Estaciones de Medición

ESTACIONES DE MEDICIÓN

Estaciones de Medición

Estaciones de Medición

Los sistemas de medición de caudal son instalados en las tuberías de conducción de fluidos, para determinar en forma continua la cantidad gas que circula.

Existen diversos sistemas que se han adoptado para la medición los que se desarrollaron con diferentes principios de funcionamiento y formas constructivas.

La siguiente clasificación muestra con mayor detalle los distintos tipos de medidores más popularizados por la industria.

Rotativos : de desplazamiento positivode Turbina

De Diafragma

Estaciones de Medición

Estaciones de Medición

Inferenciales : de Placa Orificio Toma de BridaToma de CañoToma de Vena ContractaToma de Esquina ( Corner Taps )Toma de Radio ( Radius Taps)

Tobera

Tubo VenturiTubo DallMedición de CodoTubo Pilot

Area Variable

Otros Medidores: VórticeMagnéticosAnemómetros

Estaciones de Medición

Estación de Medición y Regulación

Medición de Gas

Medidores Rotatorios

Los medidores de desplazamiento positivo del tipo rotativo, están constituidos por un par de lóbulos o impulsores en forma de 8, similares a las bombas de engranajes tipo Rotor, donde estos impulsores giran sin rodar entre sí, de modo que sus perfiles generan con el cuerpo del medidor una fracción de volumen que durante un giro completo de la unidad, dan lugar al desplazamiento de su volumen cíclico.

El movimiento sin rodadura se produce porque los impulsores tienen el extremo de sus ejes un par de engranajes de sincronización, que regulan el movimiento, evitando que los impulsores se toquen o rocen contra el cuerpo del medidor produciendo posibles daños en la unidad.

En el otro extremo del eje se dispone un sistema de transmisión mecánico, magnético o por medio de un generados de pulsos, que transmite la cantidad de vueltas del medidor hasta el contador, para que se genere el cálculo del volumen desplazado por el medidor.

Medición de Gas

Medidores Rotatorios

Medición de Gas

Medidores de Diafragma

Las unidades de medición están constituidas por dos diafragmas, normalmente construidos en cuero con un tratamiento especial que le permite lograr una buena estabilidad dimensional, o con material sintético, apto para resistir la posible agresión de los componentes del gas natural o del gas propano.

Estos diafragmas, reforzados con dos platos metálicos que le dan rigidez, forman con las paredes externas y con el tabique central del cuerpo del medidor, cuatro cámaras de volumen conocido, las que al cumplir un ciclo completo, permiten hacer pasar desde la conexión de entrada a la salida, una cantidad de gas denominada Volumen Cíclico.

Su principio de funcionamiento es muy sencillo, dado que dispone de un mecanismo biela manivela que permite accionar las válvulas espejo que bloquean y liberan los conductos de entrada y salida de las cámaras.

Medición de Gas

Turbina de Medición

Estos equipos están compuestos de un rotor con alabes helicoidales que generan el movimiento giratorio del mismo por efecto de la velocidad del gas que actúa sobre la cara de cada álabe.

La velocidad es proporcional al flujo másico que circula, por lo tanto, las características de estas unidades son las de crear una superficie de pasaje con el mayor diámetro posible y menor sección anular, de modo que se genere una zona de alta velocidad del rotor.

De este modo es posible vencer fácilmente la resistencia o torque que produce el mecanismo de transmisión y contador de la turbina de medición.

El eje del rotor esta montado sobre bujes de muy a bajo rozamiento, y la salida al contador se realiza mediante un generador de pulsos, garantizando el menor rozamiento posible y así evita que la resistencia interna permita pasar gas sin que gire el rotor.

Otros de los mecanismos que se suelen intercalar en las turbinas de medición son los llamados difusores de entrada y salida. El difusor de entada acompaña el flujo y lo orienta normalmente a la cara de los álabes, reduciendo la caída de presión en el tramo de entrada.

Medición de Gas

Turbina de Medición

El difusor de salida evita turbulencias en la salida de los álabes, las que pueden perturbar el movimientos regular del rotor.

Resumiendo, podemos definir el principio de funcionamiento de una turbina de medición de gas como sigue:

El gas fluye a través de una área conocida

La velocidad del gas dentro de la sección anular se determina por la expresión de la energía, en función de la velocidad del fluido y la sección de pasaje, afectada por una constante de medidor.

El movimiento del rotor transmitido por el mecanismo reductor hasta el contador permite determinar la lectura en unidades de volumen.

Este volumen está dado en condiciones de línea, y por medio de las unidades correctoras o integradoras de volumen pueden calcular el volumen en tiempo real, corregido por la presión de flujo, la temperatura, y se dispone de un cromatógrafo on line calcula simultáneamente el Fpv y la energía entregada.

Medición de Gas

Turbina de Medición

Medición de Gas

Medidores Ultrasónicos

LA MEDICIÓN ES INDEPENDIENTE DE LA VELOCIDAD DEL SONIDO, LA TEMPERATURA Y LAS CONDICIONES DE GAS

El medidor de flujo de gas Daniel Ultrasónico Multipath mide el tiempo del pasaje de las ondas ultrasónicas a través del gas sobre cuatro planos paralelos para determinar exactamente la velocidad media del flujo de gas que pasa por el medidor. Los cuatro planos tienen que ser elegidos para optimizar la exactitud de la medición sin tener en cuenta el contorno del flujo.

Los caminos de las ondas están en ángulos con respecto al eje de la tubería. Cada camino tiene dos micrófonos activos alternativamente como transmisor y receptor de la señal de energía ultrasónica, permitiendo medir el tiempo de las corrientes en uno u otro sentido. Los micrófonos están montados en ubicaciones definidas del medidor, y la distancia x y la longitud L son precisamente determinadas durante la fabricación del mismo. Estas mediciones, con una medida de las características electrónicas de cada par de micrófonos, caracterizan al medidor de flujo ultrasónico por no requerir calibraciones de flujo.

Medición de Gas

Medidores Ultrasónicos

El tiempo de paso para una señal que viaja en el sentido del flujo es menor que su tiempo de paso cuando viaja en contra de él. Las diferencias entre estos períodos de tiempo son usadas para calcular la velocidad media del flujo, y teniendo en cuenta que las ecuaciones son válidas para el gas que fluye en ambas direcciones, el medidor es inherentemente bidireccional. Dado que la ecuación final contiene solamente las dimensiones físicas del cuerpo del medidor y el tiempo de paso, dicha ecuación no incluye la velocidad del sonido en el gas que fluye. Por lo tanto la medida de la velocidad del gas es independiente de los factores que afectan la velocidad del sonido en el gas: temperatura, presión y la composición.

Medición de Gas

Medidores Inferenciales

Uno de los sistemas de medición de fluidos más antiguos de los que se tiene conocimiento es la medición con placa orificio, denominado generalmente como Medición Inferencial, dado que es posible inferir el caudal pasante por un orificio calibrado, en función de la presión diferencial que se produce a través del orificio.

El fundamento teórica se basa en el principio de la conservación de la energía, la que se puede expresar mediante el Teorema de Bernoulli.

Los elementos primarios que suelen emplearse para producir la presión diferencial son variados, pero todos pueden resumirse en los más comunes, que son:

a. Tubo Venturi

b. Tobera

c. Placa orificio

Medición de Gas

Tubo Venturi

El tubo venturi es un elemento de medición constituido por una tobera convergente en la sección de entrada, una garganta o sección calibrada en parte central, y la salida es una tobera divergente.

La caída de presión a través del elemento primario se determina entre dos tomas de presión ubicadas, una de ellas en el ingreso al tubo Venturi, la que permite determinar la presión de entrada del fluido a medir, y la otra ubicada en el centro de la garganta.

En ambas tomas se puede medir la presión estática y ente ambas la presión diferencial Hw.

Las distintas normas que rigen la medición de fluido indican cuales serán las distancias mínimas que deberán existir ente las tomas de presión, ubicándose normalmente a la toma de entrada, dentro de un diámetro anterior al ingreso a la tobera convergente, y la toma corrientes abajo se ubica en el centro de la sección contraída o garganta.

Medición de Gas

Tubo Venturi

Este elemento debido a que su perfil acompaña las líneas de corriente cuando cambia la dirección para pasar por la zona estrecha, y también en la salida, sin crear dentro del tubo Venturi ninguna zona de remolinos o perturbaciones notables de flujo, se constituye en el elemento primario que menor presión diferencia produce a igual condición geométrica y de caudal.

Medición de Gas

Tubo Tobera

La forma de las toberas, independientemente de los detalles constructivos específicos, donde se observa una acompañamiento o convergencia, desde la sección del caño de entrada hasta la salida o garganta cilíndrica. La salida de la sección central es brusca y el chorro de fluido se desplazara de la sección cilíndrica, generando una zona de perturbación del flujo corrientes debajo de la tobera.

En realidad la tobera es una simplificación de tubo Venturi, en la que ha sido reducida la sección convergente de entrada y eliminado el difusor en la salida.

La caída de presión a través de la tobera, en función de la relación de diámetros , es sensiblemente mayor a la que produce el tubo Venturi.

Medición de Gas

Tubo Tobera

Medición de Gas

Placa Orificio

La placa orificio es el elemento primario que mayor uso tiene en la medición de fluidos gaseosos, y en gas natural en particular.

La forma de las placas de orificio puede variar en función del tipo de fluido a medir, nos limitaremos a la placa delgada, normal a la dirección del fluido, de orificio circular y concéntricos.

Las tomas de presión diferencial a través de las placas de orificio pueden ser variadas, las tomas de bridas, son las de mayor uso en la industria del gas.

Existe una relación directa entre la variación de la presión y la variación de la velocidad del fluido al pasar por la restricción, de modo que a aumentos de la velocidad le corresponden perdidas de presión estática.

La máxima caída de presión se produce en la salida del orificio, generando una sección contraída mínima llamada vena contracta, cuya separación con respecto a la cara corriente debajo de la placa será mayor, cuanto menor sea la relación de diámetros b, y no es función del diámetro de la tubería.

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Medición de Gas

Placa Orificio

Estaciones de Medición

MONTAJE DE VÁLVULAS

Montaje de Válvulas

Montaje de Válvulas

Válvulas de bloqueo

Las válvulas se instalan para aislar secciones de líneas principales o laterales cuando es requerida su aislamiento en el caso de eventos tales como rotura de línea o cuando es necesario el mantenimiento de la línea.

A partir de que su función en proveer un cierre firme a una pérdida, es importante que ellas no experimenten indebidos desvíos.

Por esta razón, ellas sustancialmente son más rígidas en las adyacencias del caño y su nivel de esfuerzo a la fatiga es la mitad de la cañería. 

Montaje de Válvulas

Montaje de Válvulas

Componentes requeridos

Los siguientes son los componentes principales requeridos para el montaje de válvulas de bloqueo:

•Válvulas esférica o esclusa del tamaño de la línea principal para permitir el pasaje de scraper o chancho.

•Dos purgas o venteos ( para gas solamente), que en forma remota o conectada directamente a la línea principal, interconecta para ecualizar la presión a ambos lados de la válvula de bloqueo.

•Un tubería vertical a cada lado de la válvula de bloqueo suministra la provisión de potencia para el operador hidráulico / neumático, o para tomar muestra del fluido, conectar las indicadores de presión o testear el caudal.

Montaje de Válvulas

Montaje de Válvulas

Localización

Los códigos recomienda el máximo espaciado entre válvulas de bloqueo de acuerdo a la clase de trazado como se muestra en la tabla.

 

 

Las condiciones del sitio, de fácil acceso, debería evaluarse cuando se selecciona una localización para el montaje de válvulas.

Una revisión detallada de los requerimientos para la localización y las necesidades para la automatización de las válvulas para reducir el eventual derrame de aceites en el caso de una rotura de una línea de líquidos.

Clase ANSI B31.4 ANSI B31.8 1 12 Km 32 Km

2 12 km 24 km

3 12 Km 16 Km

4 12 Km 18 Km

Montaje de Válvulas

Válvulas de Líneas Laterales

ObjetivoEl montaje de válvulas laterales son requeridas para la aislamiento de líneas laterales de la línea principal en situaciones donde ocurre la rotura de la línea o cuando puede ser necesario el mantenimiento de la línea lateral.•Válvulas esférica o esclusa del tamaño de la línea lateral para permitir el pasaje de scraper o chancho.•Válvula check y línea de by-pass ( para la recepción lateral)•Purgas o venteos con las correspondientes válvulas( para gas solamente).•Brida y conjunto de aislamiento para desvincular eléctricamente la línea lateral de la principal.El objetivo de la válvula check en el montaje es prevenir el flujo en reversa. También el flujo desde la línea principal a la línea lateral cuando la presión en la línea lateral es menor que la principal. En punto de venta o entrega no son necesarias válvulas check en puntos de venta (entrega) laterales. LocalizaciónEste montaje se localiza en el lateral adyacente en las inmediaciones de la línea lateral.

Montaje de Válvulas

Válvulas de empalme en Estaciones Compresoras

Objetivo

El objetivo principal es dirigir el flujo o a través de la estación compresora (abriendo la válvula lateral y cerrando la válvula de bloqueo) o pasar la estación ( cerrando las válvulas laterales y abriendo la válvula de bloqueo).

Estas válvulas permiten a la estación ser aislada ( en una emergencia o por mantenimiento) sin detener el flujo del fluido.

Componentes requeridos

Los requerimientos principales para las válvulas laterales y para las válvulas de bloqueo para estaciones compresoras son:

•Válvulas de bloqueo principales

•Una válvula de succión y descarga ( esférica o esclusa).

•Operador de potencia, normalmente unido a la automatización de la estación.

Montaje de Válvulas

Válvulas de empalme en Estaciones Compresoras

Operador de Válvulas

Los operadores son elegidos de acuerdo al caso de la operación y la economía. La típica configuración del operador incluye:

• Volante directo o válvula llave para NPS 4 y menores.

• Volante operado por engranajes para válvulas de NPS 6 a NPS 12 .

• Operadores de potencia para válvulas de NPS16 y mayores, y para válvulas pequeñas en medición y estaciones compresoras que son diseñadas para operación controlada en forma automática y remota.

Los posibles modos de operación incluyen:

1. Cierre de una estación de medición cuando se detecta gas ácido.

2. Cuando la estación de medición es operada remotamente por un control central de gas.

Montaje de Válvulas

Válvulas de empalme en Estaciones Compresoras

Purgas

Las purgas son utilizadas para ventear gas a la atmósfera, eliminar aire durante la purga, y acoplar un compresor de pull-down (utilizados para conservar el gas en lugar de ventearlo a la atmósfera).

Cuando localizamos en el montaje válvulas de purga, es importante elegir un área que no tenga construcciones en las inmediaciones en la dirección del viento, conteniendo ninguna fuente para la ignición de vapores, y ser de fácil acceso.

En el montaje de válvulas y venteos deben estas en áreas cerradas para protegerlas del daño y vandalismo.

El tamaño de los venteos está gobernado por el tiempo disponible para la despresurización de la sección de línea. Los requerimientos operativos para determinadas líneas en particular dependerá el tiempo requerido. Las prácticas comunes recomienda un tiempo de 30 a 60 minutos cuando dos venteos son abiertos en una sección aislada.

Montaje de Válvulas

Selección de Válvulas para aplicación en conductos

Las válvulas de aislación cumple tres funciones básicas: seccionar, derivación, y separación. Seccionaliza o divide el conducto en pequeño segmentos que pueden ser aislados, es un requerimiento para minimizar y contener los efectos ambientales de la ruptura de línea. Cuando los conductos son interconectados, son necesarias las válvulas, para dividir caudales de producto o llegar a la producción necesaria. Finalmente, son el medio para separar o aislar equipos de proceso tales como trampas scraper, entrada a planta por seguridad, para mantenimiento o por razones operativas. Las válvulas deben ser de tubería pasante o diseñada con diámetro interior pasante para ubicar el scraper. Las válvulas esféricas y esclusas son utilizadas generalmente para aplicaciones de transporte de fluidos. No existen válvulas simples y combinadas con actuadores que sean correctas para todos los conductos o para cada aplicación. Las variables que deben considerarse y evaluarse específicamente para la instalación de cada válvula incluye lo siguiente:

Montaje de Válvulas

Selección de Válvulas para aplicación en conductos

• Características operativas

• Función

• Localización

• Fluido de servicio

• Materiales opcionales

• Disponibilidad de espacio

• Mantenimiento

• Capacidad de reparación

• Cronograma de entrega

• Costo