MEDICION DE HIDROCARBUROS LIQUIDOS, BALANCES …. Tecnología de la... · presencia de aire ni otro...

MEDICION DE HIDROCARBUROS LIQUIDOS, BALANCES VOLUMETRICOS E

INSTRUMENTACION

Perú, Junio 2016

ROBERTO MARTINEZ [email protected]

Cel 57 300 5660437 Bucaramanga Colombia

OBJETIVO

• Desarrollar análisis y presentarherramientas tendientes a mejorar lamedición y la toma de decisiones en lacontabilización y balancesvolumétricos en los procesos deliquidación de hidrocarburos líquidos.

MODULO 6

Tecnología de la Información.

OBJETIVO

• Discutir con los participantes la importancia y elalcance del manejo de la información, la exactitudde los datos ingresados su importancia en lamedición y su impacto en el negocio.

• Presentar procedimientos de calibración comofactor predominante en el manejo de lainformación.

Calibración o Aforo de Tanques

• Proceso por medio del cual se determinan sus dimensiones, para luegocalcular su tabla de capacidades que relaciona el volumencorrespondiente para cada altura del líquido.

• Exactitud de tabla de aforo. IMPORTANTE.

• Tablas utilizadas para valorar el volumen transferido.

• Errores o desviaciones en tablas

de calibración conducen a errores

sistemáticos.

Algunas definiciones:• Calibración (aforo): Proceso para determinar la capacidad total deltanque, o las correspondientes capacidades parciales a diferentes alturas.

• Anillo: Anillo circular formado por las planchas del tanque.

• Capacidad: Volumen total del tanque.

• TCT (Tabla de Capacidad del Tanque): Muestra las capacidades de losvolúmenes en un tanque correspondiente a diferentes niveles del líquidomedidos desde un punto de referencia.

• Altura de referencia: Altura medida desde el punto de referencia hasta laplaca del fondo del tanque, la cual establece el nivel cero del mismo.

• Mediciones críticas: Mediciones que se realizan con instrumentospatrones para garantizar la mejor precisión posible.


Métodos de calibración de tanques:

• Método de Strapping

• Método de Waterdraw

• Método óptico

“El método utilizado depende del tamaño del tanque, del personal, deltiempo y equipo disponible.”


Método de Strapping

• Medir circunferencias externas en cada anillo

• Establecer altura de referencia

• Medir espesor de láminas en cada anillo

• Medir altura de los anillos

• Medir volúmenes muertos

• Medir pendiente del tanque

• Hacer mediciones en fondo


Método de calibración con líquido

El tanque se llena con

volúmenes conocidos de agua

o un líquido no volátil

Patrones:

– Seraphins (tanques volumétricos)

– Medidor dinámico


Método óptico

• Medir la circunferencia del anillo dereferencia

• Dividir el tanque en estacioneshorizontales

• Medir offsets al 20% y 80% de cadaanillo en cada estación

• Establecer nivel del líquido y gravedadAPI

• Medir temperatura ambienteadyacente al casco

• Medir altura total del casco del tanque• Medir alturas individuales de cada

anillo• Medir la altura de referencia• Ubicar altura de medición vertical y

horizontal


Resumen

La calibración de un tanque puede ejecutarse por uno de los métodos siguientes:

Geométrico.

Volumétrico.

Gravimétrico.


METODO NORMA

Método de Encintado para tanques cilíndricos verticales ISO 7507-1

Método de la Línea Óptica de Referencia para tanques cilíndricos verticales

ISO 7507-2

Método de Triangulación Óptica, para tanques cilíndricos verticales

ISO 7507-3

Método electro-óptico de distancias ordenadas mediante mediciones internas

ISO 7507-4

Método electro-óptico de distancias ordenadas mediante mediciones externas

ISO 7507-5


Método de Calibración Volumétrico

Tanques soterrados de cualquier tipo.

Tanques a nivel del suelo o elevados sobre el suelo, concapacidad nominal hasta 100 m3.

Tanques, de forma no adecuada para la utilización de unmétodo geométrico.


Tipo de tanque Método de Calibración

Cilíndricos Verticales Geométrico*

Cilíndricos Horizontales Volumétrico

Esferas Volumétrico**

Esferoides Volumétrico***

Carros Cisternas Volumétrico

Ferro Cisternas Volumétrico

* También podrá usarse el Método Volumétrico cuando la capacidad del tanque sea pequeña.** En casos específicos se utilizará el método geométrico*** Si se desea calibrar mediante el método geométrico ver norma API 2552.


Tabla de Aforo de un Tanque Vertical Cilíndrico de Techo Flotante

Equipos Patrón de Campo

• Tanques

• Probadores

– Bidireccionales

– Compactos

• Medidores

– Turbinas, DP, Coriolis, Ultrasónicos, Platina, etc

• Instrumentación

– Manómetros

– Termómetros

– Densitómetros

• Probadores

– Bidireccionales

– Compactos

– Tank Provers

– Gravimétricos

Equipos Patrón de Campo

Métodos de Calibración

• Laboratorio

– Condiciones controladas

– Equipos patrón o críticos

• Campo

– Condiciones del sitio

– Equipos de medición instalados en campo

Tanques Probadores

Recipientes de volumen conocido, pueden ser cerrados o abiertos.

Deben tener un corte de sección horizontal circular

y están diseñados para permitir un vaciado completo

a través de un drenaje.

• Utilización

– Patrones para calibración de probadores

– Patrones en calibración de medidores

– Patrones en calibración de tanques

– Patrones en calibración de carro cisterna

Tanques Probadores

Calibración de Tanques Probadores

Diagrama de Calibración de tanque probador

Calibración de Tanques Probadores

Probador Compacto

• Dinámico de volumen pequeño

• Reducido tamaño, bajo peso

• Utiliza detectores ópticos

• Interpolación de pulsos

• Prueba volumétrica

Descripción

El probador compacto consiste en un tramo de tubería en el cualse encuentra un émbolo de medición de libre desplazamiento conuna válvula de disco en el centro (válvula poppet)

Para su operación se utilizan 3 interruptores:

– Determinador de posición inicial del émbolo

– Determinador de principio de carrera

– Determinador de fin de carrera

Probador Compacto

• Factores afectan mantenimiento y confiabilidad en probadores:

– Continuidad del funcionamiento: Un probador que funciona

diariamente requiere más atención que uno que opera de maneraintermitente.

– Velocidad del caudal: La vida práctica de cualquier equipo esproporcional a su velocidad de funcionamiento. Es probable que unprobador que opera a velocidad máxima, o casi a dicha velocidad,tenga una vida de sellado más corta que la de uno que opera avelocidad reducida.

– Valor lubricante del producto: Un probador que mide un productolubricante ligero tendrá una mayor vida útil que uno que mide unproducto seco como GLP.

– Limpieza del producto: La materia sólida abrasiva acelerará eldesgaste del sellado del probador.

Probador Compacto

Probador Bidireccional

Dirección: Derecha a Izquierda


Dirección: Izquierda a Derecha


Método de Water Draw (Extracción de Agua)

Calibración de Probadores

Calibración de ProbadoresMétodo de Water Draw (Extracción de Agua)

Método de Water DrawConsiste en sincronizar el probador con un sistema de recolección auxiliarcompuesto por recipientes volumétricos patrón, haciendo pasar agua por elprobador y recibiéndola en estos patrón .Toda la tubería del probador y sus conexiones deberán estar llenas y sinpresencia de aire ni otro producto diferente al agua.El desplazador se sincroniza con el sistema de recolección de agua pormedio de los detectores de desplazamiento, de manera que el volumen deagua recogido en los recipientes patrón, es igual al volumen de aguadesplazado entre los detectores.Se deben aplicar correcciones por temperatura del agua y por presión en elprobador.

Alternativamente, se puede utilizar el método gravimétrico para medir lamasa de agua desplazada.

Método de Water Draw (Extracción de Agua)


Consideraciones para calibrar un probador Uso Tiempo entre calibraciones Historial de uso y calibración Costo beneficio de la calibración Requerimientos contractuales Valor de fluidos medidos

También se debe recalibrar cuando:Se efectúen reparaciones que afecte el volumen certificado del probadorCambios en volumen de probador detectados en carta control medidoresCumplimento de intervalos de tiempo máximo recomendado

PERIODO CALIBRACION DE PROBADORES

Tipo de probador Periodo

Tanque 5 años

Uni o bidireccionales 5 años

Medidor maestro 3 meses

Probador compacto 3 años

Probadores móviles 2 años


Calibración Medidores con Probador Bidireccional

Las lecturas de los medidores no representan el volumenque ha pasado a través de ellos, debido a desajustesnormales en sus mecanismos, originados por:•Fabricación•Instalación•Operación

EL VOLUMEN REGISTRADO DIFERIRA DEL VOLUMEN REAL

“METER FACTOR”

VOL. REAL = VOL REGIST MEDIDOR * MF

Calibración de Medidores

La calibración de un medidor determina un factor que ajusta su volumenal volumen del patrón.

CPLMCTLMFactorK

Pulsos

CPLPCTLPCPSCTSVbMF

**_

****

Factores de corrección:Corrección por efecto de la temperatura en el acero - CTSPCorrección por efecto de la temperatura en el líquido - CTLPCorrección por efecto de la presión en el acero – CPSPCorrección por efecto de la presión en el líquido – CPLPCorrección por efecto de la presión en el líquido – CPLMCorrección por efecto de la temperatura en el líquido - CTLM


La calibración consiste en:Comparar las lecturas en medidor VS Medición en probador patrón

Nota:Todos los probadores tienen un valor de volumen conocido acondiciones estándar.

Condiciones estándar:•60 °F•0 psig


Significado del Factor del Medidor

Representa Cambios Responde a cambios

Desempeño del probador Rata de flujo

Válvulas de interconexión Condición mecánica

Switches detectores Propiedades del fluido

Esfera o desplazador del probador Contaminantes en el fluido

Recubrimiento del probador Incrustaciones de parafina

Contador y generador de pulsos Grado de orden de fluido (remolinos)

Transmisores y sensores de T y P


Reconciliación de Datos en la Medición

Recolección de datos de flujo confiables es importante:

• Razones financieras

• Operacionales

• De regulación

Validez de datos está afectada por:

• Valores de incertidumbre altos

• Fallas en la cadena de trazabilidad

• Periodos de calibración y recalibración inadecuados

Alternativas de Mejoramiento:

• Equipos con la exactitud adecuada

• Uso de métodos de reconciliación de datos

• Uso de métodos estadísticos para optimizar períodos de intervención

• Medición no es una ciencia exacta. Es solamente un indicativo del valor real que está siendo medido.– Valor real nunca puede ser conocido, es afectado por Errores durante

medición, Errores de proceso y transmisión de señal.

Error Aleatorio

Error

Error Sitemático


• Análisis de Incertidumbre

Incertidumbre provee una indicación de CALIDAD de la medición.

Es necesario definir el nivel de confianza. Generalmente ~95%

Valor de incerdimbre indica donde se deben enfocar esfuerzos para mejorar la calidad de la medición.



La técnica de Reconciliación de Datos, se basa en álgebra matricialy técnicas estadísticas para corregir valores medidos de maneraque un set de mediciones cumple con las leyes de conservacióncomo son los balances de masa, lo cual ayuda a:

• Identificar medidores o corrientes de medición fuera derangos de incertidumbre.

• Identificar puntos de medición relevantes. Ej. Productodeshidratado, libre arena y contaminantes.

* IMPORTANTE, UN CALCULO DE INCERTIDUMBRE ACERTADO*

Justificación del uso RD en industria petrolera

• Valor monetario del petróleo

• Empresas y entidades gubernamentales involucradas

• Cálculo de impuestos y regalías

• Control de producción a empresas socias y operadores contratistas

• Recomendaciones:

Incertidumbre Medición <0,5%

Incertidumbre Medidores <0,25%

Análisis Exposición Financiera :

Costo Sistema Medición VS Beneficio Económico

Sistemas de medición en estado estable


Detección del Error Total

• Para que la RD sea efectiva los errores sistemáticos deben ser corregidos y no pueden ser errores grandes.– Mal funcionamiento del instrumento de medición

– Mal calibración del instrumento de medición

– Pérdidas

– Errores de configuración de computadores de flujo, etc.

• Existen técnicas para identificar y cuantificar errores sistemáticos

* Estos deben identificarse, calcularse y corregirse antes de la RD, de otra forma esta no será efectiva.

El error total, debe cuantificarse y corregirse antes de aplicar la RD, de otra forma es ineficaz.

La RD maneja incertidumbres aleatorias


Desarrollo de método

• Incertidumbre de BalancesSistemas basados en medición caudal pueden reducirse a serie de nodos donde

caudales convergen, y determinar ecuaciones de conservación de masa o energía.

Cálculo puede dividirse en etapas:

1. Identificación sistemas de medición

Nodos de entrada Xentrada = X1 + X2 + X3

Nodos de salida Xsalida = X4 + X5 + X6

2. Asignación incertidumbres a cada una de las medidas

• Para cada entrada realizar lista todos factores que contribuyen a incertidumbre

• Para cada una de la fuentes, calcule un estimado de magnitud de incertidumbre

• Combinar Inc. de entrada y salida para obtener una incertidumbre general


Desarrollo de método3. Combinación de incertidumbres

La raíz de la suma de los cuadradosE1

4. Cálculo del balance e incertidumbre asociada

Para el caudal esto significa la resta entre total entradas menos total de salidas del nodo


Nodo 1

Nodo 2

Nodo 3

Nodo 4

E1

E2S1

S2

S3E3

Reconciliación de datosLos cálculos de incertidumbre se realizan a nodos sencillos, para la reconciliación de datos se aplica a todo el sistema.

1. Definición del sistema1.1. Determinación del tipo de variable. Ej. Flujo másico1.2. Determinar número de mediciones en sistema1.3. Realizar plano de sistema y reducirlo a un simple esquema. Anotar cantidades entrada y salida1.4. Formular ecuaciones de conservación para cada nodo del sistema.1.5. Calcular la redundancia. Para cada medición o para todo el sistema.

Redundancia una variable = # ecuaciones de conservación de esta variableRedundancia sistema = ∑ medida redundancias / # mediciones sistema.

donde:R sistema = Redundancia del sistemaR(Xi) = # de ecuaciones que tienen Xin = # de mediciones


Indicación de Calidad

1. Tamaño de ajuste en cada nodo VS Incertidumbre de medición

Si inc med mayor que valor prueba t-student, incert asignada a medición es muy baja o el instrumento de medición tiene error sistemático.



Cálculo de los balances de red de flujo


Tabla de red balanceada


Red reconciliada


Indicador de calidad


Indicador de calidad

• El indicador de calidad con mayor valor identifica al instrumento que mayor contribución aporta a los desbalances.

• Este medidor debe ser inspeccionado con carácter prioritario.

• La reconciliación de datos de la medición se convierte en un autoverificador del sistema.

PREGUNTAS??????

DUDAS??????

APORTES??????

MUCHAS GRACIAS

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