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Heredia Blancas

Luis Enrique

Universidad Tecnológica de Querétaro

Firmado digitalmente por Universidad Tecnológica de Querétaro Nombre de reconocimiento (DN): cn=Universidad Tecnológica de Querétaro, o=Universidad Tecnológica de Querétaro, ou, [email protected], c=MX Fecha: 2011.08.19 09:27:20 -05'00'

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE QUERÉTARO

COMPUTADOR DE FLUJO

COMPUTADOR DE FLUJO Memoria Que como parte de los requisitos para obtener el título de TECNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN MECATRÓNICA ÁREA AUTOMATIZACIÓN Presenta

2011

Luis Enrique Heredia Blancas

Ing. Santiago Servín Muñoz

Asesor de la UTEQ

Ing. Víctor Banda Rodríguez

Asesor de la Empresa Santiago de Querétaro Qro. Agosto de 2011

Resumen

Dentro del presente trabajo, se podrá observar varios aspectos planteados para crear una simulación en base a normas de sistemas electrónicos de medición de flujo para hidrocarburos en fase gaseosa. En esta memoria se podrá ver el sistema que permite simular el flujo en un sensor de tipo turbina práctico para la medición de la variable. Podrá observarse que la simulación está basada en condiciones estándares de los hidrocarburos, especificados por PEMEX. Se presenta el sistema de simulación creado en LabView 10.0 que es capaz de realizar una gran cantidad de simulaciones u operaciones complejas como las que se requerían. La simulación propuesta pone un paso más adelante el trabajo de la creación de un computador de flujo.

(Palabras clave: flujo, simulación, hidrocarburos)

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Abstract

Within the present work, several presented aspects to create a simulation on the basis standards of electronic systems of measurement of flow for hydrocarbons in gaseous phase will be able to be observed. The system that allows to simulate the flow in a sensor turbine practical for the measurement of the variable will be able to look in this memory. It will be able to be noticed that the simulation is based in conditions standards of hydrocarbons, specified for PEMEX. The system of simulation created in LabView encounters 10,0 that it's capable to accomplish a great quantity of simulations or complex operations one required like. The proposed simulation puts a step in a process farther on the job of the creation of a computer of flow.

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Dedicatorias

Dedico este triunfo obtenido que se refleja en la culminación de este proyecto: A Mis padres, por el tiempo que dedicaron, la comprensión, la fe y el apoyo que me dieron.

Mis hermanos por apoyarme y darme ánimos durante la estadía.

Y mis queridos amigos, que sin su apoyo habría observado las situaciones que surgieron de forma errónea.

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Agradecimientos

Agradezco a las personas que contribuyeron a la realización de este trabajo:

A mi asesor en Control y Automatización de Sistemas DCMT Soluciones Estratégicas el Ing. Víctor Banda Rodríguez por el apoyo que me proporcionó para realizar con éxito el trabajo que se me asignó.

Principalmente a mi asesor en la escuela el Ing. Santiago Servin Muñoz por ser mi guía en el proceso de la elaboración de este trabajo y por presionarme y darme el apoyo necesario para tratar de superarme a mi mismo en cada obstáculo que se me presento.

Agradezco a mi familia por todo el apoyo que me brindaron en el transcurso de mi estancia en la universidad.

A mis maestros que fueron mi herramienta de crecimiento profesional para ser la persona que soy ahora.

Y a mis amigos que me ayudaron en los obstáculos que se presentaron en el transcurso.

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Indice Resumen

2

Abstract

3

Dedicatorias

4

Agradecimientos

5

Índice

6

I Introducción

7

II Antecedentes

8

III Justificación

9

IV Objetivos

9

V Alcances

10

VI Fundamentación teórica

11

VII Plan de actividades

23

VIII Recursos materiales y humanos

25

IX Desarrollo del proyecto

26

X Resultados obtenidos

37

XI Análisis de riesgos

37

XII Conclusiones

38

XIII Recomendaciones

38

XIV Referencia bibliográfica

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Introducción La necesidad de medir flujo en líquidos y gases se satisface con medidores de flujo, generalmente dispositivos electromecánicos que llevan una turbina inmersa en el fluido, la que gira, haciendo girar un disco rasurado que produce pulsos. Al contar los pulsos y acumular 105, corresponden a 1 galón y de ahí se puede hacer la conversión a litros. Al manejarse mayores volúmenes, y en operaciones de transferencia de custodia, se re-quiere mayor precisión, lo que se logra básicamente corrigiendo el flujo medido con el medidor primario por temperatura, presión, y composición del fluido.

En la siguiente memoria se muestra la investigación y programación del proyecto computador de flujo, esta es necesaria ya que este debe ser sometido a normas establecidas por PEMEX. Se hizo una investigación completa del computador de flujo y se analizaron las ecuaciones necesarias para interpretar de forma adecuada la medición volumétrica de hidrocarburos, enfatizándose así los cálculos para un sensor de tipo turbina.

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II. Antecedentes

La gran mayoría de los computadores de flujo disponibles en la actualidad están desarrollados en un sistema electrónico basado en procesadores no distintos a los utilizados por computadoras personales, industriales, PLC’s, sistemas de control, etc. Aun cuando son dispositivos dedicados al cálculo de flujo, las necesidades de control, comunicación de datos, transferencia de información, etc., son una realidad y el desempeño en el ciclo de cálculo depende de cuatro características importantes: La estructura del sistema de programación en la que está basado La forma en la que son programados La estructura y capacidades del hardware en cuanto a las tarjetas de entrada y salida, especialmente los puertos de comunicaciones. La compatibilidad en funciones y comunicaciones con los instrumentos de campo. Es por esto que se busca reelaborar un computador de flujo que pueda cumplir con las características citadas anteriormente, ajustado a la normatividad de referencia para dispositivos que constituyen un SEM (Sistema Electrónico de Medición).

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III. Justificación

En la industria se han desarrollado proyectos relacionados a la medición de diversos fluidos, los cuales han sido diseñados para ser monitoreados y tener control de la actividad en la que son medidos. Lo que se busca es tener un control más completo de estas señales ya que los computadores de flujo solo realizan actividades especificas, para esto se busca desarrollar funciones especiales tales como: control, reportes y datos de medición de acuerdo a las necesidades del cliente y ofrecer el servicio a bajo costo.

IV. Objetivos

Desarrollar un sistema SCADA con LabVIEW que permita supervisar y controlar un sistema de monitoreo que sirva directamente como la interface principal del computador de flujo. Como objetivos específicos: que el sistema electrónico dedicado al cálculo de flujo pueda cumplir con el ciclo de cálculo de 1 a 5 segundos a plena carga. El computador de flujo debe tener la capacidad de comunicación directa con los instrumentos de campo (densitómetro, medidor primario, trasmisores) y conectarse en una red de comunicaciones digitales de campo con los instrumentos. Desarrollar personal especializado y fomentar tambien el desarrollo de herramientas tecnológicas nacionales.

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Por último el sistema debe ser capaz de ser programado por el usuario en cálculo, reportes y control, se debe aplicar la normatividad para el cálculo de flujo volumétrico y su corrección a determinadas condiciones.

V. Alcances

La implementación de este proyecto pretende desarrollar funciones especiales en los dispositivos pertenecientes al SEM, para esto se busca dar funciones especiales al computador de flujo, para que sea capaz de dar control, generar reportes y enviar datos de medición, ya sea a través de una IHM (Interfaz Hombre Maquina) o por medio de un sistema SCADA para que estos datos puedan ser recibidos a través de un dominio del sistema para tener una fácil y rápida manipulación de los datos. También se busca fomentar el desarrollo de herramientas tecnológicas nacionales afines a los sistemas electrónicos de medición (SEM).

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VI. Fundamentación teórica

En este capítulo se exponen cada uno de los componentes que integra el proyecto “Computador de flujo” para tener una mejor comprensión de los conceptos que se mencionan. 6.1 Dispositivo Primario de medición

Es un elemento de medición en contacto con el medio físico, por medio del cual se obtiene una señal proporcional a la variable medida, la cual será acondicionada, leída y procesada por el dispositivo secundario de medición.

6.1.1 Sensor Placa de Orificio

La placa de orificio consiste en una placa perforada que se instala en la tubería, el orificio que posee es una abertura cilíndrica o prismática a través de la cual fluye el fluido. El orificio es normalizado, la característica de este borde es que el chorro que éste genera no toca en su salida de nuevo la pared del orificio. El caudal se puede determinar por medio de las lecturas de presión diferenciales. Dos tomas conectadas en la parte anterior y posterior de la placa captan esta presión diferencial. El sensor de placa de orificio se muestra en la figura 6.1, se muestra que tiene dos tomas de presión para su funcionamiento.

11

Figura 6.1 Sensor de placa de orificio con dos tomas de presión.

El sensor de placa de orificio funciona con diversos tipos de placas que tienen diferentes tipos de orificios, en la Figura 6.2 se muestran las placas de orificios que se pueden utilizar

Figura 6.2 Placas de orificios

La placa concéntrica sirve para líquidos, la excéntrica para los gases donde los cambios de presión implican condensación cuando los fluidos contienen un alto porcentaje de gases disueltos. La segmentada, cuando hay partículas en suspensión que implican turbulencias que limpiarán (para que no se aglomeren partículas) el lado de alta presión evitando errores en la 12

medición. Con el fin de evitar arrastres de sólidos o gases que pueda llevar el fluido, la placa incorpora como se menciona anteriormente un orificio de purga.

6.1.2 Sensor tipo Turbina

El fluido provoca que el rotor de la turbina gire a una velocidad que depende de la velocidad de flujo. Conforme cada una de las aspas de rotor pasa a través de una bobina magnética, se genera un pulso de voltaje que puede alimentarse de un medidor de frecuencia, un contador electrónico u otro dispositivo similar cuyas lecturas puedan convertirse en velocidad de flujo. Velocidades de flujo desde 0.02 L/min hasta algunos miles de L/min se pueden medir con fluxómetros de turbina de varios tamaños, en la figura 6.3 se observa un sensor de caudal tipo turbina.

Figura 6.3 Sensor tipo turbina. 6.1.3 Sensor Ultrasónico

El sensor ultrasónico es un sensor que puede ser utilizado para medir el flujo o nivel de algún contenedor o tubería sin tener un contacto directo con el material. 13

Consta de unas Sondas, que trabajan por pares, como emisor y receptor. La placa piezo-cerámica de una de las sondas es excitada por un impulso de tensión, generándose un impulso ultrasónico que se propaga a través del medio líquido a medir, esta señal es recibida en el lado opuesto de la conducción por la segunda sonda que lo transforma en una señal eléctrica.

El convertidor de medida determina los tiempos de propagación del sonido en sentido y contrasentido del flujo en un medio líquido y calcula su velocidad de circulación a partir de ambos tiempos. Y a partir de la velocidad se determina el caudal que además necesita alimentación eléctrica.

La velocidad de la señal que viaja entre los transductores aumenta o disminuye con la dirección de transmisión y con la velocidad del líquido que está siendo medido Tendremos dos señales que viajan por el mismo elemento, una a favor de la corriente y otra en contra de manera que las señales no llegan al mismo tiempo a los dos receptores.

Se puede hallar una relación diferencial del flujo con el tiempo transmitiendo la señal alternativamente en ambas direcciones. La medida del flujo se realiza determinando el tiempo que tardan las señales en viajar por el flujo.

6.1.4 Sensor basado en el teorema de Coriolis

El teorema de Coriolis dice que la aceleración absoluta de un móvil es la resultante de la relativa, la de arrastre y la de Coriolis. Los medidores de caudal másico basados en este teorema son de dos tipos. El primer tipo consta de un tubo en forma de W, el cual se hace vibrar perpendicularmente al sentido del 14

desplazamiento del flujo. Esta vibración controlada crea una fuerza de aceleración en la tubería de entrada del fluido y una fuerza de deceleración en la de salida, con lo que se genera un par que provoca la torsión del tubo, que es proporcional a la masa instantánea del fluido circulante. El segundo tipo está formado por dos tubos paralelos; estos se hacen vibrar de forma controlada a su frecuencia de resonancia. Con los sensores adecuados (generalmente ópticos) se detecta la fase de la vibración y con ella el caudal masa, ya que es proporcional. Cuando el caudal masa es cero, la diferencia de fase también es nula. La gran ventaja de los caudalometros basados en la aceleración de coriolis es que son inmunes a prácticamente todo: presión (tanto nominal como posibles pulsaciones), temperatura (excepto variaciones bruscas), densidad, viscosidad, perfil del flujo, y flujos multifase (con sólidos en suspensión). Un posible problema es la vibración, que si no está controlada y no actúa en forma correcta sobre los elementos preparados para tal fin, se puede transmitir a los tubos y, consecuentemente, someterlos a un proceso de fatiga que conduciría a finalizar con un deterioro prematuro.

6.2 Dispositivo secundario de medición

Es un instrumento que transforma la señal entregada por el dispositivo primario de medición, a una estándar proporcional que será la entrada del dispositivo terciario de medición. Los dispositivos secundarios utilizados en la medición de flujo, presión y temperatura son conocidos comercialmente como transmisores. Para fines de la norma de referencia, se incluye como dispositivo secundario al analizador de composición de la mezcla o cromatografía.

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6.2.1 Transmisor Inteligente

Dispositivo secundario de medición, que a diferencia de otros transmisores incluye procesamiento digital de la señal a medir; empleo de protocolos de comunicación digital; posibilidad de transmitir, además de la variable a medir, señales de control y/o alarmar al dispositivo terciario, para verificar en línea el estado del instrumento; flexibilidad de configuración (alarmas, ajustes, comunicaciones); funciones de linealidad, corrección por temperatura y otras funciones internas en la electrónica del transmisor, para mejorar su desempeño.

6.3 Dispositivo terciario de medición

Es un computador de flujo programado y configurado para monitorear, calcular y totalizar las razones de flujo de cantidades, dentro de los límites de exactitud determinados para cada aplicación especifica. Los dispositivos terciarios de medición reciben, como datos de entrada, las señales o mediciones realizadas por los dispositivos primarios y secundarios de medición, entrega como resultado la medición final de transferencia de producto y almacena los datos relacionados al control administrativo de una estación de medición.

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6.3.1 Computador de flujo

Es un equipo electrónico de cómputo, de tipo industrial, dedicado al cálculo y totalización de flujo que pasa por un punto de medición, definido previamente. Adicionalmente, puede realizar tareas de control, monitoreo y almacenamiento de datos relacionados a los controles administrativos de una estación de medición, en la figura 6.4 se muestran diversos tipos de computadores de flujo.

Figura 6.4 Computador de Flujo

6.3.2 HMI (Interface Hombre Maquina)

Una interface hombre máquina es una estación de trabajo que permite a un operador estar en contacto con algún proceso de forma remota, esto es que el operador pueda controlar o monitorear algún proceso o parte de tal sin estar presente en el proceso.

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Estos sistemas se pueden pensar como una “ventana” de un proceso, puede estar en dispositivos especiales como paneles de operador o en una computadora. Los sistemas HMI en computadoras se los conoce también como software HMI o de monitoreo y control de supervisión. Las señales de procesos son conducidas al HMI por medio de dispositivos como tarjetas de entrada/salida en la computadora, PLC’s, RTU o DRIVE’s, en la figura 6.5 se muestran diversos tipos de HMI.

Figura 6.5 Tipos de HMI

6.4 Sistema Electrónico de Medición (SEM)

Conjunto de instrumentos y equipo electrónico que tiene por función el determinar la cantidad de flujo que pasa a través de una estación de medición de flujo. Estos sistemas incluyen un computador de flujo con las capacidades 18

específicas para generar y resguardar la información necesaria para el control administrativos de la medición de flujo en las transferencias de custodia y cumplir con las comunicaciones establecidas. Estos instrumentos y equipos deben estar comunicados eléctricamente y la única forma en que interviene un operador es para iniciar o finalizar una operación determinada. Cualquier dispositivo que no cuente con las especificaciones antes mencionadas no se considera como un computador de flujo.

6.5 Cromatografía

Es un conjunto de técnicas basadas en el principio de retención selectiva, su objetivo es separar los distintos componentes de una mezcla, permitiendo identificar y determinar las cantidades de dichos componentes. La cromatografía puede cumplir dos funciones básicas que no se excluyen mutuamente: •

Separar los componentes de la mezcla, para obtenerlos más puros y que puedan ser usados posteriormente (etapa final de muchas síntesis).

•

Medir la proporción de los componentes de la mezcla (finalidad analítica). En este caso, las cantidades de material empleadas son pequeñas.

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6.5.1 Cromatografía de gases

Es una técnica cromatográfica en la que la muestra se volatiliza y se inyecta en la cabeza de una columna cromatográfica. A diferencia de los otros tipos de cromatografía, la fase móvil no interactúa con las moléculas del analito; su única función es la de transportar el analito a través de la columna, en la figura 6.6 se muestra un diagrama de un cromatógrafo de gases. •

Figura 6.6 Diagrama de un cromatógrafo de gases.

6.6 LabView

LabView es una herramienta gráfica para pruebas, control y diseño mediante la programación. El lenguaje que usa se llama lenguaje G, donde la G simboliza que es lenguaje Gráfico (Ver figura 6.7). Entre sus objetivos están el reducir el tiempo de desarrollo de aplicaciones de todo tipo (no sólo en

20

ámbitos de Pruebas, Control y Diseño) y el permitir la entrada a la informática a profesionales de cualquier otro campo. LabView consigue combinarse con todo tipo de software y hardware, tanto del propio fabricante -tarjetas de adquisición de datos, PAC, Visión, instrumentos y otro Hardware- como de otros fabricantes.

Figura 6.7 LabView

Su

principal

característica

es

la

facilidad

de

uso,

válido

para

programadores profesionales como para personas con pocos conocimientos en programación pueden hacer (programas) relativamente complejos, imposibles para ellos de hacer con lenguajes tradicionales. También es muy rápido hacer programas con LabView y cualquier programador, por experimentado que sea, puede beneficiarse de él. Los programas en LabView son llamados instrumentos virtuales (Vis) (Ver figura 6.8). Con LabView pueden crearse programas de miles de Vis (equivalente a millones de páginas de código texto) para aplicaciones complejas, programas de automatizaciones de decenas de miles de puntos de entradas/salidas, proyectos para combinar nuevos Vis con Vis ya creados, etc. Incluso existen buenas prácticas de programación para 21

optimizar el rendimiento y la calidad de la programación. El LabView 10.0 introduce un nuevo tipo de subVI llamado Vis Expreso (Express VIS). Estos son Vis interactivos que tienen una configuración de caja de diálogo que permite al usuario personalizar la funcionalidad del VI Expreso. El Vis estándard son Vis modulares y personalizables mediante cableado y funciones que son elementos fundamentales de operación de LabView.

Figura 6.8 LabView Vi

Los Vi’s presenta facilidades para el manejo de: •

Interfaces de comunicaciones.

•

Capacidad de interactuar con otros lenguajes y aplicaciones.

•

Herramientas gráficas y textuales para el procesado digital de señales.

•

Visualización y manejo de gráficas con datos dinámicos.

•

Adquisición y tratamiento de imágenes.

•

Control de movimiento (combinado incluso con todo lo anterior).

•

Tiempo Real estrictamente hablando.

•

Programación de FPGAs para control o validación.

•

Sincronización entre dispositivos.

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VII. Plan de actividades

El plan de actividades consiste en la elaboración de las tareas que se deben realizar para llegar al objetivo de finalizar de forma satisfactoria el proyecto “Computador de flujo”, en la Figura 7.1 se muestra una grafica de Gantt en la cual se observan las actividades y el tiempo que se estima tardará cada una en realizarse.

23

24

Figura 7.1 Grafica de Gantt

VIII. Recursos materiales y humanos

8.1 Recursos humanos

Recursos humanos

Costos

• TSU en Mecatronica

• $6,500

• Logica Matematica

• $2,500

8.2 Recursos materiales

Recursos materiales

Costos

•

1 sensor de flujo de turbina

•

$1,500

•

Software LabView

•

$10,000

•

1 transmisor Inteligente

•

$3,500

•

1 adaptador para conector tipo DB9 a USB

•

$250

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IX. Desarrollo del proyecto

En este capítulo se mencionan los pasos que se realizaron para poder hacer el proyecto “Computador de flujo” desde cómo nació la idea, la evaluación de materiales que se emplearon, hasta la programación dentro del software en sus diferentes etapas para cada dispositivo programable que se empleó en el proyecto.

9.1 Distribución del Proyecto

A partir de una serie de proyecto en espera y con necesidad de avanzar, se requirió personal extra para poner en marcha 4 proyectos que darían un gran impulso a la empresa Control y Automatización de Sistemas DCMT Soluciones Estratégicas. Uno de ellos es el proyecto Computador de flujo, que requirió de un estudio profundo de normas de referencia Mexicana y extranjeras en medición de hidrocarburos (API 21.1 y 21.2), aplicación de diseño electrónico, diseño de control y dispositivos de comunicación.

9.2 Investigación Teórica del Computador de flujo

Para obtener una mejor idea del proyecto a realizar, se investigó de forma amplia que es un computador de flujo y las áreas en las que se puede 26

incluir. Dentro de esta investigación se encontró un campo en especifico y muy requerido en nuestro país de acuerdo a la norma Mexicana NRF-083-PEMEX2004 y a las normas extranjeras API 21.1 y 21.2, las cuales mencionan como se debe realizar el seguimiento del computador de flujo y como se deben realizar las operación para cada sensor. Contemplándose el tipo de medición, que puede ser volumétrica o másica. El computador de flujo es un componente muy importante dentro de la medición de flujo de hidrocarburos en fase gaseosa y productos relacionados, el principal mercado de este proyecto lo requiere PEMEX, ya que esta organización requiere este tipo de estaciones de transferencia y requiere que sean de forma muy precisas. Para que el computador de flujo que se realizó sea competente se debe seguir de forma obligatoria la norma antes mencionada para que este computador de flujo pueda ofrecer bienes y servicios de un SEM.

9.3 Investigación de Normatividad

De acuerdo a las organizaciones de Petróleos Mexicanos y organismos subsidiarios, se desarrolla la normatividad técnica que garantiza la calidad de los equipos, materiales e instalaciones que constituyen el Sistema Electrónico de Medición (SEM) de flujo de hidrocarburos en fase gaseosa y productos relacionados, a fin de que estos operen de forma eficiente y segura con una mínima incertidumbre en la medición.

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Para esto se requiere el seguimiento de la norma de referencia NRF083-PEMEX-2004, en la cual se mencionan los requerimientos metrológicos y fiscales que se deben seguir para desarrollar equipos, materiales e instalaciones que constituyen el Sistema Electrónico de Medición de flujo de hidrocarburos en fase gaseosa y productos relacionados para que se cumpla ante la empresa PEMEX. Dentro de esta norma se encuentran las formas básicas con las que este tipo de dispositivos debe tener, sin mencionar las pruebas que se deben realizar para establecer que dicho dispositivo es seguro y confiable.

9.4 Analizar Operaciones Matemáticas

El siguiente procedimiento es aplicado para hidrocarburos líquidos a condiciones estándar de 1.03562211 kg/cm2 a una temperatura de 15.55 ºC (14.73 lbs/plg2 abs. a una temperatura de 60 ºF). Estas condiciones son a través de un medidor tipo turbina y se debe corregir el flujo a condiciones de flujo (Qf) utilizando la ecuación 9.1.

  
 
        Ecuación 9.1 Corrección de flujo a condiciones de flujo (Qf)

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Donde: Pf: [lb/pulg2abs] Tf: [ºR] Pe: [lb/pulg2abs] Te: [ºR] Pf = Presión manométrica de flujo. Tf= Temperatura de flujo. Pr = Presión de referencia. Tr = Temperatura de referencia. Qe = Flujo volumétrico a las condiciones estándar mencionadas anteriormente. Ze = Factor de comprensibilidad a condiciones estándar iguales a Qe. Zf = Factor de compresibilidad a condiciones de flujo (Pf, Tf).

Esta ecuación mencionada anteriormente se requiere para saber el flujo volumétrico o la cantidad de litros que están recorriendo en una zona del proceso a monitorear, la solución de dicha ecuación se facilita al establecerse en LabView. A través del análisis de esta ecuación se identifican cuales son las variables que se deberán medir, estas son Pf y Tf, y se tiene en mente que se tiene una presión y temperatura de referencia para los hidrocarburos en esta etapa.

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Para calcular el flujo volumétrico a condiciones de flujo Qf [millones pie3 /D] se debe utilizar la ecuación 9.2.
 

24 3600   1,000,000 

Ecuación 9.2 Calculo del flujo volumétrico a condiciones de flujo Qf [millones pie3 /D].

Donde: t: [s]. N: [pulsos]. K: [pulsos/pie3]. MF: [Factor del medidor].

9.5 Realizar programación de LabView

En la elaboración de la programación de LabView se realizó la operacion matemática mencionada en el punto anterior, para ello se realiza el diagrama de bloque de la ecuación para flujo volumétrico que se muestra en las figuras 9.1 y 9.2

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Figura 9.1 Diagrama de bloque de la ecuación para flujo volumétrico.

Figura 9.2 Diagrama de bloque de la ecuación para flujo volumétrico.

Para obtener de forma correcta el resultado del flujo volumétrico o la cantidad de litros que se tienen en un proceso se debe realizar al mismo tiempo

31

el cálculo de la ecuación 9.2, el diagrama de bloque de la ecuación para Qf se muestra en la figura 9.3.

Figura 9.3 Diagrama de bloque de la ecuación para Qf

Donde la figura 9.4 equivale a los bloques de las variables de entrada.

Figura 9.4 Bloques de las variables de entrada.

En la figura 9.5 se encuentran los bloques de las entradas de referencia, estos son para realizar una diferencia entre los valores de entrada que pueden ser la temperatura del fluido y presión de fluido.

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Figura 9.5 Bloques de las entradas de referencia.

En la figura 9.6 se encuentran los bloques de las salidas de presión, temperatura y flujo volumétrico en sistema ingles (SI) y sistema internacional (SIU).

Figura 9.6 Bloques de salida de presión, temperatura y flujo volumétrico. En la figura 9.7 se encuentra el diagrama de bloques completo, de forma que se puede observar cómo se encuentra la estructura de las ecuaciones que se realizaron en LabView.

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Figura 9.7 Diagrama de bloques completo

El resultado de la programación hecha anteriormente es una simulación en la cual se pueden modificar los pulsos del sensor, cada 105 pulsos equivalen a 1 galón del líquido que esta censando, en la figura 9.8 se muestra la interfaz gráfica del simulador, en esta figura se muestra una gráfica para observar la línea de tiempo del flujo y se muestra también una barra en la que se observa el llenado del depósito elegido.

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Figura 9.8 Interfaz Grafica del simulador

9.6 Etapa de Pruebas

Para verificar el desarrollo, se realizaron y simularon varias pruebas dentro del programa del sensor tipo turbina ya que en él se podría simular el efecto K ( número de pulsos que se pueden recibir al mantener un contacto directo con el material) que se encuentran en este tipo de sensor, los resultados que se buscan y se pueden observar la interfaz gráfica que se muestra en la figura 9.9. El objetivo de la simulación especifica que cuando se registran 105 pulsos del sensor, se ha detectado que se ha enviado 1 galón de líquido y se ha detectado en esa zona. En la simulación correspondiente se 35

observa una especie de escalón en la gráfica; el primer nivel equivale a 105 pulsos ó 1 galón de líquido, y se observa su equivalencia en litros, que es 3.785412, en la línea más alta que se observa que se están simulando 525 pulsos, equivalentes a 5 galones.

Figura 9.9 Interfaz grafica

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X. Resultados obtenidos

El resultado esperado en el proyecto se cumplió solamente en un 80%, debido a que al inicio se buscaba construir un computador de flujo pero se redujo a crear software de monitoreo en tiempo real, y al no haber elaborado un programa de tipo ESCADA, solo se creó una simulación para pruebas, donde se demuestra que el proyecto funciona hasta lo que se lleva de avance y que puede ser mejorado.

XI. Análisis de riesgos

Para realizar con éxito el computador de flujo se deben tener en consideración las subestaciones necesarias para simular los sensores que se ocuparan en el campo.

Se requieren habilidades de comprensión matemáticas para resolver los cálculos necesarios para obtener los resultados que se especifican en la norma y el uso de software especializado para realizar una base de datos.

Un riesgo patente en este tipo de proyectos es la presión que representa la puesta en marcha del mismo pues se requiere mucha precisión, exactitud y la posibilidad de hacer pruebas físicas estaba muy limitada. 37

XII. Conclusiones Durante la estancia en la estadía aprendí la importancia que se debe presentar en la investigación de proyectos como asignado ya que se requería de exactitud, lo cual hacía que fuese algo complicado, por lo que tenía que estar bajo las normas que establece para este tipo de medidores tal y como lo exige PEMEX. Obtuve conocimientos acerca de hidrocarburos y pude observar cómo se pueden aplicar varios de los conocimientos que obtuve en la universidad, de esta forma las ideas que se presentan cuando trato de resolver problemas se vuelven más fáciles de comprender y realizar.

XIII. Recomendaciones

Para poder completar el programa y obtener un monitoreo en tiempo real al programa de simulación, se le deben añadir comandos de conexión USART, que se encuentran en las librerías del software LabView, así como algún tipo de hardware que permita simular los pulsos, temperatura y presión que permitan observar si funciona el programa elaborado.

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XIV. Referencias bibliográficas

•

PEMEX, comité de normalización de petróleos mexicanos y organismos subsidiarios, norma de referencia NRF-083-PEMEX-2004, sistemas electrónicos de medición de flujo para hidrocarburos en fase gaseosa. Fecha de elaboración: 16 de enero del 2005.

•

API, manual de mediciones estándar de petróleo, Cap. 21 sección 1 mediciones electrónicas de gas. Fecha de elaboración: Primera edición, Septiembre 1993.

•

API, manual de mediciones estándar de petróleo, Cap. 21 sección 2 mediciones eléctricas de volumen usando desplazamiento positivo de turbina. Fecha de elaboración: Primera edición, Junio 1998.

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