04 confirmación metrológica y la administración de los sistemas de medición de flujos de...

Foro de Lineamientos de Medición México 2012

Confirmación metrológica y la administración de los sistemas de

medición de flujo de hidrocarburos.

Ing. Darío Alejandro Loza Guerrero

Centro Nacional de Metrología, México

Villahermosa, Tabasco.

CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA


Contenido Introducción

Antecedentes

Confirmación metrológica

Administración de los

sistemas de medición

Conclusiones


En el balance energético nacional, los hidrocarburos continúan siendo la principal fuente de energía producida en el país, con una aportación el 90.5%. En 2010 la producción de energía primaria totalizó 9 250.7 petajoules (PJ) . La energía producida a partir de fuentes renovables representó 6.2%, la energía nuclear aportó 1.1% y el carbón mineral 2.2%. México continuó siendo un exportador neto de energía primaria, al exportar 2 868.7 PJ en 2009. Prácticamente el total (99.9%) correspondió a las exportaciones de petróleo crudo. 1 PJ corresponde a 947.08 barriles de petróleo crudo equivalentes

balance energético nacional

Balance Nacional de Energía 2010 -

Publicación de la Secretaria de Energía -

México.

Introducción


Industria

Transporte y

Almacenamiento

Producción

Mercados

Internacionales

Distribución

Refinación

Ductos

Estaciones de servicio

Mercado

Interno

Calidad de

los productos

La medición de fluidos está presente en todas las etapas de

transferencia en la industria del petróleo y del gas natural


Sistemas tradicionales

“Nuevas tecnologías”

Medidores de

flujo másico tipo

Coriolis CMF.

La Industria del Petróleo utiliza diferentes tipos de medidores de flujo. La

elección del medidor de flujo de un sistema de medición se efectúa entre

este tipo de medidores en la industria del Petróleo.

Medidores ultrasónicos de múltiples canales (trayectorias), UFM.

Medidores de

flujo tipo

turbina

Medidores de flujo

de desplazamiento

positivo

Medidores de

flujo de presión

diferencial

Tecnologías existentes


Se dice que:

“Los sistemas de medición de flujo son como las cajas registradoras de una empresa o país, si esta caja registradora está mal calibrada, afecta sin duda la equidad de la transacción de alguna de las partes interesadas, llámese comprador, vendedor o recaudador de impuestos”.

Importancia de la medición del flujo de fluidos

Flujo de fluidos Flujo de dinero

Introducción


7

Transferencia de petróleo crudo.

La producción promedio de México en el 2010 fue de:

• Producción crudo 2 576·103 barriles / diarios

• Costo mezcla mexicana promedio: 81.37 dólares por barril.

• Efecto de 0.1 % de un error sistemático del medidor.

*1 barril = 158. 987 3 L

año

dólares 329 507 76

1000

137.81365102576 3

barril

dólares

año

días

día

barriles

Introducción


8

Antecedentes


Antecedentes

Foto: Campo “Akal “- Cantarell

.

La ASM se fundamenta en

cuatro rubros generales:

•Metodología de las mediciones

•Herramientas estadísticas

•Competencia del personal

•Control documental.

uno de los objetivos del Plan Rector para la Medición de Hidrocarburos en PEP 2011-

2015, debe efectuarse una efectiva Administración de los Sistemas de Medición

(ASM), definiéndose ésta, como el conjunto de actividades que respaldadas con

herramientas estadísticas, conocimientos, características y requisitos metrológicos,

permiten ejercer el control de un sistema, aportando evidencia objetiva de la

confiabilidad de sus mediciones.


Estrategia de medición actual

Establecer las directrices y lineamientos para asegurar una efectiva administración de los sistemas de medición que permitan sustentar objetivamente la confiabilidad de las mediciones ante nuestra empresa, nuestros clientes y órganos fiscalizadores, desde las instalaciones de producción hasta los puntos de entrega-recepción, traspaso y despacho en PEP, aplicada por personal capacitado, y modernizar estos sistemas como resultado de la aplicación de diagnósticos metrológicos.

Antecedentes

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Objetivos del Plan Rector 2011-2015

Para poder alcanzar los objetivos del Plan Rector, se debe llevar a cabo una adecuada Administración de los Sistemas de Medición (ASM), que permita sustentar metrológicamente la confiabilidad de las mediciones de flujo de hidrocarburos de PEP:

ASM

Establecer directrices y estrategias

Desarrollar la cultura

metrológica en todo el

personal de PEP

Efectuar el diagnóstico de los

principales sistemas de medición de flujo de hidrocarburos en

PEP

Antecedentes


Directrices y responsabilidades

Compromiso de la Alta Dirección de PEP, para brindar los recursos necesarios para que las entidades involucradas den cumplimiento al PRM, instruyéndoles la designación a tiempo completo del personal encargado de las mediciones de hidrocarburos.

La Dirección General asigna el liderazgo de la medición a la SDC, para que ésta emita las políticas rectoras y directrices enfocadas a la confiabilidad y optimización de los sistemas de medición.

También instruye a la SDC y las Subdirecciones Regionales, para que sus respectivas GTDH y Activos Integrales proporcionen o gestionen los recursos necesarios para la consecución de las actividades previstas o derivadas de este PRM.

El personal encargado de los sistemas de medición en las instalaciones operativas, informará a sus superiores inmediatos de los requerimientos que le permitan realizar las actividades previstas en este PRM para administrar los sistemas de medición y demostrar con evidencias la confiabilidad de sus mediciones.

13 de febrero de 2012

Antecedentes


Conscientes de que el sustento de la confiabilidad de las mediciones es a través de una administración efectiva de los sistemas de medición y que ésta se logra mediante la actuación de personal competente y diestro en el manejo de herramientas y equipos para diagnosticar los sistemas, el PRM prevé como parte de su estrategia la siguiente secuencia:

Competencia del personal

•Dimensionar el universo personal a capacitar (CENSOS).

•Detectar las brechas en el conocimiento metrológico.

Requerimientos de Capacitación

• Diseñar el contenido y programa de capacitación.

•Desarrollar un programa de capacitación continua.

Estrategia de capacitación

•Administrar efectivamente un sistema de medición.

•Realizar los diagnósticos de medición

Sustento de la Confiabilidad de las

Mediciones


Antecedentes


Diagnóstico de medición

Implementar un programa de diagnósticos de medición a los sistemas empleados para la cuantificación del volumen.

Los diagnósticos de medición, se realizarán a través del Grupo de Medición de PEP y de los especialistas de alto desempeño.

El resultado del diagnóstico será remitido a la GO, quien dará parte a la Gerencia solicitante para aplicar las mejoras resultantes.

El diagnóstico de medición: permite identificar las mejoras aplicables para asegurar la confiabilidad de los sistemas de medición de hidrocarburos en PEP.

Un diagnóstico de medición, persigue mostrar objetivamente el estado actual de la ASM :

o La concordancia con un marco normativo , el uso adecuado de las metodologías aplicables y de los requerimientos metrológicos

o El uso adecuado de herramientas estadísticas o La competencia del personal involucrado o Los expedientes de medición



Tomando en consideración los campos de aplicación, los sistemas de medición pueden clasificarse en cuatro clases de exactitud de acuerdo a la Tabla 1 de OIML R 117-1. Clase Tipo de sistema de medición 0.3 Sistemas de medición instalados en tuberías (con excepción de Los dados para las clases de exactitud 1.0 y 1.5) Bombas de despacho de gasolina Sistemas de medición instalados en auto-tanques para líquidos de 0.5 baja viscosidad Sistemas para la descarga de barcos, auto-tanques y carro tanques Sistemas de medición para leche, cerveza y otros líquidos espumosos. Sistemas de medición para carga de barcos Sistemas de medición para llenado de combustible en aeronaves

Tabla 2. Clases de Exactitud OIML R 117-1 Dynamic measuring systems for liquids other than water, Part 1: Metrological and technical requirements. 2007.


Clase Tipo de sistema de medición Sistemas de medición para gases licuados, sujetos a presión y a temperaturas mayores que -10 °C

Sistemas de medición de LPG para carga de vehículos 1.0 Sistemas de medición: - con fluidos cuya viscosidad dinámica sea mayor que 1 000 mPa s - con flujo menor que 20 l/h o 20 kg/min

Sistemas de medición para dióxido de carbón licuado 1.5 Sistemas de medición para gases licuados (diferentes a los sistemas de medición de LPG para carga de vehículos), sujetos a presión y a temperaturas menores que -10 ° C

Clases de Exactitud OIML R 117-1


Los límites del máximo error máximo permisible, positivos o negativos, para volumen o masa mayores que 2 L (2 kg) se especifican en la siguiente tabla. Tabla 2 – OIMR 117-1.

Clases de Exactitud

Línea 0.3 0.5 1.0 1.5

A 0.3 % 0.5 % 1.0 % 1.5 %

B 0.2 % 0.3 % 0.6 % 1.0 %

C

(igual a

A – B)

0.1 % 0.2 % 0.3 % 0.5 %

Clases de Exactitud OIML R 117-1


Borrador

Normas

1998 2002 2004 2007 2009

Report 9

ISO/TR

12765

MPMS 5.8

Report 9 ISO

17089-1

Por ejemplo:

AGA 9- Tiempo de Transito

+ de 2 Trayectorias (Path)

Las normas de medición de flujo de

fluidos han sido desarrolladas a través

de muchos años y la revisión para

introducir nuevas tecnologías es un

proceso rígido y lento.


REFERENCIAS APLICABLES

1980 1984 1989 1993 1996 2002 2006 2011

Report 7 Report 7 Report 7 Report 7

9951

R32

R6

12261

R137-1 R137-

1&2


Requisitos de Desempeño

Referencias Vigentes Nuevo Nuevo

U Repetibilidad Linealidad Qmin≤Q<Qt Qt≤Q≤Qmax

ISO 9951 ± 2% ± 1% ISO 5168 No Especifica No Especifica

EN 12261: 2002 ± 2% ± 1% <1/3 EMP ISO GUM

0,2% de 0,25Qmax a Qmax

0,25Qma

x a Qmax ≤ 4 bar > 4 bar

DN≤ 100 1,0% 0,5%

DN> 100 1,0% 0,3%

AGA 7:2006 ± 1,5 % ± 1% No Especifica 0,2% de

Qmin a Qmax 1% para Q> Qt

OIML R137-1:2006

CL 0.5 ± 1% ± 0,5% <1/5 EMP Evaluación <1/3 EMP

verificación

Especifica reproducibilida

d ≤0,15 EMP Qt a Qmax

WME < ±0,2%

CL 1.0 ± 2% ± 1% WME < ±0,4%

CL 1.5 ± 3% ± 1,5% WME < ±0,6%



SISTEMA DE GESTIÓN DE LAS MEDICIONES Conjunto de elementos interrelacionados, o que interactúan,

necesarios para lograr la confirmación metrológica y el control

continuo de los procesos de medición.


Conjunto de operaciones para asegurar

que el equipo de medición está conforme a

los requisitos del uso pretendido.


Características de los instrumentos de medición Confirmación metrológica


PROCESO DE CONTROL METROLÓGICO

La ISO 10012 establece que:

«Un proceso de confirmación, tiene dos estradas:

• Los Requisitos Metrológicos del Cliente (RMC)

• Las Características Metrológicas del Equipo de Medición

(CMEM)

Y un solo resultado: el estado de Confirmación del equipo

de medición


PROCESO DE CONFIRMACIÓN METROLÓGICA

Calibración Verificación

Decisiones/ Acciones

Patrón

Procedimiento de

Calibración

Información

sobre el

proceso de

medición Equipo

ajustado

o reparado

Equipo de

Medición

• Características

Metrológicas de

los Equipos de

Medición (CMEM)

• Incertidumbre

• Corrección

• Estado de

Calibración

Requisitos

Metrológicos del

Cliente (RMC)

Equipo No Cumple

con las RMC

Equipo en

adecuado

estado de

Confirmació

n

Confirmación Metrológica

Esta estrategia busca asegurar que los equipos y

procesos de medición sean adecuados para su uso

previsto, de manera que sea posible cumplir con

los objetivos de calidad estipulados.


Calibro: Relaciono las lecturas del medidor con las del patrón y uso los resultados apropiadamente.

Ajusto: Logro el funcionamiento adecuado.

Verifico: Aporto evidencia objetivamente del cumplimiento de requisitos.

Confirmo: Aseguro objetivamente el cumplimiento de requisitos particulares para un uso específico propuesto.

Proceso de confirmación metrológica

Características de los instrumentos de medición



VERIFICACIÓN


‘Aportación de evidencia objetiva de que un elemento

satisface los requisitos especificados’.

AJUSTE

‘Conjunto de operaciones realizadas sobre un sistema de

medida para que proporcione indicaciones prescritas,

correspondientes a valores dados de la magnitud a

medir’.

4

6

3 2

7

5

1 0

8


CALIBRACIÓN


‘Operación que bajo condiciones especificadas establece,

en una primera etapa, una relación entre los valores y

sus incertidumbres de medida, y las correspondientes

indicaciones con sus incertidumbres asociadas y,

en una segunda etapa, utiliza esta información para

establecer una relación que permita obtener un resultado

de medida a partir de una indicación’’.

Nota : ‘Conviene no confundir la calibración con el ajuste de un sistema de medida, a menudo llamado incorrectamente “autocalibración”, ni con una verificación de la calibración.



Usuario del

medidor

Laboratorio de

calibración


Al fin de cuentas, ¿Qué es una calibración?

Aunque aparentemente básico y de uso trivial, debemos

comprender claramente el significado de la actividad metrológica

nombrada como calibración y sus consecuencias...

De acuerdo con el VIM (2008), el término calibración se define como

operación que bajo condiciones especificadas establece, en una primera etapa, una relación entre los valores y sus incertidumbres de medida asociadas obtenidas a partir de los patrones de medida, y las correspondientes indicaciones con sus incertidumbres asociadas y, en una segunda etapa, utiliza esta información para establecer una relación que permita obtener un resultado de medida a partir de una indicación.


En este sentido, la definición anterior es clara

en relación con las condiciones especificadas.

De hecho, normalmente, los medidores de flujo

son calibrados en un laboratorio acreditado por

un organismo de acreditación oficial, en base a

los requisitos de la ISO/IEC 17025, y teniendo

en cuenta, entre otros, los siguientes factores:

Las condiciones del laboratorio y del proceso de calibración son

controladas,

Los patrones de medición de la magnitud están certificados y tienen

incertidumbres de medición adecuadas y evaluadas para tales

condiciones,

La instrumentación secundaria utilizada para medir los parámetros

del proceso está adecuadamente calibrada,

Se usan tramos rectos de tubería largos aguas arriba y aguas abajo

del medidor bajo calibración,

Calibración de Medidor de Flujo en

Laboratorio


Los flujos del fluido en las entradas del patrón y del medidor bajo

calibración están completamente desarrollados, acondicionados

y ocurren en régimen permanente,

El fluido de calibración es estable, conocido y sus propiedades

son medidas y calculadas,

El modelo matemático de la calibración es validado y representa

correctamente el modelo físico,

Los algoritmos de cálculo utilizados en el procesamiento de los

datos están debidamente validados,

La mano de obra responsable por la ejecución de la calibración

es calificada y entrenada,

Hay un sistema de aseguramiento de calidad que garantiza el

proceso de calibración en su conjunto.


Laboratorio


Una vez cumplido con los requisitos anteriores, el resultado de este

proceso de calibración es un medidor calibrado con un certificado de

calibración que presenta, de nuevo, según la definición dada por el

VIM, una relación entre los valores y sus incertidumbres de

medida asociadas obtenidas a partir de los patrones de medida, y

las correspondientes indicaciones con sus incertidumbres

asociadas.


Laboratorio

Resultado: medidor calibrado con un certificado de

calibración!


Sin embargo, los resultados e incertidumbres asociadas son

válidas sólo para las condiciones de calibración...


Laboratorio


Y, ¿Qué ocurre después de la calibración?

Después de la calibración, el medidor vuelve del laboratorio al local

original de operación, es re-instalado y comienza la operación para

medir el flujo o una cantidad total de un producto…

O sea, este sería el segundo paso de la definición del término

calibración dada por el VIM, donde el operador del medidor utiliza la

información de la relación entre los valores y sus incertidumbres

de medida asociadas obtenidas a partir de los patrones de

medida, y las correspondientes indicaciones con sus

incertidumbres asociadas para, a continuación, establecer una

relación que permita obtener un resultado de medida a partir de

una indicación.


Y, ¿Qué ocurre después de la calibración?

Pero, en este momento, por regla

general, se inicia un problema:

Y así continúa a confiar en los resultados proporcionados por el medidor

durante un largo período, hasta la calibración siguiente.

el usuario del medidor tiende a creer

firmemente que su medidor está calibrado

y los resultados de la calibración son

aplicables a sus condiciones de operación.

Sin embargo, el usuario puede estar siendo inducido a cometer una

serie de errores involuntarios, obteniendo resultados de medición que

están lejos de seren los correctos.


Cuestionamientos ...

Antes de confiar en los resultados de las mediciones realizadas con el

medidor de flujo calibrado, deberíamos ser capazes de responder

positivamente a las siguientes preguntas:

¿El medidor de flujo utilizado es adecuado a la aplicación?

¿La configuración física de la instalación de operación es la misma que se utilizó para la calibración del medidor en el laboratorio?


¿La configuración física de la instalación de operación es la misma que se utilizó para la calibración del medidor en el laboratorio?

Configuración física de la instalación…


Administración de los sistemas

de medición



• Confirmación metrológica de los sistemas de medición

• Cuidados para garantizar la trazabilidad

• Calibración

• Ajustes

• Verificación

• Confirmación

• Mantenimiento

• Monitoreo del sistema de medición

• Cartas de control

• Mantenimiento

• Capacitación del personal

• Etc.

El personal encargado de los sistemas de medición, debe dar cabal cumplimiento

a la confirmación metrológica y llevar un registro de sus resultados.


6. ADMINISTRACIÓN DEL MANTENIMIENTO


El mantenimiento es una aplicación de la ingeniería para obtener la máxima utilidad y disponibilidad del equipo e instrumentos, alta fiabilidad y seguridad, dentro de un marco económico en una empresa. Seguro Eficiente Económico

¿Qué es el Mantenimiento?


Objetivos

Conservar en condiciones de funcionamiento seguro, eficiente y confiable las propiedades de la institución para no demorar ni interrumpir sus servicios.

Contribuir con los medios disponibles para obtener lo más bajo posible el costo de operación de las propiedades de la institución.


Funciones y Responsabilidades Organizacionales

• Selección, capacitación y desarrollo de su personal.

• Planeación y programación de labores de mantenimiento.

• Programación y relevación de equipo e instrumentos para labores de mantenimiento.

• Revisión, reparación y conservación de recursos productivos.


Exponer Defectos Escondidos y Prevenir Fallas

F A L L A S

Una falla es la punta del iceberg

Desgaste, juego, fugas, polvo, suciedad, ruidos, corrosión, deformación, grietas, tornillos flojos, sobrecalentamiento etc.

Defectos Escondidos

Administración típica del mantenimiento

Administración del mantenimiento.


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¡Gracias por su atención!

…..nada mas grande ni más sublime ha salido de las manos del hombre que el Sistema Métrico Decimal. Henry Antoine

de Lavoisier