Medir el volumen en un tanque horizontal. Metrología e incertidumbre de las medidas.

 

A la hora de calcular el volumen de líquido que existe en un depósito, hay que tener en cuenta que el error en la medida no solo depende del medidor de nivel, sino que hay otros elementos que influyen decisivamente en el cálculo.

 

Por solo 12€, Coltech ofrece el servicio de la creación de tablas de calibración para el cálculo del volumen de depósitos cilíndricos horizontales.


A continuación se resumen las fuentes de incertidumbre más importantes que se pueden encontrar a la hora de establecer los litros que hay en un depósito.

 


Incertidumbre del instrumento de medida.

 

Varios son las desviaciones que influyen en el medidor de nivel.

  • El error sistemático asociado a la posición con que se instala el depósito.

Por debajo de la sonda, el medidor de nivel no tiene manera de conocer los litros que hay, así que asume que el depósito siempre está lleno hasta la base de la sonda ( circunstancia normalmente cierta, pues el tubo de aspiración se suele instalar por encima del extremo inferior de la sonda de nivel ). Los litros que hay por debajo resultan del cálculo de la geometría del depósito por la distancia al fondo introducida como dato al equipo.

Esta desviación es sistemática. El medidor siempre medirá de más o medirá de menos y se debe a un montaje incorrecto.

  • Error de repitibilidad, linealidad, histéresis, error sistemático sensor, etc. Son inherentes al equipo. Dependen de los componentes con que está fabricado el equipo.

  • Otras desviaciones. Deriva térmica, envejecimiento, etc. Suelen tener un rango  inferior al resto de los aquí expuestos.

Fabricación del depósito

 

Como todo proceso productivo, un depósito se fabrica con unos valores nominales y unas tolerancias máximas. Así, por ejemplo, los depósitos hasta 3000 litros que se fabrican según la UNE62351, deben respetar unas tolerancias de -0% y +5%.

 

En este caso los depósitos reales siempre seran mayores que el nominal. Cuando esto sucede, al verter una cantidad de líquido en el depósito, el nivel se queda por debajo de su cota nominal dando la falsa impresión de que se ha suministrado menos producto del que debería.


El medidor de nivel calcula el volumen con las dimensiones que facilita el fabricante del depósito. El volumen real será mayor o menor en función de las dimensiones reales del depósito pudiendo llegar a tener la diferencia máxima de las tolerancias admitidas según norma de fabricación.


Hay que tener en cuenta, además, otros posibles errores de forma del depósito ( desviación por ovalización debida a construcción o cargas u otras deformaciones ) que pueden falsear la medida.


Cálculo de la geometría del depósito

 

Hallar el volumen de un depósito cilíndrico vertical con fondos planos es sencillo, pero el cálculo del volumen de un depósito horizontal con fondos semiesféricos ( los estandar en España ) es un proceso complejo no resoluble mediante una ecuación determinada de antemano. Existen distintos métodos aproximativos para el cálculo del volumen. Coltech emplea el método de integración por Simpson compuesto. Para entender la complejidad de este cálculo se puede consultar la siguiente web http://xurl.es/93z2s


Los fabricantes de depósitos no suelen calibrar los depósitos sino que, de igual manera que Coltech, confían en cálculos matemáticos para cubicar los depósitos y generar las correpondientes tablas de calibración.

 

La tabla de calibración del fabricante no necesariamente coincidirá con la de Coltech y tampoco será, necesariamente, más precisa. Todo dependerá del método matemático empleado para calcular el volumen


Instalación de los depósitos.

 

La inclinación con que se coloca el depósito influye en el volumen registrado por la sonda de nivel y por tanto puede falsear las mediciones.


Golpes y otras deformaciones también pueden influir en la medida.

 


En conclusión

 

El desviación final es la suma de múltiples factores con distintos orígenes.

 

Es incorrecto pretender que los medidores de nivel reflejen la información de la tabla de calibración del fabricante.

 

Cuando el proveedor del líquido realiza descarga y el usuario verifica los litros suministrados en el depósito con la tabla de calibración o un medidor de nivel, puede suceder que este último valor sea inferior al que debería y aparentemente se hayan descargado menos litros de los que el distribuidor afirma haber descargado. Sin embargo, la descarga puede ser totalmente correcta en determinadas circunstancias, por ejemplo, en caso de que el depósito real sea mayor que el nominal.

 

Para conocer con precisión el volumen de un depósito, este debe ser calibrado in-situ. Una vez calibrado, la incertidumbre en la medida si que sería la del equipo de nivel. Para calibrarlo, es necesario verter pequeñas cantidades de líquido, anotando la altura real y después calculando la curva real del depósito.