MEDICIONES EN TUBERIA Y CABEZA DE POZO

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Existen diferentes tipos de mediciones las cuales se realizan al flujo producido (caudalimetro y mediciones de nivel) y a las presiones de los pozos (manómetros y manografos):

 Placa de orificio(registrador de flujo del tipo diferencial): es un dispositivo que registra la presión de flujo antes y después de una restricción del diámetro, ocasionada intencionalmente a la tubería por la cual circula un fluido.

La restricción del diámetro de la tubería, de be hacerse de acuerdo a ciertas limitaciones para que la presión diferencial resultante, esté dentro del rango del registrador . La placa de orificio o “elemento primario”, es el dispositivo más usado para efectuarla por su sencillez, bajo costo de operación y facilidad para instalarse. Este elemento es una placa delgada de metal a la que se hace un orificio (abertura) , generalmente redondo y concéntrico, con bisel en el borde del lado corriente abajo (baja presión).

El principio de operación del medidor de orificio está basado en la relación que existe entre la velocidad de flujo y la caída de presión, es decir; “La pérdida de presión causada por restricción del diámetro es proporcional al cuadrado de la velocidad de flujo”.

La restricción conocida como elemento primario de medición, hace que el fluido se contraiga y una vez que el flujo permanece constante, la velocidad de éste disminuye al mismo tiempo, según la Ley de la conservación de la energía (Teorema de Bernoulli) , la diferencia entre las presiones antes y después de la restricción, llamada “diferencial”, representa un índice de la velocidad de flujo.

Para determinar el caudal del fluido, se multiplica el índice de velocidad por el área de la restricción, dando como resultado la ecuación básica para flujo:

q = CA v

en donde:


q, caudal de flujo


C, coeficiente de descarga

A, área de la restricción

v, velocidad del fluido

La presión diferencial es medida y convertida a unidades de flujo por medio del dispositivo de medición. La forma mas sencilla de este dispositivo es un tubo de vidrio en “U” donde el flujo se determina midiendo la diferencia de alturas entre dos columnas de mercurio.

El tubo en “U” es denominado “cuerpo medidor”, ya que mide la magnitud de la diferencia; el complemento del cuerno medidor es el instrumento registrador, el cual convierte las señales transmitidas por el cuerpo medidor en unidades de flujo. Los registradores de flujo del tipo diferencial, por su construcción, se dividen en medidores con mercurio y medidores con fuelles, y aunque el principio de operación es el mismo, son diferentes en cuanto a su construcción.

 Coriolis : Los Fluidos que pasan a través del sensor son forzados a adquirir el movimiento vertical del tubo que vibra. Cuando el tubo se está moviendo hacia arriba durante la mitad del ciclo de vibración, el fluido que está pasando a través del tubo ejerce una fuerza opuesta al movimiento hacia arriba y tiende a empujar el tubo hacia abajo. Una vez que el fluido atraviesa la curva y comienza a salir del sensor el fluido empuja el tubo hacia arriba. Estos dos movimientos hacen que los tubos se retuerzan. Cuando el tubo se esta moviendo hacia abajo en la segunda mitad del ciclo de vibración este se retuerce o deforma en dirección opuesta al movimiento. Esta característica es llamada efecto coriolis.

Cada sensor de flujo tipo coriolis consistes en uno o dos tubos encapsulados en un compartimiento. Este medidor aplica para el calculo la segunda ley de newton de movimiento:

Fuerza = masa * aceleración.

Dentro de la carcaza, el tubo medidor de flujo vibra a su frecuencia natural. El tubo es movido por una bobina electromagnética que genera un movimiento constante cuando el tubo es energizado, esta bobina está localizada en el centro de las curvas y causa que los tubos oscilen en sentido opuesto. La vibración es similar a la de un diapasón, con una amplitud menor a una décima de pulgada y una frecuencia de 80 ciclos por segundo aproximadamente.

Como los tubos del medidor coriolis vibran en sentido opuesto, estos están balanceados y aislados de la vibración externa o los movimientos externos del medidor.

En los medidores de flujo tipo coriolis de dos tubos paralelos, cuando el fluido entra al sensor es divido entre los dos tubos internos a través de un manifold y la mitad del flujo pasa por cada tubo.

Cada bobina se mueve a través de un campo magnético uniforme cercano al magneto. El voltaje generado por cada bobina crea una onda sinusoidal.

Como los magnetos están montados en un tubo y las bobinas en el tubo opuesto, la onda sinusoidal generada representa el movimiento de un tubo con respecto al otro.

Ambas bobinas colectoras (la de la entrada y la de la salida) generan ondas sinusoidales continuamente cuando los tubos están oscilando. Cuando no hay flujo en la tubería no está presente el efecto coriolis y las ondas sinusoidales esta en fase y coinciden unas con otras.

Cuando no hay flujo, no está presente el efecto coriolis. Cuando el fluido se esta desplazando a través de los tubos del sensor, la fuerza coriolis es inducida en ambos extremos (entrada y salida).

Esta fuerza causa que los tubos se curven uno con respecto al otro. La masa del fluido que atraviesa los tubos del sensor genera la fuerza coriolis que se opone a la vibración de los tubos.

Cuando se produce la fuerza coriolis las ondas que miden las 2 bobinas se desfasan y esta diferencia es directamente proporcional a la cantidad de masa que esta presente en los tubos.

 Tubo de Pitot: Este tipo de dispositivo se basa en la diferencia entre las presiones estático y cinética de un punto determinado. Produce baja caída de presión y es de fácil instalación, ofrece un funcionamiento de linealidad entre +/-0.5% y +/-1.5% sobre un rango de flujo de 5.1, cuando está sujeto a un perfil de velocidad totalmente desarrollado.

Los manómetros de tubo de Pitot es un instrumento elemental para la medición de velocidades de flujo de gases o de aire en canales. Los manómetros de tubo de Pitot son una derivación de los clásicos tubos Prandtl, una combinación de tubo de Pitot para medir la presión total y una sonda de medición de la presión estática. Estrechamente relacionados con los manómetros surgen los anemómetro para medir velocidades de flujo. La ventaja de los manómetros de tubo de Pitot frente a otros métodos de medición consiste en el hecho de que un orificio relativamente pequeño sobre la pared del canal en las zonas más importantes del recorrido es suficiente para realizar en cualquier momento una medición rápida de la velocidad de flujo. Además, podrá utilizarlos a altas temperaturas y a velocidades de flujo muy elevadas (hasta 120 m/s dependiendo del modelo).

 Método de medición de nivel: Es el método de medir nivel por medio de cintas. El instrumento esta compuesto por tres partes principales que son: el carrete, la cinta graduada y un peso o plomada.

La plomada sirve para que se mantenga la cinta tensa al penetrar en el líquido. Para medir el nivel se deja que la cinta baje lentamente hasta que la plomada toque el fondo del recipiente. Unas ves que la plomada toca el fondo se empieza a recoger la cinta con el carrete, hasta que aparezca la parte donde el líquido ha dejado la marca que indica su nivel.

Estos usan el principio mecánico de transmisión de movimiento entrando en contacto directo con el líquido mediante algún brazo de extensión, además operan a presión atmosférica generalmente y se puede decir que son los más simples y menos costosos. Por ello, son de gran utilidad y frecuentemente son los candidatos escogidos en la industria siempre y cuando las características del líquido y del proceso lo permitan

 Manografo ( registrador de fuelle ): Este tipo de registrador, en el cual los fuelles metálicos que son dos, se colocan en lados opuestos de una placa central y vienen llenos de un líquido no corrosivo, incompresible y de bajo punto de congelación.

El rango de presión diferencial en estos aparatos, se determina por la fuerza que se requiere para mover los fuelles en su desplazamiento normal; para cambio de rango, se utiliza un ensamble de resortes que se coloca en el fuelle de baja presión.

El desplazamiento lineal de los fuelles, originado por los cambios de presión diferencial, se transmite a través de un brazo a la flecha de torsión, que a su vez posiciona la pluma sobre la gráfica. La flecha esta conectada al brazo transmisor mediante un anillo y dentro de un tubo guía que a su vez está fijo rígidamente al cuerpo

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