¿Qué es un medidor de orificio?
Un medidor de orificio es un medidor de flujo por presión diferencial que mide el caudal colocando en la tubería una placa maquinada con un barreno y leyendo la caída de presión que crea la restricción. Es el caballo de batalla de la medición de gas natural: económico, bien entendido y normalizado. Para la transferencia de custodia de gas se rige por el AGA Report No. 3.
Medidor de orificio en una línea: Un medidor de orificio mide el flujo leyendo la presión diferencial a través de una placa de orificio maquinada en la tubería; a mayor flujo, mayor caída de presión, que un computador de flujo convierte en caudal con las ecuaciones del AGA 3.
Cómo funciona un medidor de orificio
Cuando el fluido es forzado a pasar por el barreno más pequeño de la placa de orificio, se acelera y su presión estática cae, creando una diferencia de presión medible entre el lado aguas arriba y el lado aguas abajo. Esa presión diferencial crece con el cuadrado del caudal, así que un transmisor de presión diferencial que lee las dos tomas, combinado con la presión estática y la temperatura de la línea, permite al medidor inferir el flujo másico o volumétrico.
Como la relación es de raíz cuadrada, un medidor de orificio tiene una rangeabilidad limitada: pierde exactitud a caudales muy bajos, donde la diferencial es diminuta. Su exactitud también depende mucho de la instalación: la placa debe tener el canto vivo y estar limpia, y necesita un tramo recto de tubería adecuado aguas arriba y aguas abajo (a menudo con acondicionadores de flujo) para que el perfil de velocidad esté completamente desarrollado. La relación beta adimensional, el diámetro del barreno dividido entre el diámetro de la tubería, se elige para equilibrar una diferencial medible contra la pérdida de presión.
El medidor de orificio en la medición de gas
Para el gas natural, el medidor de orificio es el caso de referencia. El AGA Report No. 3 (también API MPMS Capítulo 14.3) define la geometría de la placa y de la corrida de medición, la ubicación de las tomas, las ecuaciones del coeficiente de descarga y el cálculo completo, mientras que el AGA 8 aporta el factor de compresibilidad del gas. Un computador de flujo toma la presión diferencial, la presión estática y la temperatura en vivo, aplica estas ecuaciones y la composición del gas, y entrega un volumen corregido a condiciones estándar.
Una corrida de medición de orificio para custodia típica se compone de un porta-placa senior o junior que sostiene la placa, la corrida de medición aguas arriba y aguas abajo con acondicionamiento de flujo, un transmisor multivariable de diferencial, estática y temperatura, y un computador de flujo que registra el cálculo AGA 3 y la pista de auditoría según API 21.1. Ese computador de flujo casi siempre habla Modbus, así que una plataforma SCADA en la nube puede sondear el caudal corregido, los totales, la diferencial, la presión estática y la temperatura para vigilar la producción y detectar una toma tapada o una placa desgastada o floja.
Preguntas frecuentes
¿Por qué la salida de un medidor de orificio sigue una relación de raíz cuadrada?
La presión diferencial a través de la placa crece con el cuadrado del caudal, así que el flujo es proporcional a la raíz cuadrada de la diferencial medida. Por eso los medidores de orificio tienen una rangeabilidad limitada: a bajo caudal la diferencial se vuelve muy pequeña y difícil de medir con exactitud, lo que degrada la precisión en el extremo inferior del rango.
¿Qué es la relación beta de un medidor de orificio?
La relación beta es el diámetro del barreno del orificio dividido entre el diámetro interno de la tubería. Una beta mayor da menos pérdida de presión permanente pero una diferencial más pequeña y difícil de medir; una beta menor da una señal fuerte pero más pérdida de presión. El valor se elige para producir una diferencial medible en el rango de flujo esperado limitando la pérdida de energía.
¿Qué norma rige los medidores de orificio para transferencia de custodia de gas?
El AGA Report No. 3, equivalente al API MPMS Capítulo 14.3, define la geometría de la placa y del tubo, la colocación de tomas, el coeficiente de descarga y el cálculo de flujo para la medición de gas con orificio. Se usa con el AGA 8 para la compresibilidad y con el API 21.1 para el cálculo y los requisitos de registro de auditoría del computador de flujo.
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