Sede Pirineos

METROLOGIA EN EL SECTOR ENERGÉTICO: UNA NUEVA VISION

Dirigido por:

Fernando Ferrer Margalef

Director del Centro Español

de Metrología, CEM

Titulo de la ponencia: Medición y análisis en los productos derivadosdel petróleo. Referencia a biocarburantes ybiolíquidos. Trazabilidad y control metrológico.

Ponente: Félix Gómez Cuenca

Fecha: 13/09/2012

ENCUENTRO

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INTRODUCCION

Productos derivados del petróleo Medición y análisis

Referencia a biocarburantes y biolíquidos. Trazabilidad y control metrológico

y analitico.

Medición y análisis en los productos derivados del petróleo. Referencia a biocarburantes y biolíquidos. Trazabilidad y control metrológico.

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METROLOGIA. INDICE

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METROLOGIA. INDICE

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IMPORTANCIA DE LA MEDICION EN EL SECTOR

VOLUMENES ESTÁTICOS VOLUMENES DINÁMICOS

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TEMPERATURA PRESION DENSIDAD

IMPORTANCIA DE LA MEDICION EN EL SECTOR

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•Volumen - Temperatura

•Tablas API: MPMS Chapter 11.1

•ASTM D1250:

•Tabla 53 A: Crudo, Densidad a 15 ºC

•Tabla 53 B: Productos, Densidad a 15ºC

•Tabla 54 A: Crudo, Volumen a 15ºC

•Tabla 54 B: Productos, Volumen a 15ºC

•Error de 1 ºC en la medida de temperatura representa

•0.11 % en Gasolinas

•0.08% en Gasóleos

IMPORTANCIA DE LA MEDICION EN EL SECTOR

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IMPORTANCIA DE LA MEDICION EN CLH

• Cambio de custodia

• Control de proceso

• Relaciones con la administración

• Equipos de control

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UNOS 50.000 MILLONES m3/año

UNOS 3.500 LOTES DE PRODUCTO/AÑO

UNOS 450 BT/AÑO

UNOS 1,5 MILLONES DE CC/AÑO

UNOS 800 TANQUES DE ALMACENAMIENTO

La tolerancia legal de los Sistemas de Medida de combustible transportado, almacenado y distribuido es de gran exigencia

El producto está sometido al reglamento de impuestos especiales

IMPORTANCIA DE LA MEDICION EN CLH

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METROLOGIA. INDICE

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Medidas de Cantidad

I.A. TERMINAL CC/CC

BUQUE OLEODUCTO

OLEODUCTOS

TUBERIA (POLIDUCTO) I.A.INTERMEDIA/TERMINAL CC/CC I.A. TERMINAL CC/CC

REFINERIA

Puntos de medición de cantidad

Puntos de medición a efectos informativos

Solo en algunas Refinerías. En fase de eliminación. I.A. TERMINAL CC/CC

M M MM M

M

M

M

MM M

M

M

M

M

M

E

E

M

M

M

M

M

M

M

I I

I

I

E

TECNOLOGIAS Y EQUIPOS

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TECNOLOGIAS Y EQUIPOS

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•Amplio rango de caudales•Amplio rango de temperaturas y presiones•Pequeño tamaño y peso•Bajo coste

TECNOLOGIAS Y EQUIPOS

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TECNOLOGIAS Y EQUIPOS

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TECNOLOGIAS Y EQUIPOS

•Reduce los depositos

•Menos sesnsibilidad a los cambios de viscosidad

•En productos de alta viscosidad (crudos) incrementa el rango de medición

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TECNOLOGIAS Y EQUIPOS

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Medida directa de masa

La magnitud medida (masa) es independiente de las condiciones del proceso

No requiere medida de variables adicionales (pe densidad, temperatura)

No tiene partes móvilesNo requiere acondicionamiento previo del flujo

Posibilidad de medir caudales proximos a cero

TECNOLOGIAS Y EQUIPOS

• Medida directa de masa• La magnitud medida (masa) es independiente de las

condiciones del proceso• No requiere medida de variables adicionales (pe densidad,

temperatura)• No tiene partes móviles• No requiere acondicionamiento previo del flujo• Posibilidad de medir caudales proximos a cero

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TECNOLOGIAS Y EQUIPOS

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• Alta precisión• Amplio rango de caudales• No intrusivo. Sin pérdida de presión• Sin partes móviles• Pequeño tamaño y peso• Bidirecional

TECNOLOGIAS Y EQUIPOS

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TECNOLOGIAS Y EQUIPOS

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•Medición directa del volumen•Alta precision y estabilidad•No requiere acondicionamiento previo del flujo•Adecuado para todos los productos•Baja pérdida de presión

TECNOLOGIAS Y EQUIPOS

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TECNOLOGIAS Y EQUIPOS

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TECNOLOGIAS Y EQUIPOS

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TECNOLOGIAS Y EQUIPOS

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Meter Evaluation

PD Meter

TurbineMeter

Coriolis Meter

Repeatability +/- 0.02% +/- 0.02% +/- 0.05%

Linearity

Typically

+/- 0.15% overa 20:1 range in high viscosity range

Typically

+/- 0.15% overa 10:1 range in low viscosity range

Typically

+/- 0.25% overa 10:1 range

StabilityBetter than

+/- 0.05% in

38 million liters

Similar performance to PD’s in low viscosity range

Not predictable because of “zero stability”

TECNOLOGIAS Y EQUIPOS

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Meter Evaluation

PD Meter

TurbineMeter

Coriolis Meter

Verification Simple Verification by volume proving can, prover or mastermeter

Must establish separate

factors for mass and density

Integrity Manipulation by external forces is considered nearly impossible without leaving a trace

Can be influenced by magnet, pipe stress and other forces

Measurement Risk Very low risk because of the high accuracy and especially the high stably in the measurement range

High risk because of systemic error cause by “Zero Stability”

TECNOLOGIAS Y EQUIPOS

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Excellent Good Fair

Excellent Excellent Fair

Excellent Good Good

Excellent Good Poor

Excellent Good Poor

High High Low

Fair Low Fair

Low Low High

Cost of Ownership

Measurement Risk

Stability

Verification

Integrity

Accuracy

Repeatability

Linearity

PD

Meter

Turbine

Meter

Coriolis

Meter

TECNOLOGIAS Y EQUIPOS

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INDICE

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Medidas de Cantidad

I.A. TERMINAL CC/CC

BUQUE OLEODUCTO

OLEODUCTOS

TUBERIA (POLIDUCTO) I.A.INTERMEDIA/TERMINAL CC/CC I.A. TERMINAL CC/CC

REFINERIA

Puntos de medición de cantidad

Puntos de medición a efectos informativos

Solo en algunas Refinerías. En fase de eliminación. I.A. TERMINAL CC/CC

M M MM M

M

M

M

MM M

M

M

M

M

M

E

E

M

M

M

M

M

M

M

I I

I

I

E

SISTEMAS DE MEDIDA EN CLH

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• Según el VIM, Vocabulario Internacional de Metrología, segunda edición de 2000, publicada por el CEM:

• Instrumento de medida: (4.1)

• Dispositivo destinado a utilizarse para hacer mediciones, sólo o asociado a uno o varios dispositivos anexos.

• Sistema de medida: (4.5)

• Conjunto completo de instrumentos de medida y otros equipos ensamblados para ejecutar mediciones específicas.

SISTEMAS DE MEDIDA EN CLH

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• Sistemas de medida en CLH:

• Cargaderos: Volumen de producto a 15ºC

• Turbinas: Volumen de producto suministrado a 15ºC

• Estático: Volumen de producto almacenado en tanque a 15ºC

SISTEMAS DE MEDIDA EN CLH

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Con computador de caudal Accuload 3 ⇒ Cargadero “A3”

si

s1

s

Densidad de referencia (Entis) ρ15

MDP

Pulsos p

Pt-100 en MDP

Temperatura observada t

Accuload 3: GSVProp. MDP: k y curva Q - MF

Corrección por temperatura

SISTEMAS DE MEDIDA EN CLH

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BRAZO DE CARGA

IMPRESORA

CONTADOR

PREDETERMINADO R

TRANSMISOR DE PULSOS

CALIBRADOR MECÁNICO

CONTROLADOR DE VÁLVULA

VÁLVULA REGULADORA DE CAUDAL

MEDIDOR SMITH

ADITIVACIÓN

FILTRO

VÁLVU LA DE SECCIONAMIENTO

DESGASIFICADOR

VÁLVULA API

CAUDALÍMETRO

SISTEMAS DE MEDIDA EN CLH

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– Sensibilidad de las variables en “A3”:

Tolerancia Influencia en si

MFpor error calibración

±0,20 % ±0,20 %

MF por cambio viscosidad

±0,05 % ±0,05 %

MFpor deriva

±0,10 % ±0,10 %

ρ15 ±5 kg/m3 0

t en MDP ±1 ºC m0,10 %

Tolerancia en SD de cargadero ⇒ ±0,5 %

SISTEMAS DE MEDIDA EN CLH

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Sistema de Medida de turbina

Computador: V15Propiedades de la Turbina Pt-100:

Temperatura

Medidor de presiónPresión

Densímetro dinámico:Densidad a temperatura

Turbina:Frecuencia

– Elementos del sistema dinámico de medida por turbina:

• Computador Solartron

• Turbina

• Pt-100

• Medidor de presión

• Densímetro dinámico

SISTEMAS DE MEDIDA EN CLH

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Válvula de seccionamiento

Válvula reguladorade presión Turbina Laminador Termorresistencia Filtro desgasificador

Válvula de seccionamientoVálvula de seccionamiento posición normal cerrada (brida ciega)

Válvula de seccionamiento

Válvula reguladorade presión Turbina Laminador Termorresistencia Filtro desgasificador

Válvula de seccionamientoVálvula de seccionamiento posición normal cerrada (brida ciega)

Válvula de seccionamiento

Válvula reguladorade presión Turbina Laminador Termorresistencia Filtro desgasificador

Válvula de seccionamientoVálvula de seccionamiento posición normal cerrada (brida ciega)

SISTEMAS DE MEDIDA EN CLH

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La medida por turbina

– Sensibilidad de las variables:

Tolerancia Influencia en e

MFerror calibración

±±0,10 % ±0,10 %

MF cambio viscosidad

±0,05 % ±0,05 %

ρο ±5 kg/m3 0

t ±1 ºC m0,10 %

P ±1 kg/cm2 ±0,01 %

Tolerancia en SD de turbina ⇒ ±0,3 %

SISTEMAS DE MEDIDA EN CLH

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Sistema de Medida de tanques

PCVisualización

Computador de Cálculos

Computador de señales

Pt-100Temperatura

Medidor de nivelNivel

Tabla de capacidad TCT

SISTEMAS DE MEDIDA EN CLH

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METROLOGIA. INDICE

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TRAZABILIDAD DE LOS EQUIPOS DE VOLUMEN PROPIEDAD DE CLH

CALIBRACION Y TRAZABILIDAD

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• Patrón Nacional de Volumen:

• 500 litros,

• propiedad de CLH

• depositada en el CEM

CALIBRACION Y TRAZABILIDAD

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• Patrones de trabajo en Laboratorio Loeches

• Vasija de 5.000 litros

• Vasija de 2.000 litros

• Vasija de 190 litros

CALIBRACION Y TRAZABILIDAD

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• Patrones de trabajo laboratorio Loeches

– Prover de 8” LBC (50 a 250 m3/h)

– Prover de 20” LAC (160 a 1200 m3/h)

CALIBRACION Y TRAZABILIDAD

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Calibración de MEDIDOR PATRON

CALIBRACION Y TRAZABILIDAD

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CALIBRACION Y TRAZABILIDAD

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CALIBRACION Y TRAZABILIDAD

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– El medidor de nivel está montando sobre tubo guía normalizado, con placa de referencia en el fondo del tanque normalizada, los elementos tienen certificado de calidad en origen…

– Los ensayos sobre el medidor de nivel y temperatura se realizan con cinta-sonda patrón ENAC

– El ensayo de cubicación del tanque para obtener la tabla de capacidad la realiza una empresa externa ENAC

– Revisión integral:

• Chequeo de configuración: se comprueban los parámetros metrológicos de configuración

• Medidor de nivel y temperatura: verificación mediante una cinta-sonda patrón ENAC y técnico distinto al de la fase de calibración

• Tabla de capacidad: se intercompara en una muestra de tanques la calidad de la cubicación realizada por la empresa externa mediante un método de cubicación interno con estación total para obtener un mallado 3D del tanque

CALIBRACION Y TRAZABILIDAD

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– Se rodea el tanque con una cinta para medir el perímetro externo

– El resto de perímetros a distinto nivel se obtiene midiendo los offset de la pared con un método óptico y la ayuda de un carrito o con estación total:

CALIBRACION Y TRAZABILIDAD

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CALIBRACION Y TRAZABILIDAD

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CALIBRACION Y TRAZABILIDAD

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• Calibración / Ensayos

• Laboratorio de Calibración en el Área de Fluidos-Volumen acreditado por ENAC 95 LC/180

• Certifica los patrones móviles y turbinas.

• Laboratorio de Ensayos acreditado por ENAC84 LE/392

• Verificación metrológica de contadores volumétricos y sistema de medida de volumen de hidrocarburos líquidos a presión atmosférica

• Sistemas de medida de cargaderos.

• Laboratorio de Calibración en el Área de Temperatura acreditado por ENAC 95 LC/ 181

• Calibraciones en el Área de Temperatura

• Certifica los sensores de temperatura

METROLOGIA CLH. ACREDITACIONES

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METROLOGIA. INDICE

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CONCLUSIONES

• El control de cantidad es una variable crítica en el sector de los hidrocarburos líquidos

• Existen diferentes tecnologías para medir cantidades de producto en las diferentes etapas de la cadena de valor. Es necesario seleccionar la tecnología mas adecuada a cada circunstancia

• Los procesos de verificación, calibración y aseguramiento de la trazabilidad son esenciales

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BIOCOMBUSTIBLES

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BIOCOMBUSTIBLES. PORTAFOLIO

ALCOHOLES ÉTERES

1ª GENERACIÓN

PUROS O MAYORITARIOS

MINORITARIOS

PUROS O MAYORITARIOS

MINORITARIOS

ACEITES

PUROS O MAYORITARIOS

TRANSFORMACIÓN QUÍMICA

FAME, FAEE

TRANSFORMACIÓN FÍSICO-QUÍMICA

BTL

CONVERSIÓN TÉRMICA DIRECTA

CONVERSIÓN TÉRMICA

INDIRECTA

FISCHER-TROPSCH

“BIO-OILS”

PUROS O MAYORITARIOS

MINORITARIOS

2ª GENERACIÓN

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Aditivos

de calidad

B-XB-X

Z%

X%

GoA

B100

OperadorPedidos

% Mezcla

Refinería

GoA

GoA (B-5)

B100 Cliente

B-XB-X

GoA

GoA

Fábrica B100(biodiésel)

LOGISTICA DE BIOCOMBUSTIBLES

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LOGISTICA DE BIOCOMBUSTIBLES

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LOGISTICA DE BIOCOMBUSTIBLES

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LOGISTICA DE BIOCOMBUSTIBLES

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LOGISTICA DE BIOCOMBUSTIBLES