PASIVOS AMBIENTALES

Universidad Mayor de San Andrs

Facultad de Ingeniera PET 214Ingeniera Petrolera Transporte de Hidrocarburos II

DISEO DE DUCTOS1. DISEO DE GASODUCTOS1.1. INTRODUCCIN

Un gasoducto es aquel ducto por donde se transporta el gas natural dicho transporte de hidrocarburo es de mucha importancia para el abastecimiento a los consumidores, industriales, comerciales y domstico, en este entendido el diseo as como la operacin debe de garantizar un suministro continuo a los usuarios tomando en cuenta bajas tarifas de transporte asi como la calidad de servicio.La diferencia entre el consumo comercial e industrial est en la presin y volumen de entrega.

1.2. ECUACIN GENERAL DE FLUJOLa ecuacin de flujo de gas a travs de la tubera circular de longitud L y dimetro d se expresan en funcin de la presin para poder integrar esa expresin diferencial. Para este cometido se considera que a lo largo de la tubera ocurre lo siguiente:

A. El flujo isotrmico por lo tanto la energa interna no varia.

B. Existe diferencia de nivel por lo tanto la energa potencial varia con las pequeas variaciones de nivel debido al peso de la columna.

C. Es despreciable la variacin de la energa cintica, siempre que la longitud de la tubera sea suficientemente grande respecto al dimetro.

D. Solo se considera la variacin de energa de presin la cual es nica que balancea el trabaja de friccin realizado por el fluido en nuestro caso gas.

La ecuacin general de flujo es:

Donde:

Qb: Flujo de gas a condiciones de base [PCD]

Tb: Temperatura Base [R]

Pb: Presin Base [psia]

F: Factor de friccin

P1: Presin a la Entrada [psia]

P2: Presin a la salida [psia]

Pm: Presin promedio en la lnea

GE: Gravedad Especfica

H1: Elevacin respecto al punto de referencia con la entrada [ft]

H2: Elevacin con respecto al punto de referencia a la salida [ft]

Zm: Factor de compresibilidad del gas

T: Temperatura promedio de la lnea [R]L: Longitud de la lnea [milla]

D: Dimetro interno de la tubera [plg]

E: Factor de eficiencia del ducto

El factor de eficiencia de un ducto de transporte de hidrocarburos es la relacin entre el caudal que circula por el mismo y el que deber circular con las mismas presiones iniciales y finales si las paredes internas del ducto fuesen perfectamente lisas es decir limpias sin obstrucciones.

1.3. OTRAS ECUACIONES DE FLUJOPANHADLE A

FACTOR DE FRICCIN DE PANHADLE A

PANHADLE B

WEYMOUTH

1.4. CCULO DE LA PRESIN DE DISEOLa presin de diseo mximo o la presin de operacin mximo de la tubera es calculado mediante la frmula que el ASA B.31 especfica para calcular la referida cuya frmula es la siguiente:

Donde:

P = presin mxima de diseo [psi]

S = Tensin de Fluencia Mnima especificada [psi]

t = espesor nominal de pared de la tubera [plg]

D = Dimetro Nominal exterior de la tubera [plg]

F = Factor de Prueba admisible

E = Factor de Junta Longitudinal

T = Factor de temperatura

El diseo de tuberas debe realizarse tomando en cuenta los reglamentos vigentes de cada pas as como los cdigos de diseo de tuberas y las normas de seguridad operativa y de medio ambiente. A la fecha para el diseo de tuberas de transporte de hidrocarburos se utilizan los siguientes cdigos:

El ASME B31.8 para tuberas de distribucin y transporte de gas natural.El ASME B31.4 tuberas de transporte de hidrocarburos lquidos y otros lquidos.

Asi mismo para diseo de gasoductos se consideran la densidad de la poblacin motivo por el cual existe una clasificacin a objeto de brindar seguridad y prevenir daos a la tubera.

Que de acuerdo a las estadsticas la mayor causante de fallas en ductos de transporte de gas se debe a daos a la tubera por maquinarias pesadas.2. DISEO DE OLEODUCTOSQue de acuerdo a las estadsticas la mayor causante de fallas en ductos de transporte de gas se debe a daos a la tubera por maquinarias pesadas.

En el mismo sentido que la ecuacin general de flujo de gas y sobre los mismos fundamentos consideramos la ecuacin general del flujo de hidrocarburos lquidos es la siguiente:

Donde:

B: Caudal de Flujo [BPH]

d: Dimetro interno de la tubera [plg]

F: Factor de friccin

P1: Presin a la Entrada [psia]

P2: Presin a la salida [psia]

GE: Gravedad Especfica

H1: Elevacin respecto al punto de referencia con la entrada [ft]

H2: Elevacin con respecto al punto de referencia a la salida [ft]

L: Longitud de la lnea [milla]

En cuanto al factor de friccin para transporte de hidrocarburos lquidos esta en funcin del nmero de Reynolds donde esta variable esta dada por la siguiente ecuacin:

Donde:

B: Caudal de Flujo [BPH]

d: Dimetro interno de la tubera [plg]

Viscosidad cinemtica del hidrocarburo lquido [ft2/s]

En el caso de utilizar la ecuacin de Cole Brook White para flujo turbulento el factor de friccin est dado por:

En el mismo sentido que para flujo de gas existen ecuaciones ubicadas para transporte de lquidos entre las principales son las siguientes:

ECUACIN DE HETZEL

Donde:

Densidad del fluido [lb/ft3]

Viscosidad cinemtica [lb/fts]ECUACIN DE AUDE

2.1. PRESIN DE DISEO PARA HIDROCARBUROS LQUIDOSEl clculo para diseo para transporte de hidrocarburos lquidos es la misma que para transporte de gas natural, es decir:

Sin embargo de lo anterior para transporte de hidrocarburops lquidos se utilizan los cdigos de seguridad de diseo de tuberas especificadas en el ASME B31.4.

3. DESARROLLOA continuacin se describe el programa preparado para la realizacin del diseo de ductos, el programa inicia de la siguiente manera:

Abriendo la carpeta, se tendrn dos programas ejecutables, el de la prueba hidrosttica y el de diseo de ductos.

Haciendo clic en el icono del diseo de ductos se ingresar al programa.

La pantalla de inicio del programa es similar a:

Aqu se seleccionar el tipo de ducto a disear, puede escoger entre oleoducto y gasoducto, en el caso del diseo de un oleoducto se desplegar la siguiente ventana:

En esta ventana se podr elegir cualquiera de los diferentes mtodos de clculo para el diseo de ductos, a travs de la ecuacin general, la ecuacin de Hetzel y la ecuacin de Aude. Ingresando a cualquiera de los mtodos se desplegar una ventana similar a (en este caso se elige el Mtodo de la Ecuacin general):

Aqu primero se definir el parmetro a calcular, para lo cual se marcar una opcin, inmediatamente se bloquearn las dems opciones y se habilitarn los datos que se requieren introducir. Luego se proceder a calcular el parmetro ya determinado, esto se ver reflejado en la parte suprior de la ventana. Por ultimo se podrn ver los resultados de la siguiente forma:

Aqu se resumen los resultados obtenidos de la siguiente forma:

Por ltimo, los siguientes botones permitirn realizar la limpieza de la ventana para ingresar nuevamente datos y el otro botn que permitir volver a la ventana anterior para elegir un nuevo mtodo de clculo.

Por otro lado, si se escoge el diseo de gasoductos, se desplegar la siguiente ventana:

Aqu al igual que el anterior caso se podr escoger el mtodo de diseo que uno desee, luego se abrir una ventana similar a la siguiente(dependiendo del mtodo de clculo elegido):

Aqu se podr decidir cual es el parmetro de clculo y luego se realizar la introduccin de los datos y por ltimo se podr proceder al clculo de la variable.

Por ltimo se podrn ver los resultados desplegados en la parte superior del programa.

NOTA: El resto de los mtodos tienen ventanas similares de trabajo por lo que el mtodo de clculo y de desarrollo es similar en cualquiera de los casos.

4. DATOS PARA LA REALIZACIN DE UN EJEMPLOGASODUCTOUtilizando las ecuaciones de flujo de gas, de Panhadle A y B asi como de Weymouth, calcular el caudal tomando en cuenta los siguientes datos:GE=0.6

d=4.026 plg

H2= 200 ftT=100 F

Tb=60F

H1= 100 ft

L= 20 millas

Pb=14.7 psia

E= 1 (tubera nueva)

P1= 2000 psia

P2= 1500 psia

Qb= ?OLEODUCTODesde una estacin de bombeo intermedio se requiere extender una tubera hasta un centro de consumo potencial tomando en cuenta los valores sealados a continuacin. Calcular el dimetro de la tubera.B=900 [BHP]

L= 40 [millas]

0.000168 [ft2/s]

P1= 1095 [psia]

H2= 350 [ft]

EMBED Equation.3 54.4128 [lb/ft3]P2= 195 [psia]

H1= 350 [ft]

0.9141 [cp]T= 70 [F]

GE= 0.872Luddy Pilar Huarcacho Huarachi 1

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