Capítulo 14 - Medição dos Fluídos de Gás Natural. Seção 3 - Medidores de Orifício Concêntrico, com Canto Vivo

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1 IMPORTANTE: Este material é uma tradução livre da AGA 3 parte 2- é deve ser usada apenas para fins didáticos. Cabe ao usuário, entretanto, quando da necessidade de uso desta referência para realização de atividades técnicas (que não didáticas) se basear no documento do qual a mesma foi originada (Manual of Petroleum Measurement Standards Chapter14 Natural Gas Fluids Measurement Section 3- Part 2). Capítulo 14 - Medição dos Fluídos de Gás Natural Seção 3 - Medidores de Orifício Concêntrico, com Canto Vivo PARTE 2 - ESPECIFICAÇÕES E REQUISITOS DE INSTALAÇÃO 2.1 Requisitos de Construção e Instalação Este documento descreve os vários parâmetros de projeto que devem ser considerados ao se projetar instalações de medição usando medidores de orifício. As tolerâncias mecânicas encontradas neste documento englobam uma ampla variedade de relação de diâmetros de orifício para as quais existem resultados de experiências disponíveis. Em diversas seções deste documento as tolerâncias para as especificações mecânicas foram mudadas em relação às edições anteriores. Particularmente, esta revisão inclui uma mudança nos requisitos de instalação (comprimentos do tubo de medição). Esta mudança reduz a incerteza atribuível aos efeitos da instalação a uma incerteza menor dos dados que suportam a equação de Reader-Harris/Gallagher (RG) e, portanto, não deve afetar a incerteza definida anteriormente para aquela equação. Este documento não requer a atualização das instalações existentes. Entretanto, caso as instalações de medição não estejam atualizadas para atender à norma atualmente em vigor, podem ocorrer erros tendenciosos de medição devido ao condicionamento inadequado de fluxo e extensão de tubo retos a montante. A decisão de atualizar uma instalação existente deve ficar a critério das partes envolvidas. O uso de procedimentos e técnicas de cálculos mostrados no Manual das Normas de Medição de Petróleo, Capítulo 14, Seção 3, Partes 1 e 3, nos equipamentos existentes é recomendado uma vez que representam uma melhora significativa em relação aos métodos anteriores. Entretanto, os níveis de incerteza para a medição de fluxo usando equipamento existente podem ser diferentes daqueles citados na Parte 1. O uso de medidores de orifício no extremo dos limites de seus coeficientes de diâmetro (β r ) deve ser evitado sempre que possível. Boas práticas e bons projetos de medição são, em geral, um tanto conservadores. Isto significa que o uso de tolerâncias mais rígidas nos limites do coeficiente de diâmetro médio (β r ) teriam a maior probabilidade de produzir a melhor medição. Uma indicação disto pode ser encontrada na seção sobre incertezas contida na Parte 1. Esta norma é baseada em β r entre 0,10 e 0,75. A incerteza mínima do coeficiente de descarga da chapa de orifício é obtida com β r entre 0,2 e 0,6 e diâmetros do furo do orifício maiores ou iguais a 0,45 polegadas. Coeficientes de diâmetro e diâmetros do furo de orifício fora destes limites podem ser usados. Entretanto, o usuário deve consultar a seção de incertezas incluída na Parte 1 para saber sobre as limitações. Atingir o melhor nível de incerteza de medição começa por, mas não está limitado a, um projeto correto. Dois outros aspectos do processo de medição devem acompanhar a elaboração do projeto, caso contrário será de pouca utilidade. Estes aspectos são a aplicação do sistema de medição e a manutenção dos medidores. Nenhum destes aspectos está sendo considerado diretamente nesta norma. Estes aspectos não podem ser regidos por uma única norma uma vez que cobrem aplicações de medição que podem divergir amplamente quanto à vazão (velocidade) do fluxo, tipo de fluído e requisitos operacionais. Assim, o usuário deve determinar a melhor forma de medição para a 1

2 SEÇÃO 3 - PARTE 2 - ESPECIFICAÇÕES E REQUISITOS DE INSTALAÇÃO determinada aplicação e o nível de manutenção para o sistema de medição sendo considerado. 2.2 Símbolos / Nomenclatura Esta norma técnica retrata a aplicação do medidor de orifício na medição do fluxo de fluídos usando os símbolos de uso técnico geral: Símbolo Quantidade representada a Velocidade do som C d Coeficiente de descarga da chapa de orifício C d (FT) Coeficiente de descarga da chapa de orifício da tomada no flange C d (FT)/ C d Diferença percentual entre C d de referência e C d para efeito de instalação. d Diâmetro do furo da chapa de orifício calculado na temperatura de fluxo T f. d m Diâmetro do furo da chapa de orifício medido na temperatura T m. d r Diâmetro do furo da chapa de orifício calculado na temperatura de referência T r. D Diâmetro interno do tubo medidor calculado na temperatura de fluxo T f. D i Diâmetro do tubo interno do tubo medidor publicado DL Comprimento do tubo medidor abaixo (a jusante) da chapa de orifício em múltiplos do diâmetro interno do tubo publicado D m Diâmetro interno do tubo medidor medido na T m. D n Diâmetro nominal do tubo D r Diâmetro interno do tubo medidor calculado na temperatura de referência T r e Espessura do furo da chapa de orifício E Espessura da chapa de orifício f Freqüência F Temperatura em Fahrenheit l Comprimentos recomendados da linha de calibração NPS Tamanho nominal do tubo P Pressão diferencial da chapa de orifício P avg Pressão diferencial média da chapa de orifício P nns Raiz quadrada da média dos quadrados da pressão diferencial flutuante P i Pressão diferencial instantânea da chapa de orifício P f Pressão estática do fluído na tomada de pressão R Temperatura em graus Rankine R a Média de rugosidade absoluta R e Número de Reynolds T f Temperatura do fluído em situação de fluxo T m Temperatura da chapa de orifício e/ou do tubo medidor no momento da medição do diâmetro T r Temperatura de referência (68 F) do diâmetro do furo da chapa de orifício e/ou do diâmetro interno do tubo medidor 2

3 IMPORTANTE: Este material é uma tradução livre da AGA 3 parte 2- é deve ser usada apenas para fins didáticos. Cabe ao usuário, entretanto, quando da necessidade de uso desta referência para realização de atividades técnicas (que não didáticas) se basear no documento do qual a mesma foi originada (Manual of Petroleum Measurement Standards Chapter14 Natural Gas Fluids Measurement Section 3- Part 2). UL Comprimento do tubo medidor acima (a montante) da chapa de orifício em múltiplos dos diâmetros internos publicados do tubo (Figura 2-6) UL1 UL2 α α 1 α 2 β β m β r ε θ UL - UL2 Comprimento do tubo medidor da saída do condicionador de fluxo à chapa de orifício em múltiplos dos diâmetros do tubo interno publicado Coeficiente linear da expansão térmica Coeficiente linear da expansão térmica do material da chapa de orifício Coeficiente linear da expansão térmica do material do tubo medidor Relação entre o diâmetro do furo da chapa de orifício e o diâmetro interno do tubo medidor (d/d) calculado na temperatura de fluxo T f Relação entre o diâmetro do furo da chapa de orifício e o diâmetro interno do tubo medidor (d m /D m ) calculado na temperatura de fluxo T m Relação entre o diâmetro do furo da chapa de orifício e o diâmetro interno do tubo medidor (d r /D r ) calculado na temperatura de fluxo T r Excentricidade do furo da chapa de orifício Ângulo do chanfro da chapa de orifício 2.3 Definições As definições são fornecidas para enfatizar o significado específico dos termos conforme são usados nesta norma técnica ELEMENTO PRIMÁRIO O elemento primário é a chapa de orifício, o suporte da chapa de orifício com as tomadas de leitura de pressão diferencial associadas, o tubo medidor e o condicionador de fluxo, caso seja usado Chapa de Orifício A chapa de orifício é uma chapa fina de canto-vivo, com um furo circular usinado, concêntrico com o tubo medidor ID, caso seja instalado Diâmetro do Furo da Chapa de Orifício (d, dm, dr) O diâmetro do furo da chapa de orifício calculado (d) é o diâmetro interno da abertura (furo) medidor da chapa de orifício calculado medido na temperatura de fluxo (Tf), conforme especificação contida na seção da Parte 1. O diâmetro do furo da chapa de orifício (d) é usado na equação de fluxo para determinar a vazão do fluxo. 3

4 SEÇÃO 3 - PARTE 2 - ESPECIFICAÇÕES E REQUISITOS DE INSTALAÇÃO O diâmetro do furo da chapa de orifício medido (dm) é o diâmetro interno medido da abertura para medição da chapa de orifício na temperatura da chapa de orifício (Tm) no momento da medição do diâmetro do furo, conforme especificação determinada na seção O diâmetro de referência do furo da chapa de orifício (dr) é o diâmetro interno da abertura para medição da chapa de orifício na temperatura de referência (Tr), calculada conforme as especificações contidas na seção O diâmetro de referência do furo da chapa de orifício é o diâmetro do furo da chapa de orifício certificado ou marcado na estampilha Suporte da Chapa de Orifício O suporte da chapa de orifício é o elemento da tubulação de contenção de pressão, como um conjunto de flanges de orifício ou um encaixe de orifício, usado para conter e posicionar a chapa de orifício no sistema de tubulação Tubo Medidor O tubo medidor é a seção reta do tubo, incluindo todos os segmentos que fazem parte do suporte da chapa de orifício, acima (a montante) e abaixo (a jusante) da chapa de orifício, conforme especificado na seção Diâmetro Interno do Tubo Medidor (Di Dh Dm Dr) O diâmetro interno do tubo medidor calculado (D) é o diâmetro interno da seção acima (a montante) do tubo medidor medido na temperatura de fluxo (Tf), conforme especificação contida na seção da Parte 1. O diâmetro interno do tubo medidor (D) é usado nas equações do coeficiente do diâmetro e de número de Reynolds. O diâmetro interno do tubo medidor publicado (Di) é o diâmetro interno conforme publicado nos manuais usuais do engenheiro. Este diâmetro interno é usado para determinar o comprimento linear necessário do medidor contido nas Tabelas 2-7 e 2-8. O diâmetro interno medido do tubo medidor (Dm) é o diâmetro interno médio da seção acima (a montante) do tubo medidor medido a 1 polegada acima da face adjacente da chapa de orifício e na temperatura do tubo medidor (Tm) no momento da medição do diâmetro interno, conforme especificação contida na seção O diâmetro interno de referência do tubo medidor (Dr) é o diâmetro interno da seção acima (a montante) do tubo medidor calculado na temperatura de referência (Tr), conforme especificação contida na seção O diâmetro interno de referência do tubo medidor é o diâmetro interno certificado do tubo medidor Coeficientes de Diâmetro (β, βm βr) O coeficiente de diâmetro (β) é o diâmetro calculado do furo da chapa de orifício (d) dividido pelo diâmetro interno calculado do tubo medidor (Dm). O coeficiente de diâmetro (βm) é o diâmetro medido do furo da chapa de orifício (dm) dividido pelo diâmetro interno medido do tubo medidor (Dm). O coeficiente de diâmetro (βr) é o diâmetro de referência do furo da chapa de orifício (dr) dividido pelo diâmetro interno de referência do tubo medidor (Dr). 4

5 IMPORTANTE: Este material é uma tradução livre da AGA 3 parte 2- é deve ser usada apenas para fins didáticos. Cabe ao usuário, entretanto, quando da necessidade de uso desta referência para realização de atividades técnicas (que não didáticas) se basear no documento do qual a mesma foi originada (Manual of Petroleum Measurement Standards Chapter14 Natural Gas Fluids Measurement Section 3- Part 2) Condicionadores de Fluxo Os condicionadores podem ser classificados em duas categorias: os retificadores de fluxo e os isoladores de fluxo. Os retificadores de fluxo são dispositivos que removem ou reduzem eficazmente o componente de turbilhonamento de um fluxo corrente mas que podem ter capacidade limitada de produzir as condições necessárias para reproduzir com precisão os valores de banco de dados do coeficiente de descarga da chapa de orifício. Os condicionadores isoladores de fluxo são dispositivos que removem eficazmente o componente de turbilhonamento do fluxo corrente ao mesmo tempo que redistribui o fluxo corrente para produzir as condições de fluxo que reproduzam com precisão os valores de banco de dados do coeficiente de descarga da chapa de orifício MEDIÇÃO DE PRESSÃO Orifício de Tomada O orifício de tomada é o furo feito radialmente na parede do tubo medidor ou no encaixe do orifício e perpendicular à linha central (eixo geométrico) do tubo medidor ou do suporte da chapa de orifício, cuja borda interna é lisa (rente), sem rebarba Tomadas no Flange As tomadas no flange são um par de orifícios de tomada posicionados da seguinte maneira: a. O centro da tomada superior (a montante) está localizado 1 polegada acima da face de chapa mais próxima. b. O centro da tomada inferior (a jusante) está localizado 1 polegada abaixo da face de chapa mais próxima. c. As tomadas superiores e inferiores devem estar na mesma posição radial Pressão Diferencial ( P, P avg, P rms, P t ) A pressão diferencial ( P) é a diferença da pressão estática medida entre tomadas no flange superiores e inferiores. A pressão diferencial média ( P avg ) é uma média de tempo da diferença da pressão estática medida entre as tomadas no flange superiores e inferiores. A pressão diferencial instantânea ( P t ) é uma medida única de P em qualquer momento do tempo. A pressão diferencial da raiz quadrada da médias dos quadrados ( P rms ) é a raiz quadrada da soma dos quadrados da diferença entre a pressão diferencial instantânea ( P r ) e a média do diferencial de tempo ( P avg ) MEDIÇÃO DE TEMPERATURA (Tf, Tm, Tr) A temperatura (Tf ) é a temperatura do fluxo de fluído no local determinado, conforme as especificações contidas na seção

6 SEÇÃO 3 - PARTE 2 - ESPECIFICAÇÕES E REQUISITOS DE INSTALAÇÃO Durante a medição do fluxo, o dispositivo de leitura de temperatura é inserido na corrente de fluxo a fim de obter a temperatura de fluxo. Entretanto, se a velocidade do fluído for superior a 25% da velocidade do som do fluído no ponto de medição, será necessária a aplicação de correções (ajustes) para aumento de temperatura devido aos efeitos dinâmicos. Deve-se tomar cuidado para garantir que os elementos de leitura de temperatura estejam acoplados à corrente de fluxo e não ao aço no tubo medidor. Esta prática é recomendada para todas as instalações do medidor de orifício. A temperatura lida é aceita como a temperatura estática do fluído de fluxo. A temperatura (Tm) é a temperatura medida da chapa de orifício e/ou do tubo medidor no momento da medição do diâmetro, conforme especificações contidas nas seções e A temperatura (Tr) é a temperatura de referência usada para determinar o diâmetro do furo da chapa de orifício (dr) e/ou o diâmetro do tubo medidor interno de referência (Dr), conforme as especificações contidas nas seções e MÉDIA DE RUGOSIDADE (Ra) A média de rugosidade (Ra) usada nesta norma técnica é a fornecida pelo ANSI B46.1, e é "a média aritmética dos valores absolutos do desvio de altura do perfil medido colhido dentro da extensão da amostra e medido a partir da linha central gráfica (eixo geográfico) do perfil da superfície Especificações da Chapa de Orifício Os símbolos das dimensões da chapa de orifício estão apresentados na Figura FACES DA CHAPA DE ORIFÍCIO As faces superiores e inferiores (a montante e a jusante) da chapa de orifício devem ser planas. Desvios de Aplainamento na chapa de orifício menores ou iguais a 1% da altura de represa (isto é, 0,010 pol. por polegada de altura de represa) em condições de ausência de fluxo são permitidas. A altura de represa pode ser calculada pela fórmula (Dm - dm)/2. Este critério de aplainamento aplica-se a qualquer dois pontos na chapa de orifício dentro das dimensões do diâmetro interno do tubo. O desvio da aplainamento está ilustrado nas Figuras 2-2a, 2-2b e 2-2c. A rugosidade na superfície das faces superiores e inferiores (a montante e a jusante) da chapa de orifício não devem apresentar abrasões nem arranhões visíveis ao olho nu superiores a 50 micropolegadas Ra. A rugosidade na superfície da chapa de orifício pode ser verificada usando-se um instrumento de detecção de rugosidade de superfície do tipo média-eletrônica com um valor de corte superior a 0,03 polegadas. Outros dispositivos de medição de rugosidade de superfície (como por exemplo, um comparador visual) são aceitáveis para a determinação da rugosidade na superfície da chapa de orifício caso a mesma repetibilidade e reprodutibilidade do instrumento de medição de rugosidade na superfície da chapa de orifício possam ser demonstradas. Cuidados devidos devem ser tomados a fim de manter a chapa limpa e livre de acúmulo de poeira, gelo, areia, graxa, óleo, líquido livre e outros materiais estranhos, na medida do possível, instituindo-se um programa de inspeção regular (diário, semanal, mensal, trimestral, etc.), dependendo das condições do serviço. Danos e/ou acúmulo de materiais estranhos na chapa de orifício pode resultar em incerteza maior em relação ao 6

7 IMPORTANTE: Este material é uma tradução livre da AGA 3 parte 2- é deve ser usada apenas para fins didáticos. Cabe ao usuário, entretanto, quando da necessidade de uso desta referência para realização de atividades técnicas (que não didáticas) se basear no documento do qual a mesma foi originada (Manual of Petroleum Measurement Standards Chapter14 Natural Gas Fluids Measurement Section 3- Part 2). coeficiente de descarga da chapa de orifício [Cd (FT)]. Após toda inspeção da chapa, esta deve ser limpa meticulosamente (livre de acúmulos, como mencionado acima) antes de ser colocada em funcionamento BORDA DO FURO DA CHAPA DE ORIFÍCIO A borda superior (a montante) do furo da chapa de orifício deve ter cantos-vivos e afiados. A borda do furo da chapa de orifício é considerada muito cega (sem fio) para uma medição precisa de fluxo se a borda superior (a montante) refletir um feixe de luz quando vista sem ampliação ou se a borda superior (a montante) mostrar um feixe de luz quando verificada com um calibre com borda de orifício. 7

8 SEÇÃO 3 - PARTE 2 - ESPECIFICAÇÕES E REQUISITOS DE INSTALAÇÃO Figura Símbolos para Dimensões da Chapa de Orifício Mark Inlet on paddle-type plates = marque a entrada nas chapas do tipo pá Bevel angle = ângulo do chanfro Actual pipe inside diameter = diâmetro interno real do tubo Flow = Fluxo Mark outlet on orifice fitting plates = marque a saída nas chapas de encaixe de orifício Figura 2-2a - Desvio de Aplainamento da Chapa de Orifício (medido na borda do furo de orifício e dentro do diâmetro interno do tubo) Orifice plate outside diameter = diâmetro externo da chapa de orifício Pipe inside diameter = diâmetro interno do tubo Parallel bar = barra paralela Orifice bore = furo do orifício Departure from flatness = desvio de aplainamento Maximum allowable departure from flatness = desvio de aplainamento máximo admissível Figura 2-2b - Método Alternativo para a Determinação do Desvio de Aplainamento da Chapa de Orifício Orifice plate outside diameter = diâmetro externo da chapa de orifício Length of parallel bar = comprimento da barra paralela Parallel bar = barra paralela Perpendicular parallel bars = barras paralelas perpendiculares Figura 2-2c - Desvio de Aplainamento Máximo da Chapa de Orifício Maximum departure from flatness = desvio de Aplainamento máximo Uma estimativa de agudeza adequada pode ser feita comparando-se a borda da chapa de orifício com a borda do furo de uma chapa de orifício de referência de mesmo diâmetro nominal. A borda do furo da chapa de orifício sendo analisada deve ter o mesmo tato e aspecto da borda da chapa de orifício de referência. As bordas superiores (a montante) e inferiores (a jusante) do furo da chapa de orifício não devem apresentar defeitos visíveis a olho nu, tais como pontos planos, textura chanfrada, rugosidade, rebarbas, saliências, mossas e entalhes. 8

9 IMPORTANTE: Este material é uma tradução livre da AGA 3 parte 2- é deve ser usada apenas para fins didáticos. Cabe ao usuário, entretanto, quando da necessidade de uso desta referência para realização de atividades técnicas (que não didáticas) se basear no documento do qual a mesma foi originada (Manual of Petroleum Measurement Standards Chapter14 Natural Gas Fluids Measurement Section 3- Part 2). Se houver alguma dúvida se a borda tem qualidade suficiente para executar uma medição precisa, a chapa de orifício deve ser substituída DIÂMETRO DO FURO DA CHAPA DE ORIFÍCIO (dm, dr) e ARREDONDAMENTO O diâmetro do furo de orifício (dm) é a média (média aritmética) de quatro ou mais medidas com intervalos iguais dos diâmetros da borda de admissão. Nenhuma das quatro ou mais medidas de diâmetros pode ter uma variação superior ao valor médio das tolerâncias fornecidas na Tabela 2-1. A temperatura da chapa de orifício deve ser registrada no momento em que a medição do diâmetro do furo está sendo efetuada. As medições devem ser efetuadas em condições térmicas estáveis, isto é, durante a medição, a temperatura deve estar constante dentro de ±0,5 C (±1 F). O diâmetro do furo da chapa de orifício (dr) é o diâmetro de referência calculado na temperatura de referência (Tr) e pode ser determinado por meio da seguinte equação: onde: α 1 dr dr = dm[1 + α 1 (Tr - Tm)] (2.1) = coeficiente linear da expansão térmica do material da chapa de orifício (consultar a tabela 2-2) = diâmetro do furo da chapa de orifício calculado na temperatura de referência (Tr ) dm = diâmetro do furo da chapa de orifício medido na Tm. Tm = temperatura da chapa de orifício no momento da medição do diâmetro Tr = temperatura de referência do diâmetro do furo da chapa de orifício Observação: α 1, Tm e Tr devem estar em unidades consistentes. Para o propósito desta norma técnica, a Tr será de 20 C (68 F). O diâmetro do furo da chapa de orifício (dr) calculado na Tr é o diâmetro de referência usado para calcular o diâmetro do furo (d) em condições de fluxo, conforme as especificações contidas na Parte ESPESSURA DO FURO DA CHAPA DE ORIFÍCIO (e) A superfície interna do furo da chapa de orifício deve ter o formato de um cilindro com diâmetro constante, não apresentando defeitos visíveis ao olho nu, tais como ranhuras, estrias, sulcos ou saliências. O comprimento do cilindro é a espessura do furo da chapa de orifício (e). A espessura mínima permitida do furo da chapa de orifício (e) é definida por e 0,01dr ou e 0,005 polegadas, a que for maior. 9

10 SEÇÃO 3 - PARTE 2 - ESPECIFICAÇÕES E REQUISITOS DE INSTALAÇÃO O valor máximo admissível da espessura do furo da chapa de orifício (e) é definido por e 0,02Dr ou e 0,125dr, o que for menor, porém e não deve ser maior do que a espessura máxima permitida da chapa de orifício (E). 10

11 IMPORTANTE: Este material é uma tradução livre da AGA 3 parte 2- é deve ser usada apenas para fins didáticos. Cabe ao usuário, entretanto, quando da necessidade de uso desta referência para realização de atividades técnicas (que não didáticas) se basear no documento do qual a mesma foi originada (Manual of Petroleum Measurement Standards Chapter14 Natural Gas Fluids Measurement Section 3- Part 2). Tabela Tolerância de Arredondamento para o Diâmetro do Furo da Chapa de Orifício dm Diâmetro do Furo de Serviço dm Tolerância (polegadas) (± polegadas) 250 a 0,0003 0,251-0,375 a 0,0004 0,376-0,500 a 0,0005 0,501-0,625 0,0005 0,626-0,750 0,0005 0,751-0,875 0,0005 0,876-1,000 0,0005 > 1,000 0,0005 pol por pol de diâmetro Obs.: a O uso de diâmetros inferiores a 0,45 polegadas não é proibido mas pode resultar em incertezas maiores das que estão especificadas no Capítulo 14, Seção 3, Parte 1. Tabela Coeficiente Linear de Expansão Térmica Coeficiente Linear de Expansão Térmica α Material (Unidades EEUU (pol/pol F) Tipos 304 e 316 em aço inox a 0, Monel a 0, Aço-carbono b 0, Obs.: Em condições de temperatura de fluxo diferentes das citadas na notas de rodapé a e b e para outros materiais, consulte o Metals Handbook, da American Society for Metals. a Em temperaturas de fluxo entre -100 F e +300 F, consulte ASME PTC 19.5 b Em temperaturas de fluxo entre - 7 F e +154 F, consulte API MPMS Capítulo 12, Seção 2. Para facilitar o uso em usinagem, o valor menor mais próximo de e, em múltiplos de 0,03125 (1/32 pol) poderá ser utilizado. Os furos de chapa de orifício que demonstrem alguma convergência da admissão para a descarga não são aceitáveis. O fluxo bidirecional através de um tubo medidor de orifício requer um tubo medidor configurado especialmente e o uso de uma chapa de orifício não chanfradas. O uso de chapa de orifício não chanfrada com espessura de furo (e) que exceda os limites especificados nesta tabela está fora do escopo desta norma técnica ESPESSURA DA CHAPA DE ORIFÍCIO (E) Os valores mínimos, máximos e recomendados de espessura da chapa de orifício (E) para as chapas de orifício dos tipos 304 e 316 em aço inoxidável estão fornecidos na Tabela

12 SEÇÃO 3 - PARTE 2 - ESPECIFICAÇÕES E REQUISITOS DE INSTALAÇÃO As pressões diferenciais máximas permitidas para a espessura recomendada da chapa de orifício na Tabela 2-3 referem-se às temperaturas operacionais inferiores a 150 F. Para obter informações sobre condições operacionais, coeficientes de diâmetros de orifício, tamanhos do tubo medidor e espessura da chapa de orifício não incluídas na Tabela 2-3, consulte as tabelas encontradas no Anexo 2-E. Se uma aplicação específica não for abordada pela Tabela 2-3 ou pelo Anexo 2-E, o fabricante da chapa de orifício e/ou dispositivo de suporte deve ser contatado para obter-se informações específicas sobre deflexão (veja e Anexo F - AGA Engineering Technical Note - High Diferential Pressure Across Orifice Fittings) para um dado coeficiente de diâmetro, temperatura, material da chapa de orifício, suporte da chapa de orifício e pressão diferencial. A utilização de uma espessura de chapa de orifício diferente da espessura recomendada é aceitável em dispositivos de suporte da chapa de orifício novos ou já existentes desde que a espessura esteja dentro dos limites mínimos e máximos apresentados na Tabela 2-3, e os limites e tolerâncias de excentricidade, espessura do orifício da tomada de pressão diferencial e coeficiente de pressão do fator de expansão da chapa de orifício sejam atendidos. Para fluídos não comprimíveis, a pressão diferencial máxima na chapa está limitada pela integridade estrutural do encaixe. A pressão diferencial máxima deve ficar dentro dos limites apresentados na Tabela 2-3 e Anexo 2-E. Se a pressão diferencial máxima exceder os limites especificados, o fabricante deve ser consultado quanto à pressão máxima permitida para o encaixe. Além disto, as condições de fluxo abaixo (a jusante) da chapa de orifício devem permanecer acima da pressão do vapor local do fluído de fluxo. Os fabricantes de encaixes de orifício devem ser consultados a fim de determinar a pressão diferencial máxima permitida durante a troca de chapas de orifício em condições de fluxo. As altas forças associadas com a utilização de pressões diferenciais altas podem tornar difícil a remoção da chapa e pode provocar danos à chapa de orifício ou aos encaixes. A utilização de pressões diferenciais altas ( P/Pf > 0,7 polegada de água/psia, onde P está em polegadas de água a 68 F e Pf está em psia) resultará em incertezas no fator de expansão acima de 0,1% (Veja a seção da Parte 1). Para um determinado tamanho de chapa de orifício, os operadores devem ficar atentos para o fato de que quando existe uma ampla oscilação entre o fluxo alto e o fluxo baixo, erros de medição ocorrerão durante o período de fluxo baixo se a chapa de orifício não for mudada. Em geral, a operação entre 10% e 90% da faixa de variação diferencial calibrada é considerada uma boa prática. A variabilidade da faixa também pode ser aumentada usando-se os transmissores (eletrônicos) digitais atuais. Os efeitos na precisão dos transdutores e/ou transmissores usados para faixas amplas devem ser avaliados em função do custo de suas instalações. A pressão diferencial máxima permitida da chapa de orifício, para todas as espessuras de chapa de orifício, pode ser obtida no Anexo 2-E. Pressões diferenciais mais altas resultarão em medidas mais altas de velocidade do gás e perdas mais altas de pressão permanente. Recomenda-se fazer uma análise individual da velocidade do gás em cada instalação para verificação de ruído, erosão e vibração do poço térmico. A medida da velocidade depende de diversos fatores e cada usuário individual usará práticas e limites de velocidade diferentes. Assim, as pressões diferenciais máximas permitidas, apresentadas na Tabela 2-3, não consideram a velocidade medida do gás. 12

13 IMPORTANTE: Este material é uma tradução livre da AGA 3 parte 2- é deve ser usada apenas para fins didáticos. Cabe ao usuário, entretanto, quando da necessidade de uso desta referência para realização de atividades técnicas (que não didáticas) se basear no documento do qual a mesma foi originada (Manual of Petroleum Measurement Standards Chapter14 Natural Gas Fluids Measurement Section 3- Part 2) Queda Permanente de Pressão A queda permanente de pressão é significativa porque a energia usada para transportar o fluído através da tubulação é perdida. Diversos livros técnicos listam a perda permanente de pressão versus o coeficiente β para o medidor de orifício concêntrico, de canto-vivo e com flange roscada. Assim: A perda permanente de pressão = P(1-β 2 ) Abaixo está a tabela com estes valores aproximados: Exemplos: β Perdas como % de P 0, , , , , , ,75 45 a. Se o usuário quiser utilizar β de 0,30 com P de 400 polegadas de H 2 O, então a perda permanente de pressão será de aproximadamente 90% de 400 polegadas de H 2 O, que é cerca de 360 polegadas de H 2 O (cerca de 13 psi). b. Se o usuário quiser utilizar β de 0,50 com P de 100 polegadas de H 2 O, então a perda permanente de pressão será de aproximadamente 75% de 100 polegadas de H 2 O, que é cerca de 75 polegadas de H 2 O (cerca de 3 psi) ÂNGULO DA CHAPA DE ORIFÍCIO (θ) O ângulo do chanfro da chapa (θ) é o ângulo entre a chanfra e a face inferior (a jusante) da chapa. O valor admissível do ângulo do chanfro da chapa (θ) é de 45 graus ± 15 graus. A superfície do chanfro da chapa não deve apresentar defeitos visíveis a olho nu, tais como ranhuras, estrias, sulcos ou saliências. Se houver necessidade de chanfra, sua dimensão mínima (E-e) medida ao longo do eixo do furo não deve ser inferior a 0,0625 (1/6) de polegada. 13

14 SEÇÃO 3 - PARTE 2 - ESPECIFICAÇÕES E REQUISITOS DE INSTALAÇÃO Tabela 2-3 Espessura da Chapa de Orifício e Pressão Máxima Admissível Baseada no Limite Estrutural Dimensão Diâmetro Máximo Máximo Nominal Interno Espessura da Placa de Orifício E (polegadas) Admissível Admissível Do Tubo Publicado P ( H 2 O) P ( H 2 O) (NPS) do Tubo (polegadas) (polegadas) Mínimo Máximo Recomendado Acoplamento Flangeado Observações: 1. A pressão máxima admissível é limitada a polegadas de coluna de água, que é o limite do coeficiente de descarga padrão. Para obter mais detalhes sobre o limite máximo admissível de pressão, consulte o texto no item O valor máximo de pressão é calculado para o caso mais desfavorável da relação de diâmetros (normalmente β= ). Outras relações de diâmetros podem conduzir a maiores pressões (veja Anexo 2-E) 14

15 IMPORTANTE: Este material é uma tradução livre da AGA 3 parte 2- é deve ser usada apenas para fins didáticos. Cabe ao usuário, entretanto, quando da necessidade de uso desta referência para realização de atividades técnicas (que não didáticas) se basear no documento do qual a mesma foi originada (Manual of Petroleum Measurement Standards Chapter14 Natural Gas Fluids Measurement Section 3- Part 2). 3. A pressão máxima é valida para chapas de aço inoxidável a uma temperatura máxima de F, e para espessuras de chapas recomendadas 4. Para determinar a pressão máxima admissível para outras espessuras de chapa consulte o anexo 2-E 5. Para encaixes de câmaras simples ou duplas supõe-se que o anel de vedação se deflete em condições simétricas em relação ao seu eixo e sem deformação plástica. Assim, o efeito do anel de vedação não será investigado 6. Especialmente em pressões muito elevadas, o usuário deve considerar os efeitos termodinâmicos associados, como por exemplo a mudança de temperatura resultante do efeito de Joule-Thompson quando o fluxo passa através do orifício e com os limites em PIP f e, em particular, em baixas pressões. A súbita redução de pressão resultará em uma mudança na temperatura e na densidade. 15

16 SEÇÃO 3 - PARTE 2 - ESPECIFICAÇÕES E REQUISITOS DE INSTALAÇÃO 2.5 Especificações do Tubo Medidor DEFINIÇÃO O tubo medidor é o tubo reto superior (a montante) com mesmo comprimento de diâmetro UL apresentados nas Tabelas 2-7 e 2-8 de instalação (veja Figura 2-6), incluindo o retificador/condicionador de fluxo, caso seja usado; o suporte da chapa de orifício e o tubo inferior (a jusante) similar (comprimento DL nas Tabelas 2-7 e 2-8 de instalação, veja Figura 2-6) além da chapa de orifício. A seção superior (a montante) do tubo medidor é o comprimento do tubo reto que se estende da face superior (a montante) da chapa de orifício até à mudança a montante mais próxima na área da seção transversal (não incluindo os encaixes de flange permitidas na norma técnica) ou mudança no eixo da linha central do tubo. O comprimento das seções do tubo a montante e a jusante está definido na seção As tolerâncias para o diâmetro e as restrições para a face interna do tubo medidor estão especificadas nas seções a Não existem conexões de tubo dentro das seções especificadas do tubo medidor a montante e a jusante além das tomadas de pressão especificadas na seção (e tomadas na tubulação estão definidas no Anexo 3-D da Parte 3); das sondas de temperatura especificadas na seção 2.6.5; das conexões do condicionador de fluxo (flangeados ou em linha); dos suporte da chapa de orifício (soldados ou flangeados na extremidade superior - a montante - ou inferior - a jusante - conforme especificações contidas na seção ); e das flanges do tubo medidor em linha necessárias para a conexão das seções do tubo medidor. Qualquer conexão flangeada ou junta de solda a montante deve estar a pelo menos 2 polegadas distante da face inferior - a jusante - da chapa de orifício. Qualquer junta de solda a jusante distante 0,5D ou 2 polegadas da face a jusante da chapa de orifício deve ser retificada e/ou usinada para atender aos requisitos de arredondamento e de rugosidade da superfície interna a jusante especificados nas seções e 2;5;1;1, respectivamente. Deve-se ter cuidado com qualquer conexão flangeada a jusante distante 0,5D ou 2 polegadas no sentido de evitar qualquer protuberância da gaxeta na linha. O mais perto que uma flange de tubo medidor em linha pode ficar da chapa de orifício, na seção a montante do tubo medidor, deve ser a localização do condicionador de fluxo determinada, ou 10D i para os tubos medidores sem condicionador de fluxo (não incluindo os adaptadores com flange permitidos na norma técnica). Todas as flanges e conexões de flange dentro dos comprimentos do tubo medidor devem atender a todos os requisitos do tubo medidor contidos nas seções a Superfície Interna As seções do tubo medidor ligadas ao suporte da chapa de orifício ou às seções do tubo adjacente que fazem parte do tubo medidor, conforme definição contida na seção 2.5.1, devem atender às especificações contidas nas seções a Entretanto, devido aos extensos requisitos de comprimento do tubo medidor a montante contidos nas Tabelas 2-7 e 2-8, e, de acordo com os comprimentos do banco de dados do coeficiente de descarga, a seção do tubo medidor a montante necessária para atender aos requisitos especificados nas seções a deve ser limitada pelos comprimentos apresentados nas Tabelas 2-7 e 2-8, ou 17 diâmetros do tubo interno publicados, o que for menor. A rugosidade R a da tubulação acima (a montante) desta extensão não deve ser maior do que 600 µpol. 16

17 IMPORTANTE: Este material é uma tradução livre da AGA 3 parte 2- é deve ser usada apenas para fins didáticos. Cabe ao usuário, entretanto, quando da necessidade de uso desta referência para realização de atividades técnicas (que não didáticas) se basear no documento do qual a mesma foi originada (Manual of Petroleum Measurement Standards Chapter14 Natural Gas Fluids Measurement Section 3- Part 2) A rugosidade da superfície interna do tubo medidor deve ser medida nas mesmas localizações axiais das que foram usadas para determinar e verificar o diâmetro interno do tubo medidor (veja a seção ). Os valores R a especificados nos itens abaixo representam a média aritmética da rugosidade obtida usando-se um instrumento de medição de rugosidade de superfície do tipo de média eletrônica com valor de corte inferior a 0,03 polegadas. Outros dispositivos de medição de rugosidade de superfície são aceitáveis para a determinação da rugosidade da superfície do tubo medidor caso a mesma repetibilidade e reprodutibilidade de medição de rugosidade de superfície do tipo de média eletrônica possam ser demonstradas. Um mínimo de quatro medições de rugosidade serão efetuadas. A média (média aritmética) destas quatro ou mais medições é definida como a rugosidade da superfície interna do tubo medidor. Para medidores com diâmetros nominais de 12 polegadas ou menos: a. A rugosidade máxima do tubo medidor não deve exceder 300 micropolegadas (µpol) R a caso os coeficientes do diâmetro (β r ) sejam iguais ou menores a 0,6. b. A rugosidade máxima do tubo medidor não deve exceder 250 µpolegadas R a caso os coeficientes do diâmetro (β r ) sejam maiores ou iguais a 0,6. c. A rugosidade mínima não deve ser inferior a 34 µpolegadas para todas os coeficientes de diâmetro. Para medidores com diâmetros nominais maiores do que 12 polegadas: a. A rugosidade máxima do tubo medidor não deve exceder 600 µpolegadas R a caso os coeficientes do diâmetro (β r ) são iguais ou menores a 0,6. b. A rugosidade máxima do tubo medidor não deve exceder 500 µpolegadas R a caso os coeficientes do diâmetro (β r ) são maiores ou iguais a 0,6. c. A rugosidade mínima não deve ser inferior a 34 µpolegadas para todas os coeficientes de diâmetro. Observação: O uso de coeficientes (β r ) de diâmetro menores reduz o efeito da rugosidade do tubo sobre a incerteza. Tubos comerciais lisos e bem escolhidos podem ser usados. Para melhorar a aplainamento dentro do tubo medidor, as paredes internas do tubo podem ser usinadas, polidas ou revestidas a fim de atender às especificações exigidas Irregularidades tais como ranhuras, riscos ou estrias provocadas por costuras, distorções na junta de solda, desvios ou similar que afetem o diâmetro interno mais do que está especificado nas tolerâncias contidas na seção não são permitidas. A existência de sulcos na superfície do tubo medidor, embora indesejáveis, é permitida desde que suas medidas individuais não excedam a rugosidade da superfície e/ou os requisitos de tolerância do diâmetro do tubo medidor e não comprometem a integridade da pressão do tubo medidor. Quando estas tolerâncias são excedidas, as irregularidades devem ser corrigidas. 17

18 SEÇÃO 3 - PARTE 2 - ESPECIFICAÇÕES E REQUISITOS DE INSTALAÇÃO Cuidados apropriados devem ser tomados para manter o interior do tubo medidor limpo e livre de acúmulo de poeira, gelo, areia, graxa, óleo, líquido livre e outros materiais estranhos, na medida do possível. Danos e/ou acúmulo de materiais estranhos no tubo medidor podem resultar em incertezas maiores no coeficiente de descarga da chapa de orifício {C d (FT)] Diâmetro do Tubo Medidor (D m, D r ) O diâmetro interno medido do tubo medidor (D m ) deve ser determinado conforme as especificações contidas nas seções a No mínimo quatro medições de diâmetros internos de intervalos iguais devem ser executadas em um plano a 1 polegada acima (a montante) da face superior (a montante) da chapa de orifício. A média (media aritmética) destas quatro ou mais medições individuais é definida como o diâmetro interno medido do tubo medidor (D m ) Medições individuais de verificação do diâmetro interno da seção superior - a montante - (UL nas Tabelas 2-7 e 2-8) do tubo medidor (excluindo a gaxeta da chapa de orifício ou o diâmetro do dispositivo de vedação) devem ser executadas em no mínimo duas seções transversais adicionais. As localizações reais das medições individuais de verificação do diâmetro interno, em volta da circunferência e ao longo do eixo do tubo medidor, não estão especificadas. Estas verificações individuais devem ser executadas nos pontos que indicarão as dimensões máximas e mínimas do diâmetro interno da seção superior (a montante) do tubo medidor. Uma destas medições de verificação deve ser executada em uma região que esteja pelo menos a dois diâmetros de tubo da face da chapa de orifício, ou além da flange ou da junta de solda do suporte da chapa de orifício, qualquer que estiver a uma distância maior. Outras medições individuais devem ser executadas em pontos selecionados dentro das dimensões UL. Medições individuais de verificação são usadas para verificar a uniformidade dos diâmetros internos da seção superior (a montante) do tubo medidor (veja seção ) mas não passam a fazer parte da determinação do diâmetro interno médio do tubo medidor Medições individuais de verificação do diâmetro interno do tubo medidor (D m ) devem ser executadas na seção inferior (a jusante) do tubo medidor em um plano a 1 polegada abaixo (a jusante) da face inferior (a jusante) da chapa de orifício (veja a seção ). Medições individuais de verificação adicionais do diâmetro interno (D m ) (excluindo a gaxeta da chapa de orifício ou o diâmetro do dispositivo de vedação) devem ser executadas em no mínimo duas outras seções transversais na seção inferior (a jusante) do tubo medidor (veja a seção , semelhante às medições especificadas na seção Os diâmetros internos do tubo medidor não são limitados pelos diâmetros nominais do tubo interno publicados. Todas as regulamentações e códigos de tubulação aplicáveis devem ser seguidos. 18

19 IMPORTANTE: Este material é uma tradução livre da AGA 3 parte 2- é deve ser usada apenas para fins didáticos. Cabe ao usuário, entretanto, quando da necessidade de uso desta referência para realização de atividades técnicas (que não didáticas) se basear no documento do qual a mesma foi originada (Manual of Petroleum Measurement Standards Chapter14 Natural Gas Fluids Measurement Section 3- Part 2) A temperatura do tubo medidor com aproximação de 0,5 C mais próxima (1 F) deve ser registrada durante a medição do diâmetro interno. Estas medições são executadas em condições térmicas estáveis, isto é, durante a medição, a temperatura deve ser constante dentro de 2,5 C (5 F). O diâmetro interno de referência do tubo medidor (D r ) é o diâmetro interno do tubo medidor calculado na temperatura de referência (T r ) e pode ser determinado por meio da seguinte equação: onde: α 2 Dr Dm Dr = Dm[1 + α 2 (Tr - Tm)] (2.2) = coeficiente linear da expansão térmica do material do tubo medidor (veja a tabela 2-2) = diâmetro interno de referência do tubo medidor calculado na temperatura de referência (Tr ) = diâmetro interno do tubo medidor medido na temperatura (Tm). Tm = temperatura do tubo medidor no momento da medição do diâmetro Tr = temperatura de referência do diâmetro interno do tubo medidor Observação: α 2, Tm e Tr devem estar em unidades consistentes. Para o propósito desta norma técnica, a Tr será de 20 C (68 F). O diâmetro do tubo medidor (Dr) calculado na Tr é o diâmetro usado para calcular o diâmetro interno do tubo medidor (D) em condições de fluxo, conforme as especificações contidas na Parte Tolerâncias e Restrições As tolerâncias para o diâmetro e as restrições para a superfície interna do tubo medidor estão especificadas nas seções a Tolerância de Arredondamento do Diâmetro Interno do Tubo Medidor Dentro do Primeiro Diâmetro Médio do Tubo Medidor (Dm) acima (a montante) da Chapa de Orifício O valor absoluto da diferença percentual entre o diâmetro interno do tubo medidor medido (Dm) e qualquer medida individual de diâmetro dentro de uma distância de um diâmetro do Tubo Medidor (Dm) no lado superior (a montante) da chapa de orifício não deve exceder 0,25% do Dm. A aproximação da medida deve ser até 0,001 de polegada mais próxima ou menor. 19

20 SEÇÃO 3 - PARTE 2 - ESPECIFICAÇÕES E REQUISITOS DE INSTALAÇÃO < qualquer diâmetro dentro de um Dm> 100 0,25% (2.3) Dm Um exemplo desta situação está apresentado na Tabela 2-4. Todas as medidas dentro de um diâmetro do tubo medidor acima (a montante) da face da chapa de orifício estão dentro de 0,25% da média 2,0695. Tabela Exemplo de Tolerâncias de Arredondamento do Diâmetro Interno do Tubo Medidor dentro do Primeiro Diâmetro Médio do Tubo Medidor acima (a montante) da Chapa de Orifício Medidas do Diâmetro Interno do Tubo Medidor (pol) Posição A B C D Média Dm 1 pol acima da chapa 2,0696 2,0694 2,0694 2,0696 2,0695 Dentro de 1 Dm 2,0700 2,0676 2,0671 2,0655 N/D % de desvio da média Dm 0,024% 0,092% 0,116% 0,193% N/D Para Todas as Medições de Diâmetro Interno do Tubo Medidor a Montante, Incluindo as Dentro de Um Diâmetro do Tubo Medidor Acima (a montante) da Chapa de Orifício A diferença percentual entre a medida máxima medida do diâmetro interno individual e da medida mínima medida do diâmetro interno individual de todas as medidas do diâmetro interno individual do tubo medidor, incluindo as que estão dentro do primeiro diâmetro do tubo medidor acima da chapa de orifício, não deve exceder 0,5% de Dm. Diâmetro Máximo - Diâmetro Mínimo 100 0,5% (2.4) Dm Um exemplo desta situação está apresentado na Tabela 2-5. Tabela Exemplo de Tolerâncias de Arredondamento do Diâmetro Interno do Tubo Medidor - Todas as Medidas de Diâmetro Interno Individual do Tubo Medidor a Montante Medidas do Diâmetro Interno do Tubo Medidor (pol) Posição A B C D Média Dm 1 pol acima da chapa 2,0696 2,0694 2,0694 2,0696 2,0695 Dentro de 1 Dm 2,0700 2,0676 2,0671 2,0655 N/D 20

21 IMPORTANTE: Este material é uma tradução livre da AGA 3 parte 2- é deve ser usada apenas para fins didáticos. Cabe ao usuário, entretanto, quando da necessidade de uso desta referência para realização de atividades técnicas (que não didáticas) se basear no documento do qual a mesma foi originada (Manual of Petroleum Measurement Standards Chapter14 Natural Gas Fluids Measurement Section 3- Part 2). Medida de verificação 0,0621 0,0620 0,0613 0,0601 N/D a montante O cálculo para verificar se as medidas atendem ao critério de tolerância é o seguinte: , = 0,22% 2,0695 Todas as medidas do diâmetro interno individual do tubo medidor a montante, incluindo as que estão dentro de um diâmetro do tubo medidor (Dm) acima da chapa de orifício estão dentro de 0,5% de Dm Tolerância de Arredondamento para a Seção a Jusante do Tubo Medidor O valor absoluto da diferença percentual entre o diâmetro interno do tubo medidor medido (Dm) e qualquer medida individual de diâmetro no lado a jusante não deve exceder 0,5% do Dm: ( qualquer diâmetro a jusante ) 100 0,5% (2.5) Dm Restrições Gerais do Tubo Medidor Mudanças abruptas na superfície interna do tubo medidor (ressaltos, desvios, estrias, costuras de solda, e similares) não devem existir em tubos medidores, com exceção dos permitidos nas seções e Protuberâncias e recessos em Dispositivos de Vedação ou na Gaxeta da Chapa de Orifício As restrições e tolerâncias dos dispositivos de vedação e da gaxeta da chapa de orifício especificadas nas seções a aplicam-se às localizações imediatamente acima (a montante) e abaixo (a jusante) da face da chapa de orifício As protuberâncias resultantes da gaxeta ou dispositivo de vedação da chapa de orifício que se estendem para dentro do furo do tubo não são permitidas Uma reentrância resultante de uma gaxeta ou dispositivo de vedação da chapa de orifício com comprimento igual ou inferior a 0,25 polegadas, conforme medição paralela ao eixo do tubo, não requer restrição de profundidade da reentrância, limitação do coeficiente de diâmetro (βr) ou incertezas adicionais Uma reentrância resultante de uma gaxeta ou dispositivo de desencrustação da chapa de orifício de mais de 0,25 polegada mas inferior ou igual a 0,5 polegada de 21

22 SEÇÃO 3 - PARTE 2 - ESPECIFICAÇÕES E REQUISITOS DE INSTALAÇÃO extensão axial não requer limitação do coeficiente de diâmetro (βr) ou incerteza adicional caso a profundidade da reentrância esteja dentro das limitações especificadas na seção (0,005Dm) Todos os dispositivos de vedação da chapa de orifício devem ter o mesmo diâmetro do tubo nominal interno (dentro dos limites especificados nas seções a ) do suporte da chapa de orifício no qual estão sendo usados Para reentrâncias maiores das que foram descritas nas seções e incertezas adicionais podem ser necessárias FLANGES DE ORIFÍCIO Flanges de orifício para instalações do tubo medidor de orifício devem ser construídas e conectadas ao tubo de modo que todas as especificações mecânicas contidas nas seções e sejam atendidas. Qualquer distorção do tubo resultante da soldagem do flange ao tubo deve ser removida por usinagem ou polimento a fim de atender às limitações especificadas na seção ADAPTADORES DE ORIFÍCIO Geral Adaptadores de orifício representam uma classe de suportes de orifício amplamente utilizados pela indústria. Com estes dispositivos é possível reproduzir os coeficientes do orifício definidos pela equação contida na Parte 1 dentro dos mesmos limites de incerteza que seriam encontrados para uma chapa de orifício presa entre dois flanges (*dispositivos originais de teste). Para executar isto, estes dispositivos devem ser fabricados de acordo com as tolerâncias especificadas nesta norma técnica. Entretanto, com os adaptadores de orifício, determinadas considerações práticas devem ser tomadas, algumas inspeções críticas próprias destes dispositivos devem ser executadas. As informações seguintes têm por base dispositivos comumente conhecidos na época em que esta norma técnica foi elaborada e podem não abranger as inovações que se tornaram conhecidas desde sua publicação. Tais inovações podem estar em conformidade com esta norma técnica desde que atendam a todas as tolerâncias contidas no presente documento Adaptação ao tubo Quando um adaptador de orifício com flange superior (a montante) é utilizado, o diâmetro interno médio do tubo medidor conectado no lado de admissão deve ser compatível com o diâmetro interno médio do adaptador dentro da tolerância definida na seção Quando o adaptador é instalado, o lado de admissão deve primeiro estar conectado à seção superior (a montante) do tubo e meticulosamente centrado. Não são permitidas cantos vivos nesta junção. Para evitar desalinhamento nesta junta quando um adaptador flangeado tiver sido usado, dois furos para parafusos diametralmente opostos podem ser abertos e os 22

23 IMPORTANTE: Este material é uma tradução livre da AGA 3 parte 2- é deve ser usada apenas para fins didáticos. Cabe ao usuário, entretanto, quando da necessidade de uso desta referência para realização de atividades técnicas (que não didáticas) se basear no documento do qual a mesma foi originada (Manual of Petroleum Measurement Standards Chapter14 Natural Gas Fluids Measurement Section 3- Part 2). parafusos de encaixe-justo instalados, ou pode-se usar pinos de encaixe. Outros métodos de alinhamento podem ser usados desde que o mesmo resultado seja obtido. Quando a seção superior (a montante) do tubo medidor é conectada ao corpo do adaptador de orifício por meio de soldagem (método preferido), qualquer distorção do tubo resultante da soldagem deve ser removida por usinagem ou polimento a fim de atender aos requisitos contidos na seção Considerações para Inspeção Em alguns casos, a inspeção de um adaptador de orifício pode não ser tão fácil como uma inspeção de um medidor de orifício com flange convencional. Isto é verdade quando o adaptador em questão é do tipo de manga com solda e já esteja conectado ao tubo medidor. A menos que o tubo medidor seja grande, pode ser difícil fazer a medição nos arredores da chapa de orifício. Para facilitar esta inspeção, o adaptador deve ter pelo menos um lado flangeado (de preferência o lado inferior, a jusante). O usuário deve consultar os códigos relevantes referentes a vasos de pressão e de tubulação a fim de determinar se este projeto em particular pode ser usado em um determinado sistema. Todas as medições de tolerâncias mecânicas devem ser executadas depois que o adaptador tiver passado pelo ensaio de pressão na pressão de teste máxima exigida Verificações de Bypass (Desvio) Nos adaptadores de orifício, existe a possibilidade de que algum fluído possa fazer um bypass (desvio) da chapa de orifício. Testes devem ser executados depois que o funcionamento do medidor tiver passado pelo ensaio de pressão conforme o código relevante a fim de assegurar o seguinte: a. Não existe comunicação nem vazamentos na tomada de pressão diferencial. b. Não existe bypass (desvio) de fluído no dispositivo de retenção ou vedação TOMADAS DE PRESSÃO Tomadas no flange Os tubos medidores que usam tomadas no flange devem ter o centro do furo da tomada de pressão superior (a montante) colocado a 1 polegada de distância da face superior (a montante) da chapa de orifício. Cada orifício da tomada deve estar localizado na polegada medida dentro das tolerâncias apresentadas na Figura2-3. É recomendado que a variação máxima admissível da localização do furo da tomada de pressão de 0,75 para o coeficiente de diâmetro (β) seja usado no projeto das instalações. Adaptadores de orifício podem exigir métodos diferentes para a confirmação da localização do furo da tomada de pressão além dos flanges de orifício. Em circunstância alguma deve haver fluxo pela ou por fora da(s) tomada(s) flangeadas com propósitos outros que não sejam a medição de pressão estática e/ou diferencial. Isto inclui fluxos resultantes de defeitos de fabricação que permitem a comunicação da tomada ou o uso de tomadas no flange como fonte de fluído para outros instrumentos. Neste último, outras tomadas localizadas fora das dimensões do tubo medidor determinado devem ser utilizadas. 23

24 SEÇÃO 3 - PARTE 2 - ESPECIFICAÇÕES E REQUISITOS DE INSTALAÇÃO O compartilhamento de tomadas de medição por vários dispositivos de pressão diferencial pode causar aumento de incerteza e/ou problemas operacionais. Se possível, esta prática deve ser evitada Adaptadores de Orifício Quando um conector de orifício é utilizado, as medições do furo da tomada de pressão podem ser tiradas antes do final da fabricação do tubo medidor, especialmente quando o adaptador for soldado a uma extremidade da tubulação que seja parte integral do tubo medidor completo. Estas medições podem ser executadas usando-se micrômetros e calibres disponíveis no comércio. Outras técnicas válidas tecnicamente para verificação da localização do furo da tomada de pressão são aceitáveis. Nos adaptadores de orifício, a chapa de orifício é presa por um mecanismo-portador destinado a posicionar corretamente a chapa de orifício em relação aos furos da tomada de pressão. A combinação chapa/portador usada durante o teste de localização do furo da tomada de pressão deve ser do mesmo tipo do que será usado na prática. Se o mecanismo interno de um adaptador de orifício é substituído, a inspeção deve ser repetida. Figura Variações Admissíveis na Localização do Furo da Tomada de Pressão Allowable variation = variação admissível Flange tap - tomada no flange Orifice diameter ratio = coeficiente de diâmetro do orifício Para adaptadores de orifício com flange roscada, a localização da tomada no flange em relação às faces da chapa de orifício deve ser mantida. Isto impede o uso de chapas mais ou menos espessas do que está especificado no projeto original, a menos que a espessura esteja dentro da faixa máxima ou mínima apresentadas na Tabela 2-3, e limites e tolerâncias para o furo da tomada de pressão diferencial conforme especificações contidas na Figura 2.3 estejam atendidas, ou que o adaptador tenha sido furado novamente. Da mesma maneira, os vedadores ou outros dispositivos de suporte de orifício não devem afetar outras localizações da chapa em relação às tomadas. As combinações de vedadores/chapa devem ser verificadas a fim de assegurar que a tolerância na localização das tomadas no flange não foi excedida. 24

25 IMPORTANTE: Este material é uma tradução livre da AGA 3 parte 2- é deve ser usada apenas para fins didáticos. Cabe ao usuário, entretanto, quando da necessidade de uso desta referência para realização de atividades técnicas (que não didáticas) se basear no documento do qual a mesma foi originada (Manual of Petroleum Measurement Standards Chapter14 Natural Gas Fluids Measurement Section 3- Part 2) Flanges de Orifício Quando são usadas flanges de orifício, a colocação do furo da tomada de pressão pode ser determinada medindo-se da face do flange ao centro do furo da tomada de pressão. Concessões podem ser feitas para a espessura e compressão de gaxetas, anéis em "O" ou outros mecanismos de vedação da chapa quando a chapa de orifício está pressionada entre dois flanges Perfuração da Tomada de Pressão Os furos da tomada de pressão devem ser perfurados radialmente ao tubo medidor, isto é, a linha central do orifício da tomada deve fazer uma interseção e ângulo reto com o eixo do tubo medidor Diâmetro da Tomada de Pressão O diâmetro dos furos da tomada de pressão na superfície interna do tubo medidor e ao longo da extensão perfurada dos furos deve ser de 3/8 de polegada (0,375) ± 1/64 pol. (0,016 pol), provendo um diâmetro máximo de 0,391 pol e mínimo de 0,359 pol para um tubo com diâmetro nominal de 2 ou 3 polegadas; e deve ser de 1/2 (0,5) polegada ± 1/64 pol. (0,016 pol), provendo um diâmetro máximo de 0,516 pol e mínimo de 0,484 pol para um tubo com diâmetro nominal de 4 ou mais polegadas. Os furos da tomada de pressão no suporte da chapa de orifício podem ser perfurados e preparados para receber o tamanho desejado da conexão de linha de leitura de pressão. O diâmetro do orifício da tomada não pode ser reduzido dentro de uma extensão igual a 2,5 vezes o diâmetro do orifício da tomada, conforme medição tirada da superfície interna do tubo medidor. Redução do diâmetro do orifício da tomada durante o funcionamento devido a acumulação de líquidos e/ou contaminação por partículas, não é aceitável. Todos orifícios de tomada de pressão devem ter uma aproximação de ± 0,004 pol em sua extensão. Da mesma maneira, o diâmetro interno da linha de calibração deve permanecer constante até o sensor de pressão diferencial e/ou tubulação de distribuição. Para evitar ressonância na linha de calibração, esta deve ser a menor possível ou deve ter comprimentos (l) especificados de acordo com a maior freqüência (f) sendo considerada, a partir das fórmulas seguintes: 0 l1 2,5a / (2πf) (2.6) l2 = 2,5a / (2πf) (2.7) l3 = 5,5a / (2πf) (2.8) l4 = 8,5a / (2πf) (2.9) l5 = 11,5a / (2πf) (2.10) 25

26 SEÇÃO 3 - PARTE 2 - ESPECIFICAÇÕES E REQUISITOS DE INSTALAÇÃO onde: a = velocidade do som no fluído de fluxo em condições de operação f = freqüência dos níveis de pulsação π = constante matemática = 3,1416 O comprimento da linha de calibração determinada a partir de qualquer uma destas fórmulas garante que não haverá ressonância e/ou amplificação de pulsação de pressão na linha de calibração. As duas linhas de calibração devem ter a mesma extensão e não devem apresentar mudanças súbitas no diâmetro interno, especialmente para aplicações de baixa pressão. Em alguns casos, tubulações de distribuição de montagem direta podem reduzir os efeitos da pulsação. Veja a seção sobre ambientes de pulsação aceitável Bordas da Tomada de Pressão As bordas dos orifício da tomada de pressão na face interna do tubo medidor deve estar livre de rebarbas e podem ser ligeiramente arredondadas CONDICIONADORES DE FLUXO Os condicionadores podem ser classificados em duas categorias: os retificadores de fluxo e os isoladores de fluxo. Os retificadores de fluxo são dispositivos que removem ou reduzem eficazmente o componente de turbilhonamento de um fluxo corrente (de escoamento) mas que podem ter capacidade limitada de produzir as condições necessárias para reproduzir com precisão os valores de banco de dados do coeficiente de descarga (escoamento) da chapa de orifício. Os condicionadores isoladores de fluxo são dispositivos que removem eficazmente o componente de turbilhonamento do fluxo corrente (de escoamento) ao mesmo tempo que redistribui o fluxo corrente para produzir as condições de fluxo que reproduzam com precisão os valores de banco de dados do coeficiente de descarga (escoamento) da chapa de orifício. Esta norma técnica não tem a intenção de recomendar um tipo particular de condicionador de fluxo. Entretanto, em um esforço de eliminar ou reduzir desvios na medição de fluxo em instalações existentes e de fornecer orientação para o aperfeiçoamento da precisão em novas instalações, esta norma técnica fornece recomendações para instalação de retificadores de fluxo para um feixe de 19 tubos uniformes concêntricos mencionados na pesquisa sobre efeitos de instalação. Devido às diferenças significativas de coeficiente de descarga (fora da faixa de incertezas determinadas) observadas com as variações na construção de feixe de tubos de aleta, apenas os retificadores de fluxo de feixe de tubos que atendem aos seguintes critérios têm especificação para fornecer "nenhuma outra incerteza" quando instalados conforme as recomendações. Todos os outros feixes de tubos devem ser considerados como "outros" condicionadores de fluxo. 26

27 IMPORTANTE: Este material é uma tradução livre da AGA 3 parte 2- é deve ser usada apenas para fins didáticos. Cabe ao usuário, entretanto, quando da necessidade de uso desta referência para realização de atividades técnicas (que não didáticas) se basear no documento do qual a mesma foi originada (Manual of Petroleum Measurement Standards Chapter14 Natural Gas Fluids Measurement Section 3- Part 2) Descrição do Feixe Retificador de Fluxo de 19 Tubos Uniformes e Concêntricos de 1998 É necessário que todos os tubos, ou canos de parede fina, tenham lisura, diâmetro externo e espessura de parede uniformes e que sejam dispostos em um padrão cilíndrico conforme apresentado na Figura 2-4. As paredes externas do tubo individual devem ter contato direto entre si; não podem ter espaços ou vãos entre elas. Para reduzir o turbilhonamento que pode ocorrer entre os tubos externos do Feixe Retificador de fluxo de tubos e a parede do tubo medidor, a calibragem do diâmetro externo do tubo deve ser baseada no diâmetro externo do Feixe Retificador de fluxo de tubos resultante (OD) que deve ser no máximo igual a D i e no mínimo igual a 0,95 D i. O comprimento (LTB) das aletas deve ser de 3 x NPS para NPS de 2 polegadas; 2,5 x NPS para 2 polegadas < NPS 4 polegadas, e 2 x NPS superior a 4 polegadas Tubulação do Feixe Retificador de Fluxo de 19 Tubos Uniformes e Concêntricos de 1998 A espessura da parede do tubo individual do Feixe Retificador de Fluxo de 19 Tubos Uniformes e Concêntricos de 1998 deve ser menor ou igual a 2,5% do D i. Todos os tubos devem ser paralelos, com chanfra interna nas duas extremidades superiores a 50% da espessura da parede a 45, e deve ser montado axialmente ao tubo. Figura Feixe Retificador de Fluxo de 19 Tubos Uniformes e Concêntricos de 1998 Minimize gap = minimize o vão Meter tube = tubo medidor Tube wall thickness = espessura da parede do tubo F areas = areas F Centering spacer options = opções do espaçador de centralização Typical 4 places = 4 locais típicos Flow Straightener = retificador de fluxo Fabricação do Feixe Retificador de Fluxo de 19 Tubos Uniformes e Concêntricos de

28 SEÇÃO 3 - PARTE 2 - ESPECIFICAÇÕES E REQUISITOS DE INSTALAÇÃO O Feixe Retificador de fluxo de 19 tubos uniformes e concêntricos de 1998 deve ser de fabricação resistente. Os tubos individuais devem ser soldados nos pontos de tangência nas duas extremidades do feixe de tubos com pontos de solda que não excedam 20 em volta da circunferência do tubo. Para os feixes de tubos de NPS de 4 polegadas ou menos, as áreas F (veja Figura 2-4) podem ser preenchidas com pontos de solda. Espaçadores de centralização podem ser providenciados para o exterior do conjunto a fim de ajudar o instalador a centralizar o dispositivo no tubo medidor. Depois de inserido no tubo medidor, o feixe de tubos deve ser fixado firmemente no lugar com um flange ou pino de montagem a fim de evitar que o dispositivo vibre ou seja deslocado e empurrado corrente abaixo contra a chapa de orifício. Entretanto, a fixação firme não deve distorcer o conjunto do feixe de tubos em relação à simetria dentro do tubo medidor Outros Condicionadores de Fluxo Especificações para a descrição, instalação ou incerteza de outros condicionadores de fluxo não são apresentadas nesta norma técnica. Retificadores de fluxo que não estão em conformidade com a descrição fornecida nas seções a não são considerados como "Outros Condicionadores de Fluxo" e os requisitos de instalação contidos nas Tabelas 2-8a e 2-8b podem não ser aplicáveis. O uso de outros tipos de condicionadores de fluxo deve ser baseado nos dados de desempenho técnico obtidos nos ensaios de desempenho. Esta norma técnica fornece um critério uniforme para a avaliação de ensaio(s) de instalação e/ou desempenho (perturbação) de condicionador de fluxo. Este(s) ensaio(s) é(são) exigido(s) pela norma técnica para confirmar o nível de desempenho que pode ser alcançado por uma instalação de tubo medidor usando um condicionador de fluxo. (Consultar os Anexos 2- C e 2-D para obter maiores detalhes). O(s) ensaio(s) de desempenho confirma(m) o coeficiente do diâmetro (β) do medidor de orifício na extensão do tubo medidor e a localização do condicionador de fluxo na qual se obtém um desempenho aceitável Critérios de Desempenho Os critérios de desempenho escolhidos [ C d (FT)] são os mesmos usados para medir as influências da instalação em tubos medidores sem os condicionadores de fluxo e com feixe retificador de fluxo de 19 tubos cilíndricos e uniformes. O desvio [ C d (FT)] dos valores do coeficiente de descarga dos valores de referência determinados a partir de calibrações separadas de linha-base com as mesmas chapas de orifício deve ser usado como a medida de desempenho do codicionador de fluxo. Os níveis de desempenho aceitáveis que não necessitam de medições adicionais são definidos como variação C d igual ou menor que 50% da incerteza 2σ declarada na equação do orifício Reader-Harris/Gallagher em número infinito de Reynolds (Consulte as Partes 1, ) Elementos Exigidos para o Ensaio de Desempenho da Instalação Os tipos de perturbações na instalação e condições de fluxo que formam o fundamento do(s) ensaio(s) de desempenho da instalação são os seguintes: a. Boas condições de fluxo. Se um tubo medidor, com ou sem um condicionador de fluxo, está instalado em uma configuração de tubulação na qual o perfil da 28

29 IMPORTANTE: Este material é uma tradução livre da AGA 3 parte 2- é deve ser usada apenas para fins didáticos. Cabe ao usuário, entretanto, quando da necessidade de uso desta referência para realização de atividades técnicas (que não didáticas) se basear no documento do qual a mesma foi originada (Manual of Petroleum Measurement Standards Chapter14 Natural Gas Fluids Measurement Section 3- Part 2). velocidade axial está perto do ideal (obtido por 75 ou mais diâmetros internos de tubo publicados (Di) de tubo reto) e a quantidade de turbilhonamento está baixa (menos que 2 graus de ângulo de turbilhonamento), então o condicionador de fluxo não deve provocar uma perturbação que provoque um desvio da calibração de linhabase significativo. b. Dois joelhos (ângulos) adjacentes em 90, fora de nível (acoplamento cerrado) instalados diretamente acima (a montante) do tubo medidor. Esta configuração é conhecida por produzir um componente de velocidade de turbilhonamento, bem como por alterar o formato do perfil axial da velocidade. Os ângulos de turbilhonamento de até ± 15 graus já foram medidos diretamente abaixo (a jusante) do segundo joelho (ângulo). c. Uma válvula 50% fechada instalada acima do (a montante) e em-linha com o tubo medidor. Quando a válvula é uma válvula de gaveta ou de esfera, esta configuração pode produzir um perfil axial de velocidade fortemente assimétrico abaixo (a jusante) da válvula. d. Turbilhonamento alto. O ensaio gera uma condição de fluxo de turbilhonamento alto que é representativa do campo de fluxo abaixo (a jusante) das instalações, tais como os cabeçotes. Pesquisa realizada sobre o efeito de um cabeçote na parte superior do tubo medidor mostrou que ângulos de turbilhonamento de até ± 30 graus podem ser medidos no tubo medidor e que um cabeçote também pode tornar o perfil axial da velocidade assimétrico. Condições detalhadas do ensaio de desempenho podem ser encontradas no Anexo 2-D. 2.6 Requisitos de Instalação GERAIS Os coeficientes de descarga da chapa de orifício [C d (FT) fornecidos nesta norma técnica estão baseados nos resultados de vários experimentos realizados nos Estados Unidos e na Europa. Em todos os casos, condições normais de fluxo foram obtidas com o uso de longas extensões retas do tubo medidor, tanto acima (a montante) como abaixo (a jusante) do orifício, ou com o uso de condicionadores de fluxo acima (a montante) do medidor de orifício. (Veja as Partes 1, ). Para obter a incerteza especificada no coeficiente de descarga apresentado na Parte 1, condições de dinâmica de fluído similares devem ser alcançadas na prática CHAPA DE ORIFÍCIO Excentricidade (ε) O furo da chapa de orifício deve estar concêntrico com os dois furos internos acima (a montante) e abaixo (a jusante) do suporte da chapa de orifício. Qualquer excentricidade deve estar dentro das seguintes tolerâncias: a. Excentricidade paralela ao eixo das tomadas de pressão diferencial (ε x ). Para qualquer excentricidade no plano x-y apresentada na Figura 2-5, o componente de 29

30 SEÇÃO 3 - PARTE 2 - ESPECIFICAÇÕES E REQUISITOS DE INSTALAÇÃO excentricidade do furo da chapa de orifício paralelo ao eixo das tomadas de pressão diferenciaal deve ser menor ou igual à tolerância definida pela seguinte equação: ε x 0,0025 D m (2.11) 0,1 + 2,3 β m 4 onde: ε x = medida de (x - x') / 2 conforme apresentado na Figura 2-5. Figura Medidas de Excentricidade (Método de Amostra) Axis perpendicular to differential tap centerline = eixo perpendicular à linha central da tomada diferencial Pipe inside diameter = diâmetro interno do tubo Axis parallel to differential tap centerline = eixo paralelo à linha central da tomada diferencial Orifice bore = furo do orifício Tabela 2-6 Tolerância Máxima da Excentricidade do Furo da Placa de Orifício (ε x ) em polegadas Diâmetro Interno do Medidor do Tubo (polegadas) β m

31 IMPORTANTE: Este material é uma tradução livre da AGA 3 parte 2- é deve ser usada apenas para fins didáticos. Cabe ao usuário, entretanto, quando da necessidade de uso desta referência para realização de atividades técnicas (que não didáticas) se basear no documento do qual a mesma foi originada (Manual of Petroleum Measurement Standards Chapter14 Natural Gas Fluids Measurement Section 3- Part 2). A Tabela 2-6 apresenta alguns valores máximos admissíveis de excentricidade ε x. b. Excentricidade perpendicular ao eixo das tomadas de pressão diferencial (ε y ). Para qualquer excentricidade no plano x-y apresentada na Figura 2-5, o componente de excentricidade do furo da chapa de orifício perpendicular ao eixo das tomadas de pressão diferencial - medida (Y - Y') / 2 na Figura pode ser quatro vezes o total calculado usando a equação A excentricidade máxima do furo da chapa de orifício calculada usando a equação 2.11 pode ser dobrada se tomadas no flange com 180 de separação estiverem conectadas entre si a fim de obter uma pressão média. Deve-se tomar cuidado para assegurar que profundidades iguais da tubulação de diâmetros iguais (com o diâmetro nominal sendo maior ou igual ao diâmetro da tomada) estejam sendo usadas para conectar às tomadas e que a conexão com o dispositivo ( P) de pressão diferencial esteja localizada a meio caminho entre as tomadas. Esta abordagem não é recomendada se houver dúvidas quanto ao fluxo pulsante ou flutuante. Quando não for possível fazer a medição da excentricidade de uma chapa de orifício instalada em flanges de orifício, dois pinos de encaixe com localização precisa devem ser usados a fim de dar suporte e centralizar a chapa de orifício durante o aperto dos parafusos. A excentricidade no lado superior (a montante) é considerada a mais crítica. Portanto, é recomendado que qualquer pino de encaixe ou outros dispositivos usados para posicionara a chapa de orifício seja montado de modo que a chapa fique centrada em relação à seção acima (a montante) do tubo medidor e da tomada de pressão. As técnicas de centralização de chapa são uma função do projeto e só são limitadas pela excentricidade máxima admissível descrita acima. Na maioria dos adaptadores de orifício, a chapa de orifício é fixada na corrente de fluxo através de um mecanismo portador. Tais mecanismos teoricamente produzem uma excentricidade repetível para a chapa de orifício. Isto deve ser verificado em várias operações de instalação e remoção da chapa no adaptador de orifício. O portador usado na realização deste teste deve ser o portador usado no campo. Se algum mecanismo interno dos adaptadores for substituído, esta inspeção deve ser repetida Perpendicularidade O suporte da chapa de orifício deve manter o nível da chapa de orifício em um ângulo de 90 graus em relação ao eixo do tubo medidor TUBO MEDIDOR Comprimento Para garantir uma medição de fluxo precisa, o fluído deve entrar na chapa de orifício com um perfil de fluxo plenamente desenvolvido (cheio) e livre de turbilhonamento. A melhor maneira de alcançar esta condição é através do uso de condicionadores de fluxo e extensões associadas de tubo ou de extensões adequadas de tubo reto acima (a montante) e abaixo (a jusante) da chapa de orifício. Qualquer distorção séria no perfil do fluxo médio (média de tempo) ou aumento significativo no nível de pulsação de 31

32 SEÇÃO 3 - PARTE 2 - ESPECIFICAÇÕES E REQUISITOS DE INSTALAÇÃO fluxo produz erros de medição de fluxo. É obvio que a melhor maneira de eliminar incertezas ou desvios devido a pulsação é eliminá-la na sua origem. Para maiores discussões a respeito, consulte as Partes 1, , medidas de redução de pulsação (consulte as Partes, 1, 1.7.5) e operação do medidor de orifício dentro dos limites de pulsação de fluxo (veja seção 2.6.4). Em diversas configurações de tubulação, o medidor de orifício pode não produzir resultados dentro da incerteza estabelecida nesta norma técnica. Entretanto, alguns tipos de instalações mais comuns foram analisados de acordo com seus efeitos sobre a precisão da medição. Para as aplicaçõ que não estão abordadas explicitamente nas Tabelas de Instalação 2-7 e 2-8, os comprimentos exigidos e as localizações do Feixe Retificador de 19 Tubos Concêntrico e Uniformes da classificação "qualquer outra configuração" contida nas Tabelas 2-7 e 2-8 devem ser seguidos. Isto inclui várias conexões acima (a montante) da chapa de orifício onde a distância entre as conexões é igual ou menor que 22D. A maioria das instalações foram testadas de modo que a tubulação superior (a montante) resultou em um fluxo plenamente desenvolvido (cheio) na admissão usando-se uma combinação de condicionadores de fluxo e tubo reto. Em alguns testes, descobriu-se que a interação entre duas conexões era desprezível se o espaçamento entre as duas fosse maior do que 22D, sugerindo portanto que o perfil do fluxo é semelhante ao fluxo plenamente desenvolvido (cheio). Se as características do perfil de admissão desviar do que está especificado acima, os comprimentos lineares especificados podem não ser adequados para a obtenção de desempenho ótimo do medidor de orifício. Em geral, os comprimentos lineares para instalações com ou sem retificadores de fluxo não são sensíveis a variações nos números de Reynolds e de rugosidade dentro dos limites especificados nesta norma técnica. Exceções para o caso de condicionadores de fluxo são dois joelhos de 90 em planos perpendiculares, separados por um espaçador menor ou igual a 5D i, ou qualquer outra instalação que gere um turbilhonamento, tais como cabeçotes, expansores excêntricos e expansores combinados com joelhos. Estas últimas instalações estão dentro da categoria de "qualquer outra configuração" contida na Tabela Tabelas de Instalação A Tabela de Instalação 2-7 fornece os comprimentos de instalação mínimos necessários para tubos medidores sem condicionadores de fluxo. A Tabela de Instalação 2-7 indica que, para os tubos medidores sem condicionadores de fluxo, o comprimento recomendado do tubo medidor superior (a montante) varia com o coeficiente do diâmetro (β r ) e comprimentos maiores do tubo medidor superior (a montante) são necessários para os coeficientes de diâmetro (β r ) maiores. Quando o diâmetro do furo de orifício requer uma mudança para atender às diferentes condições de fluxo, o comprimento recomendado do tubo medidor instalado deve ser determinado para o coeficiente máximo de diâmetro (β r ) que pode ser usado. Os critérios de projeto de novas instalações deve conter os comprimentos citados para coeficiente de diâmetro (β r ) iguais a 0,75. Tubos medidores superiores (a montante) maiores do que aqueles apresentados na Tabela 2-7 são desejáveis. A Tabela de Instalação 2-8 fornece a faixa de localização permitida do Feixe Retificador de Fluxo de 19 Tubos Concêntrico e Uniformes e a localização recomendada para duas categorias de comprimento de tubo medidor superior (a montante), 17D i UL<29D i, e UL 29D i. A norma técnica não aborda comprimentos de tubo medidor superior (a montante) menores do que 17D i. 32

33 IMPORTANTE: Este material é uma tradução livre da AGA 3 parte 2- é deve ser usada apenas para fins didáticos. Cabe ao usuário, entretanto, quando da necessidade de uso desta referência para realização de atividades técnicas (que não didáticas) se basear no documento do qual a mesma foi originada (Manual of Petroleum Measurement Standards Chapter14 Natural Gas Fluids Measurement Section 3- Part 2). As instalações e/ou condicionadores de fluxo não abordados explicitamente nas Tabelas 2-7 e 2-8 podem passar por ensaios de fluxo in loco ou em um laboratório de ensaio de fluxo com uma linha-base estabelecida dentro da incerteza do coeficiente de descarga RG (consulte o Anexo 2-C). O ensaio de fluxo deve ser executado usando dispositivos e métodos de calibragem em conformidade com padrões aprovados nacional e/ou internacionalmente. Todos os instrumentos usados para monitorar os parâmetros de fluxo e/ou para calcular a vazão (velocidade) do fluxo devem estar relacionados a pesos e medidas certificados por organização local, estadual ou nacional. O sistema de fluxo primário pode ser portátil ou de instalação permanente. Um medidor-mestre que foi calibrado com um padrão de fluxo primário também pode ser usado para ensaio de fluxo. Tanto o medidor-mestre e o sistema de prova devem atender aos padrões adequados de aprovação nacional. Observação: Se o ensaio de fluxo for realizado dentro do laboratório de ensaio de fluxo, a instalação testada deve consistir no tubo medidor ou estação medidora com derivações e configuração da tubulação superior (a montante) apropriada, necessárias para definir a característica do fluxo (perfil da velocidade e turbilhonamento) que entra no tubo medidor ou estação medidora. O ensaio de fluxo deve ser realizado com a faixa normal dos números de Reynolds usados nas operações diárias. Os níveis de desempenho aceitáveis que não necessitam de incerteza de medição adicionais são definidos como variação C d igual ou menor que 50% da incerteza 2σ declarada na equação do orifício Reader-Harris/Gallagher em número infinito de Reynolds (Consulte as Partes 1, Seção e Parte 2, Anexo 2-C) Requisitos para Condicionadores de Fluxo A fim de fornecer o maior número possível de opções de instalação, esta norma técnica não se propõe a recomendar nenhum condicionador de fluxo em particular. Ao contrário, ela fornece informações de instalação suficientes para reduzir ou eliminar qualquer desvio sistemático resultante de considerações de instalação. Esta norma técnica fornece comprimentos mínimos de tubo medidor para tubos medidores sem condicionadores de fluxo. Fornece também faixas de localização e localizações recomendadas para duas categorias de comprimento de tubo medidor (17D i UL<29D i, e UL 29D i ) para Retificadores de Fluxo de Feixe de 10 Tubos Uniformes e concêntricos de 1998 que atendem aos critérios de construção estipulados nas seções a Além disto, esta norma técnica fornece um ensaio de desempenho no qual condicionadores de fluxo isoladores, outros retificadores de fluxo, tubos medidores sem condicionadores de fluxo e instalações de tubo medidor podem ser avaliados quanto ao item "sem necessidade de requisitos" de incerteza adicionais. Para obter mais informações, consulte os Anexos 2-C e 2-D. Ao determinar se os condicionadores de fluxo serão ou não necessários, o fator primordial pode nem sempre ser a conexão mais próxima da tubulação na extremidade de admissão do tubo medidor. Por exemplo, a(s) última(s) conexão(ões) da tubulação pode(m) não fornecer indicação da presença de fluxo em turbilhonamento ou grau de assimetria do perfil de velocidade. Cada projeto de estação individual pode ter um conjunto de condições diferente. Portanto, seria impraticável estabelecer um conjunto de 33

34 SEÇÃO 3 - PARTE 2 - ESPECIFICAÇÕES E REQUISITOS DE INSTALAÇÃO especificações que atendesse a todas as condições. A consideração principal deve ser a de minimizar a perturbação do fluxo na chapa de orifício causada por alguma conexão de tubulação a montante. 34

35 IMPORTANTE: Este material é uma tradução livre da AGA 3 parte 2- é deve ser usada apenas para fins didáticos. Cabe ao usuário, entretanto, quando da necessidade de uso desta referência para realização de atividades técnicas (que não didáticas) se basear no documento do qual a mesma foi originada (Manual of Petroleum Measurement Standards Chapter14 Natural Gas Fluids Measurement Section 3- Part 2). Figura Layout do Tubo Medidor de Orifício com Admissão Soldada ou Flangeada Meter tube = tubo medidor Separation distance = distância da separação Orifice = orifício Uniform Concêntric 19-Tube Bundle Flow Straightener = Feixe Retificador de fluxo de 19 tubos uniformes e concêntricos A instalação correta de condicionadores de fluxo pode reduzir consideravelmente o total de tubos retos necessários acima (a montante) de uma chapa de orifício. O objetivo do condicionador de fluxo é o de reduzir ou eliminar o efeito sobre a medição do fluxo da assimetria do perfil de velocidade e/ou turbilhonamento resultante de adaptadores e válvulas de tubo acima (a montante) do tubo medidor. Quando condicionadores de fluxo são instalados, eles devem ser mantidos limpos e livres de detritos que possam ficar retidos na extremidade superior (a montante). Nenhum condicionador de fluxo é capaz de eliminar todos os efeitos de perfil possíveis se não forem corretamente instalados e usados. Deve-se tomar cuidado para minimizar perturbações de fluxo e turbilhonamento que gerem configurações no sistema de medição, especialmente acima (a montante) do orifício. Portanto, quando corretamente localizado, em instalações bem projetadas, o Feixe Retificador de Fluxo de 19 Tubos Uniformes e concêntricos de 1998 pode eliminar desvios na medição de orifício. Para obter mais informações sobre instalação correta deste retificador de fluxo, consulte as Tabelas 2-8a e 2-8b AMBIENTE DE PULSAÇÃO ACEITÁVEL Medidas precisas de fluxo usando medidor de orifício funcionando em condições de fluxo pulsante podem ser obtidas apenas quando a raiz quadrada da média dos 35