MX2007006576A

MX2007006576A - Sistema y metodo para correccion de calibracion de perfil de flujo para medidores de flujo ultrasonicos.

Info

Publication number: MX2007006576A
Application number: MX2007006576A
Authority: MX
Inventors: Joseph Baumoel
Original assignee: Siemens Energy & Automat
Priority date: 2004-12-02
Filing date: 2005-12-02
Publication date: 2007-07-25
Also published as: WO2006060650A8; CA2589198C; US7643947B2; CN101115928A; CN100480518C; EP1825150A4; WO2006060650A3; EP1825150A2; BRPI0515806A; US20090055119A1; CA2589198A1; WO2006060650A2

Abstract

Un metodo para calibrar un medidor de flujo, con pasos que incluyen elegir una configuracion de tubo de una lista de configuraciones de tubo (101), definir un numero de diametros corrientes abajo de la configuracion de tubo donde va a ser instalado un transductor (102), con pasos para determinar un numero de curva inicial para la configuracion de tubo elegida (107), donde el numero de curva inicial corresponde a una curva de correccion de perfil de flujo predeterminado (Figura 1), determinar un factor de turbulencia tras la configuracion del tubo elegida (105) y calcular un factor de calibracion para un numero de Reynolds (114) dado.

Description

SISTEMA Y MÉTODO PARA CORRECCIÓN DE CALIBRACIÓN DE PERFIL DE FLUJO PARA MEDIDORES DE FLUJO ULTRASÓNICOS ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN 1. Campo Técnico La presente invención se relaciona con un sistema y método para determinar dinámicamente el efecto del perfil de flujo de fluido, como gas o líquido, sobre la calibración de medidores de flujo ultrasónicos en la región entre cualquier configuración de tubo definida, y la ubicación corriente abajo en la cual el perfil de flujo queda completamente desarrollado. Sobre la base de este sistema y método, puede ser determinado un factor de calibración exacto para asegurar una medición de flujo exacta. 2. Discusión de la Técnica Relacionada Los medidores de flujo ultrasónico de retención, los cuales son instalados sobre tubos para medir el flujo de fluido, han sido instalados sin precalibración, sin acondicionamiento de flujo y en lugares de conveniencia o donde no puede tenerse elección de la ubicación. Los métodos conocidos para montar y sujetar medidores de flujo ultrasónicos a tubos son descritos, por ejemplo, en la Patente Estadounidense No. 4,425,803 de Baumoel, titulada "Estructura de Transductor y Arreglo de Montaje para Estructura de Transductor para Medidores de Flujo Ultrasónico de Retención"; Patente Estadounidense No. 6,273,373 de Baumoel, titulada "Dispositivo para Sujetar un Transductor A, a un Tubo", y la Patente Estadounidense No. 6,418,796 de Baumoel, titulada "Aparato de Medición de Flujo Sónico para Tubos que Incluyen Placas Unidas Sónicamente", las cuales son poseídas comúnmente e incorporadas aquí como referencia. A medida que el flujo de fluido procede hacia abajo de un tubo, el efecto de la fricción, o arrastre de la pared del tubo sobre las capas de fluido en contacto con la pared, detiene el flujo adyacente a la pared del tubo con relación a la velocidad de flujo más alta del centro del tubo. De este modo, si se permite el flujo durante una longitud dada, la forma del perfil de flujo alcanzará una condición donde el flujo relativo a través del diámetro del tubo alcanzará una forma totalmente desarrollada que sigue siendo la misma a medida que el flujo procede más abajo del tubo. Esta forma es función del número de Reynolds, el cual se basa en la velocidad, viscosidad y densidad del fluido y la dimensión característica (por ejemplo, diámetro del tubo) . La forma completamente desarrollada es generalmente "puntiaguda" para números de Reynolds más bajos (por ejemplo un perfil de flujo convexo) y más plana para números de Reynolds más altos (por ejemplo, un perfil de flujo plano) . Como resultado de la diferencia en las velocidades de flujo entre el área cerca de la pared del tubo y la porción central del tubo se obtiene como resultado que un medidor de flujo calibrado de manera inapropiada produzca mediciones de flujo inexactas. Bajo esas circunstancias, existe la necesidad de acomodar el efecto del perfil de flujo local sobre la calibración del medidor.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Un método para calibrar un medidor de flujo, de acuerdo a una modalidad de la presente invención, comprende elegir una configuración de tubo de una lista de configuraciones de tubo, definir un número de diámetros corriente abajo de la configuración de tubo donde va a ser instalado un transductor, y determinar un número de diámetros requeridos para convertir el flujo de fluido de un perfil de flujo plano a un perfil de flujo totalmente desarrollado. El paso de determinación puede ser efectuado de acuerdo a la ecuación y=4.3429Ln (x) +4E-14, donde y = el número de diámetros para convertir el flujo de fluido del perfil de flujo plano al perfil de flujo completamente desarrollado, y x=número de Reynolds.

El método puede comprender además determinar un número de curva inicial para la configuración de tubo elegida, donde el número de curva inicial corresponde a una curva de corrección de perfil de flujo predeterminada, y se determina a partir de una lista de configuraciones de tubo que incluye números de curva iniciales predeterminados, respectivos, asignados a cada configuración de tubo listada. El método puede comprender además determinar un factor de turbulencia para la configuración de tubo elegida, y multiplicar el factor de turbulencia por el número de diámetros requeridos para convertir el flujo de fluido del perfil de flujo plano al perfil de flujo completamente desarrollado, donde el factor de turbulencia es determinado de una lista de configuraciones de tubo que incluye factores de turbulencia respectivos asignados a cada configuración de tubo listada. El método puede comprender además dividir el número de diámetros corriente abajo de la configuración de tubo donde el transductor va a ser instalado por el número de diámetros requeridos para convertir el flujo de fluido del perfil de flujo plano al perfil de flujo completamente desarrollado, multiplicar el resultado de la división por diez, y sustraer el resultado de la multiplicación del número de curva inicial. Si el resultado de la sustracción es menor que o igual a cero, puede ser usada la curva de corrección de perfil de flujo desarrollado completamente para determinar un factor de calibración. Si el resultado de la sustracción es mayor de 0, el resultado de la sustracción puede ser dividido por 10 para calcular un factor de cálculo, puede ser calculada una curva de calibración, y puede ser determinado un factor de calibración encontrando un punto sobre la curva de calibración que corresponda a un número de Reynolds dado. El cálculo de la curva de calibración puede comprender (a) sustraer un valor de una curva de corrección de perfil de flujo completamente desarrollado a un número de Reynolds dado de 1, (b) multiplicar la diferencia por el factor de cálculo y (c) sumar el producto al valor de la curva de corrección de perfil de flujo completamente desarrollado al número de Reynolds dado, y repetir los pasos, (a)-(c) para una pluralidad de números de Reynolds. Un método para calibrar un medidor de flujo, de acuerdo a otra modalidad de la presente invención, comprende elegir una configuración de tubo de una lista de configuraciones de tubo, definir un número de diámetros corriente abajo de una configuración de tubo donde va a ser instalado un transductor, determinar un número de curva inicial para la configuración de tubo a elegir, donde el número de curva inicial corresponde a una curva de corrección de perfil de flujo predeterminada, y determinar un factor de turbulencia para la configuración de tubo elegida. El método puede comprender además calcular un factor de calibración para un número de Reynolds dado implementando la siguiente ecuación: CF =Base Comp+ (I-Base Comp) *Max [0, IC-Diámetros/ (SF* ( 4.3429*LN(RN) +0.00000000000004) ) *10]/10 donde, CF es el factor de calibración, Base Comp es un punto sobre una curva de corrección de perfil de flujo completamente desarrollado para el Número de Reynolds (RN) dado, IC es el número de curva inicial, SF es el factor de turbulencia, Diámetros es el número de diámetros corriente abajo para la configuración de tubo donde va a ser instalado el transductor, y Max [...] representa el máximo de los dos parámetros entre corchetes, donde los dos parámetros son 0 e IC-Diámetros/ (SF* ( 4.3429*LN (RN) +0.00000000000004) )*10. Un medidor de flujo puede ser calibrado de acuerdo a los métodos anteriores. De acuerdo con una modalidad de la presente invención, un medio legible por una máquina tiene instrucciones almacenadas en él para ser ejecutadas por un procesador para efectuar un método para calibrar un medidor de flujo, donde el método comprende elegir una configuración de tubo de una lista de configuraciones de tubo, definir un número de diámetros corriente abajo de la configuración de tubo donde va a ser instalado un transductor, y determinar un número de diámetros requeridos para convertir un flujo de fluido de un perfil de flujo plano a un perfil de flujo completamente desarrollado . De acuerdo con otra modalidad de la presente invención, un medio legible por una máquina tiene instrucciones almacenadas en él para ser ejecutadas por un procesador para efectuar un método para calibrar- un medidor de flujo, donde el método comprende elegir una configuración de tubo de una lista de configuraciones de tubo, definir un número de diámetros corriente abajo de la configuración de tubo donde va a ser instalado un transductor, determinar un número de curva inicial para la configuración de tubo elegida, donde el número de curva inicial corresponde a una curva de corrección de perfil de flujo predeterminada, y determinar un factor de turbulencia para la configuración de tubo elegida.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Las modalidades ejemplares de la invención pueden ser comprendidas con mayor detalle a partir de la siguiente descripción tomada en conjunto con los dibujos acompañantes, en los cuales: La Figura 1 es un Diagrama de Calibración de Perfil de Flujo, de acuerdo a una modalidad de la presente invención; La Figura 2 es un diagrama de Diámetros a Perfil de Flujo Completamente Desarrollado, como función del Número de Reynolds, de acuerdo a una modalidad de la presente invención. La Figura 3 muestra un diagrama de las curvas inicial, completamente desarrollado y de calibración, de acuerdo a una modalidad de la presente invención; y Las Figuras 4A-4B ilustran un diagrama de flujo que muestra un método para una corrección de calibración del perfil de flujo para medidores de flujo ultrasónicos, de acuerdo a una modalidad de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES EJEMPLARES Las modalidades ejemplares de la presente invención serán descritas más adelante con mayor detalle con referencia a los dibujos acompañantes. Esta invención puede, sin embargo, ser realizada en diferentes formas y no deberá constituirse en limitante de las modalidades expuestas aquí. Las modalidades descritas aquí pueden ser implementadas en varias formas de componentes físicos de computación o hardware, programas y sistemas de programación o software, instrucciones fijas o firmware, procesadores para propósitos especiales, o una combinación de los mismos. Por ejemplo, las modalidades descritas aquí pueden ser implementadas en programas y sistemas de programación o software como aplicaciones que comprenden instrucciones de programa que sean incorporadas de manera tangible en uno o más dispositivos de almacenamiento de programas (por ejemplo, disco flexible magnético, RAM, CD ROM, ROM y memoria Instantánea), y ejecutable por cualquier dispositivo o máquina que comprende una arquitectura adecuada. Además, puesto que los módulos constituyentes del sistema y los pasos de método descritos aquí pueden ser implementados en programas y sistemas de programación o software, las conexiones reales entre los componentes del sistema (o el flujo de los pasos de proceso) puede diferir dependiendo de la forma en la cual las modalidades de la presente invención sean programadas. Dadas las enseñanzas de la presente, un experto en la técnica relacionada podrá contemplar esas e implementaciones o configuraciones similares de las modalidades de la presente invención. Una señal ultrasónica es transmitida entre un transductor corriente arriba (con respecto a la dirección de flujo de fluido dentro del tubo) y un transductor corriente abajo. El tiempo entre la transmisión y recepción de la señal ultrasónica es medido y la velocidad de flujo de fluido VF a través del tubo puede ser determinada por la ecuación VF=Kc (?t/TL) , donde Kc es una constante dimensional (vol/tiempo) relacionada con el tubo, (?t) es la diferencia de tiempo entre los tiempos de tránsito corriente arriba y corriente abajo, y TL es el tiempo de tránsito promedio a través del fluido. En consecuencia, la diferencia de tiempo impuesto sobre el paso de un haz ultrasónico es linealmente proporcional a la velocidad de flujo. Sin embargo, el volumen del flujo cilindrico para un diámetro dado es mucho mayor cerca de la pared del tubo que cerca del centro del tubo para el mismo diámetro. En consecuencia, un medidor de flujo ultrasónico no compensado que opere diametralmente sobre reportará el flujo debido a que se le ha dado igual peso al volumen pequeño de flujo cerca del centro del tubo y al volumen más grande del flujo cerca de la pared del tubo. Además, la configuración de tubo particular a través de la cual el fluido se está desplazando, como un codo, reductor, y así sucesivamente, afecta el nivel de compensación requerido para evitar el reporte inexacto del flujo. Por lo tanto, cuando se calibra un medidor de flujo ultrasónico, el efecto que tiene una configuración de tubos sobre el perfil de flujo deberá ser considerado. Deberá tomarse en cuenta la dinámica de cómo cambia el perfil de flujo corriente abajo de la configuración de tubo, hasta el punto donde el perfil de flujo queda completamente desarrollado. Dependiendo de la configuración de tubo particular, la anomalía, el perfil puede ser plano, cóncavo o convexo, lo cual depende tanto del tipo de configuración como del número de Reynolds actual. El número de diámetros de tubo corriente abajo de una configuración de tubo particular (por ejemplo, codo) antes de que el perfil de flujo quede completamente desarrollado es función del tipo de configuración y la viscosidad y número de Reynolds actuales. Además, ciertas otras condiciones, como la turbulencia no solo afecta al perfil de flujo en una configuración de tubo dada, sino que también afectan al número de diámetros de flujo corriente abajo antes de que el perfil de flujo se desarrolle completamente. La turbulencia es causada por una perturbación corriente arriba, como el codo o una válvula que cree un perfil de flujo irregular. La presencia de turbulencia incrementa el número de diámetros necesarios para transitar de un perfil plano a un perfil completamente desarrollado. El factor de turbulencia es determinado empíricamente sobre la base de una configuración de tubo y es un factor de multiplicación multiplicado por el número de diámetros requeridos para convertir de un perfil de flujo plano a un perfil de flujo completamente desarrollado (véase, por ejemplo, los Pasos 105 y 106 en la Figura 4A) . Puesto que existe un número de escenarios donde la instalación de un medidor de flujo ultrasónico de retención se encuentra en una región entre una configuración de tubo irregular y donde se estableció un perfil de flujo completamente desarrollado, es esencial comprender y compensar la dinámica del cambio de la forma del perfil de flujo en esa región. Por lo tanto, el sistema y métodos descritos, de acuerdo con una modalidad ilustrativa, expresa el efecto y el cambio dinámico del perfil de flujo sobre la calibración de un medidor de flujo ultrasónico de retención de esa manera como compensar automáticamente cualquier error inducido por el perfil de flujo, tomando en cuenta el número de Reynolds, el tipo de anomalías encontradas (por ejemplo, la configuración de tubo, turbulencia) donde van a ser colocados los transductores sobre el tubo, y donde se estableció el perfil de flujo completamente desarrollado. De acuerdo con una modalidad de la presente invención, el método para lograr la corrección de calibración incluye la determinación de un factor de multiplicación que incremente o haga disminuir el factor de calibración de un medidor de flujo para corregir el error impuesto por el perfil de flujo. La siguiente información es usada para determinar el factor de multiplicación : 1. Una lista de configuraciones de tubo. La lista preferiblemente usa terminología reconocida en la industria para permitir la selección de una configuración de tubo particular por quien esté familiarizado con tuberías e instrumentación. De acuerdo con una modalidad de la presente invención, una lista de configuraciones de tubo incluye "tramo recto", "codo simple", "codo doble, conformación", "codo doble, oposiciones", "válvulas corriente arriba", "expansión de tamaño de tubo", "reducción de tamaño de tubo", "entrada normal", "entrada de cabezal", y "elementos intrusitos", por ejemplo, sondas de temperatura. 2. El número de diámetros corriente abajo de la configuración de tubo, donde los transductores del medidor de flujo van a ser instalados. 3. Una lista del efecto de cada una de esas anomalías listadas sobre la calibración de flujo en el punto de la anomalía (véase, por ejemplo, la Tabla 2) .

. Una ecuación que define la velocidad de cambio de calibración para cada una de esas anomalías como función del número de Reynolds, incluyendo el efecto de la Turbulencia y otros artefactos de flujo (véase, por ejemplo, la ecuación (2) en la página 10). 5. Número de Reynolds, el cual puede ser determinado dinámicamente. Esa determinación se incluye en la funcionalidad de un medidor de flujo ultrasónico de retención, por ejemplo, el Medidor de Flujo Controlotron® Modelo No. 1010DB. 6. El Factor de Turbulencia, el cual, de acuerdo con una modalidad de la presente invención, es un valor que ha sido determinado empíricamente sobre la base de la configuración de tubo. Por ejemplo, la siguiente Tabla 1 muestra la configuración de tubo y el factor de Turbulencia Correspondiente.

TABLA 1 Configuración de Tubo Factor de Turbulencia Tramo Recto 1 Codo Simple 1 . 5 Codo doble, conformación 2 . 5 Codo doble, oposición 1 . 25 Efecto de válvulas corriente arriba 1 . 1 Efecto de la expansión del tamaño (diámetro) del tubo 1 Efecto de la reducción del tamaño del tubo 1 Efecto de entrada normal 3 Efecto de entrada de cabezal 1.1 Entrada de elementos intrusivos (por ejemplo, sondas de temperatura) 1.05 En la Tabla 1 pueden ser listadas configuraciones de tubo adicionales, por ejemplo, configuraciones que tomen en cuenta el efecto de varios acondicionadores de flujo, y el factor de turbulencia correspondiente. El sistema y método, de acuerdo con una modalidad de la presente invención, determina el factor de calibración en cualquier lugar corriente abajo definido de cualquier anomalía, a cualquier número de Reynolds dado. Refiriéndose a la Figura 1, se muestra un diagrama de valores de corrección de perfil de flujo, donde el multiplicador de corrección del perfil (eje y) se gráfico contra el número de Reynolds (eje x) . El diagrama es el resultado de pruebas empíricas exhaustivas a diferentes números de Reynolds de fluidos que fluyen a través de varias configuraciones de tubo. Como se muestra en la Figura 1, la corrección de calibración para un perfil de flujo completamente desarrollado se muestra como la curva 0 y la corrección para un perfil de flujo plano como la curva 10. El multiplicador de corrección del perfil para la curva 10 es 1.0000 para todos los números de Reynolds, lo cual significa que no se requiere corrección (1-1=0) para un perfil plano puesto que el volumen del flujo cilindrico para un diámetro dado es el mismo cerca de la pared del tubo y cerca del centro del tubo del mismo diámetro. En consecuencia, no ocurre sobrerreporte del flujo. En contraste, el multiplicador de corrección de perfil para la curva 0 fluctúa de aproximadamente 0.78000 a 0.96000 para todos los números de Reynolds, lo cual significa que puede ser efectuada una corrección de aproximadamente -22% (0.78-1) hasta aproximadamente -4% (0.96-1) de la calibración del medidor de flujo para los números de Reynolds correspondientes. En otras palabras, el factor de calibración del medidor de flujo debe disminuir en el intervalo de aproximadamente 4% hasta aproximadamente 22% dependiendo del número de Reynolds (excepto para perfil de flujo pistón y flujo convexo) . La corrección debe ocurrir para la curva 0 una vez que el volumen de flujo cilindrico para un diámetro dado esté mucho más cerca de la pared del tubo que cerca del centro del tubo para el mismo diámetro. Las curvas de 1 a 9 están igualmente separadas a intervalos de 10% entre las curvas 0 y 10 (es decir, de 0 a 1 = 10%, 1 a 2 = 10%, 2 a 3 = 10%... 9 a 10 = 10% para un total de 100%) . Las curvas 11 y 12 son para perfiles de flujo cóncavos, comúnmente encontrados a lo largo de una configuración de tubo de codo doble fuera del plano y requiere corrección positiva. La región por debajo de la curva 0 es para una condición de flujo de chorro que ocurre, por ejemplo, justo a lo largo de las placas de orificio. La región por encima de la curva 12 es para el flujo central deprimido que ocurre, por ejemplo, después de un codo. Refiriéndose a las Figuras 4A y 4B, un método para obtener un factor de calibración de medidor de flujo incluye elegir una configuración de tubo corriente arriba de una lista de configuraciones de tubo (paso 101), que define el número de diámetros de tubo corriente abajo de esa configuración de tubo en el que serán instalados los transductores/medidores de flujo (Paso 102), y determinar, para el número de Reynolds actual, cuantos-diámetros se requieren para convertir de un perfil de flujo plano a un perfil de flujo completamente desarrollado (Paso 103) . Esta determinación se hace con referencia a la gráfica de la Figura 2, la cual muestra el número de diámetros para alcanzar un perfil completamente desarrollado (eje y) como función del número de Reynolds (eje x) . El diagrama representa la siguiente ecuación (1): y = 4.3429Ln(x) + 4E-14 (1) donde y = número de diámetros, sin Factor de Turbulencia para alcanzar un perfil completamente desarrollado y x = número de Reynolds. El valor de 4E-14 es parte de la ecuación (1) para evitar la división por cero. En el paso 104, se determino si existe turbulencia. Si existe turbulencia, el factor de turbulencia es determinado en el paso 105 de una lista predeterminada, por ejemplo, la lista mostrada en la Tabla 1. En el paso 106, el número de diámetros determinado en el paso 103 es multiplicado por el Factor de Turbulencia y entonces el proceso procede al paso 107. Si no existe turbulencia en el paso 104, se procede directamente al paso 107. En el paso 107, se determina un número de curva inicial que se aplica a la configuración de tubo. A través de experimentación, se ha determinado que, para propósitos de calcular el factor de calibración, puede ser asignado un número de curva inicial de la Figura 1 a una configuración de tubo particular de acuerdo con la siguiente Tabla 2. TABLA 2 Configuración de Tubo Número de Curva Inicial Tramo Recto 1 Codo Simple 8 Codo doble, conformación 12 Codo doble, oposición 10 Efecto de válvulas corriente arriba 5 Efecto de la expansión del tamaño (diámetro) del tubo 3 Efecto de la reducción del tamaño del tubo 8 Efecto de entrada normal 7 Efecto de entrada de cabezal 7 Entrada de elementos intrusivos (por ejemplo, sondas de temperatura) 3 Como con la Tabla 1 pueden ser listadas en la Tabla 2 configuraciones de tubo adicionales, por ejemplo, configuraciones que tomen en cuenta el efecto de varios acondicionadores de flujo, y el número de curva inicial correspondiente . En el paso 108, para el número de Reynolds actual, el número de diámetros corriente abajo de la configuración del tubo en el que se ubicaron los transductores/medidores de flujo (paso 102) es dividido por el número de diámetros de tubo necesarios para convertir de un perfil de flujo plano a uno completamente desarrollado (paso 103) , o, si existe un Factor de Turbulencia, dividido por el número de diámetros de tubo necesarios para convertir de un perfil de flujo plano a uno completamente desarrollado multiplicado por el Factor de Turbulencia (paso 106) . En el paso 109, el cociente del paso 108 es multiplicado por 10 y el producto es sustraído del número de curva inicial determinado en el paso 107. Esto determina el número de curva real sobre el cual se encuentra la calibración. En el paso 110, si el número de curva resultante es menor que o igual a cero, se procede al paso 111 y se usa la curva completamente desarrollada 0 de la Figura 1 para determinar el factor de calibración al número de Reynolds actual. Si el número de curva resultante es mayor que 0, se procede a los pasos 112 y 113, donde el número de curvas resultante es dividido por 10 para determinar el factor de cálculo para la curva de calibración, y se calcula la curva de calibración (paso 113) . El factor de calibración es entonces determinado encontrando la intersección de la curva de calibración calculada en el paso 113 y el número de Reynolds actual (paso 114) . Los pasos 101-114 son representados por la siguiente ecuación (2): Use Comp = Base Comp+(l - Base Comp)*Max[0, Curva Inicial Diámetros/ (Factor de Turbulencia* (4.3429/LN (RN) + 0.00000000000004) ) *10]/10, donde Base Comp es un punto sobre el perfil de flujo completamente desarrollado (Curva 0) para cualquier Número de Reynolds (RN) dado y Use Comp es un punto sobre la curva de calibración para cualquier Número de Reynolds (RN) dado, cuando el número curva inicial (Curva Inicial) y el Factor de Turbulencia son determinados a partir de la configuración del tubo, y el número de diámetros de tubo (Diámetros) corriente abajo de la configuración de tubo donde va a ser instalado el transductor es conocido. Max representa una función para determinar el máximo de dos parámetros, donde los dos parámetros son "0" y "Curva Inicial - Diámetros/ (Factor de Turbulencia* (4.3429*LN (RN) + 0.000000000004) ) *10". Nótese que la ecuación (2) incluye la ecuación (1) . Como un ejemplo, refiriéndose a la ecuación (2) y las Figuras 4A y 4B, si la configuración de tubo es de "codo doble, oposición" (paso 101) , el número de curva inicial (Curva Inicial) 10 es recuperado de la Tabla 2 (Paso 107) y el factor de turbulencia 1.25 es recuperado de la Tabla 1 (Pasos 104-105). Además, si el número de diámetros de tubo (Diámetros) corriente abajo de la configuración de tubo donde el transductor va a ser instalado es 20 (paso 102) , la curva de calibración (curva de Use Comp) puede ser calculada para cualquier número de Reynolds (RN) dado como se muestra en la tabla 3 a continuación (Paso 113) .

TABLA 3 índice # Reynolds Base Comp Use Comp 1 1.00E+00 0.7808 0.7808 2 2.00E+00 0.7808 0.7808 3 4.00E+00 0.7808 0.7808 4 8.00E+00 0.7808 0.7808 5 1.60E+01 0.7808 0.7808 6 3.20E+01 0.7808 0.7808 7 6.40E+01 0.7808 0.8058 8 2.56E+02 0.7808 0.8544 9 1.28E+03 0.7869 0.8902 10 1.57E+03 0.7930 0.8963 11 1.69E+03 0.7991 0.9004 12 1.83E+03 0.8052 0.9045 13 1.93E+03 0.8113 0.9081 índice # Reynolds Base Comp Use Comp 14 1.99E+03 0.8174 0.9114 15 2.04E+03 0.8234 0.9146 16 2.10E+03 0.8295 0.9179 17 2.17E+03 0.8356 0.9211 18 2.23E+03 0.8417 0.9243 19 2.29E+03 0.8478 0.9275 20 2.35E+03 0.8539 0.9306 21 2.41E+03 0.8600 0.9338 22 2.48E+03 0.8661 0.9369 23 2.56E+03 0.8722 0.9400 24 2.66E+03 0.8783 0.9431 25 2.76E+03 0.8844 0.9462 26 2.85E+03 0.8905 0.9493 27 3.08E+03 0.8965 0.9525 28 3.48E+03 0.9026 0.9560 29 4.01E+03 0.9087 0.9595 30 4.65E+03 0.9148 0.9628 31 5.68E+03 0.9209 0.9663 32 7.58E+03 0.9270 0.9699 33 1.33E+04 0.9331 0.9740 34 3.38E+04 0.9375 0.9779 35 9.74E+04 0.9420 0.9814 36 2.78E+05 0.9464 0.9842 índice # Reynolds Base Comp Use Comp 37 7.79E+05 0.9508 0.9866 38 2.18E+06 0.9553 0.9887 39 6.06E+06 0.9597 0.9905 40 1.11E+08 0.9704 0.9941 Por ejemplo, refiriéndose a la ecuación (2), para el Número de Reynolds de 1.99E+03 (índice 14), los Pasos 103 y 106 son efectuados insertando 1.25 (Factor de Turbulencia) y 1.99E+03 (RN) en el Factor de Turbulencia* (4.3429*LN(RN)+0.00000000000004) . Entonces, se efectúa el Paso 108, donde 20 (Diámetros) es dividido por el resultado del paso 106. A continuación se efectúa el Paso 109, donde el cociente del Paso 108 es multiplicado por 10 y el producto sustraído del número de curva inicial (Curva Inicial), el cual es 10 en este ejemplo. Entonces se efectúa el Paso 110, el cual es representado por función "Max" en la ecuación (2) , para determinar si el resultado del Paso 109 es mayor de 0. Si el resultado es menor o igual a 0, entonces no se calcula una curva de calibración y la curva completamente desarrollada (Curva 0) es usada para determinar el factor de calibración. Sin embargo, si el resultado es mayor que o igual a 0, el resultado es dividido por 10 para determinar un factor de cálculo para la curva de calibración (Paso 112).

Refiriéndose a la ecuación (2), en el Paso 113, la curva de calibración (curva Use Comp) es calculada (1) sustrayendo el valor de la curva Base Comp (Curva 0) al Número de Rynolds dado de 1 (I-Base Comp); (2) multiplicando la diferencia por un factor de cálculo determinado en el Paso 112; y (3) sumando el producto del valor de la curva Base Comp (Curva 0) al Número de Reynolds dado. El proceso es efectuado por Números de Reynolds múltiples para graficar la curva de calibración con los puntos de la gráfica mostrados en la columna de Use Comp de la Tabla 3. El factor de calibración es recuperado determinando el valor de la curva de calibración a un Número de Reynolds dado (paso 114). Refiriéndose a la Figura 3, se muestra una gráfica de una curva de calibración para una "reducción de tamaño de tubo" donde el factor de turbulencia es 1, la Curva Inicial es la Curva 8, y la instalación del transductor es 10 diámetros de tubo corriente abajo de la reducción. Como se muestra en la Figura 3, la curva superior (Menú Comp) es la curva inicial, la cual es la Curva 8 de la Figura 1. La curva inferior (Base Comp) es la curva 0 de la Figura 1. La curva media (Use Comp) es la curva calculada del método descrito en relación con las Figuras 4A y 4B y la ecuación (2) para dar el factor de calibración para un Número de Reynolds dado. Nótese que al número de Reynolds más bajo, el perfil de flujo es completamente desarrollado, y la curva Use Comp se funde con la curva completamente desarrollada (Base Comp) . En todos los otros puntos, un factor de calibración representa una forma que cambia dinámicamente de un perfil de flujo que existe en, por ejemplo, 10 diámetros corriente abajo de la anomalía (por ejemplo, reducción del tamaño del tubo) que es representada inicialmente mejor por una condición de la curva 8, y no está aún Completamente Desarrollada. Se diseñó un medidor de flujo para utilizar e implementar el sistema y método anteriores para producir un factor de calibración exacto para calibrar el medidor de flujo. Por ejemplo, el sistema y métodos descritos aquí son aplicables a la calibración de medidores de flujo de retención como medidores de flujo ultrasónicos. Aunque las modalidades ilustrativas han sido descritas aquí con referencia a los dibujos acompañantes, debe comprenderse que la presente invención no se limita a aquellas modalidades precisas, y que pueden ser efectuados varios otros cambios y modificaciones por un experto en la técnica relacionada sin apartarse del alcance o espíritu de la invención. Todos esos cambios y modificaciones pretenden ser incluidos dentro del alcance de la invención como se define en las reivindicaciones anexas.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES 1. Un método para calibrar un medidor de flujo, caracterizado porque comprende: elegir una configuración de tubo de una lista de configuraciones de tubo; definir un número de diámetros corriente abajo de la configuración de tubo donde va a ser instalado un transductor; y determinar un número de diámetros requerido para convertir un flujo de fluido de un perfil de flujo plano a un perfil de flujo completamente desarrollado. 2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el paso de determinación es efectuado de acuerdo a la ecuación y = 4.3429Ln (x) +4E-14 , donde y = el número de diámetros para convertir el flujo de fluido del perfil de flujo plano al perfil de flujo completamente desarrollado, y x = número de Reynolds. 3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además determinar un número de curva inicial para la configuración de tubo elegido. . El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el número de curva inicial corresponde a una curva de corrección de perfil de flujo predeterminado. 5. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el número de curva inicial es determinado de una lista de configuraciones de tubo que incluye números de curva inicial predeterminados respectivos asignados a cada configuración de tubos listada. 6. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además: determinar un factor de turbulencia para la configuración de tubo elegida; y multiplicar el factor de turbulencia por el número de diámetros requeridos para convertir el flujo de fluido del perfil de flujo plano al perfil de flujo completamente desarrollado. 7. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el fact'or de turbulencia es determinado de una lista de configuraciones de tubo que incluye factores de turbulencia respectivos asignados a cada configuración de tubo listada. 8. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque comprende además: dividir el número de diámetros corriente abajo de la configuración de tubo donde el transductor va a ser instalado por el número de diámetros requeridos para convertir el flujo de fluido del perfil de flujo plano al perfil de flujo completamente desarrollado; multiplicar un resultado de la división por diez; y sustraer un resultado de la multiplicación del número de curva inicial. 9. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque comprende además usar una curva de corrección de perfil de flujo completamente desarrollado para determinar un factor de calibración si el resultado de la sustracción es menor o igual a 0. 10. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque comprende además: dividir el resultado de la sustracción por 10 para calcular un factor de cálculo si el resultado de la sustracción es mayor de 0; calcular una curva de calibración; y determinar un factor de calibración encontrando un punto sobre la curva de calibración correspondiente a un número de Reynolds dado. 11. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el cálculo de la curva de calibración comprende: (a) sustraer un valor de una curva de corrección de perfil de flujo completamente desarrollado a un número de Reynolds dado de 1, (b) multiplicando la diferencia por el factor de cálculo y (c) sumando el producto al valor de la curva de corrección del perfil de flujo completamente desarrollado al número de Reynolds dado; y repetir los pasos (a)-(c) para una pluralidad de números de Reynolds. 12. Un método para calibrar un medidor de flujo, caracterizado porque comprende: elegir una configuración de tubo de una lista de configuraciones de tubo; definir un número de diámetros corriente abajo de la configuración de tubo donde va a ser instalado un transductor; determinar un número de curva inicial para la configuración de tubo elegida, donde el número de curva inicial corresponde a una curva de corrección de perfil de flujo predeterminado; y determinar un factor de turbulencia para la configuración de tubo elegida. 13. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque comprende además calcular un factor de calibración para un número de Reynolds dado implementando la siguiente ecuación: CF=Base Comp+ (I-Base Comp) *Max [0, IC-Diámetros/ (SF* ( 4.3429*LN(RN) +0.00000000000004) )*10]/10 donde, CF es el factor de calibración, Base Comp es un punto sobre una curva de corrección de perfil de flujo completamente desarrollado para el Número de Reynolds (RN) dado, IC es el número de curva inicial, SF es el factor de turbulencia, Diámetros es el número de diámetros corriente abajo de la configuración de tubo donde va a ser instalado el transductor, y Max [ ... ] representa el máximo de los dos parámetros entre corchetes, donde los dos parámetros son 0 e IC-Diámetros/ (SF* (4.3429*LN (RN) +0.00000000000004) )*10. 14. Un medidor de flujo caracterizado porque se calibra por el método de conformidad con la reivindicación 12. 15. Un medio legible por una máquina que tiene instrucciones almacenadas en él para ser ejecutadas por un procesador para efectuar un método de calibración de un medidor de flujo, el método se caracteriza porque comprende : elegir una configuración de tubo de una lista de configuraciones de tubo; definir un número de diámetros corriente abajo de la configuración de tubo donde va a ser instalado un transductor; y determinar un número de diámetros requerido para convertir un flujo de fluido de un perfil de flujo plano a un perfil de flujo completamente desarrollado. 16. El medio legible por una máquina de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el paso de determinación es efectuado de acuerdo a la ecuación y = 4.3429Ln (x) +4E-14 , donde y = el número de diámetros para convertir el flujo de fluido del perfil de flujo plano al perfil de flujo completamente desarrollado, y x = número de Reynolds. 17. El medio legible por una máquina de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el método comprende además instrucciones para determinar un número de curva inicial para la configuración de tubo elegida. 18. El medio legible por una máquina de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el número de curva inicial corresponde a una curva de corrección de perfil de flujo predeterminado. 19. El medio legible por una máquina de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el número de curva inicial es determinado de una lista de configuraciones de tubo que incluye números de curva inicial predeterminados respectivos asignados a cada configuración de tubo listada. 20. El medio legible por una máquina de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el método comprende además: determinar un factor de turbulencia para la configuración de tubo elegida; y multiplicar el factor de turbulencia por el número de diámetros requeridos para convertir el flujo de fluido del perfil de flujo plano al perfil de flujo completamente desarrollado. 21. El medio legible por una máquina de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el factor de turbulencia es determinado de una lista de configuraciones de tubo que incluye factores de turbulencia respectivos asignados a cada configuración de tubo listado. 22. El medio legible por una máquina de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el método comprende además: dividir el número de diámetros corriente abajo de la configuración de tubo donde va a ser instalado el-. transductor por el número de diámetros requeridos para convertir el flujo de fluido del perfil de flujo plano al perfil de flujo completamente desarrollado; multiplicar un resultado de la división por diez; y sustraer un resultado de la multiplicación del número de curva inicial. 23. El medio legible por una máquina de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque el método comprende además usar una curva de corrección de perfil de flujo completamente desarrollado para determinar un factor de calibración si el resultado de la sustracción es menor que o igual a 0. 24. El medio legible por una máquina de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque el método comprende además: dividir el resultado de la sustracción por 10 para calcular un factor de cálculo si el resultado de la sustracción es mayor de 0; calcular una curva de calibración; y determinar un factor de calibración encontrando un punto sobre la curva de calibración correspondiente a un número de Reynolds dado. 25. El medio legible por una máquina de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado" porque el cálculo de la curva de calibración comprende: (a) sustraer un valor de una curva de corrección de perfil de flujo completamente desarrollado a un número de Reynolds dado de 1, (b) multiplicar la diferencia por el factor de cálculo y (c) sumar el producto al valor de la curva de corrección de perfil de flujo completamente desarrollado al número de Reynolds dado; y repetir los pasos (a)-(c) para una pluralidad de números de Reynolds . 26. Un medio legible por una máquina que tiene instrucciones almacenadas en él para ser ejecutadas por un procesador para efectuar un método para calibrar un medidor de flujo, el método se caracteriza porque comprende : elegir una configuración de tubo de una lista de configuraciones de tubo; definir un número de diámetros corriente abajo de la configuración de tubo donde va a ser instalado un transductor; determinar un número de curva inicial para la configuración de tubo elegida, donde el número de curva inicial corresponde a una curva de corrección de perfil de flujo predeterminado; y determinar un factor de turbulencia para la configuración de tubo elegida. 27. El medio legible por una máquina de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque el método comprende además calcular un factor de calibración para un número de Reynolds dado implementando la siguiente ecuación: CF=Base Comp+ (I-Base Comp) *Max [0, IC-Diámetros/ (SF* ( 4.3429*LN(RN) +0.00000000000004) )*10] /10 donde, CF es el factor de calibración, Base Comp es un punto sobre una curva de corrección de perfil de flujo completamente desarrollado para el Número de Reynolds (RN) dado, IC es el número de curva inicial, SF es el factor de turbulencia, Diámetros es el número de diámetros corriente abajo de la configuración de tubo donde va a ser instalado el transductor, y Max [...] representa el máximo de los dos parámetros entre corchetes, donde los dos parámetros son 0 e IC-Diámetros/ (SF* (4.3429*L (RN) +0.00000000000004) )*10.