medicion volumenes gas natural

7/21/2019 Medicion Volumenes Gas Natural

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PREPARADO POR: Ing. Fausto Ramos Aguirre M.Sc.


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MEDICION ESTATICA, es determinar por metodos manuales oautomatizados el volumen en condiciones standar de un liquido o unfluido contenido en un recipiente.

MEDICION DINAMICA, es determinar por metodos directos oindirectos (inferencia) el volumen por unidad de tiempo (caudal), deun fluido recorriendo por un sistema hidraulico abierto o cerrado.

CONCICIONES ESTANDAR.- en la medicion estatica o dinamica elfluido puede estar en diferentes condiciones de presion ytemperatura cuando se realiza la medicion, mediante factores decorreccion se debe traer el valor medido a las condiciones standar

que son: presion 1 atmosfera (101325 Pascales) y Temperatura 15,5C (60 F)


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SON LOS MAS EMPLEADOS SON UNA APLICACION DEL TEOREMA DE BERNOUILLE YCONSISTEN BASICAMENTE EN CREA UN DIFERENCIAL DE PRESION EN EL FLUJO DEL FLUIDOMEDIANTE UNA RESTRICCION QUE PUEDE SER DEL TIPO PLACA ORIFICIO, ESTRECHAMIENTOS

DE TUBERIAS, ESTE DIFERENCIAL DE PRESION ES MEDIDO POR MEDIO DE UN MANOMETRODIFERENCIAL Y LUEGO CON LA APLICACION DEL TEOREMA DE BERNOUILLE, TRANSFORMADOEN VELOCIDAD Y EN CAUDAL.

OTROS METODOS DINAMICOS DE INFERENCIA, TRANSFORMAN LA VELOCIDAD DEL FLUJO ENCAUDAL COMO EN EL MEDIDOR DE TURBINA.

Todo aumento de la velocidad de flujodetermina un incremento de la cargacinetica (velocidad) y un decremento

de la carga estatica o de presion


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ECUACIONES DEL MANOMETRO DIFERENCIAL


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Informaciontomada delMANUAL DE LAGPSA, Capitulo 3


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MEDIDOR DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO


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Un medidor de desplazamiento positivo es un equipo de medicin de flujo quesepara un lquido en volmenes discretos y los contabiliza de forma separada.

La exactitud de la cantidad medida depende de tres factores principales :

Que el volumen de la cmara de medicin permanezca constante.

Que todo el liquido que entra al medidor vaya a la cmara de medicin.

Que el flujo transferido pase por el medidor solo una vez.

Carcasa

Cmara de Medicin

Rotor

Entrada


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MEDIDORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO (MDP)


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MEDIDORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO (MDP)

Miden el flujo directamente al separarlo en segmentos continuos de

volumen conocido, los cuales se van contando automticamente cadavez que pasan. Hay de varios tipos, pero aqu solo ilustraremos el depaletas o tipo Smith.

A medida que el fluido pasa, los

alabes y el rotor giran alrededor deuna leva fija.

En azul aparece el fluido entrandoa la cmara. Los alabes A y D

estn completamente cerrados.

El rotor gira por el movimiento delfluido y ahora slo el alabe Aretiene el fluidoLos alabes A y B contienen unvolumen conocido de lquido.

El alabe A se abre y descarga elvolumen que retena junto con elalabe B. El contador marca elvolumen dado el paso del alabe.

Un MDP se compone de:

Leva fija (verde)

Rotor (amarillo)

Alabes


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Este es un medidor de inferencia (infiere

el flujo), el cual se determina por larotacin angular del rotor y con estainformacin se deduce el volumen deliquido que ha pasado por el medidor.

Supuestos en el medidor de Turbina:

EL rea de flujo permanececonstante.

El rotor detecta la velocidad mediadel fluido.


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PULSOS DE LA TURBINA


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PULSOS DE LA TURBINA

Al girar la turbina del medidor se registran pulsoselectromagnticos porcada nmero determinado de vueltas, esto es, un nmero de pulsos por

cada volumen de fluido contado.

El Transductor emite un pulsocada vez que un punto de estospasa por debajo de el.

Transductor

Para cada turbina es constante elnmero de pulsos por cada volumen

contado. Esta constante es el K-Factor yes propia de cada turbina.

BBL

PulsosFactorK

Fotos del medidor de turbina


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Fotos del medidor de turbina

Interior de un medidor de turbinaMedidor de turbina en mantenimiento

Turbina sistema PECO en PS1 Turbinas sistema PECO en PS1


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MEDICION DINAMICAPROBADORES

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Los dispositivos ms comunes para la calibracin demedidores son:

Tanque probador volumtrico (seraphines)

Probadores de desplazamiento mecnicoProbador BidireccionalProbador UnidireccionalProbador Compacto

Medidor maestro


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MEDICION DINAMICA


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Procedimiento para calibracin de medidores empleando un probadorcompacto o de desplazamiento mecnico.

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INSTALACION TIPICA DEL PROBADOR


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PROBADOR DE TUBERA BIDIRECCIONAL ENUCON CMARAS DE LANZAMIENTO HORIZONTALES

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PROBADORES


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Los probadores (Provero Patrones) se usan paracalibrar los medidoresde flujo. Dado que un error en un medidor de inferencia (turbina) es muy

difcil de detectar, la norma API para la venta, custodia o transferencia decrudo establece que estos medidores deben calibrarse por lo menoscada 24 horas. La estacin de bombeo PS-1 es una excepcin a estanorma y los medidores se calibran cada mes.

Este aparato mide los pulsos que da la turbinapor un nmero debarrilesde capacidad del probador (por ejemplo, 10385 pulsos cada 33barriles).El mtodo de calibracin usado en el campo se conoce como probadorbidireccional de esfera que se describir a continuacin.

PROBADORES


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El prover usado en Cao Limn tiene tubera ANSI 150 de 18 con paredestndar (espesor de 0.375). La esfera que est en su interior es de

nitriloy debe estar inflada entre un 2% y 3% mas que el dimetrointerior del tubo para que entre a presin y no deje escapar crudo.

Esfera de NitriloEl probador tiene unavlvula de 4 vasparacambiar el sentido del

flujo.

Tiene dos sensoresque contabilizan elnmero de pulsos que emite la turbinamientras la esfera pasa entre ellos.

Tambin posee de dos plataformasde lanzamientoa 45 que frenanla esfera por medio de la fuerza de gravedad y la acomodan paracomenzar una prueba de calibracin.


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Fotos del probador


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Vlvula de 4 vas Sensores de paso de la esfera

Plataforma de lanzamientoProbador bidireccional en PS1

FACTORES DE CORRECCION DEL MEDIDOR,


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La calibracin consiste en comparar las lecturas originadas por elmedidor frente a un volumen conocido.

FACTORES DE CORRECCION DEL PROVADOR (prover)

CtspEl efecto de la temperatura en el material de construccin de la carcasa del probador

CpspCorreccion por efecto de la presion en el material de construccin de la carcasa del probadorCtlp

Correcion por efecto de la temperatura en el lquido (tablas 6A, 6B, 6C y 6D del MPMS) probador

CplpCorreccin por efecto de la presin en el lquido en el probador

FACTORES DE CORRECCION DEL MEDIDOR (meter)


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Ctlm

El efecto de la temperatura en el liquido en el medidor

Cplm

Correccion por efecto de la presion en el liquido del medidor

EsferaPlataforma de lanzamiento


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CARTA DE CONTROL DEL MEDIDOR

0,99230,99240,9925

0,99260,99270,99280,99290,99300,99310,99320,99330,99340,99350,99360,99370,99380,99390,99400,99410,9942

0,99430,99440,99450,99460,99470,99480,99490,99500,99510,99520,99530,99540,9955

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25

RUN

MF

MF

UWL

UAL

UTL

LWL

LAL

LTL

AVG

GENERACIN DE CARTAS DE CONTROL

CONTROL ESTADISTICO


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Se lleva control de los ltimos 25Factores de Medidor (FM) y sobre elpromedio se toma un rango con +/- 2 desviaciones estndares ().

Por ejemplo si el promedio es 0.9999 y =0.002 entonces se acepta un FMslo si est en 0.9999 +/- 0.004 (entre 0.9995 y 1.0003).

Si el FM est entre 2

y 3

del promedio, la prueba debe ser repetida,pero si se pasa de 3 la turbina debe salir de servicio.

0.9992

0.9994

0.9996

0.9998

1.0000

1.0002

1.0004

1.0006

01/08/02

01/13/02

01/18/02

01/23/02

01/28/02

02/02/02

02/07/02

02/12/02

02/17/02

Fecha de la corrida

Factord

elMedidor


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7474

Es una placa con un orificio

(generalmente afilado aguas arriba

y biselado aguas abajo).

Se usa con lquido limpios y

gases.Los fluidos sucios producen

erosin del filo de la placa.

Se usan orificios excntricos:

En la parte alta, para permitir

el paso de gases al medirlquidos.

En la parte baja, para dejar

pasar slidos suspendidos.


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Medidor Diferencial Tipo Tubo Venturi Este es un medido tipo boquilla,existen varias configuraciones disponibles de Tubos Venturi. Aunque el

ms comn es el Tipo Herchel. Estos medidores pueden manejar slidos

en suspensin y fluidos viscosos. Sin embargo, estos medidores son de

ato costo y normalmente no estn disponibles para tuberas menores de

seis (6) pulgadas de dimetro El Tubo "Venturi" es el elemento primario

del instrumento de flujo colocado en la lnea para medir una presin

diferencial relacionada al flujo.

Tubo Ventu r i


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76 76

Tubo Venturi

Se utiliza cuando es importante limitar la cada de presin.

Consiste en un estrechamiento gradual cnico y una descarga con salida

tambin suave.

Se usa para fluidos sucios y ligeramente contaminados.

Tobera De Flujo


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Como su nombre lo indica tiene forma de una Tobera, la cual debe insertarse en latubera dentro de dos bridas. La tobera permite caudales hasta de 60% superiores ycon una prdida de presin diferencial de 30 a 80% comparada con la platina de

Orificio en las mismas condiciones de servicio.Puede usarse en fluidos con un ligero contenido de slidos en suspensin. Precisinde +/-0,95 a 1,5%.

Medidor Diferencia Tipo Tobera o Boquilla Este tipo de medidor basa sumedicin en la cada de presin de un fluido fluyendo a travs de una


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medicin en la cada de presin de un fluido fluyendo a travs de una

restriccin en la lnea de flujo. Las boquillas vienen en varias formas. En

todos los casos la conexin aguas arriba esta localizada a una distancia

equivalente a un dimetro de la tubera. Este medidor puede manejarslidos en suspensin y no tiene partes mviles. Esta limitado a

moderados tamaos de tubera y bajos rangos de fluid La ventaja que

tiene sobre el Medidor Tipo Tubo Venturi es una menor longitud y, por

lo tanto, un costo menor. Es igualmente apropiado para aplicaciones de

fluidos con un alto grado de sedimentos. Los principales tipos de

boquillas, son las de tipo brida, las de conexiones en el cuello.

Tubo PitotMide la diferencia entre la presin Total y la presin Esttica la cual es


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Mide la diferencia entre la presin Total y la presin Esttica, la cual esproporcional al cuadrado de la velocidad del fluido. Es muy sensible ala distribucin de velocidades dentro de la seccin a medir (Perfil de

Flujo). Para mejorar la precisin se debe efectuar varias medidas enpuntos determinados y promediar las raices cuadradas de lasvelocidades medidas. Precisin baja de +/-1,5 a 4,0%.

Medidor Diferencial Tipo Tubo Pitot Un Tubo Pitot es un elemento quecompara a la presin esttica con la combinacin de la presin esttica y

la presin dinmica o presin total del flujo. La diferencia de esta

presin esttica y la presin total es la medida de la velocidad de flujo

en la tubera, en el punto de impacto de la presin. Se caracteriza por

ser de bajo costo y de fcil remocin. Los medidores tipo Tubo Pitot, son

de baja exactitud y no es recomendable para fluidos sucios.


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Tubo AnnubarEs una mejora del tubo Pito! Consta de dos tubos independientes Uno


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Es una mejora del tubo Pito!. Consta de dos tubos independientes. Uno

mide la presin Total y tiene una longitud de un dimetro de tuberia con

una serie de orificios de reas iguales y separados estratgicamente. El

otro aguas abajo mide la presin Esttica y tiene su orificio en el centrde la tuberia. Es menos sensible a la distribucin de velocidades dentro

de la seccin a medir (Perfil de Flujo) y tiene bajas prdidas de presin.

Precisin del +/-1,0%.


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Medidores De Flujo rea Variable Rotmetros


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Tambin llamados Rotmetros. Consisten en un flotador que cambia su

posicin dentro de un tubo vertical, proporcionalmente a la rata de flujo

del fluido.Los tubos pueden ser de vidrio o metlicos y su escala va montada a la

largo del tubo en las unidades deseadas. Ver Figura 19.

Los flotadores pueden tener varias formas: Esfricos

Cilndricos con borde plano

Cilndricos con -borde saliente hacia el flujo

Cilndricos con borde saliente contra el flujo

Son sensibles a la Viscosidad del Fluido.


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MEDIDOR ELECTROMAGNETICO


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Med idor elec tromagntico

Se basan en la Ley de induccinelectromagntica de Faraday: el voltajeinducido en un conductor que se mueveen un campo magntico, es proporcionala la velocidad del conductor, dimensindel conductor, y fuerza del campo

magntico(E=K V D B).

El medidor consta de:

Tubo de caudal: Tubo (de material no

magntico) recubierto de material noconductor (para no cortocircuitar elvoltaje inducido), bobinas generadorasdel campo magntico, electrodosdetectores del voltaje inducido en el

fluido.


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-Principio de Funcionamiento


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Estos medidores utilizan emisores y receptores de ultrasonido situados ya sea dentro o

fuera de la tubera, son buenos para medir lquidos altamente contaminados o

corrosivos, porque se instalan exteriormente a la tubera. Los medidores tienen una

exactitud de 0,5 a 5 y una variabilidad del rango entre 20:1 a 75:1 con escalalineal.


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95 95

MEDIDOR ELECTROMAGNETICO

Transmisor: Alimenta elctricamente

(C.A. o C.C.) a las bobinas.

Elimina el ruido del voltaje inducido.

Convierte la seal (mV) a la adecuada

a los equipos de indicacin y control

(mA, frecuencia, digitales).

Es poco sensible a los perfiles de

velocidad y exigen conductividad de

5/cm.

No originan cada de presin .

Se usan para lquido sucios, viscosos

y contaminados.


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O S SO COS


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98 98

MEDIDORES ULTRASONICOS

Medidores de ultrasnico s

Existen por lo general dos tipos de medidores ultrasnicos que son empleados para

medir el Caudal en ductos a presin.

El primero de ellos, denominado tiempo en trnsito (Transit-Time), emplea seales

acsticas mediante la transmisin de pulsos.

El segundo es el de efecto Doppler que emplea la transmisin de una onda continua.

Los medidores acsticos de efecto Doppler fueron considerados ms verstiles en un

principio, debido a su funcionalidad en flujos con una gran cantidad de aire y slidos

en suspensin. Sin embargo, y debido al desarrollo de microprocesadores que

permiten la transmisin multipulsos y con ello una mayor precisin bajo circunstancias

difciles del flujo, los medidores de tiempo en trnsito han recibido una mayor

aceptacin los ltimos aos, siendo desarrollados prototipos con un menor costo y

mayor precisin que los de efecto Doppler.

Medidor de ul t rason ido po r di ferencia de t iempos .


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En este caso se dispone de uno o mas pares de transmisores-receptores de

ultrasonido, colocados diametralmente opuestos, formando un ngulo () con

el eje de la tubera. El principio de medicin se basa en medir la diferencia en

el tiempo que tarda en viajar una onda de ultrasonido aguas abajo, con

respecto al tiempo que le toma en viajar aguas arriba.

En los medidores de haz mltiple, se mide la velocidad del fluido en diversos

planos y se obtiene un promedio.

Este medidor opera con gases y lquidos, pero presenta mejor desempeo en

gases.

Medidor de ul t rasonido por d i ferenc ia de t iempos

En un caso la velocidad aparente del sonido se ve aumentada por la velocidad del
http://c/Documents%20and%20Settings/Default%20User/Mis%20documentos/Materias/Juan%20Carlos%20-%20Organizaci%C3%B3n%20de%20Material%20de%20Clase%20Prof.%20Silvana/Instrumentaci%C3%B3n/Instrumentacion07/Clases/Video/Q3pr.avihttp://c/Documents%20and%20Settings/Default%20User/Mis%20documentos/Materias/Juan%20Carlos%20-%20Organizaci%C3%B3n%20de%20Material%20de%20Clase%20Prof.%20Silvana/Instrumentaci%C3%B3n/Instrumentacion07/Clases/Video/Q3pr.avihttp://c/Documents%20and%20Settings/Default%20User/Mis%20documentos/Materias/Juan%20Carlos%20-%20Organizaci%C3%B3n%20de%20Material%20de%20Clase%20Prof.%20Silvana/Instrumentaci%C3%B3n/Instrumentacion07/Clases/Video/Q3pr.avihttp://c/Documents%20and%20Settings/Default%20User/Mis%20documentos/Materias/Juan%20Carlos%20-%20Organizaci%C3%B3n%20de%20Material%20de%20Clase%20Prof.%20Silvana/Instrumentaci%C3%B3n/Instrumentacion07/Clases/Video/Q3pr.avi


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p pfluido, mientras que en el otro se ve disminuida. Esta diferencia en tiempos esproporcional a la velocidad del fluido, y est determinada por la siguiente frmula:

V = - [(D/sen . cos )(tab -tba)] / (2tab .tba)

Donde:

V = Velocidad del fluido.

= Angulo de inclinacin del haz de ultrasonido con

respecto al eje longitudinal de la tubera.

D = Dimetro interno de la tubera.

tab = Tiempo de viaje de la onda del punto a al b.

tba = Tiempo de viaje de la onda del punto b al punto a.

Medidores por ultrasonido



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101101


Medidores de ultrasnico s

Los medidores acsticos de efecto

Doppler miden la velocidad de las

partculas, ya sean slidos en

suspensin o burbujas de aire, que se

desplazan en un fluido en movimiento.Un transductor emisor emite seales

acsticas de

frecuencia conocida, que son reflejadas

por las partculas en movimiento, y que

son captadas por un transductor

receptor. Fig. 1 Figura 1

MEDIDORES MASICOS


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102102


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MEDIDOR CORIOLIS


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Los medidores msicos son instrumentos de alta precisin que miden

ciertas propiedades de los fluidos como caudal, flujo de masa, densidad,temperatura, corte de agua (para el petrleo), entre otros. Son muy usados

en la industria petroqumica y en las relacionadas con alimentos y bebidas.

Su funcionamiento se basa en aprovechar una aceleracin de los cuerpos

en movimiento llamada coriolis; por eso tambin se les conoce como CFM

(Medidores de flujo de coriolis).

El principal fabricante de estos aparatos en el mundo es Micro Motion

nombre por el cual tambin se le conoce a los medidores msicos dentro

del campo de Cao Limn.


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Operacin, calibracin y diagnstico

de Medidores Msicos


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MEDIDORES MASICOS


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109109

MEDIDORES MASICOS

Las frecuencias de resonancia de lostubos de medicin depende de la masa

oscilante en los tubos y por lo tanto de la

densidad del producto. Luego la fuerza de

Coriolis est determinada por la siguiente

frmula:

La amplitud de la fuerza Coriolis depende

de la masa en movimiento m, su

velocidad en el sistema , y por tanto su

caudal msico.

)v*(m*2c

F

cF

= Fuerza de Coriolis

m = Masa en Movimiento

= Velocidad angular

v

= Velocidad radial en un sistema rotatorio u oscilante

Fuerzas Coriolis en los tubos de un medidor

MEDIDORES MASICOS


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110110

MEDIDORES MASICOSEn un medidor se utiliza la oscilacin en lugar de una

velocidad angular constante y los dos tubos de

medida paralelos con fluido en su interior se hacenoscilar desfasadamente de modo que actan como

una horquilla vibrante.

Las fuerzas Coriolis producidas en los tubos de

medidas, causan un desfase en la oscilacin del

tubo. (ver figura)

Cuando el caudal es cero, ej, si el fluido est quieto,ambos tubos oscilan en una fase (1).

Con caudal msico, las oscilacin del tubo disminuye

en la entrada (2) y aumenta en la salida (3).

Si el caudal msico aumenta, la diferencia de fase

tambin aumenta (A-B). las oscilaciones de los tubos

de medida se determinan utilizando sensores

electrodinmicos en la entrada y en la salida.

Fotos


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Fotos

Sensor en el pozo MN21

Caja de conexiones y cable

Medidores Multifsicos

E t did d di f di t l d l


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Este es un medidor que puede medir en forma directa los caudalesde gas, petrleo y agua, sin previa separacin de las fases. Esto

significa que las mediciones multifsicas son mediciones continuasen lnea de la tasa de petrleo, agua y gas de un pozo sin previaseparacin de las fases.

Este nuevo mtodo representa un significativo ahorro, incrementode la calidad y disponibilidad de los datos, permitiendo un rpidoanlisis de tendencia del comportamiento del pozo e inmediatodiagnstico, ya que posee la capacidad de monitorear el pozo entiempo real y continuamente desde una localizacin remota.

Adems, se debe de tener en cuenta que a medida que los camposde petrleo y gas se incrementan los cortes de agua puede afectarel comportamiento del pozo.


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En los medidores Multifsicos las fases son detectadas a una alta velocidad, porun detector de rayos gamma espectral de doble energa (herramienta de registro dedensidad). Este detector puede procesar un milln de puntos por segundo, luego el


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) p p p p g , gmedidor permite un clculo completo de caudales de agua, petrleo y gas en formarpida y precisa. El medidor de flujo incorpora un dispositivo llamado Tciegaen la

lnea de flujo aguas arriba de la unidad de medicin que acta como un filtro,impone una predecible forma de flujo hacia la corriente del flujo.

Esta T remueve las anomalas del flujo impuestas por las condiciones de losconductos de superficie y elimina la alta frecuencia de los flujos inestables en lagarganta del Medidor de Flujo Venturi.

La confiabilidad y precisin de estos medidores de flujo han sido verificadas duranteextensivas pruebas de campo a travs de cinco continentes, por lo que se puedeasegura la precisin y exactitud de las mediciones La unidad de medicinmultifsicas puede ser instalada para aceptar los fluidos directamente desde las

lneas de flujo y luego ser regresadas despus de la medicin. La prdida de presinusualmente es de 3 a 30 lpcm.


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Teora de Medicin del Medidor de Flujo Multifsico

El medidor de flujo multifsico est diseado para medir la tasa de


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El medidor de flujo multifsico est diseado para medir la tasa deflujo volumtrico total de petrleo, agua y gas de un pozo produciendo

a condiciones de lnea. Esas tasas de flujo son convertidas acondiciones estndar con un paquete PVT (incluido en la corriente delsoftware).Dos mediciones bsicas son hechas en la seccin demedicin: Una seccin Venturi, la cual mide el producto de la tasa deflujo msico total la tasa de flujo volumtrica total. Un densitmetro

nuclear de rayo Gamma, que provee la densidad y composicin de lamezcla (que es la fraccin de cada componente) en la garganta delVenturi. La seccin de medicin del medidor multifsico se presentaen la figura 8


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CALCULO DE CAUDAL DE GAS

Las variables que determinan el flujo a travs de tuberas para gas son:


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q j p g

Presin de flujo.

Temperatura de flujo. Longitud de tubera requerida.

Caudal a condiciones de

temperatura y presin

existentes. Gravedad especfica del gas.

Dimetro interno de tubera.

Para el clculo de caudal de gas natural, es de gran utilidad la frmulapropuesta por Thomas R Weymouth


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