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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COMAHUE
FACULTAD DE INGENIERÍA Cátedra De Producción Ia
1° Cuatrimestre 2014
Cuestionario de Medición
Integrantes:
Chanes Germán – Leg: 119013
Garrido Hernán – Leg: 118837
Vasquez Adrian Nicolás – Leg: ING-984
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1. ¿Cuáles son los principales tipos de medidores de flujo?
La siguiente clasificación corresponde a medidores monofásicos.
Medidores de desplazamiento positivo.
Medidores de tipo propulsor o turbina.
Medidores ultrasónicos.
Medidores de vórtices.
Medidores de flujo electromagnéticos.
Medidores másicos (coriolis).
Para el caso de medidores multifásicos se nombran tres tipos.
Texaco (Dowty et al, 1993).
Saga y Stratoil (Gaisford et al., 1993).
Framo y Schlumberger.
2. Medidores de desplazamiento positivo:
a. ¿Cuáles son las principales partes?
b. ¿Cuáles son los principales tipos?
c. ¿Cuál es el principio de medición?
d. ¿Cuáles son sus aplicaciones?
Los medidores de desplazamiento positivo miden el caudal volumétrico contando o integrando
volúmenes separados del líquido. Las partes mecánicas de éstos instrumentos se mueven
aprovechando la energía del fluido en movimiento. La precisión depende de los espacios entre las
partes móviles y las fijas y aumenta con la calidad de la mecanización y con el tamaño del
instrumento.
a. En este tipo de medidores se pueden identificar tres componentes comunes,
independientemente del tipo de medidor que se esté mencionado, estos son:
• Cámara o carcasa externa: Consiste en un recipiente sometido a presión desde donde
ingresan y salen las conexiones. Además, contiene al medidor y al impulsor. Pueden tener simple o
doble pared, los últimos son de tamaños mayores a las 4” y construidos de acero al carbono. Se
encuentra llena de fluido.
• Desplazador: Este dispositivo funciona bajo la acción del fluido que circula desde el final de
una cámara a la siguiente. Este equipo consta de:
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- Una serie de engranajes que transforman al volumen que circula en cada revolución en una
unidad conveniente.
- Una caja prensaestopas o sello con un eje giratorio que se encarga de evitar que el fluido que
sale del medidor, que ya ha sido contabilizado, retorne nuevamente a la unidad.
• Mecanismo (indicador o registrador): se encuentra conectado al desplazador que realiza el
conteo de las veces que éste se mueve de un sector a otro de la cámara de trabajo. Se encarga de
medir el volumen verdadero de fluido que atraviesa el medidor.
b. Existen varios tipos básicos de instrumentos.
Disco giratorio: Está compuesto por una cámara circular con un disco plano móvil que posee una
ranura en la que se encuentra intercalada una placa fija. Esta placa separa la entrada de la salida e
impide que el disco gire durante el paso del fluido.
Pistón oscilante: Este consiste de un pistón hueco montado excéntricamente dentro de un
cilindro. El diámetro del pistón es menor que el del cilindro aunque tienen la misma longitud.
Pistón alternativo: se fabrican en diversas formas y algunos alcanzan precisiones de hasta 0,2%. Un
tipo particular de éstos son los rotativos compuestos por válvulas giratorias y una cámara circular,
se pueden dividir en:
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El medidor de ruedas ovaladas: Este tipo de medidor dispone de dos ruedas que se engranan y
provocan el desplazamiento del fluido.
Los medidores helicoidales: Solo se diferencian en la forma con respecto a los de ruedas ovaladas
pero su funcionamiento es similar.
Medidor de paredes deformables: Esta constituido por una envoltura a presión con orificios de
entrada y salida, conformado por cuatro cámaras de medición. Su precisión es aproximadamente
0,3%.
Medidor de paletas deslizantes: consta de un rotor y paletas que se encuentran dispuestas en
parejas opuestas. Éstas pueden deslizarse libremente hacia adentro o afuera de su alojamiento y
el fluido que actúa sobre las mismas genera el giro del rotor. Lo que se observa en la figura 2.10.
c. En este tipo de instrumento las partes mecánicas aprovechando la energía del fluido y dan lugar
a una pérdida de carga.
Los medidores de desplazamiento positivo llenan sus cámaras de volúmenes conocidos y
denominado volumen unitario, Vu, el que es desplazado desde la entrada a la salida. Si se cuenta
el número de cámaras llenadas, N, en un determinado tiempo, t, se obtiene el caudal, Q, mediante
la siguiente expresión:
El ciclo del medidor de pistón oscilante se describe en la siguiente figura.
Al ingresar el líquido en el dispositivo a través de la entrada A, en la posición 1, se ejerce una
fuerza sobre el pistón. La misma genera que el pistón se mueva alrededor de un cilindro, hasta que
el líquido fluye hacia la puerta de salida B, quedando en la posición 4 listo para comenzar otro
ciclo.
Los medidores de pistón alternativo y rotatorio poseen válvulas giratorias que rotan en forma
excéntrica rozando contra las paredes de una cámara circular y transportando el líquido desde la
entrada hacia la salida. El medidor de ruedas ovaladas está formado por dos ruedas que engranan
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entre sí y cuyo movimiento de giro se debe a la presión diferencial que surge por el flujo del
líquido. El flujo actúa en forma alternante sobre cada rueda dando lugar a un giro suave y
constante. Las ruedas se encuentran mecanizadas con gran precisión de forma tal que se genere el
mínimo rozamiento y se evite la formación de espacios vacíos desplazando en cada rotación igual
cantidad de líquido.
Los medidores de tipo helicoidales posen un principio de funcionamiento similar al anterior. Los
etapas se muestran en la siguiente figura.
Un medidor de paletas deslizantes rota transfiriendo el líquido desde la entrada hasta la salida a
través de un espacio entre ambas. Como este es el único camino posible para el paso del líquido el
número de revoluciones del rotor indica el caudal que ha pasado.
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d. Las aplicaciones de los medidores de desplazamiento positivo se detallan a continuación.
Los medidores de pistón alternativo y rotativo se emplean en la industria petroquímica para la
medición de crudos y gasolinas. Los intervalos que pueden medirse van desde unos pocos lpm
(litros por minutos) de líquidos de baja viscosidad hasta 64000 lpm de crudos viscosos.
En los surtidores de gasolina, kerosene y otros productos de petróleo se utilizan habitualmente
medidores a pistón. Esto es debido a que manejan caudales pequeños.
Los medidores de paleta deslizante se usan para registrar líquidos de elevado costo en camiones
cisternas para la distribución de combustibles para la calefacción.
Cualquiera de éstos tipos de medidores puede utilizarse para hidrocarburos y sus derivados:
asfaltos, emulsiones, tolueno, benceno, fuel oil, gas oil, glicerina, pinturas, barnices, grasas,
aceites, lubricantes, siliconas, etc.
El medidor de desplazamiento positivo es el que generalmente se utiliza en las unidades LACT,
para medir el petróleo crudo.
3. Medidores de Presión Diferencial:
a. ¿Cuáles son las principales partes?
b. ¿Cuáles son los principales tipos?
c. ¿Cuál es el principio de medición?
d. ¿Cuáles son sus aplicaciones?
a) Se muestran las diferentes partes para los diferentes tipos de medidores en las siguientes
figuras:
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Para el rotámetro:
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b) Los más comunes son los de placa orificio de bordes cuadrados. Otros tipos de
restricciones se utilizan en medidores Venturi, boquillas de flujo, tubos Dall, y medidores
target, como se muestran en las figuras anteriores.
También existe el rotámetro.
c) En los medidores de presión diferencial, el caudal (o la velocidad de flujo) se infiere a
partir del diferencial de presión generado al acelerar el fluido a través de una restricción
en la línea.
En el rotámetro el fluido fluye hacia arriba a través de un tubo cónico vertical, como se
muestra en la figura anterior, y un flotador con una densidad mayor que la del fluido,
forma una restricción anular entre la sección transversal máxima y el interior del tubo. La
fuerza de presión diferencial hacia arriba a través del flotador equilibra la fuerza
gravitacional neta hacia abajo. Un rotámetro, por lo tanto, es un medidor de diferencia de
presión (DP) constante y de área de flujo variable.
d) Los medidores de diferencial de presión se utilizan ampliamente en flujo vapor, plantas
químicas y de proceso, agua de mar y aplicaciones marinas, entre otras.
4. Medidores ultrasónicos:
a. ¿Cuáles son las principales partes?
b. ¿Cuáles son los principales tipos?
c. ¿Cuál es el principio de medición?
d. ¿Cuáles son sus aplicaciones?
a) Las principales partes son:
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b) Un tipo de medidor ultrasónico es el de tiempo de tránsito simple, en la figura a)
anterior.
También existen los tipos de medidores de tiempo de trayectoria única y múltiple.
Otro tipo de medidor es el de cambio Doppler en la frecuencia, el de la figura b)
c) El primer tipo de medidor ultrasónico (de tiempo de tránsito simple) aprovecha la
diferencia en el tiempo de tránsito cuando un haz ultrasónico viaja con y en contra del
flujo.
En los tipos de medidores de tiempo de trayectoria única y múltiple, para prevenir la
dispersión de la onda de sonido, se utilizan con fluidos limpios.
El otro tipo de medidor emite un haz de ondas de sonido ultrasónicas en el fluido y
percibe la señal reflejada que vuelven de las burbujas o partículas en el fluido. La
frecuencia de la señal reflejada cambia y este cambio Doppler en la frecuencia es
proporcional a la velocidad del fluido.
d) Las aplicaciones incluyen mediciones de gas natural en tuberías extensas, aguas
residuales y lodo líquido, y líquidos corrosivos.
5. Medidores de turbina, tipo de detectores.
a. ¿Cuáles son las principales partes?
b. ¿Cuáles son los principales tipos?
c. ¿Cuál es el principio de medición?
d. ¿Cuáles son sus aplicaciones?
e. ¿Qué factores pueden afectar la medición?
a. Posee tres componentes importantes:
Housing (caja): consiste de un tubo de 0,25 a 24 pulgadas de diámetro que se
encuentra bridado y que trabaja con presiones que se encuentran entre 275 y
6000 psig.
Ensamblaje interno, el cual está constituido por un rotor y generalmente dos
estatores que centralizan y soportan al rotor.
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Componente captador: poseen una bobina captadora que detecta la velocidad de
rotación del rotor, midiendo cambios en el flujo magnético que pasa por la bobina.
A veces se utiliza una segunda bobina en medidores bidireccionales con sensores
automáticos de doble frecuencia para comparar las señales para una transmisión
segura.
b. Los principales tipos se basan en el método que se utiliza para obtener la velocidad de
giro del rotor, estos son:
De reluctancia: en este caso la velocidad se determina por el paso de los alabes
individuales de la turbina a través de un campo magnético generado por un imán
permanente.
Inductivo: se origina un campo magnético giratorio gracias a un iman permanente
que lleva incorporado el rotor. Este campo induce una corriente en una bobina, y
tomando el valor de esta corriente se obtiene de forma indirecta la velocidad de
giro del rotor.
c. Principio de medición:
El principio de medición se basa en obtener el valor del caudal que pasa a través
de la tubería, mediante la medición de la velocidad angular del rotor. Se deben
tener en cuenta dos consideraciones:
La velocidad promedio del fluido es proporcional a la velocidad angular del rotor.
El caudal volumétrico es proporcional a la velocidad promedio del fluido.
d. Sus aplicaciones son:
Medir caudal de líquidos y gases.
recomendable cuando necesito una alta precisión.
Con fluidos que varíen los parámetros de presión y temperatura, ya que,
contempla un alto rango de temperatura y presión.
e. Los factores que pueden afectar su medición son:
Variaciones en la densidad del fluido.
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Si el fluido contiene partículas sólidas.
Cambios en los parámetros de presión y temperatura.
6. Medidores de Placa orificio.
a. ¿Cuáles son las principales partes?
b. ¿Cuáles son los principales tipos?
c. ¿Cuál es el principio de medición?
d. ¿Cuáles son sus aplicaciones?
e. ¿Qué Cuidados deben tenerse en su empleo? ¿Cuáles son los posibles problemas?
a. Las principales partes son:
Una placa que genera una caída de presión.
Tomas de presión antes y después de la placa.
Elementos secundarios que miden variaciones en las propiedades del fluido.
b. Los principales tipos son:
Concéntricos.
Excéntricos.
Segmentados.
c. El principio de medición se basa en la medida de caída de presión que se genera por el
hecho de que el fluido pasa por la placa y luego mediante el uso del teorema de Bernoulli
se puede conocer el caudal que se encuentra circulando en la tubería.
d. Sus aplicaciones son:
Flujos monofásicos y/o bifásicos.
Cuando no se quiere invertir demasiado, ya que es económico y fácil de
instalar.
En fluidos barrosos o líquidos que puedan depositar sólidos.
e. Los cuidados que deben tenerse en su empleo son:
Cuidado cuando se trabaja con gas, ya que si éste tiene demasiada agua se
pueden formar hidratos en la placa.
Usar orificios segmentados o filtros si existen sólidos.
Cuidado en que la ubicación de las tomas de presión estén correctamente
ubicadas.
7. Medidores Másicos:
a. ¿Cuáles son las principales partes?
b. ¿Cuáles son los principales tipos?
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c. ¿Cuál es el principio de medición?
d. ¿Cuáles son sus aplicaciones?
Los medidores se basan en el teorema de Coriolis. El efecto de Coriolis se presenta en sistemas en
rotación y la fuerza de Coriolis no debe confundirse con la fuerza centrífuga.
El efecto de Coriolis provoca que un objeto que se mueve en un radio sobre un disco giratorio
sufra una aceleración respecto a dicho disco, dependiendo si el movimiento es dirigido desde el
centro hacia la periferia o viceversa, es el trayecto que realiza. Como el objeto sufre una
aceleración, desde el punto de vista de un observador en rotación, es como si existiera una fuerza
que acelera el objeto. Esta fuerza se denomina fuerza de Coriolis.
El caudalímetro másico es una aplicación práctica del efecto de Coriolis. En éstos el movimiento
del giro se sustituye por un movimiento de oscilación del tubo de medición en su frecuencia de
resonancia. Generando una fuerza que es perpendicular a la dirección de vibración y a la corriente
del fluido.
Existen dos tipos de medidores másicos:
De tubo recto.
De tubo curvado.
El sistema de medición consta de:
- Sensores, que detectan el caudal, la densidad y la temperatura.
- Transmisores, encargados de brindar la información que surge de los sensores. Adicionalmente
sirven como indicador, acceso al menú y comunicador hacia otros sistemas.
- Periféricos, que brindan la posibilidad de supervisar, establecer alarmas, y corregir la densidad.
Medidor de tubo curvado:
Los sensores para este tipo de medidores están formados por los siguientes elementos:
- Tubos de caudal: son de acero inoxidable o aleación de níquel.
- Bobinas drive e imán: la bobina se utilizan en conjunto para provocar la oscilación de los tubos y
se energizan para mantenerla en la frecuencia natural.
- Bobinas pickoff e imán: son detectores electromagnéticos y se ubican a cada lado del tubo. La
bobina se coloca en un tubo y el imán en el opuesto. Producen una señal que representa la
velocidad y la posición del tubo para determinar el caudal másico midiendo la diferencia de fase
entre las señales.
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- RTD: es un detector de temperatura por resistencia. Indica la temperatura de los tubos a través
de los que fluye el caudal.
- Conexión a proceso o conexión final: existen dos, éstas deben acoplarse a la línea de proceso
para una instalación exitosa.
- Divisor del caudal: se ubica entre la conexión de procesos y los tubos, su función es dividir el
caudal uniformemente.
- Procesador central: se encarga de controlar el sensor, la medición de la señal primaria y el
procesamiento. Además, realiza los cálculos necesarios para obtener los valores medidos y
posteriormente comunicarlos al transmisor.
- Caja: protege al sistema de la corrosión y contiene el fluido del proceso.
A continuación se describe el principio de funcionamiento para este tipo de medidor másico.
La vibración de los tubos de caudal paralelos se aísla de la vibración externa.
Durante el proceso, se divide a la mitad el fluido que ingresa al sensor para circular a través de
ambos tubos de caudal, dichos tubos oscilan opuestos entre sí. Se genera un voltaje en cada
bobina pickoff, lo que produce una onda senoidal que representa el movimiento relativo existente
entre los tubos.
En ausencia del caudal las ondas senoidales de cada bobina pickoff coinciden, o sea, no existe
efecto Coriolis.
Cuando circula fluido a través de los tubos, aparece la fuerza de Coriolis que ocasiona que éstos se
tuerzan. La distorsión de los tubos es producto de que en la sección de entrada la fuerza Coriolis se
resiste a la vibración de éstos, mientras que en la de salida se le adiciona. Como consecuencia, las
ondas senoidales se desfasan entre sí y este defasaje se mide en microsegundos y se denomina ∆T.
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El ∆T es directamente proporcional al caudal másico y depende de la diferencia de fase y de la
frecuencia de la señal de la onda senoidal.
El caudal volumétrico se obtiene de la relación entre las mediciones del caudal instantáneo o
másico y la densidad simultánea.
Medidor de tubo recto:
Los sensores de este tipo de medidores, están formados por los elementos que se describen a
continuación y se pueden observar en la figura:
- Tubos de caudal: es una pieza que se encuentra en contacto con el fluido y generalmente
constituida de titanio.
- Tubo de referencia: actúa como un segundo tubo de caudal y sobre él se montan las bobinas
pickoff y drive. Está diseñado para poder flexionarse, ya que oscila en forma opuesta al tubo de
caudal.
- Soporte de transición: une los tubos con la caja.
- Bobina drive e imán: producen la oscilación de los tubos de caudal y de referencia. La bobina es
la encargada de dar energía al sistema para provocar la vibración.
- Bobina pickoff e imanes: las bobinas se ubican en el tubo de referencia y los imanes en el de
caudal. Igual que en el caso del medidor de tubo curvado, se produce una señal que representa la
velocidad y la posición del tubo en ese punto. Midiendo la diferencia de fase entre ambas señales
se determina el caudal másico.
- RTD´s: para este tipo de medidor existen dos circuitos de medición de temperatura:
- El primero está conectado al tubo de caudal y mide la temperatura del fluido.
- El segundo consta de tres RTD´s: dos ubicados en el tubo de referencia y uno en la caja. Se
utilizan para compensar diferencias de temperatura que puedan existir entre los tres elementos.
- Conexiones a procesos: son dos y se instalan en línea con la tubería del proceso.
- Procesador central: se encarga de controlar el sensor, la medición de la señal primaria y el
procesamiento. Además, realiza los cálculos necesarios para obtener los valores medidos y
posteriormente comunicarlos al transmisor.
- Caja: esta protege al sistema de la corrosión y contiene el fluido del proceso.
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El principio de funcionamiento se explica a continuación:
Cuando se hace circular el fluido a través del medidor, el tubo de caudal vibra y el de referencia se
ajusta a dicha vibración para acompañar el movimiento. Debido a la configuración del sistema se
puede determinar el caudal másico, lo que no se ve afectado por una densidad del fluido variable,
vibración externa o existencia de tensión en el montaje.
El voltaje que se genera en cada bobina pickoff produce una onda senoidal que representa el
movimiento relativo existente entre el tubo de caudal y el de referencia.
En ausencia de caudal las ondas senoidales de cada bobina pickoff coinciden, o sea, no existe
efecto Coriolis.
Cuando circula fluido a través de los tubos, aparece la fuerza de Coriolis y el efecto que se produce
es igual al que se describió para el medidor de tubo curvado.
Al igual que en los medidores de tubo curvado, se mide la densidad y es posible obtener el caudal
volumétrico dividiendo la medición del caudal instantáneo o másico con la de la densidad
simultánea
8. ¿Cuál es el tipo de medidor más común empleado en medición de crudo y cuál en gas, en
mediciones para transporte y venta?
Los medidores más utilizados para la medición del caudal de crudo son los de presión diferencial,
y los de desplazamiento positivo, estos últimos son los más empleados en equipos de unidades
LACT.
Para la medición de caudales de gas, los medidores más usados son los de turbina, ultrasónicos,
los de placa de orificio (en particular los de placa excéntrica) y de vórtice.
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9. ¿Qué factores influyen en la selección de un medidor?
La selección del mejor medidor para una aplicación particular puede depender de los siguientes
factores:
Propósito: transferencia de custodia o control.
Precisión requerida: transferencia de custodia: 0,5 a 1%
control de proceso: 1 a 2%
Propiedades del fluido: viscosidad, densidad, corrosividad, contaminantes, sólidos arrastrados.
Aplicación: espacio requerido para tuberías aguas arriba (upstream) y aguas abajo (downstream),
disponibilidad de energía, peligros.
Costo: capital inicial y costos de operación.
Operación: equipamiento de calibración y mantenimiento, se requieren
habilidades/entrenamiento de personal
En forma muy simplificada, la precisión es el factor dominante para medidores de transferencia de
custodia. Esto explica el énfasis actual en medidores de turbina y de presión diferencial (PD).
Todos los factores previos deben considerarse para optimizar la selección del medidor. Sin
embargo, la viscosidad de líquido es el parámetro dominante al decidir entre un medidor de
turbina o PD. La siguiente figura provee una guía para la selección óptima en términos de caudal
de flujo y viscosidad:
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10. Realice un cuadro comparativo de los distintos tipos de medidores.
Cuadro comparativo de los tipos comunes de medidores
Tipo de medidor
Líquido sucio Respuesta del medidor
Precisión, % Rango Limitación Número de Reynolds (Re)
Rotámetro Limitado V 0,5 – 5 10:1 <3 cP
Magnético Si V 0,2 – 1 10 – 30:1 Ninguna
Vórtice Limitado V 0,5 – 1,5 10 – 20:1 >10000
Turbina No V 0,1 – 1 10 – 50:1 <10 cSt
Tiempo de tránsito
No V 1 – 5 > 10:1 Limpio
Doppler Si V 1 – 5 > 10:1 Suspensión
Coriolis Si M 0,2 – 2 100:1 Ninguna
Orificio Limitado √ 0,5 – 1 3:1 >10000
Tobera Limitado √ 1 – 2 3:1 >75000
Notas:
Limpio: el fluido debe estar limpio cP: centipoise cSt: centistoke Limitado: aplicabilidad limitada M: flujo másico V: flujo volumétrico Suspensión: el fluido debe estar en suspensión
11. ¿Qué métodos pueden emplearse para calibrar un tanque, cuál es el más seguro, por qué?
Los métodos que pueden emplearse para calibrar un tanque son:
Medición manual: es un método rentable pero no de mucha exactitud.
Calibración de líquido: es el método más exacto y más requerido, pero consume tiempo e
intensiva mano de obra.
La línea de referencia óptica y los métodos de triangulación óptica: se comparan
favorablemente con el método Manual.
El más seguro entonces es el de calibración de líquido ya que tiene el menor error de medición, es
más, mide un caudal mayor del que realmente está circulando, asegurándonos de que no exista
una mayor entrega de crudo.
12. La transferencia del crudo de un tanque involucra cinco tareas, ¿Cuáles son?, ¿Por qué?
Las cinco tareas que implica la transferencia del crudo de un tanque son:
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Calibración: el más importante sin dudas, ya que de este depende la medición a tomar.
Muestreo: se debe tener la precaución de tomar una muestra correcta que represente
fielmente al volumen total.
Medición de temperatura: muy importante ya que el volumen tiene una fuerte
dependencia con la temperatura.
Medición de la gravedad API: se utiliza para caracterizar al crudo.
Medición del porcentaje de S&W del petróleo: ídem a la gravedad API.
Se debe prestar mucha atención a estas tareas, ya que de estas depende el llevar un control
preciso del caudal petróleo que sale a venta.
13. ¿Qué es una Unidad LACT?
a. ¿Cuáles son sus funciones?
b. ¿Cuáles son sus partes constitutivas?
c. Explicar brevemente la función de cada parte.
d. ¿Qué cuidados deben tenerse en su empleo?
La Unidad LACT (Unidad Automática de Transferencia en Custodio de Transferencia) es un punto
de fiscalización de venta o medición de los productos.
Estos equipos se diseñan para transferir el petróleo crudo a los sistemas de transporte y sus
principales son:
Transfiere y mide con alta precisión el petróleo crudo destinado a los sistemas de
transporte.
Determina el volumen neto y la calidad del crudo para certificar que éste se encuentra en
especificaciones antes de ser entregado a los clientes.
Monitorea y muestrea la cantidad existente de S&W en el crudo, para comprobar que se
encuentra en especificaciones. (Especificaciones del crudo: menor a 100gr/litro de
contenido de sal y 1% de agua).
Elimina el gas o aire presente en el líquido.
Para su posterior análisis en el laboratorio toma muestras.
Mantiene una contrapresión y caudales constantes.
Determina y registra la temperatura y gravedad API.
Mantiene archivos electrónicos de las operaciones y permite transmitirlos.
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Este tipo de sistema consta de una serie de componentes que cumplen diferentes funciones
cuando el fluido circula a través de estos.
Tanque de almacenamiento: Es el primer elemento del circuito. almacena el crudo en
especificaciones para su posterior entrega. A partir de éste el fluido empieza a circular en
la unidad para verificar que se encuentra en especificaciones.
Filtro: Se encuentra ubicado aguas arriba de la succión de la bomba. Es una especie de
rejilla que atrapa los sedimentos de mayor tamaño que sus orificios. Requiere de limpieza
porque puede generar caídas de presión muy grandes al obstruirse y romperlo. remueve
los sedimentos para proteger la bomba y el medidor, para no dañarlos, mejorando
además la exactitud de la medición.
Bomba: Generalmente son del tipo centrífugas para medios y grandes caudales o rotativas
para los bajos, con el objetivo de evitar pulsaciones. Junto a un motor impulsan al fluido
para que circule a través de la unidad y mantenga su presión por sobre punto de burbuja.
Sonda de agua y sedimento (BS&W) y monitor: es un cilindro que contiene una sonda con
una capacitancia interna encargada de medir la constante dieléctrica. el fluido al llegar a
este punto se encuentra homogeneizado. La sonda mide la constante dieléctrica promedio
del fluido (la del agua es 80, mientras que la del petróleo es 2) y se encarga de enviar una
señal hacia un monitor. Existe un valor límite para dicha capacitancia, que es calibrado
normalmente entre 0 al 3%. Si el resultado medido excede el valor límite, se acciona a una
alarma y la válvula desviadora de flujo envía el petróleo nuevamente al proceso.
Eliminador de aire: se instala en la parte superior de la línea. Consta de una válvula que
libera el gas o aire a la atmósfera. elimina el aire o vapor que se encuentra atrapado en el
crudo para evitar que ingrese al medidor. El aire se acumula en la parte superior del
dispositivo y fuerza al nivel de líquido a bajar. En un momento determinado se acciona la
válvula que opera a través de un flotante y libera el aire o gas. Además cuenta con una
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válvula de retención para evitar el ingreso de aire al descargar o cuando se encuentra
fuera de uso.
Sacamuestra o sampler: es el encargado de obtener una muestra representativa del fluido
que circula a través del medidor.
Está formado por:
- Sonda de muestra, instalada en el centro de la vena fluida, en una cañería vertical.
- Regulador de volumen.
- Válvula solenoide.
- Contenedor de muestra: debe poseer un tamaño capaz de almacenar 10000 muestras de
1 ml, es decir 10 litros como mínimo.
Válvula desviadora o diverter: deriva el crudo por medio de señales que aparecen en el
monitor. Si se cumple con las especificaciones permite el pasaje de dicho crudo hacia el
medidor, en caso contrario lo obliga a que retorne al proceso nuevamente.
Medidor: generalmente es un instrumento de desplazamiento positivo ya que son
apropiados para ser utilizados en fluidos viscosos con sólidos atrapados. Los medidores
pueden ser diseñados de pared doble, para tamaños mayores a 4” y de acero al carbono, o
simple en caso de ser menores. El fin de utilizar doble pared es que aíslan tensiones de la
cañería, lo que minimiza la presión diferencial a través de la unidad interna.
En el diseño del medidor se considera que debe existir una mínima fricción, pequeña caída
de presión, alto torque y permitir el pasaje de sólidos remanentes.
Este medidor consta de:
- Una carcasa externa: recipiente sometido a presión unido a conexiones que permiten la
entrada y salida del fluido. Además, contiene los dos componentes que se mencionan
abajo.
- Elemento de medición.
- Un contador: formado por un tren de engranajes, un prensaestopa o sello y un ajustador.
Una de las partes principales del medidor es el contador, que consta de:
- Un tren de engranaje, encargado de convertir el volumen que circula por cada revolución
a una unidad conveniente ya sea m3 o bbl.
- Un prensaestopa o sello, evita que el fluido que abandona el medidor retorne hacia la
unidad.
- Un calibrador, registra el volumen real de fluido que atraviesa el medidor, para ello el
volumen determinado es corregido por el factor del medidor o Meter factor.
Válvulas del loop del probador: es una válvula de línea y dos by pass. Éstas poseen sellos
de bloqueo para que en caso de que existan pérdidas sean detectadas. Dichas válvulas se
vinculan con el loop de probador.
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Durante una operación normal la válvula de línea se encuentra abierta y dos by pass
cerradas. Cuando se cierra la válvula de línea, las by pass se abren provocando que el
fluido circule a través del medidor y del loop del calibrador.
Válvula de contrapresión: normalmente es de tipo diafragma con un atenuador eléctrico.
Su función es la de mantener la presión del fluido dentro de la unidad por encima de la
presión del punto de burbuja y de la presión del oleoducto.
Válvula de retención: se ubica previa a la salida al oleoducto. Evita el retorno que podría
generarse desde el oleoducto hacia la unidad.
Válvulas de venteo y drenajes: se encuentran en la parte más elevada de la línea, en forma
similar al loop de la sonda de BS&W.
Panel de control: puede considerarse como el cerebro electrónico de la unidad L.A.C.T.
Opera electrónicamente la unidad L.A.C.T.
Sus funciones son:
- Controla el funcionamiento del motor que esta anexo a la bomba.
- Indica los valores obtenidos de temperatura y presión y los volúmenes entregados e
instantáneos.
- Indica posibles fallas.
- Activa las alarmas ante eventuales problemas.
14. ¿Qué tipo de probadores pueden emplearse?
Los tipos de probadores utilizados son:
-El probador volumétrico es un tanque construido y calibrado especialmente equipado con escalas
manométricas para medir precisamente el volumen del líquido en el recipiente.
-El medidor maestro de flujo continuo es un medidor calibrado que es ubicado en series con el
medidor que está siendo probado. Ambos medidores se leen antes y después de pasar del mismo
volumen de líquido de cada uno.
-El probador de tubos de desplazamiento de flujo continuo: es el más utilizado porque este prueba
al medidor bajo condiciones de uso real.
15. ¿Cuáles son las funciones inherentes al proceso de prueba de un medidor?
La prueba de un medidor inherentemente involucra las siguientes funciones:
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1- Ser capaz de pasar exactamente la misma cantidad de líquido a través del probador y el
medidor.
2- Medir el volumen de este líquido simultáneamente con el probador y el medidor.
3- Ajustar los volúmenes del probador y el medidor a las temperaturas y presión estándar
para comparar significativamente el volumen conocido del probador con el volumen
indicado por el medidor.
16. ¿Qué es el factor de medidor, cómo se determina?
Durante la prueba de medidores se establece un factor de medidor, MF, que se define como:
MF = PTV/CMV
Donde PTV es el volumen real del probador (prover true volumen, en inglés) y representa el
volumen de líquido en el probador corregido a las temperatura y presión estándar, mientras que
CMV es el volumen del medidor corregido (corrected meter volumen, en inglés) y constituye el
volumen registrado por el medidor también corregido a las temperatura y presión estándar.
La prueba del medidor involucrar pasar el mismo volumen de líquido a través del medidor y el
probador y comparar las dos lecturas.
17. ¿Cómo se determina el factor de corrección por presión? ¿Cómo se determina el factor de
corrección por temperatura?
Como ya sabemos la densidad de cualquier líquido varia si se modifica su presión y/o temperatura.
Factor de corrección por temperatura (CTL): en la práctica la determinación incluye dos pasos
1. Se mide o se calcula la °API a la temperatura de la muestra. Luego, esta gravedad API se
convierte a 60°F usando tablas.
2. Luego se lee de otras tablas distintas a las usadas en el paso anterior el factor CTL.
Factor de corrección por presión (CPL):
( )
Dónde:
P= presión de operación (psig).
Psat= presión de vapor del líquido a temperatura de operación (psig).
F= factor de compresibilidad (1/psig).
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Para poder calcular el CPF, lo que se hace es:
1. Se lee el factor de compresibilidad (F) de una tabla.
2. Usando la ecuación se calcula CPF ya que los otros datos son conocidos.
18. Mencione los componentes del probador de tubos.
Los principales componentes son:
Válvulas manifold.
Desplazador.
Detectores.
Lanzador.
Transmisor y totalizador.
