MX2008000028A

MX2008000028A - Medidor de gases humedos utilizando un medidor de flujo basado en presion diferencial con un medidor de flujo basado en sonar.

Info

Publication number: MX2008000028A
Application number: MX2008000028A
Authority: MX
Inventors: Daniel L Gysling
Original assignee: Cidra Corp
Priority date: 2005-07-07
Filing date: 2006-07-07
Publication date: 2008-03-11
Also published as: DE602006017840D1; EP1899687B1; BRPI0612768A2; US20070006640A1; ATE482380T1; NO20080586L; NO20080615L; NO340170B1; AU2006269354A1; CA2614021C; US7661302B2; WO2007008623A1; NO20080613L; CA2614015C; CA2614015A1; ATE486270T1; CA2614021A1; CA2612625C; AU2006269354B2; BRPI0612597A2

Abstract

Se proporciona un metodo y aparato para medir un parametro de un flujo de gas humedo, en donde el aparato incluye un medidor de flujo basado en presion diferencial configurado para determinar un primer caudal de flujo volumetrico del flujo de gas humedo. Adicionalmente, el aparato incluye un medidor de flujo basado en sonar configurado para determinar un segundo caudal de flujo volumetrico del flujo de gas humedo. Ademas, el aparato incluye un dispositivo de procesamiento comunicado con al menos uno del medidor de flujo basado en presion diferencial y el medidor de flujo basado en sonar, en donde el dispositivo de procesamiento se configura para determinar el parametro (por ejemplo, humedad, caudal de flujo de gas volumetrico y caudal de flujo liquido volumetrico) del flujo de gas humedo utilizando el primer y segundo caudales de flujo volumetrico.

Description

MEDIDOR DE GASES HÚMEDOS UTILIZANDO UN MEDIDOR DE FLUJO BASADO EN PRESIÓN DIFERENCIAL CON UN MEDIDOR DE FLUJO BASADO EN SONAR REFERENCIA CRUZADA A LAS SOLICITUDES DE PATENTE RELACIONADAS Esta solicitud reclama el beneficio de la Solicitud de Patente Provisional Norteamericana No . 60/760,845 (Expediente del Apoderado ?o. CC-0845) presentada el 19 de enero del 2006, Solicitud de Patente Provisional Norteamericana ?o. 60/759,159 (Expediente del Apoderado no. CC-0844) presentada el 12 de enero de 2006; Solicitud de Patente Norteamericana No . 60/758,381 (Expediente del Apoderado No . CC-0843) presentada el 11 de enero de 2006; Solicitud de Patente Provisional Norteamericana ?o. 60/724,952 (Expediente del Apoderado No . CC-0832) presentada el 6 de octubre de 2005; Solicitud de Patente Provisional Norteamericana No . 60/697 , 479 (Expediente del Apoderado ?o. CC-0820) presentada el 7 de julio de 2005, Solicitud de Patente Provisional norteamericana ?o . 60/762,101 (Expediente del Apoderado No . CC-0846) presentada el 24 de enero de 2006; Solicitud de Patente Provisional Norteamericana No. 60/773,146 (Expediente del Apoderado No. CC-0847) presentada el 13 de febrero de 2006, Solicitud de Patente Provisional Norteamericana No. 60/774,706 (Expediente del Apoderado No. CC-0848) presentada el 17 de febrero de 2006, y la Solicitud de Patente Provisional Norteamericana ?o. 60/YYY,YYY (Expediente del Apoderado ?o. CC-0860) presentada el 30 de junio de 2006, todas las cuales se incorporan para referencia en la presente en su totalidad.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Un proceso de flujo de fluido (proceso de flujo) incluye cualquier proceso que implica el flujo de fluido a través de tuberías, ductos u otros conductos, así como a través de dispositivos de control de fluido tales como bombas, válvulas, orificios, intereambiadores de calor y similares. Los procesos de flujo se encuentran en muchas diferentes industrias tales como la industria del petróleo y el gas, refinación, industria de alimentos y bebidas, industria química y petroquímica, industria de la pulpa y papel, generación de energía, industria farmacéutica e industria de agua y tratamiento de aguas residuales . El fluido dentro del proceso de flujo puede ser un fluido monofásico (por ejemplo, gas, líquido o mezcla de líquido/líquido) y/o una mezcla multifásica (por ejemplo, lechadas de papel y de pulpa u otras mezclas sólidas/líquidas) . La mezcla multifásica puede ser una mezcla de líquido/gas, una mezcla sólida/gaseosa, una mezcla sólida/líquida bifásica, líquido de gas arrastrado o una mezcla trifásica.

En ciertos procesos de flujo, tales como aquellos encontrados en las industrias del petróleo y del gas, es deseable separar el líquido (por ejemplo, petróleo y/o agua) y los componentes gaseosos (por ejemplo, aire) del fluido. Esto se logra normalmente utilizando un separador, el cual es una pieza del equipo de producción utilizado para separar componentes líquidos de la corriente de fluido a partir de componentes gaseosos. Los componentes de líquido y gas fluyen desde el separador en tramos separados (tuberías) , con el tramo que contiene el componente de gas referido como el "tramo de gas" y el tramo que contiene el componente líquido referido como el "tramo de líquido" . Cada uno de los tramos normalmente incluye un medidor de flujo para determinar el caudal de flujo para cada uno de los componentes del gas y del fluido, respectivamente, en donde el caudal de flujo para el tramo de gas se mide comúnmente utilizando una placa perforad . Como se conocerá en la producción de petróleo y gas, la transferencia de líquido dentro del tramo de gas del separador de gas/líquido comúnmente ocurre, en donde el líquido típicamente toma la forma de una niebla comprendida de pequeñas gotas líquidas, comúnmente conocido como un gas húmedo. Esto es indeseable debido a que la transferencia de líquido puede resultar en un alojamiento de eventos indeseables dependiendo en gran parte del grado de transferencia que tiene lugar. Como tal, con el fin de minimizar la cantidad de transferencia de líquido la mayoría de los separadores tienen receptores de niebla diseñados para recuperar el líquido transferido. Desafortunadamente sin embargo, las medidas exactas de la cantidad de transferencia de líquido no ha sido obtenible debido a que no existen actualmente dispositivos y/o método para determinar exactamente la cantidad de líquido transferido en el tramo de gas . Como tal existe una necesidad para un aparato y método para medir exactamente la cantidad de transferencia de líquido.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN Un aparato para medir la humedad de un flujo o mezcla de gas húmedo se proporciona, en donde el aparato incluye un medidor de flujo con base en presión diferencial configurado para determinar un primer caudal de flujo volumétrico del flujo de gas húmedo. El aparato también incluye un segundo medidor de flujo que tiene una disposición de sensores configurados para determinar un segundo caudal de flujo volumétrico del flujo de gas húmedo. Además, el aparato incluye un dispositivo de procesamiento comunicado con al menos un medidor de flujo base de presión diferencial y el segundo medidor de flujo, en donde el dispositivo de procesamiento se configura para determinar al menos un poco de la humedad del flujo de gas húmedo, el flujo volumétrico de la porción de líquido del flujo de gas húmedo, y el flujo volumétrico de la porción de gas del flujo de gas húmedo utilizando el primer y segundo caudales de flujo volumétrico. Además, un método para medir la humedad de un flujo o mezcla de gas húmedo se proporciona, en donde el método incluye determinar un primer caudal de flujo volumétrico del flujo de gas húmedo sensible a una presión diferencial en el flujo de gas húmedo. El método además incluye determinar un segundo caudal de flujo volumétrico del flujo de gas húmedo sensible a presiones inestables provocadas por convección de estructuras coherentes con el flujo de gas. Adicionalmente, el método incluye procesar el primer caudal de flujo volumétrico y el segundo caudal de flujo volumétrico para determinar al menos un poco de humedad del flujo de gas húmedo, el flujo volumétrico de la porción de líquido del flujo de gas húmedo, y el flujo volumétrico de la porción de gas del flujo de gas húmedo. Además, se proporciona un aparato para medir un parámetro de un flujo de gas húmedo, en donde el aparato incluye un primer dispositivo de medición para medir una presión diferencial, en donde el primer dispositivo de medición se configura para determinar una primera característica del flujo de gas húmedo, la primera característica es sensible a la humedad del flujo de gas húmedo. El aparato también incluye un segundo dispositivo de medición, en donde el segundo dispositivo de medición se configura para determinar una segunda característica del flujo de gas húmedo, la segunda característica es relativamente insensible a la humedad del flujo de gas húmedo. Adicionalmente, el aparato incluye un dispositivo de procesamiento comunicado con al menos el primer dispositivo de medición y el segundo dispositivo de medición, en donde el dispositivo de procesamiento se configura para determinar el parámetro del flujo de gas húmedo utilizando la primera y la segunda característica.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Con referencia ahora a los dibujos, lo anterior y otras características y ventajas de la presente invención se entenderán más completamente a partir de la siguiente descripción detallada de las modalidades ilustrativas, tomadas junto con los dibujos anexos en los cuales elementos similares se enumeran por igual : La Figura 1 es un diagrama esquemático de una primera modalidad de un aparato para medir al menos la humedad, el caudal de flujo volumétrico de la porción de gas y el caudal de flujo volumétrico de la porción de líquido de un flujo de gas húmedo dentro de una tubería, en donde un medidor de flujo que tiene una disposición de sensores (medidor sonar) se coloca corriente arriba de un medidor de presión diferencial (medidor de DP) de acuerdo con la presente invención. La Figura 2 es una gráfica de resultados de un medidor de DP y un resultado de un medidor sonar para ilustrar que la humedad del gas se relacione a la diferencia de los dos resultados de acuerdo con la presente invención. La Figura 3 es un diagrama en bloques que ilustra una modalidad de un algoritmo de gas húmedo de acuerdo con la presente invención. La Figura 4 es una gráfica de resultados de un medidor de DP y un resultado de un medidor sonar para ilustrar que la humedad del gas se relaciona a la diferencia de los dos resultados de acuerdo con la presente invención. La Figura 5 es una gráfica de sobre-reporte (sobre-lectura) de un medidor de flujo con base en un orificio Emerson Modelo 1595 como una función del número de Lockhart-Martinelli . La Figura 6 es una gráfica que representa el desplazamiento entre un medidor sonar de flujo y un caudal de flujo volumétrico de referencia como una función del número de Lockhart-Martinelli. La Figura 7 es un diagrama en bloques de una primera modalidad de una lógica de flujo del medidor sonar de flujo en el aparato de la Figura 1.

La Figura 8 es una vista en sección transversal de una tubería que tiene estructuras coherentes en la misma. La Figura 9 es una gráfica k? de datos procesados a partir del aparato de la presente invención que ilustra la inclinación del borde de convección, y una gráfica de la función de optimización del borde de convección de acuerdo con la presente invención. La Figura 10 es un diagrama esquemático de una segunda modalidad de un aparato para medir al menos la humedad, el caudal de flujo volumétrico de la porción de gas, y el caudal de flujo volumétrico de la porción de líquido de un flujo de gas húmedo dentro de una tubería, en donde un medidor de flujo que tiene una disposición de sensores se coloca corriente arriba de un medidor de presión diferencial de acuerdo con la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA Medidores de flujo con base en presión diferencial (DP) , tales como medidores Venturi, se utilizan ampliamente para monitorear la producción de gas y son bien conocidos para sobre-reportar los caudales de flujo de gas en la presencia de líquidos, en donde esta tendencia para sobre-reportar debida a la humedad indica una fuerte correlación con el líquido a la relación de masa de gas del flujo. Adicionalmente, se ha observado que los medidores sonar, como se describirá más adelante, continúan para reportar exactamente los caudales de flujo de gas, independientes de la carga líquida. Como tal, esta insensibilidad a la humedad proporciona un medio práctico para medir exactamente el caudal de flujo de gas y el caudal de flujo de líquido de un flujo de gas húmedo. En el procesamiento de los datos combinados (es decir, datos obtenidos del medidor de DP y del medidor sonar) un conjunto de coeficientes de sensibilidad a la humedad local para cada una de las series de humedad (en presión fija y caudal de flujo) puede utilizarse para proporcionar una caracterización más exacta tanto del medidor de DP como del medidor sonar para determinar la humedad, en donde los coeficientes de sensibilidad a la humedad para cada dispositivo pueden proporcionarse por un ajuste polinomial del sobre-reporte contra la humedad. Esta caracterización puede utilizarse entonces para "invertir" los resultados del medidor de DP y el medidor sonar para proporcionar un caudal de flujo de gas exacto y un caudal de flujo de líquido exacto . Se debe apreciar que la insensibilidad de un medidor sonar a la humedad se deteriora con los índices de Froude (Fr) densimétricos cada vez menores, en donde el índice de Froude densimétrica es una medida del grado de "intensidad de mezclado" en el flujo. Como se sabe, el índice de Froude se da por, Fr = (Ecuación 1) En donde Fr es el índice de Froude, pgas es la densidad de gas, pliq es la densidad de líquido, Vgas es la velocidad de flujo del gas y gD es la fuerza de gravedad multiplicada por el diámetro interno de la tubería. Se debe apreciar que los flujos que se mezclan bien proporcionan mejores resultados que los flujos que no se mezclan bien. Como tal, debido a que el índice de Froude es indicativo del bienestar de la mezcla (es decir, entre más elevado el índice de Froude, se mezcla mejor el flujo) , un flujo que tiene un índice de Froude que es igual a, o mayor que 2 tiende a permitir resultados óptimos. Por ejemplo, para un índice de Froude de más de 2 (es decir, Fr >2) , los caudales de gas reportados a partir del medidor sonar están normalmente dentro de 5% de la cantidad actual, independiente de la humedad. Con referencia a la Figura 1, se muestra un diagrama esquemático de una primera modalidad de un aparato 112 para medir humedad y caudales de flujo volumétrico de un flujo 104 de gas húmedo que fluye dentro de una tubería 124. El aparato 112 incluye un medidor 114 de flujo con base en presión diferencial (medidor de flujo de DP) y un medidor 116 de flujo que tiene una disposición de sensores 118 (medidor sonar de flujo) . El medidor 114 de flujo de DP determina la velocidad de flujo volumétrico (Q?P) del flujo 104 de gas húmedo. De forma similar, el medidor 116 de flujo de sonar determina el caudal de flujo volumétrico (QSOnar) del flujo 104 de gas húmedo, el cual se describirá en mayor detalle más adelante. Una unidad 116 de procesamiento, en respuesta a los caudales de flujo volumétrico provistos por el medidor 114 de flujo de DP y el medidor 116 de flujo de sonar, determina al menos la humedad, el caudal de flujo volumétrico de la porción de gas, y el caudal de flujo volumétrico de la porción de líquido de un flujo de gas húmedo dentro de una tubería, el cual se describirá en mayor detalle más adelante. Como se muestra, el medidor 116 de flujo de sonar se coloca corriente abajo del medidor 114 de flujo de DP, el cual proporciona un flujo 104 de gas líquido bien mezclado que se mide por el medidor 116 de sonar. Sin embargo, se contempla por la presente invención que el medidor de flujo de DP puede colocarse corriente abajo del medidor sonar de flujo como se muestra en la Figura 10. El medidor 114 de flujo con base en la presión diferencial puede incluir cualquier tipo de medidor de flujo que permita la medición de flujo utilizando una presión diferencial (?P) en el flujo 104. Por ejemplo, el medidor 114 de flujo de DP puede permitir la medición de flujo utilizando una obstrucción 128 de flujo o restricción para crear una presión diferencial que es proporcional al cuadrado de la velocidad del flujo 104 de gas en la tubería 124, de acuerdo con el teorema de Bernoulli. Esta presión diferencial a través de la obstrucción 128, utilizando un par de sensores 113 de tensión, puede medirse y convertirse en un caudal de flujo volumétrico utilizando un procesador o dispositivo 130 secundario, tal como un transmisor de presión diferencial. En el ejemplo mostrado, la obstrucción 128 de flujo es una placa 128 perforada a través de la cual pasa el flujo 104 de gas húmedo. El transmisor 130 detecta la caída en presión del flujo 104 a través de la placa 128 perforada y determina un caudal de flujo volumétrico del flujo 104 de gas húmedo (Q?P) como una función de la caída de presión detectada. Aunque se muestra un medidor 128 de flujo con base en orificio, se apreciará que el medidor 114 de flujo con base en presión diferencial puede incluir un medidor Venturi, un medidor de codo de flujo, un medidor de cono en v, una constricción de tubería o similares. El medidor 116 de flujo de base de sonar incluye una disposición 132 espacial de al menos dos sensores 118 de presión colocados en diferentes ubicaciones axiales X?...xN a lo largo de la tubería 124. Cada uno de los sensores 118 de presión proporciona una señal de presión P(t) indicativa de presión inestable dentro de la tubería 124 en una ubicación axial XI„JCN correspondiente de la tubería 124. Un procesador 134 de señal recibe las señales de presión Px (t) ...PN (t) desde los sensores 118 de presión en la disposición 132, y determina la velocidad y caudal de flujo volumétrico del flujo 104 de gas húmedo utilizando señales de presión desde los sensores 118 de presión. El procesador 134 de señal aplica entonces técnicas de disposición-procesamiento a las señales de presión Pi (t) ...PN(t) para determinar la velocidad, caudal de flujo volumétrico y/u otros parámetros del flujo 104 de gas húmedo. Aunque el medidor 116 de flujo basados en sonar se muestra como incluyendo cuatro sensores 118 de presión, se contempla que la disposición 132 de los sensores 118 pueden incluir dos o más sensores 118 de presión, cada uno proporcionando una señal de presión P(t) indicativa de presión inestable dentro de la tubería 124 en una ubicación X axial correspondiente de la tubería 124. Por ejemplo, el medidor 116 de flujo basado en sonar puede incluir 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23 ó 24 sensores 118 de presión. Generalmente, la exactitud de la medición mejora cuando el número de sensores 118 en la disposición 132 se incrementa. El grado de exactitud provisto por el número mayor de sensores 118 se contrarresta por el incremento en complejidad y tiempo al calcular el parámetro de resultados de flujo deseado. Por lo tanto, el número de sensores 118 utilizados es dependiente de al menos el grado de exactitud deseado y la tasa de actualización deseada del parámetro de resultados provista por el medidor 116. Las señales Px (t) ...PN(t) provistas por los sensores 118 de presión en la disposición 132 se procesan por el procesador 134 de señal, el cual puede ser parte de la unidad 120 de procesamiento más grande. Por ejemplo, el procesador 134 de señal puede ser un microprocesador y la unidad 120 de procesamiento puede ser una computadora personal u otra computadora de aplicación general. Se contempla que el procesador 134 de señal puede ser cualquiera o más dispositivos de procesamiento de señal análoga o digital para ejecutar instrucciones programadas, tales como uno o más microprocesadores o circuitos integrados para aplicaciones específicas (ASICS) y puede incluir memoria para almacenar instrucciones programadas, referencias de entrada, parámetros y para proteger o de otra forma almacenar datos . Además, se debe apreciar que algunas o todas las funciones dentro de la lógica 136 de flujo puede implementarse en el software (utilizando un microprocesador o una computadora) y/o firmware, o puede implementarse utilizando hardware análogo y/o digital, que tiene suficiente memoria, interfaces y capacidad para realizar las funciones descritas en la presente. Para determinar el caudal de flujo volumétrico QSOnar del flujo 104 de gas húmedo, el procesador 134 de señal aplica los datos a partir de los sensores 118 de presión a la lógica 136 de flujo ejecutada por el procesador 134 de señal. La lógica 136 de flujo se describe en detalle además más adelante . Se contempla también que una o más de las funciones realizadas por el dispositivo 130 secundario del medidor 114 de flujo de presión diferencial puede realizarse por el procesador 134 de señal. Por ejemplo, las señales indicativas de presión de flujo de gas corriente arriba y corriente abajo del orificio 128 puede proporcionarse al procesador 134 de señal, y el procesador 134 de señal puede determinar el caudal de flujo volumétrico Q?P. Al utilizar el caudal de flujo volumétrico del flujo 104 de gas húmedo determinado por el medidor 114 basado en la presión diferencial (Q?P) y el caudal de flujo volumétrico del flujo 104 de gas por el medidor 116 de flujo basado en sonar (Qsonar) / el procesador 134 de señal puede determinar la humedad, el caudal de flujo volumétrico de la porción de gas, y el caudal de flujo volumétrico a la porción líquida del flujo 104. Una medida de la humedad del flujo 104 de gas húmedo o una mezcla continua de gas es el número de Lockhardt Martinelli (LM) . El número de LM se define como la raíz cuadrada de la relación del producto de los tiempos de flujo de masa líquida del flujo volumétrico líquido al producto de los tiempos de flujo de masa gaseosa del flujo volumétrico de gas y se da por, (Ecuación 2) en donde ttiiiq es el flujo de masa líquida, Qüq es el flujo volumétrico líquido, pliq es la densidad del líquido, migas es el flujo de masa gaseosa, Qga? es el flujo volumétrico de gas, y pg&B es la densidad del gas. El medidor 114 de flujo basado en presión diferencial sobre-reportará el caudal de flujo volumétrico del flujo 104 de gas por una relación de 1+ LM cuando se compara con el flujo volumétrico reportado por un caudal de flujo de volumen equivalente de gas seco. La Figura 5 representa una gráfica de este sobre-reporte (sobre-lectura) de un medidor de flujo basado en orificio Emerson Modelo 1595 como una función del número de LM y como se muestra, el sobre-reporte se incrementa linealmente con el número de LM. En contraste, se ha demostrado que el medidor 116 de flujo volumétrico basado en sonar reporta exactamente un flujo volumétrico de una mezcla de gas húmedo poco sensible a humedad. La Figura 6 representa el desplazamiento entre un medidor 116 de flujo de sonar y un caudal de flujo volumétrico de referencia como una función del número de LM. Como se muestra, el desplazamiento es una función relativamente débil del número de LM. Por consiguiente: QSONAR = QGAS (Ecuación 3) en donde QSONAR es el caudal de flujo del gas del flujo 104. El medidor 116 de flujo de sonar y el medidor de flujo diferencial ("medidor de DP") 114 reportará los mismos caudales de flujo por gases secos, y reportará los caudales de flujo divergentes con humedad creciente. De este modo, la combinación de los caudales de flujo volumétrico Q?P y Qsonar a partir del medidor 114 de flujo basado en presión diferencial y el medidor 116 de flujo basado en sonar proporciona una medida tanto del caudal de flujo como de la humedad de un flujo 104 continuo de gas, el cual puede determinarse por el procesador 134 de señal utilizando las ecuaciones: QáP ~ Qgas + oHM) (Ecuación 4a) LM - ~ ( — £ 1) (Ecuación 4b) a QsON?R en donde a es un coeficiente sensible a humedad empíricamente determinado que puede introducirse por varios factores, tales como factores ambientales (es decir, la temperatura y/o la presión) y/o factores relacionados al medidor que se utiliza (es decir, una característica de un individuo o un grupo de medidores y/o la tolerancia del medidor) . Se debe apreciar que un punto de calibración puede agregarse al equilibrar las producciones del medidor 114 de flujo basado en presión diferencial y el medidor 116 de flujo basado en sonar durante las condiciones de flujo en donde se sabe que el gas se seca. Como se puede apreciar el LM puede determinarse utilizando los caudales de flujo volumétrico medidos (es decir, Q?P y QSONAR) medidos por el medidor 114 de flujo de DP y el medidor 116 de flujo de sonar, respectivamente, utilizando la Ecuación 4b. Al conocer el número de LM y la densidad de gas y líquido, el caudal de flujo volumétrico del líquido puede determinarse utilizando la Ecuación 2 y la Ecuación 3. Aunque el sobre-reporte puede definirse como la función lineal 1+aLM, se apreciará que la invención contempla que el sobre-reporte puede definirse como cualquier función adecuada al propósito final deseado, tal como una función lineal, cuadrática, polinomíal y/o logarítmica que define características de sobre-reporte de los medidores lo cual se describirá en mayor detalle más adelante. En otras palabras, cualquier función de sobre-reporte puede utilizarse el cual ajusta exactamente el resultado de los medidores 114, 116 de flujo sobre el intervalo deseado de los números de LM (por ejemplo, el ajuste de curvas. El procesador 134 de señal puede producir el número de LM, los caudales de flujo volumétrico Q? y/o Qsonar/ la velocidad de las porciones gaseosas y líquidas, o cualquier combinación de las mismas, así como varios otros parámetros que pueden determinarse a partir de estos valores como una señal 138. La señal 138 puede proporcionarse a una pantalla 140, otro dispositivo 142 de entrada/salida (E/S) u otro dispositivo de procesamiento para procesamiento adicional . Además, el dispositivo 142 de E/S puede aceptar también parámetros 144 de entrada del usuario como puede ser necesario para la lógica 136 de flujo. El dispositivo 142 de E/S, la pantalla 140, y/o la unidad del procesador 134 de señal pueden montarse en un alojamiento común, el cual puede unirse a la disposición 132 por un cable flexible, conexión inalámbrica o similares. El cable flexible puede utilizarse también para proporcionar potencia de funcionamiento desde la unidad 120 de procesamiento a la disposición 132 si es necesario. Se debe apreciar que la relación del número de LM al resultado del medidor 114 de flujo de DP (Q?P) y el medidor 116 de flujo de sonar (QSONAR) como se describe anteriormente se ilustra gráficamente en la Figura 2. Como se muestra, la diferencia 400 entre el caudal 402 de flujo volumétrico del medidor 114 de flujo de DP y el caudal 404 de flujo volumétrico del medidor 116 de sonar se relaciona a la humedad del flujo 104 de gas, y se da por 1+aLM. Aunque la descripción para el medidor 116 de sonar proporciona una señal de salida representativa de la velocidad del causal de flujo del gas que se utiliza en la determinación de la humedad, la invención contempla que cualquier otra producción del medidor 116 de sonar, la cual es insensible a la humedad puede utilizarse para determinar la humedad del gas. Con referencia a la Figura 3, el diagrama 300 en bloque describe un algoritmo para determinar al menos uno de la humedad, caudal de flujo de líquido volumétrico y caudal de flujo de gas volumétrico del gas 104 húmedo que fluye en la tubería 124. Se proporciona una función de resultados de cada uno de los medidores 114, 116 de flujo que es dependiente de un parámetro no dimensional que se relaciona a la humedad del flujo 104, como se muestra en el bloque 302 operacional. El parámetro no dimensional (por ejemplo, el número de LM y la relación de flujo de masa (MR)) líquida a gaseosa se determina, como se muestra en el bloque 304 operacional. Al conocer el parámetro no dimensional, los caudales de flujo volumétrico líquido (Q?P/ QSONAR) se determinan, como se muestra en el bloque 306 operacional. Esto puede lograrse al utilizar la relación entre el caudal de flujo volumétrico o velocidad del flujo 104 obtenida por el medidor sonar de flujo, y el caudal de flujo volumétrico o velocidad del flujo obtenida por el medidor de flujo de DP (por ejemplo, medidor Venturi) , en donde el caudal de flujo volumétrico del flujo 104 de gas húmedo obtenido por el medidor sonar de flujo, QSONAR/ puede expresarse como, QSONAR = ( l+aMR) Qgas , (Ecuación 5) y el caudal de flujo volumétrico del flujo obtenido por el medidor Venturi, Vventuri/ puede expresarse como, Qventuri = (1+ßMR + ?MR2)Qgas, (Ecuación 6) en donde , ß y ? son coeficientes sensibles a humedad empíricamente determinada, MR es la relación de flujo de masa líquida a gaseosa y Qgas es el caudal de flujo volumétrico de la porción de gas del flujo 104 de gas húmedo. Aunque el sobre-reporte del medidor sonar puede definirse como 1+aMR y el sobre-reporte del medidor de DP (por ejemplo, medidor venturi) puede definirse como 1 + ßMR + ?MR2, se apreciará que la invención contempla que el sobre-reporte puede definirse como cualquier función adecuada al propósito final deseado, tal como una función lineal, cuadrática, polinominal y/o logarítmica que define una característica de sobre-reporte de los medidos la cual se describirá en mayor detalle más adelante. Además, aunque QSONAR se muestra como siendo definido por la función en la Ecuación 5, y Qventuri se muestra como siendo definido por la función en la Ecuación 6, se debe apreciar que QSONAR y Qventuri puede definirse por cualquier función adecuada al propósito final deseado, tal como una función lineal, cuadrática, polinomial y/o logarítmica que define una característica de sobre-reporte del o los medidores como se describirá en mayor detalle más adelante. En otras palabras, cualquier función de sobre-reporte puede utilizarse para ajustar exactamente el resultado de los medidores 114, 116 de flujo sobre el intervalo deseado de MRs (por ejemplo, ajuste de curva) . El valor para MR puede determinarse al resolver las siguientes ecuaciones (Ecuación 5 y Ecuación 6) para Qgas y equiparando las dos ecuaciones resultantes como sigue, ¿ ''gBaOsS (Ecuación 7) ¡¿ga (Ecuación 8) sß"s (l+ßMR + ?MR2) De este modo, resulta que (Ecuación 9) y, por lo tanto (8 QC VB,,m1) | ¡(ß yy ¿vent rí?l 4yfl *¿venlur¡ -> MR = - '¿sonar i '¿sanar ¡¿-sonar (Ecuación 10) En este punto, el caudal de flujo de gas, Qgas y el caudal de flujo de líquido, Qi?q/ pueden determinarse al utilizar las siguientes relaciones, -) _ ~ Q *¿SS0L N?R (Ecuación 11) -gos (l + MR) ' gas Q,ia = MR ¿gas > (Ecuación 12) { P* en donde ?gas es la densidad del flujo de gas y pn_q es la densidad del flujo de líquido. Se debe apreciar que la relación del MR al resultado del medidor 114 de flujo de DP (Q?P) y el medidor 116 de flujo de sonar (QSONAR) como se describe anteriormente se ilustra en forma gráfica en la Figura 4. Como se muestra, la diferencia 410 entre el caudal 412 de flujo volumétrico del medidor 114 de flujo de DP y el caudal 414 de flujo volumétrico del medidor 116 de sonar es relativa a la humedad del flujo 104 de gas, y se da por la diferencia de 1+ßMr + ?MR2 y 1+aMR. Aunque la descripción para el medidor 116 de flujo de sonar proporciona una señal de salida representativa de la velocidad o el caudal de flujo volumétrico del gas que se utiliza en la determinación de la humedad, la invención contempla que cualquier otro resultado del medidor 116 de flujo de sonar, el cual es insensible a humedad puede utilizarse para determinar la humedad del gas. Adicionalmente, aunque el medidor 114 de flujo de DP se describe en la presente como siendo un medidor venturi, la invención contempla que puede utilizarse cualquier otro tipo de medidor de flujo de DP adecuado al propósito final deseado . Se apreciará también que aunque las características del resultado se definen como los caudales de flujo volumétrico de los medidores, la presente invención contempla que las características pueden definirse por cualquier otra medida del resultado por los medidores de flujo, tal como la velocidad de flujo, proporcionar la sensibilidad de las emisiones a humedad son comparables a la sensibilidad del caudal de flujo volumétrico medido. En otras palabras, el parámetro medido del medidor 114 de flujo de DP es sensible a humedad y el resultado medido del medidor 116 de flujo de sonar es relativamente insensible a la humedad del flujo 104. Además, aunque la presente invención define las emisiones del medidor 114 de flujo de DP y el medidor 116 de flujo de sonar como una fórmula respectiva que se resuelve, se apreciará que los datos pueden proporcionarse en la forma de una tabla de consulta para proporcionar un índice para un parámetro no dimensional (por ejemplo, el número de LM, MR) el caudal de flujo de líquido volumétrico y el caudal de flujo de gas volumétrico del flujo 104 en respuesta a los parámetros medidos (velocidad, flujo volumétrico) de los medidores 114, 116 de flujo. Con referencia a la Figura 10, se muestra el aparato 112, en donde la mezcla 104 de gas húmedo se dirige para fluir en una porción 108 de tramo de gas de un separador 102 y el líquido 106 se dirige para fluir en una porción 110 de tramo de líquido del separador 102. La mezcla 104 de gas que fluye en el tramo 108 de gas incluye una transferencia de gas y de líquido desde el separador 102. El flujo 100 de fluido se muestra siendo introducido en un separador 102 el cual separa el flujo 100 de fluido en una mezcla 104 de gas y un líquido 106, en donde la mezcla 104 de gas se dirige para fluir en una porción 108 de tramo de gas del separador 102 y el líquido 106 se dirige para fluir en una porción 110 de tramo de líquido del separador 102. La mezcla 104 de gas que fluye en el tramo 108 de gas incluye la transferencia de gas y líquido desde el separador 102. Un aparato 112 se proporciona para medir la humedad y el caudal de flujo de la mezcla 104 de gas y puede incluir un medidor 114 de flujo diferencial ("medidor de DP") y un medidor 116 de flujo de sonar que tiene una disposición de sensores 118 con base en presión, en donde la combinación del medidor 114 de DP y el medidor 116 de flujo de sonar proporciona mediciones de caudal de flujo a un procesador 120 de flujo saliente del separador. Como se describe en mayor detalle anteriormente, al utilizar las mediciones desde el medidor 114 de DP y el medidor 116 de flujo de sonar, el procesador 120 de flujo saliente del separador determinar la humedad de la mezcla 104 de gas en el tramo 108 de gas así como el caudal de flujo volumétrico del gas, y el caudal de flujo volumétrico de la transferencia líquida. El caudal de flujo volumétrico de los componentes de la transferencia líquida (es decir, petróleo y agua) puede determinarse asumiendo un tajamar típico (o fracción de fase) o utilizando el tajamar medido como puede proporcionarse por un medidor 122 de flujo de líquido colocado en la porción 110 de tramo de líquido del separador 102. El separador 102 de gas/líquido es una pieza del equipo de producción utilizada para separar componentes líquidos de una corriente 100 de fluido entrante desde cualesquiera componentes gaseosos. Los componentes líquidos y gaseosos fluyen desde el separador 102 en tuberías 124 y 126 separadas (tramos) con el tramo 124 que contiene el componente 104 gaseoso y el tramo 126 que contiene el componente 106 líquido. El tramo 126 de líquido puede incluir el medidor 122 de flujo de líquido, el cual mide el caudal de flujo volumétrico del líquido 106 que fluye a través de éste. Aunque el separador 102 se describe como un recipiente vertical, el separador 102 de gas/líquido puede ser cualquier dispositivo para separar gas desde uno o más líquidos. Por ejemplo, el separador 102 puede incluir un recipiente i cilindrico o esférico, y puede colocarse ya sea horizontal o verticalmente. Además, el separador 102 puede utilizar segregación de gravedad, separación centrífuga, separación de torbellino, o cualquier otro medio conocido para lograr la separación, y puede incluir una o más etapas. Se debe apreciar que el medidor 116 de sonar puede comprender una pluralidad de sensores 118 ultrasónicos para proporcionar una señal de salida, por ejemplo, una medición de velocidad. El medidor 116 de flujo de sonar ultrasónico es similar a aquel descrito en la Solicitud de Patente Norteamericana No . 10/756,977 (Expediente del Apoderado No . CC-0700) presentada el 13 de enero de 2004 y la Solicitud de Patente Norteamericana No. 10/964,043 (Expediente del Apoderado No. CC-0778) presentada el 12 de octubre de 2004, las cuales se incorporan en la presente para referencia. Se debe apreciar además que los sensores 118 pueden también incluir extensómetros de resistencia eléctrica, fibras ópticas y/o enrejados, sensores de puertos, entre otros como se describe en la presente, y pueden unirse a la tubería 124 por adhesivo, pegamento, epoxi, cinta adhesiva u otros medios de unión adecuados para asegurar el contacto adecuado entre el sensor y la tubería 124. Adicionalmente, los sensores 118 pueden alternativamente ser removibles o unirse de forma permanente mediante técnicas mecánicas conocidas tales como sujetador mecánico, una disposición de concha, sujetada, accionada por resorte, aseguramiento u otros equivalentes. Alternativamente, los extensómetros, incluyendo fibras ópticas y/o enrejados pueden incrustarse en una tubería 124 compuesta. Si se desea, para ciertas aplicaciones, los enrejados pueden desprenderse de (o tensarse o acústicamente aislarse de) la tubería 124 si se desea. Se contempla también que cualquier otra técnica de percepción de tensión puede utilizarse para medir las variaciones en la tensión en la tubería 124, tal como los extensómetros piezoeléctricos, electrónicos o eléctricos altamente sensibles, unidos a o incrustados en la tubería 124. En varias modalidades de la presente invención, un transductor de presión piezo-electrónico puede utilizarse como uno o más de los sensores 118 de presión y puede medir las variaciones de presión inestables (o dinámicas o ac) dentro de la tubería 124 midiendo los niveles de presión dentro de la tubería 124. En una modalidad de la presente invención, los sensores 118 comprenden sensores de presión fabricados por PCB Piezotronics of Depew, New York. Por ejemplo, en un sensor de presión existen sensores de tipo de modo de voltaje piezoeléctrico de circuito integrado que exhiben amplificaciones microelectrónicas integradas, y convierten la carga de impedancia elevada en una salida de voltaje de baja impedancia. Específicamente, se utiliza un Modelo 106B fabricado por PCB Piezotronics el cual es un sensor de presión de cuarzo piezoeléctrico de circuito integrado compensado con aceleración de sensibilidad elevada adecuado para medir el fenómeno acústico de baja presión en sistemas hidráulicos y neumáticos. Tiene la única capacidad para medir pequeños cambios de presión de menos de 0.001 psi bajo condiciones estáticas elevadas. El 106B tiene una sensibilidad de 300 mV/psi y una resolución de 91 dB (0.0001 psi) . Los sensores 118 pueden incorporar una amplificación microelectrónica MOSFET integrado para convertir la salida de carga de alta impedancia en una señal de voltaje de baja impedancia. Los sensores 118 pueden accionarse a partir de una fuente de corriente constante y pueden operar sobre cables coaxiales o planos largos sin degradación de señal. La señal de voltaje de baja impedancia no se afecta por el ruido del cable triboeléctrico o contaminantes de resistencia al aislamiento-degradación. La potencia para operar sensores piezoeléctricos de circuito integrado generalmente toma la forma de un suministro de corriente constante de 24 a 27 VDC, 2 a 20 mA. La mayoría de sensores de presión piezoeléctricos se construyen ya sea de cristales de cuarzo de modo de compresión pre-cargados en un alojamiento rígido, o cristales de turmalina libres. Estos diseños dan a los sensores tiempos de respuesta de microsegundos y frecuencias resonantes en los cientos de kHz, con exceso o sobreoscilación. Diámetros de diafragma pequeño aseguran la resolución espacial de ondas de choque estrechas. La característica de salida de los sistemas de sensor de presión piezoeléctrico es que de un sistema acoplado de AC, en donde las señales repetitivas se debilitan hasta que existe un área igual a la anterior y debajo de la línea base original . Ya que los niveles de magnitud del evento monitoreado fluctúan, la salida permanece estabilizada alrededor de la línea base con las áreas positivas y negativas de la curva que permanece igual. Además, se contempla que cada uno de los sensores 118 puede incluir un sensor piezoeléctrico que proporciona un material piezoeléctrico para medir las presiones inestables del flujo 104. El material piezoeléctrico, tal como el polímero, fluoropolímero polarizado, PVDF, medidas de la tensión inducida dentro de la tubería 124 del proceso debido a las variaciones de presión inestables dentro del flujo 104. La tensión dentro de la tubería 124 se transluce a un voltaje o corriente de salida por los sensores 118 piezoeléctricos unidos . El material de PVDF que forma cada sensor 118 piezoelétrico puede adherirse a la superficie de salida de una banda de acero que se extiende alrededor y se sujeta sobre la superficie externa de la tubería 124. El elemento detector piezoeléctrico es típicamente conforme para permitir la medición circunferencial completa o casi completa de tensión inducida. Los sensores pueden formarse de películas de PVDF, películas de co-polímero, o sensores de PZT flexibles, similares a aquel descrito en "Piezo Film Sensors technical Manual" provisto por Measurement Specialties, Inc. De Fairfield, New Jersey, el cual se incorpora en la presente para referencia. Las ventajas de esta técnica son las siguientes : 1. Mediciones de caudal de flujo no invasivo; 2. Bajo costo; 3. La técnica de medición no requiere una fuente de excitación. El ruido de flujo ambiental se utiliza como una fuente; 4. Los sensores piezoeléctricos flexibles pueden montarse en una variedad de configuraciones que mejoran los esquemas de detección de señal. Estas configuraciones incluyen a) sensores co-localizados, b) sensores segmentados con configuraciones de polaridad opuesta, c) sensores amplios para mejorar la detección de señal acústica y minimizar la detección de ruido de vórtex, d) geometrías de sensor diseñado para minimizar la sensibilidad a modos de tubería, e) diferenciación de sensores para eliminar el ruido acústico desde las señales de vórtex; y 5. Temperaturas más elevadas (140C) (co-polímeros).

Lógica de Flujo Procesamiento de Velocidad Como se describe en la Patente Norteamericana No . 6,609,069 comúnmente en posesión de Gysling, intitulada "Method and Apparatus for Determining the Flow Velocity Within a Pipe" , la cual se incorpora en la presente para referencia en su totalidad, las presiones inestables a lo largo de la tubería 124 provocadas por estructuras coherentes (por ejemplo, remolinos turbulentos y disturbios de vórtex) que se conduce calor con un fluido (por ejemplo, flujo 104 de gas) que fluye en la tubería 124, contienen información útil con respecto a los parámetros del fluido. Con referencia a la Figura 7, se muestra un ejemplo de la lógica 136 de flujo. Como se describe previamente, la disposición 132 de al menos dos sensores 118 localizados en dos ubicaciones xx, x2 a lo largo axialmente de la tubería 124 percibe señales estocásticas respectivas que se propagan entre los sensores 118 dentro de la tubería 124 en sus respectivas localizaciones. Cada sensor 118 proporciona una señal que indica una presión inestable en la ubicación de cada sensor 118, en cada momento en una serie de momentos de muestreo. Se apreciará que la disposición 132 puede incluir más de dos sensores 118 distribuidos en ubicaciones xx...xN. La presión generada por los disturbios de presión convectiva (por ejemplo, remolinos 146, véase la Figura 8) puede medirse a través de los sensores 118, los cuales pueden ser sensores con base en tensión y/o sensores de presión. Los sensores 118 proporcionan señales de variación de tiempo de presión análoga Px(t), P2(t), P3 (t) .... PN(t) al procesador 134 de señal, el cual a su vez aplica estas señales Px(t), P2(t), P3 (t)...PN(t) a la lógica 136 de flujo. La lógica 136 de flujo procesa la señal Px(t), P2(t), P3 (t)....PN(t) para proporcionar primero señales de salida (parámetros) indicativos de los disturbios de presión que conducen calor con el fluido (gas) 104, y subsecuentemente, proporcionan señales de salida en respuesta a los disturbios de presión generado por ondas convectivas que se propagan a través del fluido 104, tal como velocidad, número Mach y el caudal de flujo volumétrico del fluido 104. El procesador 134 de señal incluye una unidad 148 de adquisición de datos (por ejemplo, convertidor de A/D) que convierte las señales análogas Px (t)...PN(t) a señales digitales respectivas y proporciona las señales digitales Px (t)...PN(t) a lógica 150 de FFT. La lógica 150 de FFT calcula la transformada de Fourier de las señales de entrada basadas en tiempo digitalizado Px (t) ...PH(t) y proporciona señales de dominio de frecuencia compleja (o basado en frecuencia) P?(?), P2 (?) , P3 (?) , ...PN(?) indicativo del contenido de frecuencia de las señales de entrada o un acumulador 152 de datos. En lugar de las FFT, cualquier otra técnica para obtener las características de dominio de frecuencia de las señales Px(t) - PN(t) , puede utilizarse también. Por ejemplo, la densidad espectral transversal y la densidad espectral de potencial pueden utilizarse para formar funciones de transferencia de dominio de frecuencia (o respuesta o relaciones de frecuencia) discutidas más adelante. Una técnica para determinar la velocidad de convección de los remolinos 146 turbulentos dentro del fluido 104 es al caracterizar un borde convectivo (154 en la Figura 9) de la presión inestable resultante utilizando una disposición de sensores u otras técnicas que forman haces, similares a aquellas descritas en la Solicitud de Patente Norteamericana ?o. de serie (Expediente de Cidra ?o. CC-0122A) y la Solicitud de Patente Norteamericana, No. de Serie 09/729,994 (Expediente de Cidra No . CC-0297) , presentada el 4 de diciembre de 200, ahora US6,609,069, las cuales se incorporan en la presente para referencia. El acumulador 152 de datos acumula las señales de frecuencia P (?) - Pu(?) sobre un intervalo de muestreo y proporciona los datos a un procesador 156 de disposición, el cual realiza una transformación espacial-temporal (bidimensional) de los datos del sensor, desde el dominio xt al dominio k-?, y luego calcula la potencia en el plano k-?/ como se representa por la gráfica k-? mostrada en la Figura 9. El procesador 156 de disposición utiliza conformación de haz así llamada, procesamiento de disposición o algoritmos de disposición-procesamiento adaptables, es decir, algoritmos para procesar las señales de sensor utilizando varios retrasos y pesos para crear relaciones de fase adecuadas entre las señales provistas por los diferentes sensores, por lo que se crea la funcionalidad de disposición de antena por fases. En otras palabras, la conformación de haz o algoritmos de procesamiento de disposición transforman las señales de dominio de tiempo a partir de la disposición de sensor dentro de sus componentes de frecuencia espacial y temporal, es decir, dentro de un conjunto de números de onda dados por k=2p/? en donde ? es la longitud de onda del componente espectral, y las frecuencias angulares correspondientes dadas por ?=2pv. Se debe apreciar que la técnica anterior enseña muchos algoritmos para uso al descomponer espacial y temporalmente una señal desde una disposición por fases de sensores, y la presente invención no se restringe a ningún algoritmo particular. Un algoritmo de procesamiento de disposición adaptable particular es el método/algoritmo de Capón. Aunque el método de Capón se describe como un método, la presente invención contempla el uso de otros algoritmos de procesamiento de disposición adaptables, tales como el algoritmo MUSIC. La presente invención reconoce que tales técnicas pueden utilizarse para determinar el caudal de flujo, es decir, que las señales causadas por el parámetro estocástico que conducen calor con un flujo son de sucesión estacionaria y tienen una longitud coherente suficientemente larga que es práctica para localizar unidades de sensor lejos una de la otra y aún están dentro de la longitud de coherencia. Característica o parámetros de convección tienen una relación de dispersión que puede estar aproximada por la ecuación de línea recta, K=?/Ur (Ecuación 13) en donde u es la velocidad de convección (velocidad de flujo) . Una gráfica de pares de k-? obtenida a partir de un análisis espectral de muestras de sensor asociadas con parámetros de convección delineados de manera que la energía del disturbio que corresponde generalmente a emparejamientos que podrían describirse como un borde sustancialmente recto, un borde que en teoría de capa límite turbulenta se llama un borde de convección. Lo que se percibe no son eventos discretos de remolinos turbulentos, sino más bien una continuación de eventos posiblemente traslapantes que forman un proceso temporalmente estacionario, esencialmente limpio sobre el intervalo de frecuencia de interés. En otras palabras, los remolinos 146 de convección se distribuyen sobre un intervalo de escalas de longitud y por lo tanto frecuencias temporales. Para calcular la potencia en el plano k-?, como se representa por una gráfica k-? (véase la Figura 9) de cualquiera de las señales, el procesador 156 de disposición determina la longitud de onda y así mismo el número de ondas k (espacial) , y también la frecuencia (temporal) y así mismo la frecuencia ? angular, de varios de los componentes espectrales del parámetro estocástico. Existen numerosos algoritmos disponibles en el dominio público para realizar la descomposición espacial/temporal de disposiciones de sensores 118. La presente invención puede utilizar filtración temporal y espacial para pre-condicionar las señales para filtrar efectivamente las características de modo común Pm?do común y otras características de longitud de onda largas (comparadas al espaciamiento de sensor) en la tubería 124 al diferenciar sensores 118 adyacentes y retener una porción sustancial del parámetro estocástico asociado con el campo de flujo y cualquier otros parámetros estocásticos de baja frecuencia de longitud de onda corta (comparada al espaciamiento de sensor) . En el caso de remolinos 146 de turbulencia (véase la Figura 8) que se presentan, la potencia en el plano k-? mostrado en la gráfica de la Figura 9 muestra un borde 154 de convección. El borde 154 de convección representa la concentración de un parámetro estocástico que se conduce con el flujo y es una manifestación matemática de la relación entre las variaciones espaciales y variaciones temporales descritas anteriormente. Tal gráfica indicará una tendencia para pares de k-? para parecer más o menos junto a una línea 154 con poco de pendiente, la pendiente indica la velocidad de flujo. Una vez que se determina la potencia en el plano k-?, un identificador 158 de borde de convección utiliza un método de extracción de una u otra característica para determinar la ubicación y orientación (pendiente) de cualquier borde 154 de convección presente en el plano k-?. En una modalidad, se utiliza un método de apilamiento en la así llamada pendiente, un método en el cual la frecuencia acumulada de pares de k-? en la gráfica k-? a lo largo de diferentes rayos que emanan desde el origen se comparan, cada rayo diferente se asocia con una velocidad de convección de prueba diferente (en que la pendiente del rayo se asume para ser la velocidad de flujo o se correlaciona a la velocidad de flujo en una manera conocida) . El identificador 158 de borde de convección proporciona información acerca de las diferentes velocidades de convección de prueba, información referida en general como información de borde de convección a un analizador 160. El analizador 160 examina entonces la información de borde de convección incluyendo la orientación (pendiente) de borde de convección. Asumiendo la relación de dispersión de línea recta dada por k=?/u, el analizador 160 determina la velocidad de flujo, el número Mach y/o el flujo volumétrico, los cuales son salidas como señales 138. El flujo volumétrico se determina al multiplicar el área en sección transversal del interior de la tubería 124 con la velocidad del flujo de proceso. La presente invención contempla que el medidor 116 de flujo de sonar puede sustituirse con un medidor de flujo ultrasónico similar a cualquiera de los siguientes tipos de medidores: Medidor de Flujo Ultrasónico de Trayecto de Tiempo (TTUF) , Flujómetro de Ultrasonagrafía Doppler (DUF) , y Medidor de Flujo Ultrasónico de Correlación Transversal (CCUF) , similar a aquel descrito en el artículo "Guidelines for the Use of Ultrasonic Non-Invasive Metering Techniques", por M.L. Sanderson y H.Yeung, publicado el 17 de julio de 2002, el cual se incorpora en la presente para referencia.

Tal CCUF se fabrica por GE Panametrics DigitalFlow™ CTF878, el flujómetro tiene un par de sensores ultrasónicos colocados axialmente a lo largo de la tubería, la cual se incorpora en la presente para referencia. Se debe apreciar que aunque la invención se discute en la presente con referencia al Número de Lockhardt-Martinelli y/o Relación de Masa Líquida a Gaseosa, otros parámetros no dimensionales relacionados a la humedad pueden utilizarse también. Se debe apreciar que el método de la presente invención proporciona un caudalímetro que es muy insensible a humedad, tal como aquel proporcionado por el medidor sonar de flujo. Como tal, la presente invención permite una mayor diferencia en el sobre-reporte entre el medidor 116 de flujo de sonar y el medidor 114 de DP el cual se traslada en las mediciones que tienen una mayor exactitud y resolución que los métodos existentes. Aunque la invención descrita en la presente se discute en términos de uno o unos medidores de DP, un medidor sonar y/o un medidor ultrasónico la presente invención contempla que cualquier medidor y/o combinación de medidores adecuados al propósito final deseado puede utilizarse, de manera que los medidores proporcionan una medición de resultados que tiene una función de sobre-reporte repetible (o señal de salida) con respecto a la humedad del flujo 104, en donde el sobre-reporte es sustancialmente menor que el sobre-reporte del medidor 114 de DP. Entre mayor sea la diferencia en el sobre-reporte entre el medidor 116 y el medidor 114 de DP, mayor será la exactitud y resolución de la medición de humedad. Además, se debe apreciar que los medidores (por ejemplo, medidor sonar y medidor ultrasónico) combinados con el medidor diferencial pueden comprender también abrazaderas o sensores no invasivos o sensores húmedos . Se debe entender además que cualquiera de los aspectos, características, alternativas o modificaciones descritas con respecto a una modalidad particular en la presente pueden también aplicarse, utilizarse o incorporarse con cualquier otra modalidad descrita en la presente. Aunque la invención se ha descrito e ilustrado con respecto a las modalidades ejemplares de la misma, anteriores y varias otras adiciones y omisiones pueden hacerse en la presente y con ésta sin apartarse del espíritu y alcance de la presente invención. Adicionalmente, se debe apreciar que aunque en el ejemplo mostrado, la tubería 124 se describe como el tramo 108 de gas del separador 102 de gas/líquido, se contempla que el aparato 112 puede utilizarse en cualquier ducto, conducto u otra forma de tubería 124 a través del cual puede fluir un gas 104. El método de la invención puede manifestarse en la forma de un proceso implementado con una computadora o un controlador. La invención puede también manifestarse en la forma de instrucciones que contienen un código de programa de computadora caracterizado en un medio tangible, tal como discos flexibles, CD-ROMs, discos duros y/o cualquier otro medio leíble por computadora, en donde cuando el código del programa de computadora se carga y se ejecuta por una computadora o controlador, la computadora o el controlador se vuelve un aparato para practicar la invención. La invención también puede manifestarse en la forma de un código de programa de computadora, por ejemplo, si se almacena en un medio de almacenamiento, se carga y/o se ejecuta por una computadora o un controlador, o se transmite sobre algún medio de transmisión, tal como instalación eléctrica o cableado, mediante fibras ópticas, o mediante radiación electromagnética, en donde, cuando se copia el código del programa de computadora y se ejecuta por una computadora o un controlador, la computadora o el controlador se vuelve un aparato para practicar la invención. Cuando se implementa en un microprocesador de aplicación general, los segmentos del código de programa de computadora pueden configurar al microprocesador para crear circuitos lógicos específicos. Aunque la invención se ha descrito con referencia a una modalidad ejemplar, se entenderá por aquellos expertos en la técnica que varios cambios pueden hacerse y pueden sustituirse equivalentes para elementos de los mismos sin apartarse del alcance de la invención. Además, pueden hacerse modificaciones para adaptar una situación o material particular a las enseñanzas de la invención sin apartarse del alcance esencial de la misma. Por lo tanto, se pretende que la invención no se limite a la o las modalidades particulares descritas en la presente como lo contempla el mejor modo para llevar a cabo esta invención.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un aparato para medir humedad de un flujo de gas , el aparato comprende : un medidor de flujo basado en presión diferencial configurado para determinar un primer caudal de flujo volumétrico del flujo de gas; un medidor de flujo basado en sonar configurado para determinar un segundo caudal de flujo volumétrico del flujo de gas; y un dispositivo de procesamiento comunicado con al menos un medidor de flujo base de presión diferencial y el medidor de flujo basado en sonar, en donde el dispositivo de procesamiento se configura para determinar la humedad del flujo de gas utilizando el primer y segundo caudales de flujo volumétrico .
2. El aparato de la reivindicación 1, en donde el medidor de flujo de base diferencial incluye un par de sensores de presiones.
3. El aparato de la reivindicación 1, en donde el medidor de flujo de base diferencial es al menos uno de un medidor de flujo basado en placa perforada, un medidor venturi, un medidor de codo de flujo y un medidor de cono en v.
4. El aparato de la reivindicación 1, en donde el medidor de flujo basado en sonar incluye una disposición de al menos tres sensores basados en tensión.
5. El aparato de la reivindicación 1, en donde el medidor de flujo basado en sonar incluye un medidor sonar de flujo ultrasónico.
6. El aparato de la reivindicación 1, en donde el medidor de flujo de base diferencial se coloca en al menos una ubicación corriente arriba y una ubicación corriente abajo desde el medidor de flujo basado en sonar.
7. Un método para medir la humedad de un flujo de gas, el método comprende: determinar un primer caudal de flujo volumétrico del flujo de gas sensible a una presión diferencial en el flujo de gas; determinar un segundo caudal de flujo volumétrico del flujo de gas sensible a las presiones inestables causadas por estructuras coherentes que conducen calor con el flujo de gas; y procesar el primer caudal de flujo volumétrico y el segundo caudal de flujo volumétrico para determinar la humedad del flujo de gas.
8. El método de la reivindicación 7, en donde la determinación incluye determinar primero el caudal de flujo volumétrico a través de al menos un medidor de presión de base diferencial .
9. El método de la reivindicación 8, en donde el medidor de presión de base diferencial incluye al menos uno de un medidor de flujo con base en un orificio, un medidor f venturi, un medidor de codo de flujo y un medidor de cono en v.
10. El método de la reivindicación 7, en donde la determinación incluye determinar el segundo caudal de flujo volumétrico utilizando señales desde una disposición de sensores dispuestos en diferentes ubicaciones axiales a lo largo de un tramo de la tubería, en donde las señales son sensibles a las presiones inestables causadas por estructuras coherentes que conducen calor con el flujo de gas.
11. El método de la reivindicación 7, en donde la determinación incluye determinar el segundo caudal de flujo volumétrico a través de un medidor de flujo basado en sonar.
12. El método de la reivindicación 11, en donde al menos un medidor de flujo basado en sonar es un medidor sonar de flujo ultrasónico.
13. El método de la reivindicación 7, en donde el procesamiento incluye un primer caudal de flujo volumétrico y el segundo caudal de flujo volumétrico para determinar el número de Lockhardt Martinelli (LM) el cual se da por, IM ? g gaassQ&.gas en donde, miiq es el flujo de masa líquida, Qnq es el flujo volumétrico líquido, pigas es el flujo de masa de gas y Qgas es el flujo volumétrico de gas.
14. El método de la reivindicación 7, en donde el procesamiento incluye procesar el primer caudal de flujo volumétrico y el segundo caudal de flujo volumétrico para determinar la relación de flujo de masa (MR) de gas sensible a, en donde , ß y ? son coeficientes sensibles a la humedad, Qgas es la velocidad superficial del gas, Vventuri es la velocidad del flujo obtenida por el medidor venturi y VSONAR es la velocidad del flujo obtenida por el medidor de flujo basado en SONAR.
15. El método de la reivindicación 14, en donde QSO?AR se relaciona a Qgas por la relación, QSO?AR = ( 1 + aMR) Qgas
16. El método de la reivindicación 14, en donde Qventuri se relaciona a Qgas por la relación, Qventuri = ( 1+ßMR - ?MR2 ) Qgas
17. El método de la reivindicación 14, en donde el procesamiento incluye determinar el caudal de flujo de gas, Qgas utilizando la relación, _ ¡¿SONAR ¿ i-ggaass (1+aMR) '
18. El método de la reivindicación 14, en donde el procesamiento incluye determinar el caudal de flujo líquido, QLig/ utilizando la relación,
19. El método de la reivindicación 14, en donde los coeficientes sensibles a humedad , ß y ? se determinan empíricamente.
20. Un aparato para medir un parámetro de un flujo de gas húmedo, el aparato comprende: un primer dispositivo de medición para medir una presión diferencial, en donde el primer dispositivo de medición se configura para determinar una primera característica del flujo de gas húmedo, la primera característica es sensible a humedad del flujo de gas húmedo; un segundo dispositivo de medición, en donde el segundo dispositivo de medición se configura para determinar una segunda característica del flujo de gas húmedo, la segunda característica es relativamente insensible a la humedad del flujo de gas húmedo; y un dispositivo de procesamiento comunicado con al menos un primer dispositivo de medición y el segundo dispositivo de medición, en donde el dispositivo de procesamiento se configura para determinar el parámetro del flujo de gas húmedo utilizando la primera y segunda característica.
21. El aparato de la reivindicación 20, en donde el parámetro medido es al menos uno de humedad, caudal de flujo de líquido volumétrico, velocidad de líquido, caudal de flujo de gas volumétrico, y velocidad de gas.