MX2010011725A - Metodo para generar un diagnostico a partir de una desviacion de un parametro de medidor de flujo. - Google Patents

Abstract

Se describe un método para detectar una desviación en un parámetro de medidor de flujo de un medidor de flujo que está adaptado para medir un caudal de fluido. El método comprende medir una presión diferencial a través de por lo menos una porción del medidor de flujo. El método comprende además comparar la presión diferencial medida con una presión diferencial esperada; la presión diferencial esperada se basa en el caudal medido. El método comprende además detectar una desviación en el parámetro de medidor de flujo si la diferencia entre la presión diferencial medida y la presión diferencial esperada excede un límite umbral.

Description

METODO PARA GENERAR UN DIAGNOSTICO A PARTIR DE UNA DESVIACION DE UN PARAMETRO DE MEDIDOR DE FLUJO CAMPO DE LA INVENCION La presente invención se relaciona con medidores de flujo y más particularmente, con un método para generar un diagnóstico utilizando una desviación en un parámetro de medidor de flujo.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Generalmente se conoce el uso de los medidores de flujo de masa de efecto tipo Coriolis para medir el flujo de masa y otra información de materiales que fluyen a través de un conducto en el medidor de flujo. Los medidores de flujo tipo Coriolis ejemplares se describen en la patente de E.U.A. 4,109,524, la patente de E.U.A. 4,491,025 y Re. 31,450, todas para J. E. Smith et al. Estos medidores de flujo tienen uno o más conductos de configuración recta o curvada. Cada configuración de conducto en un medidor de flujo de masa tipo Coriolis tiene un conjunto de modos de vibración natural los cuales pueden ser de doblado simple, de tipo torcional o acoplado. Cada conducto puede ser impulsado para que oscile a una resonancia en uno de estos modos naturales. El material fluye dentro del medidor de flujo desde una tubería conectada en el lado de entrada del medidor de flujo, se dirige a través del conducto o los conductos y salidas del medidor de Ref. 214559 flujo a través del lado de salida del medidor de flujo. Los modos de vibración naturales del sistema rellenado de material, vibratorio se definen, en parte, por la masa combinada de los conductos y el material que fluye dentro de los conductos .

Cuando no hay flujo a través de un medidor de flujo, todos los puntos a lo largo del conducto oscilan debido a una fuerza impulsora aplicada con fase idéntica o una desviación de fase fija inicial pequeña la cual se puede corregir. Conforme el material comienza a fluir a través del medidor de flujo, las fuerzas Coriolis provocan que cada punto a lo largo del conducto tenga una fase diferente. Por ejemplo, la fase en el extremo de entrada del medidor de flujo retrasa al impulsor mientras que la fase en la salida adelanta al impulsor. Los sensores de captación de uno o varios de los conductos producen señales sinusoidales representativas del movimiento de uno o varios de los conductos. La salida de las señales desde los sensores de captación son procesadas para determinar la diferencia de fase entre los sensores de captación. La diferencia de fase entre los dos o más sensores de captación es proporcional al caudal de masa de material a través de uno o varios de los conductos .

Los medidores de flujo de masa tipo Coriolis han tenido gran éxito en una amplia variedad de industrias. No obstante, los medidores de flujo tipo Coriolis junto con la mayor parte de otros medidores de flujo pueden adolecer de una acumulación de depósitos dejados por el fluido procesado. Esta acumulación generalmente se denomina en el ámbito como "recubrimiento" . Dependiendo de las características del fluido procesado, el recubrimiento de fluido puede o no alterar el desempeño y la precisión del medidor de flujo. Aunque el recubrimiento generalmente no afectará la rigidez del medidor de flujo ni provocará un error de medición en el caudal, puede alterar otras aspectos de las características del medidor de flujo. Por ejemplo, el recubrimiento puede tener una densidad diferente que la del fluido procesado. Esto puede perjudicar la lectura de densidad obtenida del medidor de flujo. Con ciertos fluidos procesados, el recubrimiento puede acumularse dentro del medidor de flujo hasta cierto espesor y después desprenderse como escamas pequeñas . Estas escamas pequeñas pueden alterar otras partes del procedimiento conectadas con el medidor de flujo. En circunstancias graves, el recubrimiento puede acumularse en cantidad suficiente de manera que el medidor de flujo se tapona lo que requiere apagado completo y en algunas circunstancias sustitución total del medidor de flujo.

Otros problemas pueden ser causados por recubrimiento, obturación, composiciones de fluido de proceso inconsistentes, cambios en la temperatura del fluido procesado, etc. Por ejemplo, en la industria de pinturas, el mismo medidor de flujo se puede utilizar para colores de pinturas múltiples. Por lo tanto, aunque el recubrimiento puede no causar errores de lectura del medidor, el recubrimiento puede perjudicar el producto final.

Debido a los problemas anteriores, junto con otros causados por el recubrimiento, es deseable diagnosticar en que momento se presenta recubrimiento en el medidor de flujo. Los métodos de diagnóstico de la técnica anterior para detectar recubrimiento en el medidor de flujo presentan numerosos problemas. En primer lugar, muchos de los métodos en la técnica anterior se limitan a detección de recubrimiento en la sección activa del tubo de flujo, es decir, en la sección vibratoria. Otras limitaciones de la técnica anterior surgen en situaciones en donde la densidad del recubrimiento es sustancialmente similar al fluido procesado. En estas circunstancias no está disponible la detección de recubrimiento basada en densidad. Por lo tanto, existe la necesidad en el ámbito para un método de detección de recubrimiento que supere las limitaciones mencionadas en lo anterior. Además, en aplicaciones en donde se sabe que el fluido de proceso recubre al medidor de flujo, es deseable durante la limpieza del medidor de flujo ser capaz de detectar en que momento el medidor está completamente sin recubrimiento.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION De acuerdo con un aspecto de la invención, un método para detectar una desviación en un parámetro de medidor de flujo comprende las etapas de: medir una presión diferencial a través de por lo menos una porción del medidor de flujo; comparar la presión diferencial medida con una presión diferencial esperada con base en el caudal medido; y detectar una desviación en el parámetro de medidor de flujo si la diferencia entre la presión diferencial medida y la presión diferencial esperada excede un límite umbral.

Preferiblemente, el método comprende además la etapa de medir una presión diferencial a través de la totalidad del medidor de flujo.

Preferiblemente, la presión diferencial esperada se basa en una viscosidad de fluido fija conocida.

Preferiblemente, la presión diferencial esperada se obtiene a partir de una gráfica preparada previamente de presión diferencial versus caudal.

Preferiblemente, el método comprende además la etapa de almacenar la presión diferencial esperada en un circuito electrónico medidor.

Preferiblemente, el límite umbral comprende un valor predeterminado.

Preferiblemente, el medidor de flujo comprende un medidor de flujo tipo Coriolis.

Preferiblemente, la desviación en el parámetro medidor de flujo indica un recubrimiento en el medidor de flujo .

De acuerdo con otro aspecto de la invención un método para detectar una desviación en un parámetro de medidor de flujo comprende las etapas de: medir una presión diferencial a través del medidor de flujOj- calcular un caudal de fluido esperado con base en una presión diferencial; y comparar el caudal de fluido medido con el caudal de fluido calculado y detectar una desviación en el parámetro de medidor de flujo si la diferencia entre el caudal de fluido medido y el caudal de fluido calculado excede un límite umbral.

Preferiblemente, la etapa de calcular un caudal de fluido esperado comprende la etapa de caracterizar el medidor de flujo con un medidor de orificio.

Preferiblemente, el método comprende además la etapa de determinar un coeficiente de medidor de flujo.

Preferiblemente, el método comprende además la etapa de almacenar el caudal de fluido esperado en los circuitos electrónicos del medidor.

Preferiblemente, el límite umbral comprende un valor predeterminado.

Preferiblemente, el medidor de flujo comprende un medidor de flujo tipo Coriolis.

Preferiblemente, la desviación en el parámetro de medidor de flujo indica un recubrimiento en el medidor de fluj o..

De acuerdo con otro aspecto de la invención un método para detectar una desviación en un parámetro de medidor de flujo comprende las etapas de: medir una presión diferencial a través de por lo menos una porción del medidor de flujo; calcular un factor de fricción con base en un caudal medido y la presión diferencial medida; y comparar el factor de fricción calculado con un factor de fricción esperado con base en el caudal medido y detectar una desviación en el parámetro de medidor de flujo si la diferencia entre el factor de fricción calculado y el factor de fricción esperado excede un límite umbral.

Preferiblemente, la etapa de calcular un factor de fricción comprende utilizar la ecuación ??? J~ 2V2pL ' ¦ Preferiblemente, el factor de fricción esperado se obtiene a partir de una medición previa.

Preferiblemente, la presión diferencial se mide a través de la totalidad del medidor de flujo.

Preferiblemente, el factor de fricción esperado se calcula con base en un número de Reynold para un caudal medido .

Preferiblemente, el método comprende además la etapa de almacenar el factor de fricción esperado en los circuitos electrónicos del medidor.

Preferiblemente, el medidor de flujo comprende un medidor de flujo tipo Coriolis.

Preferiblemente, la desviación en el parámetro de medidor de flujo indica un recubrimiento en el medidor de flujo .

De acuerdo con otro aspecto de la invención, un método para detectar una desviación en un parámetro del medidor de flujo comprende las etapas de: medir una temperatura del tubo de flujo en una pluralidad de lugares; y calcular un gradiente de temperatura con base en las temperaturas medidas y detectar una desviación en el parámetro de medidor de flujo si el gradiente de temperatura calculado excede un umbral de gradiente de temperatura.

Preferiblemente, la etapa de calcular un gradiente de temperatura comprende calcular un gradiente de temperatura a partir de una entrada de medidor de flujo con una salida de medidor de flujo.

Preferiblemente, la etapa de calcular un gradiente de temperatura comprende calcular un gradiente de temperatura desde un primer tubo de flujo a un segundo tubo de flujo.

Preferiblemente, el método comprende además la etapa de detectar un recubrimiento en el medidor de flujo si el gradiente de temperatura calculado cambia en más de un límite umbral.

Preferiblemente, el umbral de gradiente de temperatura está predeterminado.

Preferiblemente, el medidor de flujo comprende un medidor de flujo tipo Coriolis.

Preferiblemente, la desviación en el parámetro de medidor de flujo indica un recubrimiento en el medidor de flujo.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La figura 1 muestra un medidor de flujo de acuerdo con una modalidad de la invención.

La figura 2 muestra una vista en sección transversal parcial del medidor de flujo de acuerdo con una modalidad de la invención.

La figura 3 muestra una vista en sección transversal de un tubo de flujo con un recubrimiento formado dentro del tubo de flujo.

La figura 4 muestra un diagrama de bloques de un medidor de flujo de acuerdo con una modalidad de la invención.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION La figura 1 a la figura 4 y la siguiente descripción presentan ejemplos específicos para mostrar a los expertos en el ámbito como elaborar y optimizar de la mejor manera la invención. Para propósito de enseñanza de los principios de la invención, algunos aspectos convencionales se han simplificado o se han omitido. Los expertos en la técnica apreciarán que las características descritas en lo siguiente se pueden combinar de diversas maneras para formar variaciones múltiples de la invención. Como un resultado, la invención no se limita a los ejemplos específicos descritos en lo siguiente sino únicamente por las reivindicaciones y sus equivalentes .

La figura 1 muestra un medidor 100 de flujo de acuerdo con una modalidad de la invención. De acuerdo con una modalidad de la invención, el medidor 100 de flujo comprende un medidor de flujo tipo Coriolis. No obstante, la presente invención no se limita a las aplicaciones que incorporan medidores de flujo de tipo Coriolis y debe entenderse que la presente invención se puede utilizar con otros tipos de medidores de flujo. El medidor 100 de flujo comprende un separador 103 que encierra la porción inferior de los tubos de flujo 101, 102 los cuales están conectados internamente en sus extremos izquierdos al reborde 104 por medio del cuello 108 y los cuales están conectados en sus extremos derechos por medio del cuello 120 al reborde 105 y al múltiple 107. En la figura.1 también se muestra la salida 106 del reborde 105, la captación izquierda LPO, la captación derecha, RPO y el impulsor D. La captación derecha RPO se muestra con cierto detalle e incluye una estructura 115 de imán y una estructura 116 de bobina. El elemento 114 en el fondo del separador 103 múltiple es una abertura para recibir desde los circuitos electrónicos de medidor (no mostrados) un alambre (no mostrado) que se extiende internamente en el impulsor D y los captores LPO y RPO. El medidor 100 de flujo está adaptado para que, cuando se utilice, se conecte vía los rebordes 104 y 105 a una tubería o similar.

La figura 2 muestra una vista despiezada del medidor 100 de flujo. Esta vista elimina la porción frontal del separador 103 múltiple de manera que las partes internas al separador múltiple se pueden mostrar. Las partes que se muestran en la figura 2, pero no en la figura 1, incluyen las barras- 201 y 204 de brazo de extremo externo, barras 202 y 203 de brazo interno, aberturas 205 y 212 de salida de tubo de flujo de extremo derecho, tubos de flujo 101 y 102, secciones de tubo de flujo curvadas 214, 215, 216 y 217. En uso, los tubos de flujo 101 y 102 vibran alrededor de sus ejes de doblado W y W . Las barras de brazo de extremo exteriores 201 y 204 y las barras de brazo interno 202 y 203 ayudan a determinar la ubicación de los ejes de doblado W y W .

De acuerdo con la modalidad que se muestra en la figura 2, el medidor 100 de flujo incluye un sensor 230 de presión. De acuerdo con una modalidad de la invención, el sensor 230 de presión comprende un sensor de presión diferencial. El sensor 230 de presión se conecta al medidor 100 de flujo por medio de tapas de presión 231 y 232 para obtener una lectura de presión. Las tapas 231 y 232 permiten que el sensor 230 de presión monitoreen continuamente la caída de presión material a través del medidor 100 de flujo. Debe hacerse notar que aunque las tapas 231, 232 se pueden conectar al medidor 100 de flujo en cualquier ubicación deseada, de acuerdo con la modalidad que se muestra en la figura 2, las tapas 231 y 232 se conectan en los rebordes 104, 105, respectivamente. De manera ventajosa, el sensor 230 de presión puede obtener una medición de presión diferencial para la totalidad del medidor 100 de flujo y no solo la porción activa del medidor 100 de flujo. En otras modalidades, tal como la mostrada en la figura 4 a continuación, las tapas de presión 231 y 232 se pueden localizar en la tubería a la cual se conecta el medidor de flujo, la medición de presión diferencial se describe con mayor detalle posteriormente.

La figura 2 también muestra una pluralidad de dispositivos 240 de detección de temperatura. De acuerdo con la modalidad mostrada en la figura 2, los dispositivos de detección de temperatura comprenden sensores RTD. No obstante, debe entenderse que se pueden implementar otros dispositivos de medición de temperatura y la presente invención no se limita a sensores RTD. De manera similar, aunque se muestran seis sensores 240 RTD, se entenderá que se puede implementar cualquier número de sensores RTD y que aún así se encontrará dentro del alcance de la presente invención.

Tanto el sensor 230 de presión como los sensores 240 RTD se muestran conectados a circuitos electrónicos 20 medidores por medio de electrodo de señal ?? y señal RTD, respectivamente. Como se describe en la figura 1, los sensores de captación izquierdo y derecho, LPO y RPO así como el impulsor D, los cuales se muestran en la figura 1, también se conectan a los circuitos electrónicos 20 medidores. Los circuitos electrónicos 20 medidores proporcionan información de caudal de masa y flujo de masa totalizado. Además, la información de caudal de masa, densidad, temperatura, presión y otras características de flujo se pueden enviar a control de procedimiento posterior y/o equipo de medición por medio del electrodo 26. Los circuitos electrónicos 20 de medidor también comprenden una interconexión de usuario que permite a un usuario introducir información tal como viscosidad de fluido junto con otros valores conocidos. De acuerdo con una modalidad de la invención, los circuitos electrónicos 20 de medidor comprenden una unidad de memoria física capaz de almacenar información conocida o información calculada para recuperación futura. Esta información almacenada se describe adicionalmente en lo siguiente.

La figura 3 muestra una vista en sección transversal de una porción del tubo 101 de flujo con un recubrimiento 310. Aunque solo se muestra una porción del tubo 101 de flujo, debe apreciarse que el recubrimiento 310 también puede formar el interior del tubo 102 de flujo así como otras partes del medidor 100 de flujo expuestas a un fluido de procedimiento. Conforme el fluido de procedimiento fluye a través del tubo 101 de flujo, los depósitos de fluido de procedimiento pueden quedar detrás. Con el tiempo, estos depósitos forman un recubrimiento 310. El recubrimiento 310 puede cubrir sustancialmente la totalidad del diámetro interior del tubo 101 de flujo como se muestra, o de manera alternativa el recubrimiento 310 se puede formar en ciertas áreas del tubo 101 de flujo mientras que otras áreas están libres del recubrimiento 310. Además, aunque el recubrimiento 310 en una aplicación particular puede no ser tan grueso como se muestra en la figura 3, en algunos procedimientos el recubrimiento 310 se vuelve suficientemente grueso para tapar sustancialmente el medidor 100 de flujo. Incluso si el recubrimiento 310 no es suficientemente grueso para tapar el medidor 100 de flujo, puede reducir el área en sección transversal proporcionada para que fluya a través del mismo el fluido de procedimiento. Por ejemplo, el tubo 101 de flujo puede tener un diámetro interno de Di; no obstante, con el recubrimiento 310 presente, el diámetro permisible real en el cual el fluido de procedimiento puede fluir a través se reduce a D2.

Debido a que el recubrimiento 310 puede perjudicar el desempeño del medidor 100 de flujo, la presente invención proporciona métodos alternativos para determinar la presencia del recubrimiento 310 dentro del medidor 100 de flujo. Además, aunque los métodos de la técnica anterior están limitados a la detección del recubrimiento 310 solo en la parte activa, es decir, en la sección que vibra de los tubos de flujo 101, 102, la presente invención es capaz de detectar el recubrimiento 310 en todas las secciones del medidor 100 de flujo que incluyen los múltiples 104, 105. No obstante, debe entenderse que la presente invención no se limita a la detección de recubrimiento, en vez de esto, la presente invención proporciona métodos alternativos para detectar una desviación en el parámetro de medidor de flujo. El parámetro de medidor de flujo puede ser una medida que se obtiene del medidor de flujo. En algunas modalidades, la desviación en el parámetro de medidor de flujo es causada por el recubrimiento 310. No obstante, otras cosas pueden causar la desviación en la medición del medidor de flujo también, tal como obturación del medidor, temperaturas no consistentes, mezclas de fluido de procedimiento no consistentes, burbujas que se forman en el medidor de flujo, etc. Por lo tanto, de acuerdo con una modalidad de la invención, los métodos que se proporcionan en lo siguiente detectan una desviación en un parámetro de medidor de flujo lo cual puede proporcionar un diagnóstico que requiere investigación adicional.

Se puede detectar una desviación en el parámetro de medidor de flujo de acuerdo con uno de los métodos descritos en lo siguiente. De acuerdo con una modalidad de la invención, una desviación en un parámetro de medidor de flujo se detecta directamente a partir de una medición de presión diferencial que se obtiene del sensor 230 de presión. En la fabrica, o de manera alternativa en el sitio en el que se sabe que no existe recubrimiento 310 en el medidor 100 de flujo, por ejemplo se puede preparar una gráfica de la presión diferencial a través de una porción del medidor 100 de flujo versus el caudal de masa para una viscosidad de fluido fija conocida. Con base en esta gráfica se puede determinar una presión diferencial esperada para un caudal dado. La presión diferencial real después se puede monitorear continuamente utilizando el sensor 230 de presión y se puede comparar con la presión diferencial esperada para el caudal medido. Si la presión diferencial real está dentro de un límite umbral y de la presión diferencial esperada, los circuitos electrónicos 20 de medidor pueden enviar una señal de que no se ha detectado una desviación en el parámetro, o de manera alternativa que se ha detectado poca desviación en el parámetro de medidor de flujo. Por otra parte, si la presión diferencial medida desciende fuera del límite umbral, los circuitos electrónicos 20 de medidor pueden indicar la medición para investigación adicional. De acuerdo con una modalidad de la invención, el límite umbral comprende un valor predeterminado. De acuerdo con otra modalidad de la invención, el límite umbral se establece por un usuario u operador .

Aunque este enfoque proporciona resultados satisfactorios, existen numerosas limitaciones utilizando este enfoque de comparación directa. En primer lugar, el usuario debe conocer la viscosidad del fluido de procedimiento. Adicionalmente, la viscosidad debe permanecer sustancialmente constante. Esto es debido a que la presión diferencial esperada que se obtiene de las mediciones anteriores junto con la presión diferencial real dependen de la viscosidad del fluido de procedimiento. Debido a esta limitación, un cambio en la presión diferencial puede ser significativo de una condición diferente del recubrimiento, por lo que proporciona una indicación de recubrimiento falsa.

Otro método para detectar una desviación en un parámetro de medidor de flujo es caracterizar el medidor 100 de flujo como un medidor de orificio. Los medidores de orificio se conocen de manera general y se utilizan para medir el flujo de fluido con base en una presión diferencial. Tiene ciertas ventajas sobre otros medidores en la medida en que miden el flujo de fluido con base en una presión diferencial debido a que ocupan mucho menos espacio. Un medidor de orificio funciona al proporcionar una placa con un orificio en un tubo, en donde el orificio es más pequeño que el diámetro del tubo. Esta reducción en el área en sección transversal proporcionada para el flujo de fluido aumenta la altura debido a la velocidad a costa de la altura debido a la presión. Esta presión diferencial se puede medir por tapas de presión antes y después de la placa. Utilizando la presión diferencial medida, se puede calcular la velocidad de un fluido con base en una ecuación tal como, por ejemplo: en donde : V0 = velocidad a través del orificio relación del diámetro del orificio respecto al diámetro del tubo ?? = diferencial a través del orificio p = densidad de fluido C0 = coeficiente del orificio Debe entenderse que se conocen otras ecuaciones para calcular un caudal de fluido utilizando un medidor de orificio y la ecuación (1) es simplemente un ejemplo el cual no debe limitar el alcance de la invención. Generalmente, todas las incógnitas se pueden medir o se conocen, excepto para el coeficiente de orificio, C0 el cual típicamente se determina de modo experimental y varía de un medidor a otro. Habitualmente depende tanto de ß como del número de Reynold, el cual es un número a dimensional y se define como: Re=DVp = DV ? (2) en donde : D = diámetro V = velocidad promedio del líquido µ = viscosidad del fluido p = densidad de fluido ? = viscosidad cinemática del fluido Para muchos medidores de orificio, el coeficiente de orificio CQ permanece casi constante y es independiente para números de Reynold mayores de aproximadamente 30,000. Al igual que un medidor de orificio, el medidor 100 de flujo experimenta una caída mensurable en la presión y se puede considerar como un medidor de orificio, como se muestra en la figura 4.

La figura 4 muestra el medidor 100 de flujo colocado dentro de una tubería 401 y conectada a los circuitos electrónicos 20 de medidor. En la figura 4, la estructura interna del medidor 100 de flujo no se muestra, más bien, el medidor 100 de flujo se muestra como un diagrama de bloque sencillo. Durante la prueba experimental, el medidor 100 de flujo se puede caracterizar como un medidor de orificio. En otras palabras, el sensor 430 de presión puede medir la presión diferencial entre la entrada 410 del medidor 100 de flujo y la salida 411 utilizando las tapas de presión 431, 432, respectivamente. Con las variables de la ecuación (1) conocidas u obtenibles fácilmente por medición y el medidor 100 de flujo que determina un caudal, se puede determinar experimentalmente el coeficiente del medidor de flujo. El coeficiente de medidor de flujo es similar a un coeficiente de orificio. Una vez que se conoce el coeficiente de medidor de flujo se puede calcular un caudal con base en la presión diferencial a través del medidor 100 de flujo con base en los mismos principios en los que se determina un caudal utilizando un medidor de orificio.

Durante la operación normal, el caudal medido por el medidor 100 de flujo se puede comparar con un caudal esperado que se obtiene al calcular utilizando la ecuación (1) o una ecuación similar utilizada para calcular caudales con base en un medidor de orificio. Si el caudal esperado desciende fuera de la diferencia umbral a partir del caudal obtenido desde el medidor 100 de flujo, los circuitos electrónicos 20 de medidor pueden señalar una desviación en el parámetro de medidor de flujo. La desviación puede ser causada por la presencia del recubrimiento 310 dentro del medidor 100 de flujo. No obstante, la desviación puede ser causada por algo más que el recubrimiento 310. Por otra parte, el caudal esperado obtenido al caracterizar el medidor de flujo como un orificio se encuentra dentro de la diferencia umbral del caudal medido obtenido por el medidor 100 de flujo, los circuitos electrónicos 20 de medidor pueden señalar poca o nula desviación en el parámetro medidor de flujo. Debe entenderse que la diferencia umbral puede ser predeterminada o se puede determinar por un operador con base en las circunstancias particulares.

Otro método para detectar la presencia de una desviación en un parámetro medidor de flujo el cual proporcione mayor precisión y aplicabilidad más amplia que los enfoques mencionados previamente es utilizar un factor de fricción, tal como el factor de fricción de aireado, f . Otros factores de fricción se conocen generalmente en el ámbito tal como el factor de fricción de Darcy Weissbach, el cual es aproximadamente 4f. Debe entenderse que el factor de fricción particular utilizado no es importante para los propósitos de la presente invención dado que cualquier ecuación aplicable se puede ajustar de acuerdo con el factor de fricción usado.

En el ámbito se conoce generalmente que la caída de presión a través de tubos se puede cuantificar y ajustar utilizando un factor de fricción f . En primer lugar, es importante entender como caracterizar un fluido de procedimiento que fluya a través de un tubo circular. Para el propósito de esta modalidad, el medidor 100 de flujo se puede caracterizar como un tubo circular que tiene un diámetro interno y longitud conocidos. Un número importante en la caracterización del flujo de fluido a través de un tubo es el uso del número de Reynold, Re, descrito antes en la ecuación (2) . Debe hacerse notar que el diámetro del tubo, D, se puede determinar fácilmente y generalmente se conoce desde la fabrica. Muchos medidores de flujo, que incluyen medidores de flujo tipo Coriolis son capaces de medir aspectos de fluido tal como la densidad de fluido y el caudal de masa. A partir de estas dos cantidades se puede calcular la velocidad de líquido promedio. La viscosidad de fluido también se puede determinar con base en un valor conocido, calculado o medido.

El factor de fricción de un sistema se define como la relación de la tensión de cizallamiento de pared respecto al producto de la densidad y la altura debida a la velocidad (V2/2). Con frecuencia es útil para sistemas de flujo de fluido incomprimibles para caracterizar el factor de fricción, f en términos del número de Reynold, Re. La ecuación exacta varía dependiendo de las características particulares tanto del fluido así como del tubo a través del cual fluye el fluido. Debe entenderse que las ecuaciones que siguen son simplemente ejemplos y que otras ecuaciones similares generalmente se conocen en el ámbito. Por lo tanto, las ecuaciones indicadas en lo siguiente no limitan el alcance de la invención. Para un flujo laminar a través de un tubo liso, el factor de fricción, f, se puede caracterizar como : Re ( 3 ) En contraste, para flujo turbulento a través de un tubo liso, el factor de fricción, f se puede caracterizar como : La ecuación 4 se puede utilizar con precisión razonable para 104 < Re < 106. Se conocen otras ecuaciones para correlacionar el factor de fricción con el número de Reynold, tales como: / =.046 Re" (5) .125 / = 0014 + Re 32 (6) La ecuación (5) generalmente es aplicable para 50,000 < Re < 106 y la ecuación (6) generalmente es aplicable para 3,000 < Re < 3 x 106. Con base en la ecuación 1 y en cualquiera de las ecuaciones 3-6, el factor de fricción del sistema se puede determinar en donde la única incógnita es la viscosidad. Dependiendo del caudal, los cambios en la viscosidad pueden ser insignificantes. De manera alternativa, el usuario puede introducir una velocidad nominal.

También se conoce de manera general en el ámbito que el factor de fricción f se puede caracterizar en términos de la caída de presión ?? a través de un sistema, como sigue: t_ DAP f~2V2pL <7> en donde : ?? = presión diferencial L = longitud del tubo entre tapas de presión f = factor de fricción V = velocidad de fluido promedio p = densidad de fluido D = diámetro de tubo La presión diferencial se puede obtener por el sensor 230 de presión; la longitud del medidor 100 de flujo entre las tapas de presión 231, 232 se puede medir fácilmente; el diámetro del tubo también se puede medir fácilmente; la densidad de fluido se puede obtener del medidor 100 de flujo y la velocidad promedio se puede obtener con base en el caudal de masa y la densidad medida desde el medidor 100 de flujo. Por lo tanto, la totalidad de las variables del lado derecho de la ecuación (7) se pueden encontrar.

De acuerdo con una modalidad de la invención, se genera un diagnóstico con base en la presencia de una desviación en un parámetro de medidor de flujo al comparar un factor de fricción calculado, fc con base en una presión diferencial a un factor de fricción esperado fe . El factor de fricción esperado fe se puede obtener de numerosas maneras diferentes. De acuerdo con una modalidad de la invención, se puede determinar un factor de fricción esperado fe ya sea en el factor o en sitio, cuando se sabe que existe poco o nulo recubrimiento presente. El factor de fricción esperado fe se puede obtener con base en diversas mediciones de caudal y por lo tanto se puede preparar una curva de factor de fricción versus caudal. El factor de fricción esperado fe se puede preparar por adelantado y se puede almacenar en circuitos electrónicos 20 de medidor. De acuerdo con otra modalidad de la invención, el factor de fricción esperado fe se puede calcular con base en una correlación del número de Reynold obtenido durante la operación normal.

Durante la operación normal de acuerdo con una modalidad de la invención, el sensor 230 de presión puede obtener una medición de presión diferencial del medidor 100 de flujo. De manera adicional, el medidor 100 de flujo puede obtener una medición de caudal. A partir de la medición de caudal junto con la medición de presión diferencial se puede calcular un factor de fricción calculado fc a partir de la ecuación (7) . Este factor de fricción calculado fc se puede comparar con un factor de fricción esperado fe. Las variaciones en los dos factores de fricción son indicativos de una desviación en el parámetro del medidor de flujo. De acuerdo con una modalidad, la desviación puede ser causada por el recubrimiento 310 en el medidor 100 de flujo.

No obstante, en otras modalidades, la desviación puede ser causada por otras situaciones tales como obturación, una mezcla de fluido de procedimiento inconsistente, burbujas en el fluido de procedimiento, etc. Si el factor de fricción calculado fc desciende dentro de un límite umbral del factor de fricción esperado fc , los circuitos electrónicos 20 de medidor pueden determinar que existe nula o poca desviación presente en el parámetro de medidor de flujo. Por otra parte, si el factor de fricción calculado fc desciende más allá del límite umbral del factor de fricción esperado fc, los circuitos electrónicos 20 de medidor pueden enviar una advertencia de que puede estar presente una desviación dentro del parámetro de medidor de flujo. De acuerdo con una modalidad de la invención, el límite umbral se puede predeterminar con base en el medidor de flujo particular o en las características de flujo. De acuerdo con otra modalidad de la invención, el límite umbral se puede determinar en el sitio por el usuario u operador.

Además de proporcionar una predicción precisa del recubrimiento 230, entre otras cosas, este método también puede determinar una desviación en el parámetro de medidor de flujo en ausencia de una viscosidad de fluido conocida con exactitud. Dependiendo del caudal del fluido, un cambio pequeño en la viscosidad puede no resultar en un cambio sustancial en el número de Reynold. Por lo tanto, una viscosidad promedio se puede introducir por el usuario, sin necesidad adicional de medir la viscosidad.

De acuerdo con otra modalidad de la invención, una desviación en un parámetro de medidor de flujo se puede detectar utilizando mediciones de temperatura. Conforme el fluido de procedimiento fluye a través del medidor 100 de flujo, la temperatura de entrada y la temperatura de salida permanecen relativamente cercanas entre sí. De manera similar, el tubo 101 de flujo y el tubo 102 de flujo permanecen sustancialmente a la misma temperatura. De acuerdo con una modalidad de la invención, el medidor 100 de flujo incluye dos o más sensores de temperatura tales como los RTD 240. Aunque la figura 2 muestra solo seis RTD, debe entenderse que en otras modalidades el medidor 100 de flujo puede incluir más o menos de seis sensores 240 RTD. Los sensores 240 RTD pueden monitorear la temperatura de los tubos de flujo 101, 102. El recubrimiento 310, por ejemplo, puede interferir con el flujo de fluido a través de los tubos de flujo 101, 102. Por lo tanto, el recubrimiento 310 también puede provocar variaciones poco comunes en el gradiente de temperatura desde la entrada a la salida de un tubo de flujo dado, ya sea 101 ó 102. Adicionalmente , el recubrimiento 310 puede provocar un gradiente de temperatura desde el tubo 101 de flujo al tubo 102 de flujo. El taponamiento también puede alterar un gradiente de temperatura debido a que poco o nulo fluido en realidad se desplaza a través del medidor 100 de flujo.

Por lo tanto, de acuerdo con una modalidad de la invención, se puede detectar una desviación en un parámetro de medidor de flujo basado en un gradiente de temperatura. De manera más específica, de acuerdo con una modalidad de la invención, se puede determinar una desviación al realizar un sentimiento de un cambio en el gradiente de temperatura obtenido a partir de más de un sensor de temperatura, tal como el sensor 240 RTD. De acuerdo con una modalidad, el gradiente de temperatura se mide desde una entrada del medidor 100 de flujo a una salida del medidor 100 de flujo. De acuerdo con otra modalidad de la invención, el gradiente de temperatura se mide desde un tubo 101 de flujo del medidor 100 de flujo a otro tubo 102 de flujo del medidor 100 de flujo. De acuerdo con una modalidad de la invención, el recubrimiento 310 se puede detectar si un gradiente de temperatura excede un valor umbral de gradiente de temperatura. De acuerdo con una modalidad, el valor umbral de gradiente de temperatura comprende un valor predeterminado. De acuerdo con otra modalidad, el umbral de gradiente de temperatura se determina por un usuario u operador.

En algunas modalidades, el medidor 100 de flujo puede incluir un gradiente de temperatura incluso en ausencia de una desviación. Por lo tanto, de acuerdo con una modalidad de la invención, se puede detectar una desviación con base en un cambio en el gradiente de temperatura ya existente.

La descripción anterior proporciona métodos múltiples para detectar una desviación en un parámetro de medidor de flujo de un medidor 100 de flujo. De acuerdo con una modalidad de la invención, la desviación en el parámetro de medidor de flujo se puede utilizar para generar un diagnóstico, el cual puede ser indicativo de recubrimiento. Cada uno de los métodos incluye ventajas diferentes y el método particular utilizado dependerá de las circunstancias existentes o del equipamiento disponible. Algunos de los método permiten la detección de una desviación en un parámetro en ausencia de una desviación en la medición de caudal. Además, se pueden incorporar más de un método o la totalidad de los métodos descritos en lo anterior en un sistema medidor de flujo único. Por lo tanto, los circuitos electrónicos 20 de medidor pueden comparar la detección de una desviación obtenida utilizando un método como los resultados obtenidos de otro método.

Las descripciones detalladas de las modalidades anteriores no son descripciones exhaustivas de todas las modalidades contempladas por lo inventores para que se encuentren dentro del alcance de la invención. En realidad, las personas expertas en el ámbito reconocerán que ciertos elementos de las modalidades descritas en lo anterior pueden combinarse de manera diversa o pueden eliminarse para crear modalidades adicionales, y dichas modalidades adicionales se encontrarán dentro del alcance y las enseñanzas de la invención. También será evidente para aquellos habitualmente expertos en el ámbito que las modalidades descritas en lo anterior se pueden combinar en su totalidad o en parte para crear modalidades adicionales dentro del alcance y las enseñanzas de la invención.

Así, aunque se describen en la presente modalidades específicas y ejemplos para la invención, para propósitos ilustrativos, son posibles diversas modificaciones equivalentes dentro del alcance de la invención como lo reconocerán los expertos en el ámbito relevante. Las enseñanzas proporcionadas en la presente se pueden aplicar a otros medidores de flujo y no solo a las modalidades descritas en lo anterior y mostradas en las figuras anexas. En consecuencia, el alcance de la invención se puede determinar a partir de las siguientes reivindicaciones.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (30)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Un método para detectar una desviación en el parámetro de medidor de flujo, caracterizado porque comprende las etapas de: medir una presión diferencial a través de por lo menos una porción del medidor de flujo; comparar la presión diferencial medida con una presión diferencial esperada con base en el caudal medido; y detectar una desviación en el parámetro de medidor de flujo si la diferencia entre la presión diferencial medida y la presión diferencial esperada excede un límite umbral.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además la etapa de medir una presión diferencial a través de la totalidad del medidor de flujo.

3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la presión diferencial esperada se basa en una viscosidad de fluido fija conocida.

4. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la presión diferencial esperada se obtiene a partir de una gráfica preparada previamente de presión diferencial versus caudal.

5. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además la etapa de almacenar la presión diferencial esperada en circuitos electrónicos de medidor.

6. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el límite umbral comprende un valor predeterminado.

7. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el medidor de flujo comprende un medidor de flujo tipo Coriolis.

8. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la desviación en el parámetro de medidor de flujo indica la presencia de un recubrimiento en el medidor de flujo.

9. Un método para detectar una desviación en un parámetro de medidor de flujo, caracterizado porque comprende las etapas de : medir una presión diferencial a través del medidor de flujo; calcular un caudal de fluido esperado con base en la presión diferencial; y comparar el caudal de fluido medido con el caudal de fluido calculado y detectar una desviación en el parámetro de medidor de flujo si la diferencia entre el caudal de fluido medido y el caudal de fluido calculado excede un límite umbral.

10. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la etapa de calcular un caudal de fluido esperado comprende la etapa de caracterizar el medidor de flujo con un medidor de orificio.

11. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque comprende además la etapa de determinar un coeficiente de medidor de flujo.

12. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque comprende además la etapa de almacenar el caudal de fluido esperado en circuitos electrónicos de medidor.

13. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el límite umbral comprende un valor predeterminado.

1 . El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el medidor de flujo comprende un medidor de flujo tipo Coriolis.

15. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la desviación en el parámetro de medidor de flujo indica la presencia de un recubrimiento en el medidor de flujo.

16. Un método para detectar una desviación en un parámetro de medidor de flujo, caracterizado porque comprende las etapas de: medir una presión diferencial a través de por lo menos una porción del medidor de flujo; calcular un factor de fricción con base en un caudal medido y la presión diferencial medida; y comparar el factor de fricción calculado con un factor de fricción esperado con base en el caudal medido y detectar una desviación en el parámetro de medidor de flujo si la diferencia entre el factor de fricción calculado y el factor de fricción esperado excede un límite umbral.

17. El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque la etapa de calcular un factor de fricción comprende utilizar la ecuación: DAP f~2V2pL '

18. El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el factor de fricción esperado se obtiene de una medición previa.

19. El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque la presión diferencial se mide a través de la totalidad del medidor de flujo.

20. El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el factor de fricción esperado se calcula con base en el número de Reynold para el caudal medido.

21. El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque comprende además la etapa de almacenar el factor de fricción esperado en los circuitos electrónicos de medidor.

22. El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el medidor de flujo comprende un medidor de flujo de tipo Coriolis.

23. El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque la desviación en el parámetro de medidor de flujo indica la presencia de un recubrimiento en el medidor de flujo.

24. Un método para detectar una desviación en un parámetro del medidor de flujo, caracterizado porque comprende las etapas de: medir una temperatura del tubo de flujo en una pluralidad de lugares; y calcular un gradiente de temperatura con base en las temperaturas medidas y detectar una desviación en el parámetro de medidor de flujo si el gradiente de temperatura calculado excede un umbral de gradiente de temperatura.

25. El método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque la etapa de calcular un gradiente de temperatura comprende calcular un gradiente de temperatura de una entrada de medidor de flujo a una salida de medidor de flujo.

26. El método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque la etapa de calcular un gradiente de temperatura comprende calcular un gradiente de temperatura de un primer tubo de flujo a un segundo tubo de flujo.

27. El método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque comprende además la etapa de detectar un recubrimiento en el medidor de flujo si el gradiente de temperatura calculado cambia en más de un límite umbral.

28. El método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque el umbral de gradiente de temperatura está predeterminado.

29. El método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque el medidor de flujo comprende un medidor de flujo tipo Coriolis.

30. El método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque la desviación en el parámetro medidor de flujo indica la presencia de un recubrimiento en el medidor de flujo.