Mejores Practicas deMedición para Quemadores

: SICK MAIHAK Inc. : Confidential : Name (Date) 1

Wil Cámara, SICK MAIHAK

1Foro de Lineamientos de Medición

México 2012

Contenido

1. Quien es SICK?

2. Introducción – Por que medir el gas a Quemador?

3. API – 14.10 (resumen)

- Consideraciones Aplicables

- Limitación de Tecnologías

- Consideraciones de Instalación

4.- Calibración e Incertidumbre

5.- Operación y Mantenimiento

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30/01/2012 2Foro de Lineamientos de Medición

México 2012

6.- Resumen

Tecnología Alemana Líder en Ultrasonido

SICK una empresa creada hace mas de 60 anos, operando en mas de 80 países, conmas de 60 subsidiarias y mas de 5000 empleados, dedicando el 10% de la utilidad ainvestigación y desarrollo. El resultado de mas de 30 años de experiencia enultrasonido:

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30/01/2012 3Foro de Lineamientos de Medición

México 2012

Exhaust gasmeasurement

Automotiveindustry

FLOWSIC150CARFLOW

Processcontrol

& ContinuousEmission

Monitoring(CEM)

FLOWSIC100

Flare gas

FLOWSIC100FLARE

FLOWSIC600

Natural gas &Processindustry

Air velocitymeasurement

Traffic tunnels

FLOWSIC200

Mejores Practicas de Medición para Quemadores

Por que medir el gas a Quemador?

Detección de Fugas

Balance de Másico

Razones Ambientales

: 40 CFR Part 98 – Greenhouse Gas Rule

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30/01/2012 4

: 40 CFR Part 98 – Greenhouse Gas Rule

: European Emission certificate trade (regulation ETS)

: Norwegian Petroleum Directorate (NPD)

: Canada: ERCB (Energy Recources Conservation Board)

: Russia: governmental regulations (Putin directive)

Foro de Lineamientos de Medición

México 2012

Porque tenemos que hacerlo!!Entonces... Porque medir el gas?

Mejores Practicas de Medición para Quemadores

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30/01/2012 5Foro de Lineamientos de Medición

México 2012

l API 14.10 Diseño Estándar en Aplicaciones de Flujo para Quemador

l

l 14.10 Resumen

Mejores Practicas de Medición para Quemadores

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30/01/2012 6

l Consideraciones Aplicables

l Limitación de Tecnologías

l Consideraciones de Instalación

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l Medición de Gas o Vapor.

l Líquidos (gotas / neblina) pueden estar presentes.

l Diseñado para operar durante las peores condiciones.

l Bajas velocidades y presión

l Condiciones Difíciles

l Temperaturas excediendo 250C

l Altas velocidades excediendo 100 m/s

85 m/s = 300 k/h

Consideraciones Aplicables

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30/01/2012 7

l Altas velocidades excediendo 100 m/s

l Amplio Rango en las Composición de los Gases

l H2, PM 2.01

l C5 y Altos PM

l El equipo seleccionado funcionara en el rango del PM presente?

l El equipo puede medir con ese PM correctamente?

Foro de Lineamientos de Medición

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l Recomienda que los fabricantes entreguen un Reporte de Pruebasrepresentando el medidor ofrecido. Un documento escrito es aceptable.

l Estas mediciones requieren cambios drásticos en velocidades, tuberíasgrandes, tipos de flujo, cambios en la composición del gas, presión ytemperatura.

Error curve, 6" CrossDuct

Consideraciones Aplicables

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30/01/2012 8Foro de Lineamientos de Medición

México 2012

-3

-2

-1

0

1

2

3

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

De

v.[%

]

VOG [m/s]

Error curve, 6" CrossDuct

l Medidores de Flujo por Presión Diferencial

l Pitot Tube, Venturi, Orifice Meter...

l Medidores Ópticos

l Optical Scintillation, Laser.

l Medidores de Masa por Flujo Térmico.

l Constant Temperature, Constant Power

l Medidores de Flujo por Turbinas

(unidad A)

Tecnologías para medición de quema

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30/01/2012 9Foro de Lineamientos de Medición

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l Medidores de Flujo por Turbinas

l Vortex Shedding

l Medidores de Flujo Ultrasónicos

l Tiempo de TransitotAB

tBA

L

(unidad B)

l Presión Diferencial

l Perdida de presión permanente.

l Sensible al cambio de PM y densidad.

l Cobertura restringida.

l Incertidumbre muy alta en bajas velocidades

l No miden en baja presión / bajo flujo

Limitación de Tecnologías

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30/01/2012 10Foro de Lineamientos de Medición

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l Promedio de Tubo Pitot

l Baja perdida de presión en PD

l Bueno en altas velocidades y temperaturas

l Cobertura restringida

l Algunas restricciones en densidad y PM

l Opedores muy capacitados

Limitación de Tecnologías

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30/01/2012 11Foro de Lineamientos de Medición

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l Venturi

l Entre el pitoto y orificio hay perdida de presión.

l No puede ser removido en servicio

l Mismas restricciones en densidad y PM

l Orificio

l No usados para flujo en quemadores

l Usado mas para metano o N2.

l Medidores de Flujo Ópticos

l Miden solo velocidad y volumen actual del flujo.

l Puedes ser extraídos en servicio.

Limitación de Tecnologías

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30/01/2012 12Foro de Lineamientos de Medición

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l Puedes ser extraídos en servicio.

l Sensibles a fallar en la superficie de los ópticoscomo gotas, neblina o contaminación.

l 0.1 – 60 m/s

l Puede requerir mantenimiento constante en lalimpieza de los ópticos

l Medidores de Flujo Térmicos

l Requieren una base de la composicióndel gas para ser precisos

l Pueden requerir un analizadorconectado para compensar lacomposición del gas (C6, C9)

Limitación de Tecnologías

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30/01/2012 13Foro de Lineamientos de Medición

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composición del gas (C6, C9)

l Sensibles a los líquidos ycontaminantes.

l Miden velocidad y masa

l Alta incertidumbre

l Medidores de Flujo con Turbina

l Deben ser instalados en plano horizontal para minimizar lainterferencia de líquidos con la parte baja de la tubería

l No usados para flujo en quemadores

l Cobertura restringida

l Buenos en las altas velocidades

Limitación de Tecnologías

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30/01/2012 14Foro de Lineamientos de Medición

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l Usados mas para metano o N2.

l Ultrasónicos

l Carrete o de inserción (extraíbles en líneaviva)

l Amplio rango de densidad y PM aceptable

l Amplia cobertura (mas de 4000 : 1)

l 0.03 – 120 m/s

Limitación de Tecnologías

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30/01/2012 15Foro de Lineamientos de Medición

México 2012

l 0.03 – 120 m/s

l Medición de Velocidad y Flujo Actual

l Medición de Peso Molecular

l Para flujo normalizado o flujo másico serequieren presión y temperatura actual

Errores Asociados con Composiciones Fijas (API 14.10.4.3)

Error aproximado en la medición usando una composición fija del 1% CO2, 0.9% H2S, 97% metano,1% etano y 1% propano cuando la composición de quema cambia:

• Caso 1 – 0.53% CO2, 0.47% H2S, 51.08% metano, 0.53% etano, 47.39% propano

• Caso 2 – 0.4% CO2, 0.36% H2S, 38.8% metano, 0.4% etano, 0.04% propano, 60% hidrogeno

• Caso 3 – 12% CO2, 0.8% H2S, 86.22% metano, 0.89% etano, 0.09% propano

Limitación de Tecnologías

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30/01/2012 16Foro de Lineamientos de Medición

México 2012

l Cuestionario Técnico

GENERAL

1 TAG number

2 Application / Service DROP-DOWN

3 Engineered by

4 Customer project

5 Line size DROP-DOWN

6 Line schedule

7 Design data Min. Max. Unit

8 Design temperature

9 Design pressure

PROCESS CONDITIONS

10 Flow Actual Conditions Min. Norm. Max. Units

11 Flow rate

12 Temperature

13 Pressure

14 Molecular weight

Consideraciones en la Instalación

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30/01/2012 17Foro de Lineamientos de Medición

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14 Molecular weight

15 Viscosity

16 Gas Composition [mole %] Min. Norm. Max. Emergency

17 Methan

18 Ethan

19 Propan

20 i-Butan

21 n-Butan

22 i-Pentan

23 n-Pentan

24 C6+

25 n-Heptane

26 n-Octane

27 n-Nonane

28 H2O

29 H2S

30 CO2

31 N2

32 H2

33 Acids

34 Others

Consideraciones en la Instalación

l Calculos del proceso

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30/01/2012 18Foro de Lineamientos de Medición

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Consideraciones en la Instalación

l Todos los medidores tienen diferentes tipos de instalaciones

l Requerimientos de tubería recta, requerimientos en Hot Tapping...

l Herramientas especiales...

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30/01/2012 19Foro de Lineamientos de Medición

México 2012

Área de Instalación

l Seguridad

l Alejado lo suficiente de la área de radiación de calor

l Si esta localizado cerca de la llama, una cubierta protectora aislantede calor debe ser instalada en el equipo

l Aéreas de clasificación Clase 1, Div 1 o 2, Grupos A,B,C,D.

l Acceso para mantenimiento a los transductores vertical yhorizontalmente

Consideraciones en la Instalación

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30/01/2012 20Foro de Lineamientos de Medición

México 2012

l API sugiere 20 diámetros aguas arriba y 10 diámetros aguas abajo peroes flexible en cuanto a las recomendaciones del fabricante.

Consideraciones en la Instalación

Requerimientos de tubería

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30/01/2012 21Foro de Lineamientos de Medición

México 2012

Entre mayor sea la sección recta, tendremos mejores resultados en cualquier medidor. En condicionesnormales, después de una perturbación se requieren 10 diámetros aguas arriba y 5 diámetros aguasabajo como mínimo. Mas complejas configuraciones isométricas requerirán consideraciones especiales.

Requerimientos de tubería

Consideraciones en la Instalación

l API sugiere 20 diámetros aguas arriba y 10 diámetros aguas abajo peroes flexible en cuanto a las recomendaciones del fabricante.

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30/01/2012 22Foro de Lineamientos de Medición

México 2012

Entre mayor sea la sección recta, tendremos mejores resultados en cualquier medidor. En condicionesnormales, después de una perturbación se requieren 10 diámetros aguas arriba y 5 diámetros aguasabajo como mínimo. Mas complejas configuraciones isométricas requerirán consideraciones especiales.

Consideraciones en la Instalación

l Antes o Después de un Separador?

M

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30/01/2012 23Foro de Lineamientos de Medición

México 2012

edidor

l Despues del Separador (Knock-out drum)

Flowmeter

-Tubería 16”.-20’ Arriba.-60’ Abajo.-Después del

Consideraciones en la Instalación

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30/01/2012 24Foro de Lineamientos de Medición

México 2012

-Después delSeparador-Medidor Ultrasónico-Presion y Temp.-Codo-Hot Tap en la tubería

l Tamaño de tubería

l Presión y Temperatura

l Para Ultrasónicos, consideración si existen gases agresivos

l Velocidades entre 0.1 m/s y mas de100 m/s

l Establecer todos los posibles escenarios mínimos, normales ymáximos

Consideraciones en la Instalación

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30/01/2012 25Foro de Lineamientos de Medición

México 2012

Es esto posible?

Cual es el flujo mínimo?

Podrá haber 100% H2, N2.. , niveles deH2S y CO2 ?

l Seguir la recomendación del fabricante.

l Para ultrasónicos, el medidor de presión deberá estar en alineado con elsensor aguas abajo.

l El sensor de temperatura deberá estar instalado a tres diámetros aguasabajo del sensor de presión.

Localización de Presion y Temperatura

Consideraciones en la Instalación

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30/01/2012 26Foro de Lineamientos de Medición

México 2012

Calibración

l Certificación Individual.

l Carta escrita de calibración hecha por el fabricante.

l Incertidumbre total del equipo 3% máximo.

Calibración de Fabrica

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30/01/2012 27Foro de Lineamientos de Medición

México 2012

Incertidumbre

l Combinación de incertidumbre con primarios, secundarios y terceroscomponentes.

l Proveer cálculos de Incertidumbre y Repetitividad

l La incertidumbre deberá cumplir con las normas aplicables

4.50

5.00

Uncertainty U95 [%] of normalized flowrate

1.40

Repeatebility [%]

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30/01/2012 28Foro de Lineamientos de Medición

México 2012

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 120.00.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

0 20 40 60 80 100 120

Liquidos

l Consideración de líquidos presentes.

l Consideración de fallas potenciales.

l Algunos medidores ultrasónicos incrementan de manera automática lafrecuencia de acuerdo a las limitaciones encontradas

l Flujos con líquidos no afectan los ultrasónicos sin embargo es mejorseguir con las mejores practicas de ingeniería

l Otras tecnologías.

Operación y Mantenimiento

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30/01/2012 29Foro de Lineamientos de Medición

México 2012

l Otras tecnologías.

l DP - Moderado a Alto

l Thermales - Alto

l Ópticos - Alto

l Vortex - Bajo

l Ultrasónicos - Bajo

l Solución es instalarlos después del separador

Diagnostico de Software

l Documento de Parámetros

l Verificación de cambios

l Detección de fallas en lostransductores

l Usados paracertificaciones anuales

Operación y Mantenimiento

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30/01/2012 30Foro de Lineamientos de Medición

México 2012

certificaciones anuales

Comisionamiento y Calibración Inicial en el Campo

l Fabricante tiene que tener unplan detallado

l Existe una lista de actividadesa verificar?

l Forma parte de QA/QC

Operación y Mantenimiento

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30/01/2012 31Foro de Lineamientos de Medición

México 2012

l Seguir las recomendaciones del fabricante.

l Espacio adecuado.

l Interferencias con otro equipo.

l Condiciones para retraer el equipo.

l Condiciones ambientales adversas.

Consideraciones para el Mantenimiento

Operación y Mantenimiento

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30/01/2012 32Foro de Lineamientos de Medición

México 2012

l Plan para inspección y limpieza de los componentes.

l Acceso a presión y temperatura o equipo secundarios

l Válvulas, Manifolds y Conexiones

l Requerimientos para pruebas en el equipo.

l Frecuencia de calibración

l Requerimientos de la calibración

Verificación Periódica del Medidor

l Anualmente o menor?

l Tiempo mínimo fuera de operación para verificación.

l El medidor puede ser calibrado?

l Fabricante debe proveer procedimientos

l Fabricante debe proveer hojas de chequeo

Documentación apropiada para la regulación aplicable.

Operación y Mantenimiento

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30/01/2012 33Foro de Lineamientos de Medición

México 2012

l Documentación apropiada para la regulación aplicable.

l Hoja de diagnósticos impresa.

l Hoja de parámetros impresa.

l Calibración cero y chequeo automático del funcionamiento del equipo

l No olvidar transmisores secundarios y equipo terciario

Resumen

l Tener una buena información del proceso.

l Selecciona un medidor que proveerá lo que se necesita

l Revisa la incertidumbre total del equipo

l Instalarlo en el lugar correcto

l Colocarlo con los diámetros correctos de tubería, aguas arriba y abajo.

l Desarrollar un QA/QC en planta para cumplir con requisitos de permisos

Para llevar!!

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30/01/2012 34Foro de Lineamientos de Medición

México 2012

l Desarrollar un QA/QC en planta para cumplir con requisitos de permisos

l Proveer una certificación inicial

l Proveer anualmente (o recomendado) certificación/verificación

l Proveer espacios adecuados para la seguridad y mantenimiento

l Hot Tapping en líneas existentes

l Carrete para nuevas instalaciones

: Gracias por su atención.