INGENIERA PETROLERA

MEDIDORES DE FLUJO

PRESENTA:CAMPOS MELGAR PAOLAHERNANDEZ FERNANDEZ CHRISTIAN YAIRIZQUIERDO LARA ELIAS

MATERIA:CONDUCCION Y MANEJO DE HIDROCARBUROS

SEMESTRE:VERANO 2015

CATEDRATICO:XANI DAMARIS MARQUZ RODRGUEZ

COATZACOALCOS, VER.., 16 DE JUNIO DEL 2015

INDICE

2.4 MEDIDORES DE ORIFICIO3ECUACIN DE UNA PLACA DE ORIFICIO4TIPOS DE PLACAS DE ORIFICIO5DESVENTAJAS5VENTAJAS5INTRUMENTO DE MEDIDORES DE ORIFICIOS62.5 MEDIDORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO6MEDIDOR DE DISCO OSCILANTE7MEDIDOR DE PISTN OSCILANTE8MEDIDOR DE PISTN ALTERNATIVO9MEDIDOR ROTATIVO10MEDIDOR POR SISTEMA BIRROTOR11MEDIDORES OVALES122.6 MEDIDORES TIPO TURBINA14TIPOS14VENTAJAS15DESVENTAJAS15ESTRUCTURA FSICA152.7 AUTOMATIZACIN Y TELEMEDICIN17AUTOMATIZACION17ETAPAS PARA LA AUTOMATIZACIN17FASES PARA LA PUESTA EN MARCHA DE UN PROYECTO DE AUTOMATIZACIN18TELEMEDICIN19BIBLIOGRAFA20

INTRODUCCIN

Es importante estudiar sobre medidores de orificio para gas natural porque las medidas de gas natural y lquidos del gas natural, son realizados solamente en un punto y pueden representar cientos de miles de dlares por da.Estas medidas determinan ganancias en contrato de compra y venta de gas, son tambin usadas, para inventarios contables, balance de procesos de plantas, etc. por lo que su exactitud es esencial.

2.4 MEDIDORES DE ORIFICIO

La placa de orificio es el elemento primario para la medicin de flujo ms sencillo, es una lmina plana circular con un orificio concntrico, excntrico segmentado y se fabrica de acero inoxidable, la placa de orificio tiene una dimensin exterior igual al espacio interno que existe entre los tornillos de las bridas del montaje, el espesor del disco depende del tamao de la tubera y la temperatura de operacin, en la cara de la placa de orificio que se conecta por la toma de alta presin, se coloca perpendicular a la tubera y el borde del orificio, se tornea a escuadra con un ngulo de 900grados, al espesor de la placa se la hace un biselado con un chafln de un ngulo de 45 grados por el lado de baja presin, el biselado afilado del orificio es muy importante, es prcticamente la nica lnea de contacto efectivo entre la placa y el flujo, cualquier rebaba, distorsin del orificio ocasiona un error del 2 al 10% en la medicin, adems, se le suelda a la placa de orificio una oreja, para marcar en ella su identificacin, el lado de entrada, el nmero de serie, la capacidad, y la distancia a las tomas de presin alta y baja. En ocasiones a la placa de orificio se le perfora un orificio adicional en la parte baja de la placa para permitir el paso de condensados al medir gases, y en la parte alta de la placa para permitir el paso de gases cuando se miden lquidos.

Cuando una placa de orificio se coloca en forma concntrica dentro de una tubera, sta provoca que el flujo se contraiga de repente conforme se aproxima al orificio y despus se expande de repente al dimetro total de la tubera. La corriente que fluye a travs del orificio forma una vena contracta y la rpida velocidad del flujo resulta en una disminucin de presin hacia abajo desde el orificio.

ECUACIN DE UNA PLACA DE ORIFICIO

TIPOS DE PLACAS DE ORIFICIO1. La concntrica: sirve para lquidos2. La excntrica: para los gases3. La segmentada cuando los fluidos contienen un pequeo porcentaje de slidos y gases disueltos.

DESVENTAJAS

El coeficiente de descarga puede cambiar con el tiempo debido al desgaste y la acumulacin de suciedad. Se puede obstruir y reducir el dimetro del orificio. Para evitar esto se utilizan orificios excntricos y segmntales.

VENTAJAS:

Es econmico.

El 50% de los medidores de caudal utilizados en la industria son P.O.

INTRUMENTO DE MEDIDORES DE ORIFICIOS

Instrucciones detalladas para la construccin, instalacin y mantenimiento de los equipos medidores de orificios.

Retenedor del plato de orificio Platos de orificio Volumen medido por contador para medidor de orificio Registradores de carga Computadores de flujo de gas2.5 MEDIDORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

Los medidores de desplazamiento positivo operan atrapando un volumen unitario y conocido de lquido, desplazndolo desde la entrada hasta la salida, y contando el nmero de volmenes desplazados en un tiempo determinado.Miden el caudal en volumen contando volmenes separados de lquido. Las partes mecnicas del instrumento se mueven aprovechando la energa del fluido y dan lugar a una prdida de presin. La precisin depende del espacio entre las partes mviles y las fijas y aumentando con la calidad de la mecanizacin y con el tamao del instrumento. En cada medidor se pueden destacar tres componentes: Cmara. Desplazador. Mecanismo que cuenta en nmero de veces que el desplazador se mueve.Un punto importante a tener en cuenta en este tipo de instrumentos, es el conseguir una buena estanqueidad de las partes mviles, evitando un par de rozamiento inaceptable y que la cantidad de lquido de escape a travs del medidor sea moderada. Por esto es necesario calibrar el medidor para varios caudales, dentro del margen de utilizacin y con un fluido de viscosidad conocida.Con este tipo de instrumentos la medida es directa, sin tener que recurrir a ningn tipo de clculo. Existen varios tipos de medidores del tipo desplazamiento positivo, siendo los ms utilizados los de ruedas ovales, helicoidales, tipo pistn, paletas deslizantes y tipo turbina.Este ltimo es el sistema ms utilizado en la industria, y consta de un carrete de tubera en el centro del cual hay un rotor de paletas mltiples, montado sobre cojinetes para que pueda girar con facilidad, y soportado aguas arriba y aguas abajo por un dispositivo de centrado. Tambin suelen incorporar un enderezador de vena fluida. La energa cintica del fluido circulando hace girar el rotor con una velocidad angular que es proporcional a la velocidad media axial del fluido, y por lo tanto al caudal volumtrico. La salida, mediante impulsos elctricos, se produce cuando se detecta el paso de cada paleta alrededor de uno o ms sensores situados en el campo del medidor.Tipos bsicos de medidores: Disco oscilante Pistn oscilante Pistn alternativo Rotativos

MEDIDOR DE DISCO OSCILANTE

Dispone de una cmara circular con un disco plano mvil dotado de una ranura en la que esta intercalada una placa fija. Esta placa separa la entrada de la salida e impide el giro del disco durante el paso del fluido. La Cara bajo del disco est siempre en contacto con la parte inferior de la cmara en el lado opuesto. De este modo la cmara est dividida en comportamientos separados de volumen conocido.

CARACTERSTICAS El par disponible es pequeo, lo que pone un lmite en la utilizacin de accesorios mecnicos. Empleado originalmente en aplicaciones domesticas para agua, se utiliza industrialmente en la medicin de caudales de agua fra, caliente, aceites y lquidos alimenticios. La presin es de +1-2 %. El caudal mximo es de 600 L/min Y se fabrica para pequeos tamaos de tuberas.

MEDIDOR DE PISTN OSCILANTE

Se compone de una cmara de medida cilndrica con una placa divisora que separa los orificios de entrada y salida. La nica parte mvil es un pistn cilndrico que oscila suavemente en un movimiento circular entre las dos caras planas de la cmara, y que est provisto de una ranura que desliza en la placa divisora fija que hace de gua del movimiento oscilante.

CARACTERSTICAS

El par disponible es relevado de modo que el instrumento puede accionarlos accesorios mecnicos que sean necesarios. La presin normal es de + 1% pudindose llegar a + 0, 2% con pistn metlico y + 0,5% con pistn sinttico, dentro de un margen de caudal de 5:1. Se fabrican para tamaos de tubera hasta 2 con caudales mximos de 600 L/min. Se aplican en la medicin de caudales de agua y de lquidos viscosos o corrosivos.

MEDIDOR DE PISTN ALTERNATIVO

Se fabrican en muchas formas: de varios pistones, pistones de doble accin, vlvulas rotativas, vlvulas deslizantes horizontales, etc. Bsicamente, est compuesto de un cilindro en donde se aloja el pistn y las vlvulas que permiten la entrada y salida del lquido en su interior. Los pistones se unen mecnicamente a un cigeal por medio de una biela, para transformar el movimiento alternativo de los pistones en movimiento circular. En el cigeal van ubicados uno o varios pequeos imanes que giran con l.

CARACTERSTICAS

Pueden alcanzar una presin de orden de + 0,2 %. Su capacidad es pequea comparada con los tamaos de otros medidores. Se han empleado mucho en la industria petroqumica. Su costo inicial es alto, dan una prdida de carga presin y son difciles de reparar.

MEDIDOR ROTATIVO

Tiene vlvulas rotativas que giran excntricamente rozando con las paredes de una cmara circular y transporta el lquido en forma incremental de la entrada a la salida. Hay varios tipos de medidores rotativos, siendo lo Mas empleados, los cicloidales (lbulo rotatorio), los de dos rotores (birrotor) y los ovales. MEDIDOR CICLOIDALES: contiene dos lbulos de tipo Root engranados entre s que giran en direcciones opuestas manteniendo una posicin relativa fija y desplazando un volumen fijo de fluido lquido o gas en cada revolucin.

CARACTERSTICAS

Se emplean muchos en la industria petroqumica para la medida de crudos y de gasolina con intervalos de medida que van de unos pocos L/min de lquidos limpios de baja viscosidad hasta 64000 L/min de crudos viscosos. Se fabrican en tamao que van de 2 a 24. Su presin es de + 1% para caudales de 10 al 100%.

MEDIDOR POR SISTEMA BIRROTOR

Consiste en dos rotores sin contacto mecnico, entre s que giran como nico elementos mviles en la cmara de medida. La relacin de giro mutuo se mantiene gracias a un conjunto de engranajes helicoidales totalmente cerrado y sin contacto con el lquido. Los rotores estn equilibrados esttica y dinmicamente y se apoyan en rodamiento de bolas de acero inoxidable.

CARACTERSTICAS

No existe contacto mecnico entre los rotores, su vida til es larga, fcil mantenimiento. Puede trabajar con varias presiones diferenciales. Son reversibles, admiten sobre velocidades espordicas si recibir dao. No requieren filtros, admiten el paso de partculas extraas y permiten desmontar fcilmente sin necesidad de desmontar el conjunto completo. Su ajuste es sencillo y son de fcil calibracin mientras el instrumento est bajo presin y sin prdida de lquido. Se aplica en la medio de caudales de crudos y productos petrolferos. Su tamao vara de 3 a 12. La presin es de + 0,2%, con una prdida de carga de 5 psi y con un margen de caudal de 5:1.

MEDIDORES OVALES

El medidor de rueda oval, que se muestra en la figura, dispone de dos ruedas ovales que engranan entre s y tienen un movimiento de giro debido a la presin diferencial creada por elflujo de lquido. La accin del lquido acta de forma alternativa sobre cada una de las ruedas,dando lugar a un giro suave de un par prcticamente constante. Tanto la cmara de medida como las ruedas estn mecanizadas con gran precisin, con el fin de conseguir que el deslizamiento entre ellas se produzca con el mnimo rozamiento, sin que se formen bolsas o espacios muertos y desplazando la misma cantidad de lquido en cada rotacin.

La secuencia de medida se realiza siguiendo el orden de izquierda a derecha de la forma que se describe a continuacin: En el primer dibujo se est llenando la cmara de medida M situada entre la rueda oval derecha y la carcasa del medidor. En el segundo dibujo ha quedado atrapado un volumen conocido de lquido entre la misma rueda oval y la carcasa. En el tercer dibujo se desplaza el lquido desde la entrada hacia la salida del contador. Por ltimo, en el cuarto dibujo se descarga el lquido en la tubera situada a la salida del contador.

CARACTERSTICAS: La medida es prcticamente independiente de variaciones en la densidad y en la viscosidad del lquido. La presin es de + o, 5% del caudal total. Los tamaos varan de a 3.

VENTAJAS

Buena exactitud y amplio rango de medida. Buena repetibilidad. Buen comportamiento para fluidos muy viscosos, y para aquellos fluidos con condiciones cambiantes. Medida directa del caudal volumtrico. DESVENTAJAS

Alto costo para grandes tamaos (>6). Alta prdida de carga (limitacin de caudal). Mal funcionamiento para fluidos sucios (posibles bloqueos de las partes mviles). Pueden daarse por sobre velocidad. Presentan resistencia a friccin para bajos caudales. Rango optimo entre 20 y 65%.

2.6 MEDIDORES TIPO TURBINA

Consiste en un rotor, al chocar el fluido la turbina del rotor hace que el mismo gire a una velocidad que depende del flujo volumtrico.

TIPOS

De reluctancia: la velocidad viene determinada por el paso de las palas individuales de la turbina a travs del campo magntico creado por un iman permanente montado en una bobina captadora exterior. Inductivo: cada alabe del rotor pasa por el sensor inductivo sin tocarlo, genera un pulso de voltaje que entra a un medidor de frecuencia, un contacto electrnico o algn dispositivo similar cuya lecturas se convierten el flujo volumtrico.En ambos casos la frecuencia que genera el rotor de turbina es proporcional al caudal.

VENTAJAS

Precisin Comportamiento lineal Rpida respuesta Excelente repetitividad Fcil interfaz con sistemas de computacin Operacin en amplios rangos de temperatura y presin.

DESVENTAJAS

Fluidos viscosos Piezas mviles Delicados Costoso mantenimiento

ESTRUCTURA FSICA

1.- Tubo de pared gruesa 2.- Barras cruzadas 3.- Turbina 4.- Cojinete 5.- Generador de pulsos 6.- Tornillos

TRANSDUCTORES PARA MEDIDORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

Transductor de impulsos por microrruptor elctrico o neumtico, el eje del medidor acciona un interruptor por medio de una leva. El interruptor est conectado a un contador electromecnico de baja velocidad. Transductor de impulsor por sensor magntico, utiliza un rotor con unos pequeos imanes embebidos en l y un captador magntico situado en el exterior de la caja de rotor. Transductor de impulsos por disco ranurado, el bobinado primario LI genera continuamente una onda de alta frecuencia de 1 MHz. Al girar el disco ranurado por la accin del medidor de caudal imterrumpe el flujo magntico de la bobina LI t como resultado se forma otra onda en el arrollamiento secundario L2. Generador tacometrico, genera una pequea seal en c.c de 1-100 MV proporcional al caudal. La presin es bastante elevada del orden de 0.001% para velocidades medias. Transductor de impulsos fotoelctrico, genera una onda cuadrada que vara de 0 a 10 V. Consiste en una lmpara de filamento, un disco con sectores alternativamente a pocos y translucidos y una fotoclula.

2.7 AUTOMATIZACIN Y TELEMEDICIN

AUTOMATIZACIONLa automatizacin de los procesos es la sustitucin de tareas tradicionalmente manuales por las mismas realizadas de manera automtica por mquinas, robots o cualquier otro tipo de automatismo. La automatizacin tiene ventajas muy evidentes en los procesos industriales. Se mejora en costes, en servicio y en calidad. El trabajo es ms rpido y no necesita de una cantidad determinada de operarios, que antes eran necesarios. Adems se producen menos problemas de calidad por realizarse el trabajo de una manera ms uniforme debido a las especificaciones dadas al automatismo. Otras ventajas se obtienen de la automatizacin son el aumento de produccin, menor gasto energtico, mayor seguridad para los trabajadores.

ETAPAS PARA LA AUTOMATIZACINLas etapas que se deben seguir para la instalacin de un automatismo son: 1.- Anlisis del proceso. Se trata de estudiar el proceso completo y buscar puntos de mejora (preferiblemente en el cuello de botella). 2.- Busqueda de soluciones: Hay que buscar elementos sustitutivos para la situacin actual: robotica industrial, maquinaria, PLC's, diferentes tipos de automatismos. 3.- Estudiar los costes de la inversin: Hay que ver cual de las soluciones nos aporta un retorno de la inversin ms rpido, la solucin ms amortizable, estudiar los costes de los posibles despidos. El beneficio econmico y social debe ser mayor que el coste de operacin y mantenimiento. 4.- Instalacin: Una vez elegida la solucin hay que asegurar su correcta instalacin y puesta a punto. Este proceso es delicado porque de l depende en gran medida un resultado ptimo del desarrollo. 5.- Formar al personal en la mejora: es posible que haya pequeas reparaciones, rearmes, cambios de herramientas, etc que pueda realizar un operario. Para ello tendr que estar formado en la tecnologa implementada. 6- Comprobacin: Una vez est el automatismo en marcha debemos comprobar que funciona como deseamos. Lo normal es que la empresa que nos lo vende nos ofrezca un periodo de tiempo para dar marcha atrs sin coste o con costes muy bajos.

FASES PARA LA PUESTA EN MARCHA DE UN PROYECTO DE AUTOMATIZACIN

Existen complejos procesos de automatizacin que requieren de la colaboracin entre los diversos departamentos de una empresa (gestin, logstica, automatizacin, distribucin, etc.). En esta seccin se enfoca el problema en concreto en la parte de automatizacin, desde el punto de vista del trabajo que debe realizar el ingeniero/ingeniera tcnica. El marco metodolgico consta de las fases siguientes, que el operario debe realizar: - Automatizacin - Supervisin - Interaccin - Implementacin - Pruebas 7/30 Diseo Industrial. Pere Ponsa, Toni Granollers. Diseo y automatizacin industrial En el caso de llevar a la prctica un proyecto de automatizacin, es necesario seguir las fases de la metodologa presentada, as como indicar el tipo de operario o grupo de ellos encargados de llevar a cabo las fases por separado o el conjunto de ellas. La figura ilustra la secuencia ordenada de fases. Es decir, si la metodologa quiere llevarse a la prctica hay que seguir paso a paso el mtodo de forma secuencial. Cabe destacar el rol del operario en este esquema. El operario lleva a cabo cada una de las fases; hace la transicin entre una fase y la siguiente, y, finalmente, se encarga de proceder a una iteracin para rehacer el primer ciclo para introducir mejoras. Las fases que aparecen en el marco metodolgico no son conceptos puntuales; cada uno de ellas puede tratarse en profundidad. A continuacin, se presenta tan slo un breve resumen de cada una de las fases, ya que lo que se quiere constatar es la relacin entre las fases y los aspectos dinmicos intrnsecos de cada fase. TELEMEDICINEs la lectura peridica de la informacin disponible en medidores de consumo elctrico, de agua o de gas con el objetivo de: Realizar de forma remota la gestin del medidor: Lectura del medidor Manipular las tarifas segn se requiera Monitoreo de las variables de las redes de distribucin para prestarle un mantenimiento adecuado y corregir fallas de forma inmediata.

Realizar de forma remota la gestin operativa y del servicio: Cambios del contrato Desconexiones y reconexiones Deteccin de fallas Facturacin En las redes elctricas es importante el anlisis de la carga y medicin de las prdidas de transmisin para realizar un mejor mantenimiento y optimizar la inversin Monitoreo de la calidad de servicio en grandes usuarios

Control de prdidas / Deteccin y prevencin de fraudeTrae beneficios tanto al cliente como a la empresa que presta el servicio. El cliente se beneficia ya que dispone de informacin precisa del consumo, en muchas ocasiones puede disfrutar de una gestin remota del contrato y tarifas personalizadas, la recuperacin de fallas es ms rpida y recibe un mejor servicio al cliente. En el caso de la empresa que presta el servicio elctrico, de agua o gas aumenta la satisfaccin del cliente, puede personalizar las tarifas y fechas de facturacin, genera mejor y ms precisa informacin de inteligencia de negocios, reduce costos de operaciones y atencin al cliente y protege los ingresos reduciendo las prdidas y robos en la red. Adicionalmente las empresas elctricas utilizan la informacin de los medidores para mantener un balanceo de carga ptimo en la red.

BIBLIOGRAFA

Borrasbrucart, Enrique, Gas natural, Caractersticas, distribucin y aplicaciones industriales, Editores tcnicos asociados, Barcelona, (1987)

Sotillo, J. Estudio para evitar la presencia de lquidos con moto compresores de la planta compresora de gas ISLA, Trabajo de Grado, Ingeniera Mecnica, UDO, Puente La Cruz, Marzo (1996)

Prezi. (2014). Medidores de desplazamiento positivo y turbina. Obtenida el 15 de julio de 2015, En lnea: https://prezi.com/hhqhwusg3npr/copy-of-medidores-de-desplazamiento-positivo-y-turbinas/

INSTRUMENTACIN Y CONTROL. (2007). Caudal flujo: Medidores por desplazamiento positivo. Obtenida el 15 de julio de 2015, En linea: http://www.instrumentacionycontrol.net/cursos-libres/automatizacion/curso-de-plcs-avanzado/item/66-caudal-flujo-medidores-por-desplazamiento-positivo.html

AUTOMATIZACION Y CONTROL. (2007). Medidores de desplazamiento positivo. Obtenida el 15 de julio del 2015, En lnea: https://sites.google.com/site/automatizacionycontrol4/medidas-de-caudal/medidores-de-desplazamiento-positivo

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