cp1 introduccion transporte hc

Fundamentos de Transporte de

Hidrocarburos

DIPLOMADO EN INGENIERÍA DE

PETRÓLEO Y GAS NATURALÉnfasis en Procesamiento y Transporte

Conocer la importancia de los distintos componentes de un sistema de

transporte por ductos.

Entender la naturaleza del flujo de fluidos líquidos, gaseosos y de mezclas

bifásicas en el interior de ductos y redes de distribución.

Diseñar lineas según normas ASME y API.

Comprender el principio de funcionamiento y dimensionamiento de las

unidades de impulsión de líquidos (bombas) y gases (compresores).

Dimensionar y seleccionar sistemas de medición de caudal de líquidos y/o

gases.

Diseñar tanques de almacenamiento segun normativa ASME y API.

OBJETIVOS

BIBLIOGRAFIA

M. Mohitpour et al., Pipeline Design & Construction: A practical

approach, ASME Press., 2nd Edition, 2003.

J. Kennedy, Oil and Gas Pipeline Fundamentals, Pennwell Books,

2nd.Edition,1993.

S. Kumar, Gas Production Engineering Vol.4, Ed.Gulf

Publishing,1987

GPSA, Engineering Data Book Vol.1 y 2, Gas Processors Suppliers

Association, 2000.

CONTENIDO DE LA MATERIA

Cap.1 – Elementos de Diseño de Ductos de Transporte

Cap.2 – Transporte de Líquidos y Sistemas de Bombeo

Cap.3 – Transporte de Gases y Sistemas de Compresión

Cap.4 – Sistemas de Distribución de Gas Natural

Cap.5 – Medición de Caudal de Flujo de Líquidos y Gases

Cap.6 – Flujo Bifásico de Líquido y Gas

Cap.7 – Tanques de Almacenamiento

Cap.8 – Válvulas de control de flujo

Cap.1 – Elementos de Diseño de

Líneas de Transporte de Fluidos

Matriz de Energía Primaria en el Mundo

“Más del 55% de la fuente

de energía primaria

consumida en el mundo

depende del petróleo o el

gas natural ”

“El 57% del petróleo

crudo consumido es

importado por los países

que consumen. ”

OBS: (1 Mtoe = 11630 GWh = 4,1868 x 104 TJ)

“El 30% del gas natural

consumido es importado

por los países que

consumen. ”



Consumo de Gas

Natural

Mercados de consumo alejados de las zonas de

producción. “Necesidad de SISTEMAS DE

TRANSPORTE Y ALMACENAMIENTO”

OBS: (1 Mtoe = 11630 GWh = 4,1868 x 104 TJ)

Sectores de Consumo de

Petróleo



Transporte y Comercialización de

Gas Natural



Tipos de Sistemas de Transporte

Sistema de Transporte por ductos

Aprovisionamiento seguro, economicamento competitivo en líquidos y gases, el

más utilizado en la indústria de hidrocarburos y baja probabilidad de pérdidas.

Sistema de Transporte por camiones cisternas.

Probable intermitencia en el aprovisionamiento, competitivo en el transporte de

líquidos y gran propabilidad de pérdidas.

Sistema de Transporte por línea férrea.

Aprovisionamiento seguro, necesidad de grandes unidades de almacenamiento,

competitivo en el transporte de líquidos y gran probabilidad de pérdidas.

Sistema de Transporte Marítimo

Aprovisionamiento seguro, necesidad de grandes unidades de almacenamiento,

competitivo a distancias muy largas para líquidos y gases, gran probabilidad de

pérdidas.



0 10 20 30 40 50 60 70 80

Cisterna

Ferrocarril

Barcaza

Tuberías

Tanques

c$/1000 Barril Milla

Costos de Transporte de Petróleo Crudo

“Los sistemas de

transporte por tubería

son destacables por su

eficiencia y bajo costo de

transporte”



Las líneas de transporte por tubería son eficientes en energía,

según Kennedy un línea troncal de crudo consume alrededor de 0,4%

de la energía contenida en el crudo transportado por cada 1000 km.

Los poliductos utilizan alrededor de 0,5% de la energía contenida

de los productos transportados por cada 1000 km.

Estos valores pueden compararse con estimativas de los trenes de

carbón de 0,8%, del transporte de crudo por línea férrea de 1%, para

gas natural por tuberías de 2,5% y de 3,2% para transporte de crudo

por cisterna.

Eficiencia de Energía de Transporte

Límites de Competitividad del transporte por Ducto del Gas Natural

3540



Situación Actual del Mercado de GNL





Red Nacional de Gasoductos

Red Nacional de Oleoductos

Red Nacional de Poliductos

Sistema de Transporte en Bolivia

Red Troncal

4167 km

Red Troncal

2383 km

Red Troncal

1512 km

GASODUCTO AL ALTIPLANO (GAA)

1 MMscf = 0,28317 MMm3N

GASODUCTOS

YABOG Y GASYRG

GASODUCTOS DEL NORTE

GASODUCTOS SUR / CENTRO-OESTE

GASODUCTOS

DEL SUR

1 Mbpd = 0,158987 Mcmd

OLEODUCTOS DEL NORTE

POLIDUCTO DEL SUR

Red de Transporte y Distribución de Gas

Estación de

Despacho

Gasoducto en

acero negro

P = 40 a 110 Bar

Tratamiendo

de crudo

Extracción

Viviendas

unifamiliares

Red

secundaria

Tubo de

Polietileno

P=4 Bar

Regulador Distrital

(baja la presión a 4 Bar)

Vivienda

Colectiva y

Local comercial

Válvula zonal

Válvula zonal4 Bar

4 Bar

Red primaria en

acero negro

Pmax=40 Bar

Puente de

regulación

industrial

Acometida a

red secundaria

Acometida a

red primaria

Industria

19 mbar

19 mbar





Factores que Influyen en el Diseño de Líneas

Propiedades de los fluidos

Condiciones de diseño

Capacidades de

aprovisionamiento y demanda, y

localización de ambos.

Códigos y estándares

Ruta, topografía y acceso

Impacto medioambiental

Económicos

Impacto hidrológico

Impacto sísmico y volcánico

Material

Construcción

Operación

Protección

Integridad a largo plazo

Propiedades y Tipos de Sistemas de Transporte

Líneas de transporte de agua líquida.

Línea de transporte de vapor

sobrecalentado.

Líneas de transporte de crudo o

condesado y derivados.

Líneas de transporte de parafinas.

Líneas de transporte de aceite base.

Líneas de transporte de fluidos

refrigerantes.

Líneas de transporte de aire

comprimido.

Líneas de transporte de gas natural,

gas de refinería, gas de procesos y

equipos.

Líneas aereas y enterradas.

Etc.

Fluidos en fase líquida y gaseosa.

Distintos tipos de material de tubo.

Distintas velocidades de flujo

Distintas presiones de trabajo

Distintos grados de corrosión

Distintos niveles de temperatura

Líneas aéreas y enterradas

Transportan substancias puras y

mezclas.

Propiedades de Transporte de Fluidos

Propiedades de Transporte de Fluidos

Densidad del fluido () y Gravedad

Específica (G)

Viscosidad absoluta ()

Efecto de la Presión (P) y

Temperatura (T)

Calor específico (cp y cv)

Conductividad térmica (k)

Definen el regimen de flujo

(laminar, turbulento, etc).

Definen la caida de presión (P).

Definen el calentamiento o

enfriamiento del producto (T).

Definen la capacidad de transporte

del ducto ( el caudal Q).

Afectan en las longitudes de

transporte (L).

Definen el diámetro (D), espesor de

material (t) y material del tubo.

Influyen en los niveles de

corrosión por erosión (tce)

Definen el tipo de inhibidor de

corrosión a utilizar.

Efectos del Medio Ambiente

DUCTOS ENTERRADOS

•Temperatura del suelo

•Conductividad del suelo

•Densidad del suelo

•Calor específico del suelo

•Profundidad de entierro de ducto



DUCTOS AEREOS

Temperatura

Velocidad del aire externo

Estabilidad del suelo

Lluvia y nieve

Cargas externas de soporte

Efectos del Mercado de Demanda

y Selección de Ruta

Identificación de los puntos de aprovisionamiento y de despacho

en mapas a escala.

Identificación de los puntos de control sobre el mapa.

Esquematizar la ruta más corta considerando áreas de mayor

preocupación ( picos elevados, tipo de terreno, lagos, etc)

Dibujar la ruta seleccionada sobre fotografías aéreas y análisis de

la ruta seleccionada utilizando un estereoscopio.

Refinar el trazado de la ruta para acomodarlo en mejor terreno, de

más fácil acceso, etc.



Códigos y Normas de Diseño

ASME Sección VIII Div. 1 AMERICAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERS. Boiler and pressure vessel

code, Section VIII, pressure Vessels, Divition 1. ( Código de calderas y recipientes a

presión, Sección VIII, División 1)

ASME B 31.1 Construcción de tuberías de agua y vapor

ASME B 31.3 Construcción de tuberías de aire en estaciones

ASME B 31G ( NG18) Reparación de tubería corroida

ASME/ANSI B 16.21 Empaquetaduras planas no metálicas para bridas.

ASME B 31.3 Sistemas de tuberia para Gas Natural Licuado

API 6D AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE, Specifications for pipeline valves, end closures

connectors and swivels. ( Válvulas en ductos, conectores y eslabones giratorios de

cubiertas de extremos )

API 5L AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE, Specifications for linepipe API 5L

API RP 5L 1 Practica recomendada para el transporte ferroviario de tubería de línea

API RP 5L 5 Practica recomendada para el transporte marítimo de tubería de línea

API RP 5L 6 Practica recomendada para el transporte de tubería de línea en zonas anegadas

API RP 1102 Practica recomendada para el cruce de carreteras y ferrocarriles para oleoductos

API 610 Bombas centrífugas

API 619 Compresores rotatorios

API 618 Compresores reciprocantes

API 616 Turbina a gas

API 1104 Soldadura

API 617 - PTC 22 Compresores centrífugos

API 1110 Test hidráulico para tuberías que transportan hidrocarburos líquidos

Códigos y Normas de Diseño

API RP-500-1991 Práctica recomendada para la clasificación y ubicación de instalaciones eléctricas para

instalaciones de petróleo

API RP 550 Procesos de instrumentación y control

API 661 Intercambiadores: Aeroenfriadores

ANSI B16.5 AMERICAN NATIONAL STANDARDS INSTITUTE. Steel pipe flanges and flange fittings

( Bridas y accesorios bridados de tubería de acero)

ANSI B16.9 AMERICAN NATIONAL STANDARDS INSTITUTE. Factory made wrought steel butt-

welding fittings. ( Accesorio de acero forjado soldados a tope hechos en fábrica)

ANSI B16.11 AMERICAN NATIONAL STANDARDS INSTITUTE. Accesorios de acero forjado para ser

roscados o soldados tipo socket

ANSI B16.20 AMERICAN NATIONAL STANDARDS INSTITUTE. Empaquetaduras metálicas para bridas

en línea

ANSI/API 2530 AMERICAN NATIONAL STANDARDS INSTITUTE. ( Instituto Nacional Americano

de estándares) . Manual de normas de medición de Petróleo, Capítulo 14 Sección 3.

ANSI / NFPA 220 Construcción de edificaciones

ANSI / NFPA 70 Cableado e instalaciones eléctricas

NACE RP 01 NATIONAL ASSOCIATION OF CORROTION ENGINEERS Protección catódica

NACE RP 69 NATIONAL ASSOCIATION OF CORROTION ENGINEERS . Práctica recomendada para

el diseño de sistemas de tuberías enterradas.

NACE RPO175-95 Control de corrosión interna en tuberías de acero y sistemas de tubería

NACE RP0275 Revestimiento

Evaluación Económica



COSTOS DIRECTOS

COSTOS INDIRECTOS

TASA INTERNA DE

RETORNO

Fases de Construcción de Ductos

• APERTURA DE SENDA

• DESFILE DE DUCTOS

• EXCAVACION DE ZANJA

• SOLDADURA DE JUNTAS

• RADIOGRAFIADO

• REVESTIMIENTO DE JUNTAS

• ENTIERRO DE DUCTOS

• LIMPIEZA Y CALIBRADO

• PRUEBA HIDRAULICA

• SECADO DE DUCTOS



Normas Utilizadas en Transporte

• ASME 31.4 sistemas de transporte de líquidos.

• ASME 31.8 sistemas de transporte de gas.

• ANSI código para gas combustible.

• API 5L Código para tuberías de línea.

• ASTM Código para tuberías de planta y otros.

• AWS, API 1104, NACE

• NFPA Normas de protección contra fuego.



Apertura de Senda

•Cumplir con las regulaciones medio ambientales.

•Tener una política medio ambiental.

•Tener plan de manejo ambiental.

•Realizar evaluación de impactos ambientales.



Ancho de Senda

D(in) Ancho

(m)

2 a 4 10

6 a8 13

10 15

12 16

14 17

16 y

+

30



Desfile de Ductos



Soldadura de Ductos

NORMAS:

AWS D1.1 ESTRUCTURAS METALICAS

ANSI 31.4 OLEODUCTOS

API 1104 GASODUCTOS

API 650 y ASME IX TANQUES DE ALMACENAMIENTO

ANSI 31.1, B31.3 y ASME IX TUBULACIONES

ASME VIII Div. 1 y Div. 2 y ASME IX VASOS BAJO PRESION



Soldadura de Ductos

•La ejecución de soldaduras

se la realiza según la norma

API 1104 ( Instituto

Americano del Petróleo)

• AWS o Tomando los

lineamientos de la ASME



Verificación de Integridad de Ductos

• DESTRUCTIVOS1. DUREZA

2. TRACCION

3. DOBLADO GUIADO

4. RESILENCIA

• NO DESTRUCTIVOS1. ULTRASONIDOS

2. CORRIENTES INDUCIDAS

3. PARTICULAS MAGNETICAS

4. TERMOGRAFIA

5. RADIOGRAFIA Y GAMMAGRAFIA

6. LIQUIDOS PENETRANTES



Ensayo de Ductos

• ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

El propósito de estos ensayos es detectar discontinuidades superficiales e internas en materiales, soldaduras, componentes e partes fabricadas.

Los ensayos son realizados bajo procedimientos escritos, que atienden a los requisitos de las principales normas o códigos de fabricación, tales como el ASME, ASTM, API y el AWS entre otros.



Revestimiento de Juntas

•Pintura epoxica

•Revestimientos para Juntas con Camisas termocontraibles



Excavación de Sanja

• Clasificación y evaluación

del tipo de suelo.

1. Suelo tipo A ( arcilla,

arena).

2. Suelo tipo B

(pedregoso).

3. Suelo tipo C ( rocoso).

• Evaluar si el sector a

enterrar es normal o

especial.



Entierro de Ductos

• Entierro de ducto, con

protección de pintura

epóxica, de línea regular

• Clase 1 24¨ 12¨

• Clase 2 30¨ 18¨

• Clase 3 y 4 30¨ 24¨

• Cruces 36¨ 24¨



Limpieza y Calibrado

• Limpieza

El objetivo es sacar toda los desperdicios o basura dejada durante la construcción.

• Calibrado

Verificar la cilindridad del ducto ( 95%*Di)



Limpieza



Prueba Hidrostática

• El objetivo de dichas pruebas es verificar que la tubería cumple con las especificaciones establecidas de resistencia mecánica y que no exista fuga en la soldadura longitudinal o circunferencial y que represente peligro para el publico usuario y las instalaciones.



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