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PROYECTO DE NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC DE 121/12

CONTENIDO

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MEDICIÓN DE HIDROCARBUROS LÍQUIDOS CON MEDIDORES CORIOLIS 0. INTRODUCCIÓN 0.1 La presente norma tiene por objeto describir los métodos para alcanzar niveles de precisión para transferencia de custodia cuando se usa un medidor Coriolis para medir hidrocarburos líquidos. 0.2 Los medidores Coriolis miden caudal másico y densidad. Se reconoce que otros medidores de los tipos descritos en el presente documento se utilizan para medir hidrocarburos líquidos. Esta norma no respalda ni recomienda el uso preferente de un medidor Coriolis ni tiene intención de limitar el desarrollo de otros tipos de medidores. Aquellos que usan otros tipos de medidores pueden encontrar secciones útiles de esta norma. 1. OBJETO 1.1 Esta norma está enfocada a aplicaciones de transferencia de custodia para hidrocarburos líquidos. Los temas cubiertos son: a) Normas API aplicables usadas en la operación de medidores Coriolis b) Prueba y verificación usando métodos basados en masa y volumen c) Instalación d) Operación e) Mantenimiento 1.2 Los procedimientos de cálculo basados en masa y volumen para calibración y determinación de cantidad están incluidos en el Anexo E. 1.3 Aunque el medidor de Coriolis es capaz de forma simultánea de determinar la densidad, este documento no aborda su uso como un densitómetro independiente. Véase API MPMS Capítulo 14.6 para este tipo de aplicación. La densidad medida a partir del medidor de Coriolis se utiliza para convertir masa a volumen.


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2. CAMPO DE APLICACIÓN El campo de aplicación del presente documento es cualquier división de la industria petrolera donde la medición dinámica de flujo líquido se requiera. El uso de medidores Coriolis para otras aplicaciones o fluidos puede considerarse dentro de otros capítulos de la API MPMS y no puede verse excluida por esta norma. 3. DEFINICIONES 3.1 Equipo accesorio. Cualquier equipo electrónico adicional o equipo de cómputo mecánico, de visualización, o equipo de totalización que se use como parte del sistema de medición. 3.2 Condiciones base. Condiciones definidas de presión y temperatura usadas en la medición para transferencia de custodia de un volumen líquido y otros cálculos. Las condiciones base pueden ser definidas por regulación o contractualmente. En algunos casos, las condiciones base son iguales a las condiciones estándar. 3.3 Densidad base. La densidad del fluido a condiciones base. 3.4 Calibración. Operación que bajo condiciones especificadas establece, en una primera etapa, una relación entre los valores y sus incertidumbres de medición asociadas obtenidas a partir de los patrones de medición, y las correspondientes indicaciones con sus incertidumbres asociadas y, en una segunda etapa, utiliza esta información para establecer una relación que permita obtener un resultado de medición a partir de una indicación. (NTC-ISO/IEC 99) NOTA 1 Una calibración puede expresarse mediante una declaración, una función de calibración, un diagrama de calibración, una curva de calibración o una tabla de calibración. En algunos casos, puede consistir en una corrección aditiva o multiplicativa de la indicación con su incertidumbre correspondiente.

3.5 Cavitación. Fenómeno relacionado con la vaporización si la presión se recupera y las burbujas de vapor se colapsan (implosionan). La cavitación causara un error en la medición y puede dañar el sensor 3.6 Medidor Coriolis. También denominado como medidor de masa Coriolis o medidor de flujo de fuerza Coriolis. Un medidor Coriolis es un dispositivo por medio de la interacción entre un líquido fluyente y la oscilación de un tubo (o tubos), mide la tasa de flujo másico y la densidad. El medidor Coriolis consta de un sensor y un transmisor. 3.7 Factor del medidor Coriolis, masa o volumen (MF, MFm, MFv). Número adimensional obtenido de dividir la cantidad real de fluido que pasa a través de medidor (determinado a través de una prueba “proving”), por la cantidad registrada por el medidor. Para subsecuentes operaciones de medición, la cantidad real es determinada multiplicando la cantidad indicada por el factor del medidor. 3.8 Transmisor Coriolis. La electrónica asociada con un medidor Coriolis que interpreta la señal de desplazamiento de fase del sensor y que la convierte esta a una tasa de flujo másico (representada en unidades de ingeniería o un valor escalado), y genera una señal digital o análoga que representa la tasa de flujo y/o cantidad. La mayoría de fabricantes también usan este para manejar los tubos sensores, determinar la densidad del fluido y calcular la tasa de flujo volumétrico. 3.9 Vaporización (Flashing). Fenómeno que ocurre cuando la presión en la línea es igual o cae por debajo de la presión de vapor del líquido, con frecuencia debido a a una disminución local de la presión por un incremento en la velocidad del líquido.


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3.10 Densidad del flujo. Densidad del flujo en condiciones de temperatura y presión de flujo real. 3.11 Sensor de flujo. Ensamble mecánico que consiste de: - Carcaza (Housing). Proporciona los medios de protección al medio ambiente. Esto

puede o no proporcionar una contención secundaria. - Sensor(es) de medida. Son sensores para monitorear las oscilaciones y para detectar

el efecto de la fuerza de Coriolis. En Inglés también se les conoce como “Pickups” o “Pickoffs”.

- Estructura de apoyo. Soporte para el tubo vibrante. - Tubo vibrante. Tubo(s) oscilante(s) o canal a través del cual fluye el fluido a ser

medido. - Sistema manejador de la vibración (Vibration Drive System). Mecanismo que

permite inducir oscilación al tubo vibrante. 3.12 Factor K: Pulsos por unidad de cantidad (volumen o masa); coeficiente, introducido por el usuario en un equipo accesorio, el cual relaciona una entrada de frecuencia (masa o volumen) del transmisor Coriolis a una tasa de flujo. 3.13 Factor de calibración de densidad del fabricante. Factor numérico que puede o no ser usado para ajustar la sensibilidad de la densidad del sensor de un medidor Coriolis en particular. Éste es único para cada sensor y es derivado durante la calibración del sensor. Cuando se programa en el transmisor Coriolis, el factor (o los factores) de calibración de densidad ayuda(n) a asegurar que el medidor trabaja dentro de las especificaciones indicadas. NOTA No se debe confundir el factor de calibración de densidad del fabricante con el factor de densidad del medidor (DMF).

3.14 Factor de calibración de flujo del fabricante. Factor numérico que puede o no ser usado para ajustar la sensibilidad del sensor de flujo de un medidor Coriolis en particular. Éste es único para cada sensor y es obtenido durante la calibración del sensor. Cuando se programa en el transmisor Coriolis, el factor (o los factores) de calibración de flujo ayuda(n) a asegurar que el medidor trabaja dentro de las especificaciones indicadas. NOTA No se debe confundir el factor de calibración de flujo del fabricante con el K- Factor o el factor del medidor (MF).

3.15 Montaje del medidor. Sensor y transmisor Coriolis usados para la medición de un fluido. 3.16 Perdida de presión (caída de presión). La diferencia entre las presiones aguas arriba y aguas debajo debido a las perdidas por fricción e inercia asociadas con el movimiento de un fluido en la entrada, la salida y los pasajes internos de un medidor de flujo u otro sistema o equipo especifico. 3.17 Elemento primario. Véase sensor de flujo. 3.18 Prueba (Proving). Proceso de comparar la cantidad indicada que pasa a través de un medidor bajo prueba, a condiciones de operación, con una cantidad conocida de referencia con el objetivo de establecer un factor del medidor. Este proceso normalmente se realiza en campo.


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3.19 Factor de incremento de pulsos, factor de escala de pulsos (Pulse Scaling Factor). Abreviado FEP, pulsos por unidad de masa o volumen; coeficiente introducido en el transmisor del medidor Coriolis por el fabricante o por el usuario, el cual define la relación entre una salida de pulsos y una cantidad. Es similar al Factor K que se ingresa en el equipo accesorio para convertir nuevamente los pulsos en cantidad. El FEP puede ser ingresado directamente o derivado de entradas del operador como tasa de flujo o frecuencia. 3.20 Configuración del Cero: Procedimiento que elimina la diferencia del cero observado. El valor almacenado de cero es usado por el transmisor Coriolis para calcular la tasa de flujo. NOTA No se debe confundir la configuración del cero con el reseteo del totalizador.

3.21 compensador del cero, observado. Diferencia entre el valor de cero observado y el valor de cero almacenado. 3.22 Estabilidad del cero. Desviación de la indicación de cero del medidor durante un tiempo apreciable cuando no está ocurriendo flujo físico y no se está bloqueando la salida. NOTA Esto es una incertidumbre sistemática, que se puede presentar sobre el rango de trabajo del medidor.

3.23 Valor del cero, observado. Medición que indica el flujo másico promedio bajo condiciones de flujo cero, sin bloqueo de la salida aplicado (por ejemplo, sin corte de flujo bajo ni bidireccional). 3.24 Valor del cero, limite del compensador. Valor máximo permitido de desviación del cero observado, con relación al valor de cero almacenado que se usa para determinar cuándo hay que realizar una nueva configuración de cero al medidor de flujo; generalmente establecido por el usuario. 3.25 Valor del cero, almacenado. Valor de corrección almacenado en el transmisor que cancela la tasa de flujo observada, en condiciones de no flujo durante la configuración del cero del medidor de flujo. 4. REFERENCIAS NORMATIVAS Los siguientes documentos normativos referenciados son indispensables para la aplicación de este documento normativo. Para referencias fechadas, se aplica únicamente la edición citada. Para referencias no fechadas, se aplica la última edición del documento normativo referenciado (incluida cualquier corrección). API Manual of Petroleum Measurement Standards Chapter 1, “Vocabulary”. Chapter 4, “Proving Systems”. Chapter 5 Section 1, “General Consideration for Measurement by Meters”. Chapter 5 Section 5, “Fidelity and Security of Flow Measurement Pulsed-Data Transmission Systems”. Chapter 7, “Temperature Determination”. Chapter 8 Section 1, “Manual Sampling of Petroleum and Petroleum Products”.


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Chapter 8 Section 2, “Automatic Sampling of Petroleum and Petroleum Products”. Chapter 8 Section 3, “Mixing and Handling of Liquid Samples of Petroleum and Petroleum Products”. Chapter 9, “Density Determination”. Chapter 11, “Physical Properties Data”. Chapter 12 Section 2, “Calculation of Petroleum Quantities Using Dynamic Measurement Methods and Volume Correction Factors”. Chapter 13, “Statistical Aspects of Measuring and Sampling”. Chapter 14 Section 6, “Continuous Density Measurement”. Chapter 20 Section 1, “Allocation Measurement”. Chapter 21 Section 2, “Electronic Liquid Volume Measurement Using Positive Displacement and Turbine Meters”. ANSI/ASME MFC-9M-1989, “Measurement of Liquid Flow in Closed Conduits by Weighing Method”. MFC-11M-1989, “Measurement of Liquid Flow by Means of Coriolis Mass Flowmeters”. 5 ABREVIATURAS Las abreviaturas usadas en este documento se listan a continuación: = Velocidad angular del tubo oscilante del un medidor Coriolis

CF = Fuerza Transversal Coriolis asociada con la longitud x

ρ = Densidad del fluido

bρ = Densidad del fluido a condiciones base

fmρ = Densidad del fluido a condiciones de flujo en el medidor Coriolis

fpρ = Densidad del fluido a condiciones de flujo en el probador

m = Partícula de masa contenida en el medidor Coriolis

p = Caída de presión a través del medidor de flujo a la máxima tasa de flujo (psi)

x = Elemento finito de la longitud del tubo de oscilación de un medidor Coriolis

A = Área de sección transversal del interior del tubo oscilante de un medidor Coriolis


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ra = Aceleración radial (centrípeta)

ta = Aceleración transversal (Coriolis)

CPLm = Corrección por efecto de la presión en el fluido en el medidor Coriolis CPLp = Corrección por efecto de la presión en el fluido en el probador CPSp = corrección por efecto de la presión sobre el acero en el probador CTLm = Corrección por expansión térmica del fluido en el medidor Coriolis CTLp = Corrección por expansión térmica del fluido en el probador CTSp = Corrección por expansión térmica del acero en el probador Err0 = Error de cero (%) f = Frecuencia del tubo, medida para determinar la densidad del fluido

Fc = Fuerza Coriolis, producto de la aceleración transversal y la masa de la partícula IMm = Masa indicada en el medidor Coriolis IVm = Volumen indicado en el medidor Coriolis KFm = K- Factor en unidades de pulsos por unidad de masa KFv = K- Factor en unidades de pulsos por unidad de volumen MFm = Factor del medidor cuando el medidor Coriolis está configurado para indicar masa MFv = Factor del medidor cuando el medidor Coriolis está configurado para indicar volumen MPMS = Estándares API - Manual de Medición de Petróleo P = Punto fijo alrededor del cual un tubo de un medidor Coriolis oscila Pe = Presión de vapor de equilibrio del fluido a la temperatura de operación (Psia) Pb = Contrapresión mínima (Psig) Pm = Presión del líquido en el medidor de Coriolis Pp = Presión del liquido en el probador PSF = Factor de incremento de pulso q0 = Tasa de flujo observado en el medidor Coriolis sin flujo qf = Tasa de lujo típico durante operación normal qm = Tasa de flujo másico


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t = Periodo de tiempo Tm = Temperatura del fluido en el medidor de Coriolis Tp = Temperatura del fluido en el probador v = Velocidad del fluido en un tubo del medidor Coriolis 6. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA Un medidor Coriolis consta de un sensor y un transmisor. Un sensor Coriolis típico tiene uno o dos tubos a través de los cuales pasa el fluido. El tubo o los tubos esta hechos para vibrar a sus frecuencias naturales o armónicas por medio de un mecanismo de manejo electromagnético. El fluido circulante genera una fuerza Coriolis que es directamente proporcional a la tasa de flujo másico del fluido. La magnitud de la fuerza Coriolis puede ser detectada y convertida a una tasa de flujo másico. Refiérase al Anexo A para detallar el principio de operación. El transmisor Coriolis alimenta el sensor, procesa la información de la salida generada por el flujo másico del sensor y genera señales representativas de esa tasa de flujo para el equipo accesorio. Un medidor Coriolis también puede ser configurado para indicar tasa de flujo volumétrica. En este caso, la frecuencia de oscilación del tubo (o los tubos) se mide y se usa para determinar la densidad del fluido. La densidad se determina de manera similar que en otros tipos de medidores de tubo vibrante y es independiente de la determinación de la tasa de flujo másico. Refiérase al Anexo B. La tasa de flujo volumétrico se puede determinar dividiendo la tasa de flujo másico por la densidad medida en condiciones de flujo. En este documento se hace referencia a medidas de masa y volumen. Los métodos de prueba pueden variar dependiendo de la configuración del medidor Coriolis. 6.1 CONSIDERACIONES DEL SENSOR DE FLUJO Seleccione los sensores de flujo para medir parámetros de manera segura y precisa dentro del rango de desempeño que se necesita. El sensor de flujo mide directamente tasa de flujo másica y densidad. Todos los otros parámetros se infieren de estas dos medidas. Hay que señalar que el medidor Coriolis tiene una señal de salida basada en masa y se deben evitar errores asociados a resultados mezclados con la medida volumétrica de corrientes multi compuestas de moléculas de varios tamaños (fluidos no homogéneos). Considere el efecto de los siguientes elementos en el sensor de flujo para asegurar que este cumple con todos los requisitos. 6.1.1 Configuración del tubo del sensor 6.1.1.1 Cada fabricante produce medidores Coriolis con diferentes diseños de sensor y cada uno podría tener diferentes configuraciones de tubería. Las configuraciones de tubería influenciarían en: a) La caída de presión a través del medidor. b) Susceptibilidad a erosión, vaporización y cavitación. c) Tasas de flujo máxima y mínima. d) Precisión de la medición


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e) Susceptibilidad a recubrimiento y taponamiento. 6.1.1.2 Los sensores de flujo a menudo restringen el área de flujo transversal ocasionando una mayor velocidad del fluido y una mayor caída de presión que la experimentada en la tubería asociada. La caída de presión para una instalación particular dependerá de la configuración del tubo junto con la viscosidad y la densidad del fluido y la tasa de flujo deseada. Considere la cantidad de la caída de presión requerida por el sensor de flujo con respeto a la caída total de presión permitida por el sistema. Consulte el fabricante del sensor de flujo para métodos apropiados de cálculo de velocidad y caída de presión a través del sensor, para evaluar el riesgo de erosión. 6.1.1.3 Altas velocidades de fluido combinadas con partículas abrasivas en la corriente, pueden causar erosión y fallas en el sensor. Seleccione el sensor de flujo para proveer la precisión requerida dentro de las restricciones de caída de presión permitida para evitar erosión. 6.1.1.4 Para minimizar los riesgos asociados con una falla en el tubo, se debe considerar equipo adicional u opcional suministrado por el fabricante del medidor o el usuario como sigue: a) Carcasas para el sensor de flujo, construidas como recipientes contenedores, diseñados

para contener el fluido bajo presión a un límite especifico. b) Discos de ruptura, válvulas de alivio y drenajes, o venteos en la carcasa, para aliviar la

presión al interior de ésta y permitir la salida de fluidos debido a una fractura del tubo, y dirigirlos lejos del sensor de flujo a un área menos peligrosa para el personal de operación/mantenimiento.

6.1.1.5 La velocidad de la corriente y la caída de presión experimentada en el sensor de flujo podría causar cavitación que generará una medición imprecisa y podría dañar el sensor. Suministrar suficiente presión para evitar cavitación y vaporización en la vecindad del medidor (o muy próximo aguas arriba/abajo) en todo momento mientras se miden los parámetros de interés. Las velocidades de fluido relativamente altas, que ocurren en los medidores Coriolis, causan una caída dinámica de presión local dentro del medidor que puede llevar a una cavitación. Una guía que puede ser usada es mantener la presión a la salida del medidor por encima de la presión definida por la Ecuación 1 (véase el numeral 6.3.2). Esta guía puede no ser suficiente para productos con una alta presión de vapor como el etileno y el etano de alta pureza. 6.1.1.6 Considere las características del fluido y el diseño del sensor de flujo para suministrar un drenaje adecuado, una eliminación de vapor y facilidad de limpieza. En corrientes de hidrocarburos ligeros con características de alta presión de vapor, los sensores de flujo se deben instalar de manera que eviten atrapar vapores. Dado que estos líquidos se vaporizan conforme cae la presión, no se necesitan opciones de auto drenado. Hidrocarburos pesados pueden ser menos propensos a vaporizarse a bajas presiones y por lo tanto podría requerir maneras de drenar el sensor. 6.1.1.7 Para corrientes que contienen materiales capaces de depositarse en el sensor, considere la susceptibilidad de los diseños del tubo para atascarse, taponarse o contaminarse. Diferentes configuraciones de tubo pueden ser más o menos propensas a la acumulación de sedimentos o recubrimientos en los tubos. Además de restringir el flujo, la acumulación de material al interior del tubo es probable que afecte la precisión de la señal de salida de densidad del sensor. 6.1.2 Material del tubo del sensor


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La selección del material depende de las propiedades de fluido como la posibilidad de generar corrosión por la presencia de materiales abrasivos o de formación de depósitos. Considere combinaciones de corriente de flujo con posibles contaminantes incluyendo agua de pruebas hidrostáticas o aire remanente después de la construcción, para tener en cuenta la compatibilidad del material. Los materiales usados para todas las partes húmedas deben ser compatibles con la corriente. 6.1.3 Exactitud 6.1.3.1 La exactitud del sensor del tubo es una función de la tasa de flujo másico a través del sensor. Los límites del error a menudo son suministrados por los fabricantes para tasas de flujo desde el 100 % del caudal máximo hasta la mínima tasa de flujo. Así como otros medidores de flujo, la incertidumbre aumenta en la medida que la tasa de flujo se acerca a cero (véase la Figura 1). Variaciones en la presión de la línea pueden afectar la exactitud del sensor. Consulte al fabricante sobre el desempeño describiendo los límites de error a través del rango de la tasa de flujo y el rango de operación de presión y considere estos límites con respecto a los requisitos del sistema. La sensibilidad la los efectos de la presión típicamente aumenta con el tamaño del medidor. El desempeño del medidor puede tender a deteriorarse en la medida que el espesor de la pared y el diámetro del tubo del medidor se incrementan.

Figura 1. Especificación de la exactitud típica de un Medidor Coriolis

6.1.3.2 La precisión, la exactitud y el desempeño del sensor de flujo pueden ser afectados por cargas de la tubería externa (montaje inadecuado), vibración y pulsación. Refiérase a 6.3 para detalles adicionales. 6.1.3.3 Si hay una corrimiento del cero observado, este disminuirá la exactitud de la medición inicialmente en el rango de menor flujo del medidor. 6.1.3.4 Cada sensor de flujo tendrá potencialmente diferentes especificaciones de exactitud. Cada diseño individual tendrá una sensibilidad diferente a los cambios de tasa de flujo, vibración, presión de operación y temperatura ambiente. Seleccione un sensor que cumpla con los requisitos para la instalación mientras minimiza el efecto de la influencia de estos factores.

Desempeño del medidor

especifico Puntos de

prueba

Tasa de flujo (% de la

escala completa)


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6.1.4 Índice de presión 6.1.4.1 El sensor de flujo debe tener un rango de presión adecuado para el servicio y el sistema de tubería en el cual está instalado. Los tubos del sensor de flujo, conexiones finales y la carcasa externa pueden tener diferentes rangos de presión, pero todos deben cumplir con las exigencias de presión para el servicio. Considere los límites máximos y mínimos de presión para el sensor de flujo y asegure que las presiones operativas y las presiones experimentadas durante condiciones anormales de operación, como paradas de flujo y mantenimiento, están dentro de estos límites. 6.1.4.2 El sensor de flujo debe ser probado en presión a un margen suficiente de seguridad por encima de la máxima presión de operación del componente más débil. Códigos y estándares (Por ejemplo DOT, parte 195 subparte E secciones 195.300 hasta 195.310 y ANSI B 31.3) pueden especificar el margen de seguridad. Comúnmente, esta prueba de presión es desarrollado como una prueba hidrostática. Los tubos y las conexiones finales usualmente se prueban como una unidad. Estructuras de contención secundaria puede que sean probadas de manera independiente. Considere pruebas radiográficas, ultrasónicas u otras adicionales dependiendo de los requisitos de servicio. 6.1.5 Eléctricas 6.1.5.1 Seleccione el sensor de flujo, su transmisor y equipo accesorio para cumplir con la clasificación eléctrica de área Considere los requisitos de alimentación para el sensor de flujo y el transmisor. Diseñe el sistema de señales eléctricas para suministrar fidelidad y seguridad. NOTA Consulte el Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas, RETIE.

6.1.5.2 El sensor de flujo, el transmisor Coriolis y los cables que los interconectan son todos susceptibles a interferencia electromagnética (”EMI”). Dado que las señales eléctricas de un medidor Coriolis son de niveles relativamente bajos, se debe tener cuidado de evitar la interferencia generada por equipo eléctrico y cableado cercano. Los medidores Coriolis emplean varios materiales y métodos para proveer blindaje contra la interferencia electromagnética. 6.1.6 Documentación El fabricante del sensor de flujo debe suministrar un certificado de calibración y reportes del material de prueba para documentar adecuadamente el sensor de flujo. 6.1.7 Flujo bidireccional Algunos sensores de flujo pueden ser capaces de trabajar con flujo bidireccional. Si se requiere flujo bidireccional para su aplicación, seleccione un medidor de flujo compatible. 6.1.8 Orientación del sensor Diferentes fabricantes pueden tener requisitos específicos con respecto a la orientación del sensor en la tubería asociada. Para diferentes condiciones de operación puede haber restricciones en cuanto a si los tubos del sensor pueden estar en línea vertical u horizontal, invertido a los lados o hacia arriba.


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6.2 CONSIDERACIONES DEL TRANSMISOR CORIOLIS 6.2.1 Protección al ambiente Se debe evaluar los extremos de temperatura y humedad para una apropiada protección. Considere protección a un medio ambiente sometido a agua, hongos y corrosión. 6.2.2 Eléctricas a) Requisitos de suministro de energía continua o alterna b) Certificación de clasificación de área 6.2.3 Operatividad a) Tamaño físico del transmisor Coriolis. b) Formas de configuración (teclado, computador de mano, EPROMs). c) Visualización de parámetros. d) Facilidad de conexiones eléctricas e) Facilidad de configuración del cero y cambio de parámetros. f) Capacidad de totalizar flujos bidireccionales separadamente. g) Alarmas 6.2.4 Señales de entrada y salida a) Tipos de lecturas o dispositivos indicadores a ser usados y procesamiento de señal,

incluyendo su susceptibilidad a la interferencia de radiofrecuencia (RFI) y a la interferencia electromagnética (EMI).

b) Seguridad de las lecturas. c) Seguridad del sistema de transmisión eléctrica. d) Asegúrese que el transmisor Coriolis es compatible con el sensor, el equipo accesorio,

el sistema de registro de datos de alto nivel o sistemas de control. El transmisor debe suministrar las señales de salida necesarias.

e) Asegúrese que el transmisor Coriolis pueda suministrar señales a todos los equipos

accesorios requeridos, mientras genera una salida de pulsos para el conteo de la señal del sensor simultáneamente.

f) Consistencia del ciclo útil de la salida de pulsos durante la prueba (algunos medidores

Coriolis entregan pulsos en ráfagas). g) Requisitos de proximidad al sensor. h) Disponibilidad de entradas digitales para iniciar/ parar la totalización


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i) Capacidad de manejar salidas de control para alarmas o para indicar flujo inverso. j) Distancias permitidas entre componentes de comunicaciones en el sistema de

comunicaciones (RS232, RS485, etc.). 6.3 CONSIDERACIONES DE DISEÑO DEL SISTEMA Este documento describe los métodos para obtener medidas de masa y volumen de fluidos usando medidores Coriolis. A quienes tengan la intención de aplicar medidores Coriolis para medición de transferencia de custodia deben comprobar ellos mismos que el medidor, su aplicación y las facilidades de prueba (verificación o calibración) sean confiables y cumplan consistentemente con los criterios de exactitud para todas las partes comprometidas en la transacción. Debe considerarse seriamente los siguientes ítems antes de aplicar medidores Coriolis para mediciones de transferencia de custodia. 6.3.1 Generalidades a) Vibraciones externas a frecuencias específicas pueden causar errores en la medición. b) Flujo de dos fases (liquido/gas) puede afectar de manera adversa el desempeño del

medidor. c) Los sistemas de medidores Coriolis deberán cumplir con todos los códigos y

regulaciones aplicables. En la Figura 2 se muestra un diagrama típico de la instalación de un medidor.

6.3.2 Tubería a) Se puede usar un banco de medidores en paralelo donde el rango de flujo o la caída de

presión es muy grande para un medidor. Cuando se instala más de un medidor en paralelo, se deben proveer facilidades para balancear el flujo a través de los medidores y aislarlos para propósitos de prueba.


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1. Válvula de bloqueo

2. Filtro / eliminador de aire (opcional)

3. Dispositivo indicador de presión (opcional)

4. Medidor Coriolis

5. Bypass del medidor (opcional) con válvulas de doble bloqueo y purga

6. Dispositivo indicador de temperatura

7. Dispositivo indicador de presión

8. Termopozo (opcional)

9. Medición de densidad/punto de de verificación

10. Punto de muestra manual o muestreador automático (opcional) con toma muestra

11. Conexión para calibración, válvulas de bloqueo

12. Válvula aislada de doble bloqueo y purga / cero del medidor

13. Válvula de control (según sea necesario)

14. Válvula tipo cheque (según sea necesario)

NOTA Se recomienda no incluir este bypass en aplicaciones asociadas a transferencia de custodia

Figura 2. Esquema Típico para la Instalación de un Medidor Coriolis

b) Cualquier condición que tienda a contribuir a la vaporización o la cavitación de la

corriente de líquido debe ser evitada por el diseño del sistema y por la operación de medidor dentro del rango especificado del flujo. La vaporización o la cavitación pueden ser minimizadas o eliminadas manteniendo suficiente presión en el medidor y muy cerca de él, aguas abajo. En lugar de datos reales de prueba para determinar los requisitos de contrapresión, se puede aplicar la siguiente ecuación:

eb p.pP 2512 (1)

en donde

bP = Contrapresión mínima (Psig)

p = Caída de presión máxima a través del medidor de flujo a la máxima tasa de flujo

de operación (psi).

ep = Presión de equilibrio de vapor del líquido a la temperatura de operación (Psia).

NOTA Esta guía puede no ser suficiente para algunos fluidos de fase-densa, como el etileno o el etano de alta pureza.

c) Flujo de dos fases (liquido/gas) puede afectar de manera adversa el desempeño del

medidor. La instalación de un medidor Coriolis debe estar equipada con equipo eliminador de aire/vapor, de ser necesario, sin que la exactitud de la medida sea degradada.


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d) El efecto de la turbulencia del fluido y perfiles de velocidad no uniforme causada por la

configuración de la tubería aguas arriba y aguas abajo en el rendimiento del medidor, puede variar de un diseño de medidor a otro.

e) El medidor Coriolis se debe orientar en una posición que asegure que el tubo de

medición o los tubos están completamente llenos con el fluido bajo todas la condiciones de flujo y no flujo, y se deben tomar medidas para no medir flujo durante condiciones de no flujo si el gas se puede acumular en los tubos y causar falsas medidas.

f) Para medición volumétrica, los termopozos se deben instalar cerca del sensor de flujo

de tal manera que la temperatura medida sea representativa de la temperatura del fluido en el medidor Coriolis. Una práctica normal es instalar el Termopozo aguas abajo del medidor.

g) Se debe instalar un dispositivo registrador o de visualización de presión cerca del

sensor de flujo. Para medición de volumen de fluidos altamente compresibles bajo tasas de flujo variantes, puede ser necesario instalar equipo sensor de presión aguas arriba y aguas abajo del medidor Coriolis y usar la presión promedio en los cálculos del factor del medidor. Estas medidas de presión pueden ser usadas también para compensar los efectos de la presión en el desempeño del medidor.

h) Se pueden suministrar filtros y otros dispositivos de protección aguas arriba del medidor

para remover objetos extraños que pueden causar errores en la medición. i) Proveer acceso al medidor/transmisor para servicio y visualización de la lectura. Se

puede necesitar una grúa o un camión plataforma para prestar servicio a medidores grandes.

j) Evitar instalaciones cerca de fuentes de pulsación de flujo y vibración. 6.3.2.1 Verificación de valor de cero almacenado a) Se requieren válvulas para detener el flujo a través del medidor Coriolis para permitir el

ajuste de cero. Es preferible tener válvulas de corte localizadas aguas arriba y aguas abajo del medidor para bloquear el medidor durante el ajuste. Como mínimo, se requiere una válvula de sello y purga localizada aguas abajo del medidor.

b) Se requiere una verificación del valor de cero almacenado como parte del procedimiento

de operación normal del medidor. 6.3.2.2 Verificación de densidad Es critica una determinación precisa de la densidad en línea para hacer una prueba satisfactoria de un medidor Coriolis, cuando el patrón y este no miden en las mismas unidades (masa o volumen). Considere: - La capacidad para muestrear producto para pruebas de hidrómetro/laboratorio. - La capacidad para conectar un picnómetro o densitómetro patrón.


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6.3.3 Válvulas Las válvulas en la instalación de un medidor que desvían, controlan o bloquean flujo durante una medición o una prueba deben estar en buenas condiciones de apertura y cierre. Las válvulas críticas deben suministrar un corte a prueba de fugas con un método de revisión de fugas, como bloque y purga. Véase la Figura 2. a) Todas las válvulas que puedan afectar la medición deben ser diseñadas de tal manera

que no admitan aire cuando están sujetas a martilleo hidráulico o condiciones de vacío. b) Para controlar flujo intermitente, las válvulas deben ser de acción rápida, de tipo

atenuador de golpe, con el fin de evitar el daño del equipo y/o afectar de manera adversa la exactitud de la medición.

Dispositivos automáticos como una válvula de control para limitar flujo o una platina de orificio para restricción, si se requiere prevenir un exceso de flujo a la máxima tasa del medidor, se deberá instalar aguas abajo del medidor. El dispositivo se deberá seleccionar o ajustar con el fin que se mantenga una contrapresión suficiente para evitar cavitación o vaporización. Se deben tener consideraciones especiales para instalaciones bidireccionales para minimizar el efecto de los dispositivos limitadores de flujo en el desempeño del medidor.

c) El medidor de Coriolis debe ser protegido contra golpes de ariete, así como de las

presiones altas causadas por la expansión térmica del fluido, cuando la instalación no está operando. Si se usa una válvula de alivio, esta no debe ser instalada entre el patrón y el medidor Coriolis.

6.3.4 Instalaciones para la prueba (calibración) Se deben suministrar instalaciones para calibrar el medidor en condiciones lo más parecidas a las condiciones de operación normal como sea posible. Es necesario estabilizar la temperatura, presión, tasa de flujo y composición del producto para alcanzar un repetibilidad aceptable de la calibración. a) Los sistemas de medición deben contar con medios manuales o automáticos que

permitan calibrar el medidor en condiciones de tasa de flujo, presión, temperatura y características del fluido que existan durante la operación normal del medidor.

b) Las conexiones para la calibración deben ser instaladas de tal manera que ni aire ni

vapor queden atrapados en la tubería entre el medidor y el patrón . Se deben facilitar conexiones adecuadas de purga (véase el capítulo 4.8 de la norma API MPMS). Se debe minimizar la distancia entre el patrón y el medidor para mejorar la exactitud en la calibración. Se recomienda que el medidor de Coriolis este localizado aguas arriba del la conexión para la calibración. Considere la ubicación y la distancia entre la conexiones del patrón y el transmisor Coriolis para la calibración del medidor. A diferencia de otros tipos de medidor, donde la generación de pulsos para la prueba del medidor está localizada en el elemento primario, la generación de pulsos del medidor Coriolis para la prueba está localizado en el transmisor Coriolis. Si el transmisor no está localizado cerca de la instalación de prueba, entonces se debe facilitar una caja de conexión remota cerca de la instalación de la calibración, para suministrar el acceso a la generación de pulsos del medidor de Coriolis, para interconectar el contador electrónico con el patrón.


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Una verificación independiente de coincidencia entre el patrón y el medidor Coriolis y/o el equipo accesorio deberá ser hecha en el momento de la prueba. 6.3.5 Montaje a) Es necesario un apropiado montaje del sensor Coriolis. Se deben seguir las

recomendaciones del fabricante preferiblemente. Se debe considerar dar soporte al sensor, la alineación de las bridas de entrada y salida con el sensor, y la orientación del sensor (vertical u horizontal, invertida, hacia arriba o hacia abajo).

b) Montar el transmisor Coriolis de tal forma que pueda ser de fácil acceso para conectar

equipos de comunicaciones, para ver la pantalla de visualización y para poder utilizar el teclado. A diferencia de la turbina y los medidores de desplazamiento positivo, la señal de prueba no viene desde el sensor (medidor) sino desde el transmisor del Coriolis. Se debe localizar el transmisor lo más cerca posible a la instalación del patrón podrá facilitar la conexión de éste al medidor.

c) La tubería debe estar anclada para evitar la transferencia de tensiones de la línea al

sensor de flujo. Las vibraciones de la tubería y la pulsación del fluido puede afectar la capacidad del sensor de flujo para medir con exactitud si la vibración externa tiene una frecuencia cercana a la frecuencia de resonancia del sensor. Consultar al fabricante sobre la vibración o frecuencias de pulsación que deben ser evitadas. Amortiguadores de pulsaciones se pueden requerir en algunas situaciones.

d) El rendimiento del medidor, específicamente el ajuste del cero observado, podrá verse

afectado negativamente por fuerzas de flexión y de torsión axial debidas a presión, peso, y efectos térmicos; estas tensiones y cargas asociadas se pueden minimizar utilizando una adecuada alineación de la tubería de trabajo y soportes bien diseñados. Un carrete de la misma longitud del medidor de Coriolis, puede ser utilizado en su lugar para alinear tuberías durante la fase de construcción.

e) Se deben tomar precauciones para asegurarse de que vibraciones externas a la

frecuencia de operación del sensor o a sus armónicos sean aisladas y no se conviertan en detrimento del rendimiento del medidor.

6.3.6 Orientación Asentamiento de sólidos, conexiones, recubrimientos, o la presencia de gas atrapado pueden afectar el desempeño del medidor. Orientaciones admisibles del sensor dependerán de la aplicación y la geometría del (de los) tubo(s) oscilante(s) y debe ser recomendada por el fabricante. 6.3.7 Múltiples medidores adyacentes En algunas aplicaciones, puede ser necesario instalar varios sensores de flujo adyacentes, ya sea en paralelo o en serie. En este caso, las vibraciones generadas por cada sensor podrían interferir entre sí, causando mediciones erróneas. Esto se llama interferencia. El aislamiento de la vibración o amortiguación puede ser lograda mediante arreglos de tuberías, válvulas de aislamiento y/o soportes. Algunos fabricantes pueden también alterar la frecuencia de manejo de sus sensores, lo que reduce la posibilidad de interferencia mecánica entre medidores adyacentes.


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6.3.8 Puesta en marcha Una calibración en fábrica para la tasa de flujo másico se realiza generalmente de forma gravimétrica (contra el peso de un tanque). Una calibración de fábrica típica se describe en el Anexo B. Las correcciones y factores de calibración que pueden afectar la masa, volumen, densidad, o tasa de flujo determinada por el medidor Coriolis, se muestran en la Figura 3. Ver numeral 3 para obtener más información sobre los factores individuales. 6.3.9 Escogiendo un factor de incremento de pulsos Se debe tener cuidado al seleccionar un factor de incremento de pulsos (FEP) para asegurarse de que las dos condiciones siguientes se cumplan: a) Cuando el medidor Coriolis está trabajando a la máxima tasa de flujo especificada - la

frecuencia de salida de pulsos por el transmisor Coriolis no debe superar el 90% de la máxima entrada de frecuencia del equipo accesorio que está recibiendo la señal de pulsos.

b) Cuando el medidor Coriolis está trabajando a la mínima tasa de flujo especificada - La

frecuencia de pulsos de salida por el transmisor Coriolis debe ser suficientemente alta para producir pulsos suficientes por unidad de tiempo, para proporcionar la tasa de flujo apropiada y la resolución necesaria para la aplicación.

7. SEGURIDAD Un medidor Coriolis está sujeto a consideraciones de seguridad tanto para aspectos mecánicos como eléctricos del sensor y del transmisor. La instalación del medidor Coriolis debe cumplir con los estándares eléctricos aplicables y las prácticas relacionadas con la clasificación de área de los equipos, la ubicación de cada uno de los componentes del medidor Coriolis dentro de un área peligrosa y las prácticas de mantenimiento sugeridas para reducir riesgos eléctricos. 7.1 FALLA DEL TUBO 7.1.1 Durante la operación, uno de los principales problemas de seguridad es la posibilidad de que se produzca una fractura de un tubo. Si esto ocurre, hay dos problemas de seguridad principales: a) La presión dentro de la carcaza del sensor de flujo podrá ser superior a los límites de

diseño, causando la posible ruptura de la misma. b) Los fluidos que son tóxicos, corrosivos, inflamables o volátiles pueden ser peligrosos

para el personal de operación/mantenimiento y/o el medio ambiente. 7.1.2 Para ayudar a mitigar los riesgos asociados con la falla de un tubo, puede ser necesario considerar equipos adicionales u opcionales provistos por el fabricante del medidor o por el usuario así como: a) Las carcazas de los sensores de flujo deben ser construidas para contener altas

presiones. b) Discos de ruptura, válvulas de alivio de presión y drenajes, o venteos en la carcaza,

para aliviar presión dentro de éste y permitir la salida del fluido si se llega a fracturar un


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tubo en dirección opuesta a la del flujo en el sensor, en una zona menos peligrosa para el personal de operación/mantenimiento.


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Figura 3. Factores que afectan las salidas del medidor Coriolis

Medidor Coriolis Equipo Accesorio

Computador de Flujo

Presión

Temperatura

Sensor Coriolis

Presión, temperatura

Factor de calibración de densidad del

fabricante

Factor de densidad del

medidor (opcional por

marca)

Visualización de masa, volumen o densidad (opcional)

Factor de calibración de

flujo del fabricante

Factor de incremento de pulsos

Factor del medidor

(opcional por marca)

Salida análoga y/o digital de

masa, volumen o densidad

Salida de pulsos de masa

y/o volumen

Transmisor Coriolis

K-Factor

Factor del medidor

Factor de densidad

del medidor

Densidad observado y/o corregida

Tasa de flujo volumétrico general, bruto o neto

Totales volumétricos generales, brutos o netos

Variables de entrada configurables Señal de salida


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8. OPERACIONES/ DESEMPEÑO 8.1 ARRANQUE DE SISTEMA DE MEDICIÓN 8.1.1 Llenado inicial 8.1.1.1 Para evitar daños al medidor Coriolis, se debe instalar un carrete en lugar del medidor cada vez que se introducen nuevas tuberías o fluidos en el sistema de tuberías, que pueden contener materiales deteriorantes provenientes de la construcción o actividades de mantenimiento. 8.1.1.2 Durante el llenado inicial, cavitación, vaporización, y golpe de ariete del líquido, causados por un flujo bifásico, puede causar daños en el sensor y por lo tanto deben ser evitados. Además, se debe tener cuidado para evitar daños al medidor Coriolis con el choque de carga causado por la rápida apertura o cierre de válvulas. 8.1.2 Cero del medidor 8.1.2.1 Aunque la corriente no esté fluyendo, el medidor de flujo puede indicar pequeñas cantidades fluctuantes de flujo causadas por el cambio de fase entre las bobinas del sensor. La fuente de esta señal de fase distinta de cero puede ser por ruido mecánico, fluctuaciones dentro del transmisor Coriolis, o una combinación de las dos. 8.1.2.2 Como parte del procedimiento normal de Puesta en Marcha para un medidor Coriolis, se sigue un procedimiento que establece la configuración del valor cero a condiciones de cero flujo. Este proceso suele ser llamado "Ajuste de cero" del medidor. Un inadecuado ajuste de cero podrá dar lugar a errores en la medición. Con el fin de configurar el cero en el medidor Coriolis, no debe haber flujo pasando a través del sensor. El sensor debe ser llenado con el líquido que va a ser medido a condiciones de operación típicas. Un procedimiento típico de ajuste de cero es el siguiente: a) Abra la válvula de bypass si la hay. b) Detenga el flujo a través del sensor mediante el cierre de la válvula de doble bloqueo y

purga que está aguas abajo del medidor y garantice la integridad del sello. c) Cierre la válvula aguas arriba si la hay.

PRECAUCIÓN El bloqueo en el sistema puede ocasionar una elevación en la presión si la temperatura aumenta.

d) Siga el procedimiento de ajuste de cero que especifica el fabricante. 8.1.2.3 Errores derivados de un cambio en la compensación del cero observado respecto al valor inicial de cero, después de completar el procedimiento de ajuste de cero, pueden ser difíciles de identificar o predecir. Las principales fuentes de este error son los cambios en la tensión de los tubos, generalmente causados por variaciones en temperatura, presión o densidad, o cambios en las condiciones de montaje como resultado de prácticas inadecuadas de instalación. Derivaciones en los componentes electrónicos en el transmisor también pueden dar lugar a este tipo de error. El error asociado a un cambio del valor cero almacenado en el medidor da un desplazamiento constante en la tasa de flujo. Por lo tanto, de este constante desplazamiento resultará un porcentaje de error que se incrementa en la medida que la tasa de flujo másico disminuye. Este error puede ser minimizado con un re-ajuste del cero en el medidor cuando alguna condición de cambio pueda introducir esfuerzos mecánicos dentro del


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sensor de flujo. A fin de establecer la necesidad de re-ajuste del cero, se deben seguir las recomendaciones en el numeral 8.3. 8.2 EFECTOS DE LAS PROPIEDADES DEL FLUIDO, CONDICIONES DE OPERACIÓN E

INSTALACION EN EL DESEMPEÑO DEL MEDIDOR CORIOLIS Todos los medidores Coriolis funcionan bajo el principio físico del efecto de Coriolis, (véase el Anexo A). Sin embargo, la implementación del efecto Coriolis para lograr medición de flujo se realiza a través de diferentes configuraciones de tubos y técnicas de procesamiento electrónico. Las diferencias resultantes pueden ser significativas y desempeñarán un papel determinante en las características específicas, así como el nivel de desempeño de un determinado medidor Coriolis. En general, la exactitud de un medidor Coriolis se ve afectada por las condiciones que cambian la flexibilidad de los tubos oscilantes y/o los cambios del valor de cero almacenado. Las propiedades del fluido, condiciones de operación, y las condiciones de instalación pueden afectar la precisión del medidor, como se explica a continuación. 8.2.1 Propiedades del fluido a) Densidad. Los cambios en la densidad del fluido puede provocar un cambio en el valor

del cero, lo que puede afectar la exactitud del medidor. Un cambio significativo en la densidad del fluido, según lo determinado por pruebas, puede requerir de un re-ajuste del cero y una nueva calibración del medidor.

b) Viscosidad. No hay datos que muestren que los cambios en la viscosidad del líquido

afecten directamente la exactitud del medidor. Sin embargo, fluidos de alta viscosidad pueden afectar la operación del medidor porque se incrementa la caída de presión. Esto puede resultar en la necesidad de operar el medidor en un porcentaje menor de la máxima tasa de flujo.

8.2.2 Condiciones de operación 8.2.2.1 Variaciones en la tasa de flujo La tasa de flujo puede afectar la medición de densidad, porque la tasa de flujo afecta la frecuencia de vibración. Si la medida de densidad no se compensa por la tasa de flujo, la medición de flujo volumétrico se verá afectado por la tasa de flujo. 8.2.2.2 Temperatura del fluido Cambios en la temperatura del fluido afectan a la elasticidad de los tubos oscilantes, esfuerzos mecánicos en la tubería cerca del medidor, y la densidad del fluido, pueden cambiar la indicación de la tasa de flujo del medidor a cero flujo. El efecto de la temperatura es sistemático y se puede caracterizar y compensar para reducir al mínimo su influencia en la exactitud de los medidores Coriolis. La magnitud de este efecto depende del diseño del medidor, diseño de la tubería, y la cantidad del cambio en la temperatura. 8.2.2.3 Presión del fluido Cambios significativos en la presión pueden afectar las características de vibración de los tubos sensores. El efecto sobre la calibración del medidor debe ser cuantificado realizando pruebas. La sensibilidad a la presión tiende a aumentar con el tamaño del sensor.


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8.2.2.4 Corrientes de flujo multifásicas (líquido/gas/sólidos) Gas ó aire en una corriente líquida es perjudicial para una medición exacta y esta presencia debe ser minimizada o eliminada. 8.2.2.5 Vaporización y/o cavitación al interior del sensor de flujo Se debe mantener contrapresión suficiente en el medidor para prevenir vaporización o cavitación en éste (véase el numeral 6.3.2). La geometría del tubo y el diseño del sensor pueden crear áreas de baja presión dentro del sensor que son inferiores a la presión de salida. Se debe consultar al fabricante cuando las condiciones de operación están cerca de la presión de vapor del líquido. 8.2.2.6 Recubrimientos o depósitos al interior del sensor de flujo Recubrimientos abundantes o no uniformes, pueden causar un cambio en la calibración de flujo. La calibración también se ve afectada si la densidad de la capa es significativamente diferente a la densidad del fluido. 8.2.2.7 Erosión del sensor de flujo Sólidos abrasivos pueden reducir el espesor del tubo sensor, con lo cual en casos severos puede conducir a cambios de calibración y fallas en los tubos. 8.2.2.8 Corrosión del sensor de flujo La compatibilidad del material del tubo con el fluido es esencial para un servicio confiable. 8.2.3 Efecto de las propiedades del fluido Para alcanzar el nivel de exactitud requerido para la medición de transferencia de custodia, un medidor Coriolis se debe calibrar con un fluido similar y bajo condiciones de instalación y operación similares a las encontradas en la operación normal. Si hay cambios en las propiedades del fluido o las condiciones de operación, o existe una alteración en la instalación del sensor de flujo, se puede causar un cambio en el factor del medidor. Por lo tanto, el medidor Coriolis debe ser calibrado bajo las nuevas condiciones, tan pronto como sea posible. 8.2.4 Condiciones de instalación a) Vibración- A pesar que los medidores Coriolis están diseñados para soportar las

vibraciones en la instalación en tuberías, las vibraciones cercanas a la frecuencia del sensor (o cualquiera de sus armónicos) pueden afectar seriamente la exactitud del medidor. El sensor debe ser instalado tan lejos como sea posible de fuentes de vibración como bombas, compresores y motores. El fabricante puede asesorar sobre los métodos de mitigación de estas vibraciones.

b) Interferencia de Vibración por múltiples sensores de flujo (crosstalk) - Sensores del

mismo tamaño y modelo que operan a frecuencias similares pueden transmitir energía vibracional a medidores adyacentes. Esto puede causar errores en la medición (véase el numeral 6.3.7).

c) Flujo Pulsante - Pulsaciones hidráulicas cerca de la frecuencia de operación del sensor

(o cualquiera de sus armónicos) también pueden afectar la exactitud del medidor. Si existe esta condición, pueden ser útiles amortiguadores de pulsación.


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d) Esfuerzos mecánicos - El sensor es susceptible a esfuerzos axial, radial, y por torsión

causada por la instalación de la tubería (véase el numeral 6.3.5). e) Perfil de velocidad no uniforme o remolino - Varias pruebas durante el diseño de los

medidores han indicado que la velocidad de un perfil no uniforme, incluyendo los remolinos, tiene poco o ningún efecto sobre el desempeño del medidor. Esto puede no ser verdad para todos los diseños de medidores.

f) Interferencia electromagnética y radiofrecuencia - Fuertes campos magnéticos pueden

afectar las señales electromagnéticas del sensor. El sensor del medidor y la electrónica no se deben instalar cerca a fuentes de interferencia electromagnética o de radiofrecuencia, tales como motores de frecuencia variable, transformadores, radiotransmisores, grandes tableros o cables de alta tensión. El cable que conecta el sensor al transmisor no se debe instalar cerca de cables de alta tensión o fuentes de ruido EMI y RFI.

g) Regulación de Voltaje - Instale una línea regulada si la alimentación de potencia a la

electrónica no es limpia (transientes). 8.3 CONSIDERACIONES PARA CAMBIAR EL VALOR DE CERO ALMACENADO EN EL

MEDIDOR DE FLUJO (AJUSTE DE CERO) Son necesarias verificaciones periódicas del valor de cero almacenado para asegurar que está dentro de límites definidos por uno o más de los siguientes aspectos: a) Recomendación del fabricante. b) Pruebas de rendimiento y monitoreo. c) Acuerdos de transferencia de custodia. El ajuste de cero es necesario cuando el valor de cero observado está fuera de los límites especificados de éste. Dado que el medidor debe probarse después del ajuste de cero, se deben evitar ajustes de cero innecesarios con el fin de minimizar errores potenciales asociados con la reproducibilidad del factor del medidor. El valor de cero almacenado es determinado por el transmisor del medidor Coriolis durante el ajuste de cero del medidor. El valor de cero almacenado es usado por el transmisor del Coriolis en el cálculo de la masa o de la tasa de flujo volumétrico bruto desde el medidor. Los límites del cero observado son afectado por: a) Condiciones de instalación del sensor de flujo (por ejemplo, configuración de la línea

aguas arriba, vibraciones, pulsaciones). b) Esfuerzos mecánicos en la tubería (por ejemplo, inducido por cambios en la temperatura

ambiente o mantenimiento de los equipos adyacentes). c) Temperatura del fluido. d) Presión de fluido. e) Densidad del fluido.


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f) Temperatura ambiente de exposición del transmisor de Coriolis. g) Cambio de transmisor o sensor del medidor Coriolis. La necesidad de ajuste de cero de un medidor Coriolis dependerá de la tasa de flujo de operación del sistema. Cuando los límites del cero son muy pequeños, esto tiene un efecto mínimo en la exactitud del medidor a tasas de máximo flujo nominal. La influencia de los límites del cero se vuelve más significativa a las tasas de flujo más bajas como se ilustra en la especificación de exactitud del medidor Coriolis mostrada en la Figura 1. En general, el error asociado con el cero se puede determinar de la siguiente ecuación:

100x00

fq

qRrr (2)

en donde

Err0 = Error de cero (%),

q0 = Valor de cero observado,

qf = Tasa de flujo durante la operación normal.

8.3.1 El valor de cero observado podrá no ser constante. Se esperan pequeñas variaciones y un adecuado ajuste de cero en el medidor , fluctuará entre tasas de flujo positivas y negativas dentro de la estabilidad del cero especificado para el medidor. Algunos fabricantes de transmisores de medidores Coriolis pueden mostrar la medida del valor de cero basado en un período de tiempo configurable o predefinido y también pueden proporcionar una medida de la variabilidad del valor de cero. 8.3.2 La verificación del valor de cero almacenado requiere que el flujo a través del medidor se detenga y luego sea monitoreada la indicación de la tasa de flujo bajo esta condición. 8.3.3 Si se ajusta un umbral en el medidor Coriolis para suprimir la indicación por debajo de un cierto valor (corte de bajo flujo), este valor debe ajustarse a cero. Algunos transmisores de medidores Coriolis permiten al usuario ver la tasa de flujo actual independientemente del ajuste del corte de bajo flujo. 8.3.4 La verificación del valor de cero almacenado se debe realizar de forma programada para la instalación de medidores nuevos o existentes, para determinar los requisitos de ajuste de cero. Se debe mantener un registro y posiblemente un gráfico de todos los factores de los medidores y ajustes de cero (los valores de cero observados antes y después del ajuste ) para que las tendencias del rendimiento de medidores Coriolis se puedan llevar a cabo. 8.4 MANTENIMIENTO 8.4.1 Sensor de flujo 8.4.1.1 La reparación del sensor de flujo por personas distintas al fabricante o a un taller certificado para reparaciones no es recomendable. De reparaciones no autorizadas pueden resultar alteraciones de las características físicas del ensamble de los tubos al medidor u otros daños, haciendo que el sensor de flujo no se pueda volver a usar. 8.4.1.2 Después de reparaciones o remplazos del sensor de flujo, el nuevo factor de calibración para la reparación o sustitución del sensor de flujo, debe ser ingresados en el transmisor del medidor Coriolis para que coincida con las características únicas del sensor. El factor de


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calibración será proporcionado por el fabricante. Al medidor Coriolis se le ajustará el cero cuando retorne a operación. Se deberá realizar una prueba tan pronto como sea posible después de la reinstalación de un sensor de flujo reparado o remplazado. 8.4.1.3 Una generación de recubrimiento interno por acumulación en el sensor puede tener efectos adversos sobre la medición de la densidad, en cuyo caso la medida de volumen se verá afectada. Una capa interna de acumulación también puede causar una desviación en los límites del cero observado. Si esto ocurre, puede ser necesario limpiar los tubos, ajustar el cero del medidor, y volver a probar el medidor para establecer un nuevo factor del medidor. Una indicación de una posible condición de revestimiento interior puede tener un error en la medida de densidad y/o un aumento en la potencia de la bobina. 8.4.2 Reparación o remplazo del transmisor Coriolis El remplazo de los componentes individuales de la electrónica se debe realizar únicamente con asistencia del fabricante. El remplazo de las tarjetas electrónicas o el transmisor completo puede afectar la calibración del medidor Coriolis. Los usuarios deben asegurarse de una correcta calibración y una correcta configuración de los factores de escala en el transmisor Coriolis. El medidor Coriolis debe ser reajustado cuando el equipo retorne a operación. Una prueba se debe llevar a cabo tan pronto como sea posible después de cualquier reparación o remplazo. 9. CALIBRACIÓN Una calibración del medidor en campo (en sitio) proporciona un medio para establecer el factor del medidor para el medidor Coriolis bajo condiciones reales de operación. Existen varios métodos de aplicación del factor del medidor para indicar la cantidad actual medida a través del medidor. El ajuste de la cantidad real indicada se puede hacer por la variación del factor del medidor o el Factor K. Estos factores pueden residir en el transmisor Coriolis, equipos accesorios o ser aplicados manualmente (ver Figura 3). El método preferido consiste en aplicar un factor del medidor en los equipos accesorios debido a su capacidad de auditoría. Es importante que el método elegido sea utilizado de forma coherente. NOTA Un medidor Coriolis es calibrado por el fabricante para determinar uno o más factores de calibración que se introducen en el transmisor del Coriolis. Estos factores aunque ajustables, deben permanecer invariables. Cualquier factor de cambio que pueda afectar las cantidades medidas por el medidor deberá mantenerse para que sea auditable. (Véase numeral 10.) En aplicaciones donde la tasa de flujo varía durante la operación normal, puede ser conveniente determinar los factores del medidor a varios rangos de tasas de flujo. Estos factores del medidor pueden luego ser usados para linealizar la salida del medidor Coriolis a diferentes tasas de flujo. Si el medidor se utiliza para medir flujo bidireccional, un factor del medidor debe elaborarse para cada dirección.

Además de la calibración inicial del medidor Coriolis cuando es instalado en campo, son necesarias pruebas periódicas para confirmar o restablecer la precisión y la exactitud del medidor Coriolis. Se debe realizar pruebas al medidor si cualquiera de los siguientes eventos ocurre: a) Cada vez que al medidor se le realiza un reajuste del cero. b) Cuando las condiciones de instalación del sensor de flujo o de montaje se modifican. c) Cuando la medición de densidad del Coriolis es calibrada, si el medidor Coriolis es

configurado para indicar volumen.


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d) Cuando el medidor es reparado. e) Cuando alguno de los componentes ensamblados debe ser remplazado. f) Si un cambio en la temperatura del fluido, la presión, o la densidad sobrepasa los límites

definidos por el usuario, que vienen determinados de la experiencia en campo. g) Cuando se produce un cambio en la tasa de flujo que puede causar una variación del

factor del medidor por encima de los límites de tolerancia predeterminados. El cambio del factor del medidor debido a la tasa de flujo se determinará en campo a través de una calibración.

h) A petición de las partes involucradas en la transferencia de custodia. i) En un programa basado en el rendimiento, el tiempo transcurrido, o contrato. j) En cualquier momento que la exactitud del medidor sea cuestionada. k) Cuando se produce un cambio en la dirección del flujo a través del medidor y el factor

del medidor no se ha determinado para la nueva dirección. Los siguientes numerales detallan los métodos de calibración las consideraciones de la calibración el cálculo del factor del medidor, la aplicación de los resultados de la calibración y la frecuencia de la calibración En el Anexo E se resume la información clave que se presentan en el numeral 9.1. 9.1 CONSIDERACIONES PARA LA CALIBRACIÓN 9.1.1 Condiciones Las condiciones de la calibración deben ser lo más cercanas a las condiciones de la medición real en la medida de lo posible. Ocasionalmente puede haber excepciones a este requisito; sin embargo, el objetivo esencial de la calibración es confirmar el rendimiento del medidor en condiciones normales de operación. Las condiciones bajo las cuales el medidor es probado son: a) Composición estable del producto. b) Temperatura y presión estable del producto. c) Tasa de flujo estable. d) Sistema de válvulas y sellos revisado para asegurar que no existen fugas. e) Corridas de prueba realizadas para evacuar aire/gas del sistema. Los requisitos para la estabilidad de la temperatura, la presión y la composición del producto pueden variar dependiendo del método de calibración empleado y de las propiedades del fluido medido. Si el medidor Coriolis está configurado para indicar masa y está siendo calibrado contra un tanque gravimétrico, entonces la estabilidad de las propiedades del fluido es menos crítica porque no hay necesidad de una determinación de la densidad.


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Si el medidor Coriolis está configurado para indicar masa y calibrado contra un patrón volumétrico (recipiente volumétrico, probador convencional de tubería, probador compacto, o medidor maestro volumétrico), es esencial que la densidad se mantenga estable. La estabilización de la densidad minimiza las variaciones en la densidad entre el patrón , el medidor y la determinación de la densidad utilizada en el cálculo. Dado que la densidad medida se utiliza para convertir el volumen del probador a masa, o la masa del medidor Coriolis a volumen, cualquier diferencia entre la densidad y la densidad real del fluido durante la calibración dará lugar a errores en los cálculos. Esto a su vez resultará en un error en el factor del medidor. Por lo tanto, para minimizar los errores, es muy importante que la densidad permanezca estable durante la calibración Como alternativa, el sistema de calibración puede incorporar un densitómetro en línea, calibrado a intervalos regulares. Esta densidad de referencia es particularmente útil en la eliminación de errores, si la densidad varía durante la calibración. La necesidad de una densidad estable del fluido, también se aplica a un medidor Coriolis configurado para indicar volumen y que está siendo calibrado contra un tanque gravimétrico. Si hay variaciones de densidad durante la calibración, es probable que sean necesarias corridas adicionales para obtener un factor del medidor aceptable. Los datos deben ser revisados para los valores extremos. Todos los puntos extremos deben ser examinados para determinar si fueron causados por variaciones en la densidad durante la calibración”). Estos puntos pueden no ser válidos y pueden dar lugar a un incorrecto factor del medidor, si se utilizan en el cálculo del promedio. Se requerirán buenas prácticas de calibración y buen juicio cuando se intente comparar mediciones en masa contra mediciones en volumen. Para determinar las propiedades del fluido: a) Los instrumentos de medición de presión y temperatura se deben instalar tan cerca del

patrón y/o sensor de flujo como sea posible, debido a que la temperatura y presión medidas son representativas de la temperatura y presión del fluido en el patrón y/o sensor de flujo.

b) Si la densidad se calcula en función de la temperatura y la presión, pueden ser

necesarias mediciones adicionales de presión y temperatura aguas arriba y aguas abajo del sensor de flujo, para determinar la densidad promedio en el sensor de flujo.

c) si se utilizan instrumentos de medición de densidad, se deben instalar tan cerca como

sea posible del patrón y/o sensor de flujo, de manera que la densidad medida sea representativa de la densidad del fluido en el patrón y/o sensor de flujo.

9.1.2 Datos para la calibración del medidor 9.1.2.1 Densidad Cuando se habla de medición de densidad es importante distinguir entre densidad base y densidad fluyendo, y cuando se aplica cada una. Densidad Base, ρb, es la densidad del fluido a condiciones base de temperatura y presión. La densidad base es necesaria para determinar los factores de corrección necesarios para temperatura y presión, cuando ambos el patrón y el medidor de Coriolis se configuran para indicar volumen.


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La densidad del flujo, ρf, es la densidad del fluido a las condiciones reales de temperatura y presión a las que esta fluyendo. La determinación exacta de la densidad fluyendo, ρf, es fundamental para probar con éxito un medidor Coriolis, siempre que el dispositivo empleado como probador y el medidor Coriolis no midan en las mismas unidades de flujo: uno mide en masa, el otro mide en volumen. Las variaciones en la densidad y errores en la determinación de la densidad son la mayor fuente de error al realizar una calibración volumétrica frente a una másica. Realizar una calibración a un medidor Coriolis masa-a-masa o volumen-a-volumen reducirá la incertidumbre causada por errores en la determinación de la densidad. La determinación del factor de densidad de un medidor Coriolis no es necesaria si el medidor Coriolis está configurado para medir en volumen y está siendo calibrado contra un recipiente volumétrico. Para este caso, el factor del medidor Coriolis incluirá los errores combinados por la medición de flujo másico y la medición de la densidad. El propósito de determinar un factor de densidad, sería identificar cuál es la porción del factor del medidor que se puede atribuir a cada uno de los componentes: el flujo másico y la medida de densidad. Incluso en este caso, se debe tener cuidado para asegurar que la densidad utilizada para calcular los factores de corrección (CTL, CPL) (Por sus siglas en inglés). es exacta. Además, en algunos casos una densidad incorrecta puede dar lugar a una linealidad desmejorada de la señal de salida de la tasa de flujo volumétrica. Cuando sea necesario, los medios para determinar la densidad del fluido que está fluyendo durante la calibración, se incluirán en el sistema de medición o en el patrón . Si la medida de la densidad se utiliza para convertir un volumen a masa o una masa a volumen, la exactitud de la determinación del factor del medidor será un reflejo de la exactitud y precisión de la medición de la densidad. A modo de ejemplo: Si el error en la medición de densidad es de 2,0 kg/m3, entonces la determinación del factor del medidor se verá desplazada por 0,2 % (con base en una densidad de 1 000,0 kg/m3). La exactitud en la medida de la densidad dependerá de los requisitos de la aplicación en particular. Los siguientes métodos están disponibles para determinar la densidad del fluido: a) Hidrómetro- Refiérase los capítulos 8 y 9 del API MPMS. b) La densidad en línea desde el medidor Coriolis o por separado con un medidor de

densidad, que hayan sido verificadas contra una densidad de referencia aceptada. Consulte el capítulo 14.6 del API MPMS.

c) Una muestra de la corrida en un medidor de densidad de laboratorio. Las prácticas de

muestreo se deben realizar de conformidad con el Capítulo 8 del API MPMS. d) Muestras, análisis de la composición y densidad calculada. Esta se limita a los

hidrocarburos ligeros o puros, cuya composición y propiedades físicas son bien conocidas.

e) Picnómetros – El uso del picnómetro debe ser acorde con el Capítulo 14.6 del API

MPMS. El uso de un picnómetro no puede ser práctico para todas las aplicaciones de hidrocarburos líquidos.

f) Ecuación de estado, si la composición del fluido es consistente. 9.1.2.2.9 Temperatura y presión


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Las mediciones de temperatura y presión deben ser lo suficientemente precisas para permitir la determinación exacta del factor de corrección aplicable tanto para el patrón como para el fluido. Los requisitos de la medición de temperatura y presión variará dependiendo de qué factores de corrección se aplican en la determinación del factor de medidor. Para la determinación de correcciones por expansión térmica de los líquidos CTLp o CTLm, la precisión requerida en la medición de la temperatura se determinará sobre la base de las propiedades de expansión térmica del líquido. Para la determinación de correcciones por efecto de la presión del líquido CPLp o CPLm, la precisión requerida en la medición de presión se determinará basado en la compresibilidad del líquido. Será necesaria la experiencia con el líquido específico para establecer los requisitos para la medida precisa de la temperatura y la presión. Consulte el Capítulo 7 del API MPMS para obtener información sobre la determinación de la temperatura. 9.1.3 Número de corridas para una calibración El número requerido de corridas para cada calibración varía dependiendo de: a) Tipo de método de calibración a emplear. b) Tipo de medidor Coriolis y tamaño. c) Tasa de flujo de operación y cantidad de líquido acumulado durante cada corrida de calibración. La experiencia con el sistema de medición y calibración podrá en última instancia, establecer el número de corridas requeridas. Ejemplos típicos del número de corridas realizadas para cada método de calibración se dan en la Tabla 1. Consulte los numerales 12.2.3 y 13.1 del API MPMS para más detalles sobre el número de corridas necesarias para alcanzar la misma incertidumbre que en cinco corridas con repetibilidad de 0,05 %. El número de corridas necesarias para lograr la tolerancia deseada para la incertidumbre del factor del medidor debe ser definido y acordado por todas las partes contractuales. Una vez establecido, el mismo procedimiento debe seguirse consistentemente con el fin de hacer el mejor seguimiento al rendimiento del medidor. Estos requisitos no deben diferir de otros medidores de transferencia de custodia para aplicaciones similares.

Tabla 1. Número típico de corridas de prueba

Método de prueba Número de corridas

Probador convencional de tubería 5 corridas consecutivas*

Probador compacto 2 – 5 corridas de múltiples pases cada uno

Recipiente volumétrico 2 corridas consecutivas

Medidor Maestro 2 corridas consecutivas

* Corrida definida como un recorrido completo para un patrón bidireccional

9.1.4 Repetibilidad La repetibilidad se usa como una indicación de la validez de los resultados de prueba. Hay dos métodos generales de cálculo de la repetibilidad: uno asociado con el método promedio de datos y el otro asociado con el método del promedio del factor del medidor como se describe en el capítulo 12.2.3 de la norma API MPMS.


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El método del promedio del factor del medidor es recomendado para determinar la repetibilidad debido a que este reduce la influencia del cambio de la densidad del fluido y/o el volumen del patrón en los cálculos de repetibilidad. A pesar de esto aún puede haber otras fuentes de no-repetibilidad. Si se usa un dispositivo de medición de densidad o la densidad se determina a partir de tablas o ecuaciones, la repetibilidad reflejará la de la determinación de la densidad junto con la del medidor Coriolis. NOTA Algunos medidores pueden producir una ráfaga o una salida no uniforme de pulsos que puede mostrar pobre repetibilidad cuando se prueban. Para más detalles vea el numeral 4.

9.1.5 Reproducibilidad Se define reproducibilidad como la habilidad de un medidor y de un sistema de prueba de reproducir resultados sobre un largo periodo de tiempo en servicio donde el rango de variación de presión, temperatura, tasa de flujo y propiedades físicas del fluido medido es despreciable. La reproducibilidad esperada se determina generalmente de la experiencia con cada sistema individual de prueba. Un cambio grande en el factor del medidor mayor a los limites definidos por el usuario, debe ser considerado sospechoso y se debe hacer cada esfuerzo para asegurar que el medidor Coriolis y el sistema de prueba están funcionando adecuadamente. En el análisis de reproducibilidad de los medidores Coriolis y en determinar la frecuencia de pruebas, los gráficos de control estadístico de los factores del medidor serán muy útiles Si el sensor Coriolis, el transmisor, o los factores de calibración de fábrica han cambiado desde la última calibración, especialmente si los factores de calibración no son consistentes con los suministrados por el fabricante para el sensor en uso, puede ocurrir una larga variación inesperada en el factor del medidor. En este caso, se debe realizar una cuidadosa revisión del número serial del sensor, los factores de calibración suministrados por el fabricante para el sensor y los factores de calibración realmente configurados en el transmisor Coriolis. 9.1.6 Frecuencia de calibración Programada La frecuencia de calibración está principalmente en función de requisitos regulatorios y contractuales. Algunos contratos permiten el ajuste de la frecuencia de pruebas. 9.1.7 Métodos de calibración Las metodologías usadas para calibrar un medidor Coriolis son de masa directa, de masa inferida y volumétrica. Estas metodologías varían significativamente en la forma en la que determinan la cantidad referencia de fluido para la prueba. La cantidad de referencia debe coincidir con las unidades de ingeniería de salida del medidor. 9.1.7.1 Calibración directa de Masa En una calibración directa de masa, se mide físicamente la masa del fluido en el patrón (cantidad de referencia). Se compara la masa medida por el patrón con la masa medida por el medidor para generar el factor del medidor. Los métodos comúnmente usados son: a) Gravimétrico: Se pesa la cantidad de referencia del fluido en una balanza y se compara

con la indicación de masa del medidor. Este método no está cubierto en ningún estándar API MPMS.

Referencia: Anexo C, Figura C-3; Anexo E, Tabla E.1, Ecuación A; Anexo E.1.1, Ecuación E-3.


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b) Medidor maestro de masa: Se obtiene la cantidad de referencia del fluido de un medidor maestro de masa y se compara con la indicación de masa del medidor. Este método no está cubierto en ningún norma API MPMS.

Referencia: Anexo C, Figura C.6; Anexo E, Tabla E.1, Ecuación A; Anexo E.1.1, Ecuación E.3. 9.1.9.2 Calibración de Masa Inferida En una calibración de masa inferida, en lugar de medir físicamente la masa del fluido en el patrón (cantidad de referencia) como en e el numeral 9.1.7.1, se hace un cálculo. Se calcula la masa multiplicando el volumen y la densidad del fluido de referencia. Se compara la masa inferida con la masa indicada por el medidor para generar el factor del medidor. La exactitud de este método es igualmente dependiente de la exactitud de las medidas de volumen y densidad. Se deben usar los métodos de calibración volumétrica relacionados en el numeral 9.1.7.3 para determinar el volumen de referencia en una calibración de masa inferida. La selección de un método para determinar una densidad de referencia (densidad en el patrón) es crítica para obtener una prueba exitosa y precisa. El numeral 9.1.2.1 lista varios métodos para determinar la densidad. Se deben revisar cuidadosamente estos métodos en cuanto a su exactitud y habilidad para medir la densidad bajo las condiciones (presión y temperatura) presentes en el patrón. Si la densidad varía durante una prueba, esta debe ser promediada para cada corrida o pasada por el patrón (promediada entre cambios de patrón). La frecuencia de muestreo de promedio de la densidad también influyen en la exactitud total de este método. Para pruebas de masa inferida, el método preferido para determinar la densidad del fluido en el patrón es usar un medidor de densidad en línea. El medidor de densidad se debe instalar, operar y calibrar teniendo en cuenta el numeral 14.6 de la norma API MPMS. La salida resultante de este medidor debe ser promediada durante cada corrida o pasada del patrón. Referencia: Anexo C, Figura C.1, C.2, C.4, C.5; Anexo E, Tabla E.1, Ecuación B.1; Anexo E.1.2, Ecuación E.4. 9.1.7.3 Calibración Volumétrica En una calibración volumétrica, el volumen del fluido en el patrón (cantidad de referencia) se determina por los métodos listados abajo. El volumen del patrón se compara luego con la indicación de volumen del medidor para generar el factor del medidor. a) Probador Convencional de tubería

Referencia: Anexo D, Figura D.1; Anexo E, Tabla E-1, Ecuación C; Anexo E.1.3, Ecuación E.5.

b) Probador Compacto


c) Probador Medidor Maestro Volumétrico



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d) Tanque Probador Volumétrico Referencia: Anexo D, Figura D.4; Anexo E, Tabla E-1, Ecuación C; Anexo E.1.3, Ecuación E.5.

e) Tanque Probador Gravimétrico

Referencia: Anexo D, Figura D.3; Anexo E, Tabla E.1, Ecuación D; Anexo E.1.4, Ecuación E.6. Este método no está cubierto en ningún estándar API MPMS.

f) Probador Medidor Maestro Másico

Referencia: Anexo D, Figura D.6; Anexo E, Tabla E.1, Ecuación D; Anexo E.1.4, Ecuación E.6. Este método no está cubierto en ningún estándar API MPMS.

9.1.7.4 Pruebas en laboratorio vs pruebas en sitio Algunas preguntas surgen a menudo sobre las diferencias entre probar y calibrar un medidor en el laboratorio (banco) versus en sitio (campo). Estos dos sitios de prueba pueden producir resultados diferentes en el medidor y no pueden necesariamente ser intercambiados sin producir algún error de medición. Una prueba en banco es usualmente desarrollada bajo condiciones ideales y con un fluido estable (agua). Esto minimiza los efectos de influencias externas en la exactitud del medidor. Una prueba en sitio verifica la exactitud del medidor bajo condiciones de operación. Las condiciones de operación pueden afectar la exactitud y la repetibilidad de un medidor. Una prueba en sitio compensa o corrige estas influencias. Las condiciones que pueden afectar la prueba en sitio son: a) Esfuerzo mecánico en el medidor b) Variaciones de flujo c) Configuraciones de tubería d) Presión del fluido y temperaturas extremas e) Cambios en la temperatura del ambiente f) Tipo de fluido y composición 9.1.7.4.1 Cero de medidores para pruebas en laboratorio Es poco práctico duplicar el esfuerzo mecánico de una instalación en campo en un laboratorio o banco de prueba. Como este cambio afectará el cero del medidor, es necesario minimizar el cambio en la calibración haciendo el cero del medidor dos veces: Antes de hacer la prueba en el banco una vez se instala en el aparato de prueba y nuevamente después de que el medidor se instala en su ubicación en campo. 9.1.8 Factores de calibración de fábrica Como se describió en el numeral 6, los factores de calibración de fábrica son configurados en el transmisor Coriolis y son únicos para cada sensor en particular. Si el sensor, el transmisor o


33

los factores de calibración han sido cambiados desde la última prueba, puede ocurrir un cambio en el factor del medidor. Para asegurar que un cambio inexplicable en el factor del medidor pueda ocurrir, es recomendable que el operador confirme que no ha habido un cambio en los factores de calibración de fábrica desde la última prueba. Estos valores se deben documentar como parte de cada reporte de prueba. 9.1.9 Corrección de la indicación del medidor coriolis El resultado de cada prueba del medidor debe ser un factor nuevo o reconfirmado. Es posible revisar el Factor K pero no se recomienda este método. El el factor del medidor (MF) puede ser ingresado en un equipo accesorio en el medidor Coriolis de algunos fabricantes, o aplicarlo manualmente a una cantidad indicada. Si el Factor K se revisa, el método preferido de corrección es cambiar el Factor K en el equipo accesorio. A diferencia de los medidores de turbina o de desplazamiento positivo, los sensores Coriolis, por la naturaleza de su operación, no generan una salida de pulsos sin procesar para representar masa o volumen. El transmisor Coriolis realiza cálculos internos para determinar la tasa de flujo y una apropiada frecuencia para representarla. La relación exacta entre la frecuencia y la tasa de flujo es configurable por el usuario. Dicho en otros términos, el transmisor Coriolis entrega un pulso cada vez que un volumen o masa configuradas por el usuario pasa a través del medidor. Un factor de escala de pulsos (pulsos relativos a una cantidad) u otras variables a partir de las cuales pueden ser calculados e ingresados el transmisor Coriolis, usualmente de forma que la salida tenga una relación conveniente como 1000 pulsos/barril. Cuando se usa el método preferido de corrección, y se varía el factor del medidor después de una prueba, el Factor K en el equipo accesorio coincidirá con el factor de escala de pulsos ingresado en el transmisor Coriolis. Cuando se revisa el Factor K, el factor de medidor debe ser configurado en uno (en el transmisor Coriolis y el equipo accesorio) y el factor de escala de pulsos en el transmisor Coriolis debe permanecer como estuvo durante la prueba. Solo se cambia el Factor K en el equipo accesorio. 10. REQUISITOS DE REPORTE Y AUDITORIA Un sistema de medición electrónica de líquidos (MEL) debe ser capaz de establecer un registro de auditoria mediante la recopilación y conservación de información suficiente con el propósito de verificar cantidades de transferencia de custodia. Dado que la exactitud de un sistema MEL se afecta también por la calibración suministrada por un probador, es necesario un registro de auditoría para el probador. Un registro de auditoria incluirá registros de cantidad de la transacción, registros de configuración, registros de eventos, registros de alarmas, registros de corrección en cantidades transferidas y registros de prueba de campo. La información del registro de auditoria puede ser conservada en papel o formato electrónico. Para una guía y definiciones refiérase al capítulo 21.2 de la norma API MPMS, “Medición electrónica de líquidos”. Los requisitos del registro de auditoria aplican solo para la información que afectará la cantidad de transferencia de custodia. Sistemas fuera de sitio con frecuencia realizan diversas funciones distintas de las descritas en la norma. Estas otras funciones no son parte de esta norma. Sólo


34

los datos relacionados con la medición se incluirán en la auditoría y en los requisitos de los reportes. Los siguientes numerales definen el propósito de cada tipo de registros, la información que figura en él, y el tiempo de retención mínimo de esa información para que la integridad de las cantidades de transferencia de custodia calculadas por el dispositivo computador de flujo, puedan ser verificadas. La razón principal para conservar datos históricos, es suministrar un soporte para las cantidades actuales y anteriores reportadas en las declaraciones de medida y cantidad para un ciclo contable. En el caso de una falla en el sistema de medición o un daño en la información, puede ser posible usar datos históricos recientes del medidor para estimar cantidades y/o correcciones en la información dañada. Cuando estos valores estimados se utilizan para una transferencia de custodia, es esencial que los datos originales y los datos históricos sean conservados de manera que todas las partes interesadas puedan comprobar la validez de los mismos. El método o métodos para determinar las estimaciones de los valores corregidos están fuera del alcance de esta norma. 10.1 REGISTRO DE CONFIGURACIÓN Para el contenido del registro de configuración, véase el numeral 21.2 de la norma API MPMS, “Medición electrónica de líquidos”. Adicionalmente, el factor de escala de pulsos, El factor (o los factores) de calibración de fábrica para densidad y el factor (o los factores) de calibración de fábrica para flujo, se deben incluir junto con la documentación relacionada a los factores de fabrica de un sensor especifico de flujo (así como su número serial). 10.2 REGISTRO DE CANTIDAD DE LA TRANSACCIÓN (RCT) Para el contenido general del registro de cantidad de la transacción vea el numeral 21.2 de la norma API MPMS. Para medidores Coriolis no hay requisitos especiales. 10.3 REGISTRO DE EVENTOS Para el contenido general del registro de eventos véase el numeral 21.2 de la norma API MPMS. Adicionalmente, se debe registrar la puesta a cero del medidor Coriolis, incluyendo la fecha y la hora en que se hizo el procedimiento, junto con el valor de cero que se observó y el que se dejo en unidades de ingeniería. Es también útil registrar alguna medida de estabilidad del cero. 10.4 REGISTRO DE ALARMAS Y ERRORES No hay requisitos especiales adicionales para el registro de alarmas y errores para los medidores Coriolis, que los que se especifican en el numeral 21.2 de la norma API MPMS, “Medición Electrónica de Líquidos”.


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ANEXO A (Informativo)

PRINCIPIO DE OPERACIÓN

Los medidores Coriolis operan según el principio de que fuerzas de inercia se generan cada vez que una partícula en un cuerpo, en rotación se mueve en relación con el cuerpo en una dirección hacia o desde el centro de rotación. Este principio se muestra en la Figura A.1. Una partícula de masa m se desliza con velocidad constante v en un tubo T que esta rotando

con velocidad angular alrededor de un punto fijo P. La partícula adquiere dos componentes

de aceleración:

a) Una aceleración radial ra (centrípeta) igual a r2 y dirigida desde P

b) Una aceleración transversal ta (Coriolis) igual a v2 en ángulos rectos a ra y en la

dirección como la mostrada en la Figura A.1. Para impartir aceleración Coriolis ta a una partícula, se requiere una fuerza de magnitud mv2

en la dirección de ta . Esta viene de la oscilación del tubo. La reacción de esta fuerza de retorno

en el tubo oscilante es la fuerza de Coriolis mvFc 2 .

De la ilustración se puede observar que cuando un fluido de densidad fluye a una velocidad

constante v dentro de un tubo oscilante rotando como en la Figura A.1, cualquier longitud x

de un tubo oscilante experimenta una fuerza Coriolis de magnitud xAvFC 2 donde A es el

área transversal interior del tubo oscilante. Donde la tasa de flujo másico mq se puede

expresar como

AVqdt

dmm m

(A.1)

Nosotros entonces tenemos que

xqF mC 2 (A.2)

Por lo tanto, hemos visto (de forma directa o indirecta) que la medida de la fuerza Coriolis ejercida por un elemento fluyendo en un tubo rotativo, puede suministrar una medida de la tasa de flujo másico. Este es el principio básico de un medidor Coriolis. Si el tubo vibrante (o los tubos) de un medidor Coriolis se ve(n) desde un sistema de coordenadas polares. Este (estos) exhibe(n) velocidades angulares en el rango 0 que

varían en el tiempo de forma sinusoidal. Con flujo a través del tubo, se genera una fuerza Coriolis que varía de forma sinusoidal. El tubo es anclado en, o cerca, de los puntos de entrada y salida de flujo y se pone a vibrar de tal manera que la máxima amplitud de vibración está en la mitad de los dos puntos de anclaje. Como resultado, las fuerzas Coriolis que se generan en las mitades del tubo, aguas arriba y aguas abajo del punto medio, son de igual magnitud pero de dirección opuesta. Estas fuerzas opuestas generan un momento de torsión en el tubo que se superpone a la vibración inducida por el sistema que opera en el medidor Coriolis.


36

El momento de torsión causa que el tubo vibrante se deforme asimétricamente. La magnitud de la deformación es directamente proporcional a la tasa de flujo másico del fluido circulante. Los fabricantes de medidores Coriolis usan varias técnicas propias para monitorear la magnitud de la deformación y procesar las señales medidas en salidas análogas y/o digitales apropiadas. En términos simples, la medida fundamental de un medidor Coriolis es la desviación respectiva en posición de la porción aguas arriba del tubo oscilante, respecto a la porción aguas abajo del tubo. Esta medida se obtiene con sensores de medición de posición o velocidad aguas arriba y aguas abajo del mecanismo operativo. Si la tasa de flujo másico se incrementa a través del tubo oscilante, la desviación relativa en posición de la porción aguas arriba del tubo respecto a la porción aguas abajo se incrementa.

Figura A.1 Ilustración Fuerza Coriolis

Fuerza Coriolis


37

ANEXO B (Normativo)

CALIBRACIÓN EN FÁBRICA

Durante la calibración en fábrica, la salida de un medidor Coriolis en prueba se compara con unpatrón de mayor exactitud para establecer un factor de calibración inicial. Los medidores Coriolis son típicamente calibrados en fábrica en un banco de flujo gravimétrico que es trazable con un patrón. El líquido de prueba, comúnmente agua, fluye a través del medidor Coriolis y es almacenado en un tanque ubicado en una balanza (véase la Figura B.1). La lectura de masa entregada por el medidor Coriolis es comparada con la indicación de masa de la balanza, corrigiendo el efecto de flotabilidad (buoyancy). Se establece(n) un(os) factor(es) de calibración dentro de la tolerancia de la exactitud del medidor. El factor de calibración convierte la salida del medidor Coriolis a una tasa de flujo en las unidades de ingeniería deseadas. Adicionalmente, se hace una calibración en la medida de la densidad del medidor Coriolis. La densidad del fluido contenido en el interior de los tubos vibrantes es inversamente proporcional a la frecuencia de tubo del montaje del sensor. Esta relación se representa como la siguiente ecuación:

2

1

fρ (B.1)

en donde

ρ Densidad del flujo,

f Frecuencia de tubo. Frecuencia de resonancia del montaje del sensor Coriolis.

Figura B.1 Esquema sistema de calibración

La calibración de fábrica de densitómetro involucra la medida de la frecuencia de tubo entregada por el medidor Coriolis y el valor de la densidad del fluido de calibración, mientras el medidor Coriolis está completamente lleno de este, en medición estática o dinámica. La mayoría de densitómetros son calibrados con dos o más fluidos (generalmente aire y agua), para los cuales los valores de densidad están bien definidos y relativamente estables. Los valores de densidad para el fluido (o los fluidos) pueden ser determinados usando ecuaciones

Tanque de

Alimentación

Bomba

Medidor de Fuerza

Coriolis

Balanza


38

de estado o cálculos basados en la información de laboratorio por incorporación de una transferencia a un patrón para determinar la densidad del fluido durante la calibración. Por conveniencia, y para establecer una trazabilidad aceptable con las normas, los líquidos de prueba deben ser referenciados a condiciones base de temperatura y presión usando las ecuaciones mostradas en el numeral 14.6 de la norma API MPMS. Todos los parámetros de fábrica deben ser medidos con instrumentos trazables a patrones nacionales o internacionales. De la calibración de fábrica se obtienen los coeficientes que definen la relación de densidad por periodo de tiempo al cuadrado para cada densitómetro. Esta ecuación es linealmente interpolada o extrapolada por el transmisor del Coriolis para determinar la densidad del fluido en campo.


39

ANEXO C (Informativo)

FORMULARIOS DE PRUEBA PARA MEDIDORES QUE ENTREGAN MEDIDAS DE MASA

Como se describió en el numeral 9, un medidor Coriolis se puede verificar con probadores convencionales de tubería o con probadores de volumen pequeño, tanques probadores gravimétricos o volumétricos y medidores maestros. Un medidor Coriolis puede ser configurado para indicar masa o volumen. Los cálculos de prueba diferirán para configuraciones de masa y volumen. Los diferentes métodos de prueba para medidores configurados para entregar medición de masa se detallan en los siguientes formularios de prueba. Los formularios de prueba para medidores configurados para entregar medición de volumen se pueden encontrar en el Anexo D. Se debe entender que los formularios de prueba que se muestran en este anexo están destinados a servir como ejemplo para ilustrar la secuencia de cálculos. En orden de minimizar la confusión en los cálculos, solo un conjunto de unidades de medida se presentan en estos formularios. Se sugiere a las organizaciones que realizan pruebas en medidores Coriolis, que desarrollen sus propios formularios para incluir otro tipo de información que se considere pertinente. La Tabla C.1 (mostrada abajo) proporciona factores de conversión adicional para uso en el desarrollo de formularios de prueba adecuados para una variedad de unidades de medida.

Tabla C.1 Factores de Conversión de Densidad

Unidades de Medida de Masa para Medidor

Coriolis

Unidades de Medida para Probador de

Volumen

Unidades de Medida de Densidad

Factor de Conversión de Densidad

lb Galones kg/m3 lb/gal = 0,008345406 x kg/m

3

lb Barriles kg/m3 lb/bbl = 0,3505071x kg/m

3

lb Pies Cúbicos kg/m3 lb/ ft

3 = 0,06242797 x kg/m

3

kg Metros Cúbicos g/cc kg/m3

= 1 000xg/cc

kg Metros Cúbicos kg/m3 kg/m

3 = 1.00 x kg/m

3

kg Litros kg/m3 kg/m

3 = 0,001 x kg/m

3

NOTA Donde la densidad relativa (Gravedad Específica) sea relativa al agua a 60 ºF y 14.696 Psia, densidad (g/cc)=SG x 0,999014. Donde la densidad relativa (Gravedad Específica) sea relativa al agua a 15 ºC a 101.325 kPa, densidad (g/cc)=SG x 0,999098, o densidad (kg/m

3)= SG x 999.098.


40

Tabla C.2 Factores de Corrección por Flotabilidad

(No aplicable a recipientes cerrados, presurizados)

Densidad (Kg/m3) Factor de Corrección

2 000 1.0005

1 900 1.0005

1 800 1.0005

1 700 1.0006

1 600 1.0007

1 500 1.0007

1 400 1.0007

1 300 1.0008

1 200 1.0009

1 100 1.0009

1 000 1.0011

900 1.0012

800 1.0014

700 1.0016

600 1.0019

500 1.0023


41

INFORMACION PROBADOR

FECHA DE CERTIFICACIÓN: COMPAÑIA PROBADORA

(AA/MM/DD) VOLUMEN BASE PROBADOR SERIAL UNIDAD DE PRUEBA

(BARRILES)

INFORMACIÓN DEL MEDIDOR

SERIAL NO. FABRICANTE

ID MEDIDOR MODELO

UBICACIÓN

FACTOR(ES) DE CALIBRACIÓN DE FLUJO DEL FABRICANTE

FACTOR DE ESCALA DE PULSOS KF(En equipo asociado)

(PULSOS/lb) (PULSOS/lb)

CONDICIONES DE PROCESO

VELOCIDAD DE FLUJO ___________ ___________ TIPO DE FLUIDO ________________________ (lb/MIN) (bbl/HR) ORIGEN DENSIDAD

(DISPOSITIVO/UBICACIÓN)

INFORMACIÓN DE LA PRUEBA

FACTOR ANTERIOR DEL MEDIDOR

FECHA DE PRUEBA (AA/MM/DD) (FACTOR)

NÚMERO DE CORRIDA 1 2 3 4 5

PULSOS TOTALES MEDIDOR ___________ ___________ ___________ ___________ __________

DENSIDAD PROBADOR (kg/m3) ___________ ___________ ___________ ___________ __________

TEMPERATURA PROBADOR (ºF) ___________ ___________ ___________ ___________ __________

CTSP ___________ ___________ ___________ ___________ __________

PRESIÓN PROBADOR (psig) ___________ ___________ ___________ ___________ __________

CPSP ___________ ___________ ___________ ___________ __________

VOLUMEN PROBADOR(Bbl) =

(Volumen Base Probador *CTSP * CPSP) ___________ ___________ ___________ ___________ __________

MASA PROBADOR (lb) =

(Volumen Probador * Densidad Probador * 0.3505071) ___________ ___________ ___________ ___________ __________

MASA MEDIDOR CORIOLIS (lb) =

(Pulsos/ K- Factor Másico) ___________ ___________ ___________ ___________ __________

FACTOR DEL MEDIDOR =

(Masa Probador/Masa Medidor Coriolis) ___________ ___________ ___________ ___________ __________

FACTOR PROMEDIO DEL MEDIDOR UBICACIÓN (del Factor de Medición)

Transmisor/ Disp. Calculo

PORCENTAJE REPETIBILIDAD ___________ CERO VERIFICADO? ___________ ___________ __________ ((MAX-MIN) /MIN)*100 Si/No Se encontró Se dejó

PROBADOR _________________ _________________ TESTIGO _________________ _________________ (Firma) (Fecha) (Firma) (Fecha)

Figura C.1 Cálculos de Prueba Probador convencional de tubería – Medidor Coriolis Másico


42




(BARRILES)

INFORMACIÓN DEL MEDIDOR SERIAL NO. FABRICANTE

ID MEDIDOR MODELO

UBICACIÓN





VELOCIDAD DE FLUJO ___________ ___________ TIPO DE FLUIDO _______________________ (lb/MIN) (bbl/HR) ORIGEN DENSIDAD




FECHA DE PRUEBA (AA/MM/DD) (FACTOR) NÚMERO DE PASADAS/CORRIDAS ____________


PULSOS PROMEDIO INTERPOLADOS (Medidor) ___________ ___________ ___________ ___________ _________

DENSIDAD PROMEDIO PROBADOR (kg/m3) ___________ ___________ ___________ ___________ _________

TEMPERATURA PROMEDIO PROBADOR (ºF) ___________ ___________ ___________ ___________ _________

CTSP ___________ ___________ ___________ ___________ _________

PRESIÓN PROMEDIO PROBADOR (psig) ___________ ___________ ___________ ___________ _________

CPSP ___________ ___________ ___________ ___________ _________


(Volumen Base Probador *CTSP * CPSP) ___________ ___________ ___________ ___________ _________


(Volumen Probador * Densidad Probador * 0.3505071) ___________ ___________ ___________ ___________ _________

MASA MEDIDOR CORIOLIS (lb) =

(Pulsos/ K- Factor Másico) ___________ ___________ ___________ ___________ _________

FACTOR DEL MEDIDOR =

(Masa Probador/Masa Medidor Coriolis)

___________ ___________ ___________ ___________ _________



PORCENTAJE REPETIBILIDAD ___________ CERO VERIFICADO? ___________ ___________ _________ ((MAX-MIN) /MIN)*100 Si/No Se encontró Se dejó


Figura C.2 Cálculos de Prueba Probador compacto – Medidor Coriolis Másico


43



(AA/MM/DD) RESOLUCIÓN PESO BALANZA SERIAL UNIDAD DE PRUEBA

(LBS.) CANTIDAD OBJETIVO PRUEBA

(LBS.)



ID MEDIDOR MODELO

UBICACIÓN







INFORMACIÓN DE LA PRUEBA FACTOR ANTERIOR DEL MEDIDOR

FECHA DE PRUEBA (AA/MM/DD) (FACTOR) NÚMERO DE CORRIDA 1 2 3 4 5 PESO TOTAL BALANZA (lb) ___________ ___________ ___________ ___________ _________ PULSOS TOTALES MEDIDOR ___________ ___________ ___________ ___________ _________ TIEMPO LLENADO PROBADOR (sec) ___________ ___________ ___________ ___________ _________ DENSIDAD PROBADOR (kg/m

3) ___________ ___________ ___________ ___________ _________

FACTOR FLOTABILIDAD (Tabla C-2) ___________ ___________ ___________ ___________ _________ MASA BALANZA CORREGIDA(lb)= (Total balanza * Factor flotabilidad)

___________ ___________ ___________ ___________ _________

MASA MEDIDOR (lb) = (Pulsos/ K- Factor Másico o pantalla visualización totalizador)

___________ ___________ ___________ ___________ _________

FACTOR DEL MEDIDOR = (Masa Corregida balanza/Masa Medidor)

___________ ___________ ___________ ___________ _________


Transmisor/ Disp. Calculo PORCENTAJE REPETIBILIDAD ___________ CERO VERIFICADO? ___________ ___________ _________ ((MAX-MIN) /MIN)*100 Si/No Se encontró Se dejó PROBADOR _________________ _________________ TESTIGO _________________ _________________ (Firma) (Fecha) (Firma) (Fecha)

Figura C.3 Cálculos de Prueba Tanque probador gravimétrico – Medidor Coriolis Másico


44



(AA/MM/DD) RESOLUCIÓN PROBADOR SERIAL UNIDAD DE PRUEBA

(BARRILES) VOLUMEN BASE PROBADOR

(BARRILES)



ID MEDIDOR MODELO

UBICACIÓN











PULSOS TOTALES MEDIDOR ___________ ___________ ___________ ___________ _________

TIEMPO LLENADO PROBADOR (sec) ___________ ___________ ___________ ___________ _________

DENSIDAD PROBADOR (kg/m3) ___________ ___________ ___________ ___________ _________

TEMPERATURA PROBADOR (ºF) ___________ ___________ ___________ ___________ _________

CTSP ___________ ___________ ___________ ___________ _________

PRESIÓN PROBADOR (psig) ___________ ___________ ___________ ___________ _________

CPSP ___________ ___________ ___________ ___________ _________


(Volumen Base Probador *CTSP * CPSP) ___________ ___________ ___________ ___________ _________


(Volumen Probador * Densidad Probador * 0.3505071) ___________ ___________ ___________ ___________ _________

MASA MEDIDOR (lb) =

(Pulsos/ K- Factor Másico o pantalla visualización totalizador)

___________ ___________ ___________ ___________ _________

FACTOR DEL MEDIDOR = (Masa Probador/Masa Medidor)

___________ ___________ ___________ ___________ _________



PORCENTAJE REPETIBILIDAD ___________ CERO VERIFICADO? ___________ ___________ ___________

((MAX-MIN) /MIN)*100 Si/No Se encontró Se dejó


Figura C.4 Cálculos de Prueba Tanque probador volumétrico – Medidor Coriolis Másico


45



(AA/MM/DD) FACTOR K MEDIDOR MAESTRO FABRICANTE

(PULSOS/lb) SERIAL NO. MODELO



ID MEDIDOR MODELO

UBICACIÓN




CONDICIONES DE PROCESO VELOCIDAD DE FLUJO ___________ ___________ TIPO DE FLUIDO _______________________ (lb/MIN) (bbl/HR) ORIGEN DENSIDAD






PULSOS TOTALES MEDIDOR MAESTRO ___________ ___________ ___________ ___________ _________ PULSOS TOTALES MEDIDOR ___________ ___________ ___________ ___________ _________ DENSIDAD MEDIDOR MAESTRO (kg/m

3)

(En condiciones de flujo) ___________ ___________ ___________ ___________ _________

TIEMPO DE PRUEBA (sec) ___________ ___________ ___________ ___________ _________ VOLUMEN MEDIDOR MAESTRO(Bbl) = (Pulsos Medidor Maestro/Factor K Maestro)

___________ ___________ ___________ ___________ _________

MASA MEDIDOR MAESTRO (lb) = (Volumen Maestro * Densidad Maestro * 0.3505071)

___________ ___________ ___________ ___________ _________

MASA MEDIDOR CORIOLIS (lb) = (Pulsos/ K- Factor Másico )

___________ ___________ ___________ ___________ _________

FACTOR DEL MEDIDOR = (Masa Medidor Maestro/Masa Medidor)

___________ ___________ ___________ ___________ _________


Transmisor/ Disp. Calculo PORCENTAJE REPETIBILIDAD ___________ CERO VERIFICADO? ___________ ___________ _________ ((MAX-MIN) /MIN)*100 Si/No Se encontró Se dejó

PROBADOR _________________ _________________ TESTIGO _________________ _________________

(Firma) (Fecha) (Firma) (Fecha)

Figura C.5 Cálculos de Prueba Medidor maestro volumétrico – Medidor Coriolis Másico


46







ID MEDIDOR MODELO

UBICACIÓN









FECHA DE PRUEBA (AA/MM/DD) (FACTOR) NÚMERO DE CORRIDA 1 2 3 4 5 PULSOS TOTALES MEDIDOR MAESTRO ___________ ___________ ___________ ___________ _________ PULSOS TOTALES MEDIDOR ___________ ___________ ___________ ___________ _________ TIEMPO DE PRUEBA (sec) ___________ ___________ ___________ ___________ _________ DENSIDAD MEDIDOR MAESTRO (kg/m

3) ___________ ___________ ___________ ___________ _________

MASA MEDIDOR MAESTRO (lb) = (Pulsos/ K- Factor Másico o pantalla visualización totalizador)

___________ ___________ ___________ ___________ _________

MASA MEDIDOR(lb) = (Pulsos/ K- Factor Másico o pantalla visualización totalizador)

___________ ___________ ___________ ___________ _________

FACTOR DEL MEDIDOR = (Masa Medidor Maestro/Masa Medidor)

___________ ___________ ___________ ___________ _________


Transmisor/ Disp. Calculo PORCENTAJE REPETIBILIDAD ___________ CERO VERIFICADO? ___________ ___________ _________ ((MAX-MIN) /MIN)*100 Si/No Se encontró Se dejó PROBADOR _________________ _________________ TESTIGO _________________ _________________ (Firma) (Fecha) (Firma) (Fecha)

Figura C.6 Cálculos de Prueba Medidor maestro másico – Medidor Coriolis Másico


47

ANEXO D (Informativo)

FORMULARIOS DE PRUEBA PARA MEDIDORES QUE ENTREGAN MEDIDAS DE

VOLUMEN Este anexo muestra ejemplos de formularios de pruebas para medidores Coriolis configurados para entregar medidas de volumen.


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(BARRILES)



ID MEDIDOR MODELO

UBICACIÓN



(PULSOS/bbl) (PULSOS/bbl)


VELOCIDAD DE FLUJO ___________ ___________ FACTOR CORR. DENSIDAD _________________________

(lb/MIN) (bbl/HR) ORIGEN DENSIDAD _________________________ DENSIDAD TIPO FLUIDO

(DISPOSITIVO/UBICACIÓN) (kg/m3@60 ºF)







CTSP ___________ ___________ ___________ ___________ _________

CTLP ___________ ___________ ___________ ___________ _________


CPSP ___________ ___________ ___________ ___________ _________

CPLP ___________ ___________ ___________ ___________ _________

TEMPERATURA MEDIDOR (ºF) ___________ ___________ ___________ ___________ _________

CTLm ___________ ___________ ___________ ___________ _________

PRESIÓN MEDIDOR (psig) ___________ ___________ ___________ ___________ _________

CPLm ___________ ___________ ___________ ___________ _________

VOLUMEN PROBADOR(Bbl) = [(Vol.Base *CTSP * CPSP)* CTLP * CPLP ]

___________ ___________ ___________ ___________ _________

VOLUMEN MEDIDOR CORIOLIS (lb) = [(Pulsos/ Factor K Vol.)* CTLm * CPLm ]

___________ ___________ ___________ ___________ _________

FACTOR DEL MEDIDOR = (Volumen Probador/Volumen Medidor Coriolis)

___________ ___________ ___________ ___________ _________






Figura D.1 Cálculos de Prueba Probador convencional de tubería – Medidor Coriolis Volumétrico


49




(BARRILES)



ID MEDIDOR MODELO

UBICACIÓN




CONDICIONES DE PROCESO VELOCIDAD DE FLUJO ___________ ___________ FACTOR CORR. DENSIDAD _______________________ (lb/MIN) (bbl/HR) ORIGEN DENSIDAD _________________________ DENSIDAD TIPO FLUIDO





NÚMERO DE PASADAS/CORRIDAS ___________ 1 2 3 4 5

PULSOS PROMEDIO INTERPOLADOS (Medidor) ___________ ___________ ___________ ___________ _________

TEMPERATURA PROMEDIO PROBADOR (ºF) ___________ ___________ ___________ ___________ _________

CTSP ___________ ___________ ___________ ___________ _________

CTLP ___________ ___________ ___________ ___________ _________

PRESIÓN PROMEDIO PROBADOR (psig) ___________ ___________ ___________ ___________ _________

CPSP ___________ ___________ ___________ ___________ _________

CPLP ___________ ___________ ___________ ___________ _________

TEMPERATURA PROMEDIO MEDIDOR (ºF) ___________ ___________ ___________ ___________ _________

CTLm ___________ ___________ ___________ ___________ _________

PRESIÓN PROMEDIO MEDIDOR (psig) ___________ ___________ ___________ ___________ _________

CPLm ___________ ___________ ___________ ___________ _________


___________ ___________ ___________ ___________ _________

VOLUMEN MEDIDOR CORIOLIS (lb) = [(Pulsos/ Factor K Vol.)* CTLm * CPLm ]

___________ ___________ ___________ ___________ _________


___________ ___________ ___________ ___________ _________



PORCENTAJE REPETIBILIDAD ___________ CERO VERIFICADO? ___________ ___________ _________ ((MAX-MIN) /MIN)*100 Si/No Se encontró Se dejó PROBADOR _________________ _________________ TESTIGO _________________ _________________


Figura D.2 Cálculos de Prueba Probador compacto – Medidor Coriolis Volumétrico


50



(AA/MM/DD) RESOLUCIÓN PESO BALANZA SERIAL UNIDAD DE PRUEBA

(LBS.) CANTIDAD OBJETIVO PRUEBA

(LBS.)

INFORMACIÓN DEL MEDIDOR SERIAL NO. FABRICANTE MODELO

ID MEDIDOR UBICACIÓN





VELOCIDAD DE FLUJO ___________ ___________ FACTOR CORR. DENSIDAD _______________________ (lb/MIN) (bbl/HR) ORIGEN DENSIDAD _________________________ DENSIDAD TIPO FLUIDO






PESO TOTAL BALANZA (lb) ___________ ___________ ___________ ___________ _________

DENSIDAD OBSERVADA EN BALANZA (kg/m3) ___________ ___________ ___________ ___________ _________

PULSOS TOTALES PROBADOR ___________ ___________ ___________ ___________ _________


TIEMPO DE LLENADO PROBADOR (sec) ___________ ___________ ___________ ___________ _________

CTLP ___________ ___________ ___________ ___________ _________


CPLP ___________ ___________ ___________ ___________ _________

TEMPERATURA PROMEDIO MEDIDOR (ºF) ___________ ___________ ___________ ___________ _________

CTLm ___________ ___________ ___________ ___________ _________


CPLm ___________ ___________ ___________ ___________ _________

MASA BALANZA(lb)= (Total balanza * Factor de flotabilidad)

___________ ___________ ___________ ___________ _________

VOLUMEN PROBADOR(Bbl) = [(Masa balanza/0.3505071 *Dens. Obs.)* CTLP * CPLP

___________ ___________ ___________ ___________ _________

VOLUMEN MEDIDOR (Bbl) = [(Pulsos Medidor/ Factor K Vol.)* CTLm * CPLm ]

___________ ___________ ___________ ___________ _________

FACTOR DEL MEDIDOR = (Volumen Medidor Maestro/Volumen Medidor)

___________ ___________ ___________ ___________ _________


Transmisor/ Disp. Calculo PORCENTAJE REPETIBILIDAD ___________ CERO VERIFICADO? ___________ ___________ _________

((MAX-MIN) /MIN)*100 Si/No Se encontró Se dejó



Figura D.3 Cálculos de Prueba Tanque probador gravimétrico – Medidor Coriolis Volumétrico


51



(AA/MM/DD) RESOLUCIÓN PROBADOR ____________ NÚMERO SERIAL __________ VOLUMEN BASE PROBADOR __________ (BARRILES)






CONDICIONES DE PROCESO VELOCIDAD DE FLUJO ___________ ___________ FACTOR CORR. DENSIDAD _____________________ (lb/MIN) (bbl/HR) ORIGEN DENSIDAD _________________________ DENSIDAD TIPO FLUIDO




FECHA DE PRUEBA (AA/MM/DD) (FACTOR) NÚMERO DE CORRIDA 1 2 3 4 5

PULSOS TOTALES MEDIDOR ___________ ___________ ___________ ___________ _______

TIEMPO LLENADO PROBADOR (sec) ___________ ___________ ___________ ___________ _______

TEMPERATURA PROBADOR (ºF) ___________ ___________ ___________ ___________ _______

CTSP ___________ ___________ ___________ ___________ _______

CTLP ___________ ___________ ___________ ___________ _______

PRESIÓN PROBADOR (psig) ___________ ___________ ___________ ___________ _______

CPSP ___________ ___________ ___________ ___________ _______

CPLP ___________ ___________ ___________ ___________ _______

TEMPERATURA MEDIDOR (ºF) ___________ ___________ ___________ ___________ _______

CTLm ___________ ___________ ___________ ___________ _______

PRESIÓN MEDIDOR (psig) ___________ ___________ ___________ ___________ _______

CPLm ___________ ___________ ___________ ___________ _______


___________ ___________ ___________ ___________ _______

VOLUMEN MEDIDOR CORIOLIS (lb) = [(Pulsos/ Factor K Vol.)* CTLm * CPLm or pantalla visualización totalizador * CTLm * CPLm]

___________ ___________ ___________ ___________ _______


___________ ___________ ___________ ___________ _______



PORCENTAJE REPETIBILIDAD ___________ CERO VERIFICADO? ___________ ___________ _______ ((MAX-MIN) /MIN)*100 Si/No Se encontró Se dejó



Figura D.4 Cálculos de Prueba Tanque probador volumétrico – Medidor Coriolis Volumétrico


52




(PULSOS/bbl) SERIAL NO. MODELO







VELOCIDAD DE FLUJO ___________ ___________ FACTOR CORR. DENSIDAD _________________________

(lb/MIN) (bbl/HR) ORIGEN DENSIDAD _________________________ DENSIDAD TIPO FLUIDO




FECHA DE PRUEBA (AA/MM/DD) (FACTOR) NÚMERO DE CORRIDA 1 2 3 4 5

PULSOS TOTALES MEDIDOR MAESTRO ___________ ___________ ___________ ___________ _________

PULSOS TOTALES MEDIDOR

TIEMPO DE PRUEBA (sec) ___________ ___________ ___________ ___________ _________

TEMPERATURA MEDIDOR MAESTRO (ºF) ___________ ___________ ___________ ___________ _________

CTLP ___________ ___________ ___________ ___________ _________

PRESIÓN MEDIDOR MAESTRO (psig) ___________ ___________ ___________ ___________ _________

CPLP ___________ ___________ ___________ ___________ _________


CTLm ___________ ___________ ___________ ___________ _________


CPLm ___________ ___________ ___________ ___________ _________

VOLUMEN MEDIDOR MAESTRO(Bbl) = [(Pulsos Maestro/ Factor K)* CTLP * CPLP ]

___________ ___________ ___________ ___________ _________


___________ ___________ ___________ ___________ _________


___________ ___________ ___________ ___________ _________


Transmisor/ Disp. Calculo PORCENTAJE REPETIBILIDAD ___________ CERO VERIFICADO? ___________ ___________ _________ ((MAX-MIN) /MIN)*100 Si/No Se encontró Se dejó



Figura D.5 Cálculos de Prueba Medidor maestro volumétrico – Medidor Coriolis Volumétrico


53






SERIAL NO. FABRICANTE MODELO






VELOCIDAD DE FLUJO ___________ ___________ FACTOR CORR. DENSIDAD _______________________ (lb/MIN) (bbl/HR) ORIGEN DENSIDAD _________________________ DENSIDAD TIPO FLUIDO

(DISPOSITIVO/UBICACIÓN) (kg/m3@60ºF)





PULSOS TOTALES MEDIDOR MAESTRO ___________ ___________ ___________ ___________ _________

DENSIDAD FLUJO MAESTRO (kg/m3) ___________ ___________ ___________ ___________ _________


TIEMPO DE PRUEBA (sec) ___________ ___________ ___________ ___________ _________

TEMPERATURA MEDIDOR MAESTRO (ºF) ___________ ___________ ___________ ___________ _________

CTLP ___________ ___________ ___________ ___________ _________

PRESIÓN MEDIDOR MAESTRO (psig) ___________ ___________ ___________ ___________ _________

CPLP ___________ ___________ ___________ ___________ _________


CTLm ___________ ___________ ___________ ___________ _________


CPLm ___________ ___________ ___________ ___________ _________

VOLUMEN MEDIDOR MAESTRO(Bbl) = [(Pulsos/ KF)* CTLP * CPLP ]/[Dens. Flujo * 0.350507]

___________ ___________ ___________ ___________ _________


___________ ___________ ___________ ___________ _________


___________ ___________ ___________ ___________ _________






Figura D-6 Cálculos de Prueba Medidor maestro másico – Medidor Coriolis Volumétrico


54

ANEXO E (Normativo)

CÁLCULOS

Tabla E.1 Medidor Coriolis – Vista general de pruebas

Consideraciones de la prueba

Método de prueba

Tanque de prueba Convencional de Tubería

Probador Compacto Medidor Maestro

Gravimétrico Volumétrico2 Volumétrico Másico

Diseño probador MPMS

Capitulo 4.4

MPMS

Capitulo 4.4

MPMS

Capitulo 4.2

MPMS

Capitulo 4.3 Varía Varía

Procedimiento de prueba MPMS

Capitulo 4.8

MPMS

Capitulo 4.8

MPMS

Capitulo 4.8

MPMS

Capitulo 4.8

MPMS

Capitulo 4.5 y 4.8

MPMS

Capitulo 4.8

Mediciones de proceso1

Medidor Coriolis - masa A – Ninguno B - ppfp P,T, B - ppfp P,T, B - ppfp P,T, B - fp A – Ninguno

Mediciones de proceso1

Medidor Coriolis - volumen

D -

mmppfp P,T,P,T,

C -

mmppfp P,T,P,T, C - mmppfp P,T,P,T,

C -

mmppfp P,T,P,T,

C -

mmppfp P,T,P,T,

C -

mmppfp P,T,P,T,

Cálculos del factor del medidor

Medidor Coriolis - masa A B B B

B

1

1

p

p

CPS

CTS

A

Cálculos del factor del medidor

Medidor Coriolis - volumen D C C C

C

1

1

p

p

CPS

CTS

C

NOTA 1 Donde sea A, B, C y D en la tabla, referirse a las ecuaciones de la parte de abajo

NOTA 2

La medida de presión se requiere solo para tanques cerrados de prueba en barcos.


55

A: m

mIM

MFprobador del Masa

B: m

fpm

IMMF

pp CPS CTS probador delVolúmen

C: mm

pppp

CPL CTL

CPL CTLCPS CTS Probador delVolumen

mv

IVMF

D: mm

pp

CPL CTL

CPL CTLprobador del Masa

fpmv

IVMF

E.1 CÁLCULO DEL FACTOR DEL MEDIDOR En los anexos C y D se presentan los formularios de prueba para medidores Coriolis. En el numeral 5 se dan las definiciones para las abreviaturas que se usan en las siguientes ecuaciones. Una adecuada determinación de los factores de corrección CTL y CPL requiere usar la densidad base del fluido, bρ . Para un medidor Coriolis configurado para entregar medición de

masa, la masa indicada ( mIM ) está determinada por la siguiente relación:

mm

KF

Medidordel PulsosIM (E.1)

Para un medidor Coriolis configurado para entregar medición de volumen, el volumen indicado ( mIV ) está determinado por la siguiente relación:

vm

KF

Medidordel PulsosIV (E.2)

E.1.1 Medidor coriolis másico comparado con un probador másico La ecuación E-3 se aplica a pruebas de un medidor Coriolis configurado para indicar masa contra un tanque probador gravimétrico.

mm

IM

Probador en MasaMF (E.3)

E.1.2 Medidor coriolis másico comparado con un probador volumétrico La ecuación E.4 se aplica a un medidor Coriolis configurado para indicar masa contra un tanque probador volumétrico, un probador convencional de tubería, un probador compacto o un medidor maestro de volumen.

m

fpppm

IM

CPS CTS probador del volúmenMF

(E.4)


56

E.1.3 Medidor coriolis volumétrico comparado con un probador volumétrico La ecuación E-5 se aplica a un medidor Coriolis configurado para indicar volumen contra un tanque probador volumétrico, un probador convencional de tubería, un probador de volúmenes pequeños o un medidor maestro de volumen.

mm

pp

m

ppv

CPL CTL

CPL CTL

IV

CPS CTS probador del VolumenMF

(E.5)

E.1.4 Medidor coriolis volumétrico comparado con un probador másico La ecuación E-5 se aplica a un medidor Coriolis configurado para indicar volumen contra un tanque probador gravimétrico.

mm

pp

fpmv

CPL CTL

CPL CTL

IV

probador del masaMF

(E.6)

E.1.5 Cambio del factor del medidor en el transmisor coriolis Durante la prueba, la señal de salida de pulsos del transmisor del medidor Coriolis puede haber sido configurada por defecto para un factor del medidor en la electrónica del transmisor. Si este es el caso, y el factor del medidor en el transmisor del Coriolis se va a ajustar, el nuevo factor del medidor que se determina durante la prueba se debe ajustar como se menciona a continuación:

existprvnuevo MFMFMF (E.7)

en donde

nuevoMF = Nuevo factor del medidor que se va a usar en el transmisor Coriolis

prvMF = Factor del medidor determinado por la medida del probador

existMF = Factor del medidor usado por el transmisor Coriolis durante la prueba

E.1.6 Variación del factor k para corregir la indicación del medidor La ecuación E.8 se aplica a los medidores Coriolis cuando el Factor K se varía en lugar de hacer la corrección de la salida del medidor Coriolis con el factor del medidor.

Medidordel Factor

PSFFactorK (E.8)

E.1.7 Conversión de densidad entre las condiciones del probador y del medidor Algunas ecuaciones del factor del medidor usan la densidad determinada a condiciones de flujo en el probador. Si la densidad se determina a condiciones de flujo en el medidor Coriolis, entonces se pueden usar las siguientes relaciones para convertir entre los dos conjuntos de condiciones de operación. Siempre es preferible determinar la densidad en la ubicación del equipo y evitar cualquier conversión si es posible. Si la densidad del medidor es usada para determinar la densidad del probador, esta debe ser calibrada de acuerdo al capítulo 14.6 de la norma API MPMS.


57

mm

ppfmfp

CPL CTL

CPL CTL

(E.9)

E.2 CÁLCULOS DE CANTIDAD El factor del medidor, el cual se determina según E.1, es aplicado a la indicación de un medidor Coriolis para determinar la cantidad real medida como se muestra en las siguientes ecuaciones:

mm

MFKF

Medidordel Pulsos MedidaMasa (E.10)

mv

mm MFKF

CPLCTL Medidordel PulsosGSV

(E.11)

Para mayor información revise el capítulo 12 de la norma API MPMS. E.3 AJUSTE Y REDONDEO DEL FACTOR DEL MEDIDOR Para los niveles de discriminación de los parámetros de flujo y los factores de corrección para la determinar los factores de medición de volumen y masa, se deben seguir las recomendaciones aplicables que se encuentren en los numerales 12.2.2 y 12.2.3 de la norma API MPMS. Las excepciones y adiciones a estos capítulos se listan abajo. El redondeo y la secuencia de cálculo para la ecuación E-5 deben seguir las recomendaciones aplicables que se encuentren en el numeral 12.2.3 de la norma API MPMS. Para las restantes ecuaciones del factor del medidor, el numerador y el denominador deberán ser calculados por separado, multiplicando en serie los factores de corrección, en el orden exacto que se especifican, redondeando al final de la multiplicación de acuerdo con la tabla de discriminación de masa (véase la Tabla E.2) de este documento o la tabla de discriminación de volumen que se encuentra en el capítulo 12.2.3 de la norma API MPMS.

Tabla E-2 Tabla de discriminación de masa

lb kg

Masa Probador, Masa Medidor (IMm) ABCDE.x ABCDE.x

ABCD.xx ABCD.xx

ABC.xxx ABC.xxx

AB.xxx AB.xxx

Tabla E.3 Tabla de discriminación de densidad

lb/US gal kg/m3

Densidad probador fp , densidad medidor fm

(Cuando se usa directamente en las ecuaciones)

ABC.xxx

AB.xxx

ABCD.xx

ABC.xx

Densidad probador fp , densidad medidor fm

(Cuando se usa directamente en las ecuaciones)

ABC.xxx

AB.xxx

ABCD.xx

ABC.xx


58

Tabla E.4 Tabla de discriminación del factor de corrección

KFm (pulsos/lb, pulsos/kg) ABCDEF.0

KFv (pulsos/US gal, pulsos/bbl, pulsos/ m3) ABCDE.0

ABCD.0

ABC.xx

AB.xxx

MFm x.xxxx


59

DOCUMENTO DE REFERENCIA AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE. Manual of Petroleum Measurement Standards. Chapter 5: Metering. Section 6: Measurement of Liquid Hydrocarbons by Coriolis Meters. Washington D.C. API, 2002, 54p. (API MPMS 5.6:2005 API Capítulo 5). PREPARADO POR: ____________________________

CARLOS CRUZ rrc.

norma tÉcnica ntc colombiana 947-1rcm.gov.co/images/docs/de 121-12.pdf · b) prueba y ... véase...

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