calibración de radares y sonda rev b 8-8-2010

Proyecto:

PROVISIN,CONSTRUCCIN,INSTALACIN,PRUEBAS,SINTONIZACINYPUESTAEN

FUNCIONAMIENTODEUNSISTEMASCADAENELDISTRITOAMAZNICO

Descripcin:CALIBRACINYCONFIGURACINDETRANSMISORESDENIVELYSONDADETEMPERATURAENTANQUES

Documento: PPR08026DA0000A72PRO023Fecha: 20100710 Pgina2de13

B PARAAPROBACIN 27/07/2010 M.T. J.J. REV DESCRIPCIN FECHA ELAB. REV. APR.

TTULO CALIBRACIN Y CONFIGURACIN DE

TRANSMISORES DE NIVEL Y SONDA DE TEMPERATURA EN TANQUES

Cdigo N

REV. PPR-08026-DA0000-A72PRO-023

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PROVISIN, CONSTRUCCIN,INSTALACIN,PRUEBAS,SINTONIZACINYPUESTAENFUNCIONAMIENTODEUNSISTEMA

SCADAENELDISTRITOAMAZNICOPg. 1 de 12

NDICE

1 OBJETIVO 2 ALCANCE 3 RESPONSABILIDADES 4 DEFINICIONES 5 ABREVIATURAS 6 DESCRIPCIN 7 CARACTERSTICAS TCNICAS 8 EQUIPO, HERRAMIENTAS Y DOCUMENTOS 9 SETEO DEL RADAR 10 PROCEDIMIENTO 11 PROCESAMIENTO DE DATOS 12 CONSIDERACIONES TCNICAS 13 REFERENCIAS 14 ANEXOS

Proyecto:





1 OBJETIVO

Realizar un procedimiento de calibracin de los transmisores de nivel tipo radar TankRadar Rex para determinar el nivel de crudo y el colchn de agua en los tanques de techo fijo y flotante presurizados o no, contrarrestando los datos obtenidos por el radar con los de la cinta de aforo hasta obtener una fiabilidad y precisin en los valores y datos obtenidos con errores que se encuentren dentro de un rango aceptable, as como tambin la forma de obtencin de datos de temperatura a la que se encuentra el crudo a distintas alturas del tanque.

2 ALCANCE

Este procedimiento detalla el proceso que deber seguirse en la calibracin de los transmisores de nivel y sonda de temperatura en los tanques de techo fijo y flotante. La configuracin y calibracin de cada instrumento lo realizar siguiendo los lineamientos de proceso de confirmacin metrolgica segn International Standard ISO 1012 First edition 2003 para controlar el proceso y los resultados de calibracin. Se preparan los registros y procedimientos de calidad que sean necesarios para que el trabajo sea chequeado, aprobado y liberado por el Fiscalizador de PETROECUADOR

3 RESPONSABILIDADES 3.1 El Supervisor de TELVENT planificar la calibracin de los radares. 3.2 El Supervisor de IISAPETROL brindar el soporte necesario en las actividades de calibracin de los

radares en los tanques, as como de la manipulacin del computador de flujo. 3.3 Tcnico Instrumentista, encargado de la asistencia y preparacin de los equipos a calibrar. 4 DEFINICIONES

- El Radar Medidor de Tanque, RTG, es un instrumento inteligente protegido contra explosiones que sirve para medir el nivel de un producto en el interior del tanque

- Ajuste. Operacin destinada a llevar a un instrumento de medida a un estado de funcionamiento conveniente para su utilizacin

- Error. Resultado de una medicin menos un valor verdadero del mesurando. - Calibracin. Conjunto de operaciones que establecen, en unas condiciones determinadas, la

relacin entre las lecturas de un equipo de medida y los valores de esa magnitud realizados por patrones.

- Proceso de medida. Conjunto de operaciones que tienen por objeto determinar el valor de una magnitud.

- Valor verdadero. Valor que se obtendra por una medicin perfecta. - RTD. Sensores de temperatura resistivos, son los Pt100. Estos sensores deben su nombre al

hecho de estar fabricados de platino (Pt) y presentar una resistencia de 100 ohmios a 0 C.

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- TankMaster WinSetup es un software para la configuracin, calibracin y mantenimiento de un

Sistema REX. - El Mdem de bus de campo, FBM, es un convertidor entre RS-232C y el Bus TRL/2. Sirve para

conectar un PC con TankMaster al Bus TRL/2. 5 ABREVIATURAS USADAS EN ESTE DOCUMENTO

API American Petroleum Institute FMCW Modulacin en Frecuencia de Onda Continua HMI Interfaz Hombre-Mquina ISO Organizacin Internacional de Normalizacin PC Computador Personal RTD Detectores de Temperatura de Resistencia RTG Medidor tipo radar de Tanque SCADA Sistema de Control de Supervisin y Adquisicin de Datos TM TankMaster TRC Tarjeta del Transformador Rectificador SCADA: Supervisory Control Access Data Acquisition. Telvent: Telecomunications Venture RTU: Remote Terminal Unit EPP: Empresa Pblica Petroecuador

6 DESCRIPCIN

El sistema se configura con las funciones que necesite el usuario. Las funciones disponibles son: Medicin de nivel, temperatura y nivel de interfaz del agua. Los valores medidos se comunican a travs de un bus de campo o directamente a un PC. El sistema TankRadar Rex se calibra, configura y se utiliza mediante el paquete de software TankMaster WinSetup que se trata de un software de Interfaz Hombre-Mquina (HMI) que ofrece al operador una buena visin general y acceso rpido a cualquiera de los valores medidos.

7 CARACTERSTICAS TCNICAS 7.1 Medicin de nivel por radar Los medidores TankRadar Rex ofrecen una excelente fiabilidad en la medicin por radar sin contacto, sin partes mviles y slo con la antena en el interior de la atmsfera del tanque. El Medidor tipo radar de Tanque (RTG) mide la distancia hasta la superficie del producto en el tanque. Utilizando las distancias del tanque almacenadas localmente en su memoria, el medidor calcula el nivel de la superficie del lquido. El nivel es comunicado a travs del bus de campo digital TRL/2 a las Unidades de Comunicacin de Campo y a las estaciones de trabajo de PC u otros computadores host.

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7.2 Medidor de Antena Parablica RTG 3930 Est diseado para su montaje en tanques con techo fijo. El amplio dimetro de la antena proporciona una elevada ganancia de antena y una elevada relacin seal-ruido. 7.3 Medidor de antena array, RTG 3950 RTG 3950 con su antena array de tamao pequeo est diseado para el montaje en tubos tranquilizadores existentes. Las aplicaciones tpicas incluyen tanques de petrleo crudo con techos flotantes Con el fin de obtener la mxima precisin para la transferencia de custodia, el medidor utiliza un exclusivo Modo de Baja Prdida, para transmitir las ondas de radar en el centro del tubo. Esto elimina prcticamente la degradacin de la precisin causada por la oxidacin y los depsitos de producto dentro del tubo. 7.4 Medicin de la temperatura

La temperatura del producto es un parmetro importante para una medicin precisa de inventario y de transferencia de custodia en los tanques de almacenamiento de lquido a granel. El sistema Rex suministrado puede incluir termmetros de punto mltiple (MST) como componente esencial. El sensor de temperatura de punto mltiple (MST) mide la temperatura con una serie de elementos puntuales Pt 100 colocados a distintas alturas para indicar un perfil de temperatura y una temperatura media. Para calcular la temperatura del producto se utilizan slo los elementos totalmente sumergidos. Los elementos puntuales se colocan en un tubo protector hermtico flexible hecho de acero inoxidable corrugado. Se puede sujetar una brida a un racor superior y el tubo se puede anclar al fondo. API recomienda un mnimo de un elemento por cada 3 m (10 pies) de altura del tanque para las aplicaciones de transferencia de custodia. Los sensores de temperatura se pueden conectar al RTG directamente en RTG con conexin de retorno comn (hasta seis elementos de temperatura) En MST puede integrarse un sensor de nivel de agua.

Datos tcnicos del sensor de temperatura de punto mltiple Tipo de elemento: Elementos puntuales Pt 100 segn EN 60751 Precisin:

1/6 DIN Clase B (estndar)

Gama total de temperaturas (estndar): De -50C a 120C (de -58F a 248F)

7.5 Medicin de interfaz del agua El Sensor del Nivel de Agua (WLS) capacitivo mide continuamente el nivel de agua por debajo de la superficie de petrleo y proporciona datos para el inventario neto en lnea. El sensor est integrado en el

Datos tcnicos del RTG 3930 Precisin del instrumento: RTG 3930 0,5 mm (5/256 pulg.

Temperatura de funcionamiento en el tanque: Mx. +230C (+445F)

Datos tcnicos del RTG 3950 Precisin del instrumento: RTG 3950 0,5 mm (5/256 pulg.)

RTG 3950 L 3 mm (1/8 pulg.) Temperatura de funcionamiento en el tanque: Mx. -40C a +120C (-40F a +248F)

Rango de medicin: De 0,8 a 40 m (de 2,6 a 130 pies) desde el extremo de la antena.

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sensor de temperatura de punto mltiple (MST). Posee un diseo de alta resistencia sin partes mviles. El WLS emite una seal analgica de 4-20 mA, que se conecta directamente a un medidor tipo radar. Dentro de la sonda existe un sensor de temperatura Pt100, lo que permite la medicin de temperaturas a niveles muy bajos.

8 EQUIPO, HERRAMIENTAS Y DOCUMENTOS o Multmetro Digital. o Laptop. o Software Rosemount TankMaster. o Datasheets o Manual de Usuario. o Cinta metlica para aforo manual de tanque

9 PROCEDIMIENTO

9.1. Verificar con un check list el correcto montaje mecnicos de los componentes del transmisor de

nivel y sonda de temperatura que debern ser identificados con su nmero de serie, tag, PP, modelo, etc. En esta verificacin no se incluye los materiales de montaje, ya que esto se realiza al hacer la verificacin de la correcta instalacin segn los tpicos de montaje de la ingeniera de detalle.

9.2. Con un multmetro digital verificar que el bus RS485 este aterrizado del lado de la RTU. La carcaza del radar se aterriza a la tierra del tanque.

9.3. Verificar que se haya inclinado la antena tal como se recomend en la instalacin. 9.4. Realizar las comprobaciones elctricas verificando los lazos de control de comunicacin y

alimentacin entre el sensor de temperatura multipunto, el transmisor de nivel tipo radar en la caja de conexiones del radar y la RTU del cuarto del control.

9.5. Se debe contar con el software de Rosemount el TankMaster WinSetup para la calibracin y configuracin de los RTG serie 3900

9.6. Verificados los puntos anteriores, conectar el computador con el software cargado y proceder a energizar el equipo teniendo en cuenta que las protecciones de seguridad de los equipos se encuentren activos.

9.7. Abrir el programa Tank Master WinSetup, se desplegar la siguiente pantalla en donde se debe colocar el nombre de usuario y la contrasea para ingresar al sistema.

Datos tcnicos del WLS Rango de medicin activo: 500 mm (20 pulg.), 1000 mm (40 pulg.).

Salida analgica: 2 cables, 4 - 20 mA con Imax = 23 mA

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9.8. Iniciamos configurando el protocolo de comunicacin, abriendo en el entorno la carpeta Protocols, luego ModbusMaster 1.0 y luego clic derecho en MbMaster 1 para seleccionar Propierties, en donde se debe verificar que la pantalla de Modbus Master Protocol Channel en la pestaa de Comunicacin posea siempre los siguientes parmetros, datos y valores.

9.9. Una vez configurado el protocolo, se debe instalar y seleccionar el tipo de dispositivo, eligiendo del entorno del programa la opcin Devices, luego Install New, clic derecho y aparecer la siguiente pantalla en donde se colocar el tipo del instrumento REX RTG y el Tag del instrumento LT 01.

9.10. Luego seleccionar Next y se desplegar la pantalla REX RTG Communication LT-1.

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9.11. Seleccionar la pestaa Change Address on Device y aparecer la siguiente pantalla, en

donde se debe ingresar el nmero de unidad de identificacin del radar que se encuentra en la placa de datos del transmisor.

9.12. Tambin se puede utilizar la funcin de bsqueda del dispositivo y direccin modbus seleccionando en Protocols, luego en ModbusMaster 1.0 y en MbMaster 1 dar clic derecho y seleccionar del men la opcin Find Device y aparecer la siguiente pantalla en donde se debe ingresar las direcciones modbus tentativas de bsqueda desde la 1 hasta la 255 (por default viene en la 246 hay que cambiarla a la direccin 1).

9.13. Ingresars los datos de Unit ID y modbus address correctamente de acuerdo a lo encontrado en la bsqueda y OK y el dispositivo debe empezar a comunicarse desplegando la siguiente pantalla.

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9.14. Si no se inici la comunicacin se debe revisar los pasos anteriores, caso contrario podemos

continuar con la calibracin del trasmisor. 9.15. Iniciar Calibrando la sonda de temperatura, seleccionando de entorno la opcin Tanks, luego

clic en Fixed Roof, luego clic en TK-1 y se desplegar LT-1, clic derecho para desplegar el men y seleccionar Propierties LT-1 y luego clic en Configuration y aparecer la pantalla Temperature Sensors LT-01, en esta pantalla se ingresan las alturas (6 en total) de la sonda de temperatura utilizada para el tanque en particular para cada estacin. Fijarse que este seleccionado el tipo de sensor Spot DIN PT100, y el rango del sensor de -50C a +250C y luego OK, como se muestra en la siguiente pantalla.

9.16. Para configurar la distancia de los tanques, en la pantalla de Propierties, seleccionamos la pestaa Tank Distances e ingresamos los valores de las tablas de calibracin que deben poseer los operadores en sitio, de no tener procedemos a ingresar el dato (R), la altura del tanque de acuerdo a un aforo manual y en la distancia (C) colocamos el mnimo nivel del tanque que debera ser cero en caso de no haber sedimentos, caso contrario colocamos la distancia de sedimentacin. En la distancia (G) dejamos en cero. Damos clic en OK. Como indica en la siguiente pantalla.

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Altura de Referencia del Tanque (R) La Altura de Referencia del Tanque (R) es la altura desde el nivel medido manualmente (Punto de Referencia del Tanque) hasta el Nivel cero (Dipping Datum Point) situado cerca del fondo del tanque o en el fondo del tanque. Distancia de Referencia del RTG (G) Es la distancia desde el Punto de Referencia del Tanque hasta el Punto de Referencia del RTG, situado en la superficie superior de la brida o la cubierta de la boca de acceso del cliente sobre la que est instalado el medidor. En los Medidores de Tubo Gua, el punto de Referencia del RTG est situado en la marca de medicin manual de la Tarima del Medidor de Tubo Gua. La Distancia del Nivel Mnimo (C) es la distancia desde el nivel mnimo de la superficie del producto hasta el nivel cero (Dipping Datum Point). Los niveles inferiores al nivel cero se muestran como valores negativos. Distancia del Nivel Mnimo (C) Normalmente la Distancia del Nivel Mnimo (C) es igual a cero. La distancia C se define como la distancia desde el nivel mnimo de la superficie del producto (fondo del tanque) hasta el nivel cero (Dipping Datum Point). Cuando se establece una distancia C, aumenta la amplitud de medicin en el fondo del tanque. Esto implica tambin que los niveles inferiores al Nivel cero (Dipping Datum Plate) aparecern indicados como valores negativos. Si se establece C=0, no se aceptarn las mediciones inferiores al Nivel Cero, es decir, el RTG notificar un nivel no vlido a menos que se especifique un Margen Inferior de Filtro (LFM) positivo.

9.17. Para la Calibracin del Transmisor de Nivel normalmente se necesita un ajuste mnimo del parmetro Calibration Distance para sincronizar con precisin el medidor y hacerlo coincidir con el valor obtenido con la cinta metlica de inmersin manual. Se recomienda que se realice la calibracin cuando el tanque no est ni lleno ni vaco y cuando no haya movimientos en el tanque.

9.18. Para calibrar un medidor REX, de la ventana de Properties, seleccione la pestaa RTG Geometry e introduzca un nuevo valor en el campo Calibration Distance y haga clic en el botn OK como se muestra en la siguiente pantalla.

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9.19. Normalmente es necesario un pequeo ajuste de la Longitud de Conexin del Tanque (TCL) para conseguir la coincidencia entre el nivel del producto medido y real. Puede existir un pequeo desplazamiento producido, por ejemplo, por las desviaciones entre la altura del tanque y el valor almacenado en la base de datos del transmisor. Se puede ajustar manualmente la TCL o bien puede utilizar la funcin Calibrate de WinSetup para calcular automticamente un valor de TCL.

9.20. Luego de realizar la configuracin y calibracin del radar se puede obtener la informacin del tanque haciendo clic en la opcin Tank del entorno de trabajo, luego en Tank-1, clic derecho y elegir la opcin Open Tank View. Se abrir la ventana Tanks View (Vista de Tanques), donde se muestra informacin sobre el tanque seleccionado.

10 PROCEDIMIENTO

10.1 Medida de nivel. Se proceder a realizar el comisionado una vez que se hayan seteado los valores indicados en el numeral 9. El procedimiento consistir en tomar tantas medidas como sea posible de la altura del nivel de crudo mediante una cinta de aforo certificada que se encuentre en milmetros (todas las medidas se debern realizar en milmetros); simultneamente a esto se debern registrar los valores que indique el radar con su software para tal medida (es decir en el momento que se mide el nivel con la cinta se debe registrar el valor arrojado por el radar) para compararlos y calcular la desviacin que existe entre las dos medidas. Estos datos se registrarn en la tabla anexa.

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10.2 Medida de temperatura. Dependiendo de la altura del tanque la normativa API en su captulo 7

indica que se deben hacer varias medidas de la temperatura del crudo a diferentes niveles para de ellas obtener un promedio que se constituir en la medida de temperatura del tanque. Para esto se proceder con lo indicado en su numeral 6.4.3 de dicha normativa, el cual es el procedimiento normal empleado en campo para determinar la temperatura del tanque, de lo que se obtendran un conjunto de valores que igualmente sern registrados en la tabla anexa. Por las caractersticas de esta medida se registrar el valor de temperatura arrojado por el radar a la mitad del procedimiento arriba indicado. Se contrastar el valor que entrega el medidor con el promedio de las medidas de temperatura obtenidas a diferentes alturas.

10.3 Medida de nivel de agua. De la misma manera como se indic se realizar la medida del nivel

de crudo se proceder a medir la interface de agua de los tanques tantas veces como sea posible mediante el procedimiento empleado en campo para tal fin para contrastarlo con el valor simultneo arrojado por el radar y su software.

11 PROCESAMIENTO DE DATOS.

Una vez obtenidos una cantidad apropiada de datos se proceder a procesarlos para determinar si el equipo se encuentra operando de forma apropiada. Esperar que todos los valores tanto de la cinta como del radar sean iguales o en otras palabras que el error siempre sea cero no es apropiado, por esto habra que definir claramente dos aspectos: primero, qu error sera aceptable; y, segundo, qu repetitibilidad se necesitara por parte del radar. Con respecto a cul es el error en la medicin permitido, de acuerdo a la norma OIMLR 117 para realizar los balances de volmenes en tanques, el error porcentual mximo entre el volumen de tanques y el valor real (volumen transferido) debe ser mximo de 0.3%. De ah que la medicin nunca debe introducir un error que supere este lmite. Con lo cual, debido a que el balance del volumen de un tanque depende de las medidas de nivel de crudo, nivel de agua y temperatura, ninguna de estas medidas debera superar dicho error porcentual. En cuanto a la repetitibilidad, si suponemos que los valores tomados corresponden a una distribucin normal gaussiana, se procedera a calcular la desviacin estndar de los valores de error porcentual con respecto a su promedio del error. Ahora, dentro de la distribucin normal, el 85% de los valores arrojados estn comprendidos entre el error porcentual promedio + k veces la desviacin estndar (k < 2), valores que debera estar dentro de lo que indica la norma de 0,3% de error mximo. Es decir, con esto se busca determinar con seguridad que al menos el 85% de los valores que arroje el radar estn dentro del error aceptable. El proceso estadstico arriba descrito se aplicara para las 30 medidas a tomarse.

12 CONSIDERACIONES TCNICAS

No realice la calibracin cuando: Exista viento. Exista espuma sobre la superficie del producto.

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13 REFERENCIAS

- Manual de funcionamiento, Primera edicin/Rev.B , Copyright octubre 2007 ,Rosemount Tank Radar AB.

- www.rosemount-tg.com - Manual de instalacin, Tercera edicin, Rev. B, Copyright septiembre 2008, Rosemount Tank

Radar AB - Descripcin tcnica 703010ES, Ed. 3, Rev G, Junio de 2007, Sistema de medicin de tanques

de alta precisin. - Saab TankMaster WinSetup, Manual del usuario, Primera edicin, Copyright Octubre 1999.

14 ANEXOS ANEXO 1. Registro de calibracin y configuracin de transmisores de nivel y sonda de temperatura.

calibración de radares y sonda rev b 8-8-2010

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