medicion de tanques

MDULO III. MEDICION DE HIDROCARBUROS LQUIDOS.

1. CONCEPTOS BSICOS. 2. ASPECTO LEGAL EN LA MEDICIN

DEHIDROCARBUROS 3. MEDICION ESTTICA 4. MEDICION DINAMICA

PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PTS COLOMBIA LTDA

Ricardo Andrs Aguirre Martha Patricia Casallas

Rodrigo Chamorro

Agosto , 2005. REV 00


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CONTENIDO

INTRODUCCIN 1. CONCEPTOS BSICOS 3 2. ASPECTO LEGAL EN LA MEDICIN DE HIDROCARBUROS. 5 3. MEDICIN ESTTICA 6

3.1 CLASIFICACION DE LOS TANQUES 6 3.2 TERMINOLOGIA DE MEDICION ESTTICA 9 3.3 METODOS DE MEDICION 11 3.4 PRECAUCIONES AL MEDIR UN TANQUE 3.5 MEDICION DE TEMPERATURA EN TANQUES 3.6 TIPO DE MUESTREO EN TANQUES 3.7 LIQUIDACIN DE TANQUES 3.8 ERRORES DE MEDICIN INHERENTE A TANQUES. 3.9 CALIBRACION DE TANQUES

4. MEDICION DINMICA 4.1 FACTORES QUE AFECTAN LA MEDICIN

4.2 CLASIFICAION DE LOS MEDIDORES 4.2.1 MEDIDORES DE INFERENCIA 4.2.2 MEDIDORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

BIBLIOGRAFA ANEXO 01


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INTRODUCCIN.

A continuacin, se presenta el modulo III de entrenamiento, correspondiente a Medicin de Hidro Carburos lquidos, cuyo objetivo es capacitar el talento humano para realizar una medicin correcta de crudo en operaciones de transferencia de custodia, de ac uerdo con las normas API MPSM, AGA, ISO 9000:2000 y ASTM; adems se pretende conocer los diferentes sistemas de medicin en transferencia de crudo tanto para condiciones estticas como dinmicas. Este mdulo de entrenamiento busca capacitarlo y darle una orientacin bsica en cuanto a los parmetros de medicin de crudo. El nivel de competencia sugerido es Auxiliares de produccin , operadores e ingenieros en el rea de operaciones y soportes de PTS Colombia, Ltda., como calidad . Si desea profundizar el contenido revise la bibliografa sugerida. Como mecanismo de difusin, el documento se pone a disposicin de los empleados, a travs del BIT: business information technology . Cualquier lector que considere que se deben realizar cambios debe manifestarlo por escrito a la siguiente direccin electrnica: [email protected].


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1. CONCEPTOS BSICOS

Como punto clave par el entendimiento de ste mdulo, es bueno recordar algunos conceptos bsicos empleados en nuestras actividades diarias en el manejo de separadores y tanques , cualquiera que sea nuestra lnea de servicio.

RECORDEMOS ENTONCES.......

QU ES MEDIR?Medir es comparar una magnitud con otra llamada patrn con el finde establecer una exactitud o diferencia. En trminos internacionales es establecer condiciones bases para lamedicin del petrleo teniendo en cuenta que el volumen dependede variables fsicas, tomando como base 60F y 14.7 psia. Estosvalores son denominados condiciones de referencia, condicionesbases o condiciones estandar.

CUALES SON LAS DIFERECIAS EN EL ESTADO LQUIDO, SLIDO Y GASESO? SLIDO: Las molculas en el estado slido tienen un lugar definido y no entran en movimiento. LIQUIDO: Las molculas en ste estado tienen un movimiento mas libre, manteniendo la tendencia a no separarse unas de otras. Son ligeramente compresibles y tiene un volumen propio a una temperatura y presin dadas. Los lquidos al ser calentados aumentan su volumen, al parmetro que relaciona este incremento de volumen con la temperatura es conocido como coeficiente de dilatacin trmica. GASEOSO: Las molculas son libres y mantienen la tendencia a separarse unas de otras. Son compresibles y tienen un volumen propio a una temperatura y presin constantes.

COMO INFLUYE LA TEMPERATURA EN EL VOLUMEN?La temperatura no cambia el peso de un lquido en un recipiente, pero si cambia su volumen. Si aumenta la temperatura, aumenta el volumen y viceversa. Los modelos de dilatacin de los crudos se desarrollan en funcin de la gravedad API. De acuerdo al cambio de volumen con la temperatura podemos establecer las siguiente relacin: V = VX (1 + A (T-T)) A: Coeficiente de dilatacin trmica V: Volumen a Tde referencia (60F). V: Volumen a nueva temperatura. Sin embargo, una buena prctica para medir la temperatura de acuerdo al 7 API-MPMS cuando se tienen instalados termopozos, es que su longitud de inmersin sea lo suficiente para que el elemento sensor est ubicado en el centro de la tubera 0 1/3 mas arriba o mas abajo del centro.

QUE SON LA RATA DE FLUJO Y EL RANGO DE FLUJO?La rata de flujo, es la cantidad de volumen o masa de un fluido que pasa por un punto sobre una lnea por unidad de tiempo. El rango de flujo, son lo mximos y mnimos de la rata de flujo entre los cuales un medidor mantiene un error aceptable (precisin).

QU ES PRESIN?Es la fuerza ejercida, aplicada o distribuida sobre una determinada superficie o rea. Clases de Presin: Absoluta, Atmosfrica, diferencial, manomtrica, esttica, de vaco, presin delinea y presin de trabajo.


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QUE ES LINEALIDAD, REPETIBILIDAD Y REPRODUCIBILIDAD? LINEALIDAD: Es la capacidad que posee un equipo de medicin para mantener su factor de calibracin casi constante para un flujo especfico constante. REPETIBILIDAD: es el proceso de evaluacin dela desviacin de un nmero sucesivo de lecturas repetidas en una medicin o determinacin directa. La repetibilidad se asocia con la comparacin de dos mediciones sucesivas llevadas a cabo con el mismo aparato y por el mismo operador durante un corto intervalo de tiempo. Para obtener una buena repetibilidad es necesario mantener condiciones estticas o de flujo constante (dinmicas). REPRODUCIBILIDAD: Este valor se refiere a las diferencia entre las mediciones hechas por dos operadores diferentes sobre dos instrumentos diferentes (del mismo tipo) en perodos diferentes. Cualquier cambio en la temperatura, viscosidad, fluidez, presin rata de flujo, que imperan en el momento de la medicin, pueden afectar la precisin y repetibilidad de la medicin, debido a que tanto los materiales de los equipos de medicin, como las caractersticas de los fluidos pueden experimentar variaciones en los cambios de las condiciones.

CUAL ES LA DIFERENCIA ENTRE EXACTITUD DE MEDICION DE VOLUMEN Y EXACTITUD DEL MEDIDOR? La exactitud volumtrica es la exactitud absoluta del volumen que se ha medido, en cambio la exactitud del medidor es simplemente la exactitud del un medidor relativo a su probador, generalmente por un conjunto constante de condiciones de operacin. El rango constituye el campo de medida, y el span o alcance es la diferencia algebraica entre los valores superiores e inferiores del rango.

A QUE HACE REFERENCIA EL TERMINO INCERTIDUMBRE Y SENSIBILIDAD? La incertidumbre es la duda sobre el verdadero valor de la medida, cuyo clculo es estadstico y la sensibilidad es la relacin entre la magnitud del cambio en la seal medida y el incremento en la lectura o salida del instrumento.

QUE ES CALIBRAR UN INSTRUMENTO?Cuando se habla de calibrar un instrumento significa ajustar mecnica, electrnica o matemticamente un instrumento o equipo para ajustar su medida contra otra patrn de referencia.


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2. ASPECTO LEGAL EN LA MEDICIN DE HIDROCARBUROS.

La resolucin Minminas 2021 de diciembre de 1986, establece el procedimiento de liquidacin volumtrica de productos derivados del petrleo para las entregas a carro tanques, vagn-tanques y botes en refineras, terminales y plantas de abasto en el pas. Igualmente establece que el volumen debe ser corregido por el factor de calibracin de los equipos de medicin utilizados para determinar el volumen de los productos derivados del petrleo; el volumen ser entregado a la presin de la tubera y temperatura del producto en el sitio de venta. NORMAS API- MPMS (American petroleum institute) (manual of petroleum measurement satandards / manual de estndares para medicin de petrleo). Actualizacin noviembre del 2004. El instituto Americano del petrleo es una asociacin que representa a toda la industria del petrleo y el gas natural en los EEUU. Sus miembros incluyen mas de 400 corporaciones involucradas en la industria del petrleo y el gas y cuenta con organizaciones que proveen estndares, como:........................................... ISO: International organization for standars. ANSI: Amercian national standar institute. NIST: American national institute for standars an technology. API: American petroleum institute. ASTM: American society for testing and materials. GPA: American gas producers association IP: The institute of petroleum (London). BSI: British standar institute Los cdigos de la ANSI, presentan especificaciones de materiales y equipos, mtodos de prueba, caractersticas y valores, seleccin y dimensionamiento que deben cumplir los equipos y materiales, simbologa, definiciones, recomendaciones de diseo de sistemas elctricos. Cubren especialmente tuberas para diferentes usos. En nuestro, pas comnmente se disea bajo normas API que hacen referencia a los materiales fijados, por las normas ASTM y siguen las normas seguidas por la NFPA. Dentro de las Normas aplicables citamos el API 650, siendo la norma que fija la construccin de tanques soldados, para el almacenamiento de petrleo. La presin interna a la que pueden estar sometidos es de 15 psig y una temperatura mxima de 90C. Con estas caractersticas son aptos para almacenar la mayora de los productos producidos en una refinera. El API estndar 2000 tiene una aplicacin especfica para ventilacin de tanques atmosfricos de baja presin.

El decreto legislativo 1056 de 1953 (abril 20) expide el Cdigo depetrleos. Este cdigo, establece el aspecto legal en la medicin dehidrocarburos. Artculo 1. Las disposiciones de este cdigo se refieren a las mezclasnaturales de hidrocarburos que se encuentran en la tierra, cualquieraque sea el estado fsico de ellas . Artculo 40. Faculta al gobierno, para reglamentar la forma como debemedirse el gas natural. Artculo 29, decreto 1348 de 1961: Los hidrocarburos lquidos ygaseosos debern separarse y medirse de acuerdo con los mtodosque al efecto prescriba el ministerio, o en su defecto, por los de usocorriente en la industria del petrleo (estndares internacionales). Artculo 86, decreto 1895 de 1973. Los explotadores de petrleo nopodrn en ningn caso almacenar temporal o permanentementepetrleo en estanques de paredes de tierra o en cualquier otrodepsito abierto.


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3. MEDICIN ESTTICA.

El almacenamiento de crudo, constituye un elemento de sumo valor en la explotacin de los servicios de hidrocarburo, ya que: Acta como un pulmn entre produccin y transporte, para absorber las variaciones de consumo. Permite la sedimentacin de agua y lodos antes de su despacho por oleoductos . Brindan flexibilidad operativa a las refineras. Son puntos de referencia en la medicin de despacho de producto.

Los tanques de almacenamiento se localizan suficientemente lejos del rea de proceso, para no ser incluido dentro del inventario del proceso. El arreglo de equipos de la planta tambin cumple con lo dispuesto en las regulaciones el estndar NFPA 30A para espaciamiento.

Tanques de almacenamiento cerca APIAY-Colombia. En trminos generales todo tanque de almacenamiento debe tener:

Tabla de aforo, por lo cual deben ser calibrados antes de ponerse en servicio. Entrada y salida Drenajes Vlvulas de presin y vaco Punto de medicin o escotilla de medicin. Agitadores dependiendo de lo que se va a almacenar. Radar de medicin Switchs por alto y bajo nivel si se requiere. Sensores de temperatura Pictograma de seguridad. Venteos. Proteccin contra corrosin. Puesta a tierra. Dique de contencin.

3.1 CLASIFICACIN DE LOS TANQUES. Los tanques de almacenamiento, se clasifican segn su uso, construccin, producto. 3.1.1 SEGN SU USO : Produccin (refinera). Yacimiento. Terminal de despacho. Reserva.

El tanque se puede definir como labodega o depsito para guardarlquidos y/o gases, que los protegede las contaminaciones , tales comolas materias extraas, la lluvia, yque disminuye las prdidas porevaporacin. Normalmente seconstruyen de lminas de acero.


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3.1.2 SEGN SU CONSTRUCCIN : CILNDRICOS CON TECHO CNICO: Para productos con presin de vapor menor a 10 psi, no producen vapores a temperatura ambiente. Diesel, Kerosene, Crudo. CILNDRICOS CON FONDO Y TAPA CNCAVOS: Se usan generalmente para almacenar productos con una presin de vapor relativamente alta, es decir con gran tendencia a emitir vapores a la temperatura ambiente. CILINDRICOS CON TECHO FLOTANTE: Se asemeja en su construccin a los tanques cilndricos de techo cnico con la diferencia que su tapa superior o techo, flota sobre el producto que se almacena; es decir se desplaza verticalmente de acuerdo al nivel, la presin dentro de stos tanques corresponde a la atmosfricas. Disminuye las prdidas por evaporacin. Los nuevos techos internos se construyen en aluminio, y se coloca un domo geodsico como techo fijo del tanque. Las ventajas que presenta el domo con respecto a un techo convencional son :

Es un techo autoportante , es decir no necesitan columnas que lo sostengan, esto evita tener que perforar la membrana.

Se construye en aluminio, lo cual lo hace mas liviano. Se construye en el suelo y se monta armado mediante la ayuda de una gra, evitando trabajos

riesgosos en alturas. Cuando se coloca un techo flotante, no se colocan VPV, si no que se practican ventanas en la parte

superior de la envolvente contra el techo. CILNDRICOS CON MEMBRANA FLOTANTE: Con el objeto de minimizar las prdidas por evaporacin, en tanques de techo cnico y que estn en servicio de almacenamiento de productos livianos, se coloca una membrana en la parte interior del tanque, diseada y construida de tal forma que flote sobre el producto almacenado. Estos tanques minimizan prdidas, por evaporacin la exterior y reduciendo el dao ambiental, y el riesgo de la formacin de mezclas explosivas, la rededor del tanque. El techo flotante puede ser interno (existe un techo fijo colocado en el tanque) , o externo (se encuentra a cielo abierto) . en cualquier caso entre la membrana y la envolvente debe existir un sello. PONTONES: Son cilindros estancos que flotan sobre el espejo del producto y sustentan al techo. No debe ser un componente estructural del techo sometidos a esfuerzos, ya que esto producira su pinchadura y posterior hundimiento. Como alternativa a los pontones, se pueden colocar membranas de contacto total. Estas evitan el espacio vapor que queda entre el liquido y el techo flotante, con pontones , pueden ser de aluminio o polmeros patentados. Los sellos se encargan de minimizar las fugas de vapores en la unin entre el techo flotante y la envolvente del tanque. Es conveniente usar un sello primario y un sello secundario. TANQUES TIPO ESFERA LPG: Las esferas son ideales para gases con presin de vapor entre 25 y 100 psia. Poseen Vlvula de seguridad y doble pared (criognicos-GLP). Si se dispusiera almacenar gas licuado de petrleo a presin atmosfrica, se requeriran tanques que mantuvieran la temperatura de 42C , con toda la complejidad que ello implica. Por ello se utilizan recipientes a presin con forma esfrica o cilndrica que trabajen a una presin interior de 15 Kg/cm2 aprox y temperatura ambiente. Estos recipientes se disean de acuerdo a normas API , que considera el diseo del recipiente a presin como lo hace el cdigo ASME seccin VIII. La ventaja de los tanques es que cuando se sacan de servicio se les puede inspeccionar visualmente a ambos lados de la chapa en su totalidad (piso de tanques).


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La lnea de llenado ingresa al tanque por la parte superior, y la de aspiracin toma producto por la parte inferior. Por norma de seguridad deben contar con vlvulas de bloqueo de accionamiento remoto para el caso de siniestros que pudieran ocurrir. Debe contar con doble vlvula de seguridad independientes, doble sistema para lectura de nivel independientes, dos medios independientes para lectura de presin. Cuenta tambin con su instalacin contra incendios comprendida por rociadores, monitores instalaciones d espuma, etc. Estos recipientes no utilizan VPV ni ningn otro sistema para el llenado o vaciado; esto se debe a que se trabaja con le equilibrio lquido vapor, del GLP que haya en su interior. Al bajar la presin (vaciado) MAS producto pasa por la fase vapor. durante el llenado, el aumento de presin hace que el producto vuelva a la fase liquida. la presin es aproximadamente constante. De todas formas la vlvulas de seguridad ventean a la tea ante cualquier eventualidad. Las esferas se construyen en gajos, utilizando laminas de acero . las columnas deben ser calculadas para soportar el peso de la esfera durante la prueba hidrulica. La igual que en los cigarros, todas las soldaduras deben ser radiogrficas, y cuentan con escaleras para acceder a la parte superior para mtto de vlvulas, equipos de tele medicin, etc. LOS CIGARROS: Los recipientes horizontales cigarros, se emplean hasta un determinado volumen de capacidad, para recipientes mayores se utilizan las esferas. Los casquetes de los cigarros son toriesfricos, semi elpticos, o semi esfricos. Sus espesores estn , para un mismo P, T y dimetro: Semieliptico: Casi igual al de la envolvente. Toriesfrico: ES aproximadamente un 75 % mayor que el semieliptico. Semiesfrico: Casi la mitad del semieliptico.

CLASIFICACIN DE LOS TANQUES SEGN SU CONSTRUCCIN.


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3.1.3 SEGN EL PRODUCTO QUE CONTIENEN : Para almacenar crudo se utilizan generalmente tanques de techo cnico y tamao relativamente grande ya que permite una operacin estable durante varios das. Los tanques para almacenar productos derivados son de capacidad y de forma variable, dependiendo del producto manejado y de la presin de vapor o volatilidad del mismo. Los tanques horizontales se utilizan para almacenar volmenes relativamente chicos.

3.2 TERMINOLOGA DE MEDICIN ESTTICA

ESCOTILLA DE MEDICIN: Abertura en la tapa del tanque por donde se hace la medicin.

PUNTO DE REFERENCIA: Punto en la escotilla de medicin que indique la posicin desde donde se medir.

PUNTO DE MEDICIN: Punto en o cerca del fondo del tanque hasta el cual llegar la cinta durante la medicin y desde donde se tomaran las distancias.

PLATO DE MEDICIN: Un plato localizado bajo la escotilla de medicin y donde se encuentra el punto medicin.

ALTURA DE REFERENCIA: Es la distancia desde el fondo del tanque hasta la marca de referencia.


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CORTE: Es la lnea de demarcacin sobre la escala de la pesa o cinta de medicin, hecha por el material que se esta midiendo.

CINTA DE MEDICION: Cinta de acero graduada, para la medicin del producto.

PESA: Plomada adjunta a la cinta de medicin para mantener la cinta tensa.

ZONA CRITICA: Es la distancia entre el punto donde el techo flotante esta apoyado en sus soportes normales y el punto donde el techo est flotando libremente.

MEDIDA A FONDO: Profundidad del lquido en un tanque.

MEDICION EN VACO: Es la distancia desde el punto de referencia hasta la superficie del lquido en un tanque.

REGLA DE MEDICIN: Es la regla graduada unida a la cinta de medicin.

PASTA INDICADORA DE PRODUCTO : Qumico que cambia de color cuando se pone en contacto con un producto especfico.

AGUA EN SUSPENSION: Es el agua dispersa en el crudo, en pequeas gotitas.

AGUA LIBRE: Agua separada del crudo en el fondo del tanque.

VOLUMEN TOTAL OBSERVADO: Volumen que incluye agua total y sedimento , a la temperatura y presin presentes en el crudo.

VOLUMEN BRUTO OBSERVADO : Volumen que incluye el agua disuelta, pero excluye el agua libre.

VOLUMEN NETO OBSERVADO : Volumen que excluye el agua disueltay el agua libre.


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3.3 METODOS DE MEDICION

El nivel de fluido es la resta de la medida del vaco de la medida de referencia:

Nivel de Fluido = Nivel de referencia ( Marca en la cinta + Corte en la plomada.)

Si el corte no se hizo en la plomada si no en la cinta el nivel de Fluido sera igual :

Nivel de Fluido = Nivel de referencia ( Marca en la cinta - Corte en la cinta.) Por norma se puede medir a vaco con una cinta de a fondo. MEDICION DE AGUA LIBRE : El agua libre de los tanques se debe medir por el mtodo a vaco.

MEDICION A VACO: Es medir la distancia existente entre la superficie del lquido y el punto de referencia. El procedimiento consiste en bajar la plomada para medir a vaco hasta tocar la superficie de fluido, luego bajar la plomada 5 u 8 cm ms, manteniendo una marca completa en el punto de referencia. Se tiene en cuenta el corte en la plomada para sumarlo con la marca en la cinta.

Altura de Referencia.

Plomada.

Escotilla de medicin.

Punto de Referencia.

Corte en la cinta.

Plato de Medicin.

M. Fondo.

Altura de Referencia.

Plomada.

Escotilla de medicin.

Punto de Referencia.

Corte en la cinta.

Plato de Medicin.

M. Fondo.

MEDICION A FONDO : El procedimiento consiste en bajarla plomada para medir a fondohasta tocar el plato de medicin,en el fondo del tanque, sin dejardescargar la plomada. teniendo encuenta la medida de referencia. Elnivel de fluido es ledodirectamente en la cinta.


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El procedimiento consiste en recubrir la plomada con una capa delgada de pomada indicadora de agua y bajar la plomada para hasta una altura inferior de 2 a 4 cm de la altura de referencia. Mantenerse el tiempo necesario para que la pomada cambie de color, se anota el corte en la plomada. 3.4 PRECAUCIONES AL MEDIR UN TANQUE

Se deben realizar tres medidas y no diferir en ms de tres mm. Si dos medidas consecutivas coinciden se debe reportar este dato, si no el promedio de las tres.

Esperar un tiempo prudente despus de un despacho o recibo. Verificar que la entrada y salida estn totalmente cerradas; y los agitadores apagados. Tener en cuenta el nivel de fluido indicado por la escala de medicin externa o el radar, y conocer la

altura de referencia del tanque a medir. Aterrizar la cinta de medicin mediante conexin a tierra, y descargar la energa esttica antes de

abrir la escotilla. No realizar medicin alguna en tiempo de lluvia o tormentas elctricas. Realizar la medicin desde el lugar establecido y en el punto de referencia marcado. Verificar que las cinta no presente torcedura y/o curvatura. Verificar que las plomadas no estn achatada en la punta. No mezclar plomada de vaco con cinta de fondo, o viceversa. No realizar medicin a fondo con cinta de vaco.

3.5 MEDICION DE TEMPERATURA EN TANQUES

El procedimiento consiste en bajar el termmetro anclado en el mstil de madera atado a una cuerda hasta la altura indicada. En este punto se debe subir y bajar en una distancia de un metro el tiempo correspondiente. Al subirse se debe leer la temperatura lo ms pronto posible y lo mas cercano a 1F. La altura indicada depende del nivel de fluido que contiene el tanque, se debe hacer en los puntos medios de cada zona. Se reporta el promedio. El tiempo de inmersin del termmetro depende de la gravedad API del producto medido:

> 40 API 5 minutos 30 a 39 API 12 minutos 20 a 29 API 20 minutos < 20 API 35 minutos

El objetivo es obtener un perfil detemperaturas del fluido que contieneel tanque. Se realiza con un termmetro devidrio de inmersin total, ASTM-130F. Rango de 20F a 220F.Ubicado en un montaje de madera yuna copa metlica; o con un termo prove digital con una sonda paraalcanzar toda la longitud del tanque.


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Para toda medida de temperatura se debe aplicar el factor CTL conocido como el factor de correccin por temperatura en el lquido. Se determina por medio de las tablas 6-A del API, en funcin de la gravedad API corregida y la temperatura observada en el tanque en el momento de medirlo. Este es siempre menor para temperaturas mayor a 60F. Se usa para corregir el volumen de lquido medido a una temperatura observada a una temperatura estndar de 60F. A mayor temperatura tenga un mismo fluido menor es el CTL.A mayor gravedad API tenga un fluido a Temperatura igual menor es el CTL. 3.6 TIPO DE MUESTREO EN TANQUES Se define como muestra, el producto de caractersticas uniformes en el cual las muestras puntuales en la superficie, la parte superior, la parte media, la parte inferior y la salida, tiene valores similares de acuerdo con la precisin en los ensayos de laboratorio. Muestra Representativa: Es la que representa una pequea porcin del volumen total, con la precisin igual o mejor a los ensayos de laboratorio. Muestra a todo Nivel: Se obtiene sumergiendo una botella tapada hasta un punto cercano del drenaje, luego se destapa y se eleva a una velocidad tal que la botella salga llega en un 85%. Muestra Corrida: Igual a la toda nivel pero la botella es lanzada destapada hasta el fondo y subida con un volumen del 85%. Muestra Puntual: Se obtiene en una posicin especfica en el tanque, el recipiente debe estar lleno un 100%. Se tiene Muestra Tope, Muestra Superior, Muestra Punto Medio, Muestra Inferior, Muestra Fondo y de lugar de tolerancia. Una excelente manipulacin de la muestra es una gran garanta para la confiabilidad de los anlisis de laboratorio efectuados. Los anlisis de laboratorio efectuados son: Gravedad API, Agua por Karl Fischer, Sedimento por extraccin, Sal , Punto de Fluidez, Para tanques se utiliza la muestra puntual de varios niveles, efectuando una muestra puntual compuesta. El nmero de muestras depende del nivel de fluido en el Tanque, se deben tomar en el punto medio de la zona determinada mentalmente. Se deben tomar de arriba hacia abajo. 3.7 LIQUIDACIN DE TANQUES Se utiliza para determinar los volmenes reales que tiene un tanque, deduciendo el efecto que produce la temperatura y el agua en suspensin . Para la liquidacin de un tanque se requiere: Medida del nivel total de fluido. Medida del nivel de agua libre. Temperatura promedio. Gravedad API y BSW del fluido. PROCEDIMIENTO DE LIQUIDACIN DE TANQUES

Obtenga la medida esttica del volumende crudo y agua libre.

Realice las lecturas de temperatura. Obtenga el volumen total de crudo con

la tabla de aforo. Obtenga el volumen de agua libre de la

tabla de aforo. Obtenga los factores de correccin por

el efecto de la temperatura, techo ytemperatura de lmina.

Obtenga la calidad del crudo con lamuestra.

Liquide el tanque para hallar los GSVnetos.


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FACTOR DE CORRECCIN. Factor de correccin por efecto de la temperatura en el producto (CTL o VCF). Variables: Temperatura en F. Gravedad API 60 F. Este factor se puede obtener directamente a travs de las tablas 6/6B (ASTM D-1250)

FACTOR DE CORRECCIN POR FORMULA Factor de correccin por frmula se puede obtener mediante la siguiente ecuacin: CTL= EXP [ -K* (T-60)*(1+0.8*K*(t-60)] K= 341.0957/Gravedad especifica 60F*Dens H2O a 60F)^2

AJUSTE POR EL TECHO FLOTANTE. Procedimiento

API a 60F y la temperatura del tanque F. Obtener de la tabla 5A el API observada. Calcule la diferencia entre el API

observado y el API de referencia que aparece en la tabla de aforo.

La diferencia anterior se multiplica por un volumen que aparece en la tabla de aforo, que puede ser negativo o positivo, segn el API de referencia

FACTOR DE CORRECCIN POR FORMULA POR LA TEMP EN LA LAMINA Se puede obtener directamente a travs de la tabla B-1 apndice B de la norma API cap 12 secc 1 parte 1 o por la siguiente ecuacin: CTsh = 1+12.4E-06*ATS+4.0E-0.9*2TS TS= Temperatura de la lmina CTsh se debe redondear a 5 cifras decimales.


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Finalmente los clculos requeridos son:

Volumen Total observado TOV Agua libre FW Volumen bruto observado GOV = TOV FW Factor de correccin por la temperatura de la pared = CT sh Ajuste del techo flotante FRA. Volumen bruto observado = (GOV*Ctsh+/-FRA) Factor de correccin por temperatura en el liquido CTL tabla 6/6B. Volumen bruto estndar GSV= (GOV*CTsh+/-FRA)*CTL. Factor de correccin por agua y sedimento CSW= (1-%BSW/100) Volumen estndar neto NSV=GSV*CSW.

3.8 ERRORES DE MEDICIN INHERENTES AL TANQUE

A medida que el tanque se llena, el peso del producto causa que el fondo se deforme o deflecte. Si la deformacin o defeccin es constante, es posible corregir el error. Si el fondo se deforma elsticamente con cada ciclo de llenado-vaciado, el eror ser significativo, del orden de 0.1% o ms. Dependiendo del grado de compresibilidad del terreno, el tiempo de estabilizacin del terreno es mas largo. Este error aumenta la capacidad del tanque .

Cuando productos viscosos o sedimentos se adhieren a las paredes internas del tanque se genera un error que disminuye la capacidad el tanque y la tabla de aforo no tiene en cuenta ste error.

Tambin se pueden presentar errores de calibracin dependiendo del mtodo utilizado:

MEDICION TANQUE Nivel de producto, nivel de agua y temperatura

TABLA DE AFORO

GSV

GOV

TOV Agua libre

NSV

VCF % BSW

Temperatura % agua API % Sedimentos

MUESTREO DE TANQUE

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o Cinteo (Starpping). Consiste en medir la circunferencia del tanque a diferentes alturas.. o ptico. Consiste en utilizar un sistema de radar ptico con relacin a una lnea vertical de

referencia. o Volumtrico. Consiste en el llenado del tanque con producto, utilizando un medidor y un

probador volumtrico. La precisin es de aproximadamente 0.1% para tanques con calibraciones recientes.

Para la calibracin del tanque no se tiene en cuenta el coeficiente de expansin trmica del material. Dependiendo de la distribucin de calor , la expansin es aleatoria a lo largo del permetro del tanque. Si la temperatura es mayor a 60F se tendr una mayor capacidad , obviamente ocurrir lo contrario a temperatura menor de 60F.

Los mayores errores de medicin se deben a los movimientos de los dispositivos de medida: o Movimiento de la referencia por efecto del llenado. o A medida que el tanque se llena, las paredes tienden a tomar la forma del barril. o La parte superior del tanque puede descender hasta en pulgada. o Las tablas de aforo del tanque no compensan por esta deformacin. o Este error causa una mayor capacidad y una alinealidad en la tabla de aforo. o Para evitar esto, es necesario, que el dispositivo no est colocado sobre la pared o techo dl

tanque. Es necesario el uso de soportes, tubos o pozos de medicin, los cuales deben ser anclados al fondo

del tanque y separados entre 18 y 24 pulgadas de la pared. Cuando se llena un tanque, las paredes de la parte sumergida quedan a una temperatura entre la

ambiente y la del producto, si la temperatura es mayor que 60F la altura del tanque aumenta y si es menor a 60F disminuye, ste error es diferente para los tipos de tanque: cnico, flotante y esfrico.

3.9 CALIBRACION DE TANQUES.

Las tablas de calibracin pueden ser elaboradas aplicando varios mtodos. El mtodo seleccionado depende del tipo y tamao del tanque, el tiempo, personal y equipo disponible. Dos mtodos aplicables a tanques cilndricos verticales son:

Mtodo strapping: La parte cilndrica del tanque consiste de varios anillos. En cada anillo se miden las circunferencias por medio de una cinta metlica graduada y certificada. El nmero de circunferencias por anillo depende de las uniones y arreglos de las lminas de las paredes del tanque.

Mtodo de calibracin lquida: El tanque es llenado con cantidades conocidas de lquido y otro liquido no voltil hasta que quedar completamente aforado. El liquido es medido con serafn (Tanque aforado con gran precisin) o medidor dinmico

La calibracin y aforo del tanque es elproceso por medio del cual se determinanlas dimensiones del tanque, para luego,calcular su tabla de capacidades. La tablade calibracin entrega el volumencorrespondiente para cada altura dellquido, por lo tanto sta tabla debe ser degran exactitud.


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4. MEDICION DINAMICA En campos de petrleo, es necesario conocer la produccin de crudo, gas y agua de los diferentes pozos que lo conforman, con el fin de analizar la produccin del yacimiento y de esta manera definir acciones contundentes a mantener o incrementar la produccin de crudo o gas.

La medicin dinmica determina la cantidad de flujo que circula a travs de un elemento primario de medicin. Existen varios mtodos para medir el caudal segn el tipo; es decir hay medidores volumtricos y medidores de caudal de masa. Los medidores volumtricos, determinan el caudal en volumen del fluido, bien sea directamente (desplazamiento positivo), bien indirectamente por deduccin (presin diferencial, rea variable, velocidad, fuerza, tensin inducida, torbellino).

4.1 FACTORES QUE AFECTAN UNA MEDICIN

De orden fsico: La cantidad medida puede variar de acuerdo a las condiciones fsicas como temperatura y presin.

De orden Mecnico: Depende del estado mecnico del instrumento.

Del uso del equipo de medicin:Depende del rango y posicin del instrumento.

Del estado, manejo y anlisis: Vara acorde a la sustancia a medir.

LAS UNIDADES DE FLUJO SON: m3/ hora BPH (barriles por hora)

litros / minuto GPM (galones por minuto)


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4.2 CLASIFICACIN DE LOS MEDIDORES En general, todos los tipos de medidores de flujo se pueden clasificar como medidores directos o de inferencia. 4.21. MEDIDORES TIPO INFERENCIA Los medidores de inferencia deducen la tasa de flujo volumtrico midiendo alguna propiedad dinmica de la corriente de flujo. Los medidores de Turbina pertenecen a sta categora. En instrumentacin y control de procesos los medidores de flujo tienen dos clasificaciones :

Medidores de flujo para procesos. Medidores de flujo para transferencia en custodia. Entre los medidores tipo inferencia encontramos:

MEDIDORES DE FLUJO DE PRESIN DIFERENCIAL: Basados en el teorema Bernoulli. Altura cintica + Altura de presin + Altura potencial = Constante. Cuando un fluido se mueve por una tubera de seccin variable, su velocidad cambia, si esta cambia existe una fuerza resultante que causa que la presin cambie a lo largo de la tubera. Por tanto para dos puntos diferentes en una tubera, la diferencia de presin depende de la diferencia de velocidad y de la diferencia de altura. MEDIDORES DE TURBINA Los medidores de turbina consisten en un rotor que gira al paso del fluido con una velocidad directamente proporcional al caudal. LA velocidad del fluido ejerce una fuerza de arrastre en el rotor; la diferencia de presiones debido al cambio del rea entre el rotor y el cono posterior ejerce una fuerza igual y opuesta. Estos medidores instalados para la medicin de lquidos tienen tamaos que van desde 1.5 a 4 pulgadas de dimetro, y se encuentran instalados en las salidas de agua y aceite de cada separador de lquidos- gases. En la siguiente figura se despieza una turbina de medicin de flujo de lquidos y en el anexo 1, citamos sus aplicaciones y rangos de flujo.


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Los separadores cuentan tambin con platinas de orificio para la medicin del gas. Los meter factors, deben ser revisados cada mes aproximadamente, utilizando un camin de prueba el cual llena el sistema totalmente con agua. Una vez lleno el sistema se marca un punto de referencia (nivel cero) en el visor del Gauge tank o tanque de medicin, se coloca el contador de la turbina y el sistema de adquisicin de datos en cero; posteriormente se da la seal para que la bomba del camin inicie el bombeo hacia el sistema y simultneamente se abre la vlvula de admisin de agua. Se bombea de 10 a 15 barriles, tomando como base la lectura registrada en el sistema de adquisicin de datos. Una vez alcanzado este valor, se da la orden de suspender el bombeo y se cierran las vlvulas de admisin y descarga del sistema. Se procede a medir la altura del nivel de agua alcanzado en el tanque y este valor se multiplica por el factor de aforo del mismo, con lo que se obtienen los barriles en el tanque. Se comparar lo registrado en la adquisicin de datos con lo medido en el tanque, considerndose la medida en el tanque como la medida de referencia. El meter factor se obtiene por la siguiente ecuacin:

Meter factor = (Volumen contabilizado en el tanque de medicin)

(Volumen registrado por la turbina)

Este factor no debe ser mayor d e1.02 o menor d e0.98, es decir no debe haber una diferencia de mas o menos del 2% entre los datos. De ser mayor se repite la prueba y si persiste se debe cambiar la turbina. Los medidores de turbina, son afectados por la siguientes condiciones de operacin:

Rata de flujo o caudal. Viscosidad del lquido Temperatura del lquido Densidad del lquido. Presin del lquido Cualidades lubricantes y de limpieza del lquido.

Por lo tanto el medidor de turbina debe ser probado bajo condiciones de operacin para corregir su lectura. Esta prueba debe realizarse contra un medidor de referencia, que nos permita conocer la desviacin y certifique la medicin del medidor en cuestin. El procedimiento usado actualmente no prueba el medidor tipo turbina bajo las condiciones de operacin si no que lo realiza bajo las siguientes condiciones:.

Agua (viscosidad 1 cp). Presin y temperatura atmosfrica Fluido limpio y poco lubricante. Una rata de medicin que est dentro del rango de medicin de caudales de la turbina. El anlisis de pareto para medicin dinmica de lquidos establece que el 48% del error en medicin los genera el meter factor, es decir este factor es muy sensible y afecta la exactitud final de la medicin. Este meter factor se puede expresar: MF= Volumen _probador (Condiciones estndar) Volumen medidor (Condiciones estndar). Para calcular el meter factor, se determinan los valores de numerador y denominador en forma separada y cada uno redondeado a 5 cifras decimales. El volumen del medidor a condiciones estndar se determina de la siguiente manera: Volumen medidor (condiciones estndar) = Volumen medidor (Cond_operacin) X CCF Donde CCF es el factor de correccin combinada de la turbina el cual es la multiplicacin del CTL (Factor de correccin de volumen por temperatura) y CPL (Factor de correccin de volumen por presin), es decir:


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CCF= CTL X CPL. El CTL para aceites crudos se obtiene de las tablas API 6 y el CPL de la siguiente ecuacin:

CPL = 1 / ((1-(P-Pe) X F))

Donde: P : Presin en psi. Pe: Presin de vapor en equilibrio a la temperatura de medida, psi F: Factor de compresibilidad para hidrocarburos. Considerando que se van a probar turbinas, se recomienda el uso de un master meter, con las mismas consideraciones que se deben tener en cuenta para la instalacin de la turbina, es decir, debe incluir:

MEDIDORES MASICOS CORIOLIS Basado en el principio de Coriollis , matemtico francs 1795-1843) que observ que un objeto de masa M que se desplaaza con una velocidad lineal L, a travs de una superficie giratoria que circula con una velocidad angular constante W, experimenta una velocidad tangencial (velocidad angular por radio de giro) , tanto mayor cuanto mayor es su alejamiento del centro.

Medidores de flujo Micro Motion tipo Coriolis de Emerson Un sistema Coriolis consiste en un sensor y un transmisor. El sesnsor tiene uno o dos tubos a travs de los cuales pasa el fluido, stos tubos son hechos para vibrar en frecuencia natural o armnica por un mecanismo electromagntico. La corriente de flujo genera una fuerza de Coriolis que puede ser detectada y convertida a flujo msico. Un medidor Coriolis deber ser orientado en una posicin que asegure que los tubos de medicin esten completamente llenos de fluidos y en condiciones estticas y los termo pozos deben estar muy cerca del medidor coriollis.

FILTRO ENDEREZADOR DE FLUJO

MEDIDOR DE TURBINA

VALVULAS DECORTE

VALVULA DE DOBLE BLOQUEO Y PURGA

AL PROBADOR MM DEL PROBADOR MM

VALVULA DE CONTROL

CHEQUE

FILTRO ENDEREZADOR DE FLUJO

MEDIDOR DE TURBINA

VALVULAS DECORTE

VALVULA DE DOBLE BLOQUEO Y PURGA

AL PROBADOR MM DEL PROBADOR MM

VALVULA DE CONTROL

CHEQUE

El American Petroleum Institute(API public recientemente elCaptulo 5.6, Measurement of LiquidHydrocarbons by Coriolis Meters(Medicin de HidrocarburosMediante Medidores Tipo Coriolis),el cual ahora es un estndar oficial yes parte del Manual of PetroleumMeasurement Standards (MPMS Manual de Estndares de Medicinde Petrleo), cumplen con el nuevoestndar y realizan los clculos detransferencia de custodia depetrleo que antes requeranmltiples dispositivos.


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MEDIDORES ULTRASONICOS Es un dispositivo que mide la velocidad del fluido y alcanza su mximo rendimiento cuando la tubera aguas arriba del medidor proporciona un perfil de flujo a la entrada del mismo., normalmente se instalan enderezadores de flujo en la tubera aguas arriba del medidor. 4.2.2 MEDIDORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO Los medidores de desplazamiento positivo miden el caudal en volumen contado, o integrando volmenes separados de lquidos, es decir sera el equivalente a medir a baldados. Las partes mecnicas del medidor se muevan aprovechando la energa del fluido y dan lugar a una prdida de carga. Los contadores de desplazamiento positivo suelen diferenciarse por el tipo de mecanismo utilizado para separar la corriente de lquido. Segn las caractersticas del dispositivo medidor pueden ser: Medidor Birrotor Brooks: Son dos rotores sin contacto mecnico entre s que giran como nicos elementos moviles en la cmara de la medida. La relacin de giro mutuo se mantiene gracias a un conjunto de engranajes helicoidales cerrado y sin contacto con el lquido. Los rotores se apoyan en rodamientos de bolas de acero inoxidable. Medidor de aspas deslizantes Smith: El alojamiento o carcasa, maquinado con precisin, contiene un rotor que gira sobre rodamientos y mueve consigo unos labes que separan el lquido en segmentos de flujo desconocido.

Los medidores de desplazamiento positivo ha demostrado ser superior cuando la viscosidad es alta por que las prdidas casi se eliminan y la precisin es buena. Sin embargo, el medidor de turbina puede ser una excelente opcin si la viscosidad es baja y las parafinas no son problema. Las caractersticas bsicas de ste medidor son la exactitud a la repetibilidad y la exactitud a la linealidad.

LEVA

CMARA DE MEDICINALABES

RODAMIENTOS

LEVA

CMARA DE MEDICINALABES

RODAMIENTOS

A medida que el lquido fluye atravs del medidor, el rotor y losalabes giran alrededor de unaleva fija, haciendo que losalabes se muevan hacia fuera.


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GLOSARIO

CPL (Correction of pressure in liquid): Factor de correccin de volumen desde una presin P hasta la presin estndar 14.7 psi. CTL: (Correction of temperature in liquid). Factor de correcin de volumen desde una temperatura T hasta la temperatura estndar de 60F. Fluidos: Sustancia lquida o gaseosa que fluye por un ducto. Master Meter: Medidor maestro tipo turbina, desplazamiento positivo o Coriolis el cual se encuentra calibrado por un probador maestro (Master prover). Se usa para probar los medidores tipo turbina, desplazamiento positivo o Coriolis. Master prover: Probador maestro. Instrumento volumtrico tipo tanque (serafn) o tubera que se usa para probar los medidores operacionales. Medidor: Medidor permanente de una corriente de fluido. Puede ser turbina, desplazamiento positivo, Coriolis, ultrasnico, venturi, etc. Los medidores aceptados para transferencia de custodia en medicin de lquidos son los tipo turbina, desplazamiento positivo y Coriolis. Medidor Maestro: medidor tipo turbina o desplazamiento positivo que se calibra con un probador de tubera y se utiliza para calibrar indirectamente un medidor operacional. Medidor operacional: Factor de correccin en volumen de un medidor al ser comparado con un probador o medidor maestro (master meter).


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BIBLIOGRAFA. Instrumentacin industrial Antonio Creus sexta edicin. Ref: Adam, David " Discussion of HTG Performance at Exxon Bayonne" Texas Instrument, Johnson City. April 1989. Technical Committee ISO/TC 28. Technical Subcommittee SC 3 International Standard ISO 11223-1 International School of hydrocarbon Measurement, versin 200. Boletn tcnico Smith meter INC. Norma API-MPMS Engineering data book-Gas Processors suppliers Association. Vol I y II. Memorias diplomado Medicin de Hidrocarburos. Universidad industrial de Stander. 2004. Ubicacin biblioteca PTS.


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ANEXO 01


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medicion de tanques

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