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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA
UNIGAS - FIM
MEDICION DE GAS NATURAL
Ing. Julio Rodríguez [email protected]
Gerente TécnicoALMAQ S.A..
Agosto - 2005
Medidor Ultrasónico
Medidor Turbina
Cromatógrafo de GasesComputadora de
Flujo y Sistema de Supervisión
MEDICION TOTAL DE LA ENERGIA DEL GAS NATURAL
2
¿Porqué Corregir el Flujo?
• Volumen del gas medido en m3 y/o ft3
• Facturación basada sobre Volumen Normalizado• Términos: Condiciones Estándar o Base • Notación usada: Nm3 o Sm3 o Ncmh o Scmh• Condiciones Estándar :
– Temperature : 0 oC or 15 oC – Pressure : 1,01325 bar gas seco– Compressibility : 1
Influencia PTZ
• Influencia calculada de la “Ecuación de Estado”
P*V=Z*R*T– P: presión– V: volumen– Z: compresibilidad– R: constante universal del gas– T: temperatura
3
Incertidumbre
F PT
Computadora de Flujo Analógica (PLC) y Transmisores
- Flujo: Conversión de Pulsos en Medidor(0.05%) y en PLC (0.05%)- Pressure: mA convertidos en Transmisor (0.05%) y PLC: (0.05%)- Temperatura: mA convertidos en Transmisor (0.05%) y PLC: (0.05%)- Total Incertidumbre Adicionada: 0.3%
Incertidumbre
F PT
- Flujo: No hay Conversión Serial- Presión: No Conversión a Hart- Temperatura: No Conversióna HArt-Total incertidumbre adicionada: 0%
Computadora de Flujo Digital y Transmisores
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PROPOSITO DE LA MEDICION
¿Porqué Medir el Gas Natural?
Dos son los motivos principales por los cuales se construyen Estaciones de Medición de Gas Natural:
CONTROL DE PROCESOS, OPTIMIZACION Y BALANCE:La velocidad de medición es el factor importante. El factor económico no es involucrado y la exactitud de la medición es normalmente NO CRITICA.
TRANSFERENCIA DE CUSTODIA: La transferencia monetaria es el factor importante y por lo tanto la medición debe ser más exacta. La velocidad de respuesta es solo un factor secundario.
MEDICIONPRINCIPIOS DE APLICACION
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Principales Medidores Principales Medidores de Gasde Gas
MEDIDORES DIAFRAGMASMEDIDORES ROTATORIOS
MEDIDORES TURBINASMEDIDORES ULTRASONICOS
VELOCIDAD
MEDIDORES VORTEXMEDIDIRES ORIFICIO
DESPLAZAMIENTO
APROBADOS PARATRANSFERENCIA DE CUSTODIA
Medidores Medidores de Gasde Gas
BERNOULLI
Medidor de Orificio
KARMANN
Medidor Vórtex
TRANSITOEN EL TIEMPO
Medidor Ultrasónico
ANGULODEL ALAVE
Medidor Turbina
DESPLAZAMIENTO
Medidor Rotatorio
Velocidad
Desplazamiento
6
cucd
vV•COSϕ
⋅ t
1 - t1
2l = v
UDϕcos
d
l
ϕ
Transducer B
Transducer Amicrophone
speaker
l = 400mm
c = 400m/st = ?t = 1ms
T,P,δ = constant < 20msCD = CU
ϕcos⋅− v cl = t
U
U ϕcos⋅v
ϕcos⋅v + cl = t
D
D ϕcos⋅v
MEDIDOR ULTRASONICO
Principio de Operación – Par Reflectivo
DL/2 L/2
ϕv
Transductores
7
Configuraciones
Un par de Transductores
Dos pares de Transductores
Tres pares de transductores
Cinco pares de Transductores
8
Filtro
Medidor Ultrasónico
Intercambiador de Calor
Estación de Regulación y Medición con UFM
Regulador
Medidor Ultrasónico
Medidor Turbina
Aborbedor de ruido
Estación de Regulación y Medición con UFM y Turbina
9
Medidor Ultrasónico
Regulador
Absorbedor de Ruido
Silenciador
Estación de Regulación y Medición con UFM
Hazardous area
Safe area
3D10D
Longitud requerida upstream Longitud requerida downstream
10 - 20 D 3 – 5 D
3-5 D upstreamT
p
RS485 / 24 VDC
24 VDC QN
HART
Computadora de Flujo
UFM
Bidireccional:T: 3 - 5 D upstreamUnidireccional:T: 1,5 - 5 D downstream
Requerimientos de Instalación
10
Beneficios de la Medición Ultrasónica
• Alta Rangueabilidad (típico > 50-1)
• No producen caída de presión
• Medición de Flujo Bidireccional
• Alta exactitud y Medición Lineal
• No hay partes móviles, bajo mantenimiento
• Medición con gas sucio, húmedo, seco
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Salidas Electrónicas
• Frecuencia: 0 - 5000 Hz• Comunicación Serial RS-485 or RS-232 • Comunicación Modbus• Salida de Datos Válidos (alarma de fallas)
• Salida para Dirección de Flujo
• Salida opcional de 4-20mA
Ecuaciones Básicas
ϕcos•v + cL = tD
• t
1 - t1
2L = v
UDϕcosˆ
Ecuaciones Tránsito del TiempoEcuaciones Tránsito del Tiempo
Ecuación de VelocidadEcuación de Velocidad
ϕcos•−vcL=tU
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Ecuaciones Complejas
Rr - 1v = v(r)
n1
max( )v =
1L
v r dL L L∫
( )v = 1S
v r dSm S∫∫( )
( )k =
1S
v r dS
1L
v r dLc
S
L
∫∫
∫
Q = v A = vD4Line m m
2
⋅ ⋅π
v = f k vm adjust c L⋅ ⋅
La La más importantemás importante !!!!!!
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Medición de Gas Natural por Turbinas
-- Amplia Rangueabilidad: 1:20Amplia Rangueabilidad: 1:20-- Exactitud: Exactitud: < 1%, 0,5%< 1%, 0,5%-- Baja CaBaja Caíída de Presida de Presióónn-- Bajo PesoBajo Peso-- Bajos niveles de ruidoBajos niveles de ruido-- FFáácil mantenimientocil mantenimiento
Características
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CONDICIONES DE CALIBRACION
Variaciones del Flujo
Perturbaciones del Flujo
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ENDEREZADOR DE FLUJO
Acondicionador de Flujo
2 x D
Instalación Aprobada
5 x D
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2 x D
Instalaciones
!
!
!!
!
Capacidad (% Qmax)
0
0,5
-0,5
Erro
r de
Indi
caci
ón(%
)
linealidad
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Medición de Gas Natural por Rotatorios
Principio de Operación
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Características del MedidorCaracterísticas del Medidor
-- Amplia Rangueabilidad: 1:150Amplia Rangueabilidad: 1:150-- Alta ExactitudAlta Exactitud-- Baja Caída de PresiónBaja Caída de Presión-- Dimensiones reducidas: compactoDimensiones reducidas: compacto-- Bajo PesoBajo Peso-- Bajos niveles de ruidoBajos niveles de ruido--Fácil mantenimientoFácil mantenimiento- No es necesario tramos rectos
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