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MEDICIÓN DE GAS NATURAL - MEDIANTE TURBINAS -

Medición de Gas Natural - mediante Turbinas La cantidad medida generalmente es el volumen de un gas en condiciones standard de presión y temperatura, que ha circulado por un conducto, en cierto tiempo.

Las unidades comúnmente utilizadas son el metro cúbico standard por hora [m3s/h] y por día [m3s/d], aunque existen otras como el pie cúbico standard por hora [SFC/h]; según sea el sistema de medidas utilizado. Los sistemas de medición de caudal que hasta la fecha han sido desarrollados, son equipos que se instalan en tuberías de conducción, para determinar en forma directa (por desplazamiento) o bien indirecta (presión diferencial, área variable, velocidad, fuerza, tensión inducida, etc.) el volumen del fluido circulante en la unidad de tiempo. El equipo que nos ocupa es del tipo rotativo y el principio de la medición se basa en la relación directa que existe entre el volumen desplazado y el movimiento de las paletas o hélices. Las turbinas en esencia se trata de una rueda con paletas (el rotor) intercalada en la corriente de gas a medir. Esta turbina gira proporcionalmente a la velocidad del fluido, lo que se consigue mediante un conveniente estrechamiento anular calibrado de la sección. La velocidad del flujo a través de este pasaje es medida precisamente por la velocidad del rotor, y el volumen pasante es obtenido multiplicando la velocidad del flujo por la constante que representa el área del estrechamiento. vf = (vr) (Kd) donde vf = velocidad de flujo vr = velocidad del rotor Kd = constante de diseño del medidor específico Vf = (vf) (A) donde Vf = Volumen pasante a condiciones de flujo A = constante que representa el área del estrechamiento La presión de operación está limitada a la del caño mismo, pero es evidente que deben corregirse los volúmenes integrados en el contador teniendo en cuenta la presión y la

temperatura de referencia o standard y la composición del gas. En AGA Report N° 7 (American Gas Association, Measurement of gas by turbine meters, Transmission Measurement Committee Report No. 7 - 1985) establece las Normas de construcción, instalación, operación y cálculo de caudal para medidores de gas del tipo turbinas. Sin embargo, a continuación se expone, en forma abreviada, el cálculo de caudal (volumen) de gas medido mediante una turbina y corregido a condiciones base de presión y temperatura y corregido por composición del gas, en un todo de acuerdo a lo indicado en el capítulo 6to del AGA Report N° 7.

Qb = (Qf) (Fpm) (Ftm) (Fpb) (Ftb) (Fpv)2

donde Qb = Caudal medido a 15°C (288,15 Kelvin) de temperatura y 101,325 kPa (1,01325 Bar) de presión, condiciones standard [m3 s] Qf = Caudal medido a temperatura y presión de flujo (Qf = Vf/t) t = unidad de tiempo Fpm = Factor de presión (Fpm = Pf/Pb), corrección de presión de flujo a presión base. Pf = Presión absoluta del gas en las condiciones de flujo (Pf = pf+Pa) pf = Presión manométrica del gas a las condiciones de flujo. Pa = Presión atmosférica Pb = Presión base de 1,01325 Bar Ftm = Factor de temperatura (Ftm = Tb/Tf), corrección de temperatura de flujo a temperatura base. Tf = Temperatura absoluta del gas en las condiciones de flujo, en Kelvin Tb = Temperatura base de 288,15 Kelvin Fpb = Factor de presión base (Fpb = Pb1/Pb2), corrección de una presión base utilizada a otra presión base, en el caso que nos ocupa este factor es 1. Ftb = Factor de temperatura base (Ftb = Tb2/Tb1), corrección de una temperatura base utilizada a otra temperatura base, en el caso que nos ocupa este factor es 1. Fpv = Factor de supercompresibilidad (Fpv = √ Zb/Zf)

Zb = Compresibilidad del gas a condiciones base. Es función de la presión y la temperatura base y de la composición del gas. Zf = Compresibilidad del gas a condiciones de flujo. Es función de la presión y temperatura de flujo y de la composición del gas.

Para la determinación de la Compresibilidad de gas de que se trate, hoy en día se utiliza la metodología indicada en el AGA Report N° 8 (American Gas Association, Compressibility Factors of Natural Gas and Other Related Hydrocarbon Gases, Transmission Measurement Committee Report No. 8 - 1992)

Finalmente para las certificaciones y la facturación se debe además corregir el caudal (volumen) medido y ya llevado a condiciones base, por Poder Calórico según la siguiente expresión:

Qeq = (Qb) (PCs / 9300 )

donde Qeq = Caudal equivalente a un gas de 9.300 kcal/m3 PCs = Poder calórico superior del gas medido, en kcal/m3 o MJ/m3, determinado a partir de su composición, según lo establecido en la Norma ISO 6976/95 o su equivalente IRAM A 6854.

Nota: 1 kilocaloría a 15°C (kcal15) = 4,1855 kiloJoule (kJ) 1.000 kJ = 1 MegaJoule (MJ)