ENCUENTRO Sede Pirineos
METROLOGIA EN EL SECTOR ENERGÉTICO: UNA NUEVA VISION Titulo de la ponencia: Medición y análisis en los productos derivados del petróleo. Referencia a biocarburantes y biolíquidos. Trazabilidad y control metrológico. Ponente: Félix Gómez Cuenca Fecha: 13/09/2012 Dirigido por: Fernando Ferrer Margalef Director del Centro Español de Metrología, CEM
INTRODUCCION Sede Pirineos
Medición y análisis en los productos Medición y análisis derivados del petróleo. Referencia a Productos derivados del petróleo biocarburantes y biolíquidos. Trazabilidad Referencia a biocarburantes y biolíquidos. y control metrológico. Trazabilidad y control metrológico y analitico.
METROLOGIA. INDICE Sede Pirineos
METROLOGIA. INDICE Sede Pirineos
4
IMPORTANCIA DE LA MEDICION EN EL SECTOR Sede Pirineos
VOLUMENES ESTÁTICOS
VOLUMENES DINÁMICOS 5
IMPORTANCIA DE LA MEDICION EN EL SECTOR Sede Pirineos
TEMPERATURA
PRESION
DENSIDAD
IMPORTANCIA DE LA MEDICION EN EL SECTOR Sede Pirineos
•Volumen - Temperatura •Tablas API: MPMS Chapter 11.1 •ASTM D1250: •Tabla 53 A: Crudo, Densidad a 15 ºC •Tabla 53 B: Productos, Densidad a 15ºC •Tabla 54 A: Crudo, Volumen a 15ºC •Tabla 54 B: Productos, Volumen a 15ºC •Error de 1 ºC en la medida de temperatura representa •0.11 % en Gasolinas •0.08% en Gasóleos
7
IMPORTANCIA DE LA MEDICION EN CLH Sede Pirineos
• • • •
Cambio de custodia Control de proceso Relaciones con la administración Equipos de control
IMPORTANCIA DE LA MEDICION EN CLH Sede Pirineos
La tolerancia legal de los Sistemas de Medida de combustible transportado, almacenado y distribuido es de gran exigencia El producto está sometido al reglamento de impuestos especiales UNOS 50.000 MILLONES m3/año UNOS 3.500 LOTES DE PRODUCTO/AÑO UNOS 450 BT/AÑO UNOS 1,5 MILLONES DE CC/AÑO UNOS 800 TANQUES DE ALMACENAMIENTO
9
METROLOGIA. INDICE Sede Pirineos
10
TECNOLOGIAS Y EQUIPOS Sede Pirineos
Medidas de Cantidad
M
M M
M
I.A. TERMINAL
M I
CC/CC
I
BUQUE
M
OLEODUCTO M
M
M
M
OLEODUCTOS
E
M
E
TUBERIA (POLIDUCTO) M
M
M
M
M
M
I.A.INTERMEDIA/TERMINAL
M
CC/CC
M
I.A. TERMINAL
CC/CC
REFINERIA
M
Puntos de medici贸n de cantidad
I
Puntos de medici贸n a efectos informativos
E
Solo en algunas Refiner铆as. En fase de eliminaci贸n.
M I
M
M
I.A. TERMINAL
CC/CC
11
TECNOLOGIAS Y EQUIPOS Sede Pirineos
12
TECNOLOGIAS Y EQUIPOS Sede Pirineos
•Amplio rango de caudales •Amplio rango de temperaturas y presiones •Pequeño tamaño y peso •Bajo coste
13
TECNOLOGIAS Y EQUIPOS Sede Pirineos
14
TECNOLOGIAS Y EQUIPOS Sede Pirineos
•Reduce los depositos
•Menos sesnsibilidad a los cambios de viscosidad •En productos de alta viscosidad (crudos) incrementa el rango de medición 15
TECNOLOGIAS Y EQUIPOS Sede Pirineos
16
TECNOLOGIAS Y EQUIPOS Sede Pirineos
Medida directa de masa • Medida directa deesmasa La magnitud medida (masa) independiente de las condiciones del proceso • La magnitud medida es independiente de las No requiere medida de variables (masa) adicionales (pe densidad, temperatura) condiciones No tiene partes móviles del proceso • Noacondicionamiento requiere medida previo de variables No requiere del flujoadicionales (pe densidad, Posibilidadtemperatura) de medir caudales proximos a cero • No tiene partes móviles • No requiere acondicionamiento previo del flujo • Posibilidad de medir caudales proximos a cero
17
TECNOLOGIAS Y EQUIPOS Sede Pirineos
18
TECNOLOGIAS Y EQUIPOS Sede Pirineos
• • • • • •
Alta precisión Amplio rango de caudales No intrusivo. Sin pérdida de presión Sin partes móviles Pequeño tamaño y peso Bidirecional
19
TECNOLOGIAS Y EQUIPOS Sede Pirineos
20
TECNOLOGIAS Y EQUIPOS Sede Pirineos
•Medición directa del volumen •Alta precision y estabilidad •No requiere acondicionamiento previo del flujo •Adecuado para todos los productos •Baja pérdida de presión
21
TECNOLOGIAS Y EQUIPOS Sede Pirineos
22
TECNOLOGIAS Y EQUIPOS Sede Pirineos
23
TECNOLOGIAS Y EQUIPOS Sede Pirineos
24
TECNOLOGIAS Y EQUIPOS Sede Pirineos
Meter Evaluation
Repeatability
Linearity
Stability
PD Meter
Turbine Meter
Coriolis Meter
+/- 0.02%
+/- 0.02%
+/- 0.05%
Typically +/- 0.15% over a 20:1 range in high viscosity range Better than +/- 0.05% in 38 million liters
Typically +/- 0.15% over a 10:1 range in low viscosity range Similar performance to PD’s in low viscosity range
Typically +/- 0.25% over a 10:1 range Not predictable because of “zero stability”
25
TECNOLOGIAS Y EQUIPOS Sede Pirineos
Meter Evaluation PD Meter
Turbine Meter
Verification
Simple Verification by volume prover or master meter
Integrity
Can be influenced by Manipulation by external forces is considered nearly magnet, pipe stress and impossible without leaving a trace other forces
Measurement Risk
proving can,
Coriolis Meter
Very low risk because of the high accuracy and especially the high stably in the measurement range
Must establish separate factors for mass and density
High risk because of systemic error cause by “Zero Stability�
26
TECNOLOGIAS Y EQUIPOS Sede Pirineos
PD Meter
Turbine Meter
Coriolis Meter
Accuracy
Excellent
Good
Fair
Repeatability
Excellent
Excellent
Fair
Linearity
Excellent
Good
Good
Stability
Excellent
Good
Poor
Verification
Excellent
Good
Poor
Integrity
High
High
Low
Cost of Ownership
Fair
Low
Fair
Measurement Risk
Low
Low
High
27
INDICE Sede Pirineos
28
SISTEMAS DE MEDIDA EN CLH Sede Pirineos
Medidas de Cantidad
M
M M
M
I.A. TERMINAL
M I
CC/CC
I
BUQUE
M
OLEODUCTO M
M
M
M
OLEODUCTOS
E
M
E
TUBERIA (POLIDUCTO) M
M
M
M
M
M
I.A.INTERMEDIA/TERMINAL
M
CC/CC
M
I.A. TERMINAL
CC/CC
REFINERIA
M
Puntos de medici贸n de cantidad
I
Puntos de medici贸n a efectos informativos
E
Solo en algunas Refiner铆as. En fase de eliminaci贸n.
M I
M
M
I.A. TERMINAL
CC/CC
SISTEMAS DE MEDIDA EN CLH Sede Pirineos
• Según el VIM, Vocabulario Internacional de Metrología, segunda edición de 2000, publicada por el CEM: • Instrumento de medida: (4.1) • Dispositivo destinado a utilizarse para hacer mediciones, sólo o asociado a uno o varios dispositivos anexos. • Sistema de medida: (4.5) • Conjunto completo de instrumentos de medida y otros equipos ensamblados para ejecutar mediciones específicas.
30
SISTEMAS DE MEDIDA EN CLH Sede Pirineos
•
Sistemas de medida en CLH:
•
Cargaderos: Volumen de producto a 15ºC
•
Turbinas: Volumen de producto suministrado a 15ºC
•
Estático: Volumen de producto almacenado en tanque a 15ºC
31
SISTEMAS DE MEDIDA EN CLH Sede Pirineos
Con computador de caudal Accuload 3 ⇒ Cargadero “A3”
Accuload 3: GSV Prop. MDP: k y curva Q - MF
Pt-100 en MDP
Corrección por temperatura
Temperatura observada t
s1
s si
Densidad de referencia (Entis) ρ15 MDP Pulsos p
32
SISTEMAS DE MEDIDA EN CLH Sede Pirineos
BRAZO DE CARGA
IMPRESORA CONTADOR PREDETERMINADO
CAUDALÍMETRO
R
TRANSMISOR DE PULSOS
CALIBRADOR MECÁNICO
VÁLVULA API
CONTROLADOR DE
DESGASIFICADOR
VÁLVULA
VÁLVULA REGULADORA DE CAUDAL
FILTRO MEDIDOR SMITH ADITIVACIÓN
V ÁLVU LA DE SECCIONAMIENTO
33
SISTEMAS DE MEDIDA EN CLH Sede Pirineos
–
Sensibilidad de las variables en “A3”:
Tolerancia
Influencia en si
±0,20 %
±0,20 %
±0,05 %
±0,05 %
±0,10 %
±0,10 %
ρ15
±5 kg/m3
0
t en MDP
±1 ºC
m0,10 %
MF por error calibración
MF por cambio viscosidad
MF por deriva
Tolerancia en SD de cargadero ⇒ ±0,5 %
34
SISTEMAS DE MEDIDA EN CLH Sede Pirineos
Sistema de Medida de turbina –
Elementos del sistema dinámico de medida por turbina: • • • • •
Computador Solartron Turbina Pt-100 Medidor de presión Densímetro dinámico
Computador: V15
Pt-100: Temperatura
Propiedades de la Turbina
Medidor de presión Presión Densímetro dinámico: Densidad a temperatura
Turbina: Frecuencia 35
SISTEMAS DE MEDIDA EN CLH Sede Pirineos
Válvula reguladora de presión
Válvula de seccionamiento posición normal cerrada (brida ciega)
Válvula de seccionamiento
Turbina
Laminador
Termorresistencia
Filtro desgasificador
Válvula de seccionamiento
36
SISTEMAS DE MEDIDA EN CLH Sede Pirineos
La medida por turbina –
Sensibilidad de las variables:
Tolerancia
Influencia en e
±0,10 %
±0,10 %
±0,05 %
±0,05 %
ρο
±5 kg/m3
0
t
±1 ºC
m0,10 %
P
±1 kg/cm2
±0,01 %
MF error calibración
MF cambio viscosidad
Tolerancia en SD de turbina ⇒ ±0,3 %
37
SISTEMAS DE MEDIDA EN CLH Sede Pirineos
Sistema de Medida de tanques
PC Visualización
Computador de Cálculos
Tabla de capacidad TCT
Computador de señales
Medidor de nivel Nivel
Pt-100 Temperatura
38
METROLOGIA. INDICE Sede Pirineos
39
CALIBRACION Y TRAZABILIDAD Sede Pirineos
TRAZABILIDAD DE LOS EQUIPOS DE VOLUMEN PROPIEDAD DE CLH
40
CALIBRACION Y TRAZABILIDAD Sede Pirineos
• • • •
Patrón Nacional de Volumen: 500 litros, propiedad de CLH depositada en el CEM
41
CALIBRACION Y TRAZABILIDAD Sede Pirineos
• • • •
Patrones de trabajo en Laboratorio Loeches Vasija de 5.000 litros Vasija de 2.000 litros Vasija de 190 litros
42
CALIBRACION Y TRAZABILIDAD Sede Pirineos
•
Patrones de trabajo laboratorio Loeches – Prover de 8” LBC (50 a 250 m3/h) – Prover de 20” LAC (160 a 1200 m3/h)
43
CALIBRACION Y TRAZABILIDAD Sede Pirineos
Calibraci贸n de MEDIDOR PATRON
44
CALIBRACION Y TRAZABILIDAD Sede Pirineos
45
CALIBRACION Y TRAZABILIDAD Sede Pirineos
46
CALIBRACION Y TRAZABILIDAD Sede Pirineos
– El medidor de nivel está montando sobre tubo guía normalizado, con placa de referencia en el fondo del tanque normalizada, los elementos tienen certificado de calidad en origen… – Los ensayos sobre el medidor de nivel y temperatura se realizan con cinta-sonda patrón ENAC – El ensayo de cubicación del tanque para obtener la tabla de capacidad la realiza una empresa externa ENAC – Revisión integral: • Chequeo de configuración: se comprueban los parámetros metrológicos de configuración • Medidor de nivel y temperatura: verificación mediante una cinta-sonda patrón ENAC y técnico distinto al de la fase de calibración • Tabla de capacidad: se intercompara en una muestra de tanques la calidad de la cubicación realizada por la empresa externa mediante un método de cubicación interno con estación total para obtener un mallado 3D del tanque 47
CALIBRACION Y TRAZABILIDAD Sede Pirineos
– Se rodea el tanque con una cinta para medir el perímetro externo
– El resto de perímetros a distinto nivel se obtiene midiendo los offset de la pared con un método óptico y la ayuda de un carrito o con estación total:
CALIBRACION Y TRAZABILIDAD Sede Pirineos
49
CALIBRACION Y TRAZABILIDAD Sede Pirineos
50
METROLOGIA CLH. ACREDITACIONES Sede Pirineos
• • • • • • • • •
Calibración / Ensayos Laboratorio de Calibración en el Área de Fluidos-Volumen acreditado por ENAC 95 LC/180 Certifica los patrones móviles y turbinas. Laboratorio de Ensayos acreditado por ENAC84 LE/392 Verificación metrológica de contadores volumétricos y sistema de medida de volumen de hidrocarburos líquidos a presión atmosférica Sistemas de medida de cargaderos. Laboratorio de Calibración en el Área de Temperatura acreditado por ENAC 95 LC/ 181 Calibraciones en el Área de Temperatura Certifica los sensores de temperatura
51
METROLOGIA. INDICE Sede Pirineos
52
CONCLUSIONES Sede Pirineos
• El control de cantidad es una variable crítica en el sector de los hidrocarburos líquidos • Existen diferentes tecnologías para medir cantidades de producto en las diferentes etapas de la cadena de valor. Es necesario seleccionar la tecnología mas adecuada a cada circunstancia • Los procesos de verificación, calibración y aseguramiento de la trazabilidad son esenciales 53
BIOCOMBUSTIBLES Sede Pirineos
54
BIOCOMBUSTIBLES. PORTAFOLIO Sede Pirineos
1ª GENERACIÓN
ÉTERES
ALCOHOLES
PUROS O MAYORITARIOS
2ª GENERACIÓN
PUROS O MAYORITARIOS
MINORITARIOS
BTL
ACEITES
PUROS O MAYORITARIOS
MINORITARIOS
CONVERSIÓN TÉRMICA DIRECTA
CONVERSIÓN TÉRMICA INDIRECTA
“BIO-OILS”
FISCHERTROPSCH
TRANSFORMACIÓN QUÍMICA FAME, FAEE
PUROS O MAYORITARIOS
MINORITARIOS TRANSFORMACIÓN FÍSICO-QUÍMICA
LOGISTICA DE BIOCOMBUSTIBLES Sede Pirineos
GoA
Operador Pedidos % Mezcla
GoA GoA (B-5)
GoA
Refinería
Z% Aditivos de calidad
X% B-X
B100
Fábrica B100 (biodiésel)
B-X
B100
GoA
Cliente 56
LOGISTICA DE BIOCOMBUSTIBLES Sede Pirineos
57
LOGISTICA DE BIOCOMBUSTIBLES Sede Pirineos
58
LOGISTICA DE BIOCOMBUSTIBLES Sede Pirineos
59
LOGISTICA DE BIOCOMBUSTIBLES Sede Pirineos
60