El medidor de turbina es uno de los instrumentos más difundidos para medir caudal de líquidos en la industria del petróleo y el gas. Es mecánicamente simple, entrega una señal fácil de integrar y, bien instalado, es notablemente repetible. La mayoría de los problemas de medición que aparecen en campo no vienen del equipo: vienen de decisiones que se tomaron antes de instalarlo.
Cómo funciona
El líquido entra al cuerpo del medidor y hace girar un rotor a una velocidad proporcional a la velocidad del fluido. Un pickup magnético montado sobre el cuerpo detecta el paso de las paletas y genera una señal eléctrica de onda senoidal de baja tensión, que puede ser de apenas 30 mV pico a pico. Esa frecuencia es la medición.
Para convertir pulsos en volumen hace falta el factor de calibración del equipo: la cantidad de pulsos por galón. Cada medidor se calibra individualmente y su factor queda marcado en la unidad. No es un valor genérico del modelo, es del instrumento, y por eso no se intercambian partes internas entre medidores durante una reparación.
El tamaño se elige por el rango de caudal, no por el diámetro de la cañería
Es el error más frecuente de esta familia. Un medidor instalado en una línea de 2" porque la línea es de 2", cuando el caudal real corresponde a un equipo de 1", trabaja por fuera de su rango de caudal y mide con mucho más error que el que corresponde a su clase.
Estos son los rangos lineales de la línea NUFLO para líquidos:
| Tamaño | Caudal lineal (GPM) | Caudal lineal (m³/h) | Factor nominal (pulsos/galón) |
|---|---|---|---|
| 3/8" | 0,3 – 3 | 0,068 – 0,68 | 12.000 |
| 1/2" | 0,75 – 7,5 | 0,17 – 1,70 | 6.300 |
| 3/4" | 2 – 15 | 0,45 – 3,41 | 6.300 |
| 7/8" | 3 – 30 | 0,68 – 6,81 | 2.350 |
| 1" | 5 – 50 | 1,14 – 11,36 | 900 |
| 1 1/2" | 15 – 180 | 3,41 – 40,88 | 325 |
| 2" | 40 – 400 | 9,09 – 90,85 | 55 |
| 3" | 80 – 800 | 18,16 – 181,66 | 57 |
| 4" | 100 – 1.200 | 22,71 – 272,55 | 30 |
| 8" | 350 – 3.500 | 79,49 – 794,94 | 3 |
La rangeabilidad típica es de 10 a 1 entre el caudal máximo y el mínimo. Con líquidos no lubricantes conviene trabajar en el 60 % superior del rango de operación.
En cuanto a exactitud, los medidores y los kits se ofrecen en grado industrial con linealidad de ±0,5 % y en grado estándar con linealidad de ±1 %. Los equipos de 3/8" son la excepción: ±1 % en grado industrial y ±2 % en grado estándar.
Qué saca a una turbina de su rango de caudal
Sólidos en línea. Es el problema más común de todos. Las partículas alteran el giro del rotor y producen lecturas altas, bajas o directamente nulas. Donde hay riesgo de arrastre de sólidos, corresponde filtro aguas arriba.
Aire o gas arrastrado en el líquido. Genera lecturas erróneamente altas y puede dañar el equipo, porque el rotor se embala al pasar de líquido a gas.
Perfil de flujo distorsionado. Un codo, una reducción o una válvula de estrangulación cerca de la entrada deforman el perfil de velocidades y el rotor deja de girar de manera proporcional al caudal.
Viscosidad. El comportamiento con fluidos viscosos es predecible y repetible, pero deja de seguir la curva estándar. En los tamaños de 3/8" a 3/4", por encima de 5 centistokes la aplicación se consulta con el fabricante antes de definir el equipo.
Instalación
- Tramo recto de 10 diámetros de cañería aguas arriba y 5 aguas abajo. En un medidor de 2", son 20 pulgadas antes y 10 después.
- Sin válvulas de estrangulación aguas arriba del medidor.
- El sentido del flujo tiene que coincidir con la flecha grabada en el cuerpo. Es un error silencioso: el equipo no avisa.
- Puede montarse en cualquier orientación, vertical u horizontal.
- Las líneas se limpian antes de instalar el medidor. Después de instalado no se soplan con aire ni gas comprimido.
- El cable de señal del pickup se mantiene lo más corto posible. Lo preferible es montar el totalizador o el preamplificador directamente sobre el equipo.
Construcción y conexiones
El eje y los bujes son de carburo de tungsteno, en ambos extremos del rotor, para resistir las condiciones del yacimiento sin lubricación. El cuerpo es de material no magnético y el rotor, de material magnético, para que el pickup pueda detectarlo.
Las conexiones se eligen por el tipo de instalación:
- Roscada, para líneas de menor diámetro.
- Entre bridas, con tuercas separadoras que permiten sacar el equipo para inspección sin desarmar la línea, y compatibilidad con distintas clases de brida. Es la alternativa de menor costo de instalación frente al medidor bridado convencional.
- Bridada, en cara resaltada o junta anular, en acero al carbono o inoxidable.
- Unión 1502, para aplicaciones de alta presión en boca de pozo.
En los medidores con brida, el rango de presión de trabajo va de 183 a 6.170 psi según la clase de brida, el material y la temperatura, y la temperatura de operación llega hasta 450 °F (232 °C) según la combinación elegida.
Qué va arriba de la turbina
La turbina entrega pulsos. Lo que convierte esos pulsos en un total, los corrige y los comunica es la electrónica que se le monta encima, y esa es una decisión aparte: puede ser un totalizador de lectura local, un totalizador con salidas y comunicaciones, o un computador de caudal con corrección de presión y temperatura en tiempo real.
La diferencia concreta entre una opción y la siguiente está en la nota sobre la serie NUFLO MC: Cuándo un punto de medición de caudal necesita comunicaciones e historización.
En Comsert representamos la línea NUFLO de SLB y acompañamos la selección del medidor según el caudal real, el fluido y la instalación. Si estás definiendo un punto de medición, escribinos a través de comsert.com.ar/contacto.
Turbinas para líquidos: comsert.com.ar/collections/sensia-nuflo