CURSO MEDICION DE GAS

CURSO MEDICION DE GAS

INTRODUCCION :

Normalmente la medicin de gas en el campo se la realiza mediante el uso de los medidores con placa de orificio utilizando registradores BARTON que tienen cartas cuadrticas es decir las lecturas que se tienen son con la escala de 0 100.

La medicin de los fluidos mediante el medidor de orificio esta basado en el principio: la velocidad de un fluido al pasar por una restriccin, es proporcional a la raz cuadrada

de la cada de la presin. Conociendo el dimetro de la lnea y la cada de la presin, nosotros podemos calcular el volumen del fluido que pasa a travs de esta lnea. Utilizando las cartas cuadrticas el calculo es muy simple.

Los ajustes de mantenimiento , y la terminologa de los medidores de orificio estn mas detallados en el reporte N 3 de La Asociacin del comit Americano de medicin de gas.

TERMINOLOGIA DEL MEDIDOR

El medidor de orificio consta esencialmente de dos partes (1) el dispositivo que crea la cada de presin y (2) el Barton o registrador que mide y registra la presin esttica de la lnea por donde pasa el fluido, y el diferencial de presin, es decir la cada de presin del fluido al pasar por el orificio. La tpica instalacin se muestra en la figura y consiste de :

1. El meter run (medidor de orificio) en donde se tiene vlvulas o tomas aguas arriba del orificio y aguas abajo del orificio

2. Internamente el meter run tiene un receptculo para el orificio , el mismo que se coloca dentro de un O Rin de caucho o de tefln.

3. El plato orificio (elemento primario)

4. El Barton o registrador (elemento secundario)

El medidor de orificio consiste en un pedazo de tubo cuidadosamente fabricado para que no exista ningn tipo de rugosidad interna para que altere el patrn de flujo del gas.

El meter run debe constar de una parte de seccin recta suficientemente larga para tener un flujo estabilizado. La construccin de este equipo debe cumplir las especificacin de la norma internacional Reporte N 3 de la AGA.

Se tiene tres (3) tipos de meter run :

1. Orifice Flange Simplex meter tube

2. junior orfice

3. senior orifice

Estos equipos difieren principalmente en la facilidad de poder cambiar el plato orificio. Todos tienen el plato orificio colocado perpendicularmente a la direccin de flujo del fluido.

Los platos de orificio son construidos de acero inoxidable, son placas circulares y el orifico esta maquinado en la parte central del plato. La cada de presin ocurre cuando el fluido pasa a travs del orificio del plato.

Los platos orificios estn construidos en ciertas medidas para cada dimetro interno de la tubera , las tolerancias son exactas para cada dimensin de tubera.

Por esta razn es necesario tener cuidado en su uso y dar el mantenimiento adecuado cuando se manipula estos equipos.

El tipo comn de Barton o registrador es el tipo Bellows que se muestra en la figura. El movimiento del Bellows es proporcional a la cada de presin que detecta en el paso del fluido a travs del orificio .

El movimiento del Bellows es transmitido mecnicamente a la pluma que registra el diferencial en la carta cuadrtica.

Este mecanismo se muestra en la figura y tambin se muestra la pluma del elemento esttico o tubo Bourdon. La lnea de la presin esttica ejerce y crea movimiento en el Bourdon y este crea un movimiento mecnico en la pluma de registro de la esttica.

La gua para encontrar el tamao de los orificios es:

1. La relacin Beta es d/D ( d = dimetro del orificio) (D = dimetro interno de la tubera) , esta relacin debe ser entre 0.15 a 0.7 para meters run Flange top.

2. La rata promedio de flujo debe producir una lectura del diferencial entre 5 y 8. en cartas Raz cuadrada, en carta de 0.100 debe estar entre 25 y 64.

3. Para una rata especifica de flujo, un determinado dimetro de lnea y unas condiciones especificas de operacin, el tamao especifico del orificio se obtiene cuando Fb ha sido calculado.

MANTENIMIENTO DEL MEDIDOR

Para obtener los mejores resultados en la medicin un programa rutinario de inspeccin de las instalaciones debe ser implementado

Los puntos a chequearse son:

1. Ajustar la pluma para la presin atmosfrica del lugar.

2. El mecanismo con el reloj que nos ayuda a girar la carta registradora no debe tener mas de 15 minutos de diferencia en mas o menos durante las 24 horas

3. La pluma que registra la presin diferencial no debe tener un desplazamiento mayor de entre 5 es decir en la carta raz cuadra puede estar en un rango de entre 3 a 8 espacios, en la de 0.100 entre un rango de 9 a 64, si la pluma no marca correctamente lo anterior explicado un orificio diferente debe ser instalado.

4. El brazo de la pluma diferencial es ajustado para que recorra en forma de arco como esta pintada la carta registradora.

5. El tiempo de atraso entre la pluma del diferencial y la pluma esttica debe ser colocada adecuadamente, para una carta de 24 horas. Para una carta de 24 horas este tiempo es de 15 minutos; para una carta de 7 das el retrazo es de 1 hora y 45 minutos.

6. El medidor de orificio es calibrado peridicamente.

7. El plato orificio es inspeccionado ocasionalmente.

AJUSTE DE LAS PLUMAS.

Este trabajo debe realizarlo solamente personal calificado. Una de las lecturas que debe ser chequeada para ajustarla a menudo es la lectura de la presin. La lectura o registro de la presin debe ser ajustada para compensar la presin atmosfrica pues la lecturas que se utilizan en el calculo de la constantes de orificio son absolutas.

Normalmente como presin atmosfrica se usa 14.7 psia. En la tabla inferior se muestra los ajustes de la pluma esttica para varios valores del Bellows y diferentes presiones atmosfricas.

PARA CARTAS RAIZ CUADRADA

Rangos de presin estaticaRp

Presion atmosferica

(psi)

(psia) 14.7

100

3.83

1000

1.21

1500

0.99

2000

0.86

5000

0.54

Para Calcular el valor de presin en el manmetro vamos a hacer un ejemplo

Sp= en cuna carta raz cuadrada 8.4

Bourdon = 1000

P= (8) x 1000 - 14.7 =640 14.7 = 625.3 psi

100

CONDICIONES ESTANDAR.

La ecuacin para calcular la rata de flujo de gas tiene muchos factores que convierten a condiciones estndar, como son : la temperatura y la presin se deben considerar desviaciones para lograr el gas ideal a condiciones estndar.

La medida del flujo de gas esta expresada en MILES de pies cbicos estndar de gas por da (Mscf/D) o Millones de pies estndar por da (MMscf/D).

Estos factores son necesarios porque el volumen viene dado en masa de gas el cual varia mucho sus condiciones por efecto de la temperatura y la presin,. Por esta razn la medicin del gas se debe medir a condiciones estndar de presin y de temperatura.

Afortunadamente universalmente no se han considerado condiciones estndar, aunque usar la presin de 14.7 psia y una temperatura de 60 F es comn.

CALCULOS

Antes de entrar de lleno a los clculos se debe conocer que existen dos leyes fsicas relacionadas a la cada libre de los cuerpos y que nos ayudan a desarrollar la ecuacin para flujos a travs de los orificios y son:

1. v= gt ( v es la velocidad en pies por segundo, g es la aceleracin de la gravedad en pies por segundo al cuadrado y t es el tiempo en segundos)

2. h=1/2gt ( donde h = es la distancia o altura , los otros son los anteriores)

3. En la primera ecuacin se tiene t=v/g

4. Sustituyendo este valor de t en la segunda ecuacin se tieneh =g (v/g) = v/2g si despejamos v se tiene

v = (2gh) es decir es la raz cuadrada del valor (2gh)

Esta ecuacin es la bsica para calcular el flujo de fluidos medidos con el sistema de orificios. El procedimiento de calculo que se vera aqu es un forma simplificada del que esta en el reporte N 3 de la AGA

Esta simplificacin puede resultar en muy pequeos errores que no son representativos realmente. Si se redondea los tres decimales cuando realizamos los calculos estamos dando una aproximacin aceptable.

Una lista de los factores que intervienen en el calculo de la constante de gas se enumera a continuacin:

1. Pf= promedio de la lectura de la presin esttica en la carta registradora (azul)

2. hw = Promedio de la lectura de la presin diferencial de la carta registradora (roja)

3. Rp= Rango del Bourdon que mide la presin esttica

4. Rh= Rango del Bellows (0-100 pulgadas de agua)

5. D= Dimetro de la tubera

6. d= dimetro interno del orificio (plato)

7. Tf= temperatura de flujo del gas

8. G= Gravedad especifica del gas

Como vimos anteriormente la presin estatica de la presion manometrica se calcula:

Presion manometrica (psig) = ( Pf ) x Rp - 14.7

100

En el caso que se tenga un manmetro a la mano la presion en la linea puede leerse directamente.

PASO 2

Obtener el factor de compresibilidad del gas (Z) de las figuras A1 y A2

Si la presin esttica es mayor de 300psi usar el grafico A1, si es menor usar el grafico A2 es decir valores entre 100- 300psi , si los valores de la presin son valores menores de 100 utilizar el valor de Z= 1

Redondear el valor de Z si se obtiene 0.825 redondear a 8.3

PASO 3

Encontrar el valor de (Fpv) factor de compresibilidad usando la figura A3 o :Fpv = (1/Z) , es decir la raz cuadra de 1/Z

PASO 4

Encontrar el factor de orificio (Fb) utilizando la figura A4 o A5 , para esto se debe leer el valor o la cantidad que esta escrita en nmeros de bajo relieve en el Meter run junto al sitio donde se saca la tapa para cambiar el orificio, pues existen varios dimetros que construye el fabricante, asi por ejemplo en tubera de 2 se tiene los siguientes dimetros internos de 1.689, 1.939 y 2.067, en nuestro caso el medidor es de 1.939

PASO 5

Encontrar el valor del factor de la temperatura de flujo del gas (Ftf) en la figura A6Tf es la temperatura del gas fluyendo en la tubera .

PASO 6

Buscamos el factor de la gravedad especifica del gas (Fg) en la figura A7PASO 7

Buscamos el factor del manmetro o Barton en la figura A8

PASO 8

Ya podemos calcular la constante de orificio con la siguiente ecuacin