Aplicação e Operação de Medidores Ultra-Sônicos José Paulo C. Santana PETROBRAS G&E 7/8/2012
1- Conceitos básicos 2-Portarias ANP & INMETRO 3- Desenvolvimento da tecnologia 4-Características comparativas 5- Princípio de operação 6-Instalação dos medidores 7- Medição de custódia 8- Ultra-sônico x Placa de orifício 9- Referências normativas
1-Conceitos básicos (1/5) Porque é importante Medir? Porque sóassim épossível determinar a quantidade ou volume de gás natural transportado, movimentado ou comercializado, e efetuar a contabilização, o pagamento (no caso de compra) ou o faturamento (no caso de venda).
1-Conceitos básicos (2/5) Porque é importante Medir certo? Porque os erros em medições de volume ou em cálculos do poder calorifíco do gás natural podem custar centenas de milhões de Reais por ano nas transações (fiscais) de compra e venda de grandes volumes.
1-Conceitos básicos (3/5) Sistema de Medição A medição éum conjunto de operações, efetuadas em uma seqüência lógica, com o objetivo de determinar o valor de uma grandeza. Estas operações são executadas pelos instrumentos de medição, que são dispositivos utilizados para realizar uma medição, isolados ou em conjunto com outros dispositivos complementares. Um sistema de medição pode ser visto como um conjunto completo de instrumentos de medição e outros equipamentos associados para executar uma determinada medição, consistindo dos seguintes elementos básicos:
1-Conceitos básicos (4/5) -Elemento sensor: éo elemento de interface do instrumento com o processo, sendo diretamente afetado pela quantidade medida, detectando a variável e gerando um sinal proporcional a ela, convertendo a entrada desejada para uma forma mais conveniente e prática de ser manipulada pelo sistema de medição. -Elemento condicionador de sinal: éo elemento que manipula e processa a saída do sensor de uma forma conveniente, convertendo o sinal de saída do sensor em outro sinal mais adequado em forma e amplitude, cujas principais funções são amplificar, filtrar, integrar e converter os sinais, quando necessário. -Elemento de apresentação do dado: éo elemento de interface do instrumento com o operador do processo, fornecendo a informação da variável medida na forma quantitativa.
1-Conceitos básicos (5/5) O diagrama em blocos de um sistema de medição típico é indicado na figura abaixo:
2-Portarias ANP & INMETRO (1/2) - A partir da publicação das portarias ANP & INMETRO Marco da organização da regulamentação técnica de medição fiscal de petróleo, GN e GNL no BRASIL. a) Portaria Conjunta n 1 ANP/INMETRO de 19 de junho de 2000 Definição de medição fiscal; Sistemas projetados e calibrados para uma incerteza global <1,5%; Compensação automática de P, T, Z na vazão e variação na composição do gás; Definição de sistemática de calibração e re-calibração.
2-Portarias ANP & INMETRO (2/2) b) Portaria n 104 de 8 de julho de 2002 Especificação do GN e GNL a ser comercializado no Brasil; Atribuições de Carregador, Transportador e Operador; Análise Qualitativa do Gás nos Pontos de Recepção e de Entrega; Qualidade do GN e GNL a ser comercializado no Brasil. c) Portaria n 1 de 4 de Janeiro de 2003: Envio das informações das Transportadoras para a ANP, a partir da data de início de operação. d) Resolução n 16 de 17 de Junho de 2008 Revoga-se a portaria n 104 de 8 de julho de 2002; Revisão da especificação do GN a ser comercializado no País.
3-Desenvolvimento da tecnologia Ultra-sônico Desenvolvimento Placa de Orifício Turbina e PDM Vortex e Coriolis 1900 2000
4-Características comparativas
5-Princípio de operação (1/5)
5-Princípio de operação (2/5)
5-Princípio de operação (3/5)
5-Princípio de operação (4/5)
5-Princípio de operação (5/5)
6-Instalação de medidores (1/5)
6-Instalação de medidores (2/5)
6-Instalação de medidores (3/5)
6-Instalação de medidores (4/5) CLP ou REMOTA Medição para Transferência de Custódia - Opção 1 CROMATÓGRAFO C P U I/O DISCRETOS & ANALÓGICOS I/O SERIAIS REDE RS-485 MODBUS-RTU COMPUTADOR DE VAZÃO swtich + roteador RS-485 MODBUS-RTU rede Ethernet 4 a 20 ma 4 a 20 ma ou sinal para RTD conversor RS-485/ETH RS-485 MODBUS-RTU UE PIT TIT ou TE
6-Instalação de medidores (5/5) CLP ou REMOTA Medição para Transferência de Custódia - Opção 2 CROMATÓGRAFO C P U I/O DISCRETOS & ANALÓGICOS I/O SERIAIS REDE RS-485 MODBUS-RTU COMPUTADOR DE VAZÃO swtich + roteador sinal digital (tipo pulso) rede Ethernet 4 a 20 ma 4 a 20 ma ou sinal para RTD conversor RS-485/ETH REDE RS-485 MODBUS-RTU UE PIT TIT ou TE
7-Medição de custódia (1/2) a) Requisitos : - Atender as normas técnicas aplicáveis; - Corrigir a vazão e o volume nas condições base de pressão e temperatura (PT) do GN e/ou GNL para 1 Atm ou 1,03322 kgf/cm²ou 1,01325 bare 20 ºC; - Compensar as variações do fator de compressibilidade do gás natural (Z) através da escrita da cromatografia no computador de vazão, de forma local ou remota via supervisório; - Permitir configurações, auditoria e emissão de relatórios on-line.
7-Medição de custódia (2/2) b) Tendência: Com a revisão da regulamentação ANP e INMETRO que trata da re-calibração dos sistemas de medição da forma atual, para uma sistemática mais realista. -Utilização de medidores ultra-sônicos em EMEDs de alta vazão com os seguintes requisitos adicionais: Possuir um tramo de medição reserva; Incerteza global do sistema < 0,5%, com 4 paths mínimo e atender as normas técnicas aplicáves; Range de medição acima de 1:20; Computador para compensação de vazão para cada tramo; Certificação de calibração de alta pressão e cálculo da incerteza total do sistema.
8-Ultra-sônico x Placa de orifício (1/2) a) Principais vantagens: Maior precisão e rangeabilidade dos elementos primários; Maior retorno do investimento; Menor custo operacional (menor manutenção); Menor perda de carga; Menor consumo de energia no sistema; Permite melhor gestão de sua operação e manutenção; Redução do número de tramos, do comprimento dos trechos retos e, conseqüentemente da área requerida e menor custo total da estação de medição.
8-Ultra-sônico x Placa de orifício (2/2) b) Principais desvantagens: Custo de investimento mais elevado do elemento primário (medidor) se comparado com a placa de orifício; Dificuldade de aceitabilidade de alguns operadores, pela falta de conhecimento e treinamento; Dificuldades para calibração no Brasil (Laboratórios credenciados); Necessidade de se negociar a aceitação nos contratos com os clientes.
9-Referências normativas NBR 15855 Medição de gás por medidores do tipo ultra-sônicos multitrajetórias; ISO 5168 Measurement of Fluid Flow Evaluation of Uncertainty; ISO 12213 Natural Gas Calculation of Compression Factor, Parts 1 to 3; ISO 17089 Measurement of fluid in closed conduits Ultrasonic meters; AGA Report nº8 Compressibility Factors of NG and other related hydrocarbon gases; AGA Report nº9 Measurement of Gas byultrasonic Meters; AGA Report nº10 Speed of Sound in NG and other related hydrocarbon gases.
OBRIGADO PELA ATENÇÃO