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PREPARADO POR: Ing. Fausto Ramos Aguirre M.Sc.
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MEDICION ESTATICA, es determinar por metodos manuales oautomatizados el volumen en condiciones standar de un liquido o unfluido contenido en un recipiente.
MEDICION DINAMICA, es determinar por metodos directos oindirectos (inferencia) el volumen por unidad de tiempo (caudal), deun fluido recorriendo por un sistema hidraulico abierto o cerrado.
CONCICIONES ESTANDAR.- en la medicion estatica o dinamica elfluido puede estar en diferentes condiciones de presion ytemperatura cuando se realiza la medicion, mediante factores decorreccion se debe traer el valor medido a las condiciones standar
que son: presion 1 atmosfera (101325 Pascales) y Temperatura 15,5C (60 F)
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SON LOS MAS EMPLEADOS SON UNA APLICACION DEL TEOREMA DE BERNOUILLE YCONSISTEN BASICAMENTE EN CREA UN DIFERENCIAL DE PRESION EN EL FLUJO DEL FLUIDOMEDIANTE UNA RESTRICCION QUE PUEDE SER DEL TIPO PLACA ORIFICIO, ESTRECHAMIENTOS
DE TUBERIAS, ESTE DIFERENCIAL DE PRESION ES MEDIDO POR MEDIO DE UN MANOMETRODIFERENCIAL Y LUEGO CON LA APLICACION DEL TEOREMA DE BERNOUILLE, TRANSFORMADOEN VELOCIDAD Y EN CAUDAL.
OTROS METODOS DINAMICOS DE INFERENCIA, TRANSFORMAN LA VELOCIDAD DEL FLUJO ENCAUDAL COMO EN EL MEDIDOR DE TURBINA.
Todo aumento de la velocidad de flujodetermina un incremento de la cargacinetica (velocidad) y un decremento
de la carga estatica o de presion
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ECUACIONES DEL MANOMETRO DIFERENCIAL
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Informaciontomada delMANUAL DE LAGPSA, Capitulo 3
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MEDIDOR DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO
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Un medidor de desplazamiento positivo es un equipo de medicin de flujo quesepara un lquido en volmenes discretos y los contabiliza de forma separada.
La exactitud de la cantidad medida depende de tres factores principales :
Que el volumen de la cmara de medicin permanezca constante.
Que todo el liquido que entra al medidor vaya a la cmara de medicin.
Que el flujo transferido pase por el medidor solo una vez.
Carcasa
Cmara de Medicin
Rotor
Entrada
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MEDIDORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO (MDP)
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MEDIDORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO (MDP)
Miden el flujo directamente al separarlo en segmentos continuos de
volumen conocido, los cuales se van contando automticamente cadavez que pasan. Hay de varios tipos, pero aqu solo ilustraremos el depaletas o tipo Smith.
A medida que el fluido pasa, los
alabes y el rotor giran alrededor deuna leva fija.
En azul aparece el fluido entrandoa la cmara. Los alabes A y D
estn completamente cerrados.
El rotor gira por el movimiento delfluido y ahora slo el alabe Aretiene el fluidoLos alabes A y B contienen unvolumen conocido de lquido.
El alabe A se abre y descarga elvolumen que retena junto con elalabe B. El contador marca elvolumen dado el paso del alabe.
Un MDP se compone de:
Leva fija (verde)
Rotor (amarillo)
Alabes
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Este es un medidor de inferencia (infiere
el flujo), el cual se determina por larotacin angular del rotor y con estainformacin se deduce el volumen deliquido que ha pasado por el medidor.
Supuestos en el medidor de Turbina:
EL rea de flujo permanececonstante.
El rotor detecta la velocidad mediadel fluido.
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PULSOS DE LA TURBINA
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PULSOS DE LA TURBINA
Al girar la turbina del medidor se registran pulsoselectromagnticos porcada nmero determinado de vueltas, esto es, un nmero de pulsos por
cada volumen de fluido contado.
El Transductor emite un pulsocada vez que un punto de estospasa por debajo de el.
Transductor
Para cada turbina es constante elnmero de pulsos por cada volumen
contado. Esta constante es el K-Factor yes propia de cada turbina.
BBL
PulsosFactorK
Fotos del medidor de turbina
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Fotos del medidor de turbina
Interior de un medidor de turbinaMedidor de turbina en mantenimiento
Turbina sistema PECO en PS1 Turbinas sistema PECO en PS1
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MEDICION DINAMICAPROBADORES
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Los dispositivos ms comunes para la calibracin demedidores son:
Tanque probador volumtrico (seraphines)
Probadores de desplazamiento mecnicoProbador BidireccionalProbador UnidireccionalProbador Compacto
Medidor maestro
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MEDICION DINAMICA
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Procedimiento para calibracin de medidores empleando un probadorcompacto o de desplazamiento mecnico.
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MEDICION DINAMICAPROBADORES
INSTALACION TIPICA DEL PROBADOR
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PROBADOR DE TUBERA BIDIRECCIONAL ENUCON CMARAS DE LANZAMIENTO HORIZONTALES
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MEDICION DINAMICAPROBADORES
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PROBADORES
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Los probadores (Provero Patrones) se usan paracalibrar los medidoresde flujo. Dado que un error en un medidor de inferencia (turbina) es muy
difcil de detectar, la norma API para la venta, custodia o transferencia decrudo establece que estos medidores deben calibrarse por lo menoscada 24 horas. La estacin de bombeo PS-1 es una excepcin a estanorma y los medidores se calibran cada mes.
Este aparato mide los pulsos que da la turbinapor un nmero debarrilesde capacidad del probador (por ejemplo, 10385 pulsos cada 33barriles).El mtodo de calibracin usado en el campo se conoce como probadorbidireccional de esfera que se describir a continuacin.
PROBADORES
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El prover usado en Cao Limn tiene tubera ANSI 150 de 18 con paredestndar (espesor de 0.375). La esfera que est en su interior es de
nitriloy debe estar inflada entre un 2% y 3% mas que el dimetrointerior del tubo para que entre a presin y no deje escapar crudo.
Esfera de NitriloEl probador tiene unavlvula de 4 vasparacambiar el sentido del
flujo.
Tiene dos sensoresque contabilizan elnmero de pulsos que emite la turbinamientras la esfera pasa entre ellos.
Tambin posee de dos plataformasde lanzamientoa 45 que frenanla esfera por medio de la fuerza de gravedad y la acomodan paracomenzar una prueba de calibracin.
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Fotos del probador
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Vlvula de 4 vas Sensores de paso de la esfera
Plataforma de lanzamientoProbador bidireccional en PS1
FACTORES DE CORRECCION DEL MEDIDOR,
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La calibracin consiste en comparar las lecturas originadas por elmedidor frente a un volumen conocido.
FACTORES DE CORRECCION DEL PROVADOR (prover)
CtspEl efecto de la temperatura en el material de construccin de la carcasa del probador
CpspCorreccion por efecto de la presion en el material de construccin de la carcasa del probadorCtlp
Correcion por efecto de la temperatura en el lquido (tablas 6A, 6B, 6C y 6D del MPMS) probador
CplpCorreccin por efecto de la presin en el lquido en el probador
FACTORES DE CORRECCION DEL MEDIDOR (meter)
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Ctlm
El efecto de la temperatura en el liquido en el medidor
Cplm
Correccion por efecto de la presion en el liquido del medidor
EsferaPlataforma de lanzamiento
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CARTA DE CONTROL DEL MEDIDOR
0,99230,99240,9925
0,99260,99270,99280,99290,99300,99310,99320,99330,99340,99350,99360,99370,99380,99390,99400,99410,9942
0,99430,99440,99450,99460,99470,99480,99490,99500,99510,99520,99530,99540,9955
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25
RUN
MF
MF
UWL
UAL
UTL
LWL
LAL
LTL
AVG
GENERACIN DE CARTAS DE CONTROL
CONTROL ESTADISTICO
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Se lleva control de los ltimos 25Factores de Medidor (FM) y sobre elpromedio se toma un rango con +/- 2 desviaciones estndares ().
Por ejemplo si el promedio es 0.9999 y =0.002 entonces se acepta un FMslo si est en 0.9999 +/- 0.004 (entre 0.9995 y 1.0003).
Si el FM est entre 2
y 3
del promedio, la prueba debe ser repetida,pero si se pasa de 3 la turbina debe salir de servicio.
0.9992
0.9994
0.9996
0.9998
1.0000
1.0002
1.0004
1.0006
01/08/02
01/13/02
01/18/02
01/23/02
01/28/02
02/02/02
02/07/02
02/12/02
02/17/02
Fecha de la corrida
Factord
elMedidor
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Es una placa con un orificio
(generalmente afilado aguas arriba
y biselado aguas abajo).
Se usa con lquido limpios y
gases.Los fluidos sucios producen
erosin del filo de la placa.
Se usan orificios excntricos:
En la parte alta, para permitir
el paso de gases al medirlquidos.
En la parte baja, para dejar
pasar slidos suspendidos.
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Medidor Diferencial Tipo Tubo Venturi Este es un medido tipo boquilla,existen varias configuraciones disponibles de Tubos Venturi. Aunque el
ms comn es el Tipo Herchel. Estos medidores pueden manejar slidos
en suspensin y fluidos viscosos. Sin embargo, estos medidores son de
ato costo y normalmente no estn disponibles para tuberas menores de
seis (6) pulgadas de dimetro El Tubo "Venturi" es el elemento primario
del instrumento de flujo colocado en la lnea para medir una presin
diferencial relacionada al flujo.
Tubo Ventu r i
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Tubo Venturi
Se utiliza cuando es importante limitar la cada de presin.
Consiste en un estrechamiento gradual cnico y una descarga con salida
tambin suave.
Se usa para fluidos sucios y ligeramente contaminados.
Tobera De Flujo
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Como su nombre lo indica tiene forma de una Tobera, la cual debe insertarse en latubera dentro de dos bridas. La tobera permite caudales hasta de 60% superiores ycon una prdida de presin diferencial de 30 a 80% comparada con la platina de
Orificio en las mismas condiciones de servicio.Puede usarse en fluidos con un ligero contenido de slidos en suspensin. Precisinde +/-0,95 a 1,5%.
Medidor Diferencia Tipo Tobera o Boquilla Este tipo de medidor basa sumedicin en la cada de presin de un fluido fluyendo a travs de una
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medicin en la cada de presin de un fluido fluyendo a travs de una
restriccin en la lnea de flujo. Las boquillas vienen en varias formas. En
todos los casos la conexin aguas arriba esta localizada a una distancia
equivalente a un dimetro de la tubera. Este medidor puede manejarslidos en suspensin y no tiene partes mviles. Esta limitado a
moderados tamaos de tubera y bajos rangos de fluid La ventaja que
tiene sobre el Medidor Tipo Tubo Venturi es una menor longitud y, por
lo tanto, un costo menor. Es igualmente apropiado para aplicaciones de
fluidos con un alto grado de sedimentos. Los principales tipos de
boquillas, son las de tipo brida, las de conexiones en el cuello.
Tubo PitotMide la diferencia entre la presin Total y la presin Esttica la cual es
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Mide la diferencia entre la presin Total y la presin Esttica, la cual esproporcional al cuadrado de la velocidad del fluido. Es muy sensible ala distribucin de velocidades dentro de la seccin a medir (Perfil de
Flujo). Para mejorar la precisin se debe efectuar varias medidas enpuntos determinados y promediar las raices cuadradas de lasvelocidades medidas. Precisin baja de +/-1,5 a 4,0%.
Medidor Diferencial Tipo Tubo Pitot Un Tubo Pitot es un elemento quecompara a la presin esttica con la combinacin de la presin esttica y
la presin dinmica o presin total del flujo. La diferencia de esta
presin esttica y la presin total es la medida de la velocidad de flujo
en la tubera, en el punto de impacto de la presin. Se caracteriza por
ser de bajo costo y de fcil remocin. Los medidores tipo Tubo Pitot, son
de baja exactitud y no es recomendable para fluidos sucios.
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Tubo AnnubarEs una mejora del tubo Pito! Consta de dos tubos independientes Uno
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Es una mejora del tubo Pito!. Consta de dos tubos independientes. Uno
mide la presin Total y tiene una longitud de un dimetro de tuberia con
una serie de orificios de reas iguales y separados estratgicamente. El
otro aguas abajo mide la presin Esttica y tiene su orificio en el centrde la tuberia. Es menos sensible a la distribucin de velocidades dentro
de la seccin a medir (Perfil de Flujo) y tiene bajas prdidas de presin.
Precisin del +/-1,0%.
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Medidores De Flujo rea Variable Rotmetros
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Tambin llamados Rotmetros. Consisten en un flotador que cambia su
posicin dentro de un tubo vertical, proporcionalmente a la rata de flujo
del fluido.Los tubos pueden ser de vidrio o metlicos y su escala va montada a la
largo del tubo en las unidades deseadas. Ver Figura 19.
Los flotadores pueden tener varias formas: Esfricos
Cilndricos con borde plano
Cilndricos con -borde saliente hacia el flujo
Cilndricos con borde saliente contra el flujo
Son sensibles a la Viscosidad del Fluido.
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MEDIDOR ELECTROMAGNETICO
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Med idor elec tromagntico
Se basan en la Ley de induccinelectromagntica de Faraday: el voltajeinducido en un conductor que se mueveen un campo magntico, es proporcionala la velocidad del conductor, dimensindel conductor, y fuerza del campo
magntico(E=K V D B).
El medidor consta de:
Tubo de caudal: Tubo (de material no
magntico) recubierto de material noconductor (para no cortocircuitar elvoltaje inducido), bobinas generadorasdel campo magntico, electrodosdetectores del voltaje inducido en el
fluido.
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-Principio de Funcionamiento
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Estos medidores utilizan emisores y receptores de ultrasonido situados ya sea dentro o
fuera de la tubera, son buenos para medir lquidos altamente contaminados o
corrosivos, porque se instalan exteriormente a la tubera. Los medidores tienen una
exactitud de 0,5 a 5 y una variabilidad del rango entre 20:1 a 75:1 con escalalineal.
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MEDIDOR ELECTROMAGNETICO
Transmisor: Alimenta elctricamente
(C.A. o C.C.) a las bobinas.
Elimina el ruido del voltaje inducido.
Convierte la seal (mV) a la adecuada
a los equipos de indicacin y control
(mA, frecuencia, digitales).
Es poco sensible a los perfiles de
velocidad y exigen conductividad de
5/cm.
No originan cada de presin .
Se usan para lquido sucios, viscosos
y contaminados.
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O S SO COS
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MEDIDORES ULTRASONICOS
Medidores de ultrasnico s
Existen por lo general dos tipos de medidores ultrasnicos que son empleados para
medir el Caudal en ductos a presin.
El primero de ellos, denominado tiempo en trnsito (Transit-Time), emplea seales
acsticas mediante la transmisin de pulsos.
El segundo es el de efecto Doppler que emplea la transmisin de una onda continua.
Los medidores acsticos de efecto Doppler fueron considerados ms verstiles en un
principio, debido a su funcionalidad en flujos con una gran cantidad de aire y slidos
en suspensin. Sin embargo, y debido al desarrollo de microprocesadores que
permiten la transmisin multipulsos y con ello una mayor precisin bajo circunstancias
difciles del flujo, los medidores de tiempo en trnsito han recibido una mayor
aceptacin los ltimos aos, siendo desarrollados prototipos con un menor costo y
mayor precisin que los de efecto Doppler.
Medidor de ul t rason ido po r di ferencia de t iempos .
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En este caso se dispone de uno o mas pares de transmisores-receptores de
ultrasonido, colocados diametralmente opuestos, formando un ngulo () con
el eje de la tubera. El principio de medicin se basa en medir la diferencia en
el tiempo que tarda en viajar una onda de ultrasonido aguas abajo, con
respecto al tiempo que le toma en viajar aguas arriba.
En los medidores de haz mltiple, se mide la velocidad del fluido en diversos
planos y se obtiene un promedio.
Este medidor opera con gases y lquidos, pero presenta mejor desempeo en
gases.
Medidor de ul t rasonido por d i ferenc ia de t iempos
En un caso la velocidad aparente del sonido se ve aumentada por la velocidad del
http://c/Documents%20and%20Settings/Default%20User/Mis%20documentos/Materias/Juan%20Carlos%20-%20Organizaci%C3%B3n%20de%20Material%20de%20Clase%20Prof.%20Silvana/Instrumentaci%C3%B3n/Instrumentacion07/Clases/Video/Q3pr.avihttp://c/Documents%20and%20Settings/Default%20User/Mis%20documentos/Materias/Juan%20Carlos%20-%20Organizaci%C3%B3n%20de%20Material%20de%20Clase%20Prof.%20Silvana/Instrumentaci%C3%B3n/Instrumentacion07/Clases/Video/Q3pr.avihttp://c/Documents%20and%20Settings/Default%20User/Mis%20documentos/Materias/Juan%20Carlos%20-%20Organizaci%C3%B3n%20de%20Material%20de%20Clase%20Prof.%20Silvana/Instrumentaci%C3%B3n/Instrumentacion07/Clases/Video/Q3pr.avihttp://c/Documents%20and%20Settings/Default%20User/Mis%20documentos/Materias/Juan%20Carlos%20-%20Organizaci%C3%B3n%20de%20Material%20de%20Clase%20Prof.%20Silvana/Instrumentaci%C3%B3n/Instrumentacion07/Clases/Video/Q3pr.avi7/21/2019 Medicion Volumenes Gas Natural
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p pfluido, mientras que en el otro se ve disminuida. Esta diferencia en tiempos esproporcional a la velocidad del fluido, y est determinada por la siguiente frmula:
V = - [(D/sen . cos )(tab -tba)] / (2tab .tba)
Donde:
V = Velocidad del fluido.
= Angulo de inclinacin del haz de ultrasonido con
respecto al eje longitudinal de la tubera.
D = Dimetro interno de la tubera.
tab = Tiempo de viaje de la onda del punto a al b.
tba = Tiempo de viaje de la onda del punto b al punto a.
Medidores por ultrasonido
MEDIDORES ULTRASONICOS
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MEDIDORES ULTRASONICOS
Medidores de ultrasnico s
Los medidores acsticos de efecto
Doppler miden la velocidad de las
partculas, ya sean slidos en
suspensin o burbujas de aire, que se
desplazan en un fluido en movimiento.Un transductor emisor emite seales
acsticas de
frecuencia conocida, que son reflejadas
por las partculas en movimiento, y que
son captadas por un transductor
receptor. Fig. 1 Figura 1
MEDIDORES MASICOS
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MEDIDOR CORIOLIS
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Los medidores msicos son instrumentos de alta precisin que miden
ciertas propiedades de los fluidos como caudal, flujo de masa, densidad,temperatura, corte de agua (para el petrleo), entre otros. Son muy usados
en la industria petroqumica y en las relacionadas con alimentos y bebidas.
Su funcionamiento se basa en aprovechar una aceleracin de los cuerpos
en movimiento llamada coriolis; por eso tambin se les conoce como CFM
(Medidores de flujo de coriolis).
El principal fabricante de estos aparatos en el mundo es Micro Motion
nombre por el cual tambin se le conoce a los medidores msicos dentro
del campo de Cao Limn.
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Operacin, calibracin y diagnstico
de Medidores Msicos
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MEDIDORES MASICOS
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MEDIDORES MASICOS
Las frecuencias de resonancia de lostubos de medicin depende de la masa
oscilante en los tubos y por lo tanto de la
densidad del producto. Luego la fuerza de
Coriolis est determinada por la siguiente
frmula:
La amplitud de la fuerza Coriolis depende
de la masa en movimiento m, su
velocidad en el sistema , y por tanto su
caudal msico.
)v*(m*2c
F
cF
= Fuerza de Coriolis
m = Masa en Movimiento
= Velocidad angular
v
= Velocidad radial en un sistema rotatorio u oscilante
Fuerzas Coriolis en los tubos de un medidor
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MEDIDORES MASICOSEn un medidor se utiliza la oscilacin en lugar de una
velocidad angular constante y los dos tubos de
medida paralelos con fluido en su interior se hacenoscilar desfasadamente de modo que actan como
una horquilla vibrante.
Las fuerzas Coriolis producidas en los tubos de
medidas, causan un desfase en la oscilacin del
tubo. (ver figura)
Cuando el caudal es cero, ej, si el fluido est quieto,ambos tubos oscilan en una fase (1).
Con caudal msico, las oscilacin del tubo disminuye
en la entrada (2) y aumenta en la salida (3).
Si el caudal msico aumenta, la diferencia de fase
tambin aumenta (A-B). las oscilaciones de los tubos
de medida se determinan utilizando sensores
electrodinmicos en la entrada y en la salida.
Fotos
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Fotos
Sensor en el pozo MN21
Caja de conexiones y cable
Medidores Multifsicos
E t did d di f di t l d l
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Este es un medidor que puede medir en forma directa los caudalesde gas, petrleo y agua, sin previa separacin de las fases. Esto
significa que las mediciones multifsicas son mediciones continuasen lnea de la tasa de petrleo, agua y gas de un pozo sin previaseparacin de las fases.
Este nuevo mtodo representa un significativo ahorro, incrementode la calidad y disponibilidad de los datos, permitiendo un rpidoanlisis de tendencia del comportamiento del pozo e inmediatodiagnstico, ya que posee la capacidad de monitorear el pozo entiempo real y continuamente desde una localizacin remota.
Adems, se debe de tener en cuenta que a medida que los camposde petrleo y gas se incrementan los cortes de agua puede afectarel comportamiento del pozo.
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En los medidores Multifsicos las fases son detectadas a una alta velocidad, porun detector de rayos gamma espectral de doble energa (herramienta de registro dedensidad). Este detector puede procesar un milln de puntos por segundo, luego el
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) p p p p g , gmedidor permite un clculo completo de caudales de agua, petrleo y gas en formarpida y precisa. El medidor de flujo incorpora un dispositivo llamado Tciegaen la
lnea de flujo aguas arriba de la unidad de medicin que acta como un filtro,impone una predecible forma de flujo hacia la corriente del flujo.
Esta T remueve las anomalas del flujo impuestas por las condiciones de losconductos de superficie y elimina la alta frecuencia de los flujos inestables en lagarganta del Medidor de Flujo Venturi.
La confiabilidad y precisin de estos medidores de flujo han sido verificadas duranteextensivas pruebas de campo a travs de cinco continentes, por lo que se puedeasegura la precisin y exactitud de las mediciones La unidad de medicinmultifsicas puede ser instalada para aceptar los fluidos directamente desde las
lneas de flujo y luego ser regresadas despus de la medicin. La prdida de presinusualmente es de 3 a 30 lpcm.
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Teora de Medicin del Medidor de Flujo Multifsico
El medidor de flujo multifsico est diseado para medir la tasa de
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El medidor de flujo multifsico est diseado para medir la tasa deflujo volumtrico total de petrleo, agua y gas de un pozo produciendo
a condiciones de lnea. Esas tasas de flujo son convertidas acondiciones estndar con un paquete PVT (incluido en la corriente delsoftware).Dos mediciones bsicas son hechas en la seccin demedicin: Una seccin Venturi, la cual mide el producto de la tasa deflujo msico total la tasa de flujo volumtrica total. Un densitmetro
nuclear de rayo Gamma, que provee la densidad y composicin de lamezcla (que es la fraccin de cada componente) en la garganta delVenturi. La seccin de medicin del medidor multifsico se presentaen la figura 8
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CALCULO DE CAUDAL DE GAS
Las variables que determinan el flujo a travs de tuberas para gas son:
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q j p g
Presin de flujo.
Temperatura de flujo. Longitud de tubera requerida.
Caudal a condiciones de
temperatura y presin
existentes. Gravedad especfica del gas.
Dimetro interno de tubera.
Para el clculo de caudal de gas natural, es de gran utilidad la frmulapropuesta por Thomas R Weymouth
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