1、 Manual de Estndares de Medicin de Petrleo Captulo 5.8 Medicin de los Hidrocarburos Lquidos mediante Medidores de Flujo Ultrasnicos ANSI/API MPMS 5.8-2011 SEGUNDA EDICIN, NOVIEMBRE DE 2011 INCLUYE ERRATA, FEBRERO 2014 Esta traduccin no remplaza ni substituye la versin en ingls la cual permanece como
2、 la norma oficial. Puede existir una versin en ingls ms reciente. API no ser res-ponsable por ninguna discrepancia o interpretacin de esta traduccin. This translated version shall neither replace nor supersede the English-language version, which remains the official standard. A newer version of the
3、English-language standard may be available. API shall not be responsible for any discrepancies or in-terpretations of this translation. Prlogo Ninguna informacin contenida en las publicaciones del API debe interpretarse como el otorgamiento de ningn derecho, por implicacin u otros motivos, para la f
4、abricacin, la venta o el uso de ningn mtodo, aparato o producto respaldados por patentes de invencin. Tampoco debera interpretarse el contenido de esta publicacin como el aseguramiento de ninguna persona contra la violacin de las patentes de invencin. Este documento se cre siguiendo los procedimient
5、os de estandarizacin del API que aseguran una notificacin y una participacin adecuadas en el proceso de desarrollo, y es considerado un estndar del API. Las preguntas relacionadas con la interpretacin del contenido de esta publicacin o los comentarios y las preguntas relacionados con los procedimien
6、tos segn los cuales se desarroll esta publicacin deberan dirigirse por escrito al Director of Standards, American Petroleum Institute, 1220 L Street, N.W., Washington, D.C. 20005. Las solicitudes de autorizacin para la reproduccin o la traduccin total o parcial del material aqu publicado tambin debe
7、ran dirigirse al Director. Generalmente, los estndares del API se repasan, se revisan, se reafirman o se eliminan como mnimo cada cinco aos. Puede agregarse una extensin de hasta dos aos a este ciclo de repaso. El estado de la publicacin se puede consultar llamando al Departamento de Estndares del A
8、PI, telfono (202) 682-8000. Anualmente el API publica un catlogo de publicaciones y materiales del API, 1220 L Street, N.W., Washington, D.C. 20005. Se aceptan revisiones y sugerencias, y deberan enviarse a Standards Department, API, 1220 L Street, N.W., Washington, D.C. 20005, standardsapi.org. iii
9、 CONTENIDO Pgina 1 Alcance 1 1.1 General 1 1.2 Campo de Aplicacin . 1 2 Referencias Normativas 1 3 Trminos y Definiciones 2 4 Consideraciones de Diseo 3 5 Flujo Bidireccional 4 6 Seleccin de un Medidor y del Equipo Auxiliar 5 7 Instalacin 5 7.1 General 5 7.2 Acondicionamiento de Flujo 6 7.3 Vlvulas
10、6 7.4 Electrnica . 6 7.5 Electricidad 7 8 Rendimiento del Medidor 7 9 Precisin y Repetitividad de las Pruebas . 7 10 Funcionamiento y Mantenimiento . 8 10.1 Configuracin del Sistema 8 10.2 Hardware . 8 10.3 Funcionamiento de los Sistemas de Medicin . 9 10.4 Configuracin del Tiempo de Respuesta del U
11、FM . 9 10.5 Conteo de Pulsos 9 10.6 Mtodos de Control del Factor de Correccin 9 10.7 Restablecimiento del Medidor . 10 11 Requisitos para Auditora e Informes . 10 11.1 General 10 11.2 Parmetros de Configuracin y Ajustes del UFM . 10 11.3 Alarma, Registros de Eventos . 10 12 Diagnstico 10 13 Segurida
12、d y Acceso del UFM . 12 IV MANUAL DE ESTNDARES DE MEDICIN DEL PETRLEO DEL API. CAPTULO 5: MEDICIN iv Anexo A (informativo) Principio de Medicin del UFM . 13 Anexo B (informativo) Verificacin y Validacin del Rendimiento del Medidor . 15 Anexo C (informativo Pulsos de Flujo Producidos y su Impacto en
13、el Proceso de Prueba 18 Anexo D (informativo) Curva de Rendimiento del Nmero Reynolds . 19 Bibliografa . 24 Figuras 1 Elementos Tpicos de la Instalacin de un UFM . 3 2 Componentes Principales del UFM 8 A.1 Mtodo de Tiempo de Trnsito del UFM . 14 D.1 Perfil de Flujo y Capa de Lmite . 19 D.2 Aumento d
14、el Espesor de la Capa de Lmite con la Reduccin del Nmero Reynolds 20 D.3 Espesor de la Capa de Lmite Constante con los Nmeros Reynolds Constantes . 21 D.4 Factor del Medidor vs. Caudal 3 Petrleo 22 D.5 Factor del Medidor vs. Nmero Reynolds . 22 D.6 Factor del Medidor vs. Nmero Reynolds Caracterizaci
15、n 23 Tablas B.1 Prueba de un Medidor de Flujo Ultrasnico 16 v Introduccin Este documento describe los mtodos para la instalacin y el funcionamiento de los Medidores de Flujo Ultrasnicos (UFM) cuando se utilizan para medir hidrocarburos lquidos. Los medidores ultrasnicos son medidores de inferencia q
16、ue derivan caudal lquido midiendo los tiempos de transicin de pulsos del sonido de alta frecuencia. Los tiempos de transicin se miden a partir de los pulsos de sonido que se desplazan diagonalmente a travs de la tubera, corriente abajo en sentido del flujo y corriente arriba, en sentido opuesto al f
17、lujo del lquido. La diferencia en estos tiempos de transicin est relacionada con la velocidad de lquido promedio junto con los trayectos acsticos mltiples. Luego, se utilizan tcnicas de clculo numrico para computar la velocidad promedio del flujo axial de lquido y la tasa de flujo del volumen del lq
18、uido en las condiciones de la lnea a travs del medidor. Consulte el Anexo A para obtener detalles adicionales. 1 Medicin de los Hidrocarburos Lquidos mediante Medidores de Flujo Ultrasnicos 1 Alcance 1.1 General Este documento define el criterio de aplicacin de los UFM y aborda las consideraciones a
19、propiadas en relacin con los lquidos que se van a medir. Este documento aborda la instalacin, el funcionamiento y el mantenimiento de los UFM en el servicio de hidrocarburos lquidos. 1.2 Campo de Aplicacin El campo de aplicacin de este estndar es la medicin dinmica de hidrocarburos lquidos. Mientras
20、 que este documento est escrito especficamente para la medicin de transferencia de custodia, otras aplicaciones aceptables pueden incluir la medicin de cuotas de produccin, la medicin de control del medidor y la medicin de deteccin de fugas. Este documento solamente se aplica a medidores de flujo ul
21、trasnicos de paso mltiple con conjuntos de transductores acsticos anexados permanentemente. 2 Referencias Normativas Los siguientes documentos a los que se hace referencia son indispensables para la aplicacin de este documento. Para las referencias fechadas, solo la edicin citada es pertinente. En e
22、l caso de las referencias no fechadas, la ltima edicin del documento al que se hace referencia (incluidas sus modificaciones) es pertinente. Captulo 4.5 del MPMS del API, Probadores de Medidor Maestro Captulo 4.8 del MPMS del API, Funcionamiento de los Sistemas Probadores Captulo 6.1 del MPMS, Siste
23、mas Automticos de Arrendamiento de Transferencia de Custodia (LACT) Captulo 6.2 del MPMS del API, Sistemas de Medicin de Carga Captulo 6.4 del MPMS del API, Sistemas de Medicin para Instalaciones de Abastecimiento de Combustible para Aviacin Captulo 6.5 del MPMS del API, Sistemas de Medicin para Car
24、ga y Descarga de Buques de Carga Martima a Granel Captulo 6.6 del MPMS del API, Sistemas de Medicin de Ductos Captulo 6.7 del MPMS del API, Medicin de Hidrocarburos Viscosos Captulo 13.1-1985 del MPMS del API, Conceptos y Procedimientos Estadsticos en la Medicin Captulo 21.2 del MPMS del API, Medici
25、n Electrnica de Volumen Lquido utilizando Medidores de Desplazamiento Positivo y de Turbina 2 MANUAL DE ESTNDARES DE MEDICIN DEL PETRLEO DEL API. CAPTULO 5: MEDICIN 3 Trminos y Definiciones Para este documento, se utilizan las siguientes definiciones. 3.1 trayecto acstico El trayecto que siguen las
26、seales acsticas a medida que se propagan a travs de la seccin de medicin entre los elementos del transductor acstico. 3.2 transductor acstico Un componente que produce ya sea una salida acstica en respuesta a un estmulo elctrico o una salida elctrica en respuesta a un estmulo acstico. 3.3 velocidad
27、de flujo axial El componente de la velocidad de flujo lquido a un punto en la seccin de medicin que es paralelo al eje de la seccin de medicin y en la direccin del flujo que se est midiendo. 3.4 elemento de acondicionamiento de flujo Un dispositivo utilizado para reducir las distorsiones por remolin
28、os y velocidad. 3.5 Factor K pulsos por volumen de unidad. 3.6 puente de medicin La seccin de tubera que incluye la seccin de acondicionamiento de flujo corriente arriba, el medidor de flujo y la seccin de flujo corriente abajo. 3.7 conteo de pulsos Conteo realizado en la SPU (unidad de procesamient
29、o de seales) para que el medidor produzca una serie de pulsos proporcional al volumen. 3.8 SPU unidad de procesamiento de seales El sistema electrnico, incluidas las fuentes de alimentacin, la microcomputadora, los componentes de procesamiento de la seal y los circuitos de excitacin del transductor
30、acstico ultrasnico, puede alojarse en uno o ms recintos montados localmente o de manera remota con el medidor. 3.9 tiempo de trnsito Medicin del intervalo de tiempo asociado con la transmisin y la recepcin de una seal acstica entre transductores acsticos. 3.10 UFM medidor de flujo ultrasnico SECCIN
31、8MEDICIN DE LOS HIDROCARBUROS LQUIDOS MEDIANTE MEDIDORES DE FLUJO ULTRASNICOS 3 4 Consideraciones de Diseo 4.1 El diseo de la corrida de un Medidor de Flujo Ultrasnico (UFM) debe tener en cuenta las siguientes consideraciones. 4.1.1 El diseo del puente de medicin debe considerar los caudales mnimos
32、y mximos del usuario, el nmero Reynolds, las temperaturas y las presiones. De manera adicional, debe considerar las siguientes propiedades fsicas: viscosidad, densidad relativa, presin de vapor y corrosividad. Se prefiere el funcionamiento dentro del rango de flujo lineal del UFM basado en la aplica
33、cin especfica. 4.1.2 Se deben instalar dispositivos de temperatura, pozos trmicos de prueba de temperatura, dispositivos de deteccin de presin y densidad para representar de manera precisa las condiciones de medicin actual. La ubicacin preferida se encuentra corriente abajo del puente de medicin (co
34、nsulte la Figura 1). 4.1.3 Los UFM de tiempo de trnsito tpicamente no requieren el uso de filtros, puesto que estos no tienen piezas mecnicas mviles que puedan verse afectadas de manera adversa por la suciedad. Se pueden requerir filtros para proteger el equipo asociado, incluidos los probadores o l
35、as bombas del medidor, o para proporcionar un medio de mantener libres de suciedad a los acondicionadores de flujo. 4.1.4 Si hay aire o vapor presentes en la corriente del flujo, se proporcionarn eliminadores para minimizar los errores de medicin (consulte la Figura 1). Figura 1Elementos Tpicos de l
36、a Instalacin de un UFM 4.1.5 El diseo del puente de medicin debe asegurar que cada medidor est lleno de lquido en todas las condiciones de funcionamiento. Se debe evitar la colocacin de los medidores en puntos altos del sistema. Los UFM se pueden instalar en cualquier posicin o plano. Sin embargo, s
37、e debe tener cuidado para asegurar que los transductores acsticos no estn ubicados en la parte superior o inferior para minimizar los 4 MANUAL DE ESTNDARES DE MEDICIN DEL PETRLEO DEL API. CAPTULO 5: MEDICIN efectos del aire o de los sedimentos. La orientacin de la instalacin del medidor debera estar
38、 de acuerdo con las recomendaciones del fabricante. 4.1.6 En el caso de que haya puentes de medicin mltiples, consulte el Captulo 6 (todas las secciones) del MPMS para conocer las consideraciones de diseo del sistema del medidor. 4.1.7 Se deben seguir los pasos necesarios para minimizar la cantidad
39、de agua en el fluido que se est midiendo. Segn el rgimen de flujo, las propiedades acsticas del petrleo, el tamao y la distribucin de la gota de agua, y la cantidad de agua, los UFM pueden perder precisin porque los trayectos pueden volverse inoperables. Debido al nmero de variables posibles, no se
40、puede dar una limitacin de porcentaje de agua especfica. Consulte al fabricante del UFM para obtener directrices acerca de este lmite. Los diagnsticos del medidor pueden ser tiles para comprender el rendimiento del medidor. Consulte la Seccin 12. 4.1.8 El diseo debe cumplir con todas las regulacione
41、s y los cdigos aplicables. 4.1.9 Los medidores deben estar protegidos correctamente contra la presin excesiva mediante el uso adecuado de dispositivos de liberacin de presin. Este tipo de proteccin puede requerir la instalacin de tanques de control de flujo, cmaras de expansin, vlvulas de limitacin
42、de presin, vlvulas de liberacin de presin u otros dispositivos protectores. 4.1.10 La presin de funcionamiento en el puente de medicin debe mantenerse suficientemente por encima de la presin del vapor. 4.2 Se puede utilizar la siguiente ecuacin para calcular la contrapresin mnima. Consulte al fabric
43、ante del medidor acerca de la cada de presin mxima para determinar la contrapresin total requerida en la Ecuacin 1. (1) donde Pbes la contrapresin mnima, libras por pulgada cuadrada en el medidor (PSIG); pes la cada de presin a lo largo del puente de medicin; pees la presin de vapor en equilibrio en
44、 las condiciones de funcionamiento, libras por pulgada cuadrada en escala absoluta (PSI). Para los lquidos con presiones de vapor superiores a la presin atmosfrica, una contrapresin superior a 20 psi por encima de la presin de vapor del lquido en las condiciones de funcionamiento es suficiente. 5 Fl
45、ujo Bidireccional 5.1 Si se utiliza el medidor en un flujo bidireccional: ambas entradas del medidor se ajustarn a los requisitos corriente arriba; se determinar un factor del medidor para cada direccin. 5.2 Si se utiliza un medidor ms a menudo en una direccin de flujo que en la otra, la temperatura
46、, la presin y/o la instrumentacin de densidad se ubicarn corriente abajo del puente de medicin en relacin con esta direccin. Pb2p 1.25 pe+SECCIN 8MEDICIN DE LOS HIDROCARBUROS LQUIDOS MEDIANTE MEDIDORES DE FLUJO ULTRASNICOS 5 6 Seleccin de un Medidor y del Equipo Auxiliar 6.1 Se deben tener en cuenta
47、 los siguientes elementos. 6.1.1 La clase y el tipo de conexiones de tuberas y materiales, y las dimensiones del equipo que se va a utilizar. 6.1.2 Los caudales de funcionamiento mnimo y mximo. 6.1.3 La viscosidad de funcionamiento mnima y mxima de los lquidos que se van a medir. 6.1.4 El nmero Reyn
48、olds de funcionamiento mnimo y mximo. Consulte el Anexo D. 6.1.5 El espacio requerido para la instalacin del sistema de medicin y del probador. 6.1.6 La cada de presin aceptable a lo largo del puente de medicin. A pesar de que la mayora de los UFM tienen cadas de presin mnimas o nulas, se debera tener en cuenta la cada de presin creada por el elemento de acondicionamiento de flujo. 6.1.7 La metalurgia, los elastmeros, los revestimientos y otros componentes son compatibles con el fluido del proceso. 6.1.8 Los efect
