Rheonics Medidor de densidad de proceso para la sostenibilidad del combustible para el transporte: proyecto SAFEST de EMPIR EURAMET y el grupo de Termodinámica del Imperial College de Londres

27 de agosto de 2024
Pedro Pacherrez
Informes de publicación

Rheonics Se utilizaron sensores de densidad y viscosidad en línea en el proyecto EMPIR EURAMET Safest [ 1 ] y proporcionó mediciones precisas de viscosidad y densidad en fluidos de prueba que imitan combustibles en entornos de laboratorio. [ 2 ]. La necesidad de La mejora de la metrología del flujo en las líneas de combustible es fundamental para la sostenibilidad en el sector del transporte marítimo y por carretera.. El proyecto Safest pretendía comparar sensores comerciales para medir la densidad y la viscosidad en línea. Rheonics Se descubrió que los sensores brindan mediciones confiables y precisas de viscosidad y densidad. [ 3 ].

Análisis de los resultados del sensor.

Tres universidades contribuyeron con hallazgos, cada uno de una marca singular, sobre dispositivos de medición de densidad y viscosidad en línea. Sus configuraciones y métodos experimentales varían mucho y se pueden encontrar completos en los entregables del proyecto EMPIR EURAMET Safest (D7). [ 3 ].

Las conclusiones de los resultados de los sensores comerciales se comparan en el informe a un nivel superficial debido a los variados protocolos; sin embargo, se consideró que las tres marcas analizadas individualmente daban mediciones de densidad aceptables. Las marcas analizadas cubren los principales tipos de densímetros del mercado:

Resonador torsional equilibrado (BTR)
Tubo vibratorio (VT)
Diapasón (TF)
Medidor de Coriolis (CM)

Tipo	Fabricante	Modelo	cantidades
BTR	Rheonics	SRV	Viscosidad
BTR	Rheonics	SRD	Densidad y Viscosidad
VT	anton paar	L-Dens 3300	Densidad
VT	anton paar	L-Dens 7400	Densidad
CM con TV	Emerson	CMFS050M	Densidad y flujo
TF	Emerson	Extensión de FVM	Densidad y Viscosidad

En esta publicación se informan los principales hallazgos del estudio, relacionados con los densímetros y viscosímetros en línea disponibles en el mercado.

Pruebas de experimentos del Imperial College Rheonics sensor

Sensores de densidad y viscosidad de proceso basados en resonador torsional equilibrado, SRD, de Rheonics se prueban con un baño termostático que contiene la cámara del sensor en línea mientras que el caudal del fluido de prueba se controla con una bomba de jeringa ISCO. Los experimentos se realizaron a 15, 35, 55 y 75 °C, 1 – 100 bar y 0 – 45 ml/min. Se mantiene el flujo continuo y el sistema se equilibra durante 15 minutos antes de las mediciones. A pesar de esto, la cámara nunca alcanza la temperatura de consigna del baño. Las viscosidades de salida del SRD se consideran confiables y precisas. Se aplican ajustes de corrección y luego los datos coinciden con los datos de referencia producidos a partir de las ecuaciones de Tait-Andrade (apéndice de [ 3 ]). Estos ajustes de corrección se hacen necesarios debido a la falta de homogeneidad de temperatura observada en el sistema a pesar de alcanzar un equilibrio. La desviación de la temperatura a lo largo de la longitud del sensor significa que la viscosidad en la cámara no es igual en todas partes. La misma desviación existe para la densidad, sin embargo, Las mediciones de densidad SRD se consideran precisas y confiables sin correcciones en este documento.. Sin embargo, aquí se pueden aplicar correcciones polinómicas para que coincidan más perfectamente con los datos de referencia. La falta de homogeneidad de la temperatura en el sistema también puede causar desviaciones en las mediciones de densidad cuando los extremos opuestos del sensor no están en equilibrio térmico; se podría usar una sonda más larga para garantizar que el resonador interno esté completamente sumergido en un ambiente de temperatura uniforme.

Rheonics El viscosímetro de proceso SRV también se evalúa y se encuentra que proporciona mediciones aceptables de viscosidad y temperatura en línea.

Configuración experimental del Imperial College para probar SRV y SRD con dos sustitutos del diésel: dodecanoato de metilo y tetradecanoato de etilo [ 3 ],[ 4 ]

Experimentos de la Universidad Tecnológica de Chemnitz que prueban los sensores de Anton Paar

Las pruebas de densímetros de tubo vibratorio se realizaron con Anton Paar L-Dens 3300 y 7400 en la Universidad Tecnológica de Chemnitz. a 15, 25 y 35 °C, 1 – 10 bar y 0 – 15 ml/min. Estos también se completaron a pequeña escala de laboratorio. A presiones inferiores a 2 bar, la medición se volvió imposible a medida que la oscilación del tubo vibratorio se volvía inestable a caudales bajos. Se utilizaron caudales bajos y mediciones estáticas a pesar de las especificaciones del dispositivo debido a los volúmenes de muestra limitados. Las especificaciones del dispositivo indicaban que estos bajos caudales provocarían el calentamiento de la muestra dentro de los tubos y se observó este efecto (+3 °C). Sin embargo, Se consideró que ambos sensores proporcionaban mediciones de densidad precisas. con L-Dens 7400 superando ligeramente a L-Dens 3300 pero el Los experimentadores señalan la necesidad de mantener realmente las condiciones dinámicas del proceso para una precisión óptima..

Configuración experimental de la Universidad Tecnológica de Chemnitz para probar Anton Paar L-Dens 3300 y L-Dens 7400 con cuatro sustitutos del diésel: dodecanoato de metilo, tetradecanoato de etilo, 2,4,6,8-tetraoxanonato y 2,4,6,8,10. XNUMX-pentaoxaundecano [ 3 ],[ 4 ]

Experimentos del Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRIM) que prueban los sensores de Emerson

Se probaron dos sensores de densidad y viscosidad de Emerson (Micro Motion ELITE CMFS050M y Micro Motion Fork Viscosity/Density Meters (FVM)) a escalas más grandes. que la Rheonics y sensores Anton Paar en las secciones anteriores. Específicamente, los dispositivos de Emerson se probaron a 20 – 40 °C, 2 – 8 bar y 5 – 50 L/min. Se probaron diferentes fluidos en diferentes configuraciones, lo que limita la comparabilidad.

Configuración experimental INRIM para pruebas de flujo de agua (imagen a la izquierda) y para pruebas de flujo de aceite (imagen a la derecha) [ 3 ]

Para el densímetro de Emerson, La presión y el caudal no afectaron la precisión de la medición; sin embargo, el aumento de la temperatura aumentó el error en la medición. La aplicación de correcciones de temperatura llevó los datos de densidad a una precisión aceptable; sin embargo, estas correcciones debían definirse para cada fluido y configuración. Para el CFMS050M, se agregaron factores de corrección tanto para la temperatura como para la presión para brindar datos precisos de densidad y viscosidad.

En última instancia, el veredicto sobre estos dispositivos quedó en manos del lector, pero las correcciones para tener en cuenta la presión y la temperatura fueron fundamentales para la precisión de los datos.

Conclusión

Todos los tipos de sensores probados en el mercado se pueden usar para obtener mediciones de densidad, pero están sujetos a factores de corrección cuando se usan fuera de los límites del fabricante. No se recomienda el funcionamiento fuera de los límites o con flujos no homogéneos, pero los resultados de este informe muestran que los sensores disponibles comercialmente siguen proporcionando datos razonablemente precisos a pesar de las imperfecciones del sistema. Rheonics y los sensores de Anton Paar se probaron a caudales bajos en volúmenes bajos, mientras que los sensores de Emerson se estudiaron a caudales y volúmenes unos pocos órdenes de magnitud superiores. Sería posible una mejor comparabilidad entre el rendimiento de los sensores si los tres se probaran en una gama más amplia de flujos y volúmenes del sistema. Sin embargo, para las distintas escalas investigadas en el proyecto, estos estudios demuestran que existen en el mercado sensores disponibles para la metrología del combustible en todas las escalas, desde el automóvil hasta el barco.

Rheonics revisión y recomendaciones

Lograr el equilibrio térmico con la variedad de sensores probados es un aspecto fundamental en la configuración de sensores de fluidos. Para los ensayos clínicos de CRISPR, Rheonics sensores específicamente, se pueden considerar los siguientes detalles del sistema:

Si bien se utilizaron caudales bajos para el Rheonics sensores aquí, el Rheonics SRV y SRD también son capaces de medir en entornos de flujo de hasta 10 m/s, lo que corresponde a 1300 L/min (340 gal/min) y 5000 L/min (1320 gal/min) en 2” y 4” cédula 40. tubos de acero, respectivamente. Este rango hace Rheonics Sensores adecuados para todos los caudales estudiados para la sostenibilidad del combustible en el proyecto EMPIR EURAMET Safest [ 1 ].
Se puede utilizar una sonda de inserción más larga para contrarrestar el desequilibrio térmico a lo largo de la sonda resonadora, como se ve con el SRD. [ 5 ] .
Incluso en condiciones imperfectas, Rheonics SRV y SRD son medidores de viscosidad y densidad en línea confiables y precisos para una amplia gama de caudales y aplicaciones.