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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA

UNIGAS - FIM

MEDICION DE GAS NATURAL

Ing. Julio Rodríguez V.jrodriguez@almaq.com

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

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¿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

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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

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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

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Configuraciones

Un par de Transductores

Dos pares de Transductores

Tres pares de transductores

Cinco pares de Transductores

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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

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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

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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

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⋅ ⋅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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