33336638 Analisis de Las Normas AGA 3 7 8 E 9 en Espanol

ANALISIS Y UTILIZACIÓN DE REPORTES AGA APLICABLES A LA MEDICIÓN DE GAS NATURAL

1ª JORNADA TÉCNICA INTERNACIONAL EN MEDICION DE FLUJO DE GAS

AGA Report nº 3

Orifice Metering of Natural Gas and Other Related Hydrocarbon Fluids

AGA Report nº 7

Measurement of Gas by Turbine Meters

AGA Report nº 8

Compressibility Factors of Natural Gas and Other Related Hydrocarbon Gases

AGA Report nº 9

Measurement of Gas by Multipath Ultrasonic meter

IP T

CAMPO DE APLICACION ➨

Medidores tipo turbina axiales

➨

Regula la medición de gas en los siguientes aspectos: ■

Construcción

■

Instalación

■

Operación

■

Prácticas de calibración

■

Métodos de cálculo para determinación de flujo volumétrico y másico de gas

IP IPT T

CONSTRUÇÃO COMPONENTES DEL MEDIDOR TIPO TURBINA

Cuerpo

Rotor da turbina

Indicador mecánico o electrónico Conexión

Pasaje anular

Entrada

Estator de salida

Estator de entrada

Invólucro do mecanismo

FIGURA 1

Salida

IP IPT T

CONSTRUÇÃO MEDIDORES TIPO TURBINA

IP IPT T

Termómetro de control

Toma de presión Pt100

VARIACION DE PARAMETROS DENTRO DE UN MEDIDOR TIPO TURBINA

Diagrama equivalente de fluido de un medidor tipo turbina

Presión p

Conversión de energia presión  energia rotacional

Curva de presión a través de un medidor turbina

Diferença de temperatura 1oC Variaçión de la temperatura del gas a través de una turbina a una velocidad de 18 m/s.

Comprimento

IP IPT T

CONFIGURACION RECOMENDADA PARA INSTALACION DE UN MEDIDOR TIPO TURBINA

IP IPT T

CONFIGURACION OPCIONAL PARA INSTALACION DE UN MEDIDOR TIPO TURBINA (Short coupled)

IP IPT T

CONFIGURACION OPCIONAL PARA INSTALACION DE UN MEDIDOR TIPO TURBINA (Closed coupled)

IP IPT T

CONFIGURACION RECOMENDADA PARA INSTALACION DE MEDIDOR TIPO TURBINA ANGULAR

IP IP IPT T T

RECTIFICADOR DE FLUJO

IP IP IPT T CURVA DE EXACTITUD DE UN MEDIDOR TIPO T TURBINA A PRESION ATMOSFÉRICA

IP IP IPT T T

EFECTO DE FLUJO HELICOIDAL EN UN MEDIDOR TIPO TURBINA

IP IP IPT T T LIMITACION DE APLICACION DEL MEDIDOR TIPO TURBINA

IP IP IPT T PRUEBAS DE UN MEDIDOR TIPO TURBINA EN T DIFERENTES PRESIONES Y DESPUES DE 5 AÑOS

IP IPT T

IP IPT T

COMPRESIBILIDAD

 Definición del Diccionario de la Industria del Petróleo: “Relación del volumen real del gas a una temperatura y presión dadas por el volumen del gas cuando es calculado por la Ley de los Gases Ideales.”

Z = PV / n R T



O sea:



Desvio de la Ley de los Gases Ideales o “no-idealidad de un gas.”



Z es afectada por la:

- presión - temperatura - composición del gas

IP IPT T

COMPRESIBILIDAD

 Importante para una medición exacta de flujo de gas  Pero, es muchas veces equivocada porque: • No es fácil de entender y calcular • Exige algún conocimento de química • Despreciable en las condiciones base • Puede representar 20% de corrección del volumen e altas presiones • Varía mucho en función de la composición • Los hidrocarburos son más compresibles que los gases inertes

IP IPT T Modelo teórico de una molécula de Metano (CH4)

H C H

H H

Gas ideal (He, Freon): colisión elástica entre las moléculas de gas Gas real: colisión no es perfectamente elástica entre las moléculas de gas debido a las fuerzas de Van der Waals (adherencia)

IP IPT T

MÉTODOS DE CÁLCULO DEL FACTOR DE COMPRESIBILIDAD Z

• Sumatoria de los segundos coeficientes viriales GPA 2172-86 y anteriores • Método alternativo de sumatoria de los términos b1/2 • NX-19 (Método AGA anterior a 1992) • AGA-8 Gross • AGA-8 Detail

IP IPT T

MÉTODO DEL AGA REPORT No. 8

 Publicado en 1992, con la intención de cubrir un rango mas amplio de condiciones, y de ser mas exacto.  Basado en ecuaciones iterativas de cálculo computacional  Las ecuaciones para cálculo de Fpv son ecuaciones de estado basadas en mezclas complejas y conjuntos de combinaciones binarias de moléculas puras.  El cálculo detallado y una combinación de la Segunda Ecuación Virial para aplicaciones de baja densidad, y funciones exponenciales para las aplicaciones de densidad mas elevada, como en las líneas de transporte de gas natural.

IP IPT T MATRIZ DE COBERTURA DEL AGA REPORT No. 8

IP IPT T AGA REPORT No. 8 Detail Method • Rango de aplicación mas amplio • Exige un análisis completo del gas

AGA REPORT No. 8 Gross Method • Rango de aplicación restringido • Permite el cálculo con datos incompletos de la calidad del gas • Permite el uso de la gravedad, calor específico o composición de metano, y concentraciones de CO2 y N2.

IP IPT T

Incertidumbre del cálculo de la AGA Report No. 8 Detail Method

IP IPT T Error de Z o Fpv versus Presión 1.20 FPV Gás rico (1239 BTU)

1.15 1.10

b Z/ 1 = v p F

1.05 FPV Gás pobre (1034 BTU)

1.00 0.95 0.90 PSIA

146.4

409.8

Fpv: antiguo factor de supercompresibilidad

673.2

936.6

1200

IP IPT T

IP IPT T

PLACA DE ORIFICIO ∆ P

P

v



D

T

d

Normas: ISO 5167 e AGA Report #3

2 1 π d  =C⋅ m ⋅ ⋅ 2 ∆P ρ 4 1 − β4

d β= D

IP IPT T

Tomadas de pressão do tipo D e D/2

Tomadas de pressão do tipo corner taps

TOMAS DE PRESIÓN

Escoamento

Pressão sobre a parede interna do tubo

Tomadas de pressão do tipo flange taps

Plano da "vena contracta"

Perda de carga efetiva

IP IPT T PREFACIO  El AGA Report No. 3, Part 2 suministra las exigencias de la especificación y de la instalación para la medición de fluidos Newtonianos monofásicos y homogéneos utilizando sistemas de medición con placas de orificio concéntrico con tomas de presión de tipo flange taps.  El documento presenta las especificaciones para la construcción e instalación de placas de orificio, tubos de medición y conexiones asociadas.  La utilización de placas con tomas de presión del tipo pipe taps está detallada en el AGA Report No. 3, Part 3.

IP IPT T REQUISITOS DE ESPECIFICACION E INSTALACION  El AGA Report No. 3, Part 2, 4th edition, 2000 trae alteraciones en las tolerancias de especificaciones mecánicas en relación a las ediciones anteriores.  En particular, las exigencias en cuanto a los tramos rectos de tubería fueron ampliadas.  Este cambio reduce la incertidumbre atribuible a los efectos de la instalación a una magnitud menor que la de la incertidumbre del banco de datos en el cual se basa la ecuación de ReaderHarris/Gallagher (RG), por lo tanto, no deberia afectar la incertidumbre previamente definida para esta ecuación.

IP IPT T ACTUALIZACION DE INSTALACIONES YA EXISTENTES  El documento no exige la actualización de instalaciones ya existentes.  Entretanto, si las instalaciones de medición no fueran actualizadas, pueden ocurrir errores de medición debido al acondicionamiento inadecuado del flujo en los tramos rectos de tubería aguas arriba.  La decisión sobre la actualización de las instalaciones existentes es una decisión que corresponde a las partes involucradas.

IP IPT T RELACION DE DIAMETROS β r  La norma se basa en relaciones de diámetros (β r) en el rango entre 0.10 y 0.75  El uso de medidores en los extremos del rango de β r debe evitarse siempre que sea posible  La incertidumbre mínima para el coeficiente de descarga Cd es conseguida con β r entre 0.2 y 0.6 y diámetros de orificios iguales o mayores que 0,45 pulgadas

IP IPT T ELEMENTO PRIMARIO El elemento primario se define como el “conjunto constituído por la placa de orifício, la porta-placa con sus tomas de presión diferencial asociadas, el tubo de medición, y el acondicionador de flujo, si es utilizado.”

IP IPT T

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IP IPT T

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IP IPT T

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IP IPT T

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IP T

Measurement of Gas by Multipath Ultrasonic Meters Transmission Measurement Committee Report No. 9

Copyright  1998 American Gas Association All Rights Reserved Operating Section American Gas Association 1515 Wilson Boulevard Arlington, Virginia 22209 Catalog No. XQ9801 June 1998

IP T

Principio de Operación 

Uno o mas pares de transductores



Tránsito alternado de señal de 100 (& 200) kHz



Medición de la diferencia en el tiempo de tránsito



Cada par de transductores muestra varias veces/seg



Determinación de la velocidad del gas



Calcula el volumen a partir de la velocidad media

Transdutor es ϕ D L/2

L/2

v

IP T

Transmisión de Señal Ultra-sónica

IP T

Ecuaciones Básicas Importantes Travel Travel Time TimeEquations Equations

L tm= c−v ⋅ cos ϕ

L tj = c + v ⋅ cos ϕ

Velocity Velocity Equation 1 1 L Equation

  -  vˆ = 2 ⋅ cos ϕ  t j tm 

IP T

Ecuaciones Básicas Importantes

 r v(r) = vmax 1 -   R

1 n

1 ∫ ∫ S v(r) dS S = kc 1 ∫L v(r) dL L

1 v = ∫L v(r) dr L 1 V = ∫ ∫S v(r)dS S

vm = f adjust ⋅ k c ⋅ v L

La expresión mas importante !!!

π ⋅ d2 Q = vm ⋅ 4

IP T Requisitos de un Medidor Ultra-sónico 

Cuerpo del medidor de alta calidad



Reloj de alta resolución



Electrónica estable



Sistema de procesamiento de señales inteligente



Resultados de pruebas y calibraciones extensivas

IP T Ejemplo de Tiempo de Tránsito Diámetro nominal del medidor= 12” Longitud típica del rayo = 0,70 m Velocidad del sonido en GN = 387 m/s

Tiempo de tránsito para velocidad cero del gas = Longitud / Velocidad del sonido = 0,70 / 387 = 0,0018 segundos

IP T

Ejemplo de Tiempo de Tránsito L = T j Tiempo de tránsito aguas arriba : c + v ⋅ cos ϕ (Velocidad del gas a 0,61 m/s ) -3 T j = ( 0,700 ) / (387 + 2 . Cos 60 ° ) = 1.8065 . 10 Sec.

Tm =

L c − v ⋅ cos ϕ

Tempo de trânsito a m

Diferença = 1,8065 ∙

IP T

Rayo Reflectivo Único (Medición para control)

IP T

Dos Rayos Reflectivos (Transferencia de custodia)

IP T

Tres Rayos Reflectivos (Transferencia de custodia)

IP T

Combinación Matricial de Cinco Rayos (Transferencia de custodia)

IP T Aplicaciones de Medidores Ultra-sónicos 

Mediciones de transferencia de custodia



Plantas termoeléctricas



Balance de gasoductos



Almacenamiento subterraneo



Control de compresores



Medición offshore para pago de impuestos

IP T Ventajas del Medidor Ultra-sónico 

Amplio rango de operación (> 50:1)



No causa pérdida de carga



Medición de flujo bi-direccional



Exactitud elevada



Linealidad



Exento de partes móviles, bajo mantenimiento



Aplicable a gases sucjos y con algunos líquidos

IP T Limitaciones Operacionales Típicas 

Temperatura del gas: -30°C ⇒ +80°C



Presión del gas: 1 a 690 bar g (15 a 10000 psi g)



Contenido de CO2 inferior a 20%



Temperatura ambiente: -40°C ⇒ +60°C



Nivel de H2S depende del transductor



Velocidades del gas hasta 30 m/s

IP T Requisitos Generales de Instalación 

10D aguas arriba recomendado



5D aguas abajo recomendado



Acondicionador de flujo opcional



Evitar válvulas de control con dif >14 bar.



Calibración contra medidor patrón opcional

IP T

Requisitos de Desempeño de AGA #9 Leitura de zero < 12 mm/s (para cada feixe acústico) 1,6 1,4

Repetitividade±0,4% (q i < q t )

1,2 1,0

Limite expandido do erro: +1,4% (q i < q t) Limite de erro para medidores pequenos (12”): +0,7%

0,6 0,4 0,2

] % [ orr E

0,0 -0,2

Erro max pico a pico: 0,7% (q i ≥ q t )

-0,4 -0,6

Limite de erro para medidores grandes (>12”): -0,7%

-0,8 -1,0

Repetitividade: ± 0,2% (q i ≥ q t ) q t ≤ 0,1q max

-1,2 -1,4

Limite de erro para medidores pequenos (