MEDICIÓN DINÁMICA DE CRUDOS, REFINADOS Y GLP

Transcripción

1 MEDICIÓN DINÁMICA DE CRUDOS, REFINADOS Y GLP UNIDAD 2 DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS 1

2 OBJETIVO Dimensionar equipos de medición dinámica, de acuerdo con las necesidades operacionales. 2

3 Tecnologías relacionadas con la medición dinámica Medidores de flujo Probadores Computadores de flujo Instrumentación secundaria y accesorios Volumétricos Másicos Covencionales Unidireccionales Medidores de temperatura Directos Compactos (SVP) Bidireccionales Medidores de presión Indirectos Tanque Medidores de densidad Maestros Filtros Válvulas 3

4 TERMINOLOGÍA Qué hacen los siguientes equipos? Fuente: FMC Technologies Fuente: FMC Technologies Registran el flujo volumétrico o másico del gas o líquido. 4 4

5 TERMINOLOGÍA Qué es un probador? Fuente: Calibron Inc Recipiente abierto o cerrado de volumen conocido utilizado como un volumen de referencia estándar (patrón) para la calibración de medidores de flujo. API MPMS Capítulo 4. 5

6 TERMINOLOGÍA Computador de flujo Unidad de procesamiento aritmético que acepta señales convertidas eléctricamente que representan las variables de los sistemas de medición de líquido o gases y desarrolla cálculos con el propósito de proveer la rata de flujo e información de la cantidad total transferida. Fuente: Omni Flow Computers 6

7 TERMINOLOGÍA Hacen parte de la instrumentación secundaria Dispositivos que generan señales de entrada que son procesadas por los dispositivos terciarios (computadores de flujo) para representar las variables del proceso (presión, temperatura y densidad) que intervienen en el cálculo de las cantidades transadas. Fuente: Endress&Hauser 7

8 TERMINOLOGÍA El rendimiento y la calidad de un equipo de medición lo definen: Exactitud. Repetabilidad. Rangeabilidad (turndown ratio). Linealidad. 8 8

9 TALLER TECNOLOGÍAS MEDICIÓN DINÁMICA 9

10 CLASIFICACIÓN DE MEDIDORES DIRECTOS DESPLAZAMIENTO POSITIVO VOLUMÉTRICOS PRESIÓN DIFERENCIAL VÓRTICE PLATINA CODO TOBERA VENTURI TUBO PITOT INDIRECTOS TURBINAS CONVENCIONAL HELICOIDAL ULTRASÓNICOS EFECTO DOPPLER TIEMPO DE TRÁNSITO ELECTROMAGNÉTICOS MÁSICOS EFECTO CORIOLIS TÉRMICOS 10

11 CLASIFICACIÓN DE MEDIDORES PARA TRANSFERENCIA DE CUSTODIA MEDIDORES DE VOLUMEN DIRECTO PD METER Buen desempeño en alta viscosidad. Bajo precio en pequeños tamaños. Tecnología tradicional. Buena precisión. Requiere calibración para cada producto. Unidireccional, intrusivo. Altos costos de mantenimiento. Rangeabilidad limitada. Fuente: FMC TECHNOLOGIES VER ANIMACIÓN 11

12 CLASIFICACIÓN DE MEDIDORES PARA TRANSFERENCIA DE CUSTODIA MEDIDORES DE VOLUMEN DIRECTO PD METER Fuente: FMC Technologies 12

13 CLASIFICACIÓN DE MEDIDORES PARA TRANSFERENCIA DE CUSTODIA MEDIDORES DE VOLUMEN DIRECTO PD METER Fuente: FMC Technologies 13

14 CLASIFICACIÓN DE MEDIDORES PARA TRANSFERENCIA DE CUSTODIA MEDIDORES DE VOLUMEN DIRECTO PD METER Fuente: FMC Technologies 14

15 CLASIFICACIÓN DE MEDIDORES PARA TRANSFERENCIA DE CUSTODIA MEDIDORES DE VOLUMEN DIRECTO PD METER Fuente: FMC Technologies 15

16 CLASIFICACIÓN DE MEDIDORES PARA TRANSFERENCIA DE CUSTODIA MEDIDORES DE VOLUMEN DIRECTO PD METER Fuente: FMC Technologies 16

17 CLASIFICACIÓN DE MEDIDORES PARA TRANSFERENCIA DE CUSTODIA MEDIDORES INDIRECTOS TURBINAS Bajo precio. Excelente repetibilidad. Tecnología tradicional. Media caída de presión. Maneja alta rata de flujo. Requiere mantenimiento (Costo medio o bajo). Calibración por producto. Típicamente Unidireccional. Rangeabilidad limitada. Maneja bajas viscosidades. Fuente: FMC Technologies Ver Animación 17

18 , 1,0 1 7, 0 = 0 /R R,7 0 2, 0 = 0 /R R,2 0 KF = Factor K es la cantidad de pulsos por unidad de. Valor inicial dado por el fabricante 0 R = 0 /R CLASIFICACIÓN DE MEDIDORES PARA TRANSFERENCIA DE CUSTODIA MEDIDORES INDIRECTOS TURBINAS Fuente: FMC Technologies 18

19 CLASIFICACIÓN DE MEDIDORES PARA TRANSFERENCIA DE CUSTODIA MEDIDORES INDIRECTOS ULTRASÓNICOS (UFM) Fuente: FMC Technologies Sin partes móviles internas. Muy baja caída de presión. Mínimo mantenimiento. Alta rangeabilidad. Maneja alta rata de flujo. Alta capacidad de diagnóstico. Es bidireccional. Costosos. Difíciles de verificar y calibrar con los métodos tradicionales. Sedimentación puede afectar su precisión. Limitaciones en productos con muy alta viscosidad. Ver Animación 19

20 CLASIFICACIÓN DE MEDIDORES PARA TRANSFERENCIA DE CUSTODIA Medidores indirectos ULTRASÓNICOS (UFM) TIEMPO DE TRÁNSITO El tiempo que tarda un pulso acústico atravesando diagonalmente la línea. La diferencia de tiempo es proporcional al promedio de la velocidad. Fuente: Raguá, t d y t u pueden expresarse de la siguiente manera: V L ( tu td ) 2cost t u d El volumen es inferido de la velocidad promedio (V), el área del medidor (A) y el tiempo (t): Q = V*A Volumen = Q*t 20

21 CLASIFICACIÓN DE MEDIDORES PARA TRANSFERENCIA DE CUSTODIA MEDIDORES MÁSICOS EFECTO CORIOLIS Sin partes móviles. Alta exactitud. Mínimo mantenimiento. Alta rangeabilidad. Bidireccional. En líquidos permite medir masa y densidad. Costoso. Muy alta caída de presión. Exigente en su instalación. Alta afectación con vibraciones. Difíciles de verificar y calibrar. Fuente: Emerson Process 21

22 CLASIFICACIÓN DE MEDIDORES PARA TRANSFERENCIA DE CUSTODIA Medidores másicos EFECTO CORIOLIS SIN FLUJO Izquierda Entrada Salida Eje de Soporte Lado Salida Lado Entrada Derecha Izquierdo Lado Entrada Lado Salida Fuente: Emerson Process Derecho T = 0 22

23 CLASIFICACIÓN DE MEDIDORES PARA TRANSFERENCIA DE CUSTODIA Medidores másicos EFECTO CORIOLIS Izquierdo CON FLUJO Eje Torsión Salida Eje de Soporte Entrada Entrada Lado de Salida Fuerza de Reacción del Fluido (Salida) Derecho T = Microsegundos de tiempo Fuerza de Reacción del Fluido (Entrada) Fuente: Emerson Process T X Factor de Calibración de Flujo = Rata de Flujo seg T) X (g/seg/seg) = g/seg rata X tiempo = Total de flujo másico 23

24 CLASIFICACIÓN DE MEDIDORES PARA TRANSFERENCIA DE CUSTODIA MEDIDORES MÁSICOS EFECTO CORIOLIS MEDICIÓN DE DENSIDAD Fluido de baja densidad 1 f Fluido de alta densidad 1 f Fuente: Emerson Process 24

25 CLASIFICACIÓN DE MEDIDORES PARA TRANSFERENCIA DE CUSTODIA MEDIDORES MÁSICOS EFECTO CORIOLIS MEDICIÓN DE DOS VARIABLES RESUMEN D = Cambio de fase m = Flujo Másico f R = Cambio en la frecuencia de resonancia r = Densidad 25

26 SELECCIÓN DE MEDIDORES Medidor ideal Amplios rangos de flujo, de temperatura, de presión, de densidad, de viscosidad Medir gas, líquidos o mezclas Bidireccional No afectarse por los perfiles del flujo Inmune a pulsaciones o vibraciones del proceso Generar mínimas caídas de presión Calibración o verificación en línea (en campo) Larga estabilidad en el tiempo Bajo costo de mantenimiento y de operación Y.. Económico 26

27 SELECCIÓN DE MEDIDORES VARIABLES DE SELECCIÓN PRODUCTO: Densidad, viscosidad, contaminantes, sedimentos y agua contenida. OPERACIÓN: Temperatura, presión, flujo (pulsante, estable), perfil de flujo. CARACTERÍSTICAS: Repetibilidad, reproducibilidad linealidad, rangeabilidad (Turn down ratio), caída de presión, exactitud, capacidad de diagnóstico, necesidad de espacio, tamaño, peso. COSTOS: Ahorro de energía, mantenimiento, verificación y calibración, repuestos. 27

28 SELECCIÓN DE MEDIDORES CARACTERÍSTICAS DEL PRODUCTO 1000 Viscosity (cst) Flow Rate (BPH) PD Meter Helical Turbine Meter Conventional Turbine Meter Fuente: Catálogo Faure Herman. 28

29 SELECCIÓN DE MEDIDORES CARACTERÍSTICAS DEL PRODUCTO Fuente: Catálogo Faure Herman. 29

30 SELECCIÓN DE MEDIDORES CARACTERÍSTICAS DEL PRODUCTO Fuente API MPMS 5.1 figura 1. 30

31 VARIABLES DE OPERACIÓN SELECCIÓN DE MEDIDORES Fuente: FMC Technologies 31

32 SELECCIÓN DE MEDIDORES VARIABLES DE OPERACIÓN Fuente: FMC Technologies 32

33 HERRAMIENTA TABLA DE COMPARACIÓN SELECCIÓN DE MEDIDORES TABLA COMPARATIVA DE SELECCIÓN DE MEDIDORES REQUERIMIENTO PRINCIPIO DE MEDICIÓN PDM DPM VORTEX TURBINA UFM EFM CORIOLIS TÉRMICO MEDICIÓN LÍQUIDOS SI SI SI SI SI SI SI SI MEDICIÓN DE GAS SI* SI NO SI SI NO SI SI FLUJOS BAJOS (<1 BPH) SI NO NO NO SI NO SI SI FLUJOS ALTOS (>20000 BPH) NO NO NO NO SI SI NO NO LÍQUIDOS NO CONDUCTIVOS SI SI SI SI SI NO SI SI BAJA VISCOSIDAD (<1 Cp) NO SI SI SI SI SI SI SI ALTA VISCOSIDAD (>500 Cp) SI NO NO NO SI* SI SI NO FLUIDOS CRIOGÉNICOS NO SI SI NO NO NO SI NO FLUJO VOLUMÉTRICO SI SI SI SI SI SI SI NO FLUJO MÁSICO NO NO NO NO NO NO SI SI REPETIBILIDAD <0.02% SI NO NO SI SI SI SI NO DIÁMETRO PEQUEÑO (< 1") SI NO NO NO SI* NO SI SI DIÁMETRO GRANDE ( >20") NO NO NO NO SI SI NO SI* TEMPERATURA ALTAS (>200 C) NO SI SI NO NO NO SI NO PRESIÓN ALTAS (>2000 PSI) NO SI SI SI SI NO NO NO RANGEABILIDAD LIMITADA ALTA ALTA LIMITADA ALTA ALTA ALTA LIMITADA PÉRDIDA DE PRESIÓN BAJA ALTA ALTA MEDIA BAJA BAJA ALTA BAJA *Bajo condiciones especiales de construcción Fuente:Ing. Rafael Mesa, 2010.

34 SELECCIÓN DE MEDIDORES CUBO DE LA DECISIÓN Debe mantenerse el volumen del cubo. Ej. 1: Alta rangeabilidad y alta viscosidad = BAJA EXACTITUD V 800 I 700 S 600 C 500 O 400 S 300 I 200 D 100 A 50 D RANGEABILIDAD Fuente: Ing. Rafael Mesa,

35 SELECCIÓN DE MEDIDORES CUBO DE LA DECISIÓN Ej. 2: Alta exactitud y alta viscosidad = BAJA RANGEABILIDAD V 800 I 700 S 600 C 500 O 400 S 300 I 200 D 100 A 50 D RANGEABILIDAD Fuente: Ing. Rafael Mesa,

36 SELECCIÓN DE MEDIDORES CUBO DE LA DECISIÓN. Ej. 3: Alta exactitud y alta rangeabilidad = BAJA VISCOSIDAD V 800 I 700 S 600 C 500 O 400 S 300 I 200 D 100 A 50 D RANGEABILIDAD Fuente:Ing. Rafael Mesa,

37 TABLA COMPARATIVA DE COSTOS COSTOS DE INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO PRINCIPIO DE MEDICIÓN CRITERIO PDM TURBINA UFM CORIOLIS TUBERÍA BAJO BAJO BAJO MEDIO ACONDICIONAMIENTO DE FLUJO BAJO ALTO ALTO BAJO VÁLVULAS MEDIO MEDIO MEDIO MEDIO INSTRUMENTACIÓN MEDIO MEDIO MEDIO MEDIO FILTROS ALTO ALTO BAJO BAJO DESAIREADOR ALTO BAJO BAJO ALTO MEDIDOR ALTO BAJO ALTO MEDIO CONTRAPRESIÓN MEDIO ALTO BAJO BAJO INSTALACIÓN MEDIO BAJO MEDIO ALTO COMISIONAMIENTO MEDIO MEDIO MEDIO ALTO MANTENIMIENTO ALTO MEDIO BAJO MEDIO CALIBRACIÓN EN SITIO MEDIO MEDIO ALTO ALTO PÉRDIDA DE ENERGÍA BAJO MEDIO BAJO ALTO Fuente: Ing. Rafael Mesa,

38 DIMENSIONAMIENTO DEL MEDIDOR Cada tecnología requiere su análisis particular: DESPLAZAMIENTO POSITIVO PD METERS MMH CAPÍTULO 5 API MPMS 5.2 TURBINAS MMH CAPÍTULO 5 API MPMS 5.3 CORIOLIS (MÁSICOS) MMH CAPÍTULO 5 API MPMS 5.6 ULTRASÓNICOS UFM MMH CAPÍTULO 5 API MPMS 5.8 Fuente: FMC Technologies Fuente: MICROMOTION Fuente: DANIEL 38