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Banco para Medición de Volumen de Gas
Bench for Volume Measurement of Gas
Prof. Dr. Oscar F. Avilés S. Universidad Militar Nueva Granada
Ing. Luis E. Oviedo M. Universidad Distrital Francisco José de Caldas
Este artículo presenta una propuesta para el desarrollo de un banco prototipo para
capacitación en medición dinámica de volumen de gas natural. Se consideran como
elementos primarios, un medidor mecánico de desplazamiento positivo tipo diafragma y
un medidor electrónico ultrasónico. El centro de medición considera la instrumentación
necesaria para medir las variables de influencia, y un sistema embebido PSoC para realizar
la compensación por temperatura y presión, a fin de obtener el volumen corregido en
condiciones estándar. El algoritmo para el cálculo se fundamenta en el modelo definido en
el reglamento de prueba del PTB1 para medidores volumétricos de gas.
Palabras clave: Gas Natural, Instrumentación, Medición, Volumen de gas.
This article presents a proposal for the development of a prototype bench for training in
dynamic measurement of natural gas volume. A mechanical diaphragm positive
displacement meter and an ultrasonic electronic meter are considered as primary elements.
The measurement center considers the necessary instrumentation to measure the variables
of influence, and a PSoC embedded system to perform the temperature and pressure
compensation, in order to obtain the corrected volume under standard conditions. The
calculation algorithm is based on the model defined in the PTB1 test procedure for
volumetric gas meters.
Keywords: Gas volume, Instrumentation, Measurement, Natural Gas.
1 Physikalish-Technische Bundesanstat (Instituto Nacional de Metrología de la República Federal de Alemania)
Introducción
El gas natural en Colombia se ha consolidado como
una fuente de energía limpia y segura de fácil acceso a
miles de hogares, siendo utilizado para producir energía
térmica mediante el proceso de combustión en
gasodomésticos. Así mismo, el gas natural es usado en
vehículos terrestres, sustituyendo los combustibles
tradicionales como la gasolina y el ACPM. Por tratarse de
un producto que se comercializa en función de su
volumen, es muy importante realizar una correcta
medición a fin de evitar pérdidas en la compra o venta de
este hidrocarburo [1].
El suministro de gas natural a través de redes de
distribución es un servicio público. Para realizar la
comercialización de este combustible, el gas debe ser
transportado por la red de tuberías desde la “City Gate”,
pasando por las Estaciones de Regulación y Distribución
(ERD), luego por la red local de distribución y finalmente
hasta la acometida donde el gas ingresa al Centro de
Medición del cliente; allí, se realiza el registro del
consumo para su respectiva facturación, todo este proceso
se denomina “cadena del valor”.
El gas natural utilizado como combustible para
vehículos, se suministra en las estaciones de gas natural
vehicular (GNV) y a diferencia del servicio residencial,
este tiene una presión mucho más elevada, lo que implica
que al volumen medido se le debe aplicar la corrección
termodinámica correspondiente para realizar su
facturación [2].
Los medidores mecánicos de gas por desplazamiento
positivo son ampliamente usados en la comercialización
de gas natural. Este tipo de medidores “atrapa” el gas en
un espacio de volumen conocido mientras lo mueve
desde la entrada hasta la salida del medidor, repitiendo de
forma cíclica este proceso, generando simultáneamente
una señal de forma proporcional al volumen medido [2].
Este principio de medición es aplicado en los
medidores tipo diafragma, que son utilizados para el
servicio residencial y comercial. Así mismo, los
medidores tipo rotativo se usan en el sector industrial y
en estaciones de gas natural vehicular.
Formulación del problema
En la industria del gas natural, es muy importante la
capacitación y apropiación de conceptos de medición por
parte del personal que realiza labores de operación y
mantenimiento de los sistemas de regulación y medición
de gas, de modo que puedan demostrar su competencia
técnica al intervenir un equipo [3].
Actualmente, la mayoría de capacitaciones al interior
de las empresas de este sector se realizan directamente
sobre las unidades operativas de los clientes; y aunque
para el personal nuevo es muy enriquecedor interactuar
con el proceso real, es necesario consolidar los criterios
técnicos antes de enfrentarse a situaciones que pueden
generar accidentes por causa del desconocimiento o falta
de precaución [4].
Es por esto, que se requiere disponer de un recurso
didáctico y propicio para el entrenamiento, que permita a
las personas desarrollar la aptitud necesaria para realizar
mediciones, identificar anomalías basados en datos
relevantes y tomar decisiones en el momento de operar
sistemas de medición de forma segura.
Metodología
Este proyecto, por tratarse de un prototipo didáctico
para capacitación en medición dinámica de volumen de
gas natural, se ha elaborado un documento guía que
presenta al usuario los conceptos teóricos básicos
asociados a medición de volumen de gas. Entre estos
temas se presentan: 1) Uso del Sistema Internacional de
Unidades, 2) Fundamentos físicos, 3) Vocabulario
metrológico, 4) Clasificación de tecnologías de medición
de gas, 5) Cadena de medición, 6) Diagramas de
instrumentación, y 7) Interpretación de Certificados de
Calibración. Cada componente teórico tiene asociada una
práctica en el centro de medición didáctico con el fin de
aplicar y comprobar los conceptos estudiados en cada
sección.
En segunda instancia, con el fin de desarrollar las
prácticas de medición definidas en el documento guía, se
diseña un centro de medición utilizando aire como fluido
del proceso. El elemento primario es un medidor
mecánico de desplazamiento positivo tipo diafragma
modelo G4 con salida de pulsos de baja frecuencia; el
cual, se puede intercambiar por un medidor electrónico
modelo G2.5, el cual también tiene salida de pulsos de
baja frecuencia.
La instrumentación secundaria para medir las
variables de influencia se compone de un manómetro y
un termómetro, junto a los transmisores de presión y
temperatura; tales instrumentos cuentan con su respectivo
certificado de calibración emitido por un laboratorio de
tercera parte.
Fecha recepción del manuscrito: Enero 29, 2017
Fecha aceptación del manuscrito: Enero 29, 2017
Oscar F. Avilés S., Universidad Militar Nueva Granada
Luis E. Oviedo M., Universidad Distrital Francisco José de Caldas.
Correspondencia en relación con el artículo debe ser enviada a
Luis E. Oviedo M. Email: [email protected]
3
La unidad correctora de volumen realiza la
compensación del estado termodinámico del fluido, a fin
de obtener el volumen corregido en condiciones estándar.
Esta función es implementada en el sistema embebido
PSoC CY8CKIT-049-4200, el cual captura por dos
canales ADC de 8 bits las señales de la instrumentación,
mientras que una entrada digital recibe los pulsos
generados por el medidor de gas en función del volumen
medido.
El algoritmo para el cálculo se basa en el modelo
definido en el Volumen 29 del reglamento de prueba del
PTB1 “Testing of Gas Volume Meters with Air at
Atmospheric Pressure”[5].
Figura 1. Contenido teórico del documento guía para
medición de volumen de gas.
La distribución de instrumentos del banco didáctico
corresponde a la estructura de una estación de medición y
regulación (ERM) [6]. La sección de tuberías está
montada sobre un skid. La válvula de bola realiza el corte
del gas de alimentación (aire comprimido), que es
dirigido hacia los reguladores de presión que se
seleccionan por medio de sus válvulas correspondientes.
Dos tomas de presión manométrica están dispuestas
aguas arriba y aguas debajo de los reguladores.
Figura 2. Componentes mecánicos de un medidor de gas
tipo diafragma, en donde se identifican: 1) Carcasa
Superior, 2) Sistema de transmisión, 3) Ejes de la
Válvula, 4) Ducto de Salida, 5) Carcasa Inferior, 6)
Diafragma Anterior, 7) Visor, 8) Conector de Pulsos.[7]
El medidor tipo diafragma recibe el gas del regulador
y lo entrega a la tubería, donde hay dos tomas para
realizar la medición de temperatura y presión
respectivamente. Finalmente el gas es liberado a la
atmosfera por medio de una válvula de seccionamiento.
Figura 3. Componentes típicos de un centro de medición
de gas natural [1]
Identificación de las variables del
proceso de medición
La tabla 1 relaciona las variables, establece las
magnitudes y los intervalos de medición correspondientes
al proceso de medición de volumen de gas. Se asocian los
instrumentos propuestos para cada variable y las
características metrológicas.
El fluido del proceso es aire, el cual el suministrado por
un sistema de aire comprimido con la capacidad
suficiente para realizar el entrenamiento de forma
ininterrumpida. Se ha seleccionado un compresor
lubricado, el cual requiere una unidad de mantenimiento
con un filtro para para eliminar la humedad y partículas
de polvo y aceite.
4
Tabla 1. Variables del Proceso
Tabla 2. Aspectos evaluados para la selección del
compresor
Figura 4. Diagrama de Radar para evaluación de aspectos
en la selección del compresor
La tabla 3 presenta la identificación de los aspectos
técnicos y metrológicos a considerar en los medidores de
volumen de gas. La capacidad de los medidores
seleccionados cumple con los intervalos de medición
definidos en las variables del proceso. La exactitud es
igual en todos los caudales, y los intervalos de
temperatura y presión están dentro de los límites del
proceso.
Tabla 3. Características de los medidores de
volumen de gas
Para la medición de presión, en la tabla 4 se presenta una
comparación de los instrumentos para medir de presión
en el banco didáctico. Es importante resaltar que se
utilizan diferentes principios de operación con el fin de
comparar la respuesta de los instrumentos, y relacionar
sus indicaciones por medio de los respectivos certificados
de calibración. Además, la lectura en los instrumentos se
hace de forma diferente. Los intervalos de medición
corresponden a los definidos en las variables del proceso.
Tabla 4. Características de la instrumentación
asociada al proceso de medición (presión manometrica).
Manómetro Tubo en U
Presión 0 Pa a 1000 Pa
Manómetro analógico
Sensor monolitico de presión
Manómetro digital presión diferencial
Manómetro digital presión manométrica
Temperatura 15 °C a 30 °C
Circuito Integrado
Termómetro bimetálico
RTD Pt 100
Instrumento
Medidor de Diafragma
Medidor Ultrasónico
Termómetro de líquido en vidrio
Termocupla tipo K
Magnitud Intervalo de Medición
Volumen de
gas50 dm3/h 2000 dm3/ha
FABRICANTE Karson Bauker Dewalt Elitte Discover
MODELO STRATOS - - CA 1040 -
LUBRICADO SI NO NO SI SI
VOLUMEN
( dm3 )24 6 22,7 40 25
PRESIÓN
( PSI )115 116 150 115 116
CAUDAL
( dm3min-1 )106 140 73 150 225
VELOCIDAD
( RPM )3400 3400 - - -
POTENCIA
( HP )2 1 2 1 3,5
ALIMENTACIÓN
( VAC )110 110 110 110 110
PRECIO
( $COP )240000 350000 850000 850000 479000
Frabricante - Actaris Bozhen
Marca - Gal lus 2000 Israel
Denominación - G4 GB 2,5
Principio de operación - Desplazamiento Ultrasónico
Elemento de medición - Diafragma Piezoelectrico
Volumen Cíclico dm3
/ rev 1,2 -
Resolución m3 0,0002 0,001
Indicación m3 00000,000 00000,000
Caudal mínimo (Qmin) dm3
/ h 40 40
Caudal de transición (Qt) dm3 / h 1200 500
Caudal máximo (Qmax) dm3
/ h 6000 2500
Señal de pulsos ( K - Factor ) dm3
/ p 10 0,1
Exactitud (Qmax) % 1,5 1,5
Exactitud (Qt) % 1,5 1,5
Exactitud (Qmin) % 3,0 3,0
Temp. mínima de operación °C -25 -20
Temp. máxima de operación °C 50 60
Presión máxima de operación kPa 50 5
Frabricante - Shinagawa Dwyer Dwyer Dwyer Freescale
Modelo - Tubo en U Magnehelic Digihelic DPGA - 01 MPXV5004GP
Tipo - Analógico Analógico Digital Digital Digital
Principio de
operación- Líquido Diafrágma Electrónico Electrónico Piezoresistivo
Tipo de medidor - Relativa Diferencial Diferencial Relativa Relativa
Intervalo de
mediciónPa 0 a 1000 0 a 500 0 a 6227 0 a 5000 0 a 3920
División de escala Pa 20 10 1 1 -
Resolución Pa 10 5 1 1 -
Exactitud (clase) % 5,0 4,0 0,5 1,0 6,2
Alimentación VDC - - 12 9,0 5,0
Temp. de
operación°C 1 a 60 -6 a 60 0 a 60 -6 a 55 10 a 60
Presión máx. de
operaciónkPa 1 100 35 10 4
5
Tabla 5. Características de la instrumentación
asociada al proceso de medición (temperatura).
Definición conceptual del módulo didáctico para el
estudio y observación del comportamiento de la
cadena de medida.
A. Identificación de las etapas de la cadena de medida
de magnitudes físicas.
Las aplicaciones donde intervienen mediciones de
variables físicas por medio de sensores, requieren el
acondicionamiento de las señales para que un dispositivo
de adquisición de datos pueda obtenerlas de forma
eficiente y confiable. El tratamiento de las señales varía
ampliamente dependiendo del tipo de transductor, de ahí
que cada magnitud a ser medida necesite un
acondicionamiento adecuado para satisfacer los
requerimientos del proceso.
Los sensores con salida analógica, ya sea tensión o
corriente, exigen alguna preparación antes de que su señal
sea discretizada. Típicamente se obtienen de los sensores
señales con niveles de tensión que implican
amplificación, filtrado y linealización; aunque en algunos
casos, el sensor requiere una estimulación (excitación
adicional) al fenómeno físico a ser medido. El éxito de un
sistema de acondicionamiento de señales es comprender
los circuitos necesarios para garantizar mediciones
correctas [8].
Amplificación
La mayoría de los sensores generan pequeñas variaciones
eléctricas ante los estímulos de la magnitud a ser medida,
es por esto, que los amplificadores incrementan el nivel
de energía para lograr una mejor adaptación a la ventana
de discretización del convertidor analógico digital
(ADC), aumentando así la resolución de la medida y la
sensibilidad.
Es importante que esta etapa se encuentre lo más cerca
posible a la fuente de la señal generada por el transductor
(sensor), con el fin de mitigar los efectos de degradación
de la señal por causa del ruido eléctrico [8].[9].
Figura 5. Esquema de amplificador no-inversor
implementado con amplificador operacional
Atenuación
La atenuación de una señal consiste en reducir el nivel de
energía presente, cuando la amplitud de las tensiones que
se van a digitalizar se encuentran fuera del intervalo de
operación del convertidor analógico digital (ADC). Los
atenuadores se encuentran formados típicamente por
divisores de tensión anidados entre la entrada de la señal
y tierra [9].
Figura 6. Atenuador tipo divisor de tensión. La alta
impedancia no atenúa la señal.
Filtrado
Los filtros se encargan de rechazar las componentes no
deseadas de la señal amplificada, en un intervalo de
frecuencias definido. Entre estos podemos identificar los
filtros pasa bajos, que excluyen las componentes como el
ruido generado por la red de alimentación eléctrica, cuya
frecuencia es de alrededor de 60 Hz y sus armónicos.
Dependiendo del sistema de medición y el tipo de
componente que se quiera filtrar, se pueden considerar los
filtros “Butterworth”, “Chebyshev”, y “Bessel” , los
cuales se pueden implementar de forma pasiva o con
filtros activos, evitando así la atenuación de la señal.
Frabricante - BRIXCO BRIXCO OMEGAAnalog
DevicesFairchild
Modelo - 4892 Carátula 2x8” PR-20 AD595 LM35
Tipo -
Termómetro
de líquido en
vidrio
Bimetálico RTD Pt100Termocupl
a tipo K
Circuito
integrado
Principio de
operación- Dilatación Dilatación Resistivo Junta -
Tipo de medidor - Analógico Analógico Analógico Analógico Analógico
Intervalo de
medición°C -10 a 80 -10 a 110 -50 a 260 0 a 50 -55 a 150
División de
escala°C 2 1 - - -
Resolución °C 1 0,5 - - -
Sensibilidad - - - a = 3,85
mΩ/Ω/°C10 mV / °C 10 mV / °C
Exactitud (clase) % 2,0 1,0 0,15 1,0 0,5
6
Figura 7. Comparación en la respuesta de
Filtros “pasa-altos” pasivo y activo.
Excitación (osciladores)
Diversos tipos de sensores requieren una fuente de
excitación, ya sea una señal de tensión o un flujo de
corriente. En el caso de medición de temperatura, las
medidas de RTDs (Detector de temperatura resistivo) y
de termistores se hacen con una fuente de corriente que
convierte la variación de la resistencia en una tensión
medible. Así mismo, los medidores de flujo másico tipo
coriolis, requieren una señal de oscilación con
características definidas. Las galgas extensiométricas, son
dispositivos de resistencia muy baja, y se utilizan en un
puente de Wheatstone con una fuente de excitación de
tensión.
Linealización
El proceso de linealización de la señal, es necesaria
cuando los sensores producen tensiones que no están
linealmente relacionadas con las variables físicas que se
desea medir. La linealización, que consiste en la
interpretación de la señal del sensor; lo cual se puede
realizar haciendo la implementación de un circuito
discreto o ejecutando un algoritmo por medio de
software. La medición de temperatura con termopar
(termocupla) es un típico ejemplo de un sensor que
requiere linealización.
B. Adquisición de la Señal
La adquisición se realiza por medio del módulo ADC del
sistema embebido PSoC CY8CKIT-049-42XX. El cual
tiene una tensión de entrada de tensión máxima de 5V y
mínima de 0V.
Figura 8. Cadena de medición del sistema de adquisición
de señales
Cadena de medida para la magnitud de presión.
La medición electrónica de la magnitud de presión
(manométrica) se realiza utilizando el sensor
MPXV5004GP de Fresscale. Este circuito tiene una etapa
de transductor piezoresistivo de alta sensibilidad con
compensación por temperatura y una etapa de
amplificación con salida de tensión de 5 VDC, diseñado
para el uso con microcontroladores. [10][11].
Figura 9. Montaje de prueba del sensor de presión
Figura 10. Sensor de presión MPXV5004GP
Cadena de medida para la magnitud de temperatura.
La medición de temperatura se realiza implementando la
conexión básica con fuente no dual ( +5 VDC para
prevenir el autocalentamiento), proporcionando una
salida directa de tensión para una termocupla tipo K.
7
Figura 11. Montaje de prueba del sensor de temperatura
Figura 12. Esquema básico del circuito acondicionador
AD595 para termocupla tipo K.
Los medidores de gas utilizados tienen habilitada una
salida de pulsos de baja frecuencia, la cual realiza la
conmutación cada vez que se completa una cantidad de
volumen definida. Este valor corresponde al de las
condiciones del proceso y es llevado a condiciones
estándar por medio de la unidad correctora.
Figura 13. Salida eléctrica de pulsos de baja frecuencia
para medidor de gas tipo diafragma modelo G4
Figura 14. Medidor de gas electrónico modelo G2.5 con
salida eléctrica de pulsos de baja frecuencia.
Aspectos relacionados con la
medición dinámica de volumen de gas.
Es importante tener en consideración, que la medición de
volumen de gas involucra magnitudes de influencia del
estado termodinámico del gas, como presión y
temperatura. También, el comportamiento del gas
depende de su composición; además, los medidores
tienen una respuesta dinámica según la tecnología, el
principio de operación, la velocidad del flujo de gas y el
régimen del caudal.
𝑉 =𝑍𝑅𝑛𝑇
𝑃
(1)
La fórmula (1) es la ecuación de estado de los gases
reales, donde el volumen V depende de: 1) La presión
absoluta P, 2) El factor de compresibilidad Z, 3) La
masa molar (número de moles n), 4) La temperatura
termodinámica T, y 5) La constante universal R. El factor
de compresibilidad Z del aire se puede considerar igual a
uno (1) cuando este se encuentra a presión atmosférica.
Teniendo en cuenta la relación de la ecuación (2), para un
gas con la misma masa, se puede realizar el cálculo para
obtener diferentes estados termodinámicos, en este caso
interesa calcular el volumen corregido en condiciones
estándar. Donde P1, V1 y T1 son las condiciones actuales
en el proceso de medición; mientras que P2,V2 y T2 son
las condiciones estándar.
𝑃1𝑉1
𝑇1
=𝑃2𝑉2
𝑇2
(2)
En Colombia, las condiciones estándar (también
denominadas como condiciones base o condiciones de
referencia), son definidas en el Código de Distribución de
Gas Combustible por Redes [12], donde se establece que
los valores de temperatura y presión son respectivamente
15,56 °C (60 °F) y 1,01008 bar (14,65 psia).
Despejando la ecuación (2) y aplicando la nomenclatura
de acuerdo al PTB [5] y AGA [13] se obtiene la fórmula
para obtener el volumen corregido a condiciones estándar
[14] .
8
𝑉𝑠 = 𝑉𝑎 ∗ 𝑃𝑎 ∗ 𝑇𝑠 + 273,15
𝑃𝑠 ∗ 𝑇𝑎 + 273,15 (3)
Donde el subíndice “a” indica las condiciones actuales
del proceso y el subíndice “s” hace referencia a las
condiciones estándar. Los cálculos se realizan utilizando
unidades absolutas del sistema internacional de unidades.
Tabla 5. Cálculo de la ecuación de estado para valores de
medición del proceso y condiciones estándar.
En los sistemas electrónicos de medición de gas, el
volumen medido se obtiene de forma discreta por medio
de una señal de pulsos enviada por el medidor. La
relación de pulsos por unidad de volumen se denomina
K-Factor [13].
Algoritmo para el cálculo de volumen corregido
en condiciones estándar por medio de PSoC.
Para implementar la unidad correctora de volumen en el
sistema embebido PSoC CY8CKIT-049-4200, se
establece un algoritmo basado en el diagrama de flujo de
la figura 10. Se inicia definiendo los parámetros Z, n y R
del gas a medir, el K-Factor del medidor y los valores de
condiciones estándar de presión y temperatura.
Luego se ejecuta una secuencia que permite identificar
las señales de los sensores de presión, temperatura y la
señal de pulsos del medidor (Qmin). Cuando el régimen
es estable, se capturan los valores de presión y
temperatura cada vez que recibe el pulso de volumen. Se
realiza el cálculo de la ecuación (3) y se acumula el valor
en el totalizador de volumen.
A. Diseño de la unidad para corrección de volumen
implementado en PSoC Creator.
Como se muestra en la figura 15, la unidad cuenta con
tres entradas para las señales de temperatura (Pin_1),
presión (Pin_2), y volumen (Pin_3). Las dos primeras son
análogas y se discretizan por medio del ADC. Una vez
establecido el valor de temperatura equivalente en
tensión, el módulo de termocupla realiza el cálculo para
determinar el valor en grados Celsius.
Figura 15. Diagrama del algoritmo de corrección de
volumen.
Figura 16. Diagrama esquemático de los componentes
usados para la unidad de corrección de volumen.
El valor de presión también es digitalizado y se aplica el
factor correspondiente para obtener el valor en unidades
del SI (Pascal). Cada vez que llega un pulso de medidor
de volumen, se inicia la interrupción “isr_1” para realizar
el cálculo de volumen corregido. Dicho valor se envía por
medio de la UART, y las posibles alarmas se indican a
través del registro Control_Reg_1. Para realizar la
programación por medio del puerto USB, se ha añadido
el bloque Bootloadble.
Figura 17. Tarjeta PSoC CY8CKIT-049-4200 [2].
Variable UnidadMedición
Proceso
Condiciones
estándar
Factor de Compresibilidad Z - 1 1
Constante de los gases R J/molK 8,3 8,3
Número de moles del gas n mol 44 44
Temperatura del gas T °C 25 15,56
Presión del gas P Pa 75500 101008
Volumen del gas V m3 1,44469 1,04567
9
Tabla 5. Medición de tensión por el ADC_SAR_Seq_1
configurado con 20 SPS y resolución de 8 bits.
La medición de tensión con módulo ADC del PSoC
con el DMM, en el intervalo de 0 mV a 5000 mV
tiene un error bajo; la mayor diferencia fue de 56
mV. Para el caso del sensor de temperatura, dado
que la sensibilidad es de 10mV/°C se tiene que se
puede presentar una indicación de temperatura con
diferencia de hasta 5,6 °C que debe ser ajustada
antes de realizar el cálculo de volumen. De igual
forma, para el sensor de presión, esta desviación
representa una indicación de hasta 56 Pa que se debe
corregir.
Figura 18. Captura de datos por medio de terminal de las
mediciones de tensión con PSoC CY8CKIT-049-4200.
Conclusiones.
Se confirmó mediante la encuesta realizada a diferentes
personas vinculadas a cargos técnicos relacionados con
instrumentación industrial o sistemas de medición, que
la capacitación en bancos de medición es una
alternativa que no es utilizada por las empresas, lo que
convierte a esta iniciativa en una herramienta con alto
potencial de ser implementado para entrenar al personal
recién vinculado.
Para el proceso de medición de gas, se identificaron las
variables del proceso asociando la respectiva
instrumentación con la que debe contar el banco
didáctico, considerando diferentes principios de
operación que permitan contrastar las mediciones entre
dispositivos analógicos y digitales en toda la cadena de
medida.
Se definió el diagrama de instrumentación P&ID del
banco didáctico apoyándose en el dibujo asistido por
computador, para presentar la estructura típica de una
estación de regulación y medición ERM, de modo que
permita identificar de forma clara los instrumentos que
intervienen en el proceso de medición.
Mediante el sistema embebido PSoC CY8CKIT se
implementó un algoritmo para realizar el cálculo en
condiciones estándar del volumen de gas medido,
considerando las correcciones por presión y
temperatura.
Referencias
[1] L. Oviedo, “Metodología para el Diseño de una Estación de Medición
de Gas Natural para el Grupo de Investigación en Orden y Caos (ORCA)”, Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Bogotá
D.C. Colombia, 2014.
[2] A. Escobar y L. Oviedo, “Instrumentación para Sistemas
Automatizados de Transferencia de Custodia de Hidrocarburos”,
presentado en VIII Congreso Internacional de Electrónica Control y
Telecomunicaciones, Bogotá D.C. Colombia, 2012, p. 3.
[3] D. J. Monroy, “Necesidades de capacitación al personal involucrado
en el sector del gas natural”, 10-jun-2016. [4] R. Alzate, “Necesidades de formación del personal técnico”, 28-abr-
2016.
[5] H. Dietrich et al., “Band 29: Messgeräte für Gas – Gaszähler: Prüfung
von Volumengaszählern mit Luft bei Atmosphärendruck”.
Physikalisch-Technische Bundesanstalt, 2003.
[6] TORMENE AMERICANA S.A., “Estaciones de Regulación
Filtración y Medición (ERM)”, TORMENE AMERICANA, 2016. [En línea]. Disponible en: http://www.tormeneamericana.com.ar/
es/productos/49. [Consultado: 07-jul-2016].
[7] Yazaki Metrex, “Manual Técnico del Medidor de Gas VY2AS”. 1999.
[8] D. Ashlock, “Guía de acondicionamiento de señales para ingenieros”,
National Instruments, 2015. [En línea]. Disponible en:
ftp://ftp.ni.com/evaluation/signal_conditioning/23807_
Engineer_s_guide_to_signal_conditioning_Spanish_localisation_HR.p
df. [Consultado: 11-jul-2016]. [9] Measurement Computing Corporation, Data Acquisition Handbook,
3ra. ed. USA, 2012.
[10] David Heeley, “Understanding Pressure and Pressure Measurement.
AN1573 Application Note.” Freescale Semiconductor, 2005.
[11] Freescale Semiconductor, “Integrated Silicon Pressure Sensor On-
Chip Signal Conditioned, Temperature Compensated and Calibrated”.
Freescale Semiconductor, 2009.
[12] Ministerio de Minas y Energía y Comisión de Regulación de Energía y Gas –CREG–, “Resolución 127 de 2013”. 20-sep-2013.
[13] American Gas Association, “AGA Report No. 7 Measurement of
Natural Gas by Turbine Meters”. American Gas Association, 2006.
[14] C. Banzér, Correlaciones numéricas P.V.T., vol. 1, 1 vols. Maracaibo,
Venezuela.: Universidad de Zulia, 1996.
[15] G. Pérez y P. Bonilla, “Jornadas Técnicas Sobre el Gas Natural”,
2008.
Tensión
Nominal (V)DMM (V) PSoC (mV) |error| (V)
5,0 5,002 4961 0,041
4,5 4,499 4453 0,046
4,0 4,001 3945 0,056
3,5 3,501 3477 0,024
3,0 3,003 2969 0,034
2,5 2,501 2461 0,040
2,0 2,002 1953 0,049
1,5 1,500 1484 0,016
1,0 0,999 977 0,022
0,5 0,500 469 0,031
0,0 0,002 0 0,002
