clase 4 - flujo en tubería horizontal e inclinada
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
Ingeniería de Gas Natural II
PorMSc. Víctor Alexei Huerta Quiñ[email protected], [email protected]
Abril, 2010
Flujo en Tubería: Horizontal e Inclinada
FACILIDADES DE SUPERFICIE EN POZOS DE GAS
NÚMERO DE REYNOLDS
Adimensional Relación Fuerza Momento Fluido - Fuerza Corte Viscosidad Criterio: Laminar - Turbulento. Determinar el factor de friccion f (Moody).
Diámetro: Pies.
Velocidad: Pies/Sec.
Densidad: Lbm/pie3
Viscosidad: cp.
NDu
Re = 1488ρ
µ
q = Tasa de flujo en Mscfd.
Yg = Gravedad del gas.
µ = Viscosidad, cp.
D = Diámetro, Pulgadas.
NqD
gRe =
20 γµ
DETERMINACION DE LA VISCOSIDAD DEL GAS
Rugosidad Relativa - e/D
•e = rugosidad absoluta, D = Diámetro pipe.
•Adimensional.
•Función del diámetro de tubería.
•e = 0.0006, Tubería completación.
•e = 0.0007, Tubería LP.
•e = 0.00085, Tubería al carbono (inyección).
fdv N
= =64 64µρ Re
Factor de fricción - f
.Función de rugosidad relativa y NRE.
.Determina flujo: Laminar, Transitorio, Turbulento.
.Se determina del gráfico de Moody.
RUGOSIDAD RELATIVA Y FACTOR DE FRICCIÓN
DIAGRAMA DE MOODY
f N= +0 0056 05 0 32. . Re.
.Tuberías nuevas, no muy rugosas.
.3x103 < Nre <3x106
f N= 0 316 0 25. Re.
.Tuberías rugosas, envejecidas.
.Flujo Turbulento.
1174 2
2f
eD
= −
. log
.Ecuación de Nikuradse’s.
.La mas aceptable actualmente.
.Flujo turbulento y tubería rugosa.
1174 2
2 18 7f
eD N f
= − +
. log
.
Re
.Ecuación de Colebrook and White.
.Se obtiene por aproximaciones sucesivas.
ECUACIONES PARA DETERMINAR EL FACTOR DE FRICCION - f
CAÍDA DE PRESIÓN EN TUBERÍASECUACIÓN GENERAL.
Ecuación de energía mecánica. ∂∂
ρPL
f ug D
PMzRT
fug Dc c
= =2 2
2 2*
Se deduce la ecuación general. ( )q
CTP
P P DTz fL
b
b g
=−
12
22 5
12
γ
q = Tasa de producción, MM scfpd.
C = Constante función de las unidades a utilizarse.
Tb = Temperatura base, R°
Pb = Presión base, psia.
P = Presión, psia.
D = Diámetro, pulgadas.
Yg = Gravedad del Gas (Aire = 1.00).
T = Temperatura promedio, R°.
z = Factor desviación del Gas a T y Po.
Po = (P1 + P2)/2, Psia.
f = Factor de fricción de Moody.
L = Longitud, Pies.
Ecuación de WEYMOUTH
Asunciones:
Energía cinética es irrelevante.
Flujo isotérmico y estabilizado.
Flujo horizontal.
Condiciones adiabáticas.
Trabajo realizado por el gas es irrelevante.
Composición homogénea del gas.
Ecuación de WEYMOUTH
qh = Tasa de producción, scfph.Tb = Temperatura base, R°Pb = Presión base, psia.f = Factor de friccion.P1 = Presión entrada, psia.P2 = Presión Salida, psia.D = Diámetro, pulgadas.(g = Gravedad del Gas (Aire = 1.00).T = Temperatura promedio, R°.L = Longitud, Millas.z = Factor desviación del Gas a T y Po.
( )q
TP f
P P DTLzh
b
b=
−
3231
12 1
222 5 0 5
..
γ
( )q
TP
P P DTLzh
b
b g
=−
18 062 12
22 16
31
2
.γ
fD
=0 032
3
.
Ecuación de WEYMOUTH: Tuberías Inclinadas
( )q
TP
P e P DT fLzh
b
b
s
g
=−
323 12
22 5 0 5
..
γ
( )q
TP
P e P DT fLzh
b
b
s
g
=−
323 12
22 5 0 5
./
.
γ
SH
Tzg
= 0 375.γ
Ecuación de WEYMOUTH: Tuberías Inclinadas Ecuación Generalizada
SZ
Tzg
= 0 375.γ ∆
( )q
TP f
P e P DTL zh
b
b
s
g e
=
−
3231 0 5
12
22 5 0 5
.. .
γ
( )L
es
Le
s
=− 1
Ecuación de WEYMOUTH: Tuberías en Serie
( )q
TP
P P DTLzh
b
b g
=−
18 062 12
22 16
31
2
.γ
q KD
Lh =
1
163
12
L KDqh
=16
3
2
L L LDDAequiv A B
A
B= +
163
L LDDA B
A
B' =
163
D DLLA B
A
B
' =
316
q qq
qL L
L
hf h
hh
Aequ−= =
−
∆
1 1
1
0 5 0 5
0 5
. .
.
Ecuación de WEYMOUTH: Tuberías en Paralelo
q qqA
DD
t
A
A B B
A
B
A=
+= +
= +
1 18
3
%qqq
DDh
B
A
B
A= =
100 100
83
LONGITUDES IGUALES (Dos tuberías).
q qqA
DD
LL
t
A
A B B
A
B
A
A
B=
+= +
= +
1 18
3
%q xDD
LLh
B
A
A
B=
100
83
LONGITUDES DIFERENTES (Dos tuberías).
DfL
Df Le
i
i i
n5 5
1= ∑D
LD
Le
i
i
n163
163
1
= ∑
TRES O MAS TUBERIAS.