instrumentos de medición de gases y asegurar la trazabilidad de los instrumentos de medición que integran la instalación de verificación de contadores domésticos de gas. INTRODUCCION En el año 2002 se solicita al INIMET la calibración de los instrumentos de medición de volumen y gasto de la instalación de calibración de contadores domésticos de gas, única de su tipo en el país, perteneciente a la Empresa de Gas Manufacturado. El INIMET no dispone de instrumentos patrones ni de una instalación para la calibración de esa nomenclatura. Las calibraciones realizadas aseguran que la comprobación de los contadores domésticos de gas se efectúe con instrumentos que cumplan los requisitos metrológicos exigidos de acuerdo con lo establecido en la R 31 OIML [1] y en UNI 7968 Contatori di gas. Prescrizione di sicurezza e metrologiche [2], lo cual a su vez, posibilita obtener mediciones exactas con dichos contadores. Cabe destacar que la verificación de éstos tiene carácter legal ya que el Decreto Ley 182 de la Metrología [3] establece las regulaciones para la verificación estatal obligatoria de los instrumentos que intervienen en transacciones comerciales. Los instrumentos se calibraron por el método volumétrico, en el caso de la campana gasométrica por desplazamiento de líquido equivalente al volumen de aire proveniente de la misma, utilizando como patrón un recipiente metálico adquirido conjuntamente con la instalación. Los resultados obtenidos en la calibración demuestran la factibilidad de realizar la calibración, con los instrumentos patrones disponibles. Los métodos de calibración empleados, se basaron en la documentación suministrada por la empresa inversionista italiana [2] y [4], en Calibration standards for liquid and gas flow measurement. Dr. R. S. Madhusudan [5] del Fluid Control Research Institute de la

3 A la salida del banco de prueba están instalados tres rotámetros de gases que se utilizan para la regulación del flujo de prueba de los contadores. Los rotámetros tienen los DESARROLLO La verificación de los contadores domésticos de gas (en lo adelante contadores ) se realiza por el método volumétrico por comparación con una campana gasométrica la cual es un patrón primario para mediciones de volumen y flujo de gas, usado por los laboratorios de calibración de contadores y flujómetros de gases. La campana se calibra con un recipiente metálico (en lo adelante clessidra ) con una capacidad nominal de 50 dm 3. El contador se comprueba haciendo pasar a través del mismo un volumen de aire proveniente de la campana y comparando la indicación de ambos instrumentos. DESCRIPCION DE LA INSTALACION La instalación para la verificación de los contadores consta de los siguientes elementos: ventilador centrífugo. campana gasométrica. banco de prueba con seis posiciones. manómetros de columna de líquido para medir presión diferencial. tres rotámetros de gases ubicados corriente abajo del banco de prueba. tres termómetros de líquido en vidrio ubicados en la campana y a la entrada y salida respectivamente del banco de prueba. válvulas de cierre rápido de dos y tres vías. Campana gasométrica La campana gasométrica está constituida por dos tanques cilíndricos de metal uno de los cuales es fijo, abierto en su parte superior y lleno de aceite de baja densidad en el cual se mueve, hacia arriba y hacia abajo, otro tanque de menor tamaño abierto en el fondo y con un tope en forma de cono truncado. El líquido actúa como un sello para prevenir que no exista entrada o salida de aire el cual se aspira directamente del local, con un ventilador centrífugo. La campana tiene una capacidad nominal de 500 dm 3 y para la lectura del volumen de aire tiene una regla metálica graduada cifrada cada 10 dm 3 y con un valor de división de la escala de 1 dm 3. El flujo máximo es de 16 m 3 /h y la presión de prueba de 1,3 kpa. Banco de prueba El banco de prueba está constituido por una tubería con seis posiciones para la verificación en serie de igual cantidad de contadores. En cada posición hay instaladas dos válvulas de cierre rápido de tres vías: una a la entrada y otra a la salida del contador que se verifica, además de un manómetro de columna de líquido para medir presión diferencial. Rotámetros de gases.

4 Calibración de los instrumentos de medición de la instalación. Clessidra. La clessidra se calibró por el método volumétrico por comparación con un recipiente metálico patrón de 50 dm 3, con error máximo permisible igual al 0,025 % de su capacidad. La calibración se realizó bajo las siguientes condiciones: - Líquido de trabajo: agua destilada - Temperatura ambiente: 22,0 o C, constante en ± 0,3 o C - Temperatura del agua en el recipiente patrón: 21,8 o C - Temperatura del agua en la clessidra: 21,6 o C RESULTADO DE LA CALIBRACIÓN Capacidad nominal = 50 dm 3 con una incertidumbre expandida con k = 2, U = ± 0,026 dm 3 Fuentes de incertidumbre que se evaluaron: - asociada al recipiente patrón. - coeficiente de expansión cúbica del material del recipiente patrón. - coeficiente de expansión cúbica del material de la clessidra.. - coeficiente de expansión cúbica del agua. - temperatura del líquido en la clessidra. - temperatura del líquido en el recipiente patrón. Las condiciones de temperatura, así como el resultado de la calibración, es el promedio de tres mediciones. La capacidad nominal en cada una de las tres mediciones fue igual a 50 dm 3. Campana gasométrica. Para la calibración de la campana se disponía de la clessidra, adquirida para este fin conjuntamente con la instalación y de un procedimiento de calibración recomendado por el inversionista italiano [4].El principio del método es por desplazamiento de líquido equivalente al volumen de aire proveniente de la campana. El procedimiento consiste en conectar la campana a la clessidra y manipulando adecuadamente las válvulas de entrada de aire, de agua, de control del nivel de líquido y salida de agua de la clessidra, hacer pasar un volumen de aire a la clessidra y éste desplazará el agua contenida en la misma. De esta forma se comprueba si los 50 dm 3 de agua fluida de la clessidra, se corresponden con la lectura de 50 dm 3 de aire en la escala de la campana. Este procedimiento se realizó con dos variantes: 1. Regulando, por medio del tornillo de regulación, la altura del sifón de la clessidra, de forma que cuando se equilibran las presiones en la clessidra y la campana, ésta se detiene automáticamente. 2. Manualmente, sin regular la altura del sifón para la parada automática, sino, cerrando la válvula de entrada de aire proveniente de la campana al finalizar la salida del agua de la clessidra. Con ambos métodos se obtuvieron iguales resultados.

5 Se comprobó que la Clessidra reúne los requisitos constructivos, y metrológicos exigidos para ser utilizado como instrumento patrón en la calibración de la campana Tabla.1 Resultados de las mediciones Volumen del patrón, dm 3 Volumen indicado, dm 3 Inicial Final Volum en Medido dm 3 Error absoluto dm Los resultados fueron reportados con una incertidumbre expandida con k =2: U = ± 0,057 dm 3 Fuentes de incertidumbre que se evaluaron: asociada a la clessidra lectura en la escala de la regla de la campana. Los valores mostrados son el promedio de tres calibraciones. El error máximo permisible dado por el fabricante para la campana gasométrica es igual a ± 0,2 %. Rotámetros de gases Para la calibración de los rotámetros se utilizó la campana gasométrica como instrumento patrón. Los rotámetros se calibraron en cuatro puntos de la escala, en sentido ascendente y descendente, en el intervalo entre el 20 % y el 100 % de la escala e incluyendo, en todos los casos, el flujo de trabajo de los mismos durante la calibración de los contadores. Los resultados fueron reportados con una incertidumbre expandida con k = 2: U = ±0,3 % Fuentes de incertidumbre que se evaluaron: asociada a la campana en la medición del tiempo. Los rotámetros de gases tienen un error máximo permisible menor o igual que 2 %. CONCLUSIONES El trabajo realizado constituyó el inicio de las calibraciones con gas por parte de nuestro laboratorio, tarea que no habíamos enfrentado por falta de una instalación patrón para este fin

6 RECOMENDACIONES. Teniendo en cuenta el desarrollo creciente de la Industria del Gas en nuestro país y particularmente el aumento de la cantidad de contadores domésticos instalados, se impone establecer una prioridad al aseguramiento metrológico en el tema de las mediciones de volumen y flujo de gas. Con este objetivo, recomendamos propiciar intercomparaciones con el método aplicado para la calibración de la campana y que las entidades involucradas realicen un exhaustivo análisis de las necesidades de instrumentos patrones para la calibración de los contadores y flujómetros de gas y el resultado de dicha valoración sea propuesta en los niveles de dirección correspondiente. AGRADECIMIENTOS. Agradecemos a los siguientes compañeros por su colaboración en la realización de este trabajo: Dr. C. José I. Franco Fernández. Téc. Hermes Montalvo Landa. Téc. Fernando Ballester Larrubia REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS OIML R31 Contadores de diafragma [2] UNI 7968 Contatori di gas. Prescrizione di sicurezza e metrologiche [3] Decreto Ley 183 de la Metrología [4] IST005AQU. Istruzione per: taratura campana gasométrica [5] Calibration standards for liquid and gas flow measurement. Dr. R. S. Madhusudan [6] Gas Measurement Manual, American Gas Association (AGA) Meter Proving Part No. 12, 1978