Transferencia de Custodia PDF [PDF]

Zitiervorschau

Tabla de contenido 1.

INTRODUCCION .............................................................................................................................. 3

2.

CONCEPTOS IMPORTANTES ........................................................................................................... 3 2.1

NORMA Y PROCESO DE NORMALIZACIÓN ISO ................................................................ 4

2.3 NORMAS, PRACTICAS RECOMENDADAS Y STANDARES UTILIZADAS EN LA TRANSFERENCIA DE CUSTODIA DE GAS NATURAL. .............................................................................................. 5 3.

ANALISIS DE INCERTIDUMBRE ....................................................................................................... 7 3.1

REGLAS PARA EXPRESAR UNA MEDIDA Y SU INCERTIDUMBRE ........................................... 7

4.

CALIBRACIÓN ................................................................................................................................ 12

5.

TRAZABILIDAD .............................................................................................................................. 13

6.

GENERALIDADES DE LA MEDICIÓN DE FLUJO.............................................................................. 14

7.

8.

9.

6.1

CONCEPTO DE TASA DE FLUJO Y LAS FORMAS DE MEDIRLA. ............................................. 15

6.2

TASA DE FLUJO VOLUMÉTRICO............................................................................................ 15

6.3

TASA DE FLUJO MÁSICO. ...................................................................................................... 15

6.4

IMPORTANCIA DE LA MEDICIÓN DEL FLUJO. ...................................................................... 15

FACTORES QUE AFECTAN LA MEDICIÓN...................................................................................... 16 7.1

COMPOSICIÓN Y ESTADO DEL FLUIDO. ............................................................................... 16

7.2

VISCOSIDAD. ......................................................................................................................... 16

7.3

DENSIDAD. ............................................................................................................................ 16

7.4

GRAVEDAD ESPECÍFICA. ....................................................................................................... 17

7.5

COMPRESIBILIDAD ............................................................................................................... 17

7.6

TEMPERATURA ..................................................................................................................... 17

7.7

PRESIÓN ................................................................................................................................ 17

7.8

NÚMERO DE REYNOLDS ....................................................................................................... 17

7.9

VELOCIDAD DEL FLUIDO ....................................................................................................... 17

MEDIDOR DE FLUJO...................................................................................................................... 18 8.1

ELEMENTO PRIMARIO .......................................................................................................... 18

8.2

ELEMENTO SECUNDARIO ..................................................................................................... 18

SELECCIÓN DE LOS MEDIDORES DE FLUJO. ................................................................................. 19 9.1

TIPO DE FLUIDO Y CONDICIONES DEL PROCESO. ................................................................ 19

9.2

PROPÓSITO DE LA MEDICIÓN .............................................................................................. 19

9.3

RENDIMIENTO ...................................................................................................................... 19

9.4

INSTALACIÓN ........................................................................................................................ 19

Transferencia de Custodia – Aspectos importantes

9.5

CONSIDERACIONES AMBIENTALES Y DE SEGURIDAD ......................................................... 19

9.6

CONSIDERACIONES ECONÓMICAS ....................................................................................... 19

10.

CLASIFICACIÓN DE LOS MEDIDORES DE FLUJO. ...................................................................... 19

10.1

MEDIDORES VOLUMÉTRICOS............................................................................................... 20

10.2

MEDIDORES DE VELOCIDAD ................................................................................................. 20

10.3

MEDIDORES INFERENCIALES ................................................................................................ 20

10.4

MEDIDORES MÁSICOS .......................................................................................................... 20

11.

PERSPECTIVAS DEL FUTURO DE LOS MEDIDORES DE FLUJO. ................................................. 20

12.

COMPARACION DE LAS DIFERENTES TECNOLOGIAS PARA LA MEDICION EN TRANSFERENCIA DE CUSTODIA DE GAS NATURAL .............................................................................................. 21

13.

TRANSFERENCIA DE CUSTODIA ................................................................................................ 22

Texto de estudio, realizado por el Ing. MSc. Edgar Gustavo Villavicencio Palacios, Santa Cruz de la Sierra – Bolivia, Enero de 2012 – Uvirtual.

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TRANSFERENCIA DE CUSTODIA – ASPECTOS IMPORTANTES 1. INTRODUCCION El presente compendio obtenido de bibliografía actual, resume los aspectos más importantes relacionados a la transferencia de custodia de hidrocarburos. La custodia de un hidrocarburo pasa del productor al transportador, luego al distribuidor y por último al usuario final. Como mínimo, existe una medición fiscal por día entre cada uno de estos actores. Por este motivo, se deben utilizar métodos y normas para garantizar la trazabilidad de los patrones de medición internacionales. Por otra parte ninguna medición es absolutamente exacta. En este sentido puede decirse que ninguna medición será totalmente cierta debido a las limitaciones instrumentales y humanas. Para poder acotar la validez de una medición debe conocerse algo acerca de los probables errores e incertezas involucrados en el proceso de medición. En general, dichos valores están provocados por el sistema que componen el fenómeno a medir, el instrumento utilizado y el experimentador. Cabe mencionar que en la lectura complementaria de la semana se adjunta un artículo completo de trazabilidad e incertidumbre, con ello Ud. Tendrá un concepto claro y definido de estos aspectos fundamentales en la transferencia de custodia. 2. CONCEPTOS IMPORTANTES  Medición: Es el conjunto de acciones que tienen por objeto determinar el valor de una magnitud particular denominada mensurando.  Procedimiento de Medición: Es la secuencia específica de operaciones utilizada para medir determinada magnitud particular, siguiendo un principio establecido y de acuerdo a un método dado.  Instrumento de medición: Aparato destinado a obtener medidas directas que permiten estimar los valores de diversas magnitudes particulares.  Mensurando: Magnitud medida por un instrumento.  Valor verdadero: Valor real del mensurando.  Sistema de Medición: Incluye instrumentos, patrones de calibración, conceptos y leyes físicas, operarios humanos, valores de propiedades y constantes, etc.  Escala: Conjunto de símbolos o marcas ubicados en el instrumento, a menudo acompañados de una referencia numérica y normalmente a lo largo de una recta o arco de círculo.

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 Índice: Puntero, aguja, lápiz, punta luminosa, superficie líquida, etc. cuya posición indica el valor de la magnitud.  Longitud de Escala: Es la distancia entre la primera y última marca indicada en unidades de longitud a lo largo del camino recorrido por el índice.  Espaciamiento de Escala: Es la distancia entre marcas adyacentes. Para que el índice sea legible tiene que ser mayor que 0.7mm.  División de Escala: Conjunto de valores limitados por dos trazos consecutivos.  Intervalo de Escala: Es la diferencia de valor representado por el desplazamiento del índice a través de un espaciamiento de escala.  Escala Lineal: Existe si el cociente entre el intervalo de escala y el espaciamiento de escala es constante a lo largo de toda la escala.  Resolución: Es el cambio en el valor de la magnitud que produce el menor cambio apreciable en la indicación del aparato. Varía generalmente entre el 10 y el 20 % del espaciamiento de escala.  Exactitud: Es una expresión cualitativa del grado de concordancia entre la magnitud medida y la magnitud real.  Repetibilidad: Es el reflejo de la dispersión de la de serie de valores que se obtienen al medir repetidas veces una misma magnitud.  Precisión: Término que se asocia en ocasiones a la repetibilidad, resolución o exactitud. Para evitar confusiones se evita su uso. 2.1

NORMA Y PROCESO DE NORMALIZACIÓN ISO

Se define como Norma al conjunto de especificaciones que caracteriza a un producto, proceso o procedimiento. Una norma es un patrón de referencia que representa una solución óptima para un problema que se repite. En general, las normas son documentos consensuales que tienen por objeto establecer los criterios mediante los cuales una determinada entidad, ya sea persona, producto, proceso, servicio o sistema, se adecua a una base de comparación definida o que es aceptable según ella. Algunos ejemplos de Normas son: ASTM, NCh de INN, ISO, etc. La Normalización ISO consiste en el proceso de formulación y aplicación de reglas que permitan abordar ordenadamente, con el concurso de todos los interesados, Ing. MSc. Edgar Gustavo Villavicencio P.

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una actividad específica para el beneficio de éstos y, especialmente, para promover una economía óptima, para el interés general, teniendo debida consideración de las condiciones de funcionamiento y exigencias de seguridad. En la aplicación de las normas, especialmente en el Control de Calidad, se requiere de sistemas de unidades y de instrumentos de medición, que permitan verificar el grado de concordancia entre el producto real y el valor de referencia indicado por la norma o patrón de comparación. Este requerimiento lo satisface la Metrología que es la base científicotécnica de las NORMAS, Control de Calidad y la Certificación de Calidad. Metrología se define como la Ciencia que tiene por objetivo el estudio de los sistemas de pesas y medidas, deriva de “metron” = medida y “logos” = tratados, por lo tanto es la Ciencia de medir, que significa cuantificar la magnitud de cualquier fenómeno por comparación con otro de la misma naturaleza y reconocido como Patrón. Otros autores definen como la Ciencia que se dedica al estudio de las mediciones. Todo fenómeno físico o químico que sea posible medir, entra en el campo de la “Metrología” (Está relacionado con todas las ciencias de la Ingeniería). 2.3 NORMAS, PRACTICAS RECOMENDADAS Y STANDARES UTILIZADAS EN LA TRANSFERENCIA DE CUSTODIA DE GAS NATURAL. Los principales estándares de la Industria del gas son: 1.- American Gas Association • AGA 3 – Placas Orificio • AGA 5 – Cálculos Energéticos • AGA 7 – Turbina Axial • AGA 8 - Cálculos de Supercompresibilidad • AGA 9 – Ultrasónicos • AGA 10 - VOS (Calculada vs Medida) • AGA 11 – Medidores Coriolis. 2.- American Petroleum Institute • API 14: Natural Gas Fluid Measurement. 3.- ISO • ISO 5167- Placa Orificio. 4.- Regulaciones Locales

Estándares de aplicación para sistemas de Medición Fiscal (AGA y API) Estas dos organizaciones son: a) American Petroleum Institute (A.P.I.).

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Es una organización que representa a más de 400 empresas de la Industria del Gas y el Petróleo de los Estados Unidos. Está dividida en sectores de actividad: upstream, downstream, actividades marítimas, propietarios y operadores de oleoductos / gasoductos, etc. Los estándares del A.P.I. describen los métodos que aseguran una transferencia fiscal con un tipo de medidor particular u otro instrumento. A.P.I. no provee caudalímetros para transferencia de custodia, tampoco define requerimientos de exactitud sino que facilita al usuario la utilización de las mejores prácticas y usos en medición en medición y calibración. b) American Gas Association (A.G.A.) Es una organización que representa a 192 empresas de energía de los Estados Unidos que se dedican a la provisión de gas natural en hogares, empresas e industrias. Provee programas y servicios a sus miembros: propietarios de gasoductos, city gates, transportistas, compañías internacionales dedicadas a las actividad de gas e industrias relacionadas con el gas natural. Los reportes de A.G.A. proveen datos técnicos e información respecto a procedimientos prácticas y guías para una instalación segura y efectiva. Operación, testeo y mantenimiento de la medición y su medidor asociado. Provee principios científicos, aplicaciones y uso para todo tipo de dispositivo de medición de caudal volumétrico, másico y de poder calorífico. Estos estándares proveen las ecuaciones necesarias para el cálculo preciso del caudal volumétrico, másico y de poder calorífico. Se utiliza el AGA 8 para el cálculo del factor de compresibilidad, a partir de la composición del gas. Con este factor se puede calcular el volumen de gas utilizando las normas correspondientes para la placa orificio, la turbina, rotativo y ultrasónico. A.P.I. vs A.G.A. Ambas organizaciones, AGA. – API., publican documentos que se utilizan como guías. El AGA. es específico para Gas, mientras que el API. Realiza los estándares para líquidos como para gases. AGA. realiza la publicación de reportes. API realiza la publicación de estándares (MSMP). El reporte # 11 del AGA. es adoptado por el API sin modificaciones para el Manual de Mediciones de Petróleo (API Capítulo 14.9). En el trabajo, se desarrollará y explicará lineamientos básicos sobre el diseño, instalación, operación, calibración y mantenimiento de los diferentes medidores utilizados para la transferencia de custodia, utilizando instrumentos tales como la placa orificio, turbinas,

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ultrasónicos de multi-haz y medidores tipo coriolis. Estos lineamientos se basarán según los reportes de la Asociación Americana de Gas (AGA) y recomendaciones de proveedores. 3. ANALISIS DE INCERTIDUMBRE Por errores entendemos que son aquellas “equivocaciones” que se comenten durante el desarrollo del experimento y que pueden ser corregidas. Por ejemplo, equivocaciones en los cálculos o que el observador tenga problemas de visión. Las incertidumbres, en cambio, son todos aquellos factores que intervienen en el proceso de medición, ya sean pertenecientes al fenómeno, al instrumento o al observador, y que no son posibles de eliminar del proceso. Esto fija en la medición tomada una cota de valores en los cuales se puede “asegurar” su validez. Los factores que producen incertidumbres en la medición pueden ser: paralaje en la medición, fluctuaciones de las condiciones del entorno (por ejemplo las condiciones climáticas), sensibilidad, calibración, repetibilidad, ruido, inercia, clase, meniscos, escala y apreciación del instrumento, entre otros. 3.1

REGLAS PARA EXPRESAR UNA MEDIDA Y SU INCERTIDUMBRE

Toda medida debe ir seguida por la unidad, obligatoriamente del Sistema Internacional de Unidades de medida. Cuando un experimentador mide una magnitud, debe tener gran cuidado para no producir una perturbación en el sistema que está bajo observación. Por ejemplo, cuando medimos la temperatura de un cuerpo, lo ponemos en contacto con un termómetro. Pero cuando los ponemos juntos, algo de energía o "calor" se intercambia entre el cuerpo y el termómetro, dando como resultado un pequeño cambio en la temperatura del cuerpo que deseamos medir. Así, el instrumento de medida afecta de algún modo a la cantidad que deseamos medir. Además todas las medidas están afectadas en algún grado por una incertidumbre experimental debido a las imperfecciones inevitables del instrumento de medida, las limitaciones impuestas por nuestros sentidos que deben registrar la información, y el medio en el cual se desarrolla la medición. Todo resultado experimental o medida realizada en el laboratorio debe ir acompañada del valor estimado de su incertidumbre y de las unidades empleadas. Por ejemplo, al medir una cierta distancia hemos obtenido: 297 mm ± 2 mm. De este modo entendemos que el valor real de dicha magnitud está entre 295 mm y 299 mm. Las incertidumbres se deben expresar con una única cifra significativa. Solo en casos excepcionales puede aparecer una segunda cifra 5 o 0.

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La última cifra significativa en el valor de una medición debe corresponder al mismo orden de magnitud que su incertidumbre (décimas, centésimas, etc.), expresadas en las mismas unidades. Expresiones incorrectas: 23.463 cm ± 0.165 cm 43.1267 m ± 0.06 m 345.2 m ± 3 m Expresiones correctas: 23.5 cm ± 0.2 cm 43.13 m ± 0.06 m 345 m ± 3 m Medición directa Un experimentador que haga la misma medida varias veces no obtendrá, en general, el mismo resultado, no sólo por causas imponderables como variaciones imprevistas de las condiciones de medida (temperatura, presión, humedad, etc.) sino también por las variaciones en las condiciones de observación del experimentador. Cada medida tiene asociada una incertidumbre. Esto determina en la medición un rango o cota en la cual no se puede asegurar donde está el valor real. Un ejemplo simple es aquel en el que se mide con una cinta métrica. La medida buscada puede encontrarse justo en medio de dos de las líneas que me marcan los milímetros: ¿qué valor se acepta como válido? Por esto decimos que el resultado de una medición tiene tres elementos fundamentales: su valor más probable o valor medio, su incertidumbre asociada y sus correspondientes unidades. En este sentido todo resultado debe ser expresado en la forma: xi ± .xi Se debe anotar con las unidades que correspondan. Para poder entender la incertidumbre debida a la apreciación del instrumento, en primer lugar diferenciaremos entre instrumento analógico y digital. Instrumento analógico es aquel que presenta una “escala visible” con la cual se determina la medición. Ejemplos son la cinta métrica, el calibre, el barómetro de mercurio, el cronómetro analógico y el amperímetro analógico, entre otros. En cambio, se entiende por instrumento digital a aquel que presenta la medición en forma de una lectura numérica como resultado de un proceso interno del instrumento. Ejemplos típicos son el cronómetro digital, el multímetro digital (tester digital), balanza digital, etc.

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Definiremos a la apreciación del instrumento como la menor división en la escala o la diferencia entre dos mediciones consecutivas. Por ejemplo la apreciación de una cinta métrica es de 1 mm y la de un calibre puede ser de 0.1 mm. Cuando la medición se realiza con un instrumento analógico es común que el evento a medir marque en el instrumento un valor “entre” las líneas que separan la escala (ver figura). Cuando esto suceda el experimentador debe estimar el valor de la medición. A la incertidumbre de esta medición se le asignará la mitad de la apreciación. Por ejemplo: 3.25 cm ± 0.05 cm Aquí como el valor se encontraba entre 3.2 cm y 3.3 cm se estimó el valor x=3.25 cm; además la apreciación del instrumento es 1 mm = 0.1 cm y le asignamos la mitad del valor a su incertidumbre, .x = 0.05 cm. Cuando la medición se realiza con un instrumento digital no es posible hacer una estimación ya que el instrumento nos da la medida asociada al evento observado. En este caso se asigna a la incertidumbre el valor de la apreciación del instrumento. Por ejemplo si tenemos un cronómetro con una apreciación de un milisegundo (1 ms) y el resultado de la medición es x=23.448 s, el resultado de la medición se expresa como: 23.448 s ± 0.001 s donde el valor real de la magnitud queda incluida en el intervalo: 23.447 s