Metrología de Gas Natural (Virtual)

 

UNIVERSIDAD CORPORATIVA

Metrología de Gas Natural

 

Coneptos Básicos de Metrología

 

Fundamentos de la Metrología •

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La metrología es la rama de la física que estudia las mediciones, garantizando su normalización mediante la trazabilidad, reduciendo la incertidumbre de las medidas fijando tolerancias. Los procedimientos empleados para encontrar el valor de una magnitud dimensional y su cota máxima de variación constituyen el ámbito de la “Metrología” o ciencia de la

medida.

 

Fundamentos de la Metrología Longitud

Masa

Magnetismo

Tiempo

Volumen

Metrología

Luminosidad

Electricidad

Temperatura

Humedad

Presión

Fuerza

Óptica

 

Fundamentos Fundament os de la Metrología •

La metrología incluye las siguientes actividades actividades::  –

 –

 –

La definición de unidades de medida internacionalmente aceptadas. La realización de la unidades de medida por métodos científicos.de El establecimiento cadenas de trazabilidad, determinando y documentando el valor y exactitud de las mediciones.

 

Fundamentos os de la Metrología Fundament •

Por intermedio de instrumentos de medición se realizan  pruebas y ensayos ensayos  para determinar determinar la conformidad de que en la industria de Oil & Gas denominamos transferencia de custodia.

 

Fundamentos de la Metrología •

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Transferencia de custodia es el traspaso de responsabilidad durante el almacenamiento y transporte de unentregar volumeneldeterminado o medido de hidrocarburo. Para gas natural desde la cabeza del pozo hasta el cliente final este tiene que ser procesado, transportado y almacenado, durante este trayecto el  propietario del producto puede cambiar. Se dice que tiene la “custodia” de ese producto

quienquiera que sea propietario o responsable de dicho  producto. La transferencia de de custodia sucede cuando cuando el  producto pasa de una entidad a otra. otra.

 

Fundamentos de la Metrología •

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La Transferencia en Custodia, sirve para conocer la  producción y transferencias en línea, minimizando las mermas, mejorando la rentabilidad y la conservación del  medioambiente. Su uso tiene varios beneficios potenciales, como mejoras en la calidad del producto, reducción de costos, aumento en la seguridad de la operación, así como en la compra y  ven enta ta de pr pro odu duct ctos os.. El diseño e implementación de una plataforma de Tran Tr anssfe fere renc ncia ia en Custo todi dia a ab abo ord rda a lo loss sig igu uie ient nte es aspe peccto toss en el ámbito técnico: Recomendaciones (API 5.6) y   Reportes (AGA 11); Norm rma as (ISO 17025).

 

Video “Transferencia de

Custodia

 

Metrología Científica, Legal y Industrial

 

Metrología Científica, Legal y Industrial •

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La metrología científica promueve la investigación que conduce a la elaboración de patrones sobre bases cinternacional. ientíficas y promueve su equivalencia a nivel   La metrología legal se relaciona con las transacciones comerciales. Es el área que se ocupa de las exigencias legales, técnicas y administrativas, relativas a las unidades de medida, los métodos de medición, los insstr in tru umen ento toss de medi dirr y la lass medi did das mat ater eria ialilizzad adas as.. La metrología industrial esta relacionado con el uso de la mediciones en la industria para conseguir un nivel de calida cal idad d ace acepta ptable ble..

 

Vocabulario Internacional de Metrología •

Exactitud , se refiere a que tan cerca están los valores

medidos con respecto al valor real de la variable a medir. •

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Precisión, de valores obtesneidroesfiedree maedlaicidoinspeesrsreiópnetiddeasundecuonnajunmtoism a

magnitud. Cuanto menor es la dispersión mayor la  precisión. E rro rrore ress E s porá rád dico icoss , son aquellos que resultan de fallas obvias y que pueden ser id ide entificados y documentados. E r ro rorr es Al Ale eator io ios, s, son aquellos que causan una variación de la lectura de salida aún cuando los  parámetros de entrada no hayan cambiado cambiado..

 

Vocabulario Internacional de Metrología

E x ac ti tud

P r ec i s i ón

 

Vocabulario Internacional de Metrología •

E rr rro ore ress S ist iste emátic ico os , son aquellos que causan una

desviación (“bias”) en la medición donde se mantiene constante y siempre sesgada hacia un solo lado (positiva o negativa). Estos errores pueden y deben ser eliminados calibrando los equipos en campo bajo condiciones operativas. •

Ince In rro loscert lirtid midu iteusmdbere ntr(oB a dn edloasdceuaElerr sor) se eesspuenraa eqsuteimeasctiéónn ldoes

erro rorres con cierto nivel de confianza (típic ica amente 95%).

 

Vocabulario Internacional de Metrología •

Calibración,

operación que bajo condiciones especificadas establece, en una primera etapa, una relación entre los valores y sus incertidumbres de medida asociadas obtenidas a partir de los patrones de medida, y  lass cor la orre resspo pond ndie ient nte es in indi diccaci cion ones es con sus in inccer ertitid dum umbr bres es asociadas y, en una segunda etapa, utiliza esta

•

ionbfoternmearcuiónnrepsaurltaadeosdtaebm leecedridaunaaparretilracdieónunqauinedipcearcm ióinta Verificación, aportación de evidencia objetiva de que un elem el emen ento to da dado do sa satitisf sfac ace e lo loss re requ quis isititos os es espe peci cififica cado doss

 

Vocabulario Internacional de Metrología El VIM exa ctitud d   de medid me dida a define como como  lalaexactitu pr prox oximid imidad ad existe isten nte entr tre e un val alo or medido y un valor de referencia de un mensurando. Así pues, una medición es más exacta cuanto más pequeño es el error de medida.

Se defi define ne como como   precisión   de me medi dida da como como la proximid pro ximidad ad exis existen tente te entre entre las indic indicacion aciones es o los valores medidos obtenidos en mediciones repetidas de un mismo objeto, o de objetos similares, bajo condiciones específicas.

 

La medición individual 1 es más exacta que la medición individual 2, ya que el valor obtenido está más próximo al valor verdadero . Cuando se realizan series de mediciones repetidas, solo el valor medio obtenido juega un papel de cara a la exactitud, independientemente de la precisión. Así, el valor medio obtenido en el Caso A es más exacto que el obtenido en el Caso B, por poseer menor sesgo respecto al valor verdadero.  “

”

 

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Trazabilidad : Propiedad del   resultado de una medición o del  

valor de un patrón, tal que esta  pueda ser relacionada a

rgeefneereranlcmiaesnte determ paintraodnaess, nacionales o internacionales, por  medio de una cadena ininterrumpida de comparaciones tdeterminadas. eniendo todas

incertidumbres

 

Vocabulario Internacional de Metrología •

Las unidades del Sistema Internacional de Unidades (SI) son establecidas por la Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM) bajo cuya autoridad funciona la Oficina Internacional de Pesas y Medidas (BIMP).

 

Conceptos Generales para la Medición del Caudal de Gas

 

Medición de Presión •

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Los gases en general ejercen presión sobre cualquier  superficie con la que entren en contacto, ya que las mol oléc écul ulas as ase as eos osas as se continuo, hallllan ha an en co cons tant nte e mov ovim imie ient nto ogas .  Al estar engmovimiento lasnsta moléculas de un golpean frecuentemente las paredes internas del   recipiente que los contiene. Al hacerlo, inmediatamente rebotan sin pérdida de energía cinética, pero el cambio de dirección (aceleración) aplica una fuerza a las paredes del  recipiente. Esta fuerza, dividida por la superficie total sobre la que actúa, es la presión del gas.

 

Medición de Presión •

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Los gases en general ejercen presión sobre cualquier  superficie con la que entren en contacto, ya que las molé léccula lass ga gasseo eossas se ha halllla an en cons nsta tant nte e movim imie ient nto. o.  Al estar en movimiento continuo, las moléculas de un gas golpean frecuentemente las paredes internas del   reccip re ipie ien nte qu que e lo loss con onttie ien ne.

 

Medidores de Presión

 

Video de Medición de Presión

 

Medición de Temperatura •

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La temperatura es una expresión que denota una condición física de la materia. La teoría clásica describe al calor como una forma de energía asociada a actividad de las moléculas en la sustancia, llamada energía térmica de la sustancia.

 

Medición de Temperatura •

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La temperatura es una expresión que denota u na condición física de la materia. La teoría clásica describe al calor como una forma de energía asociada a actividad de las moléculas en la sustancia, llamada energía térmica de la sustancia.

 

Video de Medición de Temperatura

 

Introducción a los sistemas de medición de caudal •

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Un sistema de medición de caudal debe considerarse como un conjunto; medidor y los tramos de tubería aguas arriba y aguas abajo. Es esencial para la medición controlar las variables que afectan la medición tales como: las características del fluido, la calibración del medidor y su instalación, así como las condiciones ambientales entre otros. Para efectos de medición es importante recordar la ecuación P-V-T; donde para el “gas ideal” es una constante.

 

Introducción a los sistemas de medición de caudal •

Para los gases reales debemos aplicar el denominado factor de compresibilidad (Z).

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El Factor de compresibilidad define como entre el volumen molar de un(Z) gassereal (Vreal) y ella razón correspondiente volumen de un gas ideal i deal (Videal), PV   real

Z

  

ZRT

P V real   

RT

 

Introducción a los sistemas de medición de caudal •

El flujo de un fluido puede clasificarse en: turbulento, laminar, ideal, real, compresible, crítico, homogéneo, viscoso, no – rotacional, viscoso, enisotérmico régimen permanente, isoentrópico, , adiabático uuniforme, otras denominaciones.

 

Introducción a los sistemas de medición de caudal •

Cuando el gradiente de velocidad es bajo, la fuerza de inercia es mayor que la de fricción, las partículas se desplazan no rotan, l oun hacen pero conenmuy poca energía, el pero resultado final oeslo movimiento el cual las  partículas siguen trayectorias definidas, definidas, y todas las  partículas que pasan por un punto punto en el campo del flujo siguen la misma trayectoria. trayectoria. Este tipo de flujo fue identificado por O. Reynolds y se denomina denomina “laminar”. “laminar”.

 

Introducción a los sistemas de medición de caudal •

Cuando aumenta la gradiente de velocidad se incrementa la fricción entre partículas vecinas al fluido, y estas adquieren energía de rotación apreciable, la las viscosidad una pierde su efecto, y debido a la rotación  partículas cambian de trayectoria. Al pasar de unas trayectorias a otras, las partículas chocan entre sí y cambian de rumbo en forma errática. errática. Éste tipo de flujo se denomina "turbulento".

 

Introducción a los sistemas de medición de caudal •

La medición de caudal puede estar referida a uno de seis tipos de medición mas comunes: 1. Me Medi Pres ness Di Dife fere renc ncia iale les. s. a. dido Pdore lacres a dse de OrifPr icioesio . ione b. c. d.

Tubo Venturi. Tubo Pitot. Tobera de Flujo

2. Medidores Lineales. a. b.

Medidor de de Tu Turbina. Medidor Ultrasónico

3. Medi Medido dore ress de de Flu Flujo jo Más ásic icos os.. 4. Me Medi dido dore ress de De Desp spla laza zami mien ento to Po Posi sititivo vo.. a. b.

Tipo Diafragma. Tipo Rotatorio.

 

Introducción a los sistemas de medición de caudal •

La selección de la tecnología de medición se hace entamaño funcióndel de ducto, los costos, tipo de fluido, rango del medidor y la exactitud deseada.

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El error de cada medidor también depende de cada tecnología y este no es constante para todos los rangos.

 

Introducción a los sistemas de medición de caudal •

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La selección de la tecnología de medición requiere paradistinto distintotipo tipode de aplicaciones grados de exactitud. Por tanto el error de un determinado tipo de medidor de la calidad de fabricación.

 

Curva típica de exactitud entre tres (3) Tecnologías de Medición Dinámica La curva de calibración, desempeño u característica es la curva que grafica el desempeño del caudal del medidor según el caudal del fluido. En la curva típica de exactitud se puede apreciar el comportamiento experimental de tres tipos de medidores dinámicos más usados para transferencia transferencia de custodia, en ella se compara el Factor del Medidor Vs. % de Tas Tasa a de flujo del medidor medidor..

 

Medición de Gas Tecnologías para la Medición

 

Placa de Orificio •

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El principio básico para todos los medidores de presión diferencial es la ecuación de energía de Bernoulli. La diferencia de presión tiene relación con la velocidad del fluido y se puede determinar aplicando el Teorema de Bernoulli, y si se sabe la velocidad del fluido y el área  por donde esta pasando se  puede determinar el caudal.

 

Video de Medidor de Presión Diferencial

 

Turbina •

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El principio básico esta basado en que una variación en la velocidad velocidad del rotor esta relacionada linealmente con la velocidad de flujo. La relación entre la velocidad del fluido y la velocidad del rotor es lineal lineal dentro dentro ± 1%, sobre una amplia relación de capacidades “rangeability”.

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Existen grandes diferencias entre los medidores de turbina usados en líquidos y gas natural.

 

Video de Medidor de Turbina

 

Ultrasónicos •

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El principio básico se fundamenta en enviar una onda de sonido en un ángulo agudo a través de la tubería. La diferencia de tiempos entre el pulso de transmisión y la recepción depende de la convección de la onda en el fluido y esta relacionado directamente con la velocidad de fluido.

 

Video de Medidor Ultrasónico

 

Másicos • Los medidores másicos o •

Corilis están basados en la deformación de una tubería que se encuentra vibrando. La vibración es producida por una bobina “Coil Driver”.

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Cuando un fluido pasa a través del medidor, es forzado a tomar vertical que tieneelelmomento tubo debido a la vibración de éste. Cuando el fluido atraviesa los tubos, la señal de los pickoffs queda desfasada.

 

Video de Medidor Másico

 

Desplazamiento Positivo • Son medidores que segregan o •

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dividen el flujo en volúmenes discretos y luego suman el volumen total. Los medidores tipo diafragma son ideales para flujos  pequeños. Este tipo de medidores deben ser probados a dos o mas tasa de flujo. La mas baja debe estar entre el 20% y el 40% de su capacidad. La mas alta entre el 80% y 100% de su capacidad 

 

Video de Medidor de Diafragma

 

Supervisión de la Metrología de Gas Natural

 

Normatividad •

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Con fecha 13 de marzo de 2012, INDECOPI publica la Resolució Reso lución n del Servicio Nacional Nacional de Metrología Metrología N° N° 0012012/SNM-INDE 2012/SNM-INDECOPI COPI Control Eléctrica. Metrológico de los Medidores de Agua y Energía Cabe resaltar que en dicha resolución no incluye los medidores de gas natural. El 05 de mayo mayo del 2012 el literal literal a) del Artículo Artículo 71° 71° del Reglamento de Distribución de Gas Natural por Red de Ductos, fue modificado por el texto siguiente: ¨Los medidores de gas natural a ser utilizados en las acometidas, deberán cumplir con las disposiciones emitidas por el Servicio Nacional de Metrología del INDECOPI¨.

 

Normatividad •

Con fecha 27 de diciembre de 2012, INDECOPI publica la Resolució Reso lución n del Servicio Nacional Nacional de Metrología Metrología N° N° 0072012/SNM-INDE 2012/SNM-INDECOPI COPI mediante cuallas aprueban la Norma NMP-016:2012, donde selafijan l as características de los medidores de gas natural. En dicha resolución se señala lo siguiente:  –

 Artículo 2º.- El plazo para la implementación implementación y el cumplimiento cumplimiento de la norma metrológica peruana NMP 016:2012 es de un año contado a partir de la publicación de la presente resolución. Las empresas concesionarias o prestadoras de servicios de gas son responsables de la correcta aplicación de esta medida. En tanto no entre en vigencia esta norma, podrá admitirse transitoriamente las evaluaciones Internacional de modelo realizadas sobre la base de la Recomendación OIML R31.

 

Normatividad •

…  –

 Artículo 3º.- Los medidores de de gas nuevos que que se instalen en el

 país vencido plazo 12 plazo de deberán implementación implementación norma metrológica  peruana NMPel016:2012 016:20 cumplir de cumplir conlalas exigencias exigencias establecidas en ella.  –  Artículo 4º.- Los medidores de gas serán evaluados con la norma metrológica con la que fueron fabricados, RI OIML 31 o NMP 016:2012 según corresponda. Los medidores de gas fabricados bajo la RI OIML 31, que hayan sido adquiridos por las empresas concesionarias o prestadoras de servicios de gas antes del vencimiento del plazo de implementación de la norma NMP 016:2012 serán evaluados con la norma metrológica con la que fueron fabricados.

 

Normatividad •

INDECOPI publica el 17 de enero de 2014 la Resolución del Servicio Servicio Nacional Nacional de Metrología Metrología N° N° 001-2 001-2014/S 014/SNMNMINDECOPI, donde se aprueban las disposiciones complementarias complementa rias respecto al control metrológico de los medios de medición de agua potable, energía eléctrica y gas, donde se señala la obligatoriedad de realizar controles metrológicos iniciales y periódicos.

 

Procedimiento de Supervisión •

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Con fecha 23 de diciembre de 2015 se publica la Resolución del Consejo Directivo que aprueba la Norma d e sCNa ontura traral. stl.e y Verificación Periódica de Medidores de Gas Ga Natu La norma tiene como objetivo establecer los lineamientos a seguir para el contraste y la verificación periódica de los medidores de gas natural, en cumplimiento de la normativa vigente. El contraste y la verificación periódica del medidor de gas natural serán realizados en laboratorio o en campo, por Organismos de Inspección Tipo A.

 

Definiciones •

C audal udal,, Q : Cociente de la cantidad real de gas que pasa

 por el Medidor de Gas Natural y el tiempo tiempo que esta •

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cantidad tarda en Qma pasarx :por el medidor de al gas. C audal Má Máxx i mo, Qmax  Caudal más alto cual se requiere que opere un Medidor de Gas Natural dentro de los límites de su Error Máximo Permisible cuando se opera bajo sus condiciones nominales de operación. C auda udall Mí Mí ni nim mo, Qm Q mi n: Caudal más bajo al cual se requiere que opere un Medidor de Gas Natural dentro de los límites de su Error Máximo Permisible cuando se opera bajo sus condiciones nominales de operación.

 

Definiciones •

C auda udall de Tr Tra ans i ci ción, ón, Qt : Caudal que ocurre entre el

caudal máximo Qmax y el caudal mínimo Qmin en el cual el alcancey del caudal se divide en dos la “zona superior” la “zona inferior”, cada una zonas, de las cuales se •

caracteriza por su propio Error Máximo Permisible. C las e de E x actitu ctitud  d : Clase de instrumento i nstrumentoss o sistemas de medición que cumplen requisitos metrológicos determinados, destinados a mantener los errores de medición o las incertidumbres instrumentales i nstrumentales dentro de los límites especificados en condiciones de funcionamiento dadas.

 

Definiciones •

C on onttra rass te o V eri rific fica aci ción ón: Proceso técnico que permite

determinar los errores del Medidor de Gas Natural •

mediante su comparación con un medidor patrón. E rr rror or Má Máx imo P ermis ibl ible e (E MP ): Valor extremo del error de medición (que puede ser de signo positivo o negativo), con respecto a un valor de referencia conocida, permitido  por especificaciones o reglamentaciones reglamentaciones para una medición, instrumento o sistema de medición dado.

 

Supervisión y Fiscalización  A solicitud del Usuario

Contraste  Alcance de la Norma

 A solicitud solicitud del Concesionario

 AOsinergmin solicitud de

Verificación Periódica

 

Verificación Periódica •

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El Concesionario deberá contar con un programa semestral de verificación periódica. Para determinar el programa semestral de verificación  periódica se utilizará la formula siguiente para el tamaño de muestra y se tomará el tipo de muestreo aleatorio estratificado. Donde: N = Población o Universo e = error error muestral muestral (e=2%) p = probabilidad de ocurrencia (p=50%) q = probabilidad de no n o ocurrencia (q=50%) n = tamaño de muestra z = confiabilidad del 95% (z=1.96)

 

Errores Máximos Permisibles

Caudal Q

Qmin ≤ Qt<

< Qt ≤Qmax

Durante la evaluación del modelo y verificación inicial

Durante la evaluación posterior y en servicio

Clase de exactitud

Clase de exactitud

05

1

15

05

1

15

±1%

±2%

±3%

±2%

±4%

±6%

±0.5%

±1%

±1.5%

±1%

±2%

±3%

En aq aque uello lloss caso casoss qu que e alguno alguno de los los va valo lore ress ob obte tenid nidos os de dell Cont Contra rast ste e no se encuentre dentro encuentre dentro del Error Máximo Máximo Permi Permisible sible indicado indicado en la tabla de la NMP , el Concesionario deberá realizar el reintegro reintegro o recupero según corresponda.