Notas Técnicas

Caudalímetros Ultrasónicos en Mediciones de flares

Las mediciones de caudal en antorchas o flares son cada vez más importantes, por regulaciones ambientales, por sus implicancias para la seguridad y salud, y para optimizar su condición de operación. Las condiciones de proceso cambiantes representan un gran desafío para la instrumentación que se utiliza para resolver estas mediciones, tanto en instalaciones de upstream, como en plantas de procesamiento, refinerías, quiímicas y petroquímicas

Desafíos de la medición de caudal a Flare

Las mediciones de caudal en flares presentan condiciones de proceso (presión, caudal y composición del gas) complejas, como por ejemplo:

• Velocidad de flujo variable (de 0,03 a 120 m/s), lo que significa un turndown de 4000:1
• Composicion de gas variable
• Componentes corrosivos y húmedos (H₂S, HF, H₂O)
• Baja presion (cercana a la atmosférica)
• Amplio rango de temperatura

Los medidores de caudal convencionales (por presion diferencial y por dispersion térmica) no puede adaptarse completamente a estas condiciones de trabajo y fundamentalmente no poseen la capacidad de rango que les permita cubrir con la misma incertidumbre las situaciones de bajo y muy alto caudal.

Velocidad de Flujo:

• → El 90% del tiempo, los flares operan a bajas velocidades (˂ 1m/s, llegando inclusive hasta 0,03 m/s) y muchos caudalímetros no tienen la sensibilidad para medir el gas de barrido de línea debido a muy baja velocidad.
• → En un blowdown de planta en el que se genera un paro de emergencia donde todo el gas de proceso se envía a quemar, se puede presentar fácilmente velocidades de más de 100 m/s.
• → Por ello se requiere de instrumentos que tengan un turndown de 4000:1.
• → Las líneas pueden estar muy sucias, con cantidades significativas de arena, parafina, condensado y otros sólidos.

• El medidor ultrasónico tiene la mayor capacidad de rango de medición en comparación a otras tecnologías.
• Los sensores tienen mayor inmunidad a la suciedad respecto a otras tecnologías las cuales por su sensibilidad a la suciedad obligan a frecuentes tareas de mantenimiento y calibraciones.

Composición del Gas:

• → La composición del gas puede cambiar, muchas veces de manera significativa y sin previo aviso. Esto sucede porque varios procesos pueden conducir a un único flare común.
• → Las composiciones de los gases también pueden variar con el tiempo a medida que varía la calidad del producto y se producen ajustes en el proceso.
• → El medidor debe responder rápidamente a los cambios de composición del gas sin perder precisión y sin necesidad de realizar ajustes ni recalibraciones.

• La tecnología de medición por ultrasonido funciona independientemente de la composición del gas por ende si la misma varia no se afectará la incertidumbre de medición en unidades de volumen estándar (ver API 14.10 Sección 10.4.3.1).
• No solo es independiente de la composición, sino que junto con la medición de la velocidad de circulación del fluido se mide la velocidad de sonido en el gas (SOS), con la que es posible determinar el peso molecular del gas (utilizando además las mediciones de presión y temperatura).

Instalación:

• →  El perfil de flujo indica con qué velocidades está fluyendo un fluido en diferentes puntos. Alteraciones como codos, válvulas, reducciones, expansiones, colectores, etc. modifican el perfil de velocidades y determinan cuánto tarda en recuperarse.
• →  Es por esto que habitualmente se recomienda realizar la medición luego de un tramo recto de cañería, para permitir que el perfil de velocidades pueda normalizarse (quede simétrico y estable).
• →  La mayoría de los caudalímetros requieren una cantidad mínima de tramos rectos de cañería, y esto puede ser un factor importante en la selección de una tecnología. En muchas instalaciones puede resultar difícil encontrar tramos largos y rectos de cañerías.

En la segunda parte de esta nota veremos con más detalles las ventajas que presenta el uso de la tecnología de medición de caudal por ultrasonico en las aplicaciones de flares.

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