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Por Scot Smith el 4 de junio de 2021

Desarrolladas en la década de 1970, las antorchas terrestres multipunto (MPGF) deben su nombre a su disposición física. En lugar de que la llama esté en una estructura elevada, la llama se extiende en un campo montado a nivel de múltiples puntas de antorcha asistidas por presión. Las puntas están dispuestas en etapas que se abren a medida que aumenta la presión y el flujo de gas aguas arriba y se cierran cuando la presión y el flujo disminuyen.

Los MPGF suelen seleccionarse para el servicio de hidrocarburos pesados con alta presión disponible; sin embargo, pueden utilizarse para una amplia gama de composiciones de gas. La alta presión ayuda a obtener un funcionamiento sin humo, lo que puede ser difícil de conseguir con otros medios de asistencia. Cada punta de un MPGF tiene un acceso al aire sin obstáculos, lo que permite que el impulso de la alta velocidad de salida del gas de combustión arrastre el aire necesario para una combustión completa. Los MPGF están diseñados para proporcionar el máximo rendimiento sin humo, al tiempo que minimizan los impactos de la radiación y la necesidad de una gran zona estéril alrededor de la antorcha. La instalación de una valla alrededor del campo puede bloquear la visibilidad de la llama de la antorcha, con el doble propósito de reducir la radiación y la probabilidad de que las operaciones de quema sean una molestia para el público. La figura 1 es un ejemplo de una instalación típica de MPGF.

Resumen

Con el aumento de la demanda de antorchas terrestres multipunto tanto a nivel nacional como internacional, la generación de ruido de estas antorchas se ha convertido en un punto central de debate. En la actualidad, no existen normas industriales establecidas para las predicciones de ruido y los valores de ruido teóricos, que a menudo varían entre los proveedores de antorchas.

A lo largo de los años, Zeeco ha realizado numerosas pruebas de medición de ruido en antorchas de tierra multipunto. En este documento se describen las pruebas y los resultados obtenidos en colaboración con uno de los consultores de ruido más importantes del sector. Además, este documento abordará en detalle la generación de ruido de varios gases a múltiples caudales sónicos y subsónicos. Se proporcionará más información y análisis para debatir el impacto del ruido del chorro frente al ruido de la combustión, así como el cálculo del ruido a varias distancias.

Zeeco espera establecer normas dentro de la industria de la combustión en lo que respecta a la predicción del ruido de las antorchas de suelo multipunto basándose en las relaciones correlacionadas a partir de los datos de las pruebas.

montaje de prueba de antorcha de tierra multipunto

Configuración de la prueba

Las pruebas se realizaron en las instalaciones de pruebas de Zeecoen Broken Arrow, Oklahoma. Con esta configuración de prueba, el flujo de gas se midió utilizando un orificio de 4 pulgadas. La presión aguas arriba en el orificio se midió con un transmisor de presión digital y la temperatura con un termopar. La presión diferencial a través del orificio se midió con un transmisor de presión diferencial.

También se registraron la presión de la punta y la temperatura del gas para verificar la medición del flujo secundario. La presión de la punta se registró con un transmisor de presión digital. La temperatura del gas se registró con un termopar. Todos los datos mencionados se registraron simultáneamente mediante un sistema de adquisición de datos (DAQ). También se conectó al DAQ una estación meteorológica que midió la velocidad y la dirección del viento, la temperatura ambiente, la presión barométrica y la humedad relativa durante toda la prueba, lo que permitió contabilizar con precisión la atenuación atmosférica en el análisis.

Los combustibles de prueba utilizados fueron el gas natural de Tulsa (TNG) y el propano.

Las mediciones de ruido se registraron a distancias de 100'-0" y 200'-0" al Este de la punta de la antorcha utilizando dos medidores de ruido Norsonics NOR140 Tipo I. Se colocó un medidor en cada distancia para medir simultáneamente durante los puntos de prueba. Cada punto de medición duró 60 segundos.

Para minimizar la cantidad de ruido de fondo, las pruebas se realizaron por la noche con todos los equipos no esenciales (compresores, carretillas elevadoras, etc.) apagados para evitar la contaminación de los resultados del ruido.

Para ayudar en las pruebas, Zeeco se asoció con Hoover & Keith, un reputado consultor de ruido situado en Houston (Texas). Un consultor de Hoover & Keith estuvo presente durante todas las pruebas y participó en el análisis de los datos.

prueba de antorcha de tierra multipunto llama
Configuración de la prueba de antorcha en el suelo en varios puntos

Más pruebas

Análisis 10Log vs 20Log
Mientras que el análisis 10Log vs 20Log muestra una correlación de tendencia más precisa cuando se analiza por medio de una función 20Log, las pruebas que incluyen caudales de combustible más altos proporcionarían una mejor comprensión del error involucrado cuando se extrapolan los valores de ruido fuera de un pequeño rango fuera de los datos empíricos de referencia. Una gama más amplia de caudales de combustible también permitiría una mejor comprensión de los caudales de combustible óptimos para utilizar como referencia empírica.

 

Eficiencia acústica

Con la observación del aumento de la eficiencia acústica asociada al aumento del caudal de combustible para un área de salida constante, es necesario realizar más pruebas para determinar la causa real. Sería beneficioso realizar pruebas del mismo formato con una multitud de gases combustibles. Esta información proporcionaría más pruebas para analizar las tendencias presentes entre los gases combustibles con diferentes valores caloríficos y pesos moleculares. Además, las mezclas de combustible y las mezclas inertes añadirían una comprensión adicional a los fenómenos observados. Las pruebas de eficiencia acústica mencionadas anteriormente podrían dar lugar a un método más preciso para predecir los niveles de ruido de las antorchas terrestres multipunto.


Combustión vs. Ventilación

Si bien las pruebas de combustión frente a las de ventilación permiten comprender qué rangos de frecuencia están dominados por los respectivos mecanismos de ruido, sería beneficioso probar una multitud de gases combustibles de diferentes pesos moleculares y velocidades sónicas. El ajuste de las áreas de salida del combustible mientras se mantiene un caudal de combustible constante permitiría comprender mejor los mecanismos de ruido de la combustión frente a los del venteo, así como la magnitud del impacto del ruido de la combustión. Esto se facilitaría disminuyendo gradualmente la velocidad de salida del combustible y el ruido del chorro respectivo, mientras se mantiene una combustión constante.

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