2015-I EAP DE INGENIERIA INDUSTRIAL

TECNOLOGÍA DEL GAS NATURAL

DATOS DEL ALUMNO (Completar obligatoriamente todos los campos)

Apellidos y nombres: COLLAZOS VIDAL CARLOS ALBERTO Código 2011111007

UDED LIMA Fecha: 01/08/2015

Docente: JORGE LUIS ROJAS ROJAS

Ciclo: X Módulo: IPeriodo Académico:

2015-1

INDICACIONES PARA EL ALUMNO

Estimado alumnoLe presentamos un modelo de examen PARCIAL del curso, el mismo que se sugiere desarrollar a fin de autoevaluarse en el estudio de los temas correspondientes a las semanas 1-4.Cualquier consulta dirigirse al docente en las tutorías telemáticas o correo docente.¡Éxitos!

M-EP20141

En Números

En Letras

EXAMENSUSTITUTORIO

PREGUNTAS

1. En el esquema de la figura N° 1, calcular los diámetros de las

conducciones, suponiendo que la instalación será alimentada por gas

manufacturado, el material será tubo de cobre, y se da suministro a una

cocina, un calentador instantáneo de 13 litros/min, y se debe

proporcionar calefacción a una habitación que necesita 2,3 kW (2.000

kcal/h). (3 puntos)

Figura N° 1: Esquema de instalación de gas Manufacturado

Solucion

FACTOR DE FRICCION COEFICIENTE DE GAS

Ø K TIPO DE GAS COEFICIENTE3/8" - 1" 1800 NATURAL 0.0011921 1/4" - 1

1/2"1980

LICUADO 0.0017622" - 2 1/2" 2160 MANUFACTURADO  

3" 2340 TIPO 1 0.0005344" 2420 TIPO 2 0.000457

TIPO 3 0.000534TUBERIAS DE COBRE

Designacion comercial

Diametro tipo "L" cm

Diámetro tipo "k" cm

3/8" 1,092 1,0221/2" 1,384 1,3403/4" 1,994 1,8921" 2,604 2,5281 1/4" 3,212 3,1621 1/2" 3,824 3,7622" 5,042 4,976

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2 1/2" 6,262 6,1863" 7,480 7,3844" 9,920 8,598

Ojo para la obtención de la potencia en el calentador usamos la

formula

Potencia =Caudal x Poder calorifico

Potencia calentador = 3.283 Mcal/h es simplemente conversion de

unidades tener en cuenta que de clase sabemos que 31 Mcal/h =36.05

kW

Caudal=13 l/min=0.78m3/h

No tenemos PCS asumimos 11kwh/m3

Potencia caletador=PCS*Caudal=11*0.78=8.58 kw

MEMORIA DE CALCULO )considerando perdida máxima 150Pa

Tramo

Cantidad

Artefacto LongitudPotencia Mcal/hr

Potencia total

(Mcal/hr)

PIT (Mcal/hr)

Perdida proporcional

Diámetro

teórico

Diametro comercial

(pulg)Tipo

A a B 1 Calefaccion 5 2 17.283 17.283 83.33 1.809 3/4" L o KB a C 1 Calentador 2 3.283 15.283 15.283 33.33 1.722 3/4" L o KC a E 1 Cocina 2 12 12 12 33.33 1.564 3/4" L o KB a F Calefaccion 5 2 2 2 66.67 0.798 3/8" L o KC a D Calentador 0.5 3.283 3.283 3.283 33.33 0.706 3/8" L o K

TOTAL 14.5 TOTAL TOTAL 150

ƍp máxima 150 pa

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2. Cuál es el factor de recuperación de gas o petróleo en un proceso de

fractura hidráulica respecto a un proceso de perforación convencional.

(2 puntos)

De acuerdo a la experiencia internacional le factor de recuperación es de

6.5% pero en un rango estadístico de 4.7 a 10% frente a una operación

de petróleo convencional donde el factor es de 35 a 40%

3. En el proceso de Fracking que función tiene la arena, los cerámicos, las

sustancias toxicas y el agua. Y que se hace con estos productos

después de extraer el petróleo o el gas natural. (2 puntos)

El agua a presión y la arena se inyectan para ampliar las fracturas

existentes en el sustrato rocoso que encierra el gas o el petróleo, y que

son típicamente menores a 1 mm, y favorecer así su salida hacia la

superficie. Habitualmente el material inyectado es agua con arena y

productos químicos, lo cual favorece la creación de canales para que

fluyan los hidrocarburos.

Los aditivos de sostén buscan como dice su nombre mantener dichas

fracturas abiertas

El agua residual se deposita en pisicinas y luego debiera ser llevado a

plantas de tratamientos de aguas residuales

4. ¿Por qué se dice que el gas natural es un combustible alternativo

adecuado para la transformación del transporte público en el país y

cuáles son sus beneficios respecto a otros combustibles como el GLP, la

gasolina y el diésel ? (2 puntos)

Porque el gas natural permite reducir las emisiones del monóxido de

carbono,  CO, en un 25% con respecto al equivalente de gasolina.

Además que elimina totalmente las emisiones de SO2 Y también reduce

en más de un 80% las emisiones de NOx, igualmente muy peligrosas.

Ahora si bien es cierto que el GLP permite una reducción del consumo y

las emisiones frente a la gasolina y el gasóleo. Pero al ser compuestos

formados por tres y cuatro átomos de carbono respectivamente, las

emisiones de CO2 son menores que las de la gasolina, pero bastante

altas.

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5. En el esquema de la figura N° 2, calcular los diámetros de las

conducciones, suponiendo que la instalación será alimentada por gas

natural, el material será tubo de cobre, y se da suministro a una

encimera de 8,1 kW (7.000 kcal/h), a un calentador instantáneo de 23,3

kW (20.000 kcal/h) y a una caldera de calefacción de 29 kW (25.000

kcal/h). (3 puntos)

Figura N° 2: Esquema de instalación de gas Manufacturado

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6. Se ejecuta una instalación de gas natural en un conjunto residencial de

con 24 departamentos, cuatro departamentos por piso y distribuido en

una torre en línea cañerías tipo “L” los consumos unitarios por departamento son como se

muestran en la tabla siguiente:

CANTIDAD ARTEFACTO POTENCIA NOMINAL

01 Cocina - horno 12 Mcal/h

01 Calentador de agua de 10

l/min.

24 Mcal/h

01 Caldera de calefacción

pequeña

15 Mcal/h

Datos técnicos:

El poder calorífico superior de gas natural: 11 kwh/m3(s) ó 9500

kcal/m3(s)

La densidad relativa del gas natural: 0.62

Índice de Woobe: 14 kWh

La empresa suministradora garantiza 1bar de presión en llave de

acometida.

Para el problema se pide lo siguiente en una memoria de cálculo:

a) Determinar los caudales nominales de los aparatos. 01

puntos

b) Cálculo del factor de simultaneidad para el conjunto. 01

puntos

c) Longitud equivalente de la tubería. …..02

puntos

d) Memoria de cálculo para determinar los diámetros teóricos. 02

puntos

e) Determinar el diámetro real de las cañerías en base a la tabla

estudiada en clase y explicar el porqué de dicha selección.

02 puntos

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El esquema de instalación es parecido al mostrado en la tutoría de la

semana 6 con la diferencia que la distancia del tramo 1 al tramo 2 ahora

es 100 m de longitud.

De acuerdo a la tutoría de la semana 6 el esquema era

Pero eran solo 4 pisos ahora serian 6 pisos 4 departamentos por piso lo que harian 24 departamentos.Ademas el tramos 1-2 ahora mide 100 m

Datos

Datos técnicos:

El poder calorífico superior de gas natural: 11 kwh/m3(s) ó 9500

kcal/m3(s)

La densidad relativa del gas natural: 0.62

Índice de Woobe: 14 kWh

La empresa suministradora garantiza 1bar de presión en llave de

acometida

a)Caudales nominales aparatosSabiendo que 1000kW=859.804 Mcal/h

CANTIDAD ARTEFACTOPOTENCIA NOMINAL(

Mcal/h)

POTENCIA NOMINAL

(kW)

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1 Cocina - horno 12 13.957

1Calentador de agua de 10 l/min.

24 27.913

1Caldera de calefacción pequeña

15 17.446

Ademas

El poder calorífico superior de gas natural: 11 kwh/m3(s) ó 9500

kcal/m3(s)

ARTEFACTO Caudal m3/hCocina - horno 1.269Calentador de agua de 10 l/min.

2.538

Caldera de calefacción pequeña

1.586

b) Factor de simultaneidad para el conjuntoTeniendo en cuenta que el PIT para este caso es 1224 y teniendo las formulas de clase y las dimensiones actualizadas

TramoCantidad PIT (Mcal/hr) Longitud (m) fs f's

1 a 2 24 1224 100 0.1895470.2763811

3

2 a 3 24 1224 0.8 0.1895470.2763811

3

3 a 4 20 1020 2.6 0.2012680.2868466

7

4 a 5 16 816 2.6 0.2171590.3010347

1

5 a 6 12 612 2.6 0.2406460.3220053

36 a 7 8 408 2.6 0.2811 0.3581251

7 a 8 4 204 2.6 0.3799930.4464220

6

fs0.1895468

7   113.8  Donde

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Donde a,b yca 1.01b 0.75c 23a cocina

parametros por tipo de artefacto

b calefonc calefactor

Finalmente teniendo fs=0.18954f’s = 0.27638113C) Usualmente la longitud equivalente se calcula multiplicando por un factor de adicional en 20% es decir multiplicamos las líneas por 1.2

TramoLongitud

(m)Longitud equivalente

1 a 2 100 1202 a 3 0.8 0.963 a 4 2.6 3.124 a 5 2.6 3.125 a 6 2.6 3.126 a 7 2.6 3.127 a 8 2.6 3.12

113.8 136.56

D) De acuerdo a la teoría de los pdfs de las presentaciones tenemos:En el cálculo del diámetro debemos usar PCT además PCT=PIT * f’s (Para cada tramo) tenemos esos datos del ítem B

COEFICIENTE DE GAS

TIPO DE GAS COEFICIENTENATURAL 0.0011916LICUADO 0.0017621MANUFACTURADO  TIPO 1 0.00053417TIPO 2 0.00045736TIPO 3 0.00053417

FACTOR DE FRICCION

Ø K

3/8" - 1" 1800

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1 1/4" - 1 1/2" 19802" - 2 1/2" 2160

3" 23404" 2420

Memoria de calculo

TramoCantidad PIT (Mcal/hr) Longitud (m) fs f's PCT(Mcal/hr)

1 a 2 24 1224 100 0.1895468680.2763811

3 338.2905057

2 a 3 24 1224 0.8 0.1895468680.2763811

3 338.2905057

3 a 4 20 1020 2.6 0.2012682690.2868466

7 292.5836018

4 a 5 16 816 2.6 0.2171588730.3010347

1 245.6443215

5 a 6 12 612 2.6 0.2406459710.3220053

3 197.06726296 a 7 8 408 2.6 0.281100107 0.3581251 146.1150391

7 a 8 4 204 2.6 0.3799927090.4464220

6 91.07010061

Tramo

Perdida proporciona

l

Diámetro teórico (cm)

ITER 1

Diámetro teórico (cm)

ITER 2

Diámetro comercial (PULG)

Diámetro comercial 2 (PULG)

TIPO

1 a 2 6678.38313 3.267536577 3.145309479 1 1/2 1 1/4 L2 a 3 53.427065 3.267536577 3.145309479 1 1/2 1 1/4 L3 a 4 173.637961 3.083220088 2.967887624 1 1/4 1 1/4 L4 a 5 173.637961 2.874929675 2.767388626 1 1/4 1 1/4 L5 a 6 173.637961 2.632390579 2.533922068 1 1/4 1 L6 a 7 173.637961 2.335514143 2.248150739 1 1 L7 a 8 173.637961 1.933102403 1.860791813 3/4 3/4 L

d)Diametros comerciales reales

TUBERIAS DE COBREDesignacion comercial

Diametro tipo "L" cm

Diámetro tipo "k" cm

3/8" 1,092 1,0221/2" 1,384 1,340

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3/4" 1,994 1,8921" 2,604 2,5281 1/4" 3,212 3,1621 1/2" 3,824 3,7622" 5,042 4,9762 1/2" 6,262 6,1863" 7,480 7,3844" 9,920 8,598

Tramo

Diámetro teórico (cm)

ITER 1

Diámetro teórico (cm)

ITER 2

Diámetro comercial (PULG)

Diámetro comercial 2 (PULG)

TIPO

1 a 2 3.267536577 3.145309479 1 1/2 1 1/4 L2 a 3 3.267536577 3.145309479 1 1/2 1 1/4 L3 a 4 3.083220088 2.967887624 1 1/4 1 1/4 L4 a 5 2.874929675 2.767388626 1 1/4 1 1/4 L5 a 6 2.632390579 2.533922068 1 1/4 1 L6 a 7 2.335514143 2.248150739 1 1 L7 a 8 1.933102403 1.860791813 3/4 3/4 L

Lima julio del 2015

MSc. Ing. Jorge Luis Rojas RojasProfesor del curso

M-EP20141