Buscar este blog

jueves, 23 de junio de 2011

diseño y calibracion del equipo para la medicion de presion capilar

3. DISEÑO Y CALIBRACION DEL EQUIPO


Para el diseño del Equipo de Medición de Presión Capilar, se tuvo que realizar un análisis detallado de equipos antes diseñados y se realizo una visita al Laboratorio de Petróleo de Petroproducción. Para lograr adquirir las distintas partes que lo conforman se recurrió a laboratorios mecánicos y a empresas internacionales.

Fig. 3.1 – Equipo diseñado para Medición de Presión Capilar
3.1. Principio de Funcionamiento
Los núcleos a ser utilizados en el plato poroso están inicialmente saturados por completo con un fluido humectante (generalmente agua innata). Los núcleos se colocan sobre un diafragma de material poroso. El tamaño promedio de los poros del diafragma deben ser más pequeños que el de los núcleos. Cuando un fluido no humectante (gas, aire, petróleo), se inyecta a presión dentro del recipiente que contiene los núcleos, el fluido empleado en la saturación del núcleo es desplazado a través del diafragma poroso. Luego de esto se registra la masa del núcleo, la cual debió verse disminuida debido al volumen de fluido humectante desplazado durante la experiencia.

Para construir una curva de presión capilar, primero se aplica una presión en incrementos pequeños para así determinar la presión de desplazamiento a la cual el fluido no humectante comienza a penetrar. Cuando esta presión se determina, se aplica un pequeño incremento en la presión y se deja por tiempo suficiente hasta cerciorarse de que no sale más fluido del núcleo. Luego, se aplica otro incremento de presión y se determina nuevamente la masa del núcleo.

La máxima presión de desplazamiento que se puede alcanzar con este método es la presión de desplazamiento del diafragma, punto en el cual la fase desplazante se abre paso y se echa a perder el experimento. El intervalo de saturación con el cual se puede trabajar con un diafragma de presión se indica en la siguiente figura.

Fig. 3.2 – Intervalo de operación en pruebas de Presión Capilar sobre un diafragma poroso


Este procedimiento es lento, pero tiene la ventaja de que pueden ensayarse varios núcleos simultáneamente en la misma cámara y utilizando la misma membrana.

La figura 3.3 ilustra las relaciones entre las diferentes saturaciones y sus puntos de equilibrio, lo mismo que la presión critica de admisión y la presión capilar correspondiente.

Fig. 3.3 – Presión Capilar en función de etapas de saturación de fluido


3.2. Principio de Funcionamiento
Como se mencionó anteriormente, este equipo funciona con el método de laboratorio de la Membrana Semi-Permeable o Diafragma Poroso. El equipo consta básicamente de dos partes, las cuales son:
• Caja Principal
• Celda de Desaturación

3.2.1. Celda de Desaturación
Es donde se van a colocar los núcleos a los cuales se les quiere determinar su respectiva curva de Presión Capilar. Este componente del equipo fue mandado a fabricar donde un tornero. En las figura 3.4 y 3.5 se muestra el plato poroso y sus componentes principales.

Fig. 3.4 – Componentes Externos del Plato Poroso



Fig. 3.5 – Componentes Internos del Plato Poroso
Cabe recalcar que las membranas semipermeables fueron importadas desde Estados Unidos. Estas tienen un diámetro de 10” y un rango de funcionamiento de 0 a 200 psi; lo cual las hace ideales para el equipo diseñado.

3.2.2. Caja Principal
La caja principal o panel de control consta de tres manómetros (0-30 psi, 0-100 psi y 0-200 psi) (1). Esto hace a este equipo mucho más exacto que si solo tuviera un solo manómetro de 0-200 psi. La presencia de dos válvulas reguladoras de presión (una con rango de funcionamiento de 0 a 40 psi y la otra de 0 a 200 psi) (2) en la caja principal; cada una con su respectiva entrada de gas (3); nos permiten un control más preciso de la presión con la que se va a trabajar. También tenemos, ubicada entre los dos reguladores, una válvula de tres vías (4), que se utiliza para seleccionar el regulador con el que se va a trabajar. Ubicada bajo el manómetro de 0 a 30 psi tenemos una válvula de paso (5), utilizada para abrir o cerrar el flujo de gas hacia este manómetro. Ubicada bajo el manómetro de 0 a 100 psi, tenemos una válvula de dos vías (6), utilizada para abrir el paso del gas hacia el manómetro de 100 psi, o al de 200 psi, dependiendo de la necesidad. Todos estos componentes están interconectados y ensamblados en una caja principal (7), como se muestra en la siguiente figura.













Fig. 3.6 – Caja Principal – Parte Frontal

En la construcción del equipo se utilizo también 16 neplos de cobre y 3 metros de capilar de plástico de 1/8”; como se puede apreciar en la figura 3.6. Todos estos complementos enlazan y establecen comunicación internamente entre los instrumentos del equipo. Estos deben estar bien ajustados, colocando teflón en todas las uniones para evitar posteriores fugas y datos erróneos de presión capilar.

Fig. 3.7 – Caja Principal – Parte Posterior

A continuación se dará una breve explicación de los componentes principales del panel de control.



3.2.2.1 Manómetro Bourdon
El permeámetro de liquido cuenta con un manómetro de 41/2" de diámetro que está en escalas de 0-30 psi y 0-2.2 bar el cual es usado para medir la presión con la cual el fluido atraviesa el núcleo. El tipo de manómetro usado para dicha función es un manómetro Bourdon.

Fig. 3.8 – Manómetro Bourdon
Las partes que constituyen a este tipo de manómetros son:

• Bisel
• Cristal
• Aguja
• Anillo Espaciador
• Escala
• Carátula
• Tornillo de carátula
• Conector
• Base
• Tubo Bourdon
• Final del tubo
• Marco exterior
• Tapa posterior
• Tornillo de ajuste
• Tornillo sujetador de marco exterior

Fig. 3.9 – Partes del Manómetro Bourdon
El mecanismo de funcionamiento del mecanismo de funcionamiento del manómetro está constituido por:

• Tubo Bourdon
• Tornillo de Ajuste
• Cremallera
• Eslabonamiento de Ajuste
• Pivote
• Eje de Aguja

Fig. 3.10 – Mecanismo de Funcionamiento

El funcionamiento consiste que cuando se aplica presión interna al tubo Bourdon, este se reflexiona elásticamente y proporcional a la presión y esa presión por medio de la varilla se transmite a la cremallera la cual tiene unos engranajes que están adaptados al piñón en el cual se encuentra la aguja del manómetro y permite que este se mueva.

El manómetro del equipo de medición de presión capilar es de escala pequeña debido a que la presión de trabajo no puede ser mayor de 2 atmósferas si la presión excede de esta pueden ocurrir dos cosas: la bureta se rompe o el manómetro se descalibra debido a que si se aplican presiones mayores que la del límite elástico del tubo Bourdon este no vuelve a su posición original.

3.2.2.2 Regulador de Presión
El regulador tiene la misión de mantener la presión de trabajo (secundaria) lo más constante posible, independientemente de las variaciones que sufra la presión de red (primaria) y del consumo de CO2. La presión primaria siempre ha de ser mayor que la secundaria. Es regulada por la membrana (1), que es sometida, por un lado, a la presión de trabajo, y por el otro a la fuerza de un resorte (2), ajustable por medio de un tornillo (3).

A medida que la presión de trabajo aumenta, la membrana actúa contra la fuerza del muelle. La sección de paso en el asiento de válvula (4) disminuye hasta que la válvula cierra el paso por completo. En otros términos, la presión es regulada por el caudal que circula. Al tomar aire, la presión de trabajo disminuye y el muelle abre válvula. La regulación de Ia presión de salida ajustada consiste, pues, en la apertura y cierre constantes de la válvula. Al objeto de evitar oscilaciones, encima del platillo de válvula (6) hay dispuesto un amortiguador neumático o de muelle (5). La presión de trabajo se visualiza en un manómetro.

Cuando la presión secundaria aumenta demasiado, la membrana es empujada contra el muelle. Entonces se abre el orificio de escape en la parte central de Ia membrana y el CO2 puede salir a la atmósfera por los orificios de escape existentes en la caja.

Fig. 3.11 – Esquema Regulador de Presión


Fig. 3.12 – Regulador de Presión
3.3. Calibración del equipo
Para poder obtener datos de presión confiables es necesario que el manómetro este calibrado para que pueda dar valores correctos de la presión, esta calibración del manómetro se la realiza mediante el banco calibrador a pesas.

Fig. 3.13 – Banco Calibrador a Pesas
El principio de funcionamiento del banco calibrador de pesas esta basado en el funcionamiento de una prensa hidráulica; en el momento en que se mueve el volante del banco se transmite presión en el fluido la cual es apreciada en el movimiento del platillo porta pesas.

El objetivo es lograr que el pistón del platillo porta pesas que está en contacto con el aceite se encuentre a la misma altura que la base del aro porta manómetro ya que una de las propiedades de la presión establece que la presión en un liquido a una misma altura es igual, entonces la presión leída por el manómetro e igual a la presión ejercida por el pistón del platillo porta pesas.

Fig. 3.14 – Esquema del Calibrador a Pesas
El procedimiento de calibración del manómetro es el siguiente:
1. Tape con la palma de la mano el aro porta manómetro.
2. Gire la válvula del depósito de aceite en sentido anti horario dos vueltas.
3. Extraer completamente el volante tres vueltas.
4. Cierre la válvula de aceite.
5. Quitar la palma de la mano del aro porta manómetro.
6. Girar el volante en sentido horario hasta que salga aceite por el aro porta manómetro.
7. Instalar el manómetro a ser calibrado.
8. Si la aguja del manómetro se desplaza es necesario abrir y cerrar la válvula del depósito de aceite para dejar salir el excedente de aire.
9. Colocar en el platillo porta pesas un peso que ejerza una presión nominal adecuada al rango de presión del manómetro.
10. Girar el volante en sentido horario en forma lenta y uniforme hasta elevar el platillo porta pesas entre las marcas de referencia.
11. Leer la presión indicada en el manómetro.
12. Si la presión del manómetro es diferente a la presión nominal será necesario mover el tornillo de la aguja del manómetro hasta leer la presión nominal.

Fig. 3.15 – Detalle de Marca

Otra consideración muy importante para el buen funcionamiento del equipo de medición de presión capilar, es evitar la presencia de fugas en la cañería. Para detectar estas, conecte la línea de suministro de presión al equipo. Cierre la válvula de alivio, para sellar la salida del regulador de presión hacia la atmósfera. Cerrar la válvula de paso hacia la celda de desaturación para evitar el escape de aire.

Aplicar presión al instrumento a la máxima capacidad del manómetro y cierre la válvula reguladora. No desconecte la línea de presión del suministro durante la prueba de presión. Si no hay indicios de caída de presión el en manómetro en aproximadamente diez minutos, entonces el instrumento no tiene fugas.

Si la presión desciende, entonces revise todas las juntas con agua y jabón para determinar donde se encuentran las posibles fugas. Filtraciones en las líneas de la válvula de tres vías tiene muy poca influencia en las medidas de presión capilar.

No hay comentarios:

Publicar un comentario