METODOS Y APARATO DE DIAGNOSTICO PARA MEDIDOR DE FLUJO DE CORIOLIS
CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención es concerniente con métodos y aparatos de diagnóstico para medidor de flujo de Coriolis . ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Es conocido el uso de medidores -de flujo másico de Coriolis para medir la velocidad de flujo másico y otra información de materiales que fluyen a través de una tubería tal como se revela en la Patente estadounidense No. 4,491, 025, expedida a J. E. Smith, et al. el Io de enero de 1985 y Re 31,450 expedida a J. E. Smith el 11 de febrero de 1982. Estos medidores de flujo tienen uno o más tubos de flujo de diferentes configuraciones. Cada configuración de conducto puede ser vista que tiene un conjunto de modos de vibración naturales en el que se incluyen, por ejemplo, doblez simple, modos torsional, radial y acoplado. En una aplicación de medición de flujo másico de Coriolis típico, una configuración de conducto es excitada en uno o más modos de liberación a medida que un material fluye a través del conducto y el movimiento del conducto es medido en puntos espaciados a lo largo del conducto. Los modos vibracionales de los sistemas rellenos de material son -definidos en parte por la masa combinada de los Ref.: 170794 tubos de flujo y el material dentro de los tubos de flujo. El material fluye al medidor de flujo desde una linea de tubería conectada en el lado de entrada del medidor de flujo. Luego el material es dirigido a través del tubo de flujo o tubos de flujo y sale del medidor de flujo a una línea de tubería conectada al lado de salida. Un accionador aplica una fuerza al tubo de flujo. La fuerza provoca que el tubo de flujo oscile. Cuando no hay material fluyendo a través del medidor de flujo, todos los puntos a lo largo de un tubo de flujo oscilan con una fase idéntica. A medida que un material -comienza a fluir a través del tubo de flujo, las aceleraciones de Coriolis provocan que cada punto a lo largo del tubo de flujo tengan una fase diferente con respecto a otros puntos a lo largo del tubo de flujo. La fase en el lado de entrada del tubo de flujo se retrasan con respecto al accionador, en tanto que la fase en el lado de salida se adelanta al accionador. Se colocan sensores o detectores en diferentes puntos en el tubo de flujo para producir señales sinusoidales representativos del movimiento de flujo en los puntos diferentes. Una diferencia de fase de las señales recibidas de los sensores es calculada en unidades de tiempo. La diferencia de fase entre las señales y el detector es proporcional a la velocidad de flujo másico del material que fluye a través del tubo de flujo o tubos de flujo. La velocidad de flujo másico del material es ' determinada al multiplicar la diferencia de fase por un factor de calibración de flujo. El factor de calibración de flujo es determinado por un proceso de calibración. En el proceso de calibración, un fluido conocido se hace pasar a través del tubo de flujo a una velocidad de flujo dada y se calcula la proporción entre la diferencia de fase y la velocidad de flujo. Una ventaja de un medidor de flujo de Coriolis es que no hay componentes móviles en el tubo de flujo vibrante. La velocidad de flujo es determinada al multiplicar la diferencia de fase entre dos puntos en el tubo de flujo y el factor de calibración de flujo. La diferencia de fase es calculada a partir de señales sinusoidales recibidas de los detectores que indican la oscilación de dos puntos en el tubo de flujo. El factor de calibración de flujo es proporcional al material y propiedades de sección transversal del tubo de flujo. Por consiguiente, la medición de la diferencia de fase y el factor de calibración de flujo no son afectados por -el desgaste de los componentes móviles en el medidor de flujo. Sin embargo, es un problema que las propiedades del material, propiedades de sección transversal y la rigidez de un tubo de flujo pueden cambiar durante la operación del medidor de flujo de. Coriolis. Los cambios en las propiedades de material, propiedades de sección transversal y rigidez del tubo de flujo pueden ser provocados por la erosión, corrosión y recubrimiento del tubo de flujo por el material que fluye a través del tubo de flujo, montajes y temperaturas de linea de tubería cambiantes. Un ejemplo del cambio en propiedades de sección transversal del tubo de flujo es el cambio en el momento de inercia provocado por la corrosión del tubo de flujo. Un segundo ejemplo de un cambio en las propiedades de material y sección transversal del tubo de flujo es un incremento de la masa del tubo de flujo y una disminución en las áreas de sección transversal provocadas por el recubrimiento del tubo de flujo por materiales que fluyen a través del tubo.—Un- cambio en -las propiedades del - material, , propiedades de sección transversal y rigidez del tubo de flujo puede cambiar los factores de calibración de flujo y densidad del medidor de flujo. Si el factor de calibración de flujo del medidor de flujo cambia, las velocidades de flujo que son calculadas utilizando el factor de calibración del flujo original son inexactas. Por consiguiente, hay necesidad en la técnica por un sistema que detecte un cambio posible en las propiedades del material, propiedades de sección transversal y/o rigidez de un tubo de flujo que indica que las velocidades de flujo másico medidas por el medidor' de flujo de Coriolis pueden ser inexactas. BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Los problemas anteriores y otros problemas son resueltos si se obtiene un avance en la técnica por medio de la provisión de un sistema para validar la integridad de un medidor de flujo de Coriolis por medio de la determinación y comparación de varios parámetros, en los que se incluyen flujo másico y de densidad. Por ejemplo, el flujo másico y densidad son determinados en base en el efecto del flujo másico sobre la frecuencia, tal como se revela en la Patente estadounidense No. 5,687,100 expedida a Buttler et al. el 11 de noviembre de 1997. Se proporciona un método para calcular una velocidad de flujo de un medidor de flujo utilizando múltiples modos -de - acuerdo con una modalidad de la presente invención. El método para calcular una velocidad de flujo de un medidor de flujo utilizando múltiples modos comprende calibrar el medidor de flujo para un número de modos deseados. El método para calcular una velocidad de flujo de un medidor de flujo utilizando múltiples modos incluye determinar la densidad de un material que fluye a través del medidor de flujo asociado con cada modo. El método para calcular la velocidad de flujo de un medidor de flujo utilizando múltiples modos incluye además determinar el efecto de la velocidad de flujo sobre la velocidad para cada modo deseado. El método para calcular una velocidad de flujo de un medidor de flujo utilizando múltiples modos incluye además calcular una velocidad de flujo en base a · la densidad y efecto de la velocidad de flujo sobre los valores de densidad para cada modo deseado. Se proporciona un método para validar un medidor de flujo utilizando múltiples modos de acuerdo con una modalidad de la invención. El método para validar un medidor de flujo utilizando múltiples modos comprende la determinación de una velocidad de flujo asociada con cada modo deseado. El método para validar un medidor de flujo utilizando múltiples modos incluye comparar las velocidades de flujo y detectar una condición de error responsable de la comparación. Se proporciona un método para validar un medidor de flujo utilizando múltiples modos de -acuerdo con una modalidad de la invención. El método para validar un medidor de flujo utilizando múltiples modos comprende determinar la densidad de un flujo de material asociado con cada modo deseado. El método para validar un medidor de flujo utilizando múltiples modos incluye comparar los valores de densidad asociados con cada modo y detectar una condición de error responsable de la comparación. Se proporciona un método para validar un medidor de flujo utilizando múltiples modos de acuerdo con una modalidad de la invención. El método para validar un medidor de flujo utilizando múltiples modos comprende calibrar el medidor de flujo por un número de modos deseados. El método para validar un medidor de flujo utilizando múltiples modos incluye determinar la densidad de un material que fluye a través del medidor de flujo asociado con cada modo. El método para validar un' medidor de flujo utilizando múltiples modos incluye además determinar el efecto de la velocidad de flujo sobre la densidad para cada modo deseado. El método para validar un medidor de flujo utilizando múltiples modos incluye además calcular una velocidad de flujo para cada modo deseado a partir de la densidad y efectos de la velocidad de flujo sobre los valores de densidad para cada modo deseado. El método para validar un medidor de flujo utilizando múltiples modos incluye además comparar las velocidades de flujo "~y~ detectar una condición de error responsable de la comparación. Se proporciona un método para validar un medidor de flujo' utilizando múltiples modos de acuerdo con una modalidad de la invención. El método comprende calibrar el medidor de flujo para un número de modos deseados. Después de la calibración, se determina un efecto de la velocidad de flujo sobre la densidad para cada modo deseado. Conociendo el efecto de la velocidad de flujo sobre el valor de la densidad para cada modo deseado se puede calcular entonces una densidad compensada por velocidad de flujo para cada modo deseado. Luego, se hace una comparación de los valores de densidad y se detecta una condición de error responsable de la comparación.
Se proporciona un método para determinar una temperatura de un flujo de material utilizando múltiples modos de acuerdo con una modalidad de la presente invención. El método comprende calibrar el medidor de flujo para un número de modos deseados para indagar constantes de calibración. Después de la calibración, se calcula un periodo del tubo para cada uno de los modos deseados. Utilizando las constantes de calibración y períodos de tubo para cada modo, se puede determinar la temperatura de un flujo de material. Se proporciona un sistema para calcular una velocidad de flujo de un medidor de flujo que utiliza múltiples modos de ..acuerdo- .con una modalidad -de la invención. El sistema para calcular la velocidad de flujo de un medidor de flujo que utiliza múltiples modos comprende medios para calibrar el medidor de flujo para un número de modos deseados. El sistema para calcular la velocidad de flujo de un medidor de flujo que utiliza múltiples modos incluye medios para determinar la densidad de un material que fluye a través del medidor de flujo asociado con cada modo. El sistema para calcular la velocidad de flujo de un medidor de flujo utilizando múltiples modos incluye además medios para determinar el efecto de la velocidad de flujo sobre la densidad para cada modo deseado. El sistema para calcular la velocidad de flujo de un medidor de flujo que utiliza múltiples modos incluye además medios para calcular la velocidad de flujo en base a la densidad y efecto de la velocidad de flujo sobre los valores de densidad para cada modo deseado. Se proporciona un sistema para validar un medidor de flujo que utiliza múltiples modos de acuerdo con una modalidad de la invención. El sistema para validar un medidor de flujo que utiliza múltiples modos comprende medios para determinar una velocidad de flujo asociada con cada modo deseado. El sistema para validar un medidor de flujo que utiliza múltiples modos comprende además medios para comparar las velocidades de flujo determinadas para cada modo y medios para detectar -una condición de error sensibles a los valores de densidad comparados asociados con cada modo deseado. Se proporciona un sistema para validar un medidor de flujo que utiliza múltiples modos de acuerdo con una modalidad de la invención. El sistema para validar un medidor de flujo utilizando múltiples modos comprende medios para determinar la densidad de un flujo de material asociado con cada modo deseado. El sistema para validar un medidor de flujo que utiliza múltiples modos incluye medios para comparar los valores de densidad. El . sistema para validar un medidor de flujo que utiliza múltiples modos incluye además medios para detectar una condición de error responsable de los valores de densidad comparados. Se proporciona un sistema para validar un medidor de flujo que utiliza múltiples modos de acuerdo con una modalidad de la invención. El sistema para validar un medidor de flujo que utiliza múltiples modos comprende medios para calibrar un medidor de flujo para un número de modos deseados. El sistema para validar un medidor de flujo que utiliza múltiples modos comprende además medios para determinar la densidad de un material que fluye a través del medidor de flujo asociado con cada modo. El sistema para validar un medidor de flujo que utiliza múltiples modos 0 comprende además medios para determinar el efecto de la velocidad de flujo sobre la densidad para cada modo deseado. — El sistema para— alidar- -un medidor de - flujo que utiliza múltiples modos comprende además medios para calcular la velocidad de flujo para cada modo deseado. El sistema para 5 validar un medidor de flujo que utiliza múltiples modos comprende además medios para comparar las velocidades de flujo y medios para detectar una condición de error responsable de los valores de velocidad de flujo comparados. Se proporciona un sistema para validar un medidor 0 de flujo que utiliza múltiples modos de acuerdo con una modalidad de la invención. El sistema para validar un medidor de flujo que utiliza múltiples modos comprende medios para calibrar el medidor de flujo para un número de modos deseados. El sistema para validar un medidor de flujo que utiliza múltiples modos incluye medios para determinar el efecto de la velocidad de flujo sobre la densidad para cada modo deseado. El sistema para validar el medidor de flujo que utiliza múltiples modos comprende además medios para calcular una densidad compensada por velocidad de flujo para cada modo deseado. El sistema para validar un medidor de flujo que utiliza múltiples modos comprende además medios para comparar los valores de densidad y medios para detectar una condición de error responsable de los valores de densidad comparados. Se proporciona un sistema para determinar la temperatura de un flujo de material que utiliza múltiples modos de acuerdo con una modalidad de la invención. El - sistema para - determinar la temperatura de un flujo de material que utiliza múltiples modos comprende medios para calibrar el medidor de flujo para un número de modos deseados para indagar constantes de calibración. El sistema para determinar la temperatura de un flujo de material que utiliza múltiples modos incluye medios para determinar un periodo del tubo para cada uno de los modos deseados . El sistema para determinar la temperatura de un flujo de material que utiliza múltiples modos incluye . además medios para determinar la temperatura del flujo de material utilizando las constantes de calibración y periodos de tubo para cada modo. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Figura 1 ilustra un medidor de flujo de Coriolis en un ejemplo de la invención;
La Figura 2 ilustra un sistema de validación en un ejemplo de la invención; La Figura 3 ilustra un sistema de validación en un ejemplo de la invención; La Figura 4 ilustra un proceso para determinar la velocidad de flujo en un ejemplo de la invención; La Figura 5 ilustra un sistema de validación en un ejemplo de la invención; La Figura 6 ilustra un sistema de validación en un ejemplo de la invención y La Figura 7 ilustra un proceso para la temperatura - - en- un ejemplo de la invención. — DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Las Figuras 1-7 y la siguiente descripción ilustran ejemplos específicos para enseñar a aquellos experimentados en la técnica cómo fabricar y usar el mejor modo de la invención. Por el propósito de enseñar los principios de la invención, algunos aspectos convencionales han sido simplificados u omitidos. Aquellos experimentados en la técnica apreciarán variaciones de estos ejemplos que caen dentro del alcance de la invención. Los ejemplos a continuación han sido expresados utilizando dos modos por brevedad. Se comprenderá que más de dos modos pueden ser usados. Aquellos experimentados en la técnica apreciarán que los elementos descritos a continuación pueden ser combinados de varias maneras para formar múltiples variaciones de la invención. Como resultado, la invención no está limitada a los ejemplos específicos descritos a continuación, si no solamente por las reivindicaciones y sus equivalentes. La Figura 1 muestra un medidor de flujo de Coriolis
que comprende un conjunto de medidor 10 y componentes electrónicos del medidor 20. El conjunto de medidor 10 responde a la velocidad de flujo másico y densidad de un material de proceso. Los componentes electrónicos del medidor 20 son conectados al conjunto del medidor 10 vía conductores 100 para proporcionar información de densidad, velocidad de flujo^ másico-- y temperatura en la trayectoria 26, también como otra información no relevante a la presente invención. Una estructura del medidor de flujo de Coriolis es descrita aunque es evidente para aquellos experimentados en la técnica que la presente invención se podría llevar a la práctica como un densitómetro de tubo de vibrante sin la capacidad de medición adicional provista por un medidor de flujo másico de Coriolis. El conjunto de medidor 10 incluye un par de múltiples 150 y 150' , bridas 103 y 103' que tienen cuellos de bridas 110 y .110', un par de tubos de flujo paralelos 130 y 130', un mecanismo de accionamiento 180, detector de temperatura 190 y un par de detectores de velocidad 170L y 170R. Los tubos de flujo 13-0 y 130' tienen dos patas de entrada esencialmente rectas 131 y 131' y patas de salida 134 y 134' , las cuales convergen entre si en bloques de montaje de tubos de flujo 120 y 120'. Los tubos de flujo 130 y 130' se doblan en dos sitios simétricos a lo largo de su longitud y son esencialmente paralelos en toda su longitud. Las barras de riostra 140 y 140' sirven para definir el eje W y W alrededor del cual cada tubo de flujo oscila. Las patas laterales 132, 131' y 134, 134' de los tubos de flujo 130 y 130' son anexadas fijamente a bloques de montaje de tubos de flujo 120 y 120' y estos bloques a su vez son anexados fijamente a los múltiples 150 y 150' . Esto proporciona una trayectoria de material cerrada continua a través del conjunto de medidor de Coriolis 10. Cuando las bridas 103 y 103', que tienen agujeros 102 y 102' son conectadas via el extremo de entrada 101 y el extremo de salida 104' a una linea de proceso (no mostrada) que transporta el material de proceso que es medido, el material entra por el extremo 104 de medidor a través de un orificio 101 de la brida 103 es conducido a través del múltiple 150 al bloque de montaje del tubo de flujo 120 que tiene una superficie 121. Dentro del múltiple 150 el material es dividido y encausado a través de tubos de flujo 130 y 130' . Después de salir de los tubos de flujo 130 y 13-0' el material de proceso -es recombinado en una sola corriente dentro del múltiple 150' y es después de esto encausado a salir por el extremo 104' conectado por la brida 103' que tiene agujeros 102' a la linea de proceso (no mostrada). Los tubos de flujo 130 y 130' son seleccionados y montados apropiadamente a los bloques de montaje del tubo de flujo 120 y 120' para tener sustancialmente la misma distribución másica, momentos de inercia y módulos de Young alrededor de los ejes de doblez W-W y W -W , respectivamente. Estos ejes de doblez avanzan a través de barras de riostra 140 y 140' . Ya que el módulo de Young de los tubos de flujo cambia con la temperatura y este cambio afecta el cálculo de flujo y densidad, el detector de temperatura resistivo (RTD) 190 - - -ersr —montado- al —tubo de flujo 130', para medir continuamente la temperatura del tubo de flujo. La temperatura del tubo de flujo y de aqui el voltaje que aparece a través del RTD para una corriente dada que pasa a través del mismo es determinada por la temperatura del material que pasa a través del tubo de flujo. El voltaje dependiente de la temperatura que aparece a través del RTD es usado en un método bien conocido por los elementos electrónicos del medidor 20 para compensar el cambio en «1 módulo elástico de los tubos de flujo 130 y 130' debido a cualesquier cambios en la temperatura del tubo de flujo. El RTD es conectado a los componentes electrónicos del medidor 20 mediante el conductor 195. i¾mbos tubos de flujos 130 y 130' son impulsados por el accionador 180 en direcciones opuestas alrededor de sus respectivos ejes de doblez W y W y en lo que se denomina el primer modo de doblez fuera de fase del medidor de flujo. Este mecanismo de instalamiento 180 puede comprender cualquiera de muchos arreglos bien conocidos, tal como un imán montado al tubo de flujo 130' y una bobina opuesta montada al tubo de flujo 130 y a través del cual se hace pasar una corriente alterna para hacer vibras ambos tubos de flujo. Una señal de accionamiento apropiada es aplicada por los componentes electrónicos del medidor 20, via el conductor 185, al mecanismo de accionamiento 180. Los componentes, electrónicos del medidor 20 reciben la señal de temperatura del RTD .en el conductor 195 y señales de velocidad izquierda y derecha que aparecen en los conductores 165L y 165R, respectivamente. Los componentes electrónicos del medidor 20 producen la señal de accionamiento que aparece en el conductor 185 al elemento de accionamiento 180 y hacen vibrar los tubos 130 y 130' . Los componentes electrónicos del medidor 20 procesan las señales de velocidad izquierda y derecha y la señal ele RTD para calcular la velocidad de flujo másico y la densidad de material que pasa a través del conjunto de medidor 10. Esta información, junto con otra información, es aplicada por los componentes electrónicos del medidor 20 sobre la trayectoria 26 a los medios de utilización 29.
El medidor de flujo de Coriolis 5 se hace girar a su frecuencia resonante para permitir que el medidor de flujo 5 mida la masa y densidad. La medición de masa está basada en la siguiente ecuación:
o m = FCF * [At - At0] (1)
En donde : o m es la velocidad de flujo másico; FCF es el factor de calibración de flujo; At es el retardo de tiempo y Ato es el retardo de tiempo a flujo cero. El término FCF es proporcional a la rigidez del medidor de flujo. La rigidez es el parámetro predominante que afecta el desempeño del medidor de flujo. En otras palabras r si la rigidez del medidor de flujo cambia el FCF del medidor cambiará. Un cambio en el desempeño de los medidores de flujo puede ser provocado por la corrosión, erosión y el recubrimiento . La ecuación (1) puede ser reescrita para reflejar la rigidez: o m = G * (El) * [At - At0] (2) En donde :
G es una constante geométrica asociada con un sensor particular; E es el módulo de Young e I es el momento de inercia. El momento de área de inercia I cambia cuando el tubo de flujo del medidor cambia. Por ejemplo, si el tubo se corroe reduciendo el espesor de pared,' el momento de área de inercia es disminuido. La Figura 2 muestra un proceso 200 para detectar y diferenciar cambios estructurales del medidor de flujo a partir de cambios indicados en la velocidad de flujo. El proceso 20 inicia- con la -determinación de la velocidad de
flujo másico, m, utilizando múltiples modos en las etapas 210 y 220 a partir de la siguiente ecuación:
Cuando múltiples modos son excitados, ya sea de ruido de flujo o vibración forzada, la vibración del modo se acoplará con el flujo másico que pasa a través del tubo de flujo provocando una respuesta de Coriolis para cada modo. La respuesta de Coriolis da como resultado una At asociada que es usada para calcular una lectura de flujo másico para cada modo . La etapa 230 compara la lectura de flujo másico para cada modo. La velocidad de flujo másico resultante debe ser la misma para cada modo. Si la lectura de flujo másico son iguales, la etapa 250 genera una señal de "operación apropiada" y el proceso se reinicia en la etapa 210. La señal de "operación apropiada" puede estar en forma de una señal visible o audible a un usuario. Cuando ocurre una desviación entre las velocidades de flujo másico, que están fuera de límites aceptables, se genera una señal de error en la etapa 240. La señal de error generada en la etapa 240 puede provocar que ocurran varias acciones. Por ejemplo, la señal de error puede provocar que el proceso sea detenido o puede señalar una advertencia visible o audible a un operador que luego toma una acción apropiada . Las mediciones de densidad del medidor de Coriolis 5 están basadas en la siguiente ecuación:
En donde: k es la rigidez de un conjunto; m es la masa del conjunto; f es la frecuencia de oscilación y t es el período de oscilación. La ecuación (4) es la solución de la ecuación de movimiento para un sistema de un solo grado de libertad. Un medidor de flujo de Coriolis a flujo cero es representado por una expansión de la ecuación (4) que produce:
P / + PtAt
En donde : E es el módulo de Young; I es el momento de inercia de sección transversal; Gp es una constante geométrica; A es el área de sección transversal; p es la densidad; f representa el fluido en el medidor de flujo y t representa el material de tubo de flujo. Al reacomodar los términos, la ecuación (5) puede ser reescrita como:
En donde:
El P 4p2?/
A/
La constante geométrica, Gp, toma en cuenta parámetros geométricos tales como longitud de tubo y forma del tubo. Las constantes Ci y C2 son determinadas como parte del proceso de calibración normal a flujo cero en dos fluidos diferentes. La Figura 3 muestra un proceso 300 para detectar y diferenciar cambios estructurales del medidor de flujo a partir de cambios en la densidad indicada. El proceso 300 inicia con la determinación de la densidad, p, utilizando múltiples modos en las etapas 310 y 320. Múltiples modos pueden ser excitados ya sea del ruido del flujo o vibración forzada . La etapa 330 compara la lectura de densidad para cada modo. La lectura de densidad resultante debe ser la misma para cada modo. Si las lecturas de densidad son iguales, la tapa 350 genera una señal de "operación apropiada" y el proceso se reinicia en la etapa 310. la señal de "operación adecuada" puede estar en forma de una señal visible o audible a un usuario. Cuando ocurre una desviación entre las lecturas de densidad, que están fuera de límites aceptables, una señal de error es generada en la tapa 340. La señal de error generada en la etapa 340 puede provocar que ocurran varias acciones. Por ejemplo, la señal de error puede provocar que el proceso sea detenido o puede señalar una advertencia visible o audible a un operador que luego toma la acción apropiada. Además del método descrito en la ecuación (1) para determinar el flujo másico, la densidad puede también ser usada para calcular el flujo másico. Como se describe más plenamente en la Patente estadounidense No. 5,687,100 expedida a Buttler et al. el 11 de noviembre de 1997, un término del efecto del flujo sobre la densidad en segundo orden es agregado a la ecuación (6) para dar como resultado:
Pf [CiT2 - C2] m FD (9) En donde ;
m es la velocidad de flujo másico y FD es el efecto del flujo sobre la constante de densidad. El término FD es constante para todas las velocidades de flujo y a todas las densidades para una forma de modo dada, sin embargo, el término FD difiere para cada forma de modo y geometría de tubo. Cuando el medidor de flujo 5 es impulsado en múltiples modos o múltiples modos son medidos, múltiples ecuaciones y múltiples incógnitas pueden ser derivadas . Por ejemplo, en el caso del medidor de flujo 5 que es impulsado en dos modos, las ecuaciones de densidad son escritas como sigue :
o [CiaT. c2a] m do;
o Pfb = [Ci¿¾2 - C2b] m FDb (11)
En donde : a es una primera forma de modo;
b es una segunda forma de modo
Cia^a - C2a es pa, la densidad verdadera utilizando el modo a;
Ci¿¾2 - C2¿ es pb, la densidad verdadera utilizando el modo b; p/a es la densidad verdadera corregida por el efecto de flujo sobre la medición de densidad y
Pfb es la densidad verdadera corregida por el efecto de flujo sobre la medición de densidad. Las ecuaciones (10) y (11) son dos lecturas de densidad independientes, a flujo cero, corregidas por el efecto de flujo, utilizando dos modos. Puesto que pja y fb son iguales, las ecuaciones (10) y (11) pueden ser combinadas para formar:
o o [Clata2 C2a] (12) Dh m FDa F
Para una sola trayectoria de flujo, ma = mb, para dar como resultado una solución para el flujo másico como sigue:
Figura 4 muestra un proceso 400 para determinar el flujo másico en base a la densidad. El proceso 400 inicia con la calibración del medidor de flujo 5 utilizando los modos "a" y "b" en la etapa 410. El proceso de calibración establece las constantes Cia y ?a Y Cib y C2b utilizando dos densidades de fluido diferentes, esto es aire y agua. La etapa 420 determina los valores de densidad pa y Pb a partir de la ecuación (6) anterior. La etapa 430 compara
Pa y pb para determinar si los valores de densidad están de acuerdo. Si los valores de densidad no están de acuerdo se tiene que llevar a cabo la calibración otra vez en la etapa 410. Si los valores de densidad están de acuerdo, las etapas 440 y 450 determinan los valores de FD asociados para los modos "a" y "b". Una vez que los valores de FD son determinados, el flujo másico es calculado en la tapa 460 utilizando la ecuación (13) . o El valor fd determinado anteriormente puede también ser usado para determinar -cuando han ocurrido cambios en el medidor de flujo. La Figura 5 muestra un proceso 500 para detectar y diferenciar cambios estructurales del medidor de flujo a partir de cambios indicados en la velocidad de flujo. El proceso 500 inicia con la determinación de la o velocidad de flujo másico, itifa, de la etapa 460 de la Figura 4 -en la etapa 510.
La etapa 520 calcula una velocidad de flujo másico o o tradicional, mr, a partir de la ecuación (1) y compara m^a y o T en la etapa 530. Si las lecturas de flujo másico son iguales, la etapa 550 genera una señal de "operación apropiada" y el proceso se reinicia en la etapa 510. la señal de "operación apropiada" puede estar en forma de una señal visible o audible a un usuario. Cuando ocurre una desviación entre las lecturas de flujo másico que están fuera de limites aceptables, se genera una señal de error en la etapa 540. La señal de error generada en la etapa 540 puede provocar que ocurran varias acciones. Por ejemplo, la señal de error puede provocar que el proceso sea detenido o puede señalar una advertencia visible o audible a un operador que luego toma una acción apropiada. Los valores de pf¡¡ y p determinados anteriormente pueden también ser usados para determinar cuando han ocurrido cambios en el medidor de flujo. Las Figura 6 muestra un proceso 600 para detectar y diferenciar cambios estructurales del medidor de flujo a partir de cambios indi-cados en la densidad corregida en cuanto al efecto de la velocidad de flujo . El proceso 600 inicia con la calibración del medidor de flujo 5 utilizando los modos Ma" y "b" en la etapa 610 . El proceso de calibración establece constantes Cla y C2A y Cib y C2b utilizando dos densidades de fluido diferentes, esto es aire y agua. Se comprenderá que múltiples modos pueden ser usados y que el uso de dos modos en este ejemplo son por propósitos ilustrativos solamente. La etapa 620 determina los valores de FD asociados para los modos "a" y "b" . Una vez que los valores de FD son determinados p/a y pa son calculados en la etapa 630 utilizando las ecuaciones ( 10 ) y ( 11 ) . -J^ Q La etapa- 640 compara las lecturas de densidad pfa y pfb. Las lecturas de densidad deben ser las mismas para cada modo. Si las lecturas de densidad son iguales, la etapa 660 genera una señal de "operación apropiada" y el proceso se reinicia en la etapa 620 . La señal de "operación apropiada "
puede estar en forma de una señal visible o audible a un usuario . Cuando ocurre una desviación entre las lecturas de densidad, que están fuera de limites aceptables, una señal de error es generada en la etapa 650 . La señal de error generada 0 en la etapa 650 puede provocar que ocurran varias acciones. Por ejemplo, la señal de error puede provocar que el proceso sea detenido o puede señalar una advertencia visible o audible a un operador que luego toma una acción apropiada. La determinación de densidad de múltiples modos 5 puede también ser usada para indagar la temperatura del flujo de material. La densidad, como función de la temperatura, es expresada de lo siguiente:
Pn = Cln * T? (1-0.000 T) + C2n
En donde: pn es la densidad compensada en cuanto a la temperatura utilizando el modo n; Cln es una primera constante que utiliza el modo n; C2n es una segunda constante utilizando el modo n; t- es- el período del tubo y T es la temperatura de flujo del material. Utilizando modos múltiples, la temperatura de flujo del material puede ser determinada utilizando la ecuación (14) . por ejemplo, utilizando dos modos de operación, la ecuación (14) puede ser expresada como dos ecuaciones:
pi = Cn * z2 (1-0.0004G) + C?i (15)
p2 = c12 * r2 (1-0.0004G) + C22 (16>
Puesto que pi y P2 son i-guales, las ecuaciones (15) y {16) escritas como:
C22-C21 (17)
Resolviendo para T produce:
La Figura 7 muestra un proceso 700para determinar la temperatura del flujo de material en base a la determinación de .la densidad de múltiples modos. El proceso 700 inicia con la calibración del medidor de flujo utilizando los modos "1" y "2" en la etapa 710. El proceso -de calibración establece las constantes Cu y C2i y C12 y C22 utilizando dos densidades de fluido diferentes, esto es aire y agua. La etapa 720 determina los valores de densidad pi y p2, a partir de la ecuación (15) y (16) anteriores. La etapa •730 compara pi y P2 para determinar si los valores de densidad están de acuerdo. Si los valores de densidad no están de acuerdo se debe llevar a cabo la calibración otra vez en la etapa 710. Si los valores de densidad están d acuerdo, la etapa 740 determina los valores del periodo de tubo asociado para los modos "1" y "2". Una vez que los valores de periodo del tubo son determinados, la temperatura es calculada en la etapa 750 utilizando la ecuación (18). 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.