A Metrologia da Transferência de Custódia de Petróleo e seus Derivados Líquidos: do fornecedor ao cliente

A Metrologia da Transferência de Custódia de Petróleo e seus

Derivados Líquidos:

do fornecedor ao cliente

A Metrologia da Transferência de Custódia de Petróleo e seus

Derivados Líquidos:

do fornecedor ao cliente

DT PT FT

FT TT

Controle

Instrumentação Sistema

Supervisório Dados analógicos

ƒ I n ce rte za n a ca lib ra çã o d e tra n sm issore s, p rova d or e tu rb in a ;

ƒ I n ce rte za d o volu m e tota liza d o p e la E M E D ;

ƒ I n ce rte za d o volu m e d e sloca d o e m ta n qu e ;

ƒ I n ce rte za n a ca lib ra çã o d e u ltra -som ;

ƒ A p lica çã o d a té cn ica d e re con cilia çã o d e d a d os e m u m a m ovim e n ta çã o.

ƒ I n ce rte za n a ca lib ra çã o d e tra n sm issore s, p rova d or e tu rb in a ;

ƒ I n ce rte za d o volu m e tota liza d o p e la E M E D ;

ƒ I n ce rte za d o volu m e d e sloca d o e m ta n qu e ;

ƒ I n ce rte za n a ca lib ra çã o d e u ltra -som ;

ƒ A p lica çã o d a té cn ica d e re con cilia çã o d e d a d os e m u m a m ovim e n ta çã o.

ROTEIRO ROTEIRO

O objetivo deste trabalho é evidenciar metrologicamente como são tratados os sistemas de medição da PETROBRAS TRANSPORTE, a fim de minimizar desgastes entre fornecedor e cliente.

O objetivo deste trabalho é evidenciar

metrologicamente como são tratados os

sistemas de medição da PETROBRAS

TRANSPORTE, a fim de minimizar desgastes

entre fornecedor e cliente.

ƒ Procedimento padronizado corporativo;

ƒ Avaliação de incerteza;

ƒ Certificado de calibração do padrão (RBC);

ƒ Resolução do padrão e transmissor;

ƒ Desvio-padrão;

ƒ Erro sistemático remanescente;

ƒ Histerese.

ƒ Critério de aceitação estabelecido baseado na Portaria 064 (Classe 0.3: ± 0,3ºC; ± 0,0010 g/cm³ e ± 50 kPa).

Calibração de transmissores

Calibração de transmissores

Calibração do provador Calibração do provador

0%

N orm a l F a tor d e corre çã o d e vid o à

com p re ssib ilid a d e d a á gu a ( C P L )

0%

N orm a l F a tor d e corr. d e te m p e ra tu ra e n tre p rova d or

e va so p a d rã o ( C T D W )

0%

N orm a l F a tor d e corre çã o p or d e form a çã o e lá stica

d o m a te ria l d o p rova d or d e vid o à p re ssã o in te rn a ( C P S )

0%

N orm a l F a tor d e corr. d e te m p e ra tu ra d o p rova d or

( C T S ₂)

0%

N orm a l F a tor d e corr. d e te m p e ra tu ra d o va so

p a d rã o ( C T S ₁)

43,8%

Normal Repetitividade

55,6%

Normal Vaso padrão

Contribuição Distribuição

Principais fontes de incerteza

Incerteza máxima: 0,20%

0, 01 % N orm a l

F a tor d e corr. d e p re ssã o d o flu id o n o p rova d or ( C P L p )

0, 2 0%

N orm a l N ú m e ro d e p u lsos d o m e d id or ( N p )

R e ta n gu la r 0%

F a tor K d o m e d id or ( K n )

3 4 , 8 0%

N orm a l F a tor d e corr. d e te m p . d o flu id o n o m e d id or ( C T L m )

0, 01 % N orm a l

F a tor d e corr. d e p re ssã o d o flu id o n o m e d id or ( C P L m )

3 4 , 7 7 % N orm a l

F a tor d e corr. d e te m p . d o flu id o n o p rova d or ( C T L p )

0, 01 % N orm a l

F a tor d e corre çã o d e p re ssã o d o p rova d or ( C P S p )

2 , 6 6 % N orm a l

F a tor d e corre çã o d e te m p . d o p rova d or ( C T S p )

2 2 , 7 2 % N orm a l

R e p e titivid a d e d o M F

4 , 8 2 % N orm a l

V olu m e d o p rova d or a 1 5 …C

C on trib u içã o

Distribuição Principais fontes de incerteza

Calibração da turbina

Calibração da turbina

Incerteza máxima: 0,30%

0%

N orm a l F a tor k (k)

0%

R e ta n gu la r N ú m e ro d e p u lsos (Np)

3 % N orm a l

C orre çã o d e volu m e p a ra 2 0…C (Ct,20)

0%

N orm a l F a tor d e corre çã o d o e fe ito d a p re ssã o (CPL)

35%

Normal Fator de correção do efeito da temperatura

(CTL)

62%

Normal Meter factor (MF)

Contribuição

Distribuição Principais fontes de incerteza

Volume totalizado pela EMED

Volume totalizado pela EMED

Incerteza de medição no tanque : ± 0,58 %

± 0, 2 % N orm a l

C e rtifica d o d e a rqu e a çã o d o I N M E T R O

± 5 …C R e ta n gu la r

T e m p e ra tu ra d o lí qu id o n o ta n qu e

± 0, 002 0 g/cm ³ N orm a l

M a ssa e sp e cí fica

Incerteza Distribuição

Principais fontes

Volume deslocado no tanque

Volume deslocado no tanque

1 6 , 6 5 4 , 8 3

7 , 4 7 1 0, 4 3

4 , 7 2 1 6 , 03

3 , 4 0 2 1 , 6 2

2 , 1 2 3 2 , 8 2

1 , 1 5 5 5 , 2 1

0, 7 6 7 7 , 6 1

0, 6 5 8 8 , 7 9

0, 5 8 1 00, 00

Incerteza de medição, %

% Volume deslocado no tanque

ƒ Cálculo de fator e calibração de medidor ultra-sônico e operacional tendo como referência o tanque;

ƒ Cálculo de fator e calibração de medidor ultra-sônico e operacional tendo como referência a EMED.

Calibração do ultra-som

Calibração do ultra-som

RECONCILIAÇÃO DE DADOS RECONCILIA RECONCILIA Ç Ç ÃO DE DADOS ÃO DE DADOS

ƒ Os dados estão “brigados” e precisam ser reconciliados?

ƒ Os dados estão “brigados” e precisam ser reconciliados?

Técnica que permite que as medições

obtidas sejam ajustadas de modo a atender

uma restrição de processo (balança de

massa ou energia).

ƒ ƒ Agregar qualidade à informação. Agregar qualidade à informação.

Erros aleatórios normalmente distribuídos.

RECONCILIAÇÃO DE DADOS RECONCILIA RECONCILIA Ç Ç ÃO DE DADOS ÃO DE DADOS

(

( x

x)

V

x

x)

F = −

−

ƒ A p lica çã o on line: a com p a n h a m e n to d e ca lib ra çõe s e /ou va za m e n tos;

ƒ A p lica çã o off line: fe ch a m e n to d e b a la n ço.

ƒ ƒ A p lica A p lica ç ç ã o ã o on line on line : a com p a n h a m e n to d e : a com p a n h a m e n to d e ca lib ra

ca lib ra ç ç õe s e /ou va za m e n tos; õe s e /ou va za m e n tos;

ƒ ƒ A p lica A p lica ç ç ã o ã o off off line line : fe ch a m e n to d e b a la n : fe ch a m e n to d e b a la n ç ç o. o.

MELHORA O SISTEMA DE MEDIÇÃO

COMO UM TODO

T -1

min F = (x^M − x V) (x^M − x)

1 2 3 ... _N

m = m = m = = m

FT₁ FT₂ FT₃

. . .

N m e d içõe s ( „re d u n d â n cia s‰)

M od e lo d o p roce sso:

1 2

meas meas

meas N

m m

m

⎡ ⎤

⎢ ⎥

⎢ ⎥

= ⎢ ⎥

⎢ ⎥

⎢ ⎥

⎣ ⎦

xM

M

V e tor m e d içõe s:

1 1

2 2

rec rec rec rec

rec rec rec rec

rec rec rec rec

N N

m m m m

m m m m

m m m m

⎡ ⎤ ⎡ = ⎤ ⎡ ⎤

⎢ ⎥ ⎢ = ⎥ ⎢ ⎥

⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥

= ⎢ ⎥ ⎢= ⎥ ⎢= ⎥

⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥

= ⎢ ⎥

⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎣ ⎦

⎣ ⎦ ⎣ ⎦

x M M M

V a lore s re con cilia d os sa tisfa ze n d o o m od e lo d e p roce sso:

T -1

min F = (x^M − x V) (x^M − x)

2

1 1 1 1 1

2

2 2 2 2 2

2

T -1

0 0

0 0

0 0

meas rec meas rec

meas rec meas rec

meas rec meas rec

N N N N N

m m m m

m m m m

m m m m

σ

σ

σ

⎡ − ⎤ ⎡ ⎤ ⎡ − ⎤

⎢ − ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ − ⎥

⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥

= ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥

⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥

− −

⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥

⎣ ⎦ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦

L L

M M M O M M

L F

(

) (

)

( )

2 2 2

1 2

meas rec meas rec meas rec

N N

N

m m m m m m

σ σ σ

⎡ − − − ⎤

⎢ ⎥

= + + +

⎢ ⎥

⎣ ⎦

L F

(

) (

) ( )

2 2 2

1 2

2 2 2

0

meas rec meas rec meas rec

N rec

N

m m m m m m

m σ σ σ

⎡ ⋅ − ⋅ − ⋅ − ⎤

∂ = −⎢ − − − ⎥ =

∂ F ⎢⎣ L ⎥⎦

min _rec 0

m

⇒ ∂ =

∂ F F

Para o modelo, o problema de minimização tem solução analítica:

1 2

2 2 2

1 2

2 2 2

1 2

1 1 1

meas

meas meas

N

rec N

N

m

m m

m σ σ σ

σ σ σ

+ + +

=

+ + +

L L

1 2 3

2 2 2

2 2 2 2 2 2

2 2 3 1 3 1 2

2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

2 3 1 3 1 2 2 3 1 3 1 2 2 3 1 3 1 2

rec meas meas meas

m m m m

u σ σ u σ σ u σ σ u

σ σ σ σ σ σ σ σ σ σ σ σ σ σ σ σ σ σ

⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞

=⎜⎝ + + ⎟⎠ +⎜⎝ + + ⎟⎠ +⎜⎝ + + ⎟⎠

A medida reconciliada é:

Com N = 3, assume a seguinte incerteza padrão:

Para variâncias iguais: ^{2 2 2}

1 2 N

σ = σ = K = σ

1 2

meas meas meas

rec

m m m

m N

+ + +

= L

meas i rec

m m

u

u = N

Para N = 2 (dois medidores): m₁ = m₂

Relação entre variâncias Medida reconciliada Incerteza minimizada

2 2 2

1 σ

σ = ^{1 2}

2

meas meas

rec m m

m = + rec . ₁meas

m m

u =0 71 u⋅

2 2 2

2σ1 =σ 2 ^{1 2}

3

meas meas

rec m m

m = + rec . ₁meas

m m

u =0 82 u⋅

2 2 2

4σ1 =σ 4 ^{1 2}

5

meas meas

rec m m

m = + u_m^rec =0.89 u⋅ _m1^meas

2 2 2

8σ1 =σ 8 ^{1 2}

9

meas meas

rec m m

m = + um^rec =0.94 u⋅ m₁^meas

2 2 2

1 σ

σ ≅

∞ m^rec ≅ m₁^meas

1

rec meas

m m

u ≅u

2 2 2 2

1

1 n

n σ = σ ^{1 1 2 2}

1 2

meas meas

rec n m n m

m n n

= +

+ ^{1 1}

2 2 2

1 1 2

1 2

meas meas

rec

m m

m

n u n n u

u n n

= +

+

Modelo Proposto Modelo Proposto

Volume, m

Incerteza, %

Tanque 1005 0,58

EMED 1000 0,30

Ultra-som 990 0,50

O volume reconciliado é de 999 m

, com uma incerteza de medição minimizada de 0,24%.

Modelo Proposto Modelo Proposto

ƒ A fim de melhorar a incerteza de medição com tanques, recomenda-se que se tenha uma melhor homogeneização do líquido no seu interior, que se utilize quase que a totalidade do seu volume durante a transferência, que a medição de nível pelo ENRAF seja periodicamente checada com a trena, bem como se estabeleça, junto ao INMETRO, critérios mais rígidos na arqueação do mesmo.

ƒ Quanto à medição de turbina com provador, recomenda- se o acompanhamento do fator da turbina, através de cartas de controle.

CONCLUSÃO

ƒ Recomenda-se que tanto o acompanhamento “on line”

de erros sistemáticos, quanto o erro máximo admissível entre sistemas de medição sejam baseados na técnica de Reconciliação de Dados, em substituição a valores históricos.

CONCLUSÃO

ELCIO CRUZ DE OLIVEIRA

PETROBRAS TRANSPORTE S.A.

21 32119223

elciooliveira@petrobras.com.br ELCIO CRUZ DE OLIVEIRA

PETROBRAS TRANSPORTE S.A.

21 32119223

elciooliveira@petrobras.com.br