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SIMULADOR FUNCIONAL DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO PARA PROCEDIMIENTO DE FISCALIZACIÓN

HARBEY DE JESUS ARDILA POVEDA JAIME ANDRES SERNA RODRIGUEZ

COINSPETROL LTDA ESCUELA DE PRODUCCION TÉCNICA PRODUCCION DE POZOS DE PETROLEO Y FACILIDADES DE SUPERFICIE VILLAVICENCIO 2011

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SIMULADOR FUNCIONAL DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO PARA PROCEDIMIENTO DE FISCALIZACIÓN

HARBEY DE JESUSARDILA POVEDA JAIME ANDRES SERNA RODRIGUEZ

Doctora JOHANNA PAOLA SILVA RODRÍGUEZ Directora De Investigación Y Proyecto De Grado

COINSPETROL LTDA ESCUELA DE PRODUCCION TÉCNICA PRODUCCION DE POZOS DE PETROLEO Y FACILIDADES DE SUPERFICIE VILLAVICENCIO 2011

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CONTENIDO

1 - GLOSARIO

6

2 – INTRODUCCIÓN

10

3 - PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

11

4 – JUSTIFICACIÓN

12

5 – OBJETIVO

13

5.1 – GENERALES

13

5.2 – ESPECIFICOS

13

6 - ALCANCES Y LIMITACIONES

14

6.1 – Alcances

14

6.2 – Limitaciones

14

6.3 – Soluciones

14

7 - METODOLOGÍA

15

8 - MARCO TEORICO

16

8.1 - Fiscalización De Crudo

16

8.2 - Puntos De Fiscalización

16

8.3 - Medición Estática

18

8.4 - Simulador Funcional

18

8.4.1 - Componentes Del Simulador Funcional

19

8.4.2 - Bomba De Transferencia

21

8.4.2.1 - Electrobomba de agua 370w-0.5hp

22

8.4.3 - Tapa De Caneca De 55 Gal Con 3 Orificios Y Un Boca De Aforo

23

8.4.4 – Tanque

24

8.4.5 - Cheques Horizontales De 1”

25

8.4.6 - Tramos De Manguera De 1.5m X 1”

26

8.4.7 - Tee De 1pulg En Pvc

27

8.4.8 - Adaptador Para Manguera De 1 Pulg En Pvc

27

8.4.9 - Codo De 1 Pulg En Pvc

28

8.4.10 - Válvulas De 1” En Pvc

29

3


8.4.11 - Adaptador Macho En PVC

30

8.4.12 - Tubo De 1 Pulg En PVC

30

8.5 - Equipos De Medición Estática

31

8.5.1 - Equipos Para La Medición

31

8.5.1.1 - Cintas De Medición

31

8.5.1.1.1 - Cinta Para Medición Método Al Vacío

32

8.5.1.1.2 - Cinta Para Medición A Fondo

32

8.5.1.1.3 - Plomadas De Medición

33

8.5.1.2 - Pasta De Medición De Agua

33

8.5.1.3 - Toma Muestras

34

8.5.2 - Medición Al Vacío

35

8.5.2.1 - Pasos Para La Medición Al Vacío

35

8.5.3 - Medición A Fondo

37

8.5.4 - Medición De Agua Libre

38

8.5.5 - Pasos Para La Medición De Agua Libre

38

8.5.6 - Muestreo Manual

39

8.5.6.1 - Método De Muestra Corrida (Running Sample)

40

8.5.6.2 - Medición De Temperatura

40

8.5.6.2.1 - Equipos Para Medir La Temperatura

40

8.5.6.3 - Tablas De Calibración De Tanques

41

8.5.7 - Desarrollo De Proceso De Fiscalización En La Medición Estática

41

8.5.7.1 - Ejemplo De Llenado De Un Tanque

41

8.5.7.2 - Accesorios para fiscalizar el volumen neto de crudo en un tanque

43

8.6 - Medición Dinámica

46

8.6.1 - Medidores De Turbina

46

8.6.1.1 - Características Principales

47

8.6.1.2 - Instalación Típica De Un Medidor De Turbina

48

8.6.1.3 - Características Según Normas API

50

8.6.1.4 - Principio De Medición

51

8.6.1.5 - Factores Que Afectan El Área De Flujo

52

4


8.6.1.5.1 – Cavitación

52

8.6.1.5.2 - Contrapresión mínima para evitar la cavitación

53

8.6.1.5.3 – Depósitos

54

8.6.1.5.4 - Incrustaciones o Filamentos

54

8.6.1.5.5 - Viscosidad del Líquido

54

9 - ANEXOS

55

10 – CONCLUSIONES

58

11 – BIBLIOGRAFÍA

59

12 – CIBERGRAFÍA

60

5


2. GLOSARIO  Agua en suspensión: Es el agua dentro del petróleo o derivado que esta finamente dispersa como pequeñas góticas.  Agua Libre: Es el agua que existe como capa separada del hidrocarburo (típicamente abajo del petróleo, en el fondo del tanque).  Altura de Referencia: Es la distancia desde el fondo del tanque hasta la marca de referencia.  Cinta de Medición: Es la cinta de acero, graduada, usada para la medición de un producto en un tanque.  Medida a Fondo: Es la profundidad del líquido en un tanque. Medida desde la superficie del líquido hasta el punto de medición.  Medición en Vació: Es la distancia desde el punto de referencia hasta la superficie del líquido en un tanque.  Pasta indicadora de producto: Es la pasta que contiene un producto químico, el cual cambia de color cuando se pone en contacto un producto específico.  Plato de Medición: Un plato localizado bajo la escotilla de medición y donde se encuentra el punto de medición.  Plomada: Es la pesa (Plomada) adjunta a la cinta de medición, de suficiente peso para mantener la cinta tensa de tal forma que facilite la penetración.  Punto de Medición: Es un punto en o cerca al fondo del tanque hasta el cual llegara la cinta durante la medición y desde donde se tomaran las distancias.

6


 Punto de Referencia: Es un punto en la escotilla de medición que indique la posición desde donde se medirá.  Sedimentos suspendidos: Son los sólidos no hidrocarburos presentes dentro del petróleo pero no en solución.  Sedimento de fondo: Son los sólidos no hidrocarburos presentes en el tanque como capa separada en el fondo.  Volumen bruto observado (GOV): Es el volumen de petróleo o producto incluyendo agua disuelta, en suspensión y sedimento suspendido pero excluyendo agua libre y sedimento de fondo, medido a la temperatura y presión presente en el crudo.  Volumen estándar bruto (GSV): Es el volumen del petróleo o producto refinado incluyendo agua disuelta, agua suspendida y/o sedimento suspendido pero excluyendo el agua libre y sedimento de fondo, calculados a condiciones estándar (60°F y 0 psig).  Volumen estándar neto (NSV): Es el volumen del petróleo excluyendo agua total y sedimento total, calculados a condiciones estándar (60°F y 0 psig).  Volumen total Calculado (TCV): Es el volumen estándar bruto más el agua libre medida a la temperatura y presión presente (este concepto es particularmente útil cuando se comparan cifras de buques después del cargue).  Volumen total observado (TOV): Es el volumen de petróleo o producto incluyendo agua total sedimento total, medido a la temperatura y presión presentes en el crudo o refinado. 7


 Zona Crítica: Es la distancia entre el punto donde el techo flotante está apoyado en sus soportes normales y el punto donde el techo esta flotando libremente. Características Importantes De Los Tanques  Artesón Consiste en una estructura tipo caja abierta en su parte superior, que se instala en líneas de succión para evitar que los sistemas de bombeo puedan succionar agua y/o sedimentos que generalmente se deposita en el fondo del tanque.  Bocas de inspección Facilita la entrada y salida de personal que realiza inspecciones y actividades de mantenimiento.  Boquillas Son conexiones de entrada y salida de las tuberías que se conectan al casco para instalar los respiraderos en el techo.  Escaleras Se emplean para subir al techo y efectuar mediciones, inspecciones, mantenimiento, otros.  Equipos de medición Se utilizan diversos sistemas de medición de nivel desde el menos complejo flotador y cadena, hasta equipos automatizados tipo radar.  Escotilla de medición Es la abertura que está sobre el techo del tanque para hacer las mediciones y toma de muestras para determinar la calidad. Estas deben permanecer cerradas para evitar la evaporación del crudo o producto.  Exactitud Capacidad de un instrumento de medición para indicar valores cercanos al valor verdadero de la cantidad medida.

8


 GPM Galones por minuto. utilizando el mismo método con el mismo instrumento en el mismo sitio y un tiempo corto entre prueba y prueba.  Linealidad Es la capacidad de un medidor para mantener su factor de calibración casi constante en un rango de flujo específico  Líneas Los tanques poseen líneas de: entrada, salida, recirculación, drenajes, juntas de expansión, líneas de contra expansión y en algunos casos de vapor.  Repetibilidad

Es la proximidad entre dos valores sucesivos medidos de la

misma variable,  Respiraderos Facilita la entrada y salida de personal que realiza inspecciones y actividades de mantenimiento.  Rompe vórtice Pieza que evita la entrada de vapores a la línea de succión cuando los niveles de líquido son bajos y se forman turbulencias.  Plataforma de aforo Es una estructura instalada en la parte superior del tanque desde donde se efectúan los aforos oficiales en forma segura.  SCFM Miles de pies cúbicos estándar.  Termopozos Permite realizar operaciones visuales de la temperatura del crudo o producto mediante el uso de termopares o termómetros.  Tubo de Medición Es un dispositivo que va instalado desde el fondo del tanque hasta la plataforma de medición por donde se introduce la cinta para efectuar las mediciones oficiales.

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2. INTRODUCCION

Determina la cantidad de flujo que circula a través de un elemento primario de medición. Existen dos métodos de medición: Medición estática(se hace en los tanques).Medición dinámica (se hace en tuberías con medidores), nos vamos a enfocar en la medición estática.

El simulador funcional nos mostrara uno de los temas de la fiscalización enfocado en la medición estática, aplicado en la medición de tanques en la industria de los hidrocarburos, pretende facilitar al profesorado material didáctico complementado en instrumentos y aplicaciones muy parecidas a la realizadas el campo de producción y almacenamiento de crudo.

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4.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Debido a la falta de laboratorio en la institución COINSPETROL LTDA.En la técnica de producción, en la línea de carrera de producción III es necesario realizar prácticas de fiscalización en la medición estática para la mejor comprensión del procedimiento del paso a paso de la parte teórico práctico de la fiscalización y medición estática de un tanque (teniendo en cuenta el llenado y envío de crudo a las estaciones).

En vísperas de las experiencias vividas, fundamentamos un simulador funcional para complementar el aprendizaje de nuevas generaciones, y así completar una parte más del laboratorio de la institución COINSPETROL LTDA. Apoyando a nuestra técnica producción y fortaleciendo mejor nuestro conocimiento y siendo más competentes.

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4. JUSTIFICACION

Desde los comienzos de la historia de la Producción y Transporte de Petróleo, las Mediciones de Flujo, Recirculaciones, Bombeos, y traslados de fluido de tanque a tanques, etc.; han jugado un papel demasiado importante, la medición estática en la fiscalización por lo tanto es indispensable, la preparación practica como la parte teórica sobre los procedimientos de la medición estática en los tanques, y el procedimiento de traslado de crudo, ´´nos deben inquietar´´, por lo tanto debemos estar al tanto de todo esto.

La producción diaria a través de la medición estática, se determina por la diferencia de nivel del tanque ó tanques de un día a otro y el volumen bombeado ó entregado, Se ha determinado que en un tanque de 100,000 bls, una diferencia de 1mm puede representar un error de medición de 12 bls.

El simulador funcional para medición estática y traslado de fluidos podrá dar un mejor entrenamiento práctico y complementado con la parte teórica, haciendo técnicos en producción más competentes.

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5. OBJETIVOS

5.1.

General

Elaborar un simulador funcional para la medición estática y traslado de fluidos, haciendo las clases más didácticas, y reforzando mucho más el nivel de preparación de los estudiantes de la técnica de producción y complementar las clases de la técnica de producción en fiscalización y medición estática,

5.2.

Específicos

 Garantizar técnicos en producción más seguros de su preparación y más competentes en el momento de aplicar lo aprendido en el campo.  Generar la necesidad de la creación del laboratorio de COINSPETROL LTDA para la escuela de producción.

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6. ALCANCES Y LIMITACIONES

6.5.

Alcances

Gracias a esta simulador funcional para medición estática y traslado de fluidos, dejara a la institución una herramienta que garantice el aprendizaje en la conformación de una batería de producción, y hemos podido apreciar la necesidad de aplicar normas de seguridad al manipular presiones con los fluidos, que en el momento de realizar las pruebas pertinentes se aprende la parte teórica de la fiscalización en medición estática.

6.6.

Limitaciones

Se tiene problemas en la parte de conseguir los accesorios en pvc para el ensamblaje de el simulador funcional para medición estática y traslado de fluidos; por otra parte un inconveniente fue en el procedimiento de aforar las canecas; mas el transporte de el simulador por el tamaño de la misma.

6.7.

Soluciones

Los accesorios en pvc fueron traídos de Bogotá barrio Paloquemao; y después el aforo de las canecas se realizo con una cinta métrica y una cubeta de 1000cm^2 y el trabajo de un fin de semana, para solucionar el problema de transporte se contrato una camioneta en la cual el simulador llegara al instituto sin ningún daño estructural.

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7. METODOLOGÍA

En el tercer semestre de técnica de producción se vio la necesidad de complementar las clases de producción en el tema de fiscalización de hidrocarburos, debido a que la parte teórica no es suficiente para comprender y llenar las expectativas del desarrollo de la actividad en el campo.

En vísperas de realizar el proyecto de grado se enfoco en solucionar dicha falencia, creando un simulador funcional para simular un tema de fiscalización enfocado en la medición estática, realizada en los tanques de almacenamiento de crudo, el simulador funcional tendrá la propiedad para generar una medición estática muy similar a la realizada en el campo.

Con la ayuda de material reciclable (dos canecas), accesorios comprados y dos electrobombas se elaborara el simulador funcional, la cual tendrá características como los tanques debidamente con sus tablas de aforo, las tablas de conversión para convertir el API a 60f, los termómetros para hallar la temperatura de los fluidos y el caudal producido por las electrobombas, con estos datos el docente podrá hacer la clase práctica y así los alumnos comprenderán mejor el tema.

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8. MARCO TEÓRICO

8.1.

Fiscalización De Crudo

Fiscalizar significa medir, es decir, la comparación contra un patrón con el objetivo de determinar el valor de una variable, sobre la base de un procedimiento predeterminado.

La comparación se puede hacer en masa o en volumen. El cálculo habitual para la cuantificación del petróleo y sus derivados se efectúa en Volumen.

El volumen depende de varios factores físicos como son la temperatura, la presión, el tipo del fluido medido, el material que la contiene; por lo tanto es necesario corregir o tener en cuenta todos y cada uno de los factores para obtener una buena medición.

Dado que el crudo a ser fiscalizado se encuentra almacenado en Tanques o está siendo transferido desde otras estaciones por oleoductos, existen 2 tipos de medición que se realizan para cada una de estas condiciones y son: Estática y Dinámica.

8.2.

Puntos De Fiscalización

Los hidrocarburos líquidos se fiscalizarán en los sitios más cercanos a las áreas operacionales, los cuales deberán ser aprobados debidamente por el Ministerio de Minas y Petróleos, tomando como base la normativa legal y una relación favorable entre la calidad mínima requerida en las mediciones y la operación delos puntos de medición.

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Por ejemplo en el Distrito Amazónico a la fecha se tienen 41 puntos de fiscalización supervisados por RODA15, como se muestra en la tabla 1.1.

Para tener una idea más clara en la figura 1.1, se presenta la distribución de red de oleoductos del Distrito Amazónico con sus respectivos puntos de fiscalización dando a mostrar la importancia de medición estática.

1

1

Tabla 1.1 Puntos De Fiscalización Supervisados Por Roda

17


2

8.3.

Medición Estática

Es el Método para medir volumen bruto del líquido almacenado en tanques, utilizando sistemas manuales o automáticos.

8.4.

Simulador Funcional

Equipo para realizar pruebas de medición estática, hallando tiempo de despacho para trasladar un fluido de un tanque de 55 gal por medio de bombas con un caudal

2

Figura 1.1 Red De Oleoductos Del Distrito Amazónico

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de 35l/min por una tubería de pvc de 1“controlada por 11 válvulas de 1” a otro tanque de 55ng gal, perfeccionando el nivel de llenado del tanque sugerido por el instructor, y adquiriendo destreza en la labor de despacho de fluidos. El instructor podrá anexar datos como temperatura un API deseado un nivel de llenado y un BSW aplicado al ejercicio, y poder recopilar información, concretarla con las tablas de corecico API a API de 60F y la tabla de conversión volumétrica anexas al simulador funcional

8.4.1. Componentes Del Simulador Funcional

El simulador funcional costa de  1 electrobomba  1 tapa de caneca de 55 gal diámetro 58 cm con 3 orificios y un boca de aforo  2 canecas de 55 gal  2 cheques horizontales de 1”  2 tramos de manguera de 1.5m x 1”  2 T de 1”  4 adaptadores para manguera de 1”  6 adaptadores para tanque de 1”  6 codos de 1”  10 válvulas de 1”  16 adaptadores macho de 1”

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3

4

3 4

Diseñado por Jaime Andrés Serna y Harbey De Jesus Ardila Poveda Diseñado por Jaime Andrés Serna y Harbey De Jesus Ardila Poveda (vista superior)

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8.4.2. Bomba De Transferencia

El sistema de bombeo de crudo de la Estación OIL-EF-01 consta de una bomba Gardner Denver, con motor de combustión interna a gas natural Waukesha. No se conocen datos de diseño de esta bomba. La presión que reporta un manómetro ubicado a la descarga de la bomba indica un valor de 200 Psig.

La bomba esta ubicada en un galpón abierto, donde cuenta con instalaciones básicas para su funcionamiento: tuberías de suministro de gas natural, y tanques de almacenamiento de agua y aceite.

5

5

Facilidades De Superficie En La Industria Petrolera 21


8.4.2.1.

Electrobomba de agua 370w-0.5hp

6

ESPECIFICACIONES

DESCRIPCIÓN

Material

Acero o material resistente a la corrosión

Conductos

Conector de descarga de 1 pulg de diámetro, y conector de entrada de succión de 1 pulg de diámetro

Alcance

profundidad de aspiración de hasta 7 metros y logra elevar el agua hasta 40 metros

Capacidad

El caudal máximo que logra es de 35 l/min

Características

Cuenta con un motor eléctrico de 0,5 HP de potencia

6

Foto de http://spanish.alibaba.com/products/370w-water-pump_2.html

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8.4.3. Tapa De Caneca De 55 Gal Con 3 Orificios Y Un Boca De Aforo

7

ESPECIFICACIONES

DESCRIPCIÓN

Material

Acero o material resistente a la corrosión

Conductos

3 Conducto de venteo de 3pulg de diámetro, y un conducto de aforo de 40 cm x 30 cm

Características

7

cierre con aro

Diseñado por Jaime Andrés Serna y Harbey De Jesus Ardila Poveda (vista superior)

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8.4.4.

Tanques

8

ESPECIFICACIONES

DESCRIPCIÓN

Material

Lámina metálica esmaltada resistente a la corrosión.

Longitud

88 cm

Diámetro

58 cm

Peso Orificios

4 ( 3 de una pulg y uno igual al diámetro de la caneca)

Color

negra por fuera y curaba por dentro

VOLUMEN

55 galones ,220 litros

8

Foto de venta.donkiz-co.com/venta/canecas_de_55_galones.htm

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8.4.5. Cheques Horizontales De 1”

9

Válvulas italianas válvula chek, válvula retención horizontal 1”

ESPECIFICACIONES

Material 9

DESCRIPCIÓN

Bronce

Foto de www.lightinthebox.com › ... › Accesorios de Grifos

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Dimensiones

a 8.3cm b 5.8cm c 1.8cm

Capacidad

125 LBS

8.4.6. Tramos De Manguera De 1.5m X 1”

10

Una manguera es un tubo hueco diseñado para transportar fluidos de un lugar a otro.

Diámetro

10

1m x 1pulg

Foto de www.orbitonline.com/lib/media

26


8.4.7. Tee De 1pulg En Pvc

11

Diรกmetros

a 2.2 cm b 7.9 cm c 4.1 cm d 3.2 cm

Material

Accesorios fabricados en PVC-U (Cloruro de Polivinilo), mediante moldeo por inyecciรณn

8.4.8. Adaptador Para Manguera De 1 Pulg En Pvc

12

Diรกmetros

11 12

1pulg

Foto de www.orbitonline.com/lib/media Foto de www.orbitonline.com/lib/media

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Material

Accesorios fabricados en PVC-U (Cloruro de Polivinilo), mediante moldeo por inyecci贸n

8.4.9. Codo De 1 Pulg En Pvc

13

Di谩metros

a 2.6 cm b 7.4 cm c 5 cm d 4 cm

Material

Accesorios fabricados en PVC-U (Cloruro de Polivinilo), mediante moldeo por inyecci贸n

13

Foto de www.orbitonline.com/lib/media

28


8.4.10.

Válvulas De 1” En Pvc

14

Dímetro

a 12.2 cm b 6.8 cm c 10.1 cm d10.3 e 13.8 cm f 6.6 cm

Materiales  Cuerpo en bola, enlaces escolar y roscado en pvc  Asientos bola en EPDM  Maneta en PPFV  Juntas toricas en NBR  Manetas sobredimensionadas y de doble posicionamiento, con indicador de posición del flujo  Imposibilidad de bloqueo del eje/bola por la presión de las contratuercas  En uniones roscadas se recomienda el uso de teflón  Las válvulas deben quedar exentas de las tensiones producidas por la tubería en la instalación

14

Foto de www.orbitonline.com/lib/media

29


8.4.11.

Adaptador Macho En PVC

15

Diรกmetros

a 2.2cm b 1.9cm c 5.2cm d 1pulg c 4.1cm

Material

Accesorios fabricados en PVC-U (Cloruro de Polivinilo), mediante moldeo por inyecciรณn

8.4.12.

Tubo De 1 Pulg En PVC

16

Diรกmetro

15 16

1 pulg

Foto de www.orbitonline.com/lib/media Foto de www.orbitonline.com/lib/media

30


Material

Accesorios fabricados en PVC-U (Cloruro de Polivinilo), mediante moldeo por inyección

8.5.

Equipos De Medición Estática

Son equipos que nos sirven para realizar la medición de crudo existente en los diferentes tanques de almacenamiento. En el anexo 10.1 se presenta información detallada sobre los tipos de tanques de almacenamiento.

8.5.1. Equipos Para La Medición

8.5.1.1.

Cintas De Medición

Son cintas metálicas con graduaciones y números en una de sus caras para facilitar su lectura, utilizadas para medición directa e indirecta. Debe estar graduada en m, cm y mm con una precisión de 0.32 cm por cada 30.8 m a 60° F.

ESPECIFICACIONES

DESCRIPCIÓN

Material

Acero o material resistente a la corrosión

Longitud

Continua y de acuerdo con la altura del tanque

Ancho

Entre 9.5 y 12.7mm ó de 3/8 a 1/2 pulg

Espesor

De 0.20 a 0.30 mm ó de 0.008 a 0.0012 pulg

Características

Montadas en un carrete o manivela resistente Terminal de la cinta Provisto con un cierre, resorte u otro sistema que permita fijarse a la plomada

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8.5.1.1.1. Cinta Para Medición Método Al Vacío Esta tiene el “cero “de la escala en el gancho de unión entre la cinta y aplomada. La escala para la cinta se inicia en forma ascendente desde el cero de referencia y para la plomada en forma descendente desde el mismo punto; la plomada debe tener forma rectangular como se muestra en la figura 1.2.

8.5.1.1.2. Cinta Para Medición A Fondo Esta cinta tiene el “cero” en la punta de la escala de la plomada. La escala para la cinta se inicia en forma ascendente desde el cero de referencia de la plomada; la plomada debe tener forma cilíndrica terminada en un cono como se indica en la figura 1.2.

17

17

Figura 1.2 Cinta De Medición

32


8.5.1.1.3. Plomadas De Medición

Tienen forma cilíndrica, cuadrada o rectangular, cuyas características se presentan en la siguiente tabla.

ESPECIFICACIONES

DESCRIPCIÓN

Material

Resistente a la corrosión

Longitud

Plomadas cónicas de 6 a 12 pulgadas; tipo barra de 18 pulgadas como mínimo

Diámetro

1 pulgada (2.54cm)

Peso

56.8 grs (20 onza)

Orificio y ojo

Integrado a la plomada, preferiblemente reforzado para evitar desgaste

Punta

Cónica y resistente para evitar deterioros al contacto con otros metales

Escala

Con mediciones de al menos 1/8 de pulgadas (3.175mm), precisión hasta 0.8mm y con un cero correspondiente en la punta de la plomada o barra

8.5.1.2.

Pasta De Medición De Agua

Tienen la propiedad de ser afectadas por el agua y no por el aceite; dejando de esta manera una marca visible en la cinta al cambiar de color, sus características se presentan en la siguiente tabla.

Especificaciones Color

Descripción

Amarillo y se torna rojo brillante al contacto con el agua

33


Textura

Suave al tacto (debe contener partes líquidas en el envase)

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8.5.1.3.

Toma Muestras

Son los equipos utilizados para tomar muestras a diferentes profundidades y pueden ser:  Tomamuestras tipo Beaker: Usados para tomar muestras puntuales, corridas y a todos los niveles. Deben ser pesados para facilitar la inmersión.  Tomamuestras de Zona: Exclusivos para tomar muestras puntuales, pues son recipientes cilíndricos que facilitan su cierre en el sitio escogido. Ejemplos son el muestreador tipo ladrón y el de flotador.  Tomamuestras de Fondo: Exclusivo para tomar muestras desde 1.25 cm del fondo.

18

Figura 1.4 Pasta De Medición

34


8.5.2. Medición Al Vacío

Consiste en medir la distancia que hay entre la superficie del líquido hasta lamarca de referencia y se obtendrá la altura del líquido, como se muestra en lafigura 1.5 Nivel = Alt.ref (BM) − (corte cinta + corte plomada)

Este método es usualmente utilizado en la medición de tanques de techo fijo ytecho flotante que poseen tubo de aforo con su punto de referencia.

19

8.5.2.1.

Pasos Para La Medición Al Vacío

Para realizar esta medición se sigue el siguiente procedimiento:

19

Figura 1.5 Esquema De Medición Al Vació

35


 Se baja la plomada diseñada para medición al vacío lentamente, hasta que toque la superficie del líquido. Se extrae la cinta y se anota la lectura o corte sobre la plomada.

20

 Se realizan 3 medidas, la diferencia entre las tres no debe exceder 3milímetros. Si dos de las medidas realizadas repiten se aceptará este valor, de lo contrario se hará el promedio de las tres. Es mandatario que se realicen las tres medidas.

21

20

Figura 1.6 Medición Al Vacío - Parte 1

21

Figura 1.7 Medición Al Vació - Parte 2

36


8.5.3. Medici贸n A Fondo

Consiste en medir el volumen de crudo con la cinta de fondo, para realizar lamedida se baja la cinta hasta alcanzar el fondo del tanque, se saca lentamente lacinta y el volumen de crudo ser谩 el que se obtenga a partir de la altura dada por lacinta y la tabla de aforo del tanque. Ver Figura 1.8

Para aceptar el valor medido se sigue el mismo procedimiento utilizado en elpunto 2 de la Medici贸n a Fondo.

22

22

Figura 1.8 Medici贸n A Fondo

37


8.5.4. Medición De Agua Libre

El agua libre se mide utilizando el procedimiento de medición a fondo, para locual es necesario el uso de pasta de corte de agua, la cual será untada en laplomada, como se muestra en la Figura 1.9.

23

Cuando la altura de agua excede la plomada, el agua libre puede ser medida aplicando en la cinta una capa de pasta de agua, o también puede medirse al vacío, o usando una pesa más grande de 45 cm.

8.5.5. Pasos Para La Medición De Agua Libre Para determinar el agua libre se siguen los siguientes pasos:  Se baja la plomada al fondo del tanque y se revisa la altura de referencia medida para asegurarse de que se ha alcanzado el fondo. Se mantiene la plomada sumergida durante 60 segundos. 23

Figura 1.9 Medición De Agua Libre A Fondo

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 Se saca la plomada del tanque y si es necesario se enjuaga el producto con un solvente ligero. No se debe rociar el solvente directamente en la pasta, pero se permite lavarla desde un nivel más alto.  El corte claro continuo más alto es el valor de agua oficial.

8.5.6. Muestreo Manual

El propósito de tomar muestras es obtener una porción representativa del contenido del tanque. Se toma la suficiente cantidad de muestras dependiendo delos análisis que se vayan a realizar. Figura 1.10.

24

24

Figura 1.10 Esquema Del Método Spot Sampling

39


8.5.6.1.

Método De Muestra Corrida (Running Sample)

Este método pretende tomar una muestra promedio del líquido, realizando con el muestreador un recorrido desde la parte superior, al punto más bajo deseado. En todo los casos la botella se llena solamente hasta el 80% de su volumen, si la botella sale llena se repite el muestreo.

8.5.6.2.

Medición De Temperatura

La razón para realizar esta medición es obtener la temperatura promedio del contenido de un tanque, ya que este valor es usado para calcular el volumen a temperatura estándar. Las mediciones de temperatura deben ser exactas.

En tanques que contengan más de 3 metros o 5.000 BLS de líquido, se toman 3 medidas de temperatura (superior, mitad, inferior) si la diferencia de temperatura entre dos niveles cualquiera excede 5 °F, se requieren medidas adicionales. En tanques que contengan 3 metros o menos de 5000 BLS de líquido, solo se necesita una medida en la mitad del tanque.

Las temperaturas múltiples en un tanque son promediadas y la temperatura promedio del tanque se reporta al valor más cercano 1 °F o 0.5 °C.

8.5.6.2.1. Equipos Para Medir La Temperatura

Para determinar la temperatura en tanques, se emplean termómetros de inmersión total con escala graduada en 1 °F y con precisión de 0.5 °F grabado en la columna, hecho en vidrio corning normal o termométrico equivalente.

Los Termómetros eléctricos portátiles (PET) son los más recomendables para obtener temperatura. Se considera que un PET ha alcanzado estabilidad cuando la

40


lectura varía por no más de 0.2 °F en 30 segundas. Con el probador en movimiento, el API indica que se toma de 30 a 75 segundos para alcanzar la estabilidad, dependiendo de la gravedad API del líquido.

8.5.6.3.

Tablas De Calibración De Tanques

Las tablas de calibración de los tanques de almacenamiento revisten gran importancia en el proceso de medición, dichas tablas son preparadas por compañías especializadas y certificadas en mediciones y cálculos matemáticos y adicionalmente deben estar validadas por el Ministerio de Minas y Petróleos.

Las tablas de aforo permiten soportar lo siguiente: • Convierten una medida de nivel en un volumen equivalente • Facilita las operaciones de transferencia y custodia y la comercialización de crudo y productos • Contienen información técnica del tanque y de los parámetros operacionales para su adecuado funcionamiento

8.5.7. Desarrollo De Proceso De Fiscalización En La Medición Estática

8.5.7.1.

Ejemplo De Llenado De Un Tanque

 El volumen muerto del tanque es del 10 %  El volumen superior es del 5 %

41


Volumen superior del tanque = 10 % (vs)

Volumen muerto del tanque = 5 % (vm) 25

Ejemplo: Capacidad del tanque 10000 BSL BSL( barriles) Caudal de entrada = q q = 2500 BSL / día Inicia a llenar el día 16 de marzo a las 08:00 horas Volumen real a llenar es el 85% por 10000 BSL – (VM + VS) = 10000 BSL - (10% + 5 %) = 10000 BSL – 15 % Vr = 8500 BSL / día T=v/q T= 2500 BSL / día

8500 BSL = 3.4 días = 3 días con 0.4 días

Paso 0.4 días a horas 0.4 dia * 24 horas = 9.6 horas = 9 horas con 0.6 horas 1dia Paso 0.6 horas a min 0.6 horas * 60 mm = 36 mm 25

Diseño de harbey De Jesus Ardila

42


1 hora Demora en llenarse el tanque 3 días 9 horas 36 min Inicia el llenado del tanque el día 16 de marzo a las 08:00 horas Finaliza el llenado del tanque el día 19 de marzo a las 17:00 horas con 36 min

8.5.7.2.        

Accesorios para fiscalizar el volumen neto de crudo en un tanque

Se necesitan las tablas para corregir el API a 60 F Se necesitan las tablas para corregir el volumen bruto Se anexa el factor volumétrico Tablas de aforo Cinta métrica Toma muestra Termómetro Libreta de apuntes

43


La medición de crudo con la cinta es de 284.5 cm

La medición de agua con la cinta es de 31 cm 26

Ejemplo  Se mide el tanque cuando esta vacio y cuando esta lleno con la cinta métrica Con las tablas de medición a fondo 284.5 cm = 464.45 BSL = volumen bruto  Se toman muestras con el toma muestra en tres puntos diferentes del tanque (en la parte alta media y baja del tanque)  Se toman temperatura en tres puntos diferentes del tanque (en la parte alta media y baja del tanque) estos datos se les saca el promedio Ejemplo Partes alta = 87.5 F, media = 85F, baja 84 F (87.5 F + 85 F + 84 F) / 3 = 85.5 F  Se llevan las muestras al laboratorio, se les toma el API ej. 26.4 a 100 F (AP observada )

26

Diseño de harbey De Jesus Ardila

44


 Se corrige el API observada 26.4 API a 60 F = 23.9 F API  Vamos a las tablas de factores volumétricos , con el API corregido (23.9 F API) , con la temperatura de 85.5 F hallamos el factor volumétrico = 0.98945  Se toma el volumen bruto (464.45 BSL) y se multiplica por el factor volumétrico ( 0.98945) = 433.75 BSL. Asi hallamos el volumen corregido  Hallamos el BSW en el laboratorio que debe ser menor o igual al 0.5% para poder hallar el BSW de todo el crudo BSW = (433.75 BSL * 0.5 ) / 100 = 2.1687 BSL(2.17)  Al volumen corregido le restamos el BSW, el resultado es el volumen neto fiscalizado 433.75 BSL – 2.17 BSL = 431.58 BSL volumen neto fiscalizado = 431.58 BSL 

Los datos se deben escribir en una libreta

Medida inicial (31 cm = 26.07 BSL) Medida final

(284.5 cm = 464.45 BSL)

Volumen bruto recibido = 438.38 BSL Temperatura = 85 .5 F BSW = 0.5 % Salinidad =2 lbrs / 1000 BSL API observada a 100 F = 26.4 API API corregida a 60 F = 23.9

45


Factor volumétrico = 0.98945 Volumen bruto a 60 F = 433.75 BSL Volumen neto = 431.58 BSL

8.6.

Medición Dinámica

Es la medición de un fluido en movimiento utilizando dispositivos o equipos mecánicos que se encuentran en línea. Estos equipos están avalados para determinar los volúmenes correspondientes a las transferencias de custodia de crudo. El ente reconocido internacionalmente para normalizar estas prácticas es el API. Los medidores de flujo existentes en nuestro País para transferencias en Custodia, se pueden clasificar como medidores directos (desplazamiento positivo) y de inferencia (turbinas). Siendo los primeros los más utilizados.

8.6.1. Medidores De Turbina

Los medidores de turbina deducen la tasa de flujo midiendo el movimiento rotativo (velocidad angular) de un rotor de alabes, o impulsor que está suspendido en la corriente de flujo. Por eso, son necesarios dos niveles de inferencia para obtener la tasa de flujo volumétrico, y son: • Tasa de flujo Volumétrico (proporcional velocidad media de la corriente). • Velocidad media de la corriente (proporcional velocidad angular del rotor).

46


27

8.6.1.1.

Características Principales

Tienen las siguientes características: • Sirven para Líquidos limpios y gases incluyendo vapor. • Presión de diseño esta sobre los 3000 psig. • Temperatura de diseño de 400°F a 500°F. • Rango de flujo: Líquidos 0.001 hasta 40000 gpm16, gases 10´000.000 SCFM17. • Escala: Lineal cuando el número de Reynolds es ≥ 10000. • Su transmisión puede ser mecánica o magnética, con señal local o remota. • Exactitud18: ±0.25% de la proporción en líquidos; ±1% de la proporción de gas. 27

Medidor De Turbina 47


• La repetibilidad19 es + 0.05 % • La linealidad20 es + 0.15%. • Proporción: 10:1 a 50:1 • Conexión final: Con bridas o roscas. • Tamaños: Sobre las 24” (tipos disponibles de muestreo). • Por lo general se construye en diámetros nominales que van de 3" a 72". • Cuenta con un rotor.

8.6.1.2.

Instalación Típica De Un Medidor De Turbina

La instalación típica de un medidor de turbina consta de: • Válvula de bloqueo • Dispositivo de medición de presión diferencial • Filtros • Eliminador de aire o vapor • Tramo de tubería recta aguas arriba

48


• Alineador de flujo • Medidor de turbina. • Tramo de tubería recta aguas abajo • Dispositivos de medición de presión y temperatura • Conexión de entrada al probador, con válvulas de doble bloqueo y sangrado • Válvula de doble cloqueo y sangrado • Válvula controladora de flujo • Válvula check

49


28

8.6.1.3.

Características Según Normas API

Tienen las siguientes características: • Deben trabajar con una corriente de flujo acondicionada para eliminar remolinos y la deformación del perfil de la velocidad causada por filtros, codos, válvulas y otros accesorios. • Si no existen limitaciones de espacio, el medidor puede ser instalado con una tubería recta de por lo menos 20 diámetros del tubo, aguas arriba de medidor y 5 diámetros.

28

Instalación Típica De Un Medidor De Turbina 50


• La instalación aguas arriba puede reducirse a un mínimo de 10 diámetros si se utiliza enderezador de flujo.

29

8.6.1.4.

Principio De Medición

Se basa en dos suposiciones o hipótesis básicas:

1. La velocidad de rotación del rotor está relacionada con la velocidad del líquido

Vr = K ×Vf

Pero la velocidad del rotor puede alterarse por: • Angulo del alabe • Fricción viscosa • Fricción de rodamientos • Acondicionamiento del flujo 29

Características De Flujo En Medidores De Turbinas Fuente: Petroproducción 51


2. La velocidad del liquido está relacionada con el flujo volumétrico

Q=V×A

Pero el área transversal, A, puede verse afectada por: • Viscosidad del líquido • Cavitación • Depósitos en el rotor • Desechos filamentosos

8.6.1.5.

Factores Que Afectan El Área De Flujo

8.6.1.5.1. Cavitación

Es el fenómeno que se presenta cuando la presión de operación llega a ser menor que la presión de vapor del fluido, se produce una vaporización del líquido que está fluyendo.

Cuando ocurre la cavitación el área efectiva de flujo disminuye produciéndose un aumento de la velocidad del fluido al pasar por la turbina, incrementándose bruscamente el factor K. El área efectiva de flujo disminuye ya que las burbujas que se forman ocupan gran espacio, y el líquido es obligado a aumentar la velocidad.

52


Esto corroe el eje longitudinal de las aspas del rotor. El diseño helicoidal de las aspas es una buena medida para contrarrestar este fenómeno.

30

8.6.1.5.2. Contrapresión mínima para evitar la cavitación:

Pb = 2DP +1.25Pv

Pb = Presión mínima en el medidor.

DP = Caída de presión a través del medidor (psig)

Pv = Presión de vapor del líquido (psi).

30

Curva Del Factor De Cavitación Fuente: Petroproducción

53


8.6.1.5.3. Depósitos

Si los depósitos como ceras o parafinas se adhieren a las superficies interiores de la turbina causan disminución del área de flujo.

Los depósitos causan sobre registro de flujo. Por ejemplo:

Turbina

Depósito

4”

0.001”

Cambio de Precisión

0.5%

8.6.1.5.4. Incrustaciones o Filamentos

Cualquier material que se adhiera al rotor causará el efecto de retardar la rotación en comparación a la velocidad del líquido. Las incrustaciones causan un error de sobre registro del flujo.

8.6.1.5.5. Viscosidad del Líquido

Al aumentar la viscosidad, se aumenta la velocidad del rotor, para una misma rata de flujo produciéndose un sobre registro, explicado por las fuerzas de torsión de impulso y de resistencia, por tal motivo las fuerzas de impulso debidas a la velocidad vencerán a las fuerzas de resistencia viscosa.

54


9. ANEXOS

Anexo 10.1: Tanques De Almacenamiento

Son depósitos o bodegas utilizados para almacenar líquidos y gases, que no sirven para proteger el producto de las contaminaciones y disminuyen las pérdidas.

Clasificación Por Su Forma  Cilíndrico con techo cónico: (Crudos o derivados, baja presión de vapor).  Cilíndrico con techo y fondo cóncava: (Productos con alta presión de vapor temperatura ambiente).  Cilíndrico con techo flotante: (Gasolina, crudos livianos con baja presión de vapor).  Cilíndrico abierto o sin techo: (Aceite residuales, fuel-oil y crudos pesados poseen gran capacidad).  Esféricos: (Productos con alta presión de vapor).

Uso De Los Tanques Según Su Forma  Tanque cilíndrico vertical con techo cónico: No soportan presiones ni vacíos, por lo tanto están equipados de respiraderos y/o válvulas de presión y vacío.

Usados para almacenar crudos y productos con presiones de vapor menores a la atmosférica. Ej. Crudos, diesel, kero.

55


 Tanque cilíndrico vertical con techo flotante: Estos tanques se construyen de tal forma que el techo flota sobre la superficie del producto, eliminando así el espacio para la formación de gases. Los techos flotantes son en la actualidad los más eficaces ya que se reducen las pérdidas por evaporación, Sin embargo tienen uso limitado ya que la empaquetadura de caucho del techo tiene un límite de presión de operación. Apto para almacenar gasolinas.  Tanque cilíndrico vertical con techo geodésico: La forma en la parte superior es ovalada, cuenta con una membrana que se posesiona sobre el fluido y se mueve con él, disminuyendo las perdidas por evaporación. Su principal ventaja respecto al de techo flotante es que nunca el agua lluvia ingresa al tanque. Estos tanques deben tener un muro de retención con capacidad de 1,5 veces la capacidad del tanque.  Tanque cilíndrico horizontal a presión: Estos tanques son utilizados para el almacenamiento de GLP. Debe contener dispositivos de medición del nivel tipo ROTOGAUGE (medición directa del nivel de liquido) o MAGNETROL (inferencia del nivel por medio de flotadores), y medición de temperatura con un termómetro instalado en la parte inferior para medir la temperatura de la FASE LIQUIDA (5%- 10%) y en la parte superior para la medición de la presión de la FASE VAPOR de un manómetro (95%-100%). Estos elementos de diseño limitan la capacidad del tanque dando una ventana operativa entre el 5%mínimo - 95% máximo.  Tanque

esférico

a

presión:

Estos

tanques

son

utilizados

para

el

almacenamiento de GLP. Para la medición del nivel de líquido se emplean equipos electrónicos tipos radar localizados en la parte superior. Para la medición de la temperatura y presión aplica lo dicho en los tanques cilíndricos horizontales

56


Clasificación Por El Producto Almacenado  Para crudos: (Gran capacidad de almacenamiento)  Para productos y derivados: (Menor capacidad en comparación con los utilizados para almacenar crudo)  Para residuos : (Almacenaje temporal de crudos y productos que se encuentren fuera de especificaciones.

57


10. CONCLUSIONES

En este proyectó demostramos que por medio del simulador funcional con el cual se realiza pruebas de medición estática y transferencia de fluidos de un tanque a otro tanque, las clases de producción van a ser mas didácticas y tendrán mas importancia en la interacción alumno-clase alumno-docente.

Por otra parte, este proceso aumentara la comprensión de los estudiantes en temas de operación y fiscalización (medición estática). Con la creación del simulador funcional se aporto a la conformación del laboratorio para prácticas en institución COINSPETROL LTDA.

Ante esta necesidad, los autores de el proyecto desarrollaron un modelo con su respectiva metodología basado en los conceptos mas importantes le las metodologías común mente usadas en la zonas de almacenamiento de crudo de producción, las cuales son, Transferencia y custodia de crudos, Métodos de medición y fiscalización de tanques de crudo, calculo de tiempo para despacho, Calculo de la capacidad tanque para almacenar y operación de válvulas.

Al inicio de este proyecto se determino la necesidad de desarrollar una metodología como respuesta al problema existente, teniendo como objetivo el implementar un sistema didáctico de enseñanza, un sistema con efectos positivos, sin variación e lo largo de todos los procesos que conforman el sistema de enseñanza de las técnicas de coinspetrol ltda, y aplicando con mas detalle la línea de carrera en el tercer semestre de la escuela de producción.

58


11. BIBLIOGRAFÍA

Cárdenas,

Lazaro

(2004):

Instructivo

de

Capacitación

Básica

sobre

Instrumentación, Departamento de Instrumentación y Control.

Manual De Petróleo Normas De Medición API (2005), Capítulo 5 Estándares de Medición, Washington Dc.

Manual De Medición De Petróleo (2008)

Motta, Eduardo (2004). Curso de Medición y Custodia de Hidrocarburos, Bienes y Servicios Técnicos. Reglamento De Operaciones Hidrocarburíferas (2008), Ministerio de Minas y Petróleo. Hidromecánica Andina (2007). Presentación para Petroproducción de Medidores Másicos.

59


12. CIBERGRAFIA

http://biblioteca.universia.net/html_bura/ficha/params/title/dise%C3%B1o-equipomedicion-presion-capilar/id/52143662.html

http://es.scribd.com/doc/37971684/Norma-API-Medicion-estatica-de-tanquescapitulo-3

http://www.monografias.com/trabajos72/facilidades-superficie-industriapetrolera/facilidades-superficie-industria-petrolera3.shtml

http://spanish.alibaba.com/products/370w-water-pump_2.html

www.braindustrial.com.ar/AccesoriosBronce.html

www.orbitonline.com/lib/media/16055-24S%20rA_001996.pdf

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SIMULADOR FUNCIONAL DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO PARA PROCEDIMIENTO DE FISCALIZACION  
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