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166
*' --\) , i.) r-l -¿ \) I -1 é t/ 4 t-/ -+ l- a tL 4 : rL C á tL, ¿  L ¿ a -e a,- -* ¡_ + 1 --*- rl- < r¡. < I ii -< a -4 r" -_ -E rt -¿ ¿  , 3 €' * - e - e f 5 - ¿ 3 rt 3 17 i- -- e D- G C

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*'

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ALb¿*'t

I

eü0ft\cLs

rt,$rn

Ooüs

UNIVERSIDAD

MAYOR

DE SAN

ANDRES

FACULTAD

DE INGENIERIA

ING'NIERIA

PETROLERA

TRANSPORTES

Y ALMACENAJE

DE H¡DROCARBUROS

¡I

(PET-214)

Contenido

DED|CATORIA...........

...-.........5

AGRADECTMTENTO

................6

TABLAS

DE coNVERsót'¡

DE

uNIDADES.............

....................7

srMBolocfn..............

..........

10

CAPITULO

1................

..........11

TRANSpoRTES

DE FLUtDos

EN TUBEnlns.........

..................

11

1.'t tNTRoDucclór'¡:

............

11

1.2 EcuACtó¡¡

orr'lrRnl

DE

ENERo1n,...........

......11

1.3

T|PO

DE

FLUJO

..............12

1.s

pERDIDAS

DE

cARGA

poR

FAcroR

DE

FRtcctótt............

...............

13

'1.6

Ttpos

DE

pERDIDAS

o

cnlons

oe

pReslóN

..............

....14

1.6.1

PERD|DAS

pRtMARtAS.........

........14

1.6.1.'r

pÉnoloRs

DE

FRtcctó¡¡

rru

FLUJo

ruRBULENTo.............

.........14

1.6.1.2

pERDIDAS

DE

FRtcc¡órq

oe

FLUJo

LAMTNAR

............

1s

1.6.2

EVALURctót¡

DEL

FAcroR

DE FRtcclóN.........

.............

1s

1.6.2.1FACToR

DE

FRtccté¡¡

r¡¡

FLUJo I-AMINAR

...............

15

1.6.2.2

FAcroR

DE

FRtcclóu

rru FLUJo

ruRBULENTo............

.............

1s

1.6.2.3 DIAGRAMA

DE

MODDY

..............

16

1.6.2.4

FAcroR

DE

FRtcctóru

rru

zoNA

DE

TRANSTcIóru

.....17

1.7

PERDIDAS

SECUNDARIAS

O

MENORES

.........17

1.7.1.

pERDIDAS

poR

olurnclót¡

suelrn

..........17

1.7.2

pERDIDA

poR

oturRclóN

GRADUA1...............

............ i2

1.7.3

pERDtDA

pOR

CONSTRACCION

SUelTA.....

...................

18

1,7.4

PERDIDA

POR

CONSTRACCION

GRADUAL

....................

18

1.7.5

PERD|DA

DE

SALTDA

....................

18

1.7.6

PERD|DA

A LA

ENTMDA............

...................

19

1.7.6

coEFtctENTE

DE

RESISTENCIA

EN

coDos

DE

TUgERfn...........

....................

19

1.7.7

COEFICIENTE

DE

RESISTENCIA

eru

vAt-vuLAS

Y

JUNTA DE

SoLDADURA....

19

1.7.9

LONGITUD

EQUIVALENTE,.

..,.......

20

1.2.10

oÁtr¡ErRo

EeutvALENTE..........

.................20

1.7.11

PERDIDAS

TOTALES

..................

20

1.8 Ttpos

DE

tNSTAtActoNES

DE

TUBERfns...........

.............20

1.8.1

stsrEMA

DE

tueeRlRs

EN sERtE

................21

UNIV. CHAVEZ

POMA PABLO

SILVERIO

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U¡livlirilÜi,

}'IAYOn

DE SAll

¡,1'lBReS

F¡CULTAS

):

i¡iGENIERIA

Ii.iGiNIERIA

PETROLERA

TRANSPORÍES

Y

ALMACENAJE

DE HiDROCARSURCS

II

(PET'214)

1.8

? *I§T;MA

DE

TUEERÍAS

E§l

PARALEI-o..........

'

"'

"""'

21

[:i[R*]clo§

DE

IV,1ECAFiICA

DE

FLUIDOS...

"

""""22

r"lrRclclüs

PROPUESTOS........ "

"'

48

cArlirulo

2.............

""""""

51

E§TUDIO

DE

LA

DEF,4ANDA

Y

DETERMINACIÓN

DE

LA

RUTA

DEL

DUCTO.".".......'

51

2.1

m;TRODUCCIÓN

"

""""'

51

2.2

DETERMINACIÓN

DE

LA DEMANDA

DE

HIDROCARBUROS......'"...

.'"...".."..,,..,51

2.3

ÁREAS

DE

| .JFLUENC|A.........

"""""

52

2.4

VAR.iABLES

QUE

AFECTAN

EN

EL

TRAZO

DEL

DUCTO......"....''

,..,..,52

2.4.1

ARÉAS

PROTEGIDAS.........

'.""""52

2.4.2 CRUCE

DE

RÍOS

""""'

52

2.4.3

CRUCES

DE

ZONAS

GEOLÓGICAMEN¡TE

INESTABLES

.,.'".......,.....''".........."'

53

2.4.4

Zr]NAS

ARAUEOLÓGICAS

"""""'

54

2.5

SELECCIÓN

DE

LA

RUTA

DEL

DUCTO.'...'...'.-".

""""""""

54

2.5.'TLEVANTAMIENTO

TOPOGRAFICO.........

""""'

#

2.5.2

TRABAJO

DE

CAMPO

Y GABINETE.......'....'.'

"""""""

"'

54

2.5.3

MAPA

TOPOGRAFICO

........

"""""

54

2.5.4

PERFIL

TOPOGRAFICO

Y LONGITUDINAL..."'....

""""""

55

2.5.5

PRCICEDIMIENTO

PARA

DIBUJAR

EL PERFIL

TOPOGRAFICO

....."..........,.,....'

55

CAPITULO

3................

"""""

59

TRANSPORTE

DEL

GAS

NATURA1.,.........

....".........59

3.1

SISTEMA

DE

TUBERIAS

.........

""""'

59

3.2

CONSTRUCCION

DE

GASODUCTOS.....

...."..'''

59

3.3

ESTACIONES

COMPRESOMS

..'"..62

3.4

INSPECCION

Y

PROCEDIMIEN¡TOS

DE

MANTENIMIENTO

DEL

GASODUCTO...'

62

3.5

ECUACIÓN

GENERAL

DE FLUJO

DE

GAS....

..

..

....."..,"..'

63

3.5.,1

DEDUCCIÓN

DE LA

ECUACIÓN

GENERAL

DE

FLUJO

DE

GAS

.

..'.'.'...

63

3

5

2 EFECTO

DE

LA

ELEVACIÓN

DE

LA

TUBERÍA

....'...'....

""""""""""

67

3 5.3

VARIABLES

IMPORTANTES

EN

LA

ECUACIÓN

GENERAL

DE

FLUJO

..

.,

..

.."

68

3.s.3.'1

FACTOR

DE

FRICCIÓru........ """"""

68

3.5.3.2

ECUACIÓN

DE

COLEBROOK-\¡/HITE."

",.''

69

3.5.3.3

FACTOR

DE

TRANStuIlSlÓr-{.....

""

69

3.5.3

4ECUAC|ÓN

DE

COLEBROOK.WHITE

MOD

ICADA

..."'

70

3.6

ECUACIÓN

DE

AGA

(AMERICAN GAS

ASSCICIATIOi'¡)

"""

70

3.7

ECUACIÓN

DE

WEYMOUTH...............

"""""""71

3.8 ECUACIÓN

DE

PANHANDLE

A..........

""""""""71

uNtv.

c -lAVEz

POMA

PABLO

SILVERIO

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L-:},iJVERS DAD

MAYOR

SAN

ANORES

rACILTAD

D5

INGEN¡ERIA

INGENIERIA

PETROLERA

TRANSPORfES

Y

ALMACENAJE

DE HIDROCARBUROS

II

(PEf.214)

3.10

pREStóN

PROMEDIO

........

.............................:......

.....;....:.72

3.11

FACTOR

DE

COMPRESIBILIDAD...

,,.....,.,,...,,.,72

3.12

TEMPERATUM

pRoMEDtO

..........73

3.13

GMVEDAD

ESPECIFICA

(cE)

..........

..............

73

3.14

SELECCTóN

DEL

MATERIAL..........

..................73

3.15

pREStóN

DE

D|SEñO

(MOp,

MAOP)......

.........73

3.16

FACTOR

DE

TEMPEMTURA

CD

.....................73

3.17

FACTOR

DE

O|SEñO

(F).............

.....................74

3.18

FACTOR

DE

JUNTA

LONGTTUDTNAL

(E)

.........74

3.19

pREStóN

DE

DISEñO

....................74

3.20

MAxtMA

pREStóN

DE

opEMclóñ

lnaon)

.

.......

.....

......7s

3.21 r\4AXtMA

PRESIóN

ADM|SIBLE

DE

OPERAC|óN

(MAOP)

..................

75

EJERctctos

DE

DtsEño

¡¡ecAutco

DE

Ducros

.................26

EJERCTCTOS

DE

ELEVACTONES

..,........86

EJERCTCIOS

PROPUESTOS

PARA

ECUACIÓN

GENEML

DE

FLUJO

DE

GAS

.........

88

EJERCTCTOS

pRopuEsros

DE

ELEVAC ONES..........

............

92

cAptTULO

4...............

...........

e3

DtsEÑo

MECANTCO

DE

OLEODUCTOS

y

POL|DUCTOS............

..............

93

4.1

TNTRODUCCTóN

.............93

4.2VARIABLES

DE

I.A

SIMULACIÓN

DE

TRANSPORTE......

.....93

4.3ECUACIóN

DE

HETZEL

....................93

4.4 ECUACIÓN

DE

AUDE

.....94

4.spRESróN

DE D|SEñO

pnne

HTDRoCARBUROS

LIOUTDOS

................94

EJERCICIOS

DE

DISEÑO

OC

OLEODUCTOS

Y

POLIDUCTOS............

......

96

EJERCICIOS

PROPUESTOS

DE

DISEÑO

DE

OLEODUCTOS

Y POLIDUCTOS.........

1OO

CAPITULO

5................

........

101

pRUEBA

uloRAut_1cA..............

...........

101

s.1

tNTRoDucctó¡¡

..

..

......r0,

5.2

CRITERIOS

DE

EVALUACIÓI'¡

YACEPTACIÓN

OE

LA

PRUEBA.........

.....,..........

101

EJERCtctos

DE

pRUEaR

nlonÁuLtcA.........

......

103

EJERclctos

pRopuEsTos

DE

pRUEBe

HtoRÁuucA............

..............

110

CAPITULO

6................

........

118

rÉRn¡tr'¡os

y

DEFtNtctoNES

..............

118

6.

1

MANEJO

y

TRANSPORTE

. .. .

.. ...

....

1 1 8

6.2

GASODUCTOS

.............

119

6.3

TRANSPORTE

DE

GAS

MTURAL.

.......-..........121

6.4

C|TY

GATE........

.........121

UNIV.

CHAVEZ

POMA

PABLO

SILVERIO

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Ui\,¡iv:RSIDAD

hlA'lOin

tE

§,j\N

A¡1f, :S

I-ACULTAO

DE

INGENiERIÁ

INGENI¡RiA

PETROLERA

r-8^r',lsIORTES

Y

ALhtACENA"iE

CE HIDROCA,RaUROS

ll

(PET-214)

6.5.

REDES

PRiivlARlA§.....

"""'-""""1?1

6

6

PUEi\¡TES

Dr

RrcuLa,tiÜhl

Y MEÜtClÓN

(PRM'S)

"""""

122

6.7 ESTACTCNES

ü¡S'rRITAL=S

DE

lvlEDlClÓN

Y

REGULACIÓh¡

-EDR's

....

.......-...122

Ü.8

REDE§

SÉCUNDAN;A§.........

,....,,,.122

6.9

INSTALACIONE§

INTERhIAS

.

. .....123

6.10 PROCESO

DE

CDORI¿AC|ON...........

""""""

123

6.11TINTAS

PENETRANTES

.,.,........".",124

6.'I2RADIOGRAFIAS

"""""'

124

6.13

BOMBAS

............

""""'

125

6.14

COMPRESORES

"""'

125

6.15

TAT'üQUES

DE

ALfu1ACENAMIENTO

,,,..........,.125

APÉND1CES...............

""""'

126

+

FORMULARIOS

,.......

"'

128

* DIAGRAMAS...............

'."...."""""'138

-:.

TABLAS....

-----'------""""

141

BIBL|OGRAFíA............

""""

142

UNIV.

CHAVEZ

POMA

PABLO

SILVERIO

4

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l

|¡r\-./Eilslti ii

|¡AYOR D:

SAN

Al¡ORES

¡-ACL'LTAD

NE

INGENIERIA

AüRANEOIIbIIENTO

INGÉI'IIEEIA

FÉTRCLER}'

TRANSPORTÉS

Y Al-lvlACENtuE

ÜE

hIORCCAñ3UROS

¡l

(P¡'l'-214)

La

preoente elaboraciÓn

de

esta guía

no

hubiese

sido

posib¡e,

s;n

ios

pfev¡os

ConCIcimientos

impariidos,

pcr

parte de

los

lng.

Sanc.ialro

Choque

Poma

y

lng'

PecJro

Reynalcio

Marín

Domíngurez

quienes

fueron

mis docentes

en

la

prestigiosa

Carrera

de

lngeniería

Petrolera

de

la

Facultad

de

lngeniería

de

la Unive;'sidad

Mayor

de San

Andrés,

cie

las

materias

de

Transportes

y

almacena.¡e

de

Hidrccarturos

I

y

ll,

sobre

todo

son

excelente§

docentes

de

quienes

aprendí

grandes lecciones

cJe sus

experiencias

brindadas

las cuales

dieron

como

f¡'uto la

elaboraclÓn

de

e§ta

guia

por

lo

que

le

agradezco

sinceramente.

egiero

agi.adecer

tarnbién

a

la

lng.

Lizett

Joana

AlarcÓn

fulamani

quien me

ayudo

a

realizar

esta

guía,

puesto

ql¡e

ella

se

ha cCInvertido

en

una

inspiraciÓn

para

seguir

adelante,

quien

ha

estado

apoyándome

en

los

buenos

y

malos

momentos'

por

último

agradezco

a

todos

los compañeros

de

la carrera

de

ingeniería

petrolera

de

la materia

de

Transportes

y

Almacenaje

de

Hidrocarburos

ll

(PET-214)

en

mi

etapa

como

auxiliar

de docencia'

UNIV. CHAVEZ POMA PABLO SILVERIO

o

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UNIV=RSIDAD

IIIAYOñ

DE

SAN ANDR[S

FACULTAD

DE

INGENIER|A

INGENIERIA

PETROLERA

TRANSPORTES

y

ALMACENA"JE

DE HTDROCARBUROS

il

(pET_214)

IAtsL/qs

§qtrffi§YEIRStQN

Dq

UI\etpApEs

Longitud-Distancia

1

m=3.28fi=1

00crn=1

000mm

1km=1000m=105cm

1cm=10mm=0.01m

1.pies=3O.48cm=12plg

l

pulg=l.54cm=25.4mm

l milla=1609m=1.609km

1

yarda=3pies==91

.44cm=0.

91 4m

1

vara=0.

866m=2.

84pie=34.09p19

I legua=5555m=5km

1 angstrom(Ao)='lgto*

lmicra=1Osm

1 braza=6pies=72plg=1

.828m

I

parsec(pc)-3.086"1

016m

Masa

I

kg=16ggn=2.2051b

lutm=9.8k9

1 slug=1

4. 59kg=32.

1

ra,O

1lb=453.69=0.45k9

1u.ma='1.66*1027k9

1

quintal(qq)=4@=1

ool¡=¿5.

36kg

I

tonelada

corta

=20qq=907.1&kg

1

tonelada

corta'=20001b

1

tonelada

larga=2249lb=1

01

6kg

1

tonelada

metrica

=1

QQQkg=22M-621b

1

onza

troy=9.931

*g=31.

1

g

l lbtroY=Q.t75¡g

Volumen

1cm3=1ml-1cc=

1

gal=0.0038m3=0.

1

337ft3

1

m3=1

06cm3=35.31

pies3

1 lt=1

000cc=61

plgs=§.

gg629bbl

1lt=O.26429a1

1

pie3=28.321t=0.

I 781

bbl=7.48059a1

1

barri

l(oil)=

42gal=1591t=0.

1

6m3

1Plg3='16.39.*3

1

cubeta(USA)=0.

23lt=236.

58cm3

thecto

litro=1001t

Superficie-Area

1 m2=1

0000cm2=1

. 1

g6yd2=1

550.0031

plg

1m2=10.7639fi2

I

plgz=6.45

1

6cm2=0.

00694ft2

1ft2=929.03cm2=1

44pl92

t

hectarea(ha)=

1

0000m

2=2.

47

acre

1

acre=0.4ha=43560.

1 TpieP=4046.87m2

1ydz=9pieF=1296p192

1

area(a)=l

SS¡¡e

.

Tiempo

lmin=60seg

t

h=3600s=60min

ldia=24h=86400s

1año

bisíesto=366dias

1

decada=l0años

lsiglo=100años

l milenio=1000años

Potencia

1 kwatt=1

000watt=

I .34hp

t

hp=745.r*=550lbfVs

thP=76¡1nrrt

1

Cv=736Watt=75kgm/s=0.

736Kwatt=0"

9BGH

p

t

hp(brit)=§§0lbfm/s

t hp(metic)=7Skgfm7s

1 btuTh=1

054Watt=1

.41 3hp

1

btu/h=0.293Watt=3.

93"1

0ahp

1calTs=3.087lbf

pie/s

Densidad

1glcm3=1000k9/m3

1

slug/pie3=S1 5.4k9/m3

1 lbm/bbl=2.85309/lt=0.0029Kg/lt

1

kgllt=

1

0009r/lt=350.

5070lbm/bbl

Presion

1

Pa=0.

001 kPa=0.

000 1

45Psi=0.00000987atm

1

psi

=6.

8948kpa

=0.

068aÍ,'rr.i5

I

.

7

I

S&tor

r

1

atm= 1

01 .325Kpa=1

4.6959psi=

1 .01

3502bar

1 atm=760mmHg=1

4.7¡5¡plg2=1

.01

3*1

0sPa

lcmHg=1333Pa

l

dina/cm2=101=Pa

1

bar=

1

0sPa=

1

4.

Spsi=750ton

I

bar= 1

06dina/cme=

1

00kpa

l

HzO=9.800665*103KPa

UNIV.

CHAVEZ POMA

PABLO

SILVERIO

7

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UIi|VEñSIDAD

},IAYOR DE SAN

ANDRES

FACULTAD

DE

¡NGEi\¡IERiA

I¡iüE§I'iiIA

PETROLÉRA

1,RA¡iSPCRTES

Y ÁLtlÁ,CiNAJE

l'iIDROCARBURO§

ll

(PET-214)

TABLA

Fu*r¿a

1 l.l=

1

05dinas=2.248*1

&akiiopcncin

1

kilopondio=1

kgf=1

000lbf

1 kgf=9.81

N=9.

77lJ(La

Paz)

1

Ibf=4.45i\l=0.454KEf

1

poundal(pdl¡=6.

1 383N=1

3825.

Siina

l dina=1.00-5N

l kgf=2.2lbf

l lbf=O.

Traha3o

Ertergia

Calor

'1

joule(J)=

1 6TErgios=0.238Ca1

l

Ergio=1.001oKj

1J=0.73761b

pie

1

cal=4.186J

1 Btu=

1 055J

=?52}al=1.055'1

01

0Ergio

1 Kg

m=9. 8J=9.

8"

1

0TErgio=2.3,4cat

1 l(W

h=3.6*1 06J=3.6*1

013Erg

lcallq=1.8Btu/lb

VISCOSIDAD

ABSOLUTA

Y

DI $'¡AIVIICA

Lbf

s/inch2

Lbf

s/ñ2

Lbf hift2

Lb/ft

s

Lb/ft

h

Poiseuille(Pa

s)

1.45.104

0.0209

5.8"10-6

0.672

2.42"103

Foise(dina

s/crn2)

=e/cm

s

1.45"1$5 0.00209

5.8.10-7

0.0672

242

Ceniipoise

1.45"1ü7

2.09*10-

5.9"1$e

0.000672

2.42

Kc/m

h

4.03"10-8

5-E*106

1

.61"10-e

0.000187

0.672

Kqf s/m2

0.00142

a^e

5.69*10-5

6.59

237"1A'l

Lbf

s/inch2

1

144

0.04

4.63"103

1.67*107

Lbf

gft2

0.00694

i

0.000278

32.2

1

.16"1

0s

Lbf h/ft,

25

3.6"103

I

1.16*105

417"1A6

Lblft

s

0.000216

0.0311

8.63"104

1

3.6*103

Lb/ft

h

6*1

0-8

1.16"1

05

2.4*1e.s

0.000278

1

SISTEMA

DE UNIDADES

SI$TEMA

LGNGITUB

[{tAiffl

TIEMPO

VELOCIDAD

s.l

m

kg

S

nrls

Tecnico

metrico

m

u.t.m

S

mls

lnoles

tecnico

oie

slug

S

Pie/s

lnqles

absoluto

pie

libra

S

Pie/s

SISTEMA

FUERZA

TRABAJO

POTENCIA

CAñTIDAD

DE

MOVIMIENTO

s,i

N

J=Nm

J/s=V"l

Kq

mis

Tecnico

rnetrico

Ksf

Kqf

m

Kqf

m/s

u.t.m

nr/s

lnqles

tecnico

Lbf

Lbf

pie

Lbf

pie/s Sluq

pie/s

lngles

absoluto

Poundal(pdl) Pdl pie Pdl

oie/s

Libra pie/s

CANTIDAD

SIMBOLO

UNIDAD

S.I

neuclo¡¡

coi¡

UNIDADES

FUI.TDAMENTALES

fuer¿a

F

Newton

(N)

kq

m/s2

Trabajo

y

energia

W

Joule(J)

Kg

nfls2

potencia

pott

Watt0A/)

Kq

m2ls3

densidad

p*d

Kg/m3

Kglm'_

presron

P

Pascal(Pa=N/m2i

K§/l'n2s3

UNIV.

CHAVEZ

POMA

PABLO

SILVERIO

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UJ'.IIVERSIDAD

MAYOR DE SAN ANDRES

FACULTAD DE INGENIERIA

INGEI.iIERiA PETROLERA

TRANSPORTES Y ALMACENA.JE

DE HIDROCARBUROS II

(PET.214)

TABLA

DENSIDAD RELATIVA Y VISCOSIDAD CINEMATICA

DE ALGUNOS

LIQI..|IDO§

Viscosidad cinemáica=valor

de

la

tabla

10-6

GASOLINA

Visc.

Cine

(*'/s)

0.710

0.7

(^'/")

ALGUNOS OTROS

LIQUIDOS

Líquido

y

temperatura

Densid. relat

Visc. Cinem

(mz

/s)

Turpentina

a

20oC

0

862

1.73

Aceite de linaza a

30"C 0.925

?(o

Alcoholetílico

a

20oC

0.789

1.53

Benceno

a

20"C

0.879

0.745

Glicerina a

20oC 1.262 661

Aceite de castor a

20oC

0.960

1.031

Aceite ligero de maquina a

l6.5oC 0.907

tJt

UNIV. CHAVEZ POMA

PABLO SILVERIO

AC€,TE

LUAflCANTE

h{EDto

V'sc.

Cine

(m'ls)

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UNIV§RSIÜAD

MAYOIT

ÜE

SAN

ANDRES

FÁ.CULTAD

DE

INI}É¡iIERIA

INGEN:5ñIA

PETROLERA

TRANSPORTES

Y ALMACENAJE

OE HIOROCAR3UROS

II

(FET'214)

SITfrBOLOGíA

Q=

C¿:uc,lal.

¡-,; Fr+qinn

v-

Veiocidad.

G=

Graveclad

I

=

Peso

espec¡fico.

d=

Diametro.

=

Energia

añadida

o agregada

al

fluido'

e,=

i?ugcsidad

relativa.

eo=

Ftugosicad

abso uta.

ii,

:

Et

la

p*rdida

irreversible

de

la

carga'

=

Representa

la

energia

extraida

o

retirada

del

fluido'

H=

Elevaciones.

Re=

Numero

de

f?eynclds'

f=

Friccion

de

la tuberia.

l- l a¡¡i+r,¡l

L-

LVI

iqtiuu.

#

:

Viscosidad

cinetica

B=

Viscosidad

oinamica.

p

=

Densidad

T=

Temperatura.

Qb=

Flujo

de

gas

a condiciones

de

base'

Tb=

Temperatura

base.

Pb=

Presion

base.

Pra=

Presion

promedio.

z=

Factor

de

comPresibilidaC.

E=

Factor

de

eficiencia.

F=

Factor

de transmision.

MOP=

Presion

maxima

de

oPeraciÓn.

MAOP=

Presion

maxima

admisible

de

operaciÓn'

t=

Espesor

de

la tuberia'

S= Esfuerzc

de

cecencia.

E=

Factor

de

ccstura,

F= Factor

cje

diseño

o

locacion.

PFRir¡l=

Presion

de

prueba

de

resistencia

minima'

B=

Coeficiente

Ce

expansion

de agua.

DP=

Variacion

de

presion

debido

al cambio

de

temperatura'

V=

Relacion de

poison.

E=

lvlodulc

de

elasticidad

de

acero.

UNIV. CHAVEZ POMA

PABLO

SILVERIO

10

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CAPI,T'ULO

{

1.1

rNTROpllCCrÓN:

El

transporte

de

fluidos

a

cientos

de kilómetros

a través

de

tuberías

de diferentes

diámetros es de mucha importancia en razón

que

se

pueden

transportar

fluidos de

grandes

volúmenes a objeto de suministrar dicho

producto para

el abastecimiento de

los usuarios

pertinentes.

FLUIDOS

Compresibles Gas nafural

imcompresibles

Agua

Petroleo

GE;

crudo reconstituido

Keroseno,

gasolina

natural

Jet ful

Diesel oil

El transporte de fluido real es mucho

más

complejo

que

un

fluido ideal

debido a

que

la

viscosidad

de

los

fluidos reales

en

su movimiento aparecen fuerzas cortantes

entre las

partículas

fluidas

y

las

paredes

del contorno

de

la

tubería

y

entre las

diferentes

capas

de

fluido.

Bajo

estas consideraciones

para

determinar la cantidad

de

energía

perdida

debido

a

la

fricción

en un sistema de

fluido

es

importante

caracterizar

la naturafeza

del

flujo tales como

los

flujo

laminar

y

flujo turbulento.

1.2 ECUACIÓN

GENERAL DE ENERGíA

UNIVERSIDAD MAYOR DE

SAN

ANDRES

FACULTAD DE

INGENIER¡A

INGENIERIA PETROLERA

TRANSPORTES

Y

ALMACENAJE DE HIDROCARBUROS

II

(PET.214)

rfr .b-_

¡

t

a--

;

I

I

I

I

I

I

I

:

o

La

ecuacion

general

de

energia

se

considera

como

la

extension

de

la ecuacion

de

Bernoulli

posiblitando

resolver

problemas

en

las

que

hay

perdidas

y

ganancias

de

energia

entre

las cuales se

consideran

Ia

energia añadida

y

agregada al

fluido mediante

dispositivos

mecanicos

como

ser bombas

para

el transporte

de fluidos,

y

fluidos

compresibles

med¡ante

compresores

de la misma manera

considerar

las

perdidas

irreversibles

de

carga

en

el

punto

de

recepcion

y

el

punto

de

descarga

ya

sea

perdidas

internas como

resultado

de la fticcion entre elfluido

y

la

pared

interna

de

la

tuberia asi

como los

accesorios

conespondientes:

E

I

q

I

v,;

á¡

T-.:,

l"

v,

?-

Yri

¿1,

;

,,1-

-l-

P,

,.

;

¡l

_

L, _._

UNIV. CHAVEZ

POMA PABLO

SILVERIO

11

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lirli /Ei1:i:,1.)

M,{Yü§ frE lAN Áii,i¡flES

INGENIERIA

PE.|ROLERA

f.¿luliÁil

:ii

llic[r-¡iñFir¡'1

TRAI'¿SPORTES Y

ALiIIACENAJÉ E HiDROCARBUROS

I

(PET-Z1'r)

P. 1 ,-?

P, |v?

,

*

zi

+

z1 +

hu

-

h,-

h.q

=

--:

+

7-

+

22

í"1¡,-¡iu

F,

iL-

C,:riJe.;r-j ?r'esicn

que representa la aitura

de

la colurnna

de

fluido qu€

prodilce

I3

^..^,-l

-,

-.

...- .-

t.:

^^

l=:):-r1r t1:-idi-¡Ud

'1.

v?

ia*

üs i;l carea

de

velocided

que

representa

la

elevacion

necesaria

para

qlie

ei

fluidc

1o

elcanze la

vel':cidad

(v)

durante

una

ca¡da libre sin

friccion.

2L

:

ils

ia

carga

de

elevacion

que

repfesenta la energia

potencial

del

fluido.

hu

=

q*tresenta

la

energia

añadida

o agresada

al

fluido

mediante un

dlspositivo

mecanico como

ser

la

homba

liquidos

y ga§es

mmpresores.

=

Es la

perdida

irreversible de

la carga entre

les

secciones

1

y

2

ya

sea

debido

a

compon€nies

de

la

tr:beria

y

los accesorios

correspondientes

es decir

se d€ben

a

les

perdidas primarias

y

secundarias

que

se registran

Curante el

flujo de

fluido atravez

de

ie

tuberia.

hn"

=

Representa

la

energia

exiraida

o retirada

del fluido

mediante

un dispositivo

nrecanico eorño

ser la tuberia.

1.3

TIPO DE

FLUJO

El

tr^ansporte

de

fluido

pueden

producirse

mediante

el calculo

de

un

numero sin

Ciniensiones

conocido como

numero

de

Reynolds.

Donde esta

variable

relaciona la

velccidad, densidad,

viscosidad,etc

o

Flujo

laminar

§on

aquellas

en

la

cual

el fluido se

mueve

en

laminas

paralelas,

es

decir

no

presenta

un mezclado

microscopico

de las capas de fluidos

adyacentes

donde

su velocidad

permanece

constante.

Re

< 2000

f

Lujo

laminar

.

Fiujo

turbuiento

Es

cuando

las

trayectorias

de

las

particulas

de

fluido

se entre

cruzan sin

guardar

ningun orden

mientras la velocidad

de

fluido

fluctua aieatoriamente.

Re

>

4000

fluio turbulento

.

Flujo

parcialmente

turbulento

La transicion

Ce

flujo

laminar

o

tubulento

no

ocurre

repentinamente

sucede

scbre

cieria

region

en

la

que

el

flujo fluctua entre el

flujo

laminar

y

turbulento

antes

de

volverse totalmente

turbulento.

Regimen

de flujc

lam¡¡ar

Re<

2ü00

transicional

2000<

Re <

4000

turbulento

Re>

4000

UNIV. CHAVEZ POMA

PABLO

SILVERIO

12

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U¡JIVERSIDAD

MAYOR DE

SAN

ANDRES

FACULTAD DE INGENIERIA

II'iGENIERIA FÉTROLERA

TRANSPORTES

Y

ALMACENA.JE DE HIDROCARBUROS

II

(PET.214)

p1rLP2

I

1440

600

I.4 NUMERO DE

REYNOLDS

El numero

de

Reynold,

que

es

un

grupo

adimensional

que

el

regimen de flujo

delfluido

depende

principalmente

de

la

razon

de

las

fi¡erzas

inerciales

y

fuerzas

viscosas

del

fluido

esta razon de

fuerza

se denomina

numero de Reynold

y

se expresa

para

elflujo

interno atrav* de

las

tuberias

circulares de

la

siguiente

manera:

Re:

f

uerzasínercíales

u*d

ú

uerzasviscosas

Por

otra

parte:

Reernplando:

Re=

vrop*d

p

Donde:

v(m/s)=

Velocidad del ffuido en el interior

de la

tuberia.

d(m)=

Diametro interno

de

la tuberia.

o

(#)

=

Densidad del

fluído'

o

Qnz /

s)=

Mscosidad

cinetica

del fluido.

tt(Kg

-

s/mZ)=

Viscosidad absoluto

delfluido.

I.5 PERDIDAS

DE

CARGA POR FACTOR DE

FRICC|ÓN

El

factor

de

friccion

Y

es adimensional

que

esta en funcion al

numero

de

Reynolds

y

la

rugosidad relat¡va del

material

de

la tuberia

que

pudiera

ser PVC,

polietileno,

de

fierro,

de acero

inoxidable

y

concreto.

¡:

f

(Re,Er)r,

=

donde:

d=

Diametro interno de la tuberia

e= Rugosidad

efectiva de

la

tuberia

sin/revestimíento

Pz

:

600Ps¿

con/revestimíento P2

> 600Psi

u

,q

-_

p

stinrie

interno de

tuberia

La mayor

parte

de

las

tuberias

que

transportan

sufren alguna redurcion

en

su capacidad

de

transporte debido a las

incrustaciones

de

sedimentos

o

que

tienden

a depositarse

sobre la superficie intema de la tuberia,

principalmente

en sectores

de

quebradas

de

menor

desnivel.

Asimismo

el

indice

de

deteriodo

depende de la

constitucion

quimica

del

fluido que transportan asi mismo como del material de

la

tuberia, por

lo

que cuando

se

realiza el diseño

de

ductos

es

prudente

tener en cuenta las condiciones

probables

en

que

se encuentran despues de un

periodo

años

de

servicio.

Lo

mencionado anteriormente

fue

demostrado

por

colebrook

white rnediante la

aplicación de

su

ley

de transicion

que

si la rugosidad

aumenta desde 0.01

ptS

en

una

tuberia de 20plg de diametro

la

capacidad

de transporte

se

reduce en

un

25%.

Sin

embargo la

reduccion

correspondiente

del area

de la

seccion

sera

aproximadamente

2%.

Asi

mismo analizando los datos

de

ensayo

sobre tuberias de fundicion colebrook

UNIV. CHAVEZ

POMA PABLO

SILVERIO

13

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lj¡ti'.' :iilDi¡lD

MA'/Of, 0É

SAN

Al''i}RES

FA'ii-TAD

DE

INGÉNIERIA

IIiGE¡IlEEIA

P:TR..3LER,\

TRA}'¡SPORTES

Y

ALLI

.CENAJE

}E

HIDI1CCARBUROS

II

(PEI.21.1)

'¡¡hiie

Cebej':

Ce

la rugosidad

aumenta

unifornremente con los

añas

de

operación,

por

lo

tant*

puecJe

expresaise ccrrectamente

por

medio

de

la

sigr-;ient,s

ecr;acicn empirica.

€=€o+a*t

Dcnde:

e

=

Rugosidad

erectiva despues de

t años

ro

=

Rugosidad efectiva

inicial

de la

tuberia

a= lndice de aumento

anual

de

la

rugosidad

t

-

¿tf 1u5

Como

resurnen

de

la

friccion

delfluldo

concluimos

que

elfluido

en

movimiento

presenta,

resistencia

por

friccion

al fluir

donde

pañe

de

la

energia

dei

sisterna

se

c,cnvierte

en

energia

tecnica

(calor) que

se disipa a traves

de

las

paredes

de

la tuberia

por

la

que

circlila

el

fluido. La magnitud de

la

energia

qL¡e

se

pierde

deoenCe

de las

propiedades

delfiuldo

y

las caracteristicas de la tuberla como ser: Velocidad

delfiujo,

diametro de

la

t¡.¡beria

acabado

de la

pared

de la

tuberia,

longitud de

la

tuberia,etc

,Í,S

T¡POS

DE

PERDID.A§

O

CAíDAS DE PRESIÓI\¡

Durante el transporte del

fluido compresible o íncompresible atraves

de tuberias

se

producen

caidas

o

perdidas

de

presion,

dichas

perdidas

pueden

subdividirse

en:

perdidas

primarias

y perdidas

secundarias.

1.6.1 FERDIDAS FRIMARIAS

Son

aquellas

que

estan relacionadas con las

perdidas

de

la

energia

que

se

generan

por

ia friccion

entre

particulas

del mismo fluido

al desplazarse

dentro de

la

tubeila

y

la

friccion del fluido con

las

paredes

de

dicha

tuberia.

1.6.1.1 PÉRDIDAS DE FRICCIÓ¡¡ E¡¡ FLUJO TURBULENTO

La magnitud de

las

particulas primarias

de

las

perdidas

de carga o caida

de

presion

se

las

evalua atravez

de

la

ecuacion

de

darcy-

weisbach

cuya

ecuacion

es

ta

sigrriente:

Donde:

hr

:PerdiCa

de

carga

o carga

debido ala friccicn en

unidaCes

de altura.

f

=

Factor

de friccion.

L= Longitud de la tuberia donde se

g€nera

dichas

perdidas.

d= Diametro interno de la tuberia,

v= Velocidad

delfluido

en el tramo

de

la tuberia.

§=

Constante

gravitacional.

En

unidades

de

presion

la

perdida

o caida de

presion

esta dada

por

la

siguiente

ecuacion:

Donde:

AP

=Es

la

caida de

presion

l-=

Longitud

de la

tuberia

UNIV. CHAVEZ

POMA PABLO

SILVERIO

h¡=f*(:).(*)

^p=f.0.(r).(*)

14

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Atun.*u

cun*o'

H,,F."

UNIVER§IOAD

MAYOR

DE

SAN

ANDRES

FACULTAD

DE

INGENIERIA

INGENIER¡A PETROLERA

TRAI']SPORTES

Y

ALMACENAJE

DE HIDROCARBUROS

II

(PET.214)

v=

Es

la

velocidad

media

delflujo

de fluido

d

=

Diamefo

de la

tuberia

f

=

Factor de

friccion

p=

Densidad

de

fluido

g=

Constante

gravitacional

1.6.i.2

pERDTDAS

DE FRtcctó¡¡

oe

FLUJo LAMINAR

Cuando

se

üene

un

flujo laminar elflujo

parece

desplazarse

en

forma

de

varias

capas,

uno

sobre

la

otra

puesto que

elflujo laminar

es tan

regular

y

ordenado,

podemos

derivar

una relacion

entre

la

perdida

de energia

y

los

parametros

medibles

delsistema

de flujo.

Esta

ecuacion

se

llama hazen-poiseuille:

.

32¡tlv

,hr:ldz

En

unidades de

presion

la

perdida

de

energia o

caida de

presion

esta

dado

por

la

siguiente

expresion:

tL¡

/vz\

tp=f_p.(aJ.1.zl

I.6.2

EVALUACÉN

DEL

FACTOR DE

FRICC|ÓN

Como

se describió

anteriormente

elfactor

de

fricción entre

un flujo

laminar

y

turbulento

difieren

como

se

pueden

observar

en

los

siguientes

puntos.

I.6.2.I FACTOR

DE

FRICCIÓN

C¡¡ FLUJO

LAMTNAR

El

factor de

friccion

en flujo

laminar

esta en

funcion

del numero

de

Reynolds

para

lo

cual

consideramos

las

ecuaciones

de DARCY-

WEISBACH

y

HASEN-POISEVILLE.

hu

=

h¡,

rlr /v2\ 32*u*v*L

r.

l.a,).

\rrl

=

,,.

r.

a,

,.tr=ffi

6+

64

f=.:

donde

f==-

.f

Re

1.6.2.2 FACTOR DE FRICCIÓ¡¡

CN

FLUJO TURBT'LENTO

En el

regimen

turbulento

el

factor de

friccion depende

ademas

del

numero

de

reynolds

de

la

rugosidad

relativa de

la tuberia.

ar=d

Donde:

tr

=Rugosidad

relativa

de la tuberia

e

:Rugosidad

de

la tuberia

d=

Diametro

interno

de

la tuberia

UNIV. CHAVEZ

POMA PABLO SILVERIO

15

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L,¡ii'v'EitsiDA.)

IIIAYOR

DE

SAI'I

Al'iDR:S

É"..CULIAD DE

IHGENISRIA

I

h1C

EI']

IER

IA FEf

RO

LEP-{

TP,A|'ISFCRT=S

Y ALl,'tACENA.lÉ

OE

HIDROC¡\RBUñOS

ll

(P;T-214)

S*

denor¡iña

rugCIsidad

a

las

alturas

prom*dio

de las irregularidaciee

de

ia superficie

ii:iei"irr

cie

la tuberia.

Esquernfiticannenie

se

puede

repre§entar

de la

siguieñte

ril¿in8ía:

|

__,

/?-

2.51

r

vr

=

-zlog

tr,

*

o.

.

rJ

La ecuacion

anterior

presenta

inconvenientes

de

que

el

factor

no

aparece

de

forrna

expllcita

por

lo

que

debe

recurrirse

al

calculo

numerico

iterativo.

T"S.?.3

B¡AGRAMA

DE

MODDY

Es

la

representacion

gráfica

de

los

factores

cie

fricción

para

una

señe

decondiciones

de

fiujo

relacionadas.

Estas

curvas

relacionan

dosparánretros

adimimensionales,

elnúmero

de

Reynolds,

Re,

y

larugosidad

relativa,

e/D,

de

ia

pared

interna

de

la

tubería,

con

la

factor

defricción,

f.

tr

-=

-o

^-

:

i.:+§t

+é8,4.q

Figura

1: Diagrama de ModdY

*

:q

rL--:7)t'

¡¡É-1

t'

r

t

it

L v\§

_

J=-:

I

/

\()C¡-rl¡a'l 3(¡

..tNrarjla:¡().4

Fuente:

Ranald

V.

Giles'mecanica

de

fluídos

e

hiCraulica"

3ra

edicion'

1994

c

ü

J

k

gJ

e

a

U

d

E

E

r.,

=

3

C'

*

*

C

=

UNIV.

CHAVEZ

POMA

PABLO

SILVERIO

16

*t

.t

":l

-t

I

ii

-l

=ll

:

¿

;?

I

i

i-

I

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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN AI']DRES

FACULTAD DE INGEN¡ERIA

ING:N¡ERIA

PETROLERA

TRANSPORTES

Y

ALMÁCENAJE

DE HTDROCARBUROS

it

(pET-214)

1.6.2.4 FAcroR

DE FRtcctóru

ex zoNA

DE TRANslclór.¡

r

=

r(Re,i)

Para

determinar elfacÍor

de

fricción en tuberías

comerciales se utiliza

la

ecuación

de

colebrook White.

L tZ.S a-\

,r-r=

-ztog(.ur

*

,.r)

1.7 PERDIDAS

SECUNDARIAS

O

MENORES

En la

mayor

parte

de los sistemas de transporte

de fluidos las

perdidas

de energia

primaria

se debe a la friccion

de

la tuberia

como se

debe

a

la friccion

de

la tuberia

como

se describio antériormente. Las

perdidas

secundarias o el resto de los

tipos

de

perdidas

en

general

son

pequeñas

en comparacion

a

las

perdidas primarias

donde

las

perdidas

menores

o

secundarias ocufran

cuando hay un cambio de seccion de

la

tuberia,

es

decir

cambios

de trayectorias de

trayec{orias

de

flujo

obstruida

por

valvulas como

codos,

etc

Las

perdidas

secundarias

se evaluan mediante la siguiente ecuacion

Donde:

h¡.

:

Perdida

de energia menor

K

=

Coeficiente

de

resis;tencia(adimensional).

u=

Velocidad

delflujo.

1.7.1. PERDIDAS POR

DILATACIÓN

SÚBITA

n,.

=

*(á

,,,IffiI,-

L)

oZ

Cuando

se

transporta fluido

a

través

de

las

tuberías con cambio

de

diámetro

de rnenor

a mayor

por

medio

de una

destilación

súbita, donde la

velocidad

disminuye

abruptamente

ocasionando una turbulencia

que

genera perdida

de

energía. Por

consiguiente

la

cantidad

de

energía

perdida

depende del

coeficiente

de

resistencia

y

cuya ecuación

para

determinar

dicha

perdida

es la siguiente

/v2

\

n'= *(r*j

Donde:

K=

Coeficiente de

perdida que

depende

de

la proporción

deltamaño

de

Ia

tubería,

así

como de

la

magnitud

de la velocidad.

1.7.2

PERDIDA POR DILATACIÓN

GRADUAL

:

d1.v1

tt h rD2.V2

,.-i--:--.\

\--ilr

UNIV. CHAVEZ

POMA PABLO

SILVERIO

17

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 ,J]'iI\,IÉRSIDAD

MAYCR

OE SAi.¡

AI.{}RES

FACUI.TAD OE INGENIEiiIA

Ii.iCE¡i ; ]

Á

FJ:TflOL:RA

TF.qNSPORTES

Y

ALITIACEN¡.,jÜ Ü: HIDROCARBUROS

ll

(PET-214)

-T-

or.vr

I

I

Hs

Ia

iransición

cje

un conduclo

cle

transparte

de menor

c

rnayor menos

abrupto

debido

al

ernpiÉo

de

una

sección cónica

eirtre

i.Js

tics scilCuctss,

donde en

las

paredes

de

la

tr-rbería

tienden

a

guiar

al

fluirio durante

la rJqs¡¡':eltrai:ión

y

expansiÓn

de

la corriente

clelflujo.

Al igual

que

el anterior

ia

perdlda

por

dilaiación

gredual

se determina

por

la

siguiente

ecuac ón

K= Coeficiente

de

la

perdida

que

depende

de

la

proporción

del

diámetro

de

la tubería.

1.7.3

PERDIDA

FOR

CO¡\{STRACCIOI\¡

SÚs¡r*

Vz:Vt

d1,v

/,,'.1

\

h'

=

K(;)

\-D,/

-r

ld2,v2

I

n'.

=

*(rr)

D*nde:

K= Coeficiente

de resistencia

que

deoe;:cJe

Csl

mis¡no diámetro

de

la

tubería

y

de

la

velocidad

delfluido.

1.7.4

PERDINA

POR

CONSTRACCION

GP.ADUAL

v2)111

*

,,.: *(*)

K=

Es el coeficiente

de resistencia

que

depende

de

proporcion

de la relacion

de

diametro

asi

como de

el angulo

del

cono.

La

perdida

de energia

en una

constraccion

gradual

puede

disminuir

sustancialmente

haciendo

la contraccion

mas

gradual.

En

la

figura

que

se

muestra

la

contraccion

de este

tipo

formada

mediante una

seccion

entre

dos

diametros

diferentes

con

cambios

obruptos

a

la

junta

de la soldadura

la variable

para

determinar

la

perdida

de energia.

1.7.5

PERDIDA

DE

SALIDA

Durante

la

salida

del fluido de

un

conducto

hacia

un

gran

depósito

o tanque

de

almacenamiento

la

velocidad

disminuye

hasta casi 0. En

el

proceso la energía

cinética

delfluido

que

poseía

en

elconducto

indicada

por

la cabeza

de

velocida

¿

("'/zg)

se

disipa

por

to

tanto

laperdida

de

energía

para

esa

condición

es

la

siguiente

"

=

-(*)

1,,

-

UNIV. CHAVEZ POMA PABLO SILVERIO

18

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UNIVERS¡DAO

MAYOR

D:

SAN ANDRES

FACULTAO

OE INGENIERIA

lNGEI.;IERIA

PETROLERA

TRAI.ISPORTES

Y ALI\IACENAJE

DE HIDROCARBUROS

II

(PET.214)

Para

esta condición el

coeficiente

de

resistencia

es igual a 1

(K=1).

Dicho

valor

se

usa

sin importar

la forma

de salida

del conducto

que

la conecta

con

la

pared

deltanque.

1.7.6 PERDIDA

A I.A

ENTRADA

Un

caso

especial de una contracción

ocurre

cuando

elfluido fluye

desde un

depósito o

tanque almacenamiento

de dimensiones

relativamente

grande

hacia

un conducto.

El

fluido

debe

acelerar

desde una

velocidad relativamente

despreciable

respeclo

a

la

velocidad

de flujo

del conducto.

La facilidad

con

que

se

realiza

la aceleración

determina

la

cantidad

de

pérdida

de

energía

y

por

lo

tanto el valor del

coeficiente

de resistencia'de

entrada depende

de la

geometría

de

entrada

cuya

representación

esquemática

es

la

siguiente.

l,

=

*(*f)

I.7.6 COEFICIENTE

DE

RESISTENCIA

EN

CODOS

DE TUBERíA

En el

sistema de transporte

de fluidos

generalmente

es

empleado en los

accesorios

conocido

con

el

nombre de

codos

a

fin

de facilitar la construcción

de la misma

donde

se

requiere

cruces

especiales así

mismo a

través de

la curvatura

de

la

tubería acorde

con

la normativa vigente

donde la

resistencía

alflujo en un

codo

depende

de

la

proporción

del radio

del codo.

La resistencia

se

da

en términos

de

proporción

de

longitud

equivalente

(T)V

por

lo

tanto

el coeficiente

de

resistencia

se determina mediante

la siguiente relación.

*

=

(T).t

Donde:

K=

Coeficiente de resistencia

Le=

Longitud equivalente

d= Diametro

interno

de la

tuberia

f=

Factor

de

friccion

La

ecuacion anterior establece

que

la

perdida

de

energia

que

provoca

el

accesorio

equivale

a

la

perdida

de

energia

que

causa

por

un tramo

de

la

tuberia, cuya longitud

de

la

misma

es

la longitud

equivalente

I.7.7 COEFICIENTE

DE RESISTENCIA

EN

VÁLVULAS

Y

JUNTA DE

§OLDADURA

Si bien es importante

la uülización

de válvulas

en transporte de fluidos

a través

de

tuberfas sin embargo

ocasionan

caídas de

presión.

De

la misma manera las

juntas

de

soldadura

del

sistema

de transportes

causn

el mismo

efecto

que

el anterior

es decir

k

de

tablas

UNIV. CHAVEZ

POMA PABLO

SILVERIO

19

I

I-

 -_/ --_____->

/:

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'.

(T).(*)

=

-(*)

Lr,'.li\/E¡SiOA0

MAYOit ¡E

SAN

ANDRES

TACULTA

DE

ING=NIE¡tIA

li.lGIlilE¡l.A

P:TROLERA

TR.j,NSPORTES

y

At|ltAü:l,iA.tf DI

HlDROf.t,iR¿UROS

il

(PET-214)

.loncie Ias

pérdidas

de

energía

de

los diferentes

sccescr:os

mencionaCcs

antericrmente

§e

determirla

mediant€

ia

siguiente

expresiÓn

mifierrá;iüa:

Corno

se

habia

mencionado

anteriormente

el

vaior c a;

(T)**

dencmina

proporcion

de

longitud

eqr-rivalenie

cuyos

Valores de

la misma

se encuer¡iran tabulaclas.

1.7.9

LONGITUD

EQU¡VALENTE

Es

aqueila

longitud de

tuberia

que

ocasionaria

las

misrnas

perdidas

en alEun

accesorio.

perdida

priniaria

=

perdida

secundaria

, t .-\

''

=

t;i).

t

Le

f*T=

zdr

t-e

=

i<

i7.)

1.7.10 DIÁMETRO

EQUIVALENTE

Es

e

diametro

de une tuberia

de seccion

circular

que

al

igual

que

el caudal,

longitud el fluido

genera

la

misma caida

de

presion

que

en

la

otra

tuberia

1.7

.1 1 PERDIDA§

TOTALES

En

general

las

perdidas

de energia

o

carga total

de un s¡stema de

tuberias

de transporte

de

fluido

se

determina mediante

la

siguiente

relacion

ht-¡totates¡

:

hl-(primaria)

* hL(secundaria)

h,,,^.-,-",

=

i

n.I

-

E*i

*i.f

¡L(totares)

-

*'

di Zg'

*r"'

,f

Donde:

i= Representa

cada

tramo de tuberla

con

diametro

constante.

j=

Repi"esenta

cada

accesorio

que provoca

una

perdida

secundaria

Para el caso

de un

sistema de tuberias

de

transporie

de fluido con

diametro

constante

la

ecuacion

anterior

se reduce de

la siguiente

manera:

hL

ro¡¡,

=

n.

ir.

(|)

-

*']

1.8

TIPOS

DE

IN§TAL,ACIONES

DE

TUBERíAS

En ei

transporie

de

fluidos

ya

sea

gas

o

liquidos

en

la

gran

mayoria de

las instalaciones

principalmente

en areas

urbanas

como

ser

instalaciones

domiciliares

comerciales

e

industriales

estan comprendidas

por

instalaciones

en

serie

y

instalaciones

en

paralelo.

UNIV. CHAVEZ POMA

PABLO

SILVERIO

20

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.1*-

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UNIVERSIDAD MAYOR

DE SAN ANDRES

FACULTAD

DE INGENIERIA

CAF¡TULO

2

HSTUDIO

DE LA

DENflAS{D,q

Y

2.1 INTRODUCCIÓN

INGENIf ]iIA

PETROLERA

TRANSPORTES

Y

ALri{ACINAJE

OE HTDROCARBUROS

il

(pET-214)

BETERM¡}¡ACIÓi"{

DE

LA RUTA

EEL

DUCTO

v1.c1

li=-

F.ñOTE'JIDA

RIO

ALTERNATIVA i

/

,EsE

P

LANT,A

.LIGUIDO

z?ryA_

l:-r'H:';ij.l

Aa,v2,a2

AR(trUEOL-'3ICA

_

T.i=:==:-l

t'.-:-f5'l

Para

diseño de ducto

se tiene

que

considerar las

diversas variables

que

íntervienen

en

eltrazo

del ducto

es

decir desde

las

zonas de producción de hidrocarburos hasta los

centros

de consumo

potencial

del

citado

producto:

cuyas variables

a ser tomadas

en

cuenta

son

las

siguientes;

o

Demanda

de los hidrocarburos

.

Areas de influencia

.

Areas

protegidas

?.,

Zgfas

de inestabilidad

geológica

¡

Zonas arqueológicas

.

Cruces

de

propiedades

privadas,

cruce de

quebradas,

ríos, caneteras,

iineas

férreas,

etc.

2.2

DETERMINACTÓN

DE

LA DEMANDA DE

HIDROCARBUROS

Para

determinar

la

demanda de hidrocarburos

deben

tomarse en cuenta el

consumo

de energía

eléctrica del sector industrial,

comercial

y

domésüco.

En

elmismo

sentido

deberán

con§¡derarse

el consumo

de combustibles iíquidos

así como la

cantidad

de

servicio.

....-/

La determinación

de la dernanda

de

energía

eléctrica

es

menos complicada

que

la

determinación

de

la

demanda

de combustibles líquidos,

en

virtud

que

se limita

a la

sustitución

de

combustibles

líquidos

(diésel

oí1,

gasolina

especial,

GLP) utilizados

para

la

generación

de

energía eléctrica,

consumo

de automotores

y

consumo doméstico

por

lo

que

todos estos hidrocarburos

deben

ser

sustituidos

con

el

hidrocarburo

que

se

requiere

transportai

a

través

de

un ducto.

f l:i=l=-¡

A-REA

-ji-.-ir:á131

URBANA

.ALTERh¡ATTVA

1

GE'GRAFICA

¡I'JES].AELE

AÑOS

201

0

2011 2012

20r3 2014

2015

zulo ¿utt

¿u tó

2019 2420 2421

COI-ISUMO

illH

(m3)

219.22

236.99

256.20 276.97

299.43

'\)1

-7

4

349.96 378.33

409.01

478.O2 51

§.78

La determinación

de

la

demanda

y

de la

proyección

de

la

misma

es

mucho

mas

complicado debido

a

que

tienen

que

considerar variables

para

proyección

de

la

demanda:

.

Crecimiento de los

automotores

o

Crecimiento

de

transportes

aéreos

(aviación)

e

Pollticasenergéticas

UNIV. CHAVEZ POMA PABLO SILVERIO

51

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I]I.-IIVERSIDAD MAYOR DE

SAN

ANDRES

FACULTAD

D: INGENIERIA

INGENIERIA PETROLERA

TRANSPORTES Y

ALfuIACEI.IAJE DT

HiDROCAREUROS

II

(PET-214)

En ambos casos la demanda debe estar identíficada mes

por

mes

ya que

elconsumo

varía según el

periodo

estacionario del

año

como

es

elcaso

del

suministro

de energía

eléctrica en

periodo

de

lluvias

las

turbinas termoeléctricas

son reemplazados

por

las

hidroeléctricas así mismo

elconsumo

de combustibles

principalmente

eIGLP

y

gas

natural

presentan

consumo

mayor

en épocas de

invierno.

2.3

ÁREAS

DE INFLUENCIA

La demanda

de

hidrocarburos está

relacionado con

elestudio

del

mercado.

En

este

entendido

es importante

tomar en

cuenta

elconsumo

del

área de

influencia

principalmente

las

de

potencial

consumo, mismas

que

representa

generalmente

en las

caneteras troncales motivo

por

el

cual

en

algunos

sectores

lo§

ductos

son

paralelos

a

las carreteras. Esto no

quiere

decir

que

el ducto necesariamente

tiene

que

cruzar

por

dichos

predios

de

potencial

consumo sino

por

alrededores

del área de influencia.

2.4

VARIABLES

QUE

AFECTAN EN EL TRAZO DEL DUCTO

2.4.T

ÁREAS

PROTEGIDAS

:

Durante

el estudio de la ruta del trazo

se

tiene

que

evitar cruzar

las

áreas

protegidas

a

través del

análisis

costo-

beneficio

principalmer¡te

cruzar el cenüo

del área

protegida

en virtud

a

que

las

aperturas de

la

senda, derecho de

vía,

zanjado

y

la restauración de

las mismas

en

razón

que

las normativas existente

son especiales como

es

el caso de

la construcción del ducto üene

que

ser realizada a través

del

SERiIAP

(para

las áreas

protegidas)

y

así

como

de

la

autoridad

competente

(ministerio

de

medio

ambiente).

2.4.2 CRUCE DE RíOS

En el

caso de que

elúazo

es inevitable

elcruce

del

rio

es recomendable realizar

el

estudio hidrológico mismas

que permitirá

evitar

problemas

de ductos

por

las

riadas

que

se

presentan

en épocas

de

lluvias transportando cuerpos de

agua

que

anastran

piedras

ocasionando

la rotura

de

las

tuberías como

resuttado

de ello

podrían

presentarse

daños sobre

el

medio ambiente así mismo

sobre la socíedad cívíÍ.

Figura: Cruce aéreo simple

Tl]*iE:€ Sür(Xf:

Fuente:lng.

Mario

Andrade

"Un

viaje liviano

por

la

industria

petrolera"

1a

edicion.

2009

.4\C:--¡.

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UNIV. CHAVEZ POMA PABLO SILVERIO

52

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1J§]VEA.CICAD

ITIAYoR

SAN

ANDRES

TACULIAD

DÉ INGENIERIA

A

LL

n

*.

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H.r\§t'

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J¿¡

"

s

IFiCEI]¡ERIA

PETROT=RA

TRANSPORTES

y

ALMACE|.IAJ:

DE 1..{TDROCARBUROS

I

(pET-214)

Figura:

Cruce

dirigido

subterraneo

Fuente: lng.

Mario

Andrade

"Un

viaje liviano por la industria petrolera"

la

edición. 2009

2.4.3

CRUCES

DE

ZONAS

GEOLÓGEAS/IENTE

INESTABLES

Otra

de

las

variables q.ue

limitan

el

cumplimiento

satisfactorio

económico

para

el

trazado

de

la

ruta

son

los

dem.¡mbes y

deslizamientos

de

las

€pas

terresires,

dichas

anomalías

que

pudieran

afectar

la

operación

continua

de

ductos

de

transportá

Oe

hidrocarburos

así

como

de impactos

al medio

ambiente y

ta

afecfacíón

def

sumínístro

continuo

de hidrocarburqs

a tos

usuarios

en

este

entendido

las

empresas

operadoras

deben

contar

con

la

documentación

denominada

"plan

de

contingencia".

ENSAi{CtiE

D[

rJoYo

Pfi-üto

JATADO

DET

DUCTO

Fuente:

lng.

Mario

Andrade

"Un

viaje

lMano

por

la

industria

petrolera"

le

edición.

200g

Figura:

Cruce

excavado

con

túnel

horÉontal

CAIIAL

NIV L

OE AGUA

uAou

n¡A

TUNELlÚ3CA

UNIV. CHAVEZ POMA PABLO SILVERIO

rERFI)RACiÓN

PILQIC

EXCAVAcIÓN

53

F

x

cA'r dctó

N

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ri\ir,r'ERSrD::D

MAyoF

1:.sAr{

ATTDRES

rRA¡r_cpi¡-,ÍE:;,';;i,I;lil5;l?onf,is.^.ruRos

il

(pEr-214)

FhCULTAD

DE

INGE¡ilERlA

:.,]I.

{:.

ÉSF¡AS

ARSU

ECILéGICA§

D*i inis¡¡o

rnodo §e tiene que

eviter

reeli:ai

tr¡r*;'qlre

cru;3n

zona§

arqueolÓgicas

a

fin

.Je

evitar

posii:ies

formuiaciones

ci-*

*irgo

ctn-I,)

I'eeuitaco

del impaclo

cr-,i'íe§p0nd¡ente.

2.5

§TLECCIÓN

LA

RUTA

DHL

ÜUCTÜ

Pi-in,.:eroconsisteenlarecolecciÓndelainf¿rmaciÓnyposteriormenteprocesarce

rnc:-io

que

pueda

visualizar

como

ser:

*

Zonas

geolÓgicamenteinesta'oles

r

Lugaresarqueológicos

n

Areas

Protegidas

.

ProPiedades

Privadas

.

Cruce

de

ríos

Y

quebradas

o

Carreteras,

vías

férreas'

etc'

L*informaciÓnquenospermitevisualizarent¡.elasmásirnportantesson:

.

Fotografías

aéreas

.

MaPas

toPrrgráftcos

.

MaPas

geológicos,

etc'

2.

5.

1 LEVANTAMI

Eh¡TO

TOPOGRÁFICO

Comprende una

amplia

garna

Ce

trabaios

cle

campo

y

gabinete

culminando

en

la

edición

e

impresion

["

"ártr"

multicotJr"Js;;;¡r;á

ie

nivel,

es

decir representando

lr.

infot*rciones

citadas

anteriormente'

?.5.2

TRABAJO

DE

CAMPO

Y

GABINETE

Es

la

etapa

de

obtenciÓn

de

datos

topográfico:

?11:::o

ser

procesado

mediante

cálculos

matemáticos

pare lueEo

ser

6eivs¡'''-1o$

a

modalirjades

grafrcas

de

la

expresiÓn

como

ser

cartas

y

planos'

2.5.3

MAPA

TOPOGRÁF¡CO

Es

una

representaciÓn

generalmente

parcial

del

relieve

de

la

sr'rper{icie

tenestre

a

una

iffi:?J|tJ:':3

,o.

pranos

topográficos,

ros

mapas

toposráficcs

representan

con

amplias

áreas

del

tárritorio

como

ser

ii'=l'i"iá'cto"ub'icaciÓn

cjel

país'

curuas

de

Xur?'*r,u*o

a

través

de

la

utilizaciÓn

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sÍmbolos

y

trazos

auxiliares

penniten

ie"áno."t

rnontañas,

valles'

ríos

y

otras

características

del

terreno

así

como

inf"*'"ien

de

construcción

de

asentamientos

humanos,

carreteras

Puentes'

etc'

UNIV.

CHAVEZ

POMA

PABLO

SILVERIO

g

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UI]IVEfi,SiDAD

MAYCR

DE SAN

ANDRES

FA.CULTAD DE INGENIERIA

ING:N ERIA

PETRCLER,\

TRANSPORTES Y ALMACENAJE DE HIDROCARgUROS

II

(F8T.214)

2.5.4

PERFIL

TOPOGRÁFICO Y LONGITUDINAL

El

perfiltopográfico

es una representación de tipo linealque

permite

establecer

las

diferencias altitudes

que

se repres€ntan a

lo

largo

deltrazo

del ducto de acuerdo

con

la

regularidad

que guarda

la

dirección de reconido, misma

que

se clasifican

en

'

Perfileslongitudinales

.

Perfilestransversales

El

perfil

longitudinal es un

perfil

topográfico

a lo largo del eje deltrazo es decir

es la

representación de su superficie topografica

con el

plano

vertical. Los

perfiles

transversales

son

perfiles

topográficos en

dirección

perpendicular

aleje

de

la

carretera

o derecho

de

vía

por

los

puntos

secuenciales

que

se utilizan

para

calcular

movimientos

de

üena

y

bordes de

la

exploración delderecho

de

vla.

300

25,o

200

't

50

100

50

o

(Dlf

¡ñct

tn

Im

X BO)

2.5.5

PROCEDIMIENTO FARA'DIBUJAR

EL PERFIL

TOPOGRÁFrcO

l. Sobre el

mapa topográfico trazar

la ruta seleccionada

ll. Durante

el

trazado

de

la

ruta definir

la intersección de

la

llnea

recta como cada

una de las curvas de nivel e

igualmente establecer

cota.

lll.

Orientar

sobre el

mapa

topográfico

una

hoja de

papel

milimetrado

de tal

manera

que

el

eje horizontal sobre

el cual

se

va a dibujar el

perfif

sea

paralelo

a

la

línea del

mapa.

lV.

Se

proyecla

sobre

el

eje

horizontal

la intersección de cada

curva de

nivel con la

línea

recta

tomando

en cuenta de anotar

la cota correspondiente.

V.

Se traza el

eje

verticalque

representa las alturas o cotas

y

se deflne

la escala

que para

dar una

impresión

más

fuerte

del

relieve

se

exagera

4 o 5

veces con

respecto

a la

escala

horizontal.

Vl.

Se

localiza con

respecto

al

eje vertical el

valor

de

cada curva de

nivel

proyectada

Vll.

Finalmente

se

unen

estos

puntos

para

obtener el

perfiltopográfico.

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UNIV. CHAVEZ

POñ¡IA

PABLO SILVERIO

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INGENIERIA PETROLERA

TRANSPORTES

Y

ALMACENAJ='

DE

HIDROCAREURCS

II

(F8T.214)

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UNIV. CHAVEZ

POMA PABLO SILVERICI

U¡{¡VERSIOAD

MAYOR

DE

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ANORÉ.S

FACULTAD Dg ¡NGENIERIA

L1

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II¡Ji"'EflS]DAD

MA,YOR

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TACULTAD

DE INGENIERIA

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TRAIIISPCIT:3

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DE

HTDROCARBUROS

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4035

CHAVEZ POMA PA§i-O SILVERIO

57

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UNIVERSIDAD

MAYOR

DE SAN

ANDRES

FACULTAD

DE

INGENIERIA

§GBIilr-nofi¡erhi

INGENIERIA

PETROLERA

TRANSPORTES

Y

ALMACENAJE

DE

HIDROCARBUROS

II

(PET.214)

* '§v

k*.,-'"

;,'i

,'

Perfilde

Elevación

58

UNIV.

CHAVEZ

POMA

PABLO

SILVERIO

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UI.IiY:RSIDAN

MAYOR

DE

SA|.J

ANDRES

FACULTAD DE INGENIEEIA

iNGE¡iI=RiA

PETROLERA

TR,AT..]SPORT=S

Y ALMACENAJE

DE HIDROCARSUROS

II

(PET.214)

CAP¡TULO 3

TRAN§PORTE

DEL GA§ NATURAL

E

proceso que

se

requlere para transportar

el

gas natural

del

subsuelo a

destino final

para

su

uso

es complícado.

El movimiento efectivo

y

eficiente

del

gas

natural desde

las

regiones de

producción

a

las de consurno

requlere un sistema

de

transporte

extensivo

y

elaborado.

El

gas

natural

generalrnente

tiene

que

sertransportado

grandes

distancias

para

llegar

a lugar

donde

será utilizado

por

que

debe ser

transportado

por

varios

kllómetros desde

las

áreas

de

producción

hasta

las

ciudades

para

su consumo o

petroquímicas

para

su

proc€amiento.

3.1

SISTEMA

DE

TUBERIAS

Las

tuberías

que

se

utilizan en

el

transporte

de

gas

natural

pueden

medir

desde 6

a

48

pulEadas

en diámetro,

pero

algunos componentes

de

las

tuberias

pueden

tener

diámetro menores de

hasta

0.5 pulgadas en diámetro.

Las

tuberías

de

transporte

están

diseñadas

de acuerdo

a los estándares

de la Ameriaan

Petroleum

lnstitute

(APl).

Las

tuberías

son

producidas

en

fábricas

especializadas.

Existen

dos dfferentes técnicas

para

la fabricación

de tuberías,

una

para

tuberías

con diámetros

pequeños

y

otra

para

tuberías

con

diámetros

grandes.

Para las tuberias de

diámetros

grandes

las tuberías

son

producidas

a

partir

de

hojas

de

metal las cuales

son

dobladas

en

lorrna detuberías

con los

lados soldados

para

formar

las tuberías.

Las

tuberías

con diámetros

pequeños

pueden

ser

producidas

sin

soldadura.

Esto envuelve

el calentamiento

de una

barra

solida

de

metal a temperaturas

elevadas

para

luego introducir

otra, entonces,

se crea

un agujero

por

medio

de la barra

solida de

metal a temperaturas

elevadas

para

luego

introducir otra, entonces,

se crea un agujero

por

medio de

la bana

y

se

produce

una

tubería.

En

los

dos

casos

las

tuberías

son sometidas

a

pruebas

para

asegurar

que

pueden

resistir

las

presiones

y

estreses

que

se ejercen

en

las

tuberías durante

el

transporte de gas

natural.

El sistema de tuberlas

es

también

cubierto

por

una capa aislante

para

asegurar

gue

no

se

produzca

corrosión

cuando

las tuberías

son

posicionadas.

Esta

capa

protectora

no

permite que

la humedad

deteriore

y

herrumbre

las

tuberías.

3.2

CONSTRUCCTON

DF GA§SDUCTOS

La

construcción

de

un

gasoducto

requiere

planeamiento

y

preparación.

Asumiendo

que

la

compañía

constructora

obtiene

todos

los requerimientos

y permísos

para

la

construcción del

gasoducto

la

cons{rucción

da

cornienzo.

Estudios extensivos

de la ruta

son completados,

estudlos

aéreos

y

terrestres

son

realizados

para

asegurar

que

no

se

presenten

contratiempos

durante

el

ensamblaje

del

gasoducto.

El ensamblale

del

gasoducto es completado

por etapas.

Prirnero, la

ruta

del

gasoducto

es

limpiada

de cualquier

cosa

que

pueda obstruir

la

construcción.

Una

vez

que

la ruta es

limpiada elequipo

de

construcción

entra

en elárea

y

secciones

del

gasoducto

son

ubicados

a lo

largo

de la

ruta. Estas secciones

del

gasoducto

tienen

un

largo de

40 a

80

pies

y

son

especificadas

para

su

localizacion.

Esto

significa

que

según

el

área

se tienen

diferentes

requerimientos

tales como

e{

grosor

de

la tubería

y

su

protección.

Una

vez

que

el

gasoducto

esta instalado,

las trincheras

son cavadas

a

lado del

gasoducto.

Estas trincheras

tienen

generalmente

5 o

6

pies

de

profundidad,

esto

depende de las

regulaciones.

En determinadas

áreas,

incluyendo

elcruce

de

caneteras

y

cuerpos

de agua,

las fuberías

están

aun

mas

profundas.

Una

vez

cavadas

las

UNIV. CHAVEZ

POMA

PABLO

SiLVERIO

(o

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UNIVERSIDAD

MAYOR

DE SAN

ANDRES

FACULTAD

DE

INGENIERIA

INGENIERIA

PETROLERA

TRANSPORTES

YALMACENAJE

DE

HIDROCARBUROS

II

(PET.214)

{

§§

trincheras,

el

gasoducto

es ensamblado

y

curveado

si así

se

requiere

para

adaptarlo

a

la

ruta. Un

revéstimiento

es

aplicado

alfinal

de cada

sección

(el

revestimiento

aplicado

en

las

fabricas

usualmente

deja

los finales

de

las

tuberías

limpias

para

no

interferir

en

el

soldado)

y el

revestimiento de

toda

la tubería

es

inspeccionada. Existirán secciones

del

gasoducto

que

no estén

enterradas

esto

dependerá

de

varios factores

como

por

ejemplo

elfactor

medio

ambiental.

Üna'vez

que

el

gasoducto

es

soldado,

curveado

y

revestido,

es ubicado

en

las

trincheras.

Luego

lás

trincheras

son

rellenadas

cuidadosamente

para

que

no se dañe

el

gasoducto

ni

su

revestimiento.

El último

paso

de

la

construcción

es

la

prueba

hidrostátíca.

Esta

prueba

consiste

en

hacer

fluir

agua

por

el

gasoducto

a

presiones

mayores

con

las

que

se

transporta

el

gas

natural.

Esto

sirve

para

asegurar

que

el

gasoducto

será

capaz

de

resistir

las

presiones

y

también

para

asegurar

que

no

existan

grietas

o

fisuras.

Elcolocado

del

gasoducto

a

través

de

ríos

se

lo realiza

de dos

maneras.

La

primera

es

el

colocado

del

gasoducto

en

el fondo

del

rio con

una capa

especial

de

revestimiento

para

prevenir

fiáuras

y

una

cubierta

de cemento

para

asegurar

que

el

gasoducto

permanezca

en

elfondo

del rio.

La

otra alternativa es el

uso

de perforacíón direccional'

Ún

túnel

es

perforado

por

debajo

del

rio

por

donde

el

gasoducto

pasara.

Esta

alternativa

también

puede

ser

usada

para

atravesar

una

carretera'

Cuando

el

gasoduc{o

es

instalado

y

cubierto,

se

hace todo

lo

posibte

para

retornar

la

ruta de

gasóducto

a

su

estado

original.

Esto

incluye

el

reemplazo

de

los suelos,

canales

de

irrigáción

y

otras

cosas

que

pudieron

ser

rernovidas

durante

el

proceso

de

construcción.

Figura: cuadrilla

de

tendido

de

ducto

d

s

fe

,#

ñ

#*{

&

-3

Fuenie:lng.

Mario

Andrade

"Un

viaje liviano

por

la índustria

petrolera"

1a edicion.

2009

60

UNIV,

CHAVEZ

POMA

PABLO

§ILVERIO

rc

1,.,,

,

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UNIVE¡TSIDAD MAYCA

Di SAN

AI}1DF,€S

FACULTAD

OE INGEi IEíTIA

INGENIERIA

PETROLERA

TRANSPORTES

YALMACENAJE

DE HIDROCARBUROS

II

(PET.214)

,

fI*

-,

; i'

Jg.l:,

'

'i

C.' " *

-*l

--d

I

Lt_t

i

i.

l--

.,

;

'

--§

-_

jt

I

,

-,'¡

f.r

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.. ,rl,-

_rf

1

1

tf

*-l

i , ¡l

=t

Ji

{

¿-l

i:-.

t

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4*

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l

L-e-:

i.-1

:

..r

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1

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ÉL

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- -

'§,

r;

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J {b--

,.5ü

¡-t]

* H

-

dE

I

i

üE:

IE {+(

ts

7t

Tf

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+n

UNIV. CHAVEZ POMA PABLO SILVERIO

+,r

il,

atI,t

ílr.x

$-t.:

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i

I

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Ét

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I

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-

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I

_-"_E-

t

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-

¡

61

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Ui\IIVEPSIDAD

illAYOR

DE

ShN

A 'i ii:::S

IIIGENIERIA

PETROLERA

FACULTAD

DE

INGE¡IIEP'IA

.i

RA}.]SPJRí.ɧ

V ¡i»I¡CE¡¡ruE

DE'HIDROCARBUROS

II

(P=T-214)

3. 3

HSTACI

Ü

hi

Es

üoi ¡

rr'

n['ái]]1AS

Las

estaciones

ccmprss¡jras

ilenen

como

función

principal

mover

el

sas

natural

a

travás

cle

la

red

de

gascciultos.

Para

loEi'ar

**'*

J

gá"

nntutuies

cornprin-:ietl

en

una

estacién

compresora

ru*Surá;Jo

q;;

*ifiu;, Uálul

natural sea,continoi:

hasia

llegar

a

la

siguienie

estacion

"o*prluqr*.

nepen*Énao

de

la

extensiÓn

del

gasoducto

se

determinara

el

núnlero

y

locaiizacicn

da

las

estaciones

compre§;+¡''*s'

Las

estaciones

compresoi-as

logran

cornprinrir

y

a

su

i,*u*t

el

gas naturál

u'iiii:;ando

una

turbina

o

Ir"uto,t;ro,nus

de

compresién

ganan.energía

utilizando

una

pequsña

pcrción

del

gas

natural

que

comprimen.

La

turbina

srrve

fr:ra

operar

un

comóteior

centrifugas

en

cual

contiene

un

ventilador

que

comprrme

V"ü*n"á

el

gas naturát

a

través

del

sistema

de

tub*rías.

Algunas

estaciones

.o*pr*.oi*s

usan

motor

eléctrico

qt're tarnbién

sin¿e

para opera,

uo

.*áiáior

centrizugru.

?*i*

*"

requiere

el

uso

de1

gas

natural

que

se

tr-ansporta,

puro,

n*f"sita

una

fuent*

ui¿*tri..

cercana.

Las

estaciones

compresoras

deben

s€r

capace.;;ü;ilJ;ia

otferentes

ceudales,

presiones

y

temperaturas

por

que

estas

varianan

u*peiá¡án*o

áer

estacfo

cel mercado

del

gas

natural.

En

adición

a

la

compresión

de

gau

natuát,

las

esiacionás

de

ccrnpresiÓn

usualmente

contienen

algún

tipo

de

líquido

u"p*rrüni'párecido

al

usado

para

deshidratar

el

gas

natural

durante

cu

prcc.esamientc.

Estos

líquidos

separadores

asegufan

que el

gas

natural

sea

rnás

pL¡ro

y

usualmente

*"

niti,

ui

g"=

antes

de

ser

comprimido'

S.4IN$PECCIOHYPftcCEDIM¡Éh¡To$05&IAF{TEN *IIENToDELGA$0DUGTo

Para

asegurar

la

eficiencia

y

seg.uridad

de

las

operaciones

del

gasoducto'

esnecesario

inspeccionarro

,utinrn"*LÁt".

-Una

de

las

inspecciones

es

realizada

con

equlpos

sofisticados

llamados

puercos

(srnart

pigu)

Los

pu"rcos

son

equipos

robÓticos

inteligentes

que

son

propulsado"

po, ui

i'itJtiát

de

las

tuberías

para evaluar

el

interior

de estas.

Los

puercos

son

impul."oo.ior'iá

*ir*"

presión

que impulsa

elgas

natural'

Estos

equipos

puJun

evaluar

"t

grorol'i'r,

i"J""C"I

Oel1s

tuberías,

buscan

signos

de

corrosión,

detectan

fugas

y

cualquier

otró

defecto

que

pueda

impedir

el

eficiente

flujo

de

gas natural.

otras

preÉaróion"r'asociadas

con

eltransporte

de

gas

natural

incluyen:

1.

Reconocimlento

del

gasoducto.

--:ar:^^^

r^r aaca¡tr r¡ln nor tier

Ei

personai

hacen

reconocirnrenios

periÓdicos

del

gasoducto

por

tierra

y

alre

para

detectar

fugas

(especialmánie

imp"'tante

en

eréas

donde

el

gas

natural

no

tiene

olor),

trabajcs

de

construc"ion

."r"rnos

al

gasoducto

u

otros

índicios

que

puedan

afectar

ta

integddad

;;l

;r;;ducto'

Mieltras

el

número

de

viviendas

cercanas

al

gasoducto

=.

,n"ruñ,ente

las

inspecciones

serán

mucho

mas

frecuentes.

2.

Señalización

del

gasoducto

Señales

en

la

suPerficie

Por

tuberías

en

el

subsuelo,

estas

con

el

gascducto

encima

det

gasoducto indican

la

presencia

de

son

usadas

para

prevenir

cualquier

interferencia

3.

*r"fi13:,::

?ffi.:1:Tie

sas

naturar

indican

ra

caridad

y

también

indican

la

corrosión

",

;ñ;;;";

ai

gasoaucto

o

elflujo

de

contaminantes'

I-'NIV.

CHAVEZ POMA PABLO SILVERIO

62

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UI-¡|VÉRSIDAD

MAYOR

DE

SAN ANDRES

FACULTAD DE

INGENIERIA

ti.

Mantenimiento

preventivo

Envuelve

la

prueba

de válvulas

y

limpieza de cualquier

impedimento

en la

superficie

para

la

inspección

delgasoducto.

5.

Emergencias

Personal

con equipos

de

emergencia

que

aüenden diversos

accidentes

y

emergencias.

6.

Corrosión

Los

gasoductos

son

protegidos

catódicamente contra

la corrosión.

Dispositivos

catódicos

proporcionan protección

contra

la

conosión

creando un campo

eléctrico

que

detiene el

proceso

de conosión.

7.

Prueba hidrostática

Esta

prueba

realizada

en

la etapa

final de

la

construcción

del

gasoducto

para

asegurar

que

el

gasoducto pueda

soportar

presiones

mayores,

a

las

que

estará

expuesto también se

la

realiza cuando se

reemplaza

secciones del

gasoducto y

cuando

es

necesario volver

a confirmar

o

incrementar

la

máxima

presión

a

la

cual elgasoducto es

operable.

Estos son algunos de

los esfuezos

que

la

industria implementa

para

asegurarse de no

dañar

el

medio

ambiente

y

protqer

la

integridad

del

gasoducto.

Además, a

medida

que

la

tecnologla

avanza se

va

reduciendo

la intrusión

de

los

gasoductos

en

las zonas

habitadas, así

mismo se

va incrementando

la

seguridad

y

eficiencia

de las operaciones

de los

gasoductos.

3.5 ECUACIÓN

GENERAL DE

FLUJO

DE

GAS

3.5.1

DEDUCCÉN

DE

LA ECUAG|ÓN GENERAL

DE FLUJO

DE

GAS

La ecuación

general

de

flujo de

gas

a

través

de

tubería

circular

de

longitud L

y

de

diámetro

D se expresan

en

función

de

la

presión

para

poder

integrar

esa

expresión

diferencial,

en

este entendido considerarernos

que

a lo

largo

de

la tubería ocurre

lo

siguiente:

INGENIERIA PETROLERA

TRANSPORTÉS

Y

ALlliACENAJE

DE HIDROCARBUROS tI

(PET.214)

Pressure

P,

Diameter

D

Temperature

-.----_-_..--->

Flow

Q

rl

ó

Lengrth

L

ó

El Flujo es

isotérmico,

por

lo tanto

la energÍa

intema

no varía

AU

=

0.

Existe

una

díferencia

de

nivel

por

lo tanto

la

energía

potencial

varía

con

la

altura,

debido al

peso

de

la

columna

delfluido

(columna

hidrostática).

Es despreciable

la

variación

de

energía cinética,

siempre

que

la longitud de la

tubería

sea suficientemente

grande

respecto al diámetro

(L>>>>>rrD).

Solo

se considera

la

variación

de la energía

de

presión,

la

cual es única

que

balancea

eltrabajo

de

fricción realizado

por

el

gas.

Pressure P.,

a

I

UNIV. CHAVEZ POMA

PABLO

SILVERIO

63

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,.

I..'i

[NSiCAD

I/AYOA

DE

S,qN

¡NDñgS

íACULTAD

DE

INGENiERIA

INT;:N':frIA

P:TROLLñA

TRANSpoRTÉs

Y

ALIIACEN;;

lr

nróncc¡nauPos

ll

(PET'214)

P.*r

otra

parte

hacer

notar

que ia

ecuacién

general

de

fl:rjo

cJe

gas

s..:

pued'a

obtener

a

p¿riir

de

la

*"uuoic,i'*g;;;r;

cle

,aern**rl,

tci;lenco

en

c'"'tni.,.:

los

prrn§lplo3

iricrrodinámi.ou,

p*rá'un

rli,r"

qu"

proorJ*'.iu*iur

cte

rriccion.

sin

ernbarg*

d*

10

anterior'

riicha expresión

de,ü"

o-

g-;

tamuien

*

pueoe obiener

partiencic

clá

la

ecuaciÓn

de

;lhl.ui:liix¡i

l-,::L*:,5J:"[".:1ff ]?i;"

cre

sas

apricaremcs

ra

ecuación

de

*;;;;;lli,-que

esiá

Jada

por la

siguiente

expresiÓn'

nn.(á)0".(:)dP-hL-0

""""

"

"(1)

Porotrapar-teentranspo.rtedefluidosseproducelafricciÓn,enesteentendidola

ecuacion

ánterior

se

t¡'ansforma

como

slgue:

on.

({)0,.

(;)dP

+

F

=

0"

"""""'

(2)

AsímismoelflujoporSerisotérmicoy,q,sálir,laenergíacinéticaoroducidaporel

fruido

parciarmente

turuutentá

Ir'ri"iñ"

$%-B'/;';;r;;Htl"cual

no

se

considera

tal

como

mencionamos

aniericrmente

ll\

a"

=

g..................(3)

\2gl

Entonces:

oH

*

l1)

dP

+

F

=

0."

""

"""

"'(4)

\p/

Para

describir

el

factor

de

fricciÓrl

la

caída

de

presiÓn

y

elfactor

defriccién

de

Faning'

consideremos

que

et

tactorle-iri"ro.

ii.tamie"niJ'eÁtá

ru"

par'iícuras

der

fluido

así

como

la pared

interna

Oe

fa

t,]teriá)

es

Oirec'tamente

proporcional

a:

.

Al

área

de

la

suPeríicie

mojada

.

A la

dansidad

delfluido

,

Al

cuadrado

de

la

velocidad

Baio

la

consideraciÓn

anierior

está

dado

por lo

siguiente:

/v2\

r

«(cl)ndp(;)

""

"'"'"

(s)

\ -o,/

d.p=f

(dL)xdP(f)"

"'

(6)

Donde:

f:

Factor

cie

FncciÓn

de

faning'

§/r

:

Trabajo

i*'ii"J"

debidó

al

factor

de

fr¡cciÓn'

Dividiendolaecuación6entrelasecciÓndelatuberíacircular,ladensidaddelfluidoy

ladiferenciadelalongituo'ietienelasigui*nieexpresiÓr::

r...

_

rt¿r)¡ae

(*)

¿r,

......(7)

uwc

-

f

-^

'

-

d"

p(ll,

NIV.

CHAVEZ

POMA PABLO SILVERIO

e4

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INGENIERIA

PETROLERA

TRA¡]SPORTES

Y

ALMACENAJE

DE

HIDROCARBUROS

II

(PET.214)

¿N"OL

......(B)

(i

1)

(12)

^P

2fv2L

pgd

Despejando

la

variación de la presión

se tiene:

Donde:

2fv2

oL

^D

-

gd

Para

base:

A-L\"a^§

co#o-=

\-L,Son

§Eaus

UI.¡IVERSiDAD

MAYOR

DE

SAN

ANDRES

FACULTAD

DE

INGENIERIA

Simplificando:

lntegrandode0aL:

"o

=

11'L

'..

-..

19)

'

gd

"'

"'\r)

Como

wr

es

el

trabajo

realizado

debido

al

factor

de

fricción,

y

a su

vez

cumple

la

siguiente

expresión

matemática:

ur,

=

a

... ...(10)

lgualando

las

ecuaciones

g

y

10:

P

J.., _

uwF

-

gd

aP

(psi)

:

caída

totalde presión

en

el interior

de la

tubería.

v

(ft/s)

: Vetocidad

detfluido.

p

(lb/ff)

:

Densidad

delfluido.

L

(ft)

: Longitud

de la

tunería.

d

(ft)

:

Diámetro

interno

de

la

tubería

f

(adimensional)

: Factor

de

fricción

de Faning.

g

(fUs2)

:

Constante

gravitacional

(3L,,ll

ftls2i.

cabe

aclar?-r

que

existe

una

diferencia

real

entre

la

caída

de

presión

(¿p)

y

la

pérdida

de

fricción

(0.

La

caída

de

presión

representa

una

conversión

ie

energi"

áá

pi"lion

"n

ualquier

otra

forma

de.

energía,

mientras que

la

pérdida

por

fricción

¿piár"ñta

una

pérdida

neta

de

energía

de

trabajo

total

disponíoe quá-ürac;teriza

al

fluido,

los

dos

térmínos

se

relacionan

entre

sitalóomo

se

observa

en'la

ecuación

12.Asímismo;#;

el

faclor

de fricción

está

en

función

del

Nú.mero

oe

neynáJs

y

la

rugosioad

de fa

tubería,

donde

esta

última

variable

cambia

considerablementá

duraíte

la

iperación

oe

oucto.

Reemplazando

la

ecuación

g

en

Ia

ecuación

4:

or*11)dP+2tu'dl=n

t

\p/

cd

=

u

"' "'

"'

"

"'

"'(13)

Multiplicando

por

p2

a la

ecuación

13:

p2dH

+

r, 11)

ap

+

orztu'dL

=

n

\p/

sd

-0"""

""'(14)

UNIV. CHAVEZ POMA

PABLO

SILVERIO

65

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e.

p

=

e»p¡

...

...(17)

Reemplazando

15

Y

16

en

17:

^

rlr

/

1\

a

(V)

:

q'([]

Q

=

Q¡ (ü)

'

(18)

Por

otra

parte

según

la ecuaciÓn

de

la

continuidad:

aa

Q=v.A-+v=i-r=-

...........'.(19)

Reernplazando la

ecuaciÓn 19 en

la

ec

14:

L.'iii'/¡ii§I)3)

LlAYr)ri

D:

S.o,l'1

ANDRES

r¡\;1.]¡.TÁO

DE

IilGENiERIA

1

rb

Sabemos

que.

UNIV. CHAVEZ POMA PABLO SILVERIO

INGENIERIA

PETROLÉFTA

TRANSPORTES

Y

ALMACENAJE

DE

HIDROCARAUROS

II

(Pi'i'214)

y

o

=

|{ra)

p2dH

+

o,

(|)o'.

o,

(#)(#)'dL

=

o

pzdH

*

pdP

*

p2

ffiot

:

o

pzdH+ptip*p2#(.'(*))'dL=0

"''

""(20)

PM

n=-

 

zRT

..."

"'""

(21)

v111

V

=;

=

*::

=

Tu

.............(22)

¡rr

v

ZRT

Reemplazando

las

ecuaciones

21

y

22

en

20 tenemos

(#)'

on

n

ffi

o,.

(#)'

#(.,

(,**))'

o'

=

o

\

\"

\zRt///

rPi\lrr

Plt

zzf

(^

rtt\'

(ffi)

an

+

ffi

ae

*

;ft

(a'

tr,)l

dL

=

o

Pzlrl P

3:fR

(^ rll\'

,||ou

+

^ao

n

ffi[a,

(r;)J

dL

=

o

pnrzlu

f

nt,

...

L

rP'

32f§l

ooQo-

['u,

=

o

ñFRÍEJ',

o*

*,*¡,Jo,

dn

+,.U¿s

1u

Jo

"

-

-

bo

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Ljl'.¡IVERSIIAD

MAYOR

SAN

ANDRES

FACULTAD

DE INGENIERIA

Resolviendo la ecuación

diferencial:

Operando

INGENIERIA

PETROLERA

TRANSPORTES

Y

ALMACENAJÉ

DE

HIDROCARBUROS

II

(PET.?J4)

Nf r{z

P

rPz

3zflvf

Pbob

rL

-l

dH*-

zRrrJ,,,

z^4JrdP+dd,ffJ.

dL

t\f P rP2 32flf

Pb0b rL

r-r

dP+

_=-ldL

zRT2

'

ZmzT

lrr"'

n'gdt

Tb

Jo

I\I P /P:

PÍ\ 32M

PbOb

,or,

(Hz

-

H,)

+Z;,r[Z

-i)*

Fsd5

rb

(L-

o)

32ruPbQb,_

M

P lPl Pi\

ma,¡f

r

=

-;;(H'

-

Hr)

+

r^z-r\Z

-

i

)

^

Tbngds

[2M(H1

-

Hr)

.

Pi

-P:l

*

-

toPblPtL

I

znr'

'

z2T

I

a-

-.

.

rb

-

iel-ri-o'o:zs(cr

efotr"-u'l;10

s,,

Q:38'7aa#tlffij

o"u

(uscs

units)

d2'sE

(S.l

units)

Donde:

Qb

(pcs/día)=

Flujo de

gas

a condiciones

de base

Tb

(R)

=

TemPeratura

base

Pb

(Psia)

=

Presión

base

F

=

Factor de transmisión

P1(psia)

= Presión de entrada

P2{Psia)

=

PresiÓn

de salida

Pm(psia)

=

Presión

promedio

en

la llnea

GE

=

Gravedad

especifica del

gas

tl1

.{,ft}="§lqvsción

con

referencia al

punto

de

entrada

H2

(ft)

=

Elevación

con referencia al

punto

de

salida

Zm

=

Factor

de compresibilidad

del

gas

T

{R)

=

Temperatura

promedio

de

la línea

L(millas)=

Longitud de

la linea

d

(pulg)

=

Diámetro

intemo

de la

tubería

E

=

Factor de eficiencia

del ducto

Tabla

: factor

de Ia eficiencia

VALORDE(E}

CONDICIONE§

DE LA

TUBERIA

1.0

Completamente

nueva

0.95

En

buenas condiclones

092

En

condición promedio

0.85

En condiciones

no

favorables

3.5.2

EFECTO

DE LA ELEVACIÓN

DE LA

TUBERíA

Cuando

diferencia

de

elevación entre

los finales

de un segmento

de

tubería

se incluye

la ecuación

general

de

flujo de

gas

modificada

de

la

sigtliente

manera:

Q

:37'77.

t.

(#)

.

(W.*,r)o't

.

o',t

(uscsunids)

UNIV. CHAVEZ POMA

PABLO

SILVERIO

67

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U¡lIVERSiD,qD

lsi¡\YOtt

D[

S'r'il

¡triiiitl§

F'\CULÍAD

OE

II.lGEI¡I:RIA

J^-l^

(tut

tut:

e

:

s.7-17

+

r0-4F

{*)G#i*)o

u

*

r'u

($t

units)

I

I.IGEI'¡

I

EñiA

PiTROLERÁ

ir'{.\NSPORTES

Y

ALIIIACENAJE

DE

HIDROCARBUROS

ll

(PEr-214)

L(es

-

L)

I-,o

=

La

lengiiud

equivsien'ie,

y

el

término.es

tiene

en

cuenta

la

diferencia

de

elevación

enire

las

aituras

del

segmento

de

la

tuheiÍa'

Los

parámetros

depende

de

la

gravedad

de

qas,

el

factor

cle

compresil¡ilidad

de

gai,

la

temfelatura

y

la

elevaciÓn

diferencial'

;; ffi;ü"

Je-ta

sigl¡iente

manera

en

unidades

de

uscs:

/H"

-

H.\

s=0.0375"G8*\ffi)

fa*n ¡{a

S=Es

un

parametro

de

ajuste

de

elevacion

(adimensional)

H1=Elevacion

1 ft

H2=Elevacion

2

ft

e=

Base

del

logaritmo

natural

Zr¡

-

P \

s

=

0.0684

*CE

x{"1

" }'S'Iuni¿s

\Tr*'

)

olos

simbolos

para

identificar

la

lcngitud

eqr:ivalente

series

de

pendientes

/es,

-

1\

lr=(

,,

/

L,

= Jt

*

L1 *

J2*

Lz

*

esL+

"""'*J,

*Lr,

*

¿s{'-')

3.s.3VARIABLESIfuIPoRTANTESENLAECUAC¡ÓNGENERALDEFLUJo

3.5.3.1

FACTOR

BE

FRICCIÓN

Eltórmino

"Factor

de

fricciÓn'es

un

parámetro

adimensional

que

depend.e

de.l

número

cle

Reynolds

del

flujc.

En

la

literatut,

i*

ing"niería,-podemos

encontrar

dos

diferentes

fectores

de

fricción

que

se

manclonan.

rLtá"tot

de

fiicción

de

Darcy

es

el

más

común'

el

otro

factor

Oe

friüOn

es

conocido

"o*o

"Éactcr

de

fricción

Fanning'

y

es

muchas

veces

preferido

por

algLlnos

ingenieros.

La

relaciÓn

numérica

entre

el

factor

de

Fannig

y el

factor de

Darcy

es

la

siguiente:

fd

It--I

Donde:

ff

=

Factor

de

friccion

de

fanning

f

¿

=Factot

de

friccion

de

darcY

El

factor

que

se

usa

generalemente-es

el

de

Darcy,

y

de

denota

con

la

letra"f''

Este

i""tot

s"

d'etermina

dependiendo

el

tipo

de

flujo'

NIV. CHAVEZ POMA

PABLO

SILVERIO

68

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UN:VERSiDAD

MAYOR

DE

SAN

ANDRSS

INGENiERIA

PETROLERA

FACULTAD DE

|NGENiER¡A

TRANSPORTES

Y ALMACENIJE

DE

HIDROCARBUROS

ll

(PET-214)

Para

flujo

laminar

se determina

con

la siguiente

ecuaciÓn:

Mientras

que

para

flujo

turbulento

el

factor

cje

fricción

se

determina

en

función

del

número

de Reynolds,

el díametro

interno

cJe

la

tubería,

y

la

rugosidad

interna

que

tiene

la tubería

en

estudio.

Muchas

relaciones

empíricas

para

el

cáiculo

del

factor

de

fricción

fueron

deducidas,

sin embargo,

las

más

pcpulares

son

las ecuaciones

de

Colebrook-

White

y

AGA.

3.5.3,2

ECUACIÓN

COLEBROOK.WHITE

La ecuación

de Colebrook-White,

es

una

relación

entre

el

factor

de

fricción

y

el

número

de

Reynolds,

la

rugosidad

de la tubería,

y

el

diámetro

intemo

de

la tubería.

La

siguiente

ecuación

es

usada

para

el

cálculo

del

factor

de

fricción.

/ E-

2.51r

-ztoslrT*

*,-r)

for

Re

> 4000

f

=Factor

de

friccion

D

=Diametro

intemo

de

la

tuberia

(in)

sr

=Rugosidad

absoluta

(in)

Re

=Numero

de

Reynolds

r)+

c_

Re

La siguiente

tabla

tuberías:

muestra

las

diferentes

rugosidad*

de

diferentes

materiales

TABLA

2.

I PiPe

lnternal

Roughness

de

Plpe

Maierlal

Roughness,

Boughness,

ln.

mm

Riveted

steel

Commercial

steeYwelded

steel

Cast

iron

Galvanized

iron

Asphalted

cast

iron

VYrought

iron

PVC,

drawn

tubing.

glass

Concrete

0.0354

to 0.354

0.00'18

0.0102

0.0059

0.0047

0.0018

0.000059

0.01

18

to 0.1

18

0.9

lo

9.0

0.045

0.26

0.1 5

0.12

0.045

0.00

r

5

0.3

to 3.0

Fuente:

Gas

Pipeline

hYdraulics

3.5.3.3 FACTOR

DE

TRANSMISIÓN

El

factor de

transmisión

'F"

es

considerado

el

opuesto

del

factor

de

fricción

"f'.

Mientras

que

el

factor

de

fricción

indicas

cuán

difícil

es

mover

una cierta

cantidad

de

gas

por

la

tübería,

el factor

de

transmisión

es

una

medida

direcla

de

cuanto

gas

puede

ser

transportado

por

la tubería.

A

medida

que

el

factor de

fricción

aumenta,

ef

factor

de

transición

disminuye

y,

por

ende,

a

menor

fastor

de

fricción,

mayor

flujo de

gas

habrá.

El

factor

de

transmisión

"F"

está

relacionado

con

el

factor

de

fricción,

de la

siguiente

manera:

2

F=_

vt

UNIV. CHAVEZ POMA PABLO SILVERIO

69

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1:t'ii./tlSllAD

Ñ{AYOR

DE

sA\l

ANSRES

FACLILTA

D

PE

INGEN'ERIA

Es

iri.:partañt€

nüiar

que §olo.*xiste

un

facilr

de

tranl*:jsiÓn,

mienti"a§

que

en

el

caso

c*i

fui,ur

cle

fricciÓn

existen

Cos'

3.S.3.4ECUAC¡ÓF¡

DT

CCLTBRÜOK-WHITH

MÜDITiCADA

1

*=

VI

F=4Drros(#*J

F,

=

41og

(T) -

..

u 3.7Dr

F

:

4log (,;]

i

¡l

'r

i¡ '1lA

P§Tr:cLBH"A*

*u

ooa

il

(p:T-21

4)

TR^.NSPOR'f

F-S

Y

¡I'LMAC[liA

ConelfactcrdetransmisiÓncefinidclaecuac:ÓncieCclebrook-White,

siguiente

manera:

/8.

1.255

+

F\

P

=

-4log[;

*

n.

;

se

modifica

de

la

La

ecuación

de

colebrook-white

fue

usacla

por muchos.

?1T'

=in

embargoen

1956'

fue

rirodiflcada.

l-a

moOlfiación

result*

*n

u'iLlor

de

fricciÓn

maycr'

y

como

resultado'

un

valor

menor

en

el

,rr*'á"f

iáJo,.

O*

tr nurni*iO'''

C'uoi'*á

uuio'

se

tiene'un

valor

canstante

del

ftuir:

de

gas. La

ecuacién

;;;;;J-

de

colebrook-whrte

es

la

siguiente:

/

s,.

2.825r

¡r

^..

I

--i-

)-

-

|

-''"É

\3.7

'

Re.,ff

/

3.6

ECUACIÓN

DE

AGA

(AMrilcAN

GA§

ÁssoclATiüF{}

E,n1964y1965,laasociaciÓnAmericanadegas(AqA)publicÓcomocalcularelfactor

cle

transmlsién

para

el

gas en

tub¡erías,pláJ*

ulaOo'en

ta

ácuaciOn

general

del

flujo

de

Eas.

Esto

es

,"tu'ii""o*o

el

rnéiodo

Ácn

rug-t

3'

que

consiste

en:

Donde:

Ft

=

Factor

de

transmisión

Von

Karman

smooth

pipe

Dr

=

Factor

ct

tt';;;;;;;'de

ia

tubería

que

depencie

dei

factor

Bl

rotal

degress

of

nll

l:Idt

inry-*t ::

ól-

t"trl

it"g'J.l

of

PiPe

section

TABLA

2.

2:

Bend

lndex

and

Drag

Factor

Send

lndex

60'to

ao'

2OO'

io

3OO-

5'

to

10'

Báre

steel

PIasl¡c

lined

Pig

burnished

o.975--O.973

o.979--O.97ti

o.942--o-9ao

o.945-o-943

o.36H.§56

ü.?64--O.960

.-r

364-0.965

cr. 7Ñ.97O

O.93rÉ.gOC

o.936-0.91

0

o.9.{.r--o.920

o.ss1

-o

93.o

qrñdlrlasted

u,.';=ñañdmaintiñe

ffi_^^^

't,

"i

1o'mile

spacing'

Fuente:

Gas

PiPeline

hYdraulics

Sand

lrlasted

70

UNIV.

CHAVEZ

PO}¡A

PABLO

SILVERIO

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3.7 ECU,ACIÓN

DE

WEYMOUTH

La ecuación

de

Weymouth

es

usada

par"a

presiones

altas,

altos

flujos

de

gas,

y

diámetros grandes

en

el sistema. La siguiente

foi"mula

calcula directamente

el

flujo

de

gas

a

través de

la tubería.

rrbr

lp?

-

e;

-

o.ovs

(#)

"

@z

-

ntllos

0¿:433.5(;).d8/3El

'

'\Pb)-*

"L

GEo's61

*L*zm+T

l

Para elevaciones

U¡.]iVERSIDAD

MAYOR

DE SAN ANDRES

FACULTAD DE INGENIERIA

Para

IIiG:NIEIiII,

PETRCTERA

TRANSPORTES

Y AL[{ACÉNAJE

DE HIDROCARBUROS

II

(PET.214)

Q:433

5

t(*).

(Eñ#)'

D2667

(u.tcs)

F

=

11.18(D)1/6

(USC.§)

Q

=

3.7435

*

10-38

(H)

-

(*:#)o'

o'uu,

(s

r)

F

:

6.521(D)1/6

(S./)

3.8

ECUACIÓN

DE PANHANDLE

A

La ecuación

de

Panhandle

fue desarrollada

para

el

uso de

gas

natural en

tuberías,

incorporando

la eficiencia

para

el

número de

Reynolds

en un

rango

de 5 a

l1

míflones.

En

esta

ecuación,

la rugosidad

de la tubería

no

es usada.

_ _ /rb,,1.07881

lpÍ

-

pl

-

o

a37s

(#)

-

@z

-

Ht)

lo

s3e4

Q¿

:

435.8,

l*\

*

d2

61,82

E I

)

*u

Dl

ca"s"*l*Zm*T

l

Para elevaciones

Q

=

435

87,

(*)""'(#4P)0"'n

pza$z(JSCS)

F

=

7.2777E(Y)"""

(usc.§)

/.f

\

1.0:BB

/

p-¿

_

"rp?

\o

s3e+

Q

=

4.5e65.

ro-,r

(f)

(#*T'Z

)

D2ó182(s.t)

Para

F

=

11.8sE

($)"""

rr.,r

3.9 ECUACIÓN

DE PANHANDLE

B

La

ecuación

de

Panhandle

B, también

conocida

como

la

ecuaciÓn

revisada

de

Panhandle,

es usada

para

diámetros

grandes

de tubería,

alta

presión

en

las líneas. En

flujo

total

turbulento,

es

adecuado

usar

valores

del

número

de

Reynolds

de

4 a 40

millones.

UNIV. CHAVEZ POMA PABLO SILVERIO

71

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IJi'JIVERS]D¡'C

IJAYOR

DE sAN

Ai']Dñ:S

FÁ'ULÍAD

DE

INGE}'¡I;ft

IA

i.020

/1D\

ñ

'-

'7"7

I

--

|

|

Ll¿'>s E

\.'b

-

/.,\Pb)

Psra elevaciones

Para

Seudo-reducida

MÉTODO

PAPAY

I

l'1G

Ci¡

I

; n i/\

P

ü'1"

li'::i'E

il¡

TnAi'.iSPCri,TES

Y Al-MACÉr'iAJE

Df:

iiiürilCCARBURCS

II

(PÉT-214)

0.51

-

pi

*

o

o37s

{t;j§.).

wz

GEr.e6\

*L*Ztrt*T

,.r ,1.02 / o:

-.tp:

\051

a

=

?s?E

(;)

(e'ffiw)

n'u'

(u'tts

rrnrrs)

¡0CErc

ol'i1

F=76;8(

, )

(UscSrrnlrs)

rdlcl

'T

'

l

oz

t o2

-

's

Dl

\

o'51

0

=

1002

-

10-'E

(pb)

(#"",fz)

,='"

(. 'I units)

/CGFto'orsol

F

:

le.oaE

(=#)

(s.1

unirs)

3.10

PF?ESIÓN

PROMTDICI

La

presion

prcmed¡o

del ducto

esta

dado

por

la

si§uente

ecuacion:

2t

,^

-

&

*

Pr.l...........1

pm=;lp1+l

ir

' P1+P2J

2 IPr3

-

P;l

1

o*=5.lffiJ

......,¿

3.11

FACTCIR

DE

GOMPRESIBILIDAD

Para determinar

el

factor

de

compresibiiidad

existen

varias

correlaciones

como

ser:

standing

Ra+a

,

Peng Robinson, etc.

No obstante

de ello para nuestro

caso

utilizaremos

este

metodo.

1

'7

--

,=ry

Donde:

Pm{Psig}=

Presion

Promedio

T{oRi=

iernperatura

promedic Cel

flujo

de

gas

OTROS

hJiETODOS

PARA

CALCULAR.

EL

FACTOR

DE

COMPRESIBIL'DAD

LiÉTODO

COM

el

gr"afico

de

STANDING

Y

KATZ

T¡,c

=

168

*

325

*GE

-

12'5

*

GE2

D

-

:

Ai7

+

15.0

*

GE

-

37,5

*

CEz

 

2C

-

vi

/

.

-P

t

-T

p.

-

p*

'Pr

-

Tpc

-

3.52

*

Pp,

.

a'274

*Pi,

l

L

-

L

-

10o.9B37.Tpr'

lgo.arsz'tP.

UNIV. CHAVEZ POMA PABLO S¡LVERIO

72

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U¡.I\"/ERSIDAD L AYOi? DE SAN ANDRES

INGENIERIA PETROLERA

FACULTAD DE lNGf NIIRIA

TRANSPORTES Y ALMACEN,\IE DE HIDROCA.RBUROS

ll

(PET-214)

3. 1

2

TÉTdPERAT|..'

RA PROMEDIO

ñsta

dada

por

ia siguiente ecuacion

T,

+T,

:__T-

3.13

GRA\/EDAD

ESPECIFICA

(GE)

Para

mezclas de

gas

GE=

PM

-

28.96

Peso molecular aparente de

la mezcia de

gas (Pi.,la)

pria=Yy¿-p¡ut¿

,/,

Donde:

Yi=

fraccion molar

del

componente

ide

gas

Pfuli=

peso

molecular

del componente

i

de

gas

3.14 SELECCIÓN

DEL MATERIAL

La

selección

del

material

para

el diseño

de ductos es de carácter

tecnico

y

economico

en virtL¡d

que

existen

diferentes

tuberias

de acero

es

decir

de

diferentes

grados

como

ser

API

52XL, 5LX46,

5lJ42

como se

puede

observar

en

la

planilla

de

las

especificaciones

tecnicas

de

la tuberia.

3.15

PRESTÓN DE D|SEÑO

(MOP,

MAOP)

La

presente

ecuacion de BarloWs

que

se

emplea

en el diseño de ductos es

decir

para

lineas de transporte de hidrocarburos.

2*t*s

O=--,

*F*E*T

Donde:

P(psig)= Preslon interna del diseño del

ducto

D(Plg)= Diametro externo de

la

tuberia

de

la ecuac¡on

general

T

=

Adimencional

factor

de

temperatura

S(Psig)* Tension

de

afluencia

minima especificada

SMYS

F=

Factor

adimencional

E= Adimensionalfactor de

junta

longitudinal

t{Plg)=

EsPesor

3.16

FACTOR DE TEMPERATURA

(B

El faclor de temperatura

de disminucion

del

la temperatura

de construccion

de

ducto

de

tabla

841.1 164

fluido

que

se transporta

esta

afectada

por

Ia misma

que

se encuentra

tabuiada

en

la

§

f

t

1

@

UNIV. CHAVEZ

POMA

PABLO

SILVERIO

73

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iJ¡ji"¡iiis;.J¡ü

t¡ÁYOP.

DE

SA¡i

AJ'.iORtS

F,{CUl-Tli-r

DE

NGÉNle

RIA

.{G NIEíI A

PETñOLERA

TRAI.iSFORTES

Y

ALMACSNAJE

DE

HIDROCARBUROS

iI

(PEI'214)

General

Ncte:

factor,T,

for

steel

Temperalure

oF

Temperature

de¡'anling

Factcr,

T

250

or less

1.00

300

c.967

350

0.933

400

0.s00

0.867

For

ir,termediate

iemperatures,

¡nlerpolate

for deranting

emperatures,

3.'i7

TACTOR

DISÉÑS

{F)

D*norninaCa

tambien

fact.*r

de construccion

que

depende

deltipo

de

construccian

que

ss ei.tcurntra

en el

sectür

cjel derecho

cje via

del

ducto

princ¡pal.

En

el

mismo

sent¡do,

el

F s* e¡cuentra

tabulada

en

la tabla

841

.1144.

3.' 8

FACTOR

DE

JUNTA

LOrdGmuDlNAL

(E)

Esta en

funcion

al

metodo

de

fabricacion

de

la tuberia

es

decir

tuberias

fabrÍcadas

con

cüstllra,

s¡n

costura,

con

solo

soldadura

de

lecho,

los

valores

de E estan

tabuladas

en

la

tabia

841.115.

FACTOR, DE

JUNTA

LONGITUDINAL,

E

ESP§CIF, No

CLASE DE

TUÉERIA

FACTOR

E

ASTM A 53

sincgqG

'1.00

Soldado

Por

resistscia

Eleclrica

1.00

Soldada

a' top€

en hcrno:

soldadura

continua

0.60

ASTM

A 106

Sin ccstura

c^ldrd rr. n¡r

pleelm

ltrslón

0.80

ASTi',,1

A

135

S4idedo

pcr

resisiencia

electic-?

1.00

AsTi,rl

A

139

Sc¡dadc

pcr

eiectro

fusion

0.80

ASTM A 21

1

ASIM

A

333

Sin

costura

1.,i0

ASÍI.{

A

381

SoldaCura

9cr

arco

dcbie

surtergido

1.C0

ASTM A

671

Sol.,'2Co mr eiectrc

lusion

C'áses

13,23 33.43,53

0.9

0

Clases

1

2.22.32.'i2,52

ASTlvl

A 672

.Soldario 0or electro

ÍLSion

0.80

C"ases

I2.22.3?,42,52

1

.0c

API

5L

Sin

ccstura

1.C0

Soidado

;:cr

iesisiencia

Electnca

1.0c

Scicacc

por

eledro

íuiguracicn

1.00

Soldado ocr

arco sumerqido

Soldado

a

top€

en horno

0.6 0

3.19

PRESIÓN

DE DISEÑO

Es

la

maxima

presion

perm¡tida

por

este

codigo

según

se

[a

determina

mediante

los

procedim¡entos

aplicabies

a

los

materiales

y

localidades de

las

que

se

fate'

.._-

cr-Áse

ur

loc¡t-:P¡o

Faclór

d6

di*eño,

F

Area dé

dFüctciafi

Lrsiidad cla:e

1

div;sién

1

c.80

Lü.aliCad

clase

1,

di'¡isión

2

0.72

<

10 consruccicFi"i

vivield¿s

area

rur?l

>

10,

<45

consirucc¡on

Ce vjv¡effd:9

area

u¡bam

Lscal¡dád

clase

2

0.60

Loc¡ilidad

clase

3

0.50

Lffilidad clase

4

0.40

UNI\¿.

OI",{AVEZ

PCMA P,'

.1LO

§II*VERIO

74

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I

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A{-b-u"\-

c""S-*

H,\f.*

L¿su,=

i

INiVEF,SIDAD

I,'IAYOR DE

SAN

ANDRES

FACULTAO

DE

iNGENIERIA

*Á.ptTULO

4

slsEño

p¡ecÁl¿tco

DE

QLEcDL,cro$

Y

poLlBLJcros

,i.'1

INTRüuuccló¡¿

El diseño

de un

oleoducto

implica

cálculos

hidráulicos

para

deten'ninar

el tamaño

Óptimo

de la tuberia,

y

el

distanciamiento

entre

estaciones

de

bombeo.

Fara

dis:ñar

apropiadamente

un

olecducto,

uno debe

entender

las

siEuien'.es

condiciones,

que

afectan

el

fluido

en

el

oleoducto.

Las características

de

la

tubería:

específicamente

el

diámetro

interno

(D),

la longitud

(L),

y

la

rugosidad

relativa

de

la

superficie

de la

pared

interna.

Las

propiedades

físicas

det

líquido:

viscosidad

(v),

ciensidad

(p),

presión

de vapor,

punto

de

fluidez,

compresibiiidad

y

tempei'atura

y

la

relación

entre

[a

tubería

y

la tasa

delflujo

delfluido:

llamado

número

de

Reynolds

(Re).

4.2VA.RI,ABLES

DE

LA

SIMULACIÓN

DE

TRANSPORTE

Para

la simulacion

de

transporte

de

hidrocarburos

liquidos

existen

varias

ecuaciones

como

se

puede

ver a continuacion

la

ecuacion

general

de

flujo

de hidrocarburos

liquidos

es

la siguiente:

Donde

B; Caudalde

Flujo

[BPH]

d:

Diárneiro

interno

de

la

tubería

[plg]

F:

Facior

de

fricción

P'l; Presión

a

la Entrada

[Psia]

P2:

Presión a

la salida

[Psia]

GE: Gravedad

Específica

H1

:

Elevación

respecto

at

punto

de

referencia con

la

entrada

[ft]

H2:

Elevación con respecto al punto de referencia a

la

salida

[ft]

L: Longitud

de la

línea

[milla]

En

cuanto

al

factor

de fricción

para

transporte

de

hidrocarburos

líquidos

está en

función

del

número de

Reynolds

donde

esta

variable

está dada

por

la

siguiente

ecuación:

zBr

Re

=

0.0238{.*

")

Donde:

B: Caudal

de

Flujo

[BPH]

d: Diámetro

intemo

de

la

tubería

[plg]

/

lVisccsidad

cinemática

del

hidrocarburo

líquido

[flr?Js]

En el caso

de

utilizar

la

ecuación

de CoteBrook

White

para

flujo

turbulento

el

factor

de

fricción está dado

por:

F=-4tos¡s'*t'+l:'e1

"'[

d

Re

I

En el mismo

sentido

que

para

flujo

de

gas

existen

ecuaciones

ubicadas

para

transporte

de

líquidos

entre

las

principales

son

las siguientes:

4.3ECUACIÓN

DE

HETZEL

INGENIERIA

PETROLERA

TRANSPORTES

Y

ALMACENAJE

DE HIDROCARBUROS

II

(PTT.214)

[Pr

-

P2

-

0.4331

*

GE(H2

-

Hr)]o

u

B

:

0.084668

*

f'

+

6t2.5

-

lffl

Í d,2.72e \ ¿R

-

P,

-

0.4331

+

GE

*

B

=

1.413'(¡rm-;¡'m/.

l,-----t

UNIV.

CHAVEZ

POMA

PABLO

SILVERIO

(H,

-

Hr)\o

t'u

-J

o?

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P

:

Dens;dacJ

Cei

fl':rcio

[ib/ii3j

ll

:

\¡:scosidad

cinemát'ica

llblti'sl

4'4

ECuACIÓru

nr

AUDE

/d2ai6\

tp'

-

pt-

0

133

r'GE'(H=

-

Hü\0"'

F:5.0S+ftso.oe+

4.5PRESIÓNDEDIsEÑopenaHlDRocARBt.,RoSt-íou¡pos

3l

cálculo

para diseño

pai'a

iranspcf,a

de

hicrocarburos

líquidos

es

la

misma

que

pai'a

transporte

de

gas

natural,

es

decir:

P=2*l*t*FET

U

sln

ernbargo

de

ro

anterior

para

transporte

de

hid¡-ccarburos

ríquidos

se utilizan

ros

códigos

de

seguridad

de

disáño

de

iuberias

especificadas

en

el

ASME

831.4'

4.6

AMPLIACIÓN

DE

D|.JCTOS

4.S.1

AMPLIACIÓF,¡

DE

DUCTOS

MÉDIANTf;

I$*§TALAC¡ONÉS

DE

E§TACIOI{E§

{ccMPRESlÓN

O

tsOtulÉEO)

Cuando

las

caracterísiicas

del

ducto

es

decir

si

la tubería

pennite

transportar

mayores

vclúmenes

de

hidrocarburos,

el

ducio

pu*a* ampliarse

a

travás

de

instalación

de

unidadesdecornpresiónobombeoasimismoexistendiferentestiposdecompresores

y

unidades ae

nomüIo

éntá

rot

p¡incipaies

tenernos

reciprocantes

y

centrifugas'

R§tlFRCC/{}éTES.-

Nos

permite

transportar

hidrocarburos

de

volúmenes

relativamente

pequeños

pero

a

grandes

presiones'

cEl"{TRIFUG¡.s.-

permite

transportar

volúrnenes

de

hidrocarburos

grandes

o

prestÓn

relativarnenie

bajas'

4.S.2

A&{PLI,AC¡ÓI¡

DE

DUCTOS

POR

LOCP

UnloopesunCuerpocieunt-u?op,ul1l*loinstalacloentredospuntossobreun

Gasoductoprincipal'ElpropÓsitooerroopesincrementodelacapacidadde

transPorte.

Tienen

que ser

de

las

mismas

características

técnicas:

*Temperatura

*lncrementodevolumen

UNI"'ERSIDAD

' ¡,YOR

DE

SAN

ANDRES

FACULÍAD

DE

I¡iüENiÉñiA

O.snrie:

60ü0

gal/min

IN

3ENI:i:A

PETROLEPÉ'

T ¡{A¡

j

s

t'C)

¡iTi:s

r'

¡l¡"t¡cEtl¡..j

i

Di: H

ID Roc'a

RB

U

ROS

I

I

(PET-21

1)

-

n

-o.i-lLi

l'=

-J.JIJ

Y

t\u

3OOo

9allmin

3ooo

qal'/rnin

6GOO

gal,/mln

.-

*,

UNIV. CHAVEZ POMA PABI.O SILVERIO

94

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UI'.iI"/EPSIDAD

L1AYOR

DE SAI¡

ANDRES

FACUI.TAD

DE INGENIER¡A

iI'IGENJEIi]IA

PETROLERA

TRANSPORTES

Y AL¡I¡.CENAJE

De IiIDRoCARBURoS

II

(PET.214)

flAp,Ttit-o

5

ffi§EL'd§flÁliu§l{

s.1

t$'tnqcaucctór,¡

Una

de

las

actividades

importantes que

garantiza

la

operación

sesura

del

sisiema

de

ductos

que

transporta

hidrocarburos

ya

séa

üas

o iiquido

es

la

actividad

de:

,

Prueba

de

hermeticidad

o fugas.

'

pr¡.leba

de

Resistencia

La

prueba

de

resistencia

tiene

por

objeto

de

cerciorarse

gue

la

tubería

es

suficienteniente

resistente

operar

bajo

las

áondiciones

normales

d'e

oseración.

Es este

sentido

la

prueba

de

presión

de resistencia

cJeberá

llevarse

a

cabo

por

encirna

de

la

presión

de

operación

máxíma

(MOP)

es decír

hasta

el valor

de

prue'ba

de

resistencia

manteniendo

la

prueba

durante

el tiempo

estebiecido

por

las nonnas

de

segllridad

y

reglamentos de cada

país.

La

prueba

de

resistencia

es

de

4

hcras

rnínima

ya

sea

en ductos

aéreos

o enterrados y

cuya

presión

mínima

de

prueba

es

la

siEuiente:

PPRM(Psi)

=1.25

+MOP

Donde:

PPRM=

Presion

de

prueba

de

resistencia

minima.

MCP=

presion

maxima

de

operación.

La

prueba

de

hermeticidad

tiene

por

objeto

de demostrar

la

resistencia

de fugas

o

filtraciones indeseadas

por

fluctuaciones

de presión durante

un

tiempo

determinado.

Las

fugas

o

filtraciones

ptreden

presentarse

en las

uniones

y

las

conexiones

existentes

en

el

sistema

de

ductos.

La

presión

de

prueba

de hermeticidad

en

ductos

troncales,

líneas

de alta

presión

ya

sea

de

gas

o liquido

es

aproxirnadamente

de

24 horas

y

cuya

presión

de

prleba

es

el

g0

%

de

Ia

prueba

de

reistencia.

5.2

CRITERIOS

DE

EVALUAC¡Ó¡V

Y ACEPTACIÓh¡

BE

LA

PRUESA

Los

registros

deberán

ser

firrrrados por

el

jefe

de

obra

y

Fiscalizacíón

dando

conformidad

a la

prueba,

como

mínimo

los

documentos

firmados

son:

I

Cartas

de registrador

de

presión

"/

Regisko

de

presiones

y

temperaturas,

tomados

por

el

registrador

de

carta

circular,

manómetro

y

termómetro

{

Actas

de

ejecución

Toda

disminución

de

presión

que

signifique

inyección

de

agua deberá

ser

justificada

mediante

un

cálculo

que

conelacioné

la

presión

y

la

temperatura

con

el volumen

de

agua.

UNIV.

CHAVEZ

POTUA

PABLO

SILVERIO

101

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UNIVERSIDAD

MAYOR

DE

SAN

ANDRES

FACULTAD

DE

INGENIiRIA

INGENIERIA

PETROLERA

TRANSPORT;S

Y

ALMACENAJE

DE

HIDROCARBUROS

II

(PET-214)

§.3

METODOLOGIA

PARA

EL

CÁLCULO

DE

PRESION

D§BIDO

A

GAMBIOS

DE

TE¡KIP§RATI..'RA

Dadas

las

varíaciones

de

presión

registradas,

es

necesario

efectuar

una

justificación

mate,'nática que avale

los cambios

de

presión

en

función

a

la

temperaturá,te

acuerdo

I

siguiente

desarrollo

sobre

la

base

de

expresión:

PP=

'B-(z-*A)

(u.#2)

*,

Donde:

DP:variacion

de

presion

debido

al

cambio

de

temeratura.

B:

Coeficiente

de

expansión

det

agua.

AD:diametro

extemo

de la

tubeia..

E:

Modulo

de

elasticidad

del

acero

30 x 106

v:

Relacion

de

Polsson

= 0.3

C: Factor

de

compresibitidad

del

agua

A:

Coeficiente

de

expansión

del

acero

i.116*10-s

t:

Espesor

dela

tuberia.

El coeficiente

de

expansión

del

agua

esta

dado

por

la siguente

formula:

o

_

(-0+.2s8

+

(17.010s

+

T)

-

(0.203

69

*T2)

+

(0.0016048 *

T3)\

"-\

/

Donde:

'

T

: Temperatura

de

prueba.

La

variación

de

la

presión

en

función

a

la

variación

de

temperatura

estará

dad

por.

Caso

I

dp=DP*lTf-Til

Según

los

resultados

obtenidos,

en

el

periodo

de la

prueba

mecánica

se

debe

verificar

que

la

presión

inicial

de

prueba

(Pi)

menos

la

variacibn

total

de

la

prueba

loefoeue

ser

menor

o igual

a la

presión

final

de la

prueba.

Para

la

prueba

de

que

la

temperatura

inicial

[fi)

de

prueba

hubiera

sido

menor

que

la

temperatura

final

[f)

de

prueba.

LaTi

>

Tf

si

pi

>

.,

=

,"J#*

=

'?;"1'"'r"risractoria

Caso ll

Para

los

casos

en

qrLe

la

temperatura

inicial

[fi)

de

la

prueba,

hubiera

sido

mayor

que

la

temperatura

final

(Tf)

de

prueba,

la

presión

inicial

de

prueba

(pi),

menos

la

váriacion

de

presión

total

de

prueba

(dP),

debe

ser mayor

o

iguat

que

la

preáiOn

final

prueua.

LaTi

< Tf

Padm

=

lpi+

dpl

S¡ P¿

<

Pf

<

Padm

prueba

sotísfactoria

UNIV. CHAVEZ POMA PABLO SILVERIO

102

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UNIVERSIDAD MAYOR

DE

SAN ANDRES

FACULTAD OE INGENIERIA

INGENIERIA

PETROTEPA

TRANSPORTES

Y

ALIIIACCNAJE

OE HIDROCARBUROS II

(PET-214)

EJERQTCTOS

pE

PRTJEBA HtpRÁULlqA

1.Se realizo

prueba

de resistencia

al

gasoducto

víbora -kanata

"GVK"

como

se

puede

observar

en la

figura 1

cuya localización del ducto

es

clase 4

de

las

siguientes

especifi caciones técnicas:

.

Tipo

de

tubería

API

5LX42

r

Diámetro

extemo

a%gV)

.

Espesor de

la

tubería 0.219

(Plg)

.

Presión

de operación máxima

1440

psi

.

Tramo de

la

tubería 00+000 a 50+502

Evaluar

los

resultados

de la

prueba

de resistencia

y

mecánica

para

lo

cual, deberá

determinar

los

siguientes

parámeúos:

Pn¡eba

de

resistencia

.\'.

t

)\

.'

.,

Presión

de

prueba

de resistencia

y

coeficiente de

expansión de

agua.

Variación de la presión debido

al

cambio

de

temperatura.

Variación de

la

presión

total de la

prueba.

Faclor

de compresibilidad del

agua.

a)

b)

c)

d)

(y

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UNIVÉRSIOÁD

MAYOR

DE

§AN

ANDRES

FACULTAD

DE I,'¿GENIERIA

;,

§ü¡ucton:

ilatos

IIiCE¡] ERIA

P:ÍROLERA

TRÁNSPORTES

Y P,LfuIACENAJÉ

§E

HlDROCAREUROS

II

(PET.214)

aD=

4

%

plg

espescr=0.219

ptg

Mop=

1440

psi

L=50.502KM

ctase 4

1.

Lectura

de

las

tempe¡'aturas

y

presiones

en ei

grafico.

Ti=98

oF

=

36.67

oC

TF9SoF

=

35.00oC

Pi=2240

psi

Pf=2000

psi

8=(

B=3.57*10-a

c)

calculo

de

la

variación

ce

presión debido al cambio de temperatura

oP=

B-(z-*¿)

(r.#e)*,

Para

determinar

el

factor

de

compresibilidad

de agua

tabia

1

2.

Determinación

de la

prueba

de resistencia

mínima.

PPRM(Psi)=1.ó,*MOP

PPRM(psi)

=

1.4

*

1440

psi

PPRM(psi)

=

201.6 psi

3.

Determinación

si

la

prueba

es

saiisfactoriaylo

inconsistente.

a) Temperatura

de

prueba

y presión

de

prueba

b)

Calculo

del

coeficiente

de

expansión

de

agua

,

_

(-0+.ZAB

+

(17.0i05

*

i")

-

(0.203

69

*72)

+

(0.0016048

*

13)\

"-\

i

__lTf+I¿t.

.

7'

=

[-j

2_](ac)

135

+ 36.67r

,=l

,

)

ln=35.835eC

rPf +

Pit

,=l-,

lfusi)

,=ff81

P

=

2120psi

:3

J99l ?

0191.

35.83s)

-

(0.2036e

*

35.8352)

+

(0.0016048 *

35.8353)\

------)

/

200c

35.8350C

400G

2000

2.99

,oo

2.gg

212CI

2.9&4

2.984)

2200

2.98

>.9r

2.98

UNIV,

CHAVEZ

POTTTA

PABLO

S¡LVERIO

1C.,i

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C',#o-=

\-\,t-"n

=S¿u.,s

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES

F,{CULTAD DE INGENIER]A

Caso I laTi>

Tf

INGENIERIA PETROLERA

TRAi\]SPORTES

Y

ALMACENAJE

DE HIDROCAREUROS II

(PET.214)

x-x1. x2-x7

3.57

*

70-a

-

(2

*

1.176

*

10-s)

Y

_Yl

Y2

_YL

X_X7

Y

=::=----*(Y2-Yl)+Yl

x2-xl

2720

-

2000

v--*(198-2.99)+2.99

 

2200

-

2000

Y

=

2.984

Por

lo

tanto

C=

2.984"10-6

Reemplazando en

la

ecuación

DP=

¡

+.s.tl-o

gr')

.)

+

Z.gg4

+

10_6

\30.1 0ó.0.219,/

DP

=

94.779

(psi/eC)

d) Calculo de

la variación

de

presión

totalde

prueba

dp=Dp*lTf-Til

dP

=94.779t135

-

36.671

dP

=

158.280

padm=lpi_dpl

Padm=12240-158.281

Padm

=2081.72

Pí>Pf>Padm

2240>2000>2081.72

Prueba inconsistente

UNIV. CHAVEZ

POt\,tA

PABLO SILVERIO

105

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UI'"{}./:RSIDAD

¡IAYOR

DE

SAN

,"\I'¡DRES

FAC LTA}

DE ¡¡ICÉ}ti;RI¡.

Ti=18

oC

Tf=16.5oC

INGENIEAIA

PETROLERA.

-¡-iANSFORÍ

éS Y ALIUACEI..I¡JE

DE HIDROCARtsU,qOS

ll

(P=T-214)

Pi=2070

psi

Pf='1980

psi

Solución:

Datos

oD=

6

5/B

plg

espesor=0.250

piE

tu5cP=

1500

psig

clase

',l

ciivisiÓn

2

Para

el

tramo'l

'1

.

Lectura

de

las

temperaturas

y

presiones

en el

grafico.

2. Determinación

Ce la

prueba

de

resistencia

mínima.

P

P

Rl'{

(Psí)

=

1.25

*

lv{ 0

P

PPRM(psi)

=

1.25

*

(1500

+

1'4.7)psi

PPRM(psi)

=

1893'375psi

3. Determinación

si

la

prueba

es

satisÍactoria

y/o

inconsistente.

a)

Temperatura

de

prueba y

presiÓn

de

prueba

r:lT|lJ:lea

r-[18+1651 r=L7.25ec

'-L

2

I

'=Y+rlrr'ir

11980 +

2070t

,=l

,

I

P=2025pst

e)

Calculo

del

coeflciente

de

expansión

de

agua

64.268

+

(17.0105

*

T)

-

(0.203

69

*

Tz)

*

(0.0016048

*

?'3

-64.268

+

(17.0105

*

77.25)

-

(0.20369

*

17.252)

+

(0.0016043

106

B=L.768*i0-+

Calculo

de

la

variación

de

presión

debido

al cambio

de

ternperatura

B-(2.A)

D

-

_

/oD'r1-l'2 )\

^

[-u" /-'

Para

determinar

el

factor

de

compresib'ilidad

de

agua

tabla

1

106

B=(

*

L7.253

17.250C

200c

2000

3.04

2.9963

2.99

2025

3.03875

2.e950

2200

3.03

2.gEC6

2.98

UNIV. CHAVEZ POMA PABLO SILVERIQ

107

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UliI\,IERSiDAD

lvtAYOR

S¡iN

ANORES

FACULTAO

DE INGENIERIA

Caso I laÍi>

Tf

Reempiazando

en

la

ecuación

oo=ffi

\:o'ro6.o.zso

J

'

-'-

g)

Caículo

de

la

variación

de

presión

totalde

prueba

lNcE¡ilERlA

PET¡tOLEñA

TRANSPOF{TES

Y AL¡\IACENA.JE

DE

HiDRoCARBURos

II

(P8T.214)

DP

=

4A.65\Qtsi/aC)

X_XT

X2*XL

t-l't=yzJL

x-x1"

'

=

\r

-u*

(Y2

-','1)

+

Y1-

2A25

-

2000

r

=

7r¡g

_

2¡6¡

* (2.9906

-

2.9963)

t-

2.9963

\'

=

2.9956

Por

lo

tanto

C=

2.9956*10-6

dp=Dp*frf-ril

dP

=40.658*i18

-

16.51

dP

=

60.987

padm=lpi_dpl

Padm=12020-60.9871

Pi> Pf

>

Padm

2070>1980>2009.013

Prueba

inconsistente

Para

el

trarno

2

1.

Lectura

de

las

temperaturas y presiones

en

el

grafico.

Ti=1A

( ol-

Tf=1SoC

Pi=2130

psi

Pts2070

psi

3. Determinación

si la

prueba

es

satisfactoria

y/o

inccnsisiente.

b)

Temperatura

de

prueba

y presión

de

prueba

tTf

+Ti1

l"=[-

z

](ac)

r15

* 16.5r

'=L

, l

T

=

75.75eC

rPf

*

Pit

,=L-,

ltusi)

12470 *

2130t

o=[--,

]

P=.21,00psi

108

UNIV.

CHAVEZ

POf\,lA

PABLO

SILVERIO

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Ui'.ilV=FSiCAD

i {AYOil

OI

S¡\N

AiIDRES

FÁCllLTA) DE li"¡Gg¡¿l:f

trA

lNGENlERlli

PETROLERA

TRATiSPORTÉS

Y

ÁLMACENAJE DE

HIDRCCARSURCS

II

(P=T.214)

h)

Calculo

dei coefjciente

de

expansión

de

agua

B

:7.594

*

10-4

Calcuio

de

la variación de

presión

debido

al cambio

de temperatura

B-(2*A)

nD

-_

'

-

¡ae'rt-vzt¡* t

\ r.¿ )'"

Pai'a Ceterminar

el

factor de compresib¡lidad

de

agua tabla

1

U-U

'15.75.C

200c

2000 3.04

3.00

2.99

2100

3.035

ree58)

220A

3.03

2396

¿.YÓ

-x

/-61.258+

(17.0105

*

r)

-

(0.20309

*

12) *

(0.0ci6043

*

I:)\

,=t

,

_ l-54.268

+

(17.01Cs

-

15.7s)

-

(0.2036e

,1.5.752)

+

(0.00160+8.15.753)\

,

=\

r,

Y

-n=

Y2-Yl

x-v1

Y=

"'*(Y?-YL\+YL

x2-xl

2025

-

2000

v

---

-

¿r'10046

-2.9963)+2.9963

 

-

2200

-2000

Y

=

2.9958

Reempiazandc

en

la eeuación

Por

lo

tantc

C=

2.9958*1tl-6

1.594

*

10-4

-

(2

*

717A*

10-s)

(

6

6zs-(]-a32))

+ Z.SSSA

*

1"0-6

\

30.10b.0.250

/

nD

-

"6.077(psi/ec)

j)

Calculo

de

la

variación

de

presión

toial

de

prueba

dp=Dp*lTf-Til

dP

=36.077"115

-

16.5i

dP

=

54.115

Caso

I

la

Íi>

T

f

padn:=lpi_dpl

Padm=12130-54.1151

Padm

=2075.88

Pi>Pf>Padtn

2730>2070>2075.88

Prueba

inconsistente

UNIV. CHAVEZ POMA PABLO SILVERIO

DP

109

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iJNtvit$ICA}

MAYCR

DE

SAN ANORES

FA'Ui.TAi'J

NC

INüENIEFi¡A

INGENIERIA

PETROLERA

TRA¡¡SPORTES

Y

ALMAC=NAJE

OE HIDROCARBURCS

II

(PE'T-214)

f,.i

#ft

r:t t i #s FR§PL'

ESTüS

ܧ

pft

U EBA

r'{l

f}§ÁU

L$A

'i.

Debicic

a

crecimiento

cle

la demanda de gas natural

del

departamerrtc

de

p,:io;f

se

i,e

conuincr:nte

el

incremenio

de

la cepacidaci

de

transporte

del

gasodur.fo

§uGra

-pr:tcsí

"GpS'

de

6MfuiPCD

a 8Mfi4FCO.

Para

este

estudio

YPFB

Transpctes

S.A

previa

inspeccién

al

citado

ducto

realizo

cambios

motivcs

por

el

cr-ral ejecuto

la

prueba

hirjráulica

al

referido

clucto con

el objeto

de cedificar

la

presiÓn

de

operaciÓn

máxima

cuyo

registro

de

presión

y

tenrperatura

se

encuentra

en

la

figura

1

rnientras

las

uspecificaciones

técnicas

del

ciiado

ducto

son

las

siguientes:

'

Tipo

de tubería

API

5l-X42

n

Longitud

de

tubería

100.4

km

"

Diámetro

extemo

6

1/a

(plg)

.

Espesor

de

la tubería

0.250

(P¡S)

e

Clase de localización

4

.

P¡'esión

de

operaciÓn

máxima

1440

psi

[ieterrninar

los

siguientes

parémetros

de

la

prueba

de

resistencia

y

de

hermeticidad

B.

C.

D.

E.

UNIV.

CHAVEZ

POMA

PABLO

SILVERIO

110

presión

de

prueba

dó resistencia

y

coeficiente

de

expan§ón

de agua

Variación

de

la

presión

debido

al

cambio

de

temperatura.

Variación

de

la

presión

total

de

la

prueba.

Factor

de compresibilidad

del

agua.

lndicar

si

la

prueba

es satisfac*oria

y/o

inconsistente

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{I§

UNIVSRSIDAD

MAYOR

DE

SAN

ANORES

FACULTAD

DE

INGENIERIA

UNIV.

CHAVEZ

POMA

PABLO

SILVERIO

..

111

I

\

É

--*

ffiffiffi%

t

t

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UNIV.

CHAVEZ

POMA PABLO

SILVERIO

U¡]IVERSIDAD

MAYOR

DE

SAN AI.iDRES

INGE¡i]ERIA

PETROLERA

FACULTAD

DE INGENIERLA

TRA§SPOR;E§

y

AL¡JACENAJE

DE I-iiDROCARBUROS

il

(pET-214)

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:ii.

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113

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES

FACULTAD DE INGENIERIA

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UNIV. CHAVEZ

POi'A

PABLO SILVERIO

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UIIIVERSIDAD

MAYOR

DE SAI'¡ ANDRES

spffiffisHW&'§.-_

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UNIV. CHAVEZ POMA

PABI-O SILVERIO

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Page 108: libro transportes2.pdf

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UNIV-RSIDAD MAYOR DÉ SAN

ANDRES

:

I

INGENIERIA

PETROLERA

FACULTAD

DE iNGEN|SRTA

,

'

.,TRANSPORTES

Y ALMACENAIE

DE HTDROCARBUROS il

(PET-2r4)

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115

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UNIVERSIDAD

MAYOR

DE

SAN

ANDRI§

FACULTAD

DE lNGEl"iiERlÁ

TAPITIJLS

6

j¡¡iGit""irIRlA

pETnotERA

]'RAti§?iJnTe

§

y

AL¡,1,ACEr,.lAJE

CE

HTDROCARSUROS

t

(pET-2.14)

i.1

J,i.\:.IñJC

}',

TI{A}:ipúrlT""j

Ei

peticleo

siendo

un iiqr-riil,r

es

facilmenie

alrnacenacJo

en tanques.

Esta

acumsiaclon

ücurre

en varjos

lugare:

e n

ei ti'a¡iscurso

de su

manejo

Cesde

ei

pozo

hasia la

refineria"

Frimei"ainente

en el

cempo

mismo

de

prcduccicn

existen

tanques

de

airnrcenarniento,

aunqll*

s* haga

un bomb*o

ccnstante

hacla

airo

punto.

Estos

tanques

sirven

cle

puirnon,

tento

cn

casa

de

desperíectos

del

bombeo

permitiendo

la

caniinu¿:cion

de

la

produccion

a

las

tanques,

corrio

tan,lblen

an

cascs

Ce interrupcion

de

produccion

durante

los

cuales

ei bqrnbeo puece

continuar

con

el

petroleo

aimacenado.

Tambien

existen

tanques

Ce

aimacenamienic,

o

de

oulmon,

en las

varias

est¿:ciones

de

bombeo

que

pueden

existir

a

lo

largo

de un

aleoCucto,

basicamenie par

las

rnismas

razcnes.

Eventuahnente

exist*n

tanques

de aimacenamiento

mas

grandes

en

puntos

estrategicos

que

§on

para carga

a

buques-cisiernas

donde

por

razones

obvias

debe

almacenarse

ei

petroleo

Fara

su esporarlica

transÍerencia

a

los

barcos.

Igualmente,

en

un

punto

de recepcion,

ccl')ro

una refir¡eria,

tambien

existen

tanques

de

airiec*namiento

ejonde

se

acumulan

en

forma

separaCe

ios

cruclos

cje

dife¡'entes

tipos

que

pr-;eden

llegar.

Ei

proceso

de manejo

del

petroleo

se efectua

cle

punto

de

almacenemiento

a

punto

de

almacenamientc

por

medio

de

tr,:berias

llarnadas

oleoductos.

Recaico

esie

proceso

porque

es

una

de

las

diferencias

funCamentales

entre

el rnanejo

del

petroleo

y

del

gas.

Hxaminemos

con

un

poco

mas

de

detalle,

Ios

mecanÍsrnos

ie

t'-ansporte

y

al,tacenamiento

de

petroleo.

Como

hemos

ciicho

aniba,

el

petroieo

se bombea

de

puntó

a

punto.

Basicamente

tres

factcres

determinan

ccmo

ese

efectua

esto,

el volumen

que

se

desea

transpoi'tar,

la

distancia

que

existe

entre

punto

y

punto,

y

la

topografia

del

trayecto.

Estos tres factores determinan a

su

vez

la dinrensicn

de

la

tuberia,

i-a

calidad

de

acero

de la tubería

y

la

fueza

necesaria para

efec.tuar

e bornbeo.

Entre

estos

ultirnos

elemenios,

que

resultan

ser

lcs

variables

del

diseño

del

cleoducto,

existe

una

relacion

dependiente

y

estrecha.

Comencemos

con la

fuer¿a

necesaria

para

el

bornbeo,

y

los

factores

que

la

detenninan.

Primera,

e

invariable,

es

la

topoErafia

del

oroyecto.

Si

bombeamos

crudo

de Santa

Cruz

a

La

Paz

estamos

elevando

el-producic

elgo

mas

de

tres

mil

metros.

Osea,

si

como

ejemplo

elevamos

un

rneti-o

cubico

de

petroleo

(aproxirnadamente

6

barriles),

tres

n':il

rnetrcs

en

el lapso

de

24

horas

necesitamos

aproximadamente

de

ca5alio

de

fi:eiza.

Para

ponerlo

mas

en

pilrsnectiva

e;

mctor

de un

toyota

con

100h ,

podria

elevar

un

poco

más

de

2C00

barriles

pcr

dia.

Desafortunanrente

este

caiculo

demasiado

sirnpllsta

no

toma

en

cuenta

la friccicn

del

Iiquido

que

reduce

ccnsiderablemente

el

caso ideal

que

acabamos

de

plantear.

Manteniendo

constante

nuestro

volumen

de

bombeo,

cuanta

mas

chica sea

la

tuberia,

existe

mayor

friccion, que

se

traduce

en rnayor prssion,

y

consecuenternente

mayor

fuer¿a

necesar¡a para

efectuar

ei

bombeo.

Es

asi

que

para

un diseño

ce

olecducto,

se

intenta

optir:'iizar

entre ios

variables.

Tuberia

mas

chica

puede

ser rnas

econcrnica,

pero

r*tuita

en rnay§r

costo

en

motores

y

bombas.

Tambien

si

la

tuberia

es

chica

y

las

presiones

calculadas

del

bombeo

son

altas

puecle

requerir

tuberia

de

acero

mas

resistente,

elevando

el costo

de

la

tuberia

misma.

UNIV.

CHAVEZ

POMA

PABLO

SILVERIO

118

Íi:ffi

i*i F,l*s

Y

ii*i:i

i ;tt?*t{

tr.§

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INiVERSIDAD

MAYOR

DE SAN

ANORES

TACULTAD DE

INGENIERIA

Tj"i :

\

: i

1

,:,',

INGENIERIA

PETROLERA

TRANSPORTFS

1'

ALll¡C=¡iAJ

DE HIDROCARBUROS

ll

(PET-214)

Figura

4:iranspctte

de

Fetroleo

TI\üLE

T\

M¡ll'Úli

rr

3rrr,¡"-l

Fuente:lng.

Mario Andrade

"Un

viaje liviano

por

la

industria

peirolera'

Optimizar

el

diseño

por

lo

tanto

requiere

el estudio

del costo

de

los variables

como

tu'beria

y

bombas,

como

tambien

conocimiento

de

los volumenes

m¡nimos

Y

maximos

que

se

intentan

transportar

en

un

determinado

tiempo,

[o

cual

a

su

vez

requiere

una

determinacion

de

la

productividad

de

la

zona. Como veran,

estamos volviendo

a

la base,

que

es eldesarrollo

de un

Émpo

petrolifero,

proceso

durar¡te

elcualdebe

determinarse

la eventual

capac¡dad

productiva

del

yacimiento.

En

almacenamiento

de

petroleo

existen

basieménte

dos

tipos

de

tanques:

de techo

ftjo

y

de techo

fiotante.

El de

techo

fijo

tiene,

como

el

nombre

lo

implica,

una

cubierta

fija

y

ioldada

y

es

símilar

a

los

muchos tanques

de agua

que

todos

conocemos,

mientras

el

de

techohotantetiene

un techo

que

se desplaza

verticalmente

hacia

abajo

o

hacia

aniba

literalmente

flotando

al

nivel

del

liquido

en

el

tanque.

Estos ultimos

se

utilizan

en

almacenamiento

de

rnayores

volumenes

y

fundamentalmente

para

reducir

la

volatilizacion

del

petroleo

que

en instalaciones

grandes

surnaria

considerables

perdidas

de

liquido, e

incrementaria

la

contaminacion

del

ambiente.

6.2 GASODUCTOS

El transporte

de

gas,

aunque

se efectua

tambien

por

medio

de tuberia,

en este

caso

llamadas

gasoducto, es radicalmente

diferente

altransporte

de

petroleo.

Habiamos

recalcado

que

el

petroleo

se

bombea

de

punto

a

punto

con

almacenaje

en

ambos

extremos.

El

gas,

sin

embargo,

por

su compresibilidad

se

transporia

por

efectos

de

la

diferencia

de

presion

de un

extremo

a otro

en

un

gasoducto. Es decir, si

en

el

extremo

"A"

la

presion

es

por

ejemplo

100

PsI(libraspor

pulgada

cuadrada),

y

al otro

extremo

"8".

la

presion

es

de 10

PSl,

entonces

habra

un

flujo de

gas

de

extremo

"A"

hacia

"8".

si se

ciena

la valvula

de

salida

en el extremo

uB",

rto

solamente

cesa

elflujo

sino

que

la

presion

se

estabiliza

y

se iguala

en toda

la longitud

det

trayecto.

Pueden

existiivariaiione=

de

presion

por

topografia,

pero

de

orden

insignificante,

puesto

que

Ia

densidad

del

gas

al

otro

extremo.

Hacemos

esta

explicacion

que

.todos

lo

comprendemos

intuitivamente,

pues

sabemos

por

ejemplo

que

el aire

de

una

llanta

sale

violentamente

cuando

se

ta

pincha,

para

rema''car

la

diferencia

que

existe

entre

la

naturaleza

del

gas y

del

de

liquido,

y

consecuentemente

la

diferencia

en

el transporte

de

los mismos.

Es muy

posible,

y

frecuente,

que

el

gas

se

transporte

directamente

de

los

campos

produclivbs

hasta el

punto

de utilizacion

con

la

propia

presion

de

los

pozos,

es decir

sin

ia necesidad

de adicionar

fuerza

para

su transporte.

Sin embargo,

como

nada

es

ideal,

tambien

afecta

altransporte

de

gas

la friccion

generada

en

la

tuberia,

aungue

de

menor

manera

que

en

el caso

de

liquidos.,.EntonqB,,§¡.,bie$,6

teor¡camerÉe

po§ible

transportar

-j,.,'.

L

-

;

-::

'.

..'

..

la edicon.

2009

UNIV.

CHAVEZ

POMA

PABLO

SILVERIO

119

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{,.:

.i,',¡u

Ccsde

ios

cainprs

qr-:e

io

pi-,:clul:li.:n

ha,r;te

su

punt*

d,¡ ccmerciali¿acion

con a

pr.:pia

pr*iir:ti

ije lc:s

:tc;cs,

l¡l

rei"li«;il

ij)

rqi.ifl

e

n

mucl'io

firsjcs la

b,aja

presion

existej-lte,

1;,.-;

lalE:rs

ci'sl;rrcias'¡

ia

fi"ir,:cicn

c;cr:,*i:*Ca

en

ia

ir-¡beria,

rná$

la

necesiejarj

de

tenc,"

;li¡una

presion al

extr*ric

de

saii.la,

limi,rn

*l

vcium*n

flue

rr,ü

¡;eiÍe

trarispcÍar

de

e

sia

iiitilsra.

En es'los

cesüs

sc resurrü

a la

c<.,n-:pr,:sicn

Cel

ges

en *

puntr

iie

p..:tiicla,

o

en

rri

¡runir:

intei'rneCio,

aum*nt:riclo

cj+

esla

mañera

a

diíerencra

cle

pre.sion

entre

un

*rüiümü

y

el ct;o, e inc;'sn:entandc

poi'io

ccnsi;uienie

ei

volur¡en

de

gas

que

se

puecie

:iian:;pci-iei'.

Il cis*ño

de

un

gae

eductc,

entonc*s

Cebe

i:riscai'la

n'lejor

opcion

considerando

como

v¿:riables

ia Clmenr,ion

de la

tr"lbeia,

el

cosio

de

com¡:resicn,

y

fa

cafidad

de

acero

de la

iuberia,

Y

como

factores

limitantes

la

preslan

dis¡::onible

de

entrada

y

la

presion

¡i;lcesaria

a

final del

trayecto.

Para

evit;¡r el

c*sto

Ce

compresion,

se

puede

incrernentar

el die,'netia

de

tuberia,

si

es

que

el

ccnio

tje

esta opcion

es

la

rnas

economica.

para

inc¡'ementar

el volumen

en

un

diametro

fijo,

se

debe

incrementar

ia

presion

por

medio

Ce

compresores,

aunque

solo

hasta

el

limite impr.resto por

la

calidad

de

acero

de

la

tuberia

qr:e

se esta

utilizando.

UNI\,iERSiDAN

MAYOR

DE

SAN AE]DRE§

FACULTAP

DE ¡NGENIER'A

::f

t^=.ÁD(:)RE3

¡)i{i:iilÉit,A

P[T¡ oLEilA

Til.{i';SilORTIS

"r",\Lt¡¡\CENAJE

DE

HIoFiOCARBUROS

[

(püT-214)

Figura

5: Transporb

de

petroleo

GiiSCilL.rCTO

. c:rr¡Ll:Iií:iDo

"on''?Jl'ji"

t''

Fue;i+: ng.

fu1eria

Andrede

"Un

viaje liviano por

la

industria petrolera"

1a edicion.

200g

Un

gasoducto

resulta

rnas

flexible

en

su aperación

que

un

oleoducto,

puesto

que

el

volurnen

a

transportar,

si

bien es

un

factor,

no

es un

elemento

tan

critico

como lo es en

el

diseño

de

un oleoducto.

La

compreslbilidad

del

gas

permiie

que

el volurnen

cJe

gas

pueda

variar

consiCerabiernente.

lnclusive

en muchos

casos

con compresion

se

pueáen

incrementar

hasta

multlples

del

volumen

cjeidiseño

originai,

sin la

necesiCad

de óambiar

las

cuaiida

es

cle

la

tuberia.

Como

ejernplo

elgasoducto

Eaiivia-Brasiliiene

un

diametro

de

32nr

pulgai*s

y

en

un

diseño

contemplaba

ei

transnorie

cel voiumen

de

gas

iniciaimente proyeciando

sin

necesidad

de

ccmpresion.

Sin

embargo

con

miras

a

un

futuro,

la

caiidad

de la

tuberia

que

se

utilizo

permitio

ia

eveniuál

construccion

de

estaciones

compresoras

en aquel

momento

en

que

se

incrementaron

los volumenes

de

Eas

expcrtados.

Y

que

del

aimacenaje?

En

el caso

del

gas,

por

su

cor-npresibilidacj,

el

mis¡'no

gasoducto

*ctua

como

air^nacenaje-

el

puhnon-

como

dencrninabamos

a

ios

ianques

en

el

bombeo

de

pet;'oleo,

permitlendo

qL¡e

el

gas

siga

intrcCuciendose

en

un e;<t¡'emc

(hasia

el linnite

ri*:

presion

de la

tuberia,

lcgicamente)

aunqle

por

aigun

motivo

le

valvuia

cje

salida

al

ctro

exremo

este

cerrada

o reducida

en

su apertura,

e

inversamente,

permite

que

se

pueda

continuar

extrayendo

el

gas

de la linea

en

su

punto

de

comerciafizacion

a

pesar

de haberse

interrurnpido

ternporalmente

el abastecimiento

al comienzo

de la

linea.

Pi.Á¡.-4, DE L;As

UNIV.

CHAVEZ

POMA

PABLCI

SILVERIO

fia

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6,3

TRANSPORTE

DE

GAS

NATURAL

El

transporte

de

gas

natural

se

realiza

atraves

de

gasoductos

desde

los

lugares

de

produccion

o

procesamiento-

hasta

un

punto

que

se

denomina

"City

Cate,; q"ul

viene

a ser el

lugar donde se realiza la reduccion

de

presion, medicion

y

ódorizacián,

antes

de

su

distribucion

a

los

centros

de

consumo.

Eltiansporie

de

gas

se realiza

a

presiones

que

van

del

orden

de

20

a 150

bar.

6.4

CITY

GATE

El

City

Gate

es

el

punto

que

separa

el

sistema

de

transporte

del

sistema

de

distribucion,

comprende

las

instalaciones

destinadas.a

la

recepcion,

f¡ltrado,

regulacion,

rneáicion, y

despacho

del

gas

natural

a

ser

distribuido

a

traves

de los

sistemas

de redes.

Las

redes

de

gas

natural

se

dividen

en

redes

primarías,

utilizadas

principalmeñte

fara

ra

distribucion

a

usuaríos

industriales

y

estaciones

de

GNV

y

redes

secündarias,

utii¡zadas

para

la

conexión

de

usuarios

comerciales

y

domesticos.

6.5.

REDES

PRIMARIAS

Para

poder

realizar

la

construccion

de

estas

redes

es

necesario

en

primera

instancia,

diseñar

el

proyecto

especifico

que

permita

determinar

la

ruta

del

ramal.

Una

vez

finalizada

la

etapa

de

diseño y

calculó

se

procede

a

la

ejecucion

y

construccián

de la

red

primaria

de

acero,.ra

cuar

iryruye

toda

ra

obra

meáanica

cón

üúa¡os

;omo

er

amolado,

cortado

de

tuberia

lijado

y

encintado

que

prepa

ran

a

la

tuberia

para

posteriormente

realízar

el

soldado

de

todas

las

uniones

qué

adi

lo

requieran

y

nnaimente

la

proteccion

tanto

mecanica

como

catodíca

para

garanüzar

la""gr*o"o

y

iurr.ion

"n

ltiempo

sin

problemas

de

conosion.

ffi

UNIVERSIDAD

MAYOR

DE

SAN ANDRES

FACULTAD

DE INGENIERIA

d0"..

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INGENIERIA

PETROLERA

TRANSPORTES

Y

ALMACENAJE

DE

HIDROCARBUROS

II

(PET.214)

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UNIV, CHAVEZ POMA PABLO SILVERIO

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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES

FACULTAD DE INGENIERIA

INGENIERIA PETROLERA

TRANSPORTES Y ALMACENAJE DE HIDROCARBUROS II

(PET-214)

¡

 :a

6.6 PUENTES

DE REGUL,AC|ÓN Y MEDIG|ÓN

(PRM',s)

Son utilizados

para

regular, medir

y

corregir

la

presion

y

el caudal del

gas

natural

que

viene de la red primaria. Reduce la presion de 300 psi (20 bar). Hasta

los

60

Psi

(4bar)

para

distribuir

el

gas

por

la

red secundaria

a

los

sectores comerciales

y

domesticos.

Su

capacidad esta

en

funcion

al

numero

de

usuarios.

6.7 ESTACIONES

DISTRITALES DE MEDICIÓN Y REGULACIÓN

-EDR'S

Para

esta

etapa

primero

se debera

realizar

la

construccion de

Ia

caseta de

la

EDR,

en

caso de

que

esta

ya

venga en

una

caseta metalica sera

necesrio

construir la base

para

la misma,

finalmente

se

instalara EDR

y

se efectuara

las

pruebas

necesarias

para

verificar su coreccto

funcionamiento.

Una

vez

puestas

en ft¡ncionamiento, las EDR's cuentan con sistemas de seguridad

ya

sean manuales o automaticos

que

se activan ante cualquier

problema.

-.,-j'

*\+

6.8 REDES SECUNDARIAS

La construccion

de

red

secundaria

incluye

diferentes

procesos

de obras civiles

y

obras

mecanicas

que

indican con

la

instalacion

de

faenas,

apertura de zanjas

para

posteriormente

tender la tuberia de

polietileno,

debiendo realizar la union de

la

tuberia

con

los

accesorios

medlante

soldadura

por

electrofusion

y

finalmente realizar la

reposicion

de

las

zanjas.

UNIV. CHAVEZ

POMA PABLO SILVERIO

122

,

'.

i

',1

lr,-.

.

":

r;;

'i]i.\,liil.'

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UNIVERSIDAD

MAYOR DE SAN

ANDRES

FACULTAD DE INGENIERIA

INGENIERIA PETROLERA

TRANSPORTES

YALMACENA]E

DE

HIDROCARBUROS

II

(PET-214)

6.9

INSTALAC¡ONES

INTERNAS

La

construccion

de

instalaciones

¡nternas se

las

rcalizan

en

forma unifam¡liary

colectiva,

sean estas

en

proyeccion

a

gabinetes

tecnicos

y/o

montantes

de acuerdo a

la

cantidad

requerida

de departamentos

ademas

de

las

caracteristicas

en cada

edificio.

Estas

instalaciones

intemas

se

realizan

por

empresas

espec¡alizadas

y

autorizadas

por

laANH, GNRGD.

Realiza

la

asignacion

de

precios

a

lasempresas

instaladoras

deforma

transparente

y

brinda

la

instalacion

gratuita

hasta

un maximo

de

22

metros

de

tuberia

dentro

de

los domicilios.

Una

vez concluida

la instalacion

intema se

procede

a

la

instalacion

de

las acometidas

que

une

los

gabinetes

al

sistema

de

red secundaria.

Esto

perm¡te

proporcionar

flujo de

gas

natural

a

la nueva

instalacion.

6.10

PROGESO

DE ODORIZAC¡ON

Es

la adicion

de odorizantes

(metil-mercactano)algas

natural con

la

finalidad de

que

se

pueda

detectar

su

presencia

mediante

el olfato

ya

que

el

gas

natural

no t¡ene olor.

Se entiende

por

aguas

abajo

a

la

expresion

que

ubica

un determinado

objeto,

que

se

encuentra

instalado

posteriormente

al

de referencia,

en

el sentido

de

circulacion

del

fluido.

En el

caso

de aguas

aniba

por

el contrario

el objeto

se

encuentra

instalado

anteriormente

al de

referencia.

UNIV.

CHAVEZ

POMA

PABLO

SILVERIO

123

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UNIVERSIOAD

MAYOR

DE SAN

ANORES

FACULTAD

DE INGENIERIA

I§iCiNIERIA

PÉTROLERA

TRANSPORTES

Y ALMACENAJE

DE

¡.IiDROCARBUROS

II

(PET.214)

6.13

BOMBAS

El

funcionamiento

en

si de

la

bomba

será

el

de un convertidor

de energía,

o

sea,

transformara la energía mecánica

en

energía cinética, generando

presiÓn

y

velocidad

en el

fluido.

Existen

muchos

tipos

de bombas

para

diferentes

aplicaciones:

presiÓn

última,

presíón

de

proceso,

velocidad

de

bombeo,

tipo

de

gases

a

bombear

(la

eficiencia

de

cada

bomba

varía

según

eltipo

de

gas).

6.14

COIIfrPRESORES

Los

compresores

de

gas

encuentran

su

empleo

en:

o

Las

unidades

de

reformado

catalítico

para

el reciclo,

a

alta

presión,

de los

gases

ricos

en hidrógeno.

r

Las

unidades

de

fraccionamiento

de

gases,

para

dar

a sus

columnas

la

presión

de

trabajo o para licuar

los gases.

.

Las

centrales

frigoríficas,

tales

como

las

que

se

utilizan

en el

desparafrnado

de aceite

y

desasfaltado

con

Propano.

.

En eltransporte

de

gas

natural

a

través

de un

"pipe-line".

.

Reinyección

de

gas

en

los

pozos'

6.15

TANQUES

DE

ALMACENAiilIENTO

Un

tanque

de

almacenamiento

es un

recipiente

metálico

destinado

al alrnacenamiento

de

Conibustibles

Líquidos,

gases,

ubicado

dentro

de

una

fosa de

hormigón

armado

y

construido

conforme

a

normas

técnicas

establecidas.

Características de los Tanques

de

Almacenarniento.'

Los tanques

de

almacenamiento

están

diseñados

para

el

almacenamiento

y

manipulaáión

de

grandes

volúmenes

de

petrÓleo

y gas,

y

Son,generalmente

más

granáes

y

considérados

como

más

permanentes.

El almacenamiento

constituye

un

álemento-de

sumo

valor

en

la explotación

de

los servicios

de

hidrocarburos

ya

que

actúa

como

un

pulmón

entre

producción

y/o

transporte

para

absorber

las

variaciones

de

consumo.

El

almacenaje

de

líquidos

tales

como

petróleo,

nafta,

fuel oil,

diesel

oil,

kerosene

u otros

derivados

pátroquímicos

que

se

pueden

conservar

a

presión y

temperatura

ambiente,

se efectúa

normalmente

en tanques

cilíndricos

de

fondo

plano,

techo

abovedado,

esférico

o

elipsoidal,

y

algunas

veces

flotante,

a

fin

de evitar

la

acumulaciÓn

de

gases

inflamables dentro

de-los

mismos, que pueden o

no

tener incorporado

algún sistema de

calefacción

.

Para

la construcción

de

los

mismos

se

emplean

láminas

de acero

de

distintos

espesores

conforme

su

posición

relativa

en la

estructura

del

tanque-

Estas

piezas

se

sueldan

entre

de

acuerdo

a

normas

de construccíón

que garantízan la

integridad

y

posterior

funcionamiento

del

almacenaje.

125

UNIV.

CHAVEZ

POMA

PABLO

SILVERIO

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UN¡VTRS¡DAD

}dAYOR

SE

§AN

AI.¡ÜR[§

FACULTAD

INGENIEHIA

Ap*runrceg

ING I.¡iEAIA

PÉTROLER,A,

TqANS?ORTES

Y ALMACENAJE

DE HIDROCARBUROS

II

(PET-214)

J1

JI.J

J-

d\

*, *A

I

T

I

I

*J

r.\

F.J

1

''J

YI

\*/

\-"f

t\

I i\

I ry\

¡# M

w

rd

1*

I

\-#

6t\

¡á¿1

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\

ll F\

  É

M

@

u\

F*)

s\ bI

fi\"1

-J

r**d

f3

I

Y

-fi\trLi\:r

rt

i\ ri

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i 5ttBl

-"1

J' *j

'

t':

UNIV.

CHAVEZ

POñ,IA

PABLO SILVERIO

.t

?A

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UNiVERSIDAD

I'- AYOR DE SAI'¡

ANORES

FACULTAD DE ¡NGEI.IIERIA

INGEN ERIA

PEÍRCLERA

TRANSPORTES

Y ALMACENAJE

DE HIDROCARBUROS

II

(PET.214)

,)

--..

.-\

(\-j

'\

\J

]

a.

I

\\

\\>

¡\'

-\

\>

(\

t

\\l

{r

}

i

UNIV. CHAVEZ

POil'A

PABLO SILVERIO

127

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U:I¡IEFi§ID¡.,

I,II,YOR

DE

SA;\]

AI¡DR:S

F,nCul-T¡\'D

Di

I¡iG:li

IEAiA

+

FORF,§ULARISS

'

:'r-,,{l

I lt'ñi

{

P.s:Tl1§LE

aA

TRANSFCi'ITES'/,iLL,Ai:¿rl,iii

9g l-iiD'nOCARBURCS

ll

(PET-214)

Qfl,fi:útLili

Pressure

Pt

Pressura

P2

viscosidcd

di¡úmtca

o

absolute

tJ\

fr=\r1

-si

/m.2\

¿

u

=

(;J=¡

u*iscosidad

cinetíca

2)

RUGOSIDAD RELATIVA

ruíto::lC¿d

abs,:lu a

E.:

'

:: =

-i

ladtnl?nslonaL

)

Rugosidad

relativa(s,)

=

ffi

=

7

3)

PARA

EL

CALCL'LO

DE

L{

"¡',

e,4

En

fluio

laminar

(Re

<

2000)

f

=

R.

1

--

'l

l

ctl

a

En

f

lujo

turbulentoY

crltico

(Re

>

4000Y2000

< Re

< 4000)

=-r,,nl,#.#kl

¡",,=l-r,o'(h.#l'

Tambien

se

puede

usai

el

diagrama

de

moody

para

el

calculo

de

f

lliariret{:¡

La

Terr

pe

ratu

rr:

Flct¡

Q

"

Solo

incluYe

en

tuberias

FCUAC ON GENERAL

DE

LA

ENERGIA

L

*

JL*

Z.¡

+

ris

-

rr,

-

H^

=

+

+

$;-2,

 

2,9

-'^

Y

""Á

fioncle:

h.r

=

Representa

la

energia

añadirja

o

agregada

al

fluido

meciante

un

disposiivo

mecanico

como

s€r

la

bcmba

l¡quidos

I:1XT

,:"fr:u;jf

'l,i'á"uoi¡r"

de

ta carga

entre

ras

secciones

1

y

2

ya

sea

debrdo

a ccmponeñtes

de

la

tuberia

y

ios

agcesorjos

correspondienies

es decir

*ideb"n

a

lrs

p"i¿¡¿as

prlmarias

y

secundarias

gue

se

registran

durante

el

flujc

c.:

iiuiic at¡avez

de

la tuberia.

hR

=Representa

la energia

eitraida

o

retirada

del

fluido

med¡anle

un

dispcstivo

mec¿nico

como

ser

la

tuberia'

PARA

PERDIDAS

IRREVERSIBLE§

YA

SEA

PERDIDAS

PRIMARIAS

Y

SECUNÉARIAS:

ECUACIOI,I

DE

CIARCY

WEISBACH

PARA

LA

FÉRDICIA

DE

CARGA

OEBIOO

A

LA

FRICCION

tL v2

Li¡=f

;-2*

PARA

CAIDA

DE

PRE§¡ON

A,P=f-r"*.i

 

r

D

2*g

ECI.,'"ACION

PARA

PERDIDAS

SECUNDARI.AS

O MENORES

sr /v2\

H¿(accesorios)

=

L*

(,

-

,i

PERDIDASDEE}¡ERGIAENL.ASVALVULASYAccESoRIoS

tLe

(

Lonqitud

equívalente)\

r=lT/',

1)

REYNQLD§

R.

=

P

"

d

*'

(adimensíonaL)

Donde

v

d+,¡

Re

=

1-:

(adimer.sionaL)

Donde

f

J

sup

0.02

NIV.

CHAVEZ

POMA

PABLO

SILVERIO

1?8

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UNIVERSIDAD

MAYOR

DE

SAN ANDRES

FACULTAD

DE INGENIERIA

ECUAC ON

EXPLICITA

para

el

peso

especifico

II,IGENIERIA

PETNOLERA

TRANSPORÍES

Y

ALMACENAJE

D= HIDROCAI]EURCS

II

(PET.214)

0.25

{-

P,ARA

EL

CALCULO

DE

LA POTENCIA

[''r(..7p.u,')]'

..

y*e"H¡

po.t

=

,l

y=p*g

TUBERIAS

EN

SER¡E

"

Se

debe

tomar

las

siguientes

consisderaciones

il)

\-_,/

Qr:Qr:Qz:Qs

hlqtotar;=hlr*h¿2*h6

TUBERIAS

EN

PARALELO

hLT:h¡1:h¡2=h¡3

Qr =

Qr

*

Qz

f

Q:

.....Qn

UNIV. CHAVEZ POMA PABLO SILVERIO

129

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UNIVERS|DAD

I 4AYOR

DE SAN

ANNRE§

FACULÍAD

DE INGENIERTA

.:.

CIRMUL,qRISS

t¡iGÉl'i:Iii A

PETROI-ERA

ÍRÁNI§FCA;iS

Y

ALfoIACE¡IAJE

O;

HIDíTOCARBUROS

II

(PÉT-214)

|

;$.:' I i LJI-U

J

coLEBROI,\

F

=_4n1oni--1_

+

l.-lt-3*

-13.71*¿l

Re

/

(lá

*

G6 \

"-'n'

tr-1111lrt -

|

¡d)

a)

E§U.&§[]

U§"8;{§§¿LÉ.1

rLUJ§l}§-ü*.9

tTb¡l'a?o

Qs

=

tzt

\*)

WEYMOUNTH

/i.b\t

otuut

Q, =

+35.s7

\pb)

Do*Ce:

Qb(PCD)

:

Flujode

gasa

condiciones

base

Tb

[sR]

=

TemPeratura

base

P5(Psia)

=

Presion

base

P1(Psia)

:

Presion

a

la

eni¡ada

del

ducto

Pr(Psia)

=

Presion

de

entrega

P.4.\;H.-tDLE

".-1"

Di.qEii(¡

;ii;

DUCTC$

Pz:

CITRAS,

ECU&CICNES

PAF¡ ".IADLE

"A"

oa

=

433.5

(ff).

0','u

"

PANHADLE

"B''

lei

-

o¡-

o

o:zs

(T#).

(¡rz

-

si)1"'

,dz53Elffir

-l

[o;

-

P

-o

o:zs

(?5)

-

(gz

-

rurrlo""*

r

¿¿:61s:¿'1

1

P.(Psia)

=

Presion

pronreciio

de flujo

Hr(ft)

_

elevacion

con

respecto

al

punto de

referencia

a

la entrada

"

úr(r,)

=

eievacion

con

respecto

al

punto de

referencia

a

la

salida

Zm

=

factor

de

compresibilidad

de

gas

T[sR]

=

Temperatura

promedio

del

fiujo

de

gas

L(millas)

=

longitud

del

ducto

C(plg)

=

Ci:met¡o

interno

de

la tuberia

E

=

facior

de

eficiencia

UNIV. CHAVEZ

POMA

PAELO

SILVÉRIO

^tr=ll.l8*dr'6

/GE

*

Pm2\

-

0.0375.

l^*

7

*

(li,

-

H1)

_ llqo*Po*/dE*T"L*7ñ

t'=rl\6

¡5p

*

emz\

+

0.037s

-

{

:j

-j¡

)

*

(H,

-H)

+

P:

\

¿m'l

/

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§f\"r"§D

Cr#.-".

i't,hor'

§u"r=

UIIiY RSID¡\D

rYl¿.YOR

O

SAN

ANDRES

FACULTAD

I]E

INÉENI=RIA

PAF§M

ETROS

IMPORTANTE§:

&.IETODO

COll

el

grafico

de

STANDING

Y

K-A,TZ

INGEI.¡iSRIA

PETROLÉRA

TRANSPORTES

Y

ALMACENAJE

DE HIDROCAR3UROS

(TET"214)

Tpc

=

168

*

325

+

CE

-

12.5

*

GEz

Ppc

=

677

+ 15.0

*

CE

-

37.5

*

GE2

Para Seudo-reducida

P

D

-_

 

pr

-

o

¡PC

MÉTODO

PAPAY

,7

-

1 _

3.52i

Pp,

*0-274*Pl

-

L

160.9837.Tpr'

1Q0.8157*Tp¡

TEiII

PERATURA

PROMEDIO"II"'

- _71*72

2

PRESION

PROf,IEDIO

"Pm"

2

R

*Pr-

*

=i*

(p1*

p,

_ff-J

CALCULO

DEL

NUMERO

DE

REYNOLDS'Re'

Re

=

oooo4778.

(+).

(T#)

ANÁL§IS

MECÁNICO

DE

DUCTOS

ECUACIÓN

DE BARLOW

2*t*s

p=-*F*E*T

D

Donde:

P(psig)=

Presion

interna

deldiseño

delducto

D(Plg)=

Diametro

externo

de

la tuberia

de

la ecuacion

general

T

=

Adimencionalfactor

de temperatu¡a

S(Psig)=

Tension de

afluencia

minima

especificada

SMYS

F= Factor

adimencional

E=

Adimensional

factor

de

junta

longitudinal

t(Plg)=

EsPesor

de

la tuberia

T

;-

lpc

P*

D,,,,,

2*,S*

E* F*T

t"",

=

t

grado

de

conosion

t

(,rt

iut

2

t

rol

lDn,*a,¡

=

D,nr,

-2*

1,,,¡tut

131

UNIV. CHAVEZ POMA PABLO SILVERIO

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IJN}VÉR§IDAD

MAYOR

DE §AN

ANDRÉS

FACULT¡\D

DE

INGENIER}A

11,1

I'

.1

38.774.(x).

F-

E

t,

-"*_--*-*---_J

'

¡ ¡¡t,;:ltrl

O

L"-)';:'¿:;¿rr

t

C)

Fsup

F...

ec.c

2A

lll GEI'l

j

=F'lA

P ITRCLER¡\

TRANSFORTES

Y

A-L¡,IACENAJE

DE

iliDRCC¡'R:iUi0§

li

(:; I--2

I

i)

,F.RüC§§JNI#NTÜ"

üior¡wrro

D

o t)nl*ulc

d

rnedlante

a

ecuaelón

Genera :

'1.-

{,:a}i:ulo

Reyn,:l*fs.

$up-o.tig¡-clg

d=

in

?":¿s:ci;

P

Re=oooo4778.(#).ff#)

?.-

Cálcr.¡lo

de

F

con:

e=

d

*

leid

l."tl:s*Fl

F=-4logi

u.

?,.-

Salculo

de

l*

pres ón

proniedio:

)( Pt*P2)

Pm=al

Pl+P2---:

I

3r.-''

Pl.+P2)

Pntr

=

Pm

-14.7

4.-

Calculo

de

Z:

l

:-

--#--+'

r¡,t :)

7

¿:::;:

73

8:5

5.-

Galculo

del

diámetro

con

la

ecuación

general:

GE*

Lt

Zm*

T

el

diámetro

es

igual

al

supuesto

se

tomara

el

diámetro

calculado

.

Catculo

lD

mediante

la

ecuación

de

Barlow:

dsup

d...

ec.B

/=

D

(¿')mln

di

I

r/

')

Donde:

P[;,srg]=

presion

tle

diseño

tln)-

etPrto,

de

la

ruberia

Dii,,l=

¿¡um.¡r^

nominal

externo

si¡sig]=

esJuerso

de

ced¿nci¿

El)=

Forto,

de

costwa

Fl)=

rrau

de

diseño

o

Locación

no

volver

al

Paso

1 con

el

i.-

Calculo

del

espesor

"t"

y

el

lD de

la

P*

Dr,.,,,

o_o_

oo

o

¡=

'

1*S*ExF*T

".,"_",',:l;:,.*..,..r

t,

=

t

-

gralo

de corro'\:an

fr,oi.¡o)2t*i

'lD,o,,n\nrl

=

D,rr,t,

-

2*

t

t'u¡i'l

2.-

Calculo

dela

presión

de

diseño

de

ta

tubería

(tablas)

Ecuación

de

Barlow

tubería

2*r*,§*

E*

FtT

r=

UNIV"

CHAVEZ

POMA

PABLO

SILVERICI

-nnars*(,GE*

P''\.(H,

""-'-lzm'T)''

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UI'iIVERSIDAD

MAYOR OE

§AI.I

ANDñES

FACULTAD

DE

'NGENIERIA

+

FORMULAR¡OS

FACTOR 8A§ICO

DE DI§EÑO F

INGENIERIA PETROLERA

TRANSPORTES Y ALIIACENAJE

DE HIDROCAREUROS II

(PET.214)

(tabla

&41.114A)

CLA§E

üE

LOCALIBAD

Factor

d€

di6ۖo,

F

Area

de

aplicacion

Locaiidad clase

1,

división

I

0.80 Construccion vivienda

area

rural

Locaiidad ciase

1,

di.¡isión 2

4.72

<

10 construcciones

viviendas area

rural

Localidad clase

2

0.60

>

10,

<45

construrcion

de

viviendas area

urbana

Localidad clase 3 0.50 >

46 c¡nstruccion devivrcnrdersarca

urbana

Localldad ciase 4

0.40

Construccion

de

edificios

,

mercados

,

etc

ESPECIF,

No

CLASE

DE

TUBERIA

FACTOR

E

ASTM

A

53

Sin costura 1.00

Soldado

por

resistencia

Electrica

1.00

Soldada

a

tope en

horno: soldadura

continua

0.60

ASTM

A

106

Sin

costura

1.00

ASTM A

134

Soldadura

por

electro

fusión con arco

0.80

ASTM A

135

Soldado

por

resistencia electica 1.00

ASTM

4,I39

Soldado

por

electro fusion

0.80

ASTM

A 21

1

Tubería de

acero soldadura

con espiral

0.80

ASTM A

333

Sin costura

1.00

Soldada

por

resistencia

electrica

1.00

ASTM

A

381

Soldadura

por

arco doble sumergido

1.00

ASTM A 671

Soldado

por

electro

fusion

Clases

13,23,33,43,53 o.80

Clases 12,22,32,42,52

1.00

ASTIVI,C 672

Soldado

por

eleclro fusion

Clases

13,23,33,43,53

0.80

Clases

12,22,32,42,52

1.00

API

5L

Sin

costura

1.00

Soldado

por

res¡stenc¡a Electrica 1.00

Soldado

oor

electro

fulquracion

1.00

Soldado

por

arco

sumergido

1.00

SolCado

a tope en horno

0.60

FACTOR

DE

JUNTA LONGITUDINAL,

E

(Tabla

841,

115A)

FACTOR DE DISMINUCION

DE TEMPER.ATURA,

T,

PARA TUBERIA

DE ACERO

(TABLA

8.{1,

115A)

TEMPERATURA

OF

FACTOR

DE

D¡SMINUCION

DE TEMPERATURA,

T

250

o

menos

1.000

300

0.967

3s0

0.933

400

0.900

450

0.867

UNIV. CHAVEZ

POM,A

PABLO SILVERIO

133

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Ui;i.,,Ei1SIDA9

MAYOR

DE SA¡i

AI'1C'RES

i/rC'riLTAC

DE

lNGEiilEFr:A

I l.l C {'r; lI

I

lA

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TR,qN;tC;1Ii5

I /,111.¡rCiN/*JÉ

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I-iIÜROCARBIJRCS

ll

(PET-z1'l)

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EtluÁtlÚN

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DE

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AJU§TE

DE

ELEVACIÓT{

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0.0375

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§ERIE§

DE

PE§BIÉNTES

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ECUACIÓN

DE

WEYMOUTII

e

=

433.5

t

(PJ

.

(t'rd;1's

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=

11'18(D)1r6

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=

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10-38(*)

-

(*#)ouo'uu'

(S

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F

=

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(s'D

ECUACIÓN DE PAN¡.IANDLE

A

e

=

435.87

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ECUAC¡Ó}¡

DE

PAI"¡HA}JDI.E

B

Para

elevaciones

^

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UNIV.

CHAVEZ

POMA

PAB|"O

S LVERIO

134

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UNI./SRSIDAD

MAYOR

DE SAN

ANDRES

FACULTAD

DE INGENIERIA

{". FOIESIULARIOS

CAPITULO

4

ECUACION

GENERAL

DE

FLUJC

DE

HIDRCCARBUROS

LIQUIDOS:

B

=

0 084668

+

F

+

d2s'

¡pr

-

pz

-

O'¿l:-r-:Cr(Hz

-

Ur)10s

NÚMERo

DE

REYNoLDS:

¡

B r

Re

=

0'0238

(o

.

,l

FACTOR

DE

TRANSMISIÓN

F

:

-4tos[:.

ii:l]

ECUACIÓN

DE HETZEL

INGENIERIA

FÉTRCL=RA

TRANSPORÍES

Y ALMACENA"JE

DE

HIDROCARBUROS

II

(PET'z14)

Donde:

F

=

3.315

*

Reo

132s

P:

Dens¡dad

delfluido

ilb/ft3l

#:

V¡scosidad

cinemática

[lb/ft's]

ECUACIÓN

DE

AUDE

/ d2.6s6'

B

=

0.26574.

(r.

r*

h-

Pz-

0.4331

*

Qfi

*

(H2- H1

L*GE

F=5.05*Pso'oe4

UNIV.

CHAVEZ POMA PABLO SILVERIO

135

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UI'JIVERSIÜAD

MAYOR

üE

§AT,'

AI§BftE§

FACULTAD

DE II.¡GE},IIEP.IA

+

FCIRh4LjLAR¡üS

Ii.1CE}¡IERIA

PEÍAOLERA

TRAI.;SPORÍE-C

Y ALi.IACENAJE

DE HIOROCARBURCS

II

(FET-z14)

CAF¡TLJLS

S

.S.:f,á"

Datos:

Ti,

Tf,

P¡,

P'f, ODiinl,

t[in],

MCP

.ál

E*f*rrx¡*aü,ión

de

la

prueba

de res¡'slencia

neíníma:

PPRNI(Psi)=L^25*M0P

§J §cfenriinar.ian

si la

pruebá

ss sáfr'sfáctoría

y/o

inconsisÍenfe;

' .

Ternperatu¡'a

de

prueha

r

=

(rr

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7¿=t*rr:peratr.¡ra

ir¡iial de

ia

prueba

I¡=ternperatura

flnal de

prueba

?.

Galculo

del coeficiente

de eNpans ón

del agua

64.268

+

(17.0105

*

T)

-

(0.203

69

*T2)

*

(0.0016048

*

T3

106

T= temperatura

de

prueba

4.

Calculo de

la variación

de

presión

debido

al cambio

de temperatura.

B-{2*A)

DP

=

/oD'ú4rÑ--

t t* /+t

D*nde:

DP:variacion

de

presion debido

al

carnbio de

temeratura.

B:

Coeficiente

de expansión

del

agua.

QD:diametro

extemo

de

la

tuberia..

§:

Madulo

de etasticidad

del

acero

30

x 106

v:

Reiacion

de

Poisson

=

4.3

G:

Factor de

compresibilidad

del agua

A: Caeficiente

Ce expansión

del

ecero

1.116'1A-s

f: Espesor

dela

tubena.

5.

Calculo

de

la

variación

de

presión

tota de

prueba

dp=DP*[rf-ri]

Caso

I

Caso

ll

LaTi

>

Tf

Pacm=iPi-dpl

Si

Pi

>

Pf

>

Padrn

prueba

salisfactoria

LaTi

<Tf

Padm

=

lPi+

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P¿

<

Pf

<

Podm

prueba

satísfactaria

UF¡IV.

CH,AVEZ

POMA

FASLO SILVERIO

IJLA

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U¡IIVERSIDÁD

MAYOR

DE

SAN

ANDRES

FACULTAD OE

INGENTER'A

INGENIERIA

PETROLERA

TRANSPORTES

Y ALIIACENAJE

DE HIDROCARtsURCS

II

(PET-214)

FACTOR

DE

COMPRESIBILIDAD

DEL

AGUA

TABLE*

Y/ater

CornPres§ibiliry

Compressibiliiy

Factor

0l

x i0

É

Cor.tractlon

in Unit

Volume

Pcr

Psi

Pressurc

Compressibility

frorn

l+-Z

psia,3?

É

to

212

F and

lro¡n Saturalinn

P;essurrAbove

?12

F

Clase de iocalización

Fluido

de

prueba Presión mínima de

prueba

Clase

1

división'1 agua

1.25-MOP

Clase

1

división

2

agua

,l

.l*¿, f'\t]

t. I tvtvt

Clase

2

Agua

aire

gas

1.25"MOP

Clase 3

agua

l.4.MOP

Clase 4

agua

1.4*MOP

Pres*üre

Pgia

0c

2úc

32F

É3F

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176

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137

UNIV. CHAVEZ POMA PABLO SILVERIO

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U¡IIVER$IB-AD

MAYOR

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UNIVERSIDAD

illAYOR

DE SAN ANDEES

FACULTAD

DE INGENIERIA

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HIDROCARBUROS

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(PET-214)

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YPFB

corporacion

gestion

2010