ES2282154T3 - Determinacion de la calidad de un gas. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la determinación de la calidad de un gas de muestra, en especial de un gas combustible, partiendo de un espectro de transmisión del gas de muestra, determinado en condiciones de servicio mediante procedimientos de medición espectroscópicos, realizándose que - en una medición del estado se averiguan por lo menos los valores correspondientes de la presión p y de la temperatura T del gas de muestra, - en un cierto número de regiones espectrales seleccionadas de una banda, por integración de valores del espectro de transmisión del gas de muestra, se forma por lo menos un vector espectral, que tiene como componentes los valores de las integrales a lo largo de la región espectral seleccionada y es característico para ciertas propiedades del gas de muestra en el estado de servicio, - para la determinación de una magnitud física que se ha de determinar en relación con la calidad de un gas, el vector espectral se multiplica escalarmente por un vector factorial, que se había determinado mediante mediciones de calibración de vectores espectrales en gases de calibración que tienen propiedades conocidas y en condiciones conocidas del estado, realizándose que para cada una de las magnitudes físicas que se han de determinar en relación con la calidad de un gas, a partir de un campo característico para un estado del gas de muestra, se determina un vector factorial correspondiente, y según sea la magnitud física que se ha de determinar en relación con la calidad de un gas, se saca provecho de un correspondiente vector factorial .
Description
Determinación de la calidad de un gas.
El invento se refiere a un procedimiento para la
determinación fotométrica de la calidad de gases, en particular de
gases combustibles, de acuerdo con el concepto precaracterizante de
la reivindicación 1.
Para el registro del estado de gases, por
ejemplo en redes de distribución para un gas natural o similar, ya
desde hace mucho tiempo se usan disposiciones para el registro del
estado del gas conducido en cada caso a través de ellas, los
denominados instrumentos para medir el estado de gases. Un gas
natural, como tal producto natural, dependiendo de su procedencia y
por mezcladura, está sujeto a correspondientes fluctuaciones en lo
referente a su composición, ocurriendo que la composición, p.ej. de
un gas natural a base de los diferentes hidrocarburos, determina
sin embargo esencialmente el poder calorífico de combustión y las
magnitudes derivadas de éste. Por lo tanto, para el cálculo de la
cantidad de un gas conducido a través de una red de abastecimiento
de gas y, por consiguiente, de la correspondiente cantidad de
energía, presenta una gran importancia registrar con precisión el
respectivo estado del gas junto al sitio de alimentación a la red de
gas natural y junto al sitio de retirada por el cliente, y por
consiguiente determinar y calcular una cantidad de energía realmente
transportada o respectivamente suministrada. Por consiguiente, al
consumidor del gas, incluso en el caso de un estado muy diverso del
gas y de un contenido de energía correspondientemente fluctuante, se
le puede cargar en cuenta siempre un precio correspondiente al
contenido de energía realmente suministrado. A la inversa, el
registro del estado de los gases ofrece al consumidor la garantía de
recibir suministrada de una manera comprobable una calidad
solicitada por él y un contenido de energía exigido con esto.
El registro del estado de los gases adquiere una
importancia especial, puesto que con la caída del monopolio de
conducción de los abastecedores de gas natural, se pueden conducir a
través de una misma red de abastecimiento gases de procedencias muy
diversas y por consiguiente de composiciones también diversas.
Solamente un registro, lo más sencillo y barato que sea posible,
del estado de los gases mediante instrumentos de medición y
procedimientos de medición baratos, correspondientemente puestos a
disposición, permite entonces un cálculo comprensible y exacto.
Para la determinación de la calidad de un gas se
deben de determinar como magnitudes decisivas, con la mayor
precisión que sea posible y abarcando también modificaciones de la
calidad del gas, el poder calorífico normal volumétrico H_{v,n},
la densidad normal \rho_{n} y el índice de compresibilidad
K.
En la práctica, para el cálculo energético, se
mide primeramente, mediante instrumentos de medición del caudal de
paso. el volumen de gas transportado V_{b} en condiciones de
servicio (presión p_{b}, temperatura T_{b}). Conociendo el
estado del gas, se puede determinar el índice de compresibilidad K,
con el que se calcula el volumen del gas V_{n} en condiciones
normales (presión p_{n}, temperatura T_{n}).
V_{n} =
\frac{p_{b} \ T_{n}}{p_{n} \ T_{b}} \frac{1}{K}
V_{b}
Por multiplicación de este volumen normal por el
poder calorífico volumétrico H_{v,n} en condiciones normales, se
obtiene la cantidad de energía transportada Q:
Q = V_{n}
H_{v,n}
Alternativamente, también se puede multiplicar
directamente el volumen de servicio V_{b} por el poder calorífico
de servicio H_{v,b} (en un medidor de energía).
Otra importante magnitud adicional en el caso de
aplicaciones de gases naturales es la potencia térmica entregada
por los quemadores de gas; ésta varía de igual manera con el estado
del gas y es caracterizada por el denominado índice de Wobbe
W_{v}. Los gases con el mismo índice de Wobbe W_{v} suministran
la misma potencia térmica a una tobera de combustión. Para el
cálculo del índice de Wobbe W_{v} se necesita la densidad normal
\rho_{n} del gas, a partir de la que se determina la densidad
relativa referida a la del aire (d_{v} =
\rho_{gas}/\rho_{aire})
W_{v} =
\frac{H_{v}}{\sqrt{d_{v}}}
Por lo tanto, corresponde una importancia
primordial a la determinación del poder calorífico normal H_{v,n}
para la determinación práctica de la calidad de un gas, p.ej. para
finalidades de cálculo.
Hasta ahora encuentran aplicación diferentes
disposiciones para el registro del estado de los gases. Se establece
diferencia en este caso entre los procedimientos denominados
directos y los denominados indirectos. En el caso de los
procedimientos directos, las magnitudes que se han de determinar se
miden individualmente, y para esto el gas se lleva en la mayor
parte de los casos a condiciones normales, con lo que se hacen
necesarios unos tratamientos previos, en parte costosos, del
gas.
Del modo más sencillo, el estado de los gases se
puede determinar mediante los denominados calorímetros, en los
cuales mediante una llama abierta se quema un gas de muestra y a
partir de la cantidad de calor resultante y entregada a un medio de
refrigeración, y de la elevación de la temperatura del medio de
refrigeración, que se puede comprobar después de esto, se determina
el poder calorífico del gas quemado. Tales instrumentos necesitan
un sistema mecánico complicado para el ajuste de una determinada
relación cuantitativa de un gas, de un aire comburente y p.ej. de
un aire de refrigeración como medio de refrigeración, y por lo tanto
son caros y susceptibles de errores, toda vez que mediante la
combustión abierta deben establecerse unos elevados requisitos de
seguridad para los instrumentos. También los trabajos de
conservación y de calibración se deben llevar a cabo por un
personal especializado, y además de esto los calorímetros deben ser
empleados en recintos acondicionados. Por lo tanto, los costos de
adquisición y de servicio de tales disposiciones de medición son muy
altos.
En el caso de la calorimetría mediante
combustión catalítica (p.ej. con pellistores) el gas de muestra se
mezcla con aire y se quema junto a las hélices de un catalizador,
calientes a 400 hasta 500ºC. La elevación de la temperatura del
catalizador es en este caso proporcional al poder calorífico. Puesto
que este procedimiento se basa en un efecto superficial sensible,
está sometido a fuertes derivas y exige una frecuente calibración
con un gas de prueba. Los calorímetros catalíticos son los más
favorables de todos los procedimientos que aquí se describen, pero
debido a su precisión son apropiados más bien para el control que
para el cálculo.
La medición directa de la densidad de servicio
\rho_{b} se efectúa, por una parte, con balanzas de densidad,
instrumentos de precisión muy costosos, en cuyo caso se mide el
empuje ascendente de una esfera llena con nitrógeno en función de
la densidad del medio circundante, que aquí es el gas de muestra. En
el caso de otro procedimiento, se lleva a vibrar un cilindro
metálico de pared delgada, que está rodeado por la corriente del
gas de muestra. La densidad del gas circundante determina la
frecuencia de resonancia del cilindro, que es registrada como
sensible magnitud de medición. Ambos procedimientos son muy costosos
para la determinación de la densidad normal, puesto que exigen el
ajuste de un estado normal.
El índice de compresibilidad K es medido
entonces no de manera directa, sino que puede ser calculado de
acuerdo con diferentes procedimientos clásicos de cálculo numérico
a partir de las magnitudes del gas que se pueden medir
directamente. Uno de los procedimientos, el denominado procedimiento
GERG88 (hoja de trabajo de la DVGW 486) necesita en tal caso las
magnitudes de entrada expuestas en la Tabla 1. La proporción
cuantitativa material de CO_{2} es determinada, de acuerdo con el
actual estado de la técnica, por medio de un procedimiento no
dispersivo de espectroscopia de infrarrojos (NDIR), debiendo ser
llevado el gas a un estado definido cercano a, o en, las
condiciones normales. La proporción cuantitativa material de H_{2}
tiene importancia prácticamente sólo al tomar en consideración
gases de coquería, y se puede despreciar prácticamente en los gases
naturales típicos distribuidos hoy en día en Europa. El índice de
compresibilidad K se puede determinar con la ecuación GERG88 en el
caso de una suficiente precisión del orden de 10^{-3} de las
magnitudes de entrada.
\vskip1.000000\baselineskip
El otro procedimiento para la determinación del
comportamiento de los gases reales se efectúa de acuerdo con la
ecuación AGA8-92DC (norma ISO
12213-2:1997 (E)). Este procedimiento necesita como
valores de entrada las proporciones cuantitativas materiales de 21
componentes principales de un gas (Tabla 2) y alcanza asimismo una
precisión del orden de 10^{-3}.
El estado de la técnica comprende, junto a las
técnicas de medición directa también la medición indirecta del
estado de los gases mediante una cromatografía de gases. En tal
caso, un volumen definido del gas de muestra se lleva a un estado
definido y se conduce por un gas portador, típicamente helio, a
través de un sistema de columnas de separación por cromatografía de
gases. A causa de sus diferentes períodos de tiempo de retención,
los componentes individuales del gas llegan por separado en el
tiempo al sensor dispuesto a continuación, en general éste es un
detector de la conductibilidad térmica, al final de la columna de
separación. El área del pico de la señal del sensor se puede
interpretar entonces como cantidad de material, debiendo efectuarse
la evaluación en comparación con un gas de referencia, que debe
tener una composición aproximadamente similar a la del gas de
muestra. La desventaja de la cromatografía de gases se encuentra en
el costoso tratamiento de las muestras y en la instalación del
sistema global y en el mantenimiento y el servicio costosos por un
personal adiestrado. A partir de las proporciones cuantitativas
materiales de los componentes individuales del gas, tal como los
suministra la cromatografía de gases, se pueden calcular entonces
todas las magnitudes relevantes del gas. Para la realización de
tales mediciones indirectas por cromatografía, se emplean
cromatógrafos de proceso que trabajan automáticamente, con
detectores de la conductibilidad térmica. Estos instrumentos miden
normalmente uno de los componentes del gas natural (N_{2},
CO_{2}, CH_{4}, C_{2}H_{6}, C_{3}H_{8},
C_{4}H_{10}, C_{5}H_{12}, C_{6}+, etc.). Como gas portador
se utiliza helio, conduciendo la ligera volatilidad de éste en la
práctica, con frecuencia, a un vaciado prematuro de la botella del
gas portador y por lo tanto necesita unos cortos ciclos de trabajos
de mantenimiento de uno de tales instrumentos de medición del
estado de gases. Como gas de calibración se escoge un gas, que es
similar al gas natural que se ha de medir. Tales sistemas de
cromatógrafos realizan sin interrupción ciclos de medición, para que
se puedan registrar inmediatamente modificaciones del estado de un
gas. Esto conduce a un alto consumo de gas portador y de gas de
calibración y tiene además la consecuencia el hecho de que se deben
de llevar a cabo trabajos de mantenimiento del instrumento a
intervalos relativamente cortos.
Es conocido asimismo determinar la composición
de un gas con usuales analizadores de gases por radiación
infrarroja. Tales instrumentos analizadores, que trabajan en el
infrarrojo mediano o en el infrarrojo cercano, no ofrecen sin
embargo los altos requisitos de precisión, y en particular de
estabilidad, que son necesarios para una determinación del poder
calorífico, en las condiciones de medición aquí necesarias. También,
junto a la medición propiamente dicha en el gas de muestra, siempre
se necesita una medición de referencia que se desarrolla
paralelamente, con el fin de poder compensar por lo menos las
influencias de errores más esenciales. Como resultados de las
mediciones, los conocidos analizadores de gases por radiación
infrarroja proporcionan espectros superpuestos de frecuencia, que
dificultan en gran manera, e incluso hacen imposible, una referencia
retroactiva a componentes individuales de un gas investigado:
En la bibliografía se describió también un
procedimiento de espectroscopia de infrarrojos para el análisis de
gases ("Optical BTU Sensor Development", Gas Research Institute
GRI-93/0083), que mediante un denominado análisis
multivariado (MVA) del espectro del infrarrojo cercano de gases,
determina la concentración cuantitativa material volumétrica de los
componentes que contienen carbono y del gas, y por consiguiente el
poder calorífico volumétrico en condiciones de servicio. Este
procedimiento no proporciona sin embargo el poder calorífico
H_{v,n} en condiciones normales y tampoco proporciona la densidad
normal \rho_{n} ni la proporción cuantitativa material de
CO_{2}, por lo que no es apropiado para la determinación del
índice de compresibilidad K ni por lo tanto para la determinación
completa de la calidad de un gas. En el caso de la determinación del
poder calorífico mediante métodos fotométricos conocidos con
anterioridad, se plantean además menores exigencias al necesario
equipamiento instrumental para la realización del procedimiento,
encontrándose una ventaja en la velocidad del registro de los
espectros de absorción del gas natural en la región espectral del
infrarrojo cercano o mediano. El espectro total de absorción del
gas natural se compone de una manera aditiva en tal caso a partir
de la suma de los espectros individuales de los componentes
presentes en el gas, y por lo tanto se puede medir y analizar con
ayuda de apropiados procedimientos para el análisis de espectros. En
este caso, la proporción determinada de una extinción de uno de los
componentes en el espectro global del gas natural es igual
esencialmente a la proporción de la concentración de este componente
en el gas de prueba (la denomina ley de
Beer-Lambert). Con el conocimiento del poder
calorífico del componente respectivo, se puede calcular entonces el
poder calorífico de toda la mezcla de gases como valor de la suma.
Resulta problemático en este procedimiento del análisis de
espectros, sin embargo, el fuerte solapamiento de bandas de
absorción de componentes diferentes, que con frecuencia conducen a
resultados inexactos y además de esto necesitan un alto gasto para
el cálculo.
Otro procedimiento de espectroscopia de
infrarrojos de acuerdo con el documento de solicitud de patente
alemana DE 198.38.301 A1, trabaja como evaluación directa de un
espectro (DSA) con una función espectral, con la que se pliega el
espectro del gas. El procedimiento permite la determinación del
poder calorífico volumétrico H_{v,b} en condiciones de servicio
directamente a partir del espectro. Para esto se aprovecha el hecho
de que al realizarse la combustión de un gas, el calor de reacción
en cada caso producido se basa en la combustión de enlaces
C-H, y una cantidad de calor generada de este modo
depende de la energía de enlace que está presente. Esto se
aprovecha mediante el recurso de que las vibraciones de los enlaces
C-H, que tienen unas determinadas energías de
enlace iguales entre ellas, y generan en el caso de una combustión
la misma cantidad de calor, en el caso de una longitud de onda
asociada entran en interacción con una radiación electromagnética.
De esta manera, mediante una medición resuelta por longitudes de
onda y una ponderación dependiente de las longitudes de onda y una
ponderación, dependiente de las longitudes de onda, de los grados de
interacción de estas vibraciones, es posible el cálculo del poder
calorífico H_{v,b} del gas, sin que sea necesaria una
identificación de los componentes individuales del gas. Allí está
previsto, además de esto, un dispositivo para la realización de uno
de tales procedimientos, que está adaptado a los requisitos
específicos del procedimiento de medición y que hace posible una
suma ponderada de los grados de interacción. Con este procedimiento
se puede determinar ciertamente el poder calorífico H_{v,b} de
una mezcla gaseosa en condiciones de servicio, pero las otras
magnitudes, que son necesarias para la medición de la calidad de los
gases, no se pueden registrar con esto en cuanto a la técnica de
medición.
Además, de acuerdo con el documento DE
199.00.129.4 A1, se conoce un procedimiento en el que con un
procedimiento óptico-espectroscópico se determina
la densidad de servicio de un gas de muestra. Este procedimiento
parte en este caso de la consideración de que cada enlace de los
componentes del gas, que son activos en IR, contribuye a la
extinción, estando vinculada con cada enlace, por otro lado, la masa
de los átomos dependientes. De esta manera, la masa de todos los
átomos activos en IR está representada en el espectro por
contribuciones a la absorción. La frecuencia de las vibraciones de
cada enlace. y por consiguiente su situación en el espectro,
dependen de la masa reducida de los partícipes en el enlace. De esta
manera, el espectro contiene en su magnitud y en su distribución
espectral informaciones para la determinación de la densidad del
gas. La conexión existente entre el espectro y la masa en el
volumen medido, y por consiguiente con la densidad de servicio del
gas, se describe mediante una función de ponderación espectral, que
se puede designar como densidad espectral. Las contribuciones a la
masa de los componentes inactivos en IR son calculadas a través de
las magnitudes de estado y de un apropiado enfoque acerca del
comportamiento de los gases reales. En el caso de uno de tales
procedimientos se necesitan iteraciones múltiples, para las que se
deben establecer ciertas suposiciones en lo referente a las
condiciones iniciales, que posiblemente pueden ser problemáticas en
lo referente a la convergencia de la iteración.
A partir de los documentos EP 0.882.977 A1, y de
patentes de los EE.UU. US-PS 3.950.101 y
US-PS 4.594.510 se conocen procedimientos para el
registro del poder calorífico de mezclas gaseosas mediante
procedimientos espectroscópicos de medición, efectuándose en el
documento EP 0.882.977 A1 una medición paralelamente en varias
regiones espectrales.
Por lo tanto, es misión del presente invento
proponer un procedimiento para la determinación de la calidad de un
gas, en el que las magnitudes decisivas para la calidad de este gas
se puedan determinar con ayuda de un registro espectroscópico del
estado del gas así como de las correspondientes evaluaciones.
La solución para el problema planteado por la
misión conforme al invento se establece a partir de las
particularidades caracterizantes de la reivindicación 1 en
cooperación con las características del concepto precaracterizante.
Otras ventajosas formas de realización del invento se establecen a
partir de las respectivas reivindicaciones secundarias.
El invento parte de un procedimiento para la
determinación de la calidad de un gas de muestra, en particular de
un gas combustible, en el que en condiciones de servicio, mediante
procedimientos espectroscópicos de medición, se determina un
espectro de transmisión del gas de muestra. Tal procedimiento
conforme al concepto precaracterizante, se perfecciona mediante el
recurso de que, en una primera etapa en una medición del estado, se
determinan por lo menos los valores correspondientes de la presión
p y de la temperatura T del gas de muestra, después de lo cual, en
una etapa ulterior en un cierto número de regiones espectrales
seleccionadas, por integración de valores del espectro de
transmisión del gas de muestra se forma un vector espectral
\vec{S}, que como componentes tiene los valores de las integrales
a lo largo de las regiones espectrales seleccionadas, y que es
característico para la composición del gas de muestra en el estado
de servicio. En una etapa ulterior, para la determinación de una
magnitud física que se ha de determinar en relación con la calidad
del gas, el respectivo vector espectral \vec{S} se multiplica
escalarmente por un vector factorial \vec{V}, que había sido
determinado mediante mediciones de calibración de vectores
espectrales \vec{S} en gases de calibración que tienen
composiciones conocidas y en conocidas condiciones de estado,
sacándose provecho, según sea la magnitud física que se ha
determinar en relación con la calidad del gas, de un
correspondiente vector factorial \vec{S}. En este caso, la
determinación de la magnitud física que se ha de determinar en
relación con la calidad del gas se efectúa directamente, mediando
inclusión del estado de gas de muestra por medio de una evaluación
del espectro y sin los procedimientos de iteración que hasta ahora
eran necesarios. Mediante la vinculación de los datos, obtenidos a
partir de la medición del estado del gas de muestra para la presión
p y para la temperatura T, con el vector espectral \vec{S}, que se
obtiene a partir del espectro de transmisión, en particular también
las magnitudes de servicio del gas de muestra, en particular el
poder calorífico H y la densidad \rho se pueden convertir a
magnitudes normalizadas mejor utilizables técnicamente. El vector
espectral \vec{S}, que se determina al partir del espectro de
transmisión. es determinado en este caso por medio de la
integración de los valores medidos de la extinción del espectro de
transmisión, determinándose estas integrales solamente en regiones
espectrales seleccionadas, que pueden ser adaptadas a componentes
presentes usualmente en los gases de muestra que se han de
investigar. Por consiguiente, el vector espectral \vec{S} es
característico para la composición del gas de muestra en el estado
de servicio en cada caso presente. Puesto que el estado de servicio
del gas de muestra ejerce una influencia no insignificante sobre el
espectro de transmisión del gas de muestra, sobre la base de la
determinación del espectro de transmisión en el estado de servicio
del gas de muestra, este factor influyente se toma en consideración
mediante los denominados vectores factoriales \vec{V}, que son
determinados mediante mediciones de calibración de vectores
espectrales \vec{S} en gases de calibración definidos, de los
cuales se conocen la composición y, por consiguiente, el espectro
de transmisión nominal. Estos vectores factoriales \vec{V} se
determinan asimismo mediando medición simultánea de las condiciones
de estado en cada caso existentes, de manera tal que se conoce la
influencia de la temperatura T y de la presión p sobre el espectro
de transmisión del gas de calibración. Estos vectores factoriales
\vec{V} se pueden construir entonces mediante la multiplicación
escalar, realizable de una manera sencilla y que se contenta sin
etapas de iteración, por el vector espectral \vec{S} por medio de
sencillas operaciones matemáticas, sacándose provecho de un
correspondiente vector factorial \vec{V} a partir de las
mediciones de calibración, según sea la magnitud física que se ha
de determinar en relación con la calidad de un gas. Por
consiguiente, se puede alcanzar una alta precisión del
procedimiento conforme al invento también a lo largo de un amplio
intervalo de medición del estado de gas de muestra, pudiéndose
compensar en particular también la influencia de las magnitudes de
estado.
Una primera ventajosa forma de realización prevé
que los vectores factoriales \vec{V} sean determinados de antemano
en un entorno de medición definido por medio de mediciones de
calibración, que se llevan a cabo en gases de calibración que
tienen una composición conocida y en condiciones de estado
conocidas. Un tal entorno de medición definido ofrece en este caso
la posibilidad de registrar con alta precisión el espectro de
transmisión que constituye el fundamento para el cálculo de los
vectores factoriales \vec{V} así como de las magnitudes de estado,
temperatura T y presión p, que
no es posible con costos soportables al realizar el procedimiento en el campo de uso. Los vectores factoriales
\vec{V} son en este caso unos muy exactos valores de corrección para la influencia sobre la medición de la transmisión por medio del estado del gas de muestra, pudiendo ser determinados estos vectores factoriales por separado en el espacio y en el tiempo con respecto de la determinación de los vectores espectrales \vec{S}.
no es posible con costos soportables al realizar el procedimiento en el campo de uso. Los vectores factoriales
\vec{V} son en este caso unos muy exactos valores de corrección para la influencia sobre la medición de la transmisión por medio del estado del gas de muestra, pudiendo ser determinados estos vectores factoriales por separado en el espacio y en el tiempo con respecto de la determinación de los vectores espectrales \vec{S}.
Es especialmente ventajoso el hecho de que en
los casos de las mediciones de calibración, los vectores factoriales
\vec{V} se determinan en forma de un campo característico mediando
variación de la presión p o respectivamente de la temperatura T de
los gases de calibración utilizados. De esta manera es posible
determinar de antemano, también para amplias regiones de la
modificación de la presión p o respectivamente de la temperatura T,
los vectores factoriales \vec{V} en cada caso correspondientes, y
ponerlos a disposición para la multiplicación escalar por el vector
espectral \vec{S}. De esta manera, por una parte, se toma en
consideración la modificación del espectro de transmisión con la
presión p, la denominada ampliación de la presión, así como también
la modificación con la temperatura T. Por lo demás, unas
variaciones del punto de trabajo del dispositivo de medición se
pueden compensar con el estado de gas de muestra; éstas aparecen,
por ejemplo en el caso de un espectrómetro como dispositivo de
medición, mediante variación de la densidad superficial de
partículas en el rayo sometido a medición. Asimismo, son
compensables los efectos como gas real del gas de muestra, que
usualmente no se comporta como un gas ideal, de manera tal que por
ejemplo la densidad superficial de partículas en el rayo sometido a
medición no es directamente proporcional al cociente entre la
presión p y la temperatura T. La calibración con ayuda de los gases
de calibración se efectúa en el caso de una serie de estados
definidos en un campo de estado y para un conjunto apropiado de
gases de calibración, por lo que, como resultado, para cada una de
las magnitudes de medición que se han de determinar se obtiene un
campo de vectores facto-
riales \vec{V} (p, T), que es cubierto por las magnitudes de estado presión p y temperatura T.
riales \vec{V} (p, T), que es cubierto por las magnitudes de estado presión p y temperatura T.
Es especialmente ventajoso el hecho de que para
cada una de las magnitudes físicas, que se han de determinar en
relación con la calidad de un gas, a partir del campo característico
para un estado del gas de muestra se determina un correspondiente
vector factorial \vec{V}. Hablando simbólicamente, para cada una
de las magnitudes físicas que se han de determinar en relación con
la calidad de un gas, a partir del campo característico de \vec{V}
estado (p, T) de los vectores factoriales \vec{V} se realiza una
proyección sobre el respectivo plano de las magnitudes físicas que
se han de determinar, por lo que para cada una de las magnitudes
físicas que se han de determinar se puede determinar un vector
facto-
rial \vec{V}_{i} que resulta especialmente a partir de ellas.
rial \vec{V}_{i} que resulta especialmente a partir de ellas.
Sobre la base de la conexión entre las
magnitudes de estado, presión p y temperatura T, al realizar el
registro del vector espectral \vec{S}, es ventajoso además que,
para la formación del producto escalar por el vector espectral
\vec{S}, se escoja a partir del campo característico aquel vector
factorial \vec{V} que corresponde a las condiciones de estado del
gas de muestra al efectuar el registro del espectro del gas de
muestra y de la magnitud física que se ha de determinar en relación
con la calidad de un gas. Por medio de esta asociación del vector
factorial \vec{V} a las magnitudes de estado presión p y
temperatura T, presentes realmente en el gas de muestra, se consigue
una amplia compensación de la influencia de las magnitudes de
estado sobre el espectro de transmisión.
Asimismo se puede concebir que para cada una de
las magnitudes físicas que se han de determinar en relación con la
calidad de un gas, se forme por lo menos un vector espectral
\vec{S}, pudiendo los valores de vectores espectrales \vec{S}
así formados, formarse a partir de regiones espectrales con
diferentes longitudes de onda límites y/o a partir de diferentes
magnitudes de las regiones espectrales y/o a partir de un número
diverso de regiones espectrales. Según sea(n) la o las
magnitud(es) física(s) que se ha(n) de
determinar en relación con la calidad de un gas, puede ser
ventajoso determinar vectores espectrales \vec{S}
correspondientemente adaptados, puesto que su situación y su
magnitud en el espectro, o su número de regiones espectrales
correspondientemente adaptadas, permiten una precisión de la
medición más alta que la que sería posible en el caso de regiones
espectrales iguales para todas las magnitudes físicas que se han de
determinar en relación con la calidad de un gas. Por consiguiente,
en un perfeccionamiento, para la formación de cada una de las
magnitudes físicas que se han de determinar en relación con la
calidad de un gas, se puede sacar provecho de diferentes regiones
espectrales.
Asimismo, en el caso de una adaptación de este
tipo de las regiones espectrales, tiene importancia el hecho de que
se corresponden entre sí el número y la situación de las regiones
espectrales de vectores espectrales \vec{S} y de vectores
factoriales \vec{V} multiplicados escalarmente uno por otro en
cada caso. Solamente entonces se puede conseguir un resultado
físicamente correcto, por lo que al determinar los campos
característicos de los vectores factoriales \vec{V} se tienen que
determinar posiblemente una serie de campos característicos para
vectores espectrales \vec{S} que se basan en cada caso en otras
regiones espectrales.
Una forma de ejecución especialmente ventajosa
del procedimiento conforme al invento prevé que para la
determinación de las magnitudes físicas que se han de determinar en
relación con la calidad de un gas, se lleve a cabo un enfoque de
separación, en el que una cierta porción de las magnitudes físicas
que se han de determinar varía en lo esencial con la composición
del gas de muestra y otra porción se determina en lo esencial por el
estado del gas de muestra y solamente poco por la composición del
gas de muestra. La porción, que es determinada en lo esencial por
el estado del gas de muestra, se puede calcular, en una forma de
realización ventajosa, por ejemplo a partir de datos de estado,
medidos en un gas promedio conocido, al contrario de lo cual, en
otra forma de realización, la porción, que varía en lo esencial con
la composición del gas de muestra, se determina a partir del
espectro de transmisión del gas de muestra. Mediante en esta
disociación en dos porciones según el enfoque de separación, se
puede conseguir una elevación especial de la precisión al realizar
la determinación de las magnitudes físicas que se han de determinar
en relación con la calidad de un gas.
En una primera forma de realización, como
magnitud física que se ha de determinar en relación con la calidad
de un gas, se puede determinar el índice de compresibilidad K del
gas de muestra. Una forma de realización adicional prevé que como
magnitud física que se ha de determinar en relación con la calidad
de un gas se determina el factor como gas real Z del gas de
muestra. Asimismo se puede concebir que, como magnitudes físicas que
se han de determinar en relación con la calidad de un gas, se
determinen la densidad \rho del gas de muestra y/o el índice de
Wobbe W_{v} y/o el índice de metano y/o la masa molar y/o el punto
de descongelación.
En un perfeccionamiento, se puede concebir
asimismo que como magnitud física que se ha de determinar en
relación con la calidad de un gas, se determine la densidad de la
porción de dióxido de carbono en el gas de muestra, a partir de la
que entonces, mediando utilización del comportamiento como gas real
determinado directamente, por ejemplo del índice de compresibilidad
K o del factor de gas real Z, se puede calcular la fracción molar
X_{CO2}, es decir la porción de las moléculas de CO_{2} en el
gas de muestra. De esta manera se puede efectuar también una
conversión de la densidad de servicio del dióxido de carbono a la
correspondiente proporción molar de dióxido de carbono X_{CO2}.
Esta concentración de CO_{2}, que se necesita por ejemplo en el
caso de procedimientos de la tecnología habitual de medición de
gases como una de las magnitudes de entrada para el cálculo del
índice de compresibilidad K, por ejemplo de acuerdo con el
procedimiento SGERG, por motivos de compatibilidad se puede
determinar también de acuerdo con el procedimiento conforme al
invento. Asimismo, con este registro de la absorción sobre la base
del dióxido de carbono CO_{2} a partir del espectro de transmisión
se puede conseguir una elevación de la precisión de medición de las
otras magnitudes, que se han de determinar en relación con la
calidad de un gas, puesto que ella suministra otras informaciones
adicionales acerca de la mezcla de los componentes no combustibles
de gases de muestra típicos, tales como nitrógeno y dióxido de
carbono.
Es especialmente ventajoso el hecho de que el
espectro de transmisión del gas de muestra sea registrado en la
región de la luz infrarroja, de manera preferida en la región del
infrarrojo cercano. En esta región espectral, las fuentes de
radiación, los detectores y otros componentes ópticos, están
disponibles en el mercado a un precio barato y en gran número así
como con alta calidad, por lo que la técnica de medición necesaria
para la realización del procedimiento se puede organizar a un
precio barato.
Una primera forma de realización prevé que como
región espectral se usen por lo menos algunas partes del espectro
de transmisión en la región comprendida entre aproximadamente 1.550
nm y 2.050 nm. Un registro de las influencias del gas de muestra
sobre el espectro de transmisión en segmentos seleccionados de una
región espectral tan ancha permite una adaptación y un ajuste
amplia/o del procedimiento conforme al invento a los gases de
muestra en cada caso existentes, sobre los que se puede influir en
el marco de la medición de calibración para la determinación de los
vectores factoriales \vec{V}.
\newpage
En otra forma de realización, una radiación
entre aproximadamente 1.620 y 1.660 nm se puede usar por ejemplo
como región espectral para la determinación de la porción del gas
metano CH_{4} presente proporcionalmente con la máxima
frecuencia, p.ej. en gases combustibles, debiendo ser resaltados
estos y los siguientes datos de las regiones espectrales solamente
como regiones espectrales preferidas y especialmente efectivas
mediante mediciones prácticas. Se entiende por sí solo que en los
casos de otras composiciones de gases o de otras formas de
realización de los procesos, se pueden escoger dentro de la región
precedentemente mencionada otras o adicionales regiones
espectrales. Para la determinación de las porciones de la suma de
todos los hidrocarburos alifáticos se puede usar como región
espectral una radiación a aproximadamente 1.670 hasta 1.770 nm,
asimismo se puede concebir que para la determinación de la porción
del dióxido de carbono CO_{2} se use una radiación a
aproximadamente 2.000 hasta 2.020 mm. Los valores precedentemente
mencionados para las regiones espectrales están situados todos
ellos aproximadamente en la región de la primera banda armónica de
tonos concomitantes de las vibraciones moleculares, y ofrecen por
lo tanto unas premisas especialmente buenas para un registro
correcto de las magnitudes físicas que se han de determinar en
relación con la calidad de un gas. Evidentemente, se pueden
efectuar también mediciones en la región de otras vibraciones
armónicas, pero también de la vibración fundamental.
Además, se puede concebir que al formar el
producto escalar se pueda incluir consigo un factor de corrección
que considere las desviaciones técnicas instrumentales entre la
disposición de medición al realizar la determinación de los
vectores factoriales \vec{V} con los gases de calibración y la
disposición de medición al realizar la medición del vector
espectral \vec{S} del gas de muestra. Un factor de corrección de
este tipo toma en consideración las fluctuaciones técnicas
instrumentales entre una disposición de calibración y medición con
alta precisión y las disposiciones de medición estructuradas para
el servicio práctico, las cuales, junto a una dispersión técnica
instrumental deben hacer también ciertas reducciones en lo que se
refiere a la precisión. Para esto, en el marco de una medición se
ajusta cada una de las disposiciones individuales destinadas a la
realización del procedimiento conforme al invento, cuyas
desviaciones se presentan entre la respectiva disposición y la
disposición de medición de calibración, que entonces son impuestas
como factor de corrección sobre los resultados de la determinación
del espectro de transmisión. De esta manera, también en el caso de
la producción de disposiciones correspondientes como fabricación en
serie, se garantiza siempre que se pueda registrar y compensar una
desviación debida a una serie. En el caso de la calibración se
establece diferencia por consiguiente entre la calibración principal
y la calibración ejemplar.
En un sistema de ejemplar - principal típico
para un modelo constructivo del dispositivo de medición, a lo largo
de un amplio campo de estados bien definidos y de un conjunto
apropiado de gases de calibración bien definidos, se efectúa la
medición de correspondientes vectores espectrales y a partir de
éstos se efectúa el cálculo de los correspondientes vectores
factoriales. La determinación de la constante instrumental espectral
de los ejemplares de series individuales del modelo constructivo se
efectúa entonces mediante medición, en lo posible, de solamente un
gas de calibración, o de unos pocos gases de calibración, y por
comparación con la desviación de la correspondiente calibración
principal.
Es especialmente ventajoso que como fuente de la
radiación que pasa como gas de muestra al registrar el espectro de
transmisión, se utilicen radiadores de banda ancha, preferiblemente
radiadores térmicos, que en un perfeccionamiento, por ejemplo
mediando utilización de filtros de interferencia y/o de un
monocromador y/o de detectores ópticos. registran el espectro de
transmisión y lo preparan en cuanto a la técnica de mediciones de
tal manera que se obtengan las magnitudes de entrada para el
procedimiento conforme al invento. Asimismo se puede concebir que
como fuente de la radiación que pasa a través del gas de muestra al
registrar el espectro de transmisión, se utilicen radiadores de
banda estrecha, preferiblemente LED's (diodos emisores de
luminiscencia) o fuentes de luz láser, cuando se pueda ajustar de
una manera apropiada su característica espectral.
Una simplificación adicional al realizar el
procedimiento conforme al invento consiste en que, cuando se
determinan las longitudes de onda límites de las regiones
espectrales seleccionadas al registrar el espectro de transmisión,
las longitudes de onda límites se establecen fijamente con relación
a una señal de referencia. Al registrar los espectros de acuerdo
con el procedimiento conforme al invento, la situación espectral de
las bandas en relación con los límites de las regiones espectrales
seleccionadas tiene una gran importancia para la precisión de la
evaluación. En los espectrómetros usuales de laboratorio como
disposiciones típicas de medición, la precisión absoluta de las
longitudes de onda se asegura por medio de un alto gasto en la
estructuración mecánica y mediante utilización de longitudes de
onda de referencia (filtros de interferencia, láser). Con el fin de
evitar este alto gasto técnico para disposiciones de medición en
serie, por lo tanto, con el fin de simplificar, se determina la
posición absoluta en longitud de onda con ayuda de una situación
característica de una señal de referencia, y de modo
correspondiente se corrigen los ejes de longitud de onda. En el caso
del análisis p.ej. de un gas natural como gas de muestra, se
aconseja para esto, en un perfeccionamiento, utilizar como señal de
referencia la región de la más alta absorción de la radiación por el
metano, es decir el denominado pico central de absorción del metano
a aproximadamente 1.666 nm. Este valor máximo es especialmente bien
apropiado para la corrección, puesto que el metano está contenido
como componente principal siempre de un modo dominante en un gas
natural, y el alto coeficiente de extinción de este máximo procura
un buen hallazgo. La situación de este máximo se determina y se
ajusta en relación con este máximo la situación de las longitudes de
onda límites de las regiones espectrales seleccionadas. De esta
manera, se pueden reducir considerablemente los requisitos
establecidos en cuanto a la precisión absoluta de longitudes de onda
de correspondientes disposiciones de medición, el error resultante
de longitud de onda depende más bien solamente de la limitada
reproducibilidad del ajuste de la longitud de onda. En un
perfeccionamiento se puede concebir también que alternativamente se
usen como señal de referencia típicas evoluciones espectrales de
sustancias que están dispuestas por ejemplo adicionalmente en la
trayectoria de los rayos de la disposición de medición para el
registro del espectro de transmisión, como esto se puede llevar a
cabo por ejemplo en forma de láminas de materiales sintéticos, que
se introducen en la trayectoria de los rayos de referencia de la
disposición de medición.
Una elevación adicional de la precisión del
procedimiento conforme al invento se puede conseguir también
mediante el recurso de que junto a regiones espectrales, en las que
el espectro de transmisión del gas de muestra obtiene informaciones
acerca de su composición, también se vigilan regiones espectrales,
en las que no tiene lugar ninguna absorción por el gas de muestra,
o tiene lugar una absorción solamente muy pequeña. Tal vigilancia
de otras regiones espectrales es de importancia para el empleo
práctico de la disposición de medición en relación con la
estabilidad a largo plazo, puesto que se puede llegar a variaciones
de la transmisión en vacío del canal de medición, que no están
fundadas con las modificaciones del gas de muestra y por lo tanto
falsean el resultado de la medición. Las regiones espectrales no
influidas, o no influidas esencialmente por la composición del gas
de muestra, se pueden utilizar por lo tanto, en un
perfeccionamiento, para el control propio de la medición del gas de
muestra en forma de una referencia, previendo una primera forma de
realización ventajosa que, para la calibración de la disposición de
medición, esencialmente para cada registro de un espectro de
transmisión del gas de muestra o en sucesión frecuente, se efectúe
una medición en una región espectral exenta de absorción. Para
esto, por ejemplo en el caso del registro de las regiones
espectrales se puede consignar también conjuntamente una zona
espectral exenta de absorción, realizándose que la disposición de
medición, después del registro de la región espectral de acuerdo
con el procedimiento conforme al invento, lleva a cabo de nuevo una
medición en la región espectral que no depende del gas de muestra y
la transmisión allí comprobada se compara con la medición en cada
caso última medición en esta región espectral. Si una modificación
de la transmisión de este tipo, en la región espectral que no
depende del gas de muestra, sobrepasa un valor límite que se puede
preestablecer, en una forma de realización adicional se puede
efectuar una medición en vacío de la disposición de medición con
una región espectral p.ej. exenta de absorción en un gas natural,
para el ajuste de las condiciones de medición. De esta manera se
lleva a cabo un autocontrol automático del sistema de medición.
Otra forma de realización prevé que la
desviación con respecto a por lo menos una de las precedentes
mediciones por debajo del valor de umbral que se puede
preestablecer, sea tomada en consideración como factor de corrección
para las mediciones en el caso de la determinación de las
magnitudes físicas que se han de determinar en relación con la
calidad de un gas. De esta manera, por evaluación de la desviación
comprobada se puede efectuar un mejoramiento de los resultados de
la medición, al realizar la medición útil propiamente dicha.
Una región espectral especialmente ventajosa
para la transmisión esencialmente independiente de la composición
del gas de muestra, se encuentra en el intervalo de aproximadamente
1.500 a 1.600 nm.
Una forma de realización adicional prevé que una
o varias de las magnitudes físicas que se han de determinar en
relación con la calidad de un gas se determinen puramente por
cálculo con formación del producto escalar mediando utilización de
magnitudes determinadas a partir del espectro de transmisión, de tal
modo que por medio de una medición y de un cálculo de magnitudes
físicas determinadas, en el caso de emplearse en procedimientos
normalizados de aproximación, describen esencialmente de un modo
correcto el comportamiento como gas real del gas de muestra. Si,
por ejemplo para la medición del contenido de CO_{2} del gas de
muestra, se evalúa el espectro de transmisión en la región situada
por encima de 2.000 nm, entonces para esto se necesitan sensores de
gran costo y eventualmente susceptibles de errores, que permiten
realizar mediciones en este alto intervalo de longitudes de onda.
Tales sensores cuestan un múltiplo de la respectiva técnica de
medición en la región hasta de aproximadamente 1.800 nm, por lo que
la necesaria disposición de medición para la realización del
procedimiento conforme al invento con inclusión del contenido de
CO_{2} se encarece manifiestamente en comparación con una
disposición de medición, p.ej. destinada solamente al registro de
los gases combustibles de un gas de muestra. Por lo tanto, y
también para la producción de una compatibilidad con instrumentos de
la habitual tecnología de medición, por lo tanto, el contenido de
dióxido de carbono en el gas de muestra se puede determinar
puramente por cálculo mediante el recurso de que con ayuda del
procedimiento conforme al invento, el comportamiento como gas real,
así como otras magnitudes físicas que se han de determinar en
relación con la calidad de un gas, se determinan a partir del
producto escalar del vector espectral \vec{S} y el vector
factorial \vec{V}. El componente no registrado en cuanto a la
técnica de medición, por ejemplo por tanto la proporción de dióxido
de carbono, se puede calcular entonces a partir de las magnitudes
determinadas como se ha expuesto precedentemente, mediante el
recurso de que por ejemplo por inversión de un procedimiento
normalizado, tal como p.ej. el procedimiento SGERG o uno similar,
después de una aplicación de los correspondientes procedimientos se
establezca de nuevo el correcto comportamiento como gas real. En
este caso se trata de una determinación suficientemente exacta para
muchos casos de la aplicación del procedimiento conforme al invento,
por ejemplo del contenido de dióxido de carbono sin que se
complique o respectivamente se encarezca especialmente el
procedimiento a causa de su conversión técnica instrumental.
Claims (38)
1. Procedimiento para la determinación de la
calidad de un gas de muestra, en especial de un gas combustible,
partiendo de un espectro de transmisión del gas de muestra,
determinado en condiciones de servicio mediante procedimientos de
medición espectroscópicos, realizándose que
- -
- en una medición del estado se averiguan por lo menos los valores correspondientes de la presión p y de la temperatura T del gas de muestra,
- -
- en un cierto número de regiones espectrales seleccionadas de una banda, por integración de valores del espectro de transmisión del gas de muestra, se forma por lo menos un vector espectral \vec{S}, que tiene como componentes los valores de las integrales a lo largo de la región espectral seleccionada y es característico para ciertas propiedades del gas de muestra en el estado de servicio,
- -
- para la determinación de una magnitud física que se ha de determinar en relación con la calidad de un gas, el vector espectral \vec{S} se multiplica escalarmente por un vector factorial \vec{V}, que se había determinado mediante mediciones de calibración de vectores espectrales \vec{S} en gases de calibración que tienen propiedades conocidas y en condiciones conocidas del estado, realizándose que para cada una de las magnitudes físicas que se han de determinar en relación con la calidad de un gas, a partir de un campo característico para un estado del gas de muestra, se determina un vector factorial correspondiente \vec{V},
y según sea la magnitud física que se ha de
determinar en relación con la calidad de un gas, se saca provecho
de un correspondiente vector factorial \vec{V}.
2. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque en el caso de las
mediciones de calibración, los vectores factoriales \vec{V} se
determinan en forma de un campo característico mediando variación
de la presión p y de la temperatura T de los gases de calibración
utilizados.
3. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque para la
formación del producto escalar por el vector espectral \vec{S} en
cada caso correspondiente, a partir del campo característico se
escoge el vector factorial \vec{V} que corresponde a las
condiciones de estado del gas de muestra al realizar el registro
del espectro del gas de muestra y de la magnitud física que se ha de
determinar en relación con la calidad de un gas.
4. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque para cada una
de las magnitudes físicas que se han de determinar en relación con
la calidad de un gas, se forma por lo menos un vector espectral
\vec{S}, pudiendo los valores de los vectores espectrales
\vec{S} así formados, formarse a partir de regiones espectrales
con diferentes longitudes de onda límites y/o a partir de diferentes
magnitudes de las regiones espectrales y/o a partir de un número
diverso de regiones espectrales.
5. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 4, caracterizado porque para la formación de
cada una de las magnitudes físicas que se han de determinar en
relación con la calidad de un gas se saca provecho de diferentes
regiones espectrales.
6. Procedimiento de acuerdo con una de las
precedentes reivindicaciones, caracterizado porque se
corresponden entre sí el número y la situación de las regiones
espectrales de un vector espectral \vec{S} y de un vector
factorial \vec{V} que en cada caso se multiplican escalarmente uno
por otro.
7. Procedimiento de acuerdo con una de las
precedentes reivindicaciones, caracterizado porque para la
determinación de una magnitud física que se ha de determinar en
relación con la calidad de un gas se lleva a cabo un enfoque de
separación, en el que una porción de la magnitud física que se ha de
determinar varía esencialmente con la composición del gas de
muestra y otra porción es determinada solamente poco en lo esencial
por el estado del gas de muestra y por la composición del gas de
muestra.
8. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 7, caracterizado porque la porción, que es
determinada esencialmente por el estado del gas de muestra, se
calcula a partir de datos del estado que se han medido en un
conocido gas promedio.
9. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 7 u 8, caracterizado porque la porción, que
varía esencialmente con la composición del gas de muestra, se
determina a partir del espectro de transmisión del gas de
muestra.
10. Procedimiento de acuerdo con una de las
precedentes reivindicaciones, caracterizado porque como
magnitud física que se ha de determinar en relación con la calidad
de un gas, se determina el índice de compresibilidad K del gas de
muestra.
11. Procedimiento de acuerdo con una de las
precedentes reivindicaciones, caracterizado porque como
magnitud física que se ha de determinar en relación con la calidad
de un gas, se determina el factor como gas real Z del gas de
muestra.
12. Procedimiento de acuerdo con una de las
precedentes reivindicaciones, caracterizado porque como
magnitud física que se ha de determinar en relación con la calidad
de un gas, se determina la densidad \rho del gas de muestra.
13. Procedimiento de acuerdo con una de las
precedentes reivindicaciones, caracterizado porque como
magnitud física que se ha de determinar en relación con la calidad
de un gas, se determina el índice de Wobbe del gas de muestra.
14. Procedimiento de acuerdo con una de las
precedentes reivindicaciones, caracterizado porque como
magnitud física que se ha de determinar en relación con la calidad
de un gas, se determina el índice de metano del gas de muestra.
15. Procedimiento de acuerdo con una de las
precedentes reivindicaciones, caracterizado porque como
magnitud física que se ha de determinar en relación con la calidad
de un gas, se determina la masa molar del gas de muestra.
16. Procedimiento de acuerdo con una de las
precedentes reivindicaciones, caracterizado porque como
magnitud física que se ha de determinar en relación con la calidad
de un gas, se determina la densidad de la porción de dióxido de
carbono en el gas de muestra.
17. Procedimiento de acuerdo con una de las
precedentes reivindicaciones, caracterizado porque como
magnitud física que se ha de determinar en relación con la calidad
de un gas, se determina el punto de descongelación del gas de
muestra.
18. Procedimiento de acuerdo con una de las
precedentes reivindicaciones, caracterizado porque el
espectro de transmisión del gas de muestra se registra en la región
de la luz infrarroja, preferiblemente en la región del infrarrojo
cercano.
19. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 18, caracterizado porque como regiones
espectrales se usan por lo menos algunas partes del espectro de
transmisión en la región comprendida entre aproximadamente 1.550 nm
y 2.050 nm.
20. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 19, caracterizado porque como región espectral
para la determinación de la porción del metano CH_{4} se usa una
radiación a aproximadamente 1.620 hasta 1.660 nm.
21. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 19, caracterizado porque como región espectral
para la determinación de la porción de la suma de todos los
hidrocarburos aromáticos, se usa una radiación a aproximadamente
1.670 hasta 1.770 nm.
22. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 19, caracterizado porque como región espectral
para la determinación de la porción del dióxido de carbono CO_{2}
se usa una radiación a aproximadamente 2.000 hasta 2.020 nm.
23. Procedimiento de acuerdo con una de las
precedentes reivindicaciones, caracterizado porque en el
caso de la formación del producto escalar se incluye consigo una
función de corrección, que toma en consideración las desviaciones
técnicas instrumentales entre la disposición de medición en el caso
de la determinación de los vectores factoriales \vec{V} con los
gases de calibración y la disposición de medición en el caso de la
medición del vector espectral \vec{S} del gas de muestra.
24. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 23, caracterizado porque para la formación de
la función de corrección se mide una vez la disposición de medición
para medir el vector espectral \vec{S} del gas de muestra y estos
resultados se ponen en relación con correspondientes resultados de
la disposición de medición al realizar el registro de los vectores
factoriales \vec{V} con los gases de calibración.
25. Procedimiento de acuerdo con una de las
precedentes reivindicaciones, caracterizado porque como
fuente de la radiación que pasa a través del gas de muestra al
realizar el registro del espectro de transmisión, se utilizan
radiadores de banda ancha, preferiblemente radiadores térmicos.
26. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 25, caracterizado porque el registro del
espectro de transmisión se efectúa mediando utilización de filtros
de interferencia y/o de un monocromador y/o de detectores
ópticos.
27. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 24, caracterizado porque como fuente de
la radiación que pasa a través del gas de muestra al realizar el
registro del espectro de transmisión, se utilizan radiadores de
banda estrecha, preferiblemente LED's o fuentes de luz láser.
\newpage
28. Procedimiento de acuerdo con una de las
precedentes reivindicaciones, caracterizado porque las
longitudes de onda límites de las regiones espectrales
seleccionadas al realizar el registro del espectro de transmisión,
se determinan estableciendo las longitudes de onda límites fijamente
en relación con una señal de referencia.
29. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 28, caracterizado porque como señal de
referencia se usa una signatura característica del espectro de
transmisión que se ha de registrar, preferiblemente de la región de
la más alta absorción de la radiación por metano.
30. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 28, caracterizado porque como señal de
referencia se usan típicas evoluciones de espectros de sustancias
que se disponen adicionalmente en la trayectoria de los rayos de la
disposición para la medición del espectro de transmisión.
31. Procedimiento de acuerdo con una de las
precedentes reivindicaciones, caracterizado porque junto a
regiones espectrales, en las cuales el espectro de transmisión del
gas de muestra contiene informaciones acerca de su composición,
también se vigilan regiones espectrales, en las que no tiene lugar
ninguna absorción o tiene lugar solamente una muy pequeña absorción
por el gas de muestra.
32. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 31, caracterizado porque las regiones
espectrales totalmente o casi exentas de absorción se utilizan para
el control propio de la medición del gas de muestra en forma de una
referencia.
33. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 31 ó 32, caracterizado porque para la
calibración de la disposición de medición, en lo esencial para cada
registro de un espectro de transmisión del gas de muestra o en una
sucesión frecuente, se efectúa una medición en una región espectral
exenta de absorción del gas de muestra.
34. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 31 a 33, caracterizado porque una medición
en vacío de la disposición de medición con un gas inerte para el
ajuste de las condiciones de medición, se realiza siempre tan solo
cuando, al realizar la medición en las regiones espectrales
totalmente o casi exentas de absorción, aparecen desviaciones con
respecto a por lo menos una de las precedentes mediciones en esta
región espectral exenta de absorción.
35. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 34, caracterizado porque una medición en vacío
de la disposición de medición con un gas inerte para el ajuste de
las condiciones de medición se lleva a cabo siempre tan solo cuando
la medición en las regiones espectrales totalmente o casi exentas de
absorción la desviación con respecto a por lo menos una de las
mediciones precedentes sobrepasa un valor de umbral que se puede
establecer de antemano.
36. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 34, caracterizado porque la desviación con
respecto a por lo menos una de las precedentes mediciones por
debajo del valor de umbral que se puede establecer de antemano, se
considera como factor de corrección para las mediciones al realizar
la determinación de las magnitudes físicas que se han de determinar
en relación con la calidad de un gas.
37. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 31 a 36, caracterizado porque las regiones
espectrales totalmente o casi exentas de absorción están situadas en
el intervalo de aproximadamente 1.500 a 1.600 nm.
38. Procedimiento de acuerdo con una de las
precedentes reivindicaciones, caracterizado porque una o
varias de las magnitudes físicas que se han de determinar en
relación con la calidad de un gas se determinan puramente por
cálculo mediando utilización de magnitudes determinadas procedentes
del espectro de transmisión con formación del producto escalar, de
tal manera que las magnitudes físicas determinadas por medición y
por cálculo describen correctamente en lo esencial el
comportamiento como gas real del gas de muestra al emplearse en
procedimientos de aproximación normalizados.
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