EVALUACIÓN DE LA PRUEBA TECNOLÓGICA: Medidor Ultrasónico de Flujo para Gas LEFM 380-Ci Plataforma Akal J4

EVALUACIÓN DE LA PRUEBA TECNOLÓGICA: Medidor Ultrasónico de Flujo para Gas LEFM 380-Ci SUBDIRECCIÓN DE GESTIÓN DE RECURSOS TÉCNICOS GERENCIA DE GESTIÓN DE PROYECTOS TECNOLÓGICOS Ing. César Andrés Bernal Huicochea Ing. Azucena Chavira González

Contenido Objetivo Introducción de la PT Criterios de desempeño Resultados de la PT Análisis y Evaluación Económica de la Prueba Tecnológica Conclusiones

OBJETIVO DE LA PT Evaluar Técnica y económicamente el Medidor Ultrasónico de Flujo LEFM 380-Ci de 24 a través de la realización de una Prueba Tecnológica en Instalaciones de la Plataforma Akal-J4 perteneciente al Activo Integral Cantarell evaluando, para demostrar el beneficio de la tecnología en la medición de gas húmedo amargo (en fase gaseosa), optimizando en la instalación, el rendimiento del sistema de medición de gas, mejorando su calidad y confiabilidad de medición, reduciendo la incertidumbre y aumentando la precisión.

Introducción de la PT La Ofertante Tecnológica METROMEX proporcionó a PEMEX-PEP su Medidor Ultrasónico de Flujo LEFM 380 Ci para la medición de gas húmedo-amargo, en aplicaciones de transferencia de custodia. El MUF LEFM 380 Ci posee características tecnológicas superiores a la tecnología existente en el mercado hoy día, se mencionan a continuación: Transductores ultrasónicos en alojamiento metálico (secos) sin contacto con el fluido, haciéndolos intercambiables bajo condiciones de servicio, sin requerir herramientas especiales. Químicamente resistentes a contenidos de azufre, agua y H2S. Inmunes a las concentraciones variables de N2 y CO2. Alta rangeabilidad y estabilidad en la medición del flujo de gas. Eliminan la necesidad de usar acondicionadores de flujo.

Introducción de la PT Paso libre al 100%, lo que reduce la probabilidad de formación de hidratos y obstrucciones. El procesamiento realizado en la electrónica anula los efectos del perfil de velocidades y el giro del mismo en el cálculo del volumen final reportado, debido a su diseño de Ocho Haces. Provee un sistema de medición de paso completo sin obstrucción, produciendo una menor caída de presión. Por todo lo anterior, PEP - Región Marina Noreste, Activo Integral Cantarell, Coordinación COPIE-SN promovieron el proceso de Prueba Tecnológica aceptando la instalación (sin costo para PEP) de un medidor ultrasónico de última generación, modelo LEFM-380-Ci, de 24, ANSI 600. Por interés de reconocimiento tecnológico innovador se gestiona la PT, para evaluar el diseño del MUF en la Plataforma Akal-J4, donde se acuerda comparar contra el medidor de 24 Ø de Placa Orificio situado corriente abajo y actualmente operando para la medición de Gas Húmedo Amargo que circula por éste. Se cuenta con un Patín de Medición que consta de dos trenes de medición montados en paralelo, con medidores tipo Placa Orificio, de conexión bridada, de 24 Ø y clase 600 RF.

Introducción de la PT MUF LEFM 380 Ci en

Introducción de la PT Esta presentación refleja el seguimiento, control, supervisión, análisis y evaluación de la ejecución y resultados que los actores involucrados obtuvieron bajo criterios definidos de la Prueba Tecnológica realizada del 01 de agosto al 15 de diciembre de 2011 y dentro del marco regulatorio aprobado por la Dirección General de PEP para la realización de Pruebas Tecnológicas. Previamente se realizó el proceso de calibración de los equipos se realizó en el laboratorio del CEESI, IOWA, trazable al NIST el 15 de octubre de 2010 y constituyendo elemento fundamental de las pruebas FAT.

Criterios de Desempeño. Parámetros a evaluar durante la ejecución de la Prueba Tecnológica son los que a continuación se mencionan: 1. Error en función del gasto o flujo normalizados a presión y temperatura base. 2. Linealidad de acuerdo a la especificación del fabricante. 3. Repetibilidad en función del gasto o flujo normalizados a presión y temperatura base. 4. Variabilidad con respecto al tiempo (3 meses, bajo condiciones estables de operación) se constatará que la incertidumbre ya la contemple. 5. La linealidad y la repetibilidad deberán realizarse en 3 niveles de flujo (bajo, medio, alto) dentro del intervalo de operación del medidor y de la instalación. Cada prueba debe estar constituida por un mínimo de 10 repeticiones.

Criterios de Desempeño. 6. Verificar que para el caso de los transductores, estos cumplan con lo previsto en las normas de referencia que apliquen. 7. Verificar documentalmente, que los materiales con los que está constituido el medidor (sujeto a prueba) son resistentes, y que en medida, a la presencia del ácido sulfhídrico, nitrógeno y bióxido de carbono, conforme a las especificaciones del fabricante. 8. Verificar que el resultado del algoritmo de cálculo, del computador de flujo, es correspondiente a lo previsto en las normas de referencia. ERRORES MÁXIMOS: ±0.7 % para qt qi qmax ±1.4 % para qmin qi qt REPETIBILIDAD: ±0.2 % para qt qi qmax ±0.4 % para qmin qi qt

Resultados de la PT El periodo de ejecución de la PT fue del 1 de agosto al 15 de diciembre de 2011. # Descripción A B Instalación Puesta en marcha y periodo de Fechas planeadas (dd/mm/aa) Fechas reales (dd/mm/aa) Inicio Final Inicio Final Observaciones Problemas estructurales al cierre final de la línea Sin problema a Verificar modificaciones Sin problema b Puesta en marcha 22/04/2011 29/04/2011 03/07/2011 06/07/2011 Sin problema Se colocó una composición c Pruebas iniciales química fija al medidor bajo prueba igual a la del medidor de referencia d Pruebas a corto plazo Sin problema C Pruebas a largo plazo 29/04/2011 30/07/2011 01/08/2011 15/12/2011 El equipo bajo prueba operó con la composición química fija durante toda la prueba 13

Resultados de la PT Los resultados obtenidos de las mediciones, se evaluaron conforme a los criterios de desempeño. Consideraciones: 147 lecturas tomadas, cada hora, desde el 6 hasta el 12 de octubre de 2011. Ningún error porcentual de la diferencias de las lecturas de los medidores superó el 13%, se consideraron todos los datos para este análisis. Los resultados de las mediciones del medidor utilizado como referencia, no pudieron ser relacionados con los patrones de medición de referencia asignados, debido a que no se contaron con las cartas de trazabilidad de los medidores de referencia. Con la única finalidad de encontrar la variabilidad entre los sistemas de medición, sólo se estudió el error porcentual relativo del flujo volumétrico entre los medidores de flujo. 14

Resultados de la PT Se realizaron las pruebas con tres flujos diferentes (alto, medio y bajo). La toma de datos, fue lo más cerrada (en el menor tiempo posible) para intentar evaluar la variabilidad que tuvo el sistema suponiendo que el flujo permaneciera constante. Flujo Actual Scanner 2000 (MUF). Presión de succión. Presión de descarga. Presión diferencial antes de realizar operación placa de orificio. Flujo total considerando 3 módulos operando. (Pipe Server) 143 MMpcsd 5.69 Kg/cm2 56.6 Kg/cm2 34 pgh2o@68 F 330 MMpcsd 1ra Serie de datos: 1ra Operación; flujo alto. 2da Operación; flujo bajo. 307 MMpcsd 29-30 MMpcsd Se obtienen y se determina que los valores de flujo sea tomados como: flujo alto (307 MMpcsd) y flujo bajo (29-30 MMpcsd).

Resultados de la PT Los residuales del ajuste, se consideraron error aleatorio del sistema de medición. Para el flujo bajo, la estabilidad porcentual del sistema de medición fue de -1.7E 10-4, ± 0.016, con un nivel de confianza del 95%. Para el flujo medio, la estabilidad porcentual del sistema de medición fue de -1.5E 10-3, ± 0.011, con un nivel de confianza del 95%. Para el flujo alto, la estabilidad porcentual del sistema de medición fue de - 6.4E10-4, ± 0.013, con un nivel de confianza del 95%. Se propuso efectuar pruebas a 3 niveles de flujo. Las pruebas no aportaron la evidencia solicitada, para cubrir los requerimientos de los criterios de desempeño establecidos (linealidad). 16

Análisis y Evaluación Económica de la Prueba Tecnológica PT: Medidor Ultrasónico de Flujo para Gas LEFM 380-Ci Análisis de Costos Totales. Las premisas para realizar el Análisis de Costos son las siguientes: Tasa de interés del 12% (de rentabilidad mínima). Costos de mantenimiento anuales de $133,638.38 USD de la Placa de orificio (medidor patrón). Costos de mantenimiento cada lustro de $10,000 USD del medidor ultrasónico MUF LEFM-380-Ci- 24. Tiempo de evaluación de 10 años, para observar el comportamiento de los costos acumulados futuros a un tiempo de evaluación 0 (cero), manteniendo las consideraciones antes mencionadas. Los precios están en dólares y no consideran IVA u otro impuesto.

Análisis y Evaluación Económica de la Prueba Tecnológica Medidor de Flujo Placa de Orificio Volumen [MMPCD] Valor del Gas Transportado [MMDLLS] % de incertidumbre total del sistema Costo debido a la incertidumbre en la medición [MMDLLS/día] Costo anual debido a la incertidumbre en la medición [MMDLLS/año] 168.5 0.57 1.00 0.0057 2.09 MUF 168.5 0.57 0.23 0.0013 0.48 Diferencia por la incertidumbre 0.77 0.0043 1.57 Tomando como referencia que: El costo de gas húmedo amargo es de $ 0.0034 USD por cada pie cúbico. El volumen de gas manejado, de 168.5 MMPCD, promedio estimado de gas transportado durante la ejecución de la PT. La variación de la incertidumbre total del sistema Placa de Orificio es del 1% (con instrumentación electrónica), valor tomado del AGA R3 Medición de Gas Natural usando Placas de Orificio. El sistema de medición Placa de Orificio en Akal J4, no fue inspeccionado ni se determinó su incertidumbre total. El valor de incertidumbre del 1% podría considerarse conservador al no considerar toda la vida útil del sistema instalado en Akal J4, desconociéndose su valor real.

Análisis y Evaluación Económica de la Prueba Tecnológica Comparación de costos totales (costos de inversiones iniciales, costos de mantenimiento de cada equipo y los costos anuales debido a la incertidumbre en la medición de cada sistema) Medidor de Flujo MUF Convencional Costo del Medidor [$ USD] Costo de Mantenimiento [$ USD] Frecuencia de Mantenimiento [Años] Costo anual debido a la incertidumbre en la medición [MMDLLS/año] 154,167.00 44,193.91 5 0.33 MUF 449,020.00 10,000.00 5 0.09

Conclusiones del Análisis y Evaluación Económica de la Prueba Tecnológica Del análisis de comparación de precios, se obtuvo lo siguiente: La comparación costos, arroja que el MUF es una mejor alternativa (presentando un ahorro del 47.85% a un periodo de evaluación de 10 años). Esto es propiciado intrínsecamente por los beneficios derivados de una menor incertidumbre en la medición y de los menores costos de mantenimiento del equipo MUF. Los medidores no requieren de costos elevados de mantenimiento, no obstante el costo de instalación se incrementa en aplicaciones costa afuera.

CONCLUSIONES Los medidores ultrasónicos de flujo de gas LEFM 380 Ci satisfacen los requerimientos de desempeño metrológico de la norma de referencia NRF-081-PEMEX-2005 y del Reporte AGA No.9; y pueden ser utilizados en aplicaciones de transferencia de custodia de flujo de gas. Para flujo de dos fases, el OT deberá acreditar mediante reportes de pruebas específicas avaladas por entidades debidamente acreditadas y reconocidas internacionalmente. Se cumplió satisfactoriamente con las Pruebas FAT y la Calibración del Sistema en el laboratorio de pruebas, y lo requerido en la Norma de referencia de PEP NRF-081-PEMEX-2005. La calidad de los datos recolectados entre el medidor de prueba y el de referencia, impidieron obtener los resultados a los parámetros de repetibilidad, reproducibilidad y linealidad.

CONCLUSIONES Se cumplió con el criterio de Error, obteniendo la densidad a partir de la velocidad sónica en el fluido bajo medición, obteniendo un error del -1% con una incertidumbre de +1%. El resultado del algoritmo de cálculo del computador de flujo es correspondiente con lo previsto en las normas de referencia. El análisis de costos entre los medidores, indica que el MUF es un medidor que ofrece un mejor escenario económico, desde la segunda semana de su aplicación y es una opción más económica conforme avanza el tiempo de su uso. Esto se debe principalmente a los bajos costos de mantenimiento y sus frecuencias aletargadas, que amortizan los altos costos iniciales de inversión. Además proporciona la ventaja de medir con una menor incertidumbre.

GRACIAS POR SU ATENCIÓN