Observação: Este anexo não é parte desta norma técnica e foi incluído apenas por
razões informativas. Adicionalmente, a norma técnica é revista apenas nas informações que estão incluídos nos documentos oficiais (mantidos pela API) que usam referências selecionadas das que estão incluídas neste anexo.
2-A.1 – Introdução
Durante a preparação do Capítulo 14, seção 3, o comitê analisou os dados dos projetos de pesquisa e dos ensaios realizados entre 1922 e 1999. Alguns dos projetos foram realizados sob a supervisão direta do pessoal da API, Gas Processors Association (GPA) e da American Gas Association (AGA). Outros ensaios foram realizados pela Comissão das Comunidades Européias. Outros tantos ensaios, realizados por pesquisadores independentes em todas as partes do mundo, realizaram importantes contribuições para a base de dados. As referências descritas nos itens 2-A.2 até 2-A.12 são de um documento original conhecido como Relatório AGA No. 2 As referências descritas do item 2-A.13 ao item 2-A.19 foram incorporadas na lista de referência do documento conhecido como Relatório AGA No. 3. As referências listadas mais recentemente nos itens que vão de 2-A.20 até 2-A.25, são parte de uma intensa revisão e o subsequente documento oficial foi desenvolvido pelo grupo de trabalho do capítulo 14, seção 3, Parte 2.
2-A.2 – Ensaios do Retentor de Cleveland (1925)
Os ensaios do retentor de Cleveland foram realizados pelo Comitê de Medição de Gás usando um retentor de gás de propriedade da East Ohio Gas Company em Cleveland. Esses ensaios foram feitos e coordenados por H. C. Cooper com a supervisão direta do Professor R. S. Danforth do Case School of Applied Science. Representantes do Bureau Nacional de Normas Técnicas e do U. S. Bureau de Minas estavam presentes como observadores. A linha mestra do ensaio consistiu em medições do orifício realizadas em tubulações de 8, 10 e 16 polegadas: chapas de orifício de 4 polegadas foram instaladas em cada um destes ensaios.
2-A.3 – Ensaios de Turbilhonamento de Buffalo (1926)
Os ensaios de turbilhonamento de Buffalo foram realizados pelo Comitê de Medição de Gás na Estação de Daly da Companhia de Gás Iroquois em Buffalo, New York. O objetivo destes ensaios era determinar os efeitos do turbilhonamento produzidos em uma corrente de gás na leitura de um medidor de orifícios, por vários tipos de fixação de tubulação localizadas perto de uma chapa de orifício
2-A.4 – Ensaios de Turbilhonamento e de Vazão de fluxo (1927)
Os ensaios de turbilhonamento e de vazão de fluxo foram realizados pelo Comitê de Medida de Gás na Estação de Daly da Companhia de Gás Iroquois em Buffalo, New York,, sob a supervisão pessoal de Howard S. Bean. A primeira parte destes ensaios foi a continuação da série de 1926, descrita em 2-A.3. O ensaio da vazão de fluxo tem dois objetivos:
Measurement Standards – Chapter14 – Natural Gas Fluids Measurement – Section 3- Part 2).
a. Construir por intermédio de várias comparações, uma série de valores de coeficientes de orifícios para orifícios em uma tubulação de 8 polegadas cujos diâmetros variam de 1 polegada a 6 ½ polegadas.
b. Estudar os efeitos nos coeficientes de orifício quando se aumenta o valor da relação entre a pressão diferencial e a pressão absoluta. (h/p), que é a razão entre a pressão diferencial , em polegadas de água, e a pressão estática absoluta, em libras por polegada quadrada.
2-A.5 – Ensaios de Vazão de fluxo, Forma do Flange e de Supercompressibilidade (1928)
Os ensaios de vazão de fluxo, forma do flange e de supercompressibilidade foram conduzidos pelo Comitê de Medição de Gás na Estação de Daly da Companhia de Gás Iroquois em Buffalo, New York,, sob a supervisão pessoal de Howard S. Bean. Os objetivos destes ensaios eram os seguintes:
a. Extender o estudo dos efeitos dos coeficientes de orifício, resultante das variações no quociente h/p para orifícios em tubulação de 4 polegadas.
b. Comparar as indicações relativas obtidas com orifícios com reentrâncias e orifícios sem reentrância.
c. Determinar a variação da Lei de Boyle e seus efeitos ao efetuar medições de gás com medidores de orifício.
d. Investigar o efeito nos coeficientes de orifício para a mesma relação de diâmetros, mudando-se uma tubulação de 8 polegadas para uma tubulação de 4 polegadas
2-A.6 – Ensaios de Oficina sobre os Efeitos das Condições de Instalação dos Orifícios (1929-1930)
Os ensaios de oficina sobre os efeitos das condições de instalação dos orifícios foram realizados pelas Companhia Bailey Meter, Companhia Foxboro, Metric Metal Works e a Companhia Pittsburgh Equitable para o Gas Maesurement Committee de acordo com as diretrizes preparadas por Howard S. Bean. O objetivo destes ensaios era determinar os efeitos nas medidas de um medidor de orifícios que resultam de algumas condições de instalação não cobertas pelos ensaios de turbilhonamento descritos em 2-A.3 e em 2- A.4. Desejava-se obter informações adicionais sobre as seguintes condições:
a. Posicionamento e dimensões de palhetas de retificação
b. Posicionamento e especificação de poços de termômetro, particularmente a montante do orifício
c. Rugosidade da tubulação adjacente ao orifício d. Forma do flange no qual a placa do orifício está fixa e. Imprecisão em centrar o orifício noa tubulação f. A condição da borda a montante do orifício
g. A relação entre a largura da borda e o diâmetro do orifício
Os resultados destes ensaios estão publicados no artigo “Efeitos de Algumas Condições de Instalação e Construção sobre as Indicações de um Medidor de Orifícios” American Gas Association Monthly – Julho – Agosto 1947, Volume 29, p. 7 e 8.
2-A.7 – Ensaios De Edgewood (1922-1925)
Os ensaios de Edgewood foram realizados no arsenal de Edgewood, Maryland, pelo National Bureau of Standards, com a cooperação do Chemical Warfare Service, U.S. War Department, sob a supervisão imediata de Howard S. Bean, com a consultoria de Edgar Buckingham e a assistência de Paul S. Murphy. O objetivo destes ensaios era obter novas informações sobre os coeficientes de descarga dos orifícios em relação a uma grande variação de tamanhos de tubulações, relações de diâmetros, pressão e relações de pressão desde que permitido pelas disponibilidades das instalações. Os ensaios incluíram orifícios de 4, 6 e 8 polegadas. Quarenta e oito placas de orifício foram usadas, com a relação dos diâmetro dos orifícios para os diâmetros das tubulações variando de 0.108 a 0.858.
2-A.8 – Ensaios dos Retentores de Chicago (1923-1924)
Os ensaios dos retentores de Chicago foram realizados em Chicago pelo Comitê da American Gas Association na Medição de Grandes Volumes de Gas, sob o comando de M. E. Benesh. O National Bureau of Standards, a convite do Sr. Benesh, colaborou nesses ensaios, cujo principal objetivo era estudar a precisão de vários tipos de medidores, incluindo medidores de orifício que seriam usados para medir grandes quantidades de gás a pressões similares à pressão atmosférica.
2-A.9 – Ensaios de Vapor e de Água da Universidade Estadual de Ohio (1929-1931)
Os ensaios de vapor e de água foram realizados pela estação experimental de Engenharia da Universidade Estadual de Ohio e pela Bailey Meter Company no Laboratório de Engenharia Mecânica da Universidade Estadual de Ohio, sob a supervisão dos Professores Paul Bucher e Samuel Beitler. O objetivo dos ensaios era determinar o fator de expansão e os coeficientes dos orifícios, medindo o vapor e a água. Foram usados tubos de 3 e de 6 polegadas e uma série de orifícios foram testados, primeiro usando-se água e em seguida usando-se vapor.
2-A.10 – Comparações de Vários Medidores em Funcionamento (1932)
Uma comparação do funcionamento de vários medidores foi realizada pela Peoples Gas Light and Coke Company na sua Estação de Medição de Joliet, Illinois, sob a supervisão de M. E. Benesh.
2-A.11 – Ensaio de Columbus (1932 - 1933)
Os ensaios de Columbus foram realizados pelo Joint Officer Meter Committee no Laboratório De Hidráulica da Universidade Estadual de Ohio em Columbus, Ohio, sob a imediata supervisão do Professor Samuel R. Beitler. Aproximadamente 80 placas de orifício foram usadas em ensaios com tubulações de 1, 1 ½, 2, 3, 6, 10 e 15 polegadas. As relações de diâmetros dos orifícios e dos diâmetros das tubulações variaram de 0.04 a 0.84.
2-A.12 – Ensaios da Forma dos Flanges e da Pressão nos Orifícios de Columbus Sul (1932)
Measurement Standards – Chapter14 – Natural Gas Fluids Measurement – Section 3- Part 2).
Os ensaios da forma dos flanges e do orifícios de pressão foram realizados pela Joint American Gas Association e o Comitê de Medidores de Orifício da American Society of Mechanical Engineers na Estação de Medidas de Columbus Sul da Ohio Fuel Gas Company, sob a supervisão imediata de J. E. Overbeck, com a consultoria do Professor Samuel R. Beitler. O objetivo destes ensaios, que foram realizados com gás natural, foi determinar, de forma mais ampla do que foi determinado em Buffalo ( 2.-.A.3 e 2 - A.4) ou pelos ensaios de oficina (2 – A.6), os efeitos dos vários tamanhos das reentrâncias para os flanges, ao lado do orifício da placa. As profundidades e as larguras da reentrância variaram nas tubulações de 2. 4 e 8 polegadas que foram usadas nestes ensaios. A relação dos diâmetros dos tubos e dos diâmetros dos orifícios, variaram de 0.125 a 0.75. Combinadas com essas reentrâncias, foram usados vários diâmetros de orifício de pressão.
2-A.13 – Ensaios de Rockville (1949 - 1951)
Os ensaios de Rockville foram realizados pela Joint American Gas Association e o Comitê de Engenheiros Mecânicos, sob a direção de Howard S. Bean. Os ensaios com o gás natural foram realizados em Rockville, Maryland, na Estação de Medidas da Atlantic Seaboard Corporation para estudar o seguinte:
a. efeito do turbilhonamento produzido por válvulas de torneira, esférica e de gaveta nas medidas
b. efeito do turbilhonamento produzido pela inserção de joelhos (comparação com os ensaios de Buffalo)
c. efeito dos adaptadores do medidor de orifício, comparado com flanges convencionais de orifício.
d. efeito da rugosidade do tubo de orifício e. Instalações de 2 e de 8 polegadas
Os resultados destes ensaios foram publicados pela American Gas Association, em dois relatórios separados, intitulados “Investigação dos Requisitos para a Instalação de Medidores de Orifícios”, datados de Março de 1951 e de Janeiro de 1954.
2-A.14 – Ensaios do Laboratório do National Bureau of Standards Hydraulics (1950 - 1951)
Os ensaios do Laboratório do National Bureau of Standards Hydraulics foram realizados pela Joint American Gas Association e American Society of Mechanical Engineers sobre Medidores de Orifício no Laboratório de Hidráulica do National Bureau of Standards, em Washington D.C., sob a supervisão imediata de Howard S. Bean. O objetivo destes ensaios era, em parte, fazer ensaios comparativos com água, sobre as instalações dos adaptadores de orifício e a rugosidade usados nos ensaios de Rockville (2 – A.13) e, em parte, examinar o efeito da localização da tomada de pressão e da dimensão do furo da tomada. Os resultados foram relatados em conjunto com os resultados dos ensaios de Rockville.
2-A.15 – Ensaios de Caldeira e de Turbina do Laboratório da Marinha Americana (1948 - 1950)
Os ensaios de Caldeira e de Turbina do Laboratório da Marinha Americana foram realizados pelo Bureau of Ships do U. S. Department of Navy, em parceria com a Joint American Association – American Society of Mechanical Engineers Committee on Orifice Meters no Laboratório de Caldeiras e Turbinas da Marinha Americana na Philadelphia.
Esse trabalho foi conduzido sob a direção de James W. Murdock. O objetivo destes ensaios, que foram feitos com vapor, era determinar o efeito das válvulas esféricas e da expansão das curvaturas nas indicações do medidor de orifícios. Foram feitos ensaios adicionais para verificar os valores dos fatores de expansão a serem usados nas medições do vapor. Os resultados destes ensaios foram publicados pelo Laboratório de Caldeiras e Turbinas da Marinha Americana, em quatro relatórios separados. Esses relatórios foram denominados de “Determinação do Comprimento Mínimo de um Tubo Reto Necessário entre várias Montagens de Tubos” e “A Chapa de Orifício para uma Precisão Aceitável do Medidor de Orifícios” e foram datados de Janeiro de 1950 , de março de 1950, de Maio de 1950 e de Novembro de 1951.
2-A.16 – Ensaios de Tubo de Orifício de Grandes Diâmetros - Refugio (1948 - 1950)
Os ensaios de Tubo de Orifício de Grandes Diâmetros realizados em Refugio, um Projeto PAR, foi realizado pelo Project NX-4 Supervising Committee sob o comando de E. E. Stovall. O principal objetivo era determinar experimentalmente se os dados dos coeficientes dos orifícios contidos no AGA Relatório de Medidas de Gas No. 2 poderiam ser extrapolados, sem perder a precisão, para serem usados em medidas relativas a tubos de grandes diâmetros. A instalação onde os ensaios foram realizados estava localizada perto de refugio, no Texas em uma linha de transmissão da Tennessee Gas Transmission Company. Os resultados destes ensaios foram publicados pela American Gas Association em um relatório datado de Junho de 1954, com o nome de “Ensaios de Tubos de Orifício de Grandes Diâmetros”
2-A.17 – Ensaios de Orifícios Excêntricos e Segmentados (1948 - 1954)
Os ensaios de Orifícios Excêntricos e Segmentados foram conduzidos sob a supervisão de um Sub Comitê da Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos (ASME) – Comitê de Pesquisa de Medidores de Fluidos com a cooperação da AGA Gas Measurement Committee. O Diretor do Subcomitê da ASME era L. E. Gess da Minneapolis Honeywell Company. Os objetivos dos ensaios era determinar os coeficientes de descarga de orifícios circulares montados com uma borda tangente à parede do tubo e das placas, com orifícios segmentados neles. Os ensaios ocorreram na Universidade Estadual de Ohio, sob a supervisão do Professor Samuel R. Beitler e foram analisados pelo Professor E. J. Lindahl da Universidade do Wyoming. Os resultados destes ensaios foram relatados em dois trabalhos da ASME: “Calibração de Orifícios Excêntricos e Segmentados em Tubulações de 4 e de 6 Polegadas” – Transações da ASME, 1949, volume 71, e “Coeficientes de Descarga para Orifícios Excêntricos e Segmentados em Tubulações de 4 polegadas, 6 polegadas, 10 polegadas e de 14 polegadas” apresentado no Encontro Anual da Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos, New York, Novembro de 1954.
Measurement Standards – Chapter14 – Natural Gas Fluids Measurement – Section 3- Part 2).
Um estudo sobre rugosidade de tubulações, um Projeto PAR, foi conduzido pelo Comitê Supervisor do projeto NW-20, sob o comando de J. W. Murdock. W. B. Ruff Jr. da Southern Gas Company atuou como o representante coordenador e supervisor do projeto. O principal objetivo deste programa foi determinar o efeito das características da superfície interna do tubos em medições do fluxo de fluidos por medidores de orifícios. Um segundo objetivo era correlacionar qualquer efeito na medição do fluxo com alguma medida física da rugosidade do tubo (como por exemplo micro polegadas), para que finalmente uma recomendação pudeste ser feita a respeito de um intervalo de rugosidade relativo para que se processasse uma medição satisfatória. Os ensaios preliminares foram realizados no Laboratório de Turbinas e Caldeiras da Marinha Americana na Philadelphia. Os ensaios completos foram realizados em Birmingham, Alabama, nas instalações da Southern Natural Gas Company. Nesses ensaios foram usados medidores de tubos de quatro polegadas. Os resultados destes ensaios foram publicados pela American Gas Association, no relatório, “O Efeito da Rugosidade da Tubulação na Precisão dos Medidores de Orifício (Catálogo n. 33/PR), de Fevereiro de 1960.
2-A.19 – Ensaios de Distorção de Fluxo da Universidade Estadual de Ohio (1960 - 1962)
Os ensaios de Distorção de Fluxo da Universidade Estadual de Ohio constituíram o Projeto PAR NY-34. O chefe do Comitê supervisor foi C. W. Brown da Texas Gas Transmission Corporation. Esses ensaios foram realizados na Universidade Estadual de Ohio para quantificar o erro causado pela distorção do perfil de velocidade de aproximação no coeficiente dos orifícios. Foi feita uma tentativa para eliminar o turbilhonamento, dessa forma, o relatório somente descreve o efeito das mudanças no perfil axial. Usou-se uma tubulação com orifícios de seis polegadas com paredes retificadas (rugosidade ao redor de 15 milésimos de polegada) e o perfil interno foi distorcido pelo uso de configurações na tubulação e pelo uso de dispositivos especiais para formar uma perturbação no fluxo. Conclui-se que perturbações normais causadas por configurações na tubulação, que não produzem turbilhonamento, resultaram em erros inferiores a 2% se houver, pelo menos, seis diâmetros de tubulação reta e uniforme a frente do orifício.
2-A.20 Programa Experimental do API
American Petroleum Institute, Washington, D.C., "Coefficients of Discharge for Concentric, Square- Edged, Flange-Tapped Orifice Meters: Equation Data Set-Supporting Documentation for Floppy Diskettes," 1988.
Britton, C.L, Caldwell, S., and Seidl, W, "Mmurcments of Coefficients of Discharge for Concentric, Flange-Tapped, Square-Edged Orifice Meters in White Mineral Oil Over a Reynolds Number Range of 70 to 90,000." American Petroleum Institute, Washington, D.C., 1988.
Whetstone, J.R-, Cleveland, W.G., Bateman, R.B., and Sindt, C.F, "Measurements of Coefficients of Discharge or Concentric, Flange-Tapped, Square-Edged Orifice Meters in Natural Gas Over a Reynolds Number Range of 25,000 to 11,600,000:'Arnerican Petroleum Institute. Washington. D.C., 1988.
Whetstone, J.R.. Cleveland, W.G., Baumgarten, G.P., Woo, S., and Croarkin, M.C., "Measumments of Coefficients of Discharge for Concentric Flange-Tapped Square-Edged Orifice Meters in Water Over the Reynolds Number Range 600-2.700,000" (Technical Note 1264), National Institute of Standards and Technology, Washington, D.C., June 1989.
2-A.21 Programa Experimental do EEC
Hobbs, J.M., "Experimental Data for the Determination of Basic 100 mm Orifice Meter Discharge Coefficients":, (Report EUR 10027), Commission of the European Communities, Brussels, 1995.
Hobbs, J.M., "The EEC Orifice Plate Project: Part 1. Traceabilides of Facilities Used and Calculation Methods Employed", (Report PR5:EUEC117), Commission of the European Communities, Brussels. 1987.
Hobbs, J.M., "The EEC Orifice Plate Project: Part II Critical Evaluation of Data Obtained During EEC Orifice Plate Tests" (Report PR5:EUEC/17), Commission of the European Communities, Brussels, 1987.
Hobbs, J.M., "The EEC Orifice Plate Project: Tables of Valid Data for EEC Orifice Analysis" (Report EUECII 7), Commission of the European Communities, Brussels, 1987.
Hobbs, J.M., Sattary, J.A., and Maxwell, A.D., "Experimental Data for the Determination of Basic 250 mm Orifice Meter Discharge Coefficients" (Report EUR 10979), Commission of the European Communities, Brussels, 1987.
Hobbs, J.M., Sattary, J.A.. and Maxwell, A.D., "Experimental Data for the Determination of Basic 600 mm Orifice Meter Discharge Coefficients: "Commission of the European Communities, Brussels, in press.
Spencer, E.A., "Study of Edge Sharpness Effects Measured During the EEC Orifice Plate Coefficient Program" (Report EUR 11 131 EN), Commission of the European Communities, Glasgow, 1987.
2-A.22 Excentricidade e Deformação do Orifício
Austerrnan, R., Teyssandier R., Husain, Z., Goodson, D., and Brown, M., "White Paper: Orifice Plate Thickness, API Chapter 14.3, Part 2, Working Group", March 3,1998.
Belorms, D., "Tests Shed Light on Orifice-Plate Bending": Oil & Gas Journal, Jan. 1959.
Gorter, J., "Deformation of Orifice Plate: Theory and Practice, "FOMEKO 1978, IMEKO Conference on Flow Measurement of Fluids, Groningen, North-Holland Publishing, Amsterdam, Holland, 1978.
Husain, Z.D., and. Teyssandier, R.G.,'"Otifice Eccentricity Effects for Flange, Pipe and Radius (D - D/2) Taps" (ASME Paper 66-WA/FM-1), American Society of Mechanical Engineers, New York, 1966.
Husain, Z.D., and Roussel, J., "Measurement Accuracy of 1/4" Thick Orifice Plate Installed in 8" Orifice Fitting Designed for 1/8" Thick Plate, "Gas Measurement Research Council, San Antonio, Texas, August 1997.
Husain, Z.D., and Goodson, F.D., "Effects of Thickness and Bevel Angle on Discharge Coefficients of a 50 mm (2 inch) Orifice Meter," ASME/Winter Annual Meeting, FM-4 Symposium on Flow Meters, Anaheim, California, December 1986.
Husain, Z.D., Roussel, J.B. and Goodson, F.D., "Measurement Accuracy of 1/4" (6,35 mm) Thick Orifice Plate Installed in an 8" (200 mm) Orifice Fitting Designed for 1/8 (3,175 mm) Thick Plate, " Fourth Intemational Symposium on Fluid Flow Measurement, Denver, Colorado, June 1999.
Husain, Z.D., and Teyssandier, R.G., "Orifice Eccentricity Effects for Flange, Pipe and Radius (D - D/2) Taps" (ASME Paper 66-WA/FM-1, American Society of Mechanical Engineers, New York, 1986.
Husain, Z.D., and Teyssandier, R.G., The Effect of Orifice Eccentricity in a Small Line Size", Paper presented at the Intemational Conference on the Metering of Natural Gas and Liquefied Hydrocarbon Gases, London, February 1984.
Jepson, P., and Chipchase, R., "Effect of Plate Buckling on Orifice Meter Accuracy." Joumal of Mechanical Engineering Science, Vol. 17, No. 6. 1975, pp. 330-337.
Kamik, U., "Effect of Increasing Plate Thickness on the Metering Accuracy of an 8-Inch Orifice Meter Run", American Gas Association 1996 Operations Conference, Montreal, May 19-22, 1996.
Mason, D., Wilson, M.P., and Birkhead, W. G., "Measurement Error Due to the Bending of Orifice Plates," ASME Paper 75WA/FM-6, American Society of Mechanical Engineers, New York. 1975.
Miller, R.W., and Kneisel, U., "Experimental Study of the Effects of Orifice Plate Eccentricity on Flow Coefficients," ASME Paper 68-WA/FM-1, American Society of Mechanical Engineers, New York. 1968.
Norman, R., Rawat, M.S., and Jepson, P., "An Experimental Investigation into the Effects of Plate Eccentricity and Elastic Deformation on Orifice Metering Accuracy", Paper presented at the International Conference on the Metering of Natural Gas and Liquefied Hydrocarbon Gases, London, February 1984.
Trumpler, W.E., "Design Data for Flat Circular Plates with Central Holes", ASME Journal of Applied