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PROCESSO
approfondimenti
Automazione e Strumentazione
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Marzo 2015
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di rafforzare la propria collaborazione con lo
scopo di evolvere l’attuale tecnologia e rispon-
dere al meglio alle esigenze dei clienti. La part-
nership, infatti, ha il merito di unire due eccel-
lenze per proporre al mercato soluzioni e servizi
avanzati: Tea Sistemi vanta un profondo know-
how e una vasta esperienza nei sistemi multifase
e nella flow assurance; ABB può contare su una
presenza globale, una rete di assistenza e di ven-
dita capillare, competenze ingegneristiche elevate
e un portafoglio completo di prodotti e soluzioni
per il settore Upstream.
Da questa unione vincente nasce Vis, un
misu-
ratore compatto
che può
essere inserito diret-
tamente sulle pipelines
per applicazioni sia
offshore che onshore. Come il predecessore
Vega, si basa su una tecnologia esclusiva e bre-
vettata da Tea Sistemi: il
campionamento iso-
cinetico
(isokinetic sampling), che prevede il
prelievo di una porzione minima della corrente
multifase e la successiva separazione delle fasi
liquida e gassosa mediante un separatore assiale
ad elevata efficienza. Una volta separate, le due
fasi vengono misurate singolarmente con tecni-
che convenzionali: la portata della fase gassosa
viene determinata tramite un venturimetro o
misuratore analogo; la portata della fase liquida
viene valutata quantificando il tempo di riempi-
mento di un volume prestabilito del misuratore;
le portate complessive sono calcolate attraverso
il rapporto di campionamento (ovvero il rapporto
tra la sezione della sonda e quella della condut-
tura).
Vis è espressamente progettato per le applicazioni
wet gas
, dove i flussi multifase sono caratterizzati
da un elevato contenuto di gas. Nello specifico,
il dispositivo è in grado di assicurare la massima
precisione anche nelle condizioni d’esercizio più
sfidanti, laddove la frazione volumetrica di gas
1
(GVF, Gas Volume Fraction) è superiore al 95%
[3,4]
.
Il campionamento isocinetico
Il campionamento isocinetico è un metodo speri-
mentale utilizzato per la misura delle velocità di
fase locali in correnti multifase. Si basa sull’im-
piego di una sonda di prelievo posizionata paral-
lelamente alla direzione principale del flusso.
Questo principio di campionamento, se realizzato
accuratamente, consente di non modificare in
alcun modo il campo di moto intorno alla sonda.
Vis si basa sul campionamento isocinetico e sulla
successiva separazione di fase per determinare
le portata di gas e liquido. Il prelievo isocinetico
richiede che siano verificate due condizioni: (a)
nella sezione di campionamento le due (tre) fasi
sono perfettamente miscelate e (b) la sonda è col-
locata in una sezione laddove i profili di velocità
delle fasi liquida e gassosa siano uniformi (nota:
la velocità media del gas nella sezione di cam-
pionamento potrebbe essere diversa da quella del
liquido)
[2]
.
Le condizioni del campionamento isocinetico
vengono impostate nel misuratore posizionando
la valvola di regolazione della pressione in modo
tale che il rapporto tra le perdite di carico attra-
verso l’orifizio multifase
[5]
con campionamento
Δp
TP,S
, e senza, Δp
TP
sia uguale a
Dove
r
A
rappresenta il rapporto
di campionamento (ovvero il
rapporto tra l’area della sonda
di campionamento e l’area della
conduttura in corrispondenza
della sezione di campiona-
mento). Ad esempio, con
r
A
=0,1
,
il rapporto tra le perdite di carico
deve equivalere a
0,81
. Questa
procedura consente di ricavare in
modo immediato le portate effet-
tive di gas e liquido, dividendo
le singole portate della porzione
campionata per il rapporto di
campionamento.
Ottimizzazione del design di Vis
Come già accennato, la collaborazione tecnica
fra Tea Sistemi e ABB ha dato nuovo impulso al
progetto MPFM, con una continua spinta verso
l’innovazione.
Il misuratore è stato completamente riprogettato
per raggiungere due obiettivi primari: la conside-
revole riduzione delle dimensioni e la comples-
siva ottimizzazione di ingombri, efficacia della
misura e operazioni di manutenzione
[6]
.
Come illustrato nella
υ
figura 1
, che riporta uno
schema del nuovo misuratore,
Vis è formato da
cinque parti saldate
: due flange clamp-on,
A
,
due cilindri,
B
, e un tratto di tubo di grande dia-
metro,
C
. I cilindri sostengono la conduttura prin-
cipale, la sezione di campionamento, la sezione
di re-iniezione del campione, il condotto del gas
campionato e le due valvole richieste dal sistema
di misura, la valvola di scarico del liquido e la
valvola di regolazione della pressione.
La misura del liquido, come già spiegato, si ese-
gue registrando il tempo necessario per riempire
un dato volume del separatore gas-liquido.
Quando il liquido riempie completamente il
volume, il software che gestisce lo strumento apre
Figura 1 - Lo schema del misuratore Vis
1
Per GVF si intende il rapporto tra
la portata volumetrica del gas e la
portata volumetrica totale