El método HTG (Hidrostatic Tank Gauging), es un sistema para conocer el inventario en un tanque basado en la medida de presión de la columna de líquido contenido en el mismo,
es decir, la presión hidrostática y la temperatura del líquido. Por medio de cálculos se obtienen los valores de densidad, nivel, masa y volumen de líquido.
El HTG hace uso de las medidas de temperatura y presión localizadas en diversos puntos del tanque, tal como aparece en la Figura siguiente. Se utiliza fundamentalmente en tanques abiertos, o lo que es igual, a presión atmosférica, porque aunque en teoría se puede compensar la presión estática de un recipiente cerrado, el error que se puede introducir hace dudosa la exactitud en el resultado de los cálculos.
Aunque este sistema utiliza una gran cantidad de parámetros y cálculos, en este apartado sólo vamos a ver los conceptos y ecuaciones básicas para calcular los siguientes valores:
• Masa = Pinf * Área
• Densidad = (Pinf – Pmed) / h
• Volumen = Masa / Densidad
• Nivel = Z + Pinf / (g * Densidad)
Cálculo de las variables de proceso
La gravedad del lugar donde se encuentra instalado el tanque se calcula a partir de la altitud (A) y latitud (L) correspondiente de acuerdo a la fórmula dada por la Organización Internacional para Metrología Legal (OIML), Boletín 94, marzo 1984.
g = 9,7803185 *(1+ 0,005278895 sen2 L + 0,00023462 sen4L) – 0,000003086A [n/seg2]
Una vez conocido «g», el factor «ge» se obtiene en función de la gravedad estándar como:
ge = %80665/g
La densidad del aire (pa), a temperatura ambiente (Tamb), y elevación local (A), es:
Con el valor «ge» calculado anteriormente y las medidas de presión inferior y media dadas en mm CA (kg/m2), se obtienen la densidad a condiciones de operación del producto y la densidad verdadera en el vacío.
Con los datos obtenidos se puede calcular el nivel de líquido como:
Conociendo el área de la superficie de líquido, y suponiendo que el tanque es cilindrico, se puede calcular la masa total (MasaT) de producto contenido en el tanque sumando las que existen por encima (MasaH) y por debajo (Masaz) de la toma inferior de presión.
Por último, el volumen de líquido a condiciones de operación se calcula como:
Veamos un ejemplo simple para cálculo de variables de proceso en un tanque a presión atmosférica como el de la Figura 3.19, cuyas características son las siguientes
Latitud = 38° 40′ L = 38,666°
Altitud = 700 m sobre el nivel del mar
Diámetro = 48 m
Altura = 15 m
Dist. Z = 0,5 m
Dist. H = 2,0 m
Tamb. = 20 °C
Tprod. = 18°C
Pinf = 9.500 kg/m2 (mmCA)
P med = 7.800 kg/m2 (mm CA)
Datos calculados
G = 9,7986 m/seg2
Ge = 9,80665/G= 1,00081
pa = 1,108 kg/m3
pF = 849,3 kg/m3
pv = 850,4 kg/m3
Nivel = 11.680 m
Área = 1.809,55 m2
Volz = 904,778 m3
MasaH = 17.204.649 kg
Masaz = 769.423 kg
MasaT = 17.974.072 kg
Volf = 21.136,02 m3
El volumen está calculado a la temperatura del producto, es decir, a 18 °C. Si se desea obtener el volumen a 15 °C hay que calcular el factor de corrección de volumen (VCF). Utilizando las ecuaciones que aparecen en la norma API 2540 (ASTM D-1250), Volumen X Tablas 5A o 5B o sus equivalentes en unidades métricas, 54A o 54B. Según estas tablas, la relación entre las densidades a condiciones de operación y de referencia, o factor de corrección de volumen, se basa en el cálculo siguiente:
donde: AT = TF – 15
Los valores K0 y K1 dependen del tipo de producto almacenado en el tanque. Una vez obtenido el valor del factor VCF se calcula el volumen a 15 °C como sigue:
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