Transporte de Hidrocarburos Por Ducto

8/9/2019 Transporte de Hidrocarburos Por Ducto

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T r a n s p o r t e d e H i d r o c a r b u r o s p o r d u c t o s

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Transporte de Hidrocarburos por DuctosMODULO 1.- TRANSPORTE POR DUCTOS

INTRODUCCIN ANTECEDENTESLA RUTA DE LOS HIDROCARBUROS

1.1.- OBJETIVOS DEL TRANSPORTE1.1.1.- Transporte de Gas Natural1.1.2.- Transporte de Crudo1.1.3.- Transporte de Destilados

1.1.4.- Ductos en la Regin Marina1.2.- PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS A TRANSPORTAR

1.2.1.- Gas Natural1.2.1.1.- Caractersticas y propiedades del gas natural 1.2.1.2.- Usos del gas natural

1.2.2.- Propiedades de los hidrocarburos lquidos1.2.2.1.- Caractersticas de aceite crudo1.2.2.2.- La mezcla mexicana de petrleo

1.2.3.- Gas licuado de Petrleo GLP1.2.3.1.-Caractersticas del Gas LP

1.3.- GASODUCTOS MANEJO DE GAS NATURAL1.3.1.- Modalidades de aplicacin de las ecuaciones

1.4.- OLEODUCTOS MANEJO DE ACEITE CRUDO1.4.1.- Ecuaciones utilizadas para el clculo de oleoductos

1.5.- DESTILADOS DEL PETROLEO Y GAS LP1.5.1.-Ecuaciones utilizadas en clculos de lneas de destilados

MODULO 2.- DISEO Y CONSTRUCCIN DE LINEAS DE CONDUCCIN

2.1.- CONSIDERACINES DE DISEO

2.2. - CONSIDERACIONES BSICAS DE CLCULO DE ESFUERZOS

2.3.- DISEO DE LA TUBERA DE ACERO2.4.- INSTALACIONES SUPERFICIALES

2.4.1.- Vlvulas de seccionamiento2.4.2.- Trampas de Diablos2.4.3.- Cruzamientos2.4.4.- Instrumentacin y dispositivos de Proteccin2.4.5.- Documentacin de entrega del proyecto

2.5.- PROCEDIMIENTOS DE CLCULO PARA EL DISEO


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2.5.1.- Gasoductos2.5.2.- Oleoductos2.5.3.- Poliductos

2.6.- SECUENCIA DE ACTIVIDADES DE DESARROLLO DEL PROYECTO

2.7.- CONSTRUCCIN DE LA LINEA DE CONDUCCIN (DUCTO)2.7.1.- Aspectos legales del proyecto2.7.2.- Gestin ambiental2.7.3.- Apertura del derecho de va2.7.4.- Excavacin de la zanja2.7.5.- Tendido de la tubera2.7.6.- Doblado y alineado de la tubera2.7-7.- Vlvulas a instalar en el ducto2.7.8.- Trabajos de Soldadura2.7.9.- Proteccin mecnica y anticorrosiva de la tubera2.7.10.- Bajado y tapado de la tubera2.7.11.- Prueba hidrosttica2.7.12.- Obras especiales2.7.13.- Proteccin catdica del ducto2..14.- Puesta en Operacin

2.8.- DISEO DE DUCTOS MARINOS2.8.1.- Informacin Requerida2.8.2.- Procedimientos de construccin2.8.3.- Criterios de diseo2.8.4.- Mtodos de tendido de tubera2.8.5.- Procedimientos de soldadura2.8.6.- Fabricacin e Instalacin de elementos2.8.7.- Soldadura Hiperbrica para unir la tubera con la Junta de Expansin2.8.8.- Lastre de Concreto2.8.9.- Proteccin Catdica2.8.10.- Prueba Hidrosttica2.8.11.- Trabajos de Aproximacin a la Costa

MODULO 3.- OPERACIN DE SISTEMAS DE COMPRESIN Y BOMBEO

3.1 - ESTACIONES DE COMPRESIN3.1,1,- Turbinas a gas3.1.2.- Tipos de compresores

3.2.- ESTACIONES DE BOMBEO3.2.1.- Caractersticas de las Bombas3.2.2.- Seleccin de las Bombas3.2.3.- Operacin de un sistema de transporte de crudo

3.2.4.- Medidas de seguridad en Estaciones de compresin y Bombeo


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INTRODUCCIN

Para satisfacer las necesidades de hidrocarburos a los centros de demanda del pas, PEMEX seha visto en la necesidad de construir nuevos ductos y rehabilitar las extensas redes en servicio,debido a que los centros de consumo son los de ms abundante poblacin, con mayor desarrolloindustrial, y se localizan ms distantes de las reas de produccin.

Los ductos, son un medio de conduccin prctico para abastecer a los centros de almacenamientoy distribucin; adems, si se operan y mantienen en forma eficiente no contaminan a la atmsferani modifican la ecologa; contribuyen en gran medida a descongestionar el transporte terrestre, ygarantizan el abastecimiento de combustibles satisfaciendo la demanda al mnimo costo. El tendidode las lneas es subterrneo en una zanja de dimensiones especficas, salvando todos losobstculos topogrficos que condicionan su trazo (ros, lagunas, pantanos, barrancos, canales,carreteras, vas de ferrocarril, etc.).

El sistema de ductos es vital al ofrecer un servicio eficiente, econmico y oportuno, sus principalesretos son mantener en ptimas condiciones la infraestructura y su funcionamiento, as comoincrementar l nmero de lneas. Como referencia, a travs de las redes de ductos en laactualidad se transportan diariamente hacia las refineras para su proceso, alrededor de un milln ymedio de barriles de crudo.

MATERIAPRIMA

Fig.1- Usos del petrleo

Farmacuticos yFertilizantes

Industria

ENERGTICO

Plsticos

Pinturas ySolventes

Aromticos

Fibrassintticas

Transporte

UsoDomstico

Plantas dePEMEX

Combustiblesy Lubricantes

ComisinFederal

De electricidad

PRODUCCIN


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ANTECEDENTES

La historia de las lneas de conduccin se remonta a principios del siglo XX, cuando las empresasextranjeras tenan a su cargo la concesin de la explotacin petrolera. Inicialmente se construyeronoleoductos hacia el mar para la exportacin de crudo. El abastecimiento a los centros de consumodel pas se haca por ferrocarril, auto tanques y algunas lneas de conduccin; en 1938 se tenantan solo 1,353 Km. de ductos, y en 1946 se realizaron las primeras construcciones para PetrleosMexicanos: la Refinera de Azcapotzalco y la ampliacin del oleoducto Poza Rica - Azcapotzalco.

El rpido crecimiento de las plantas industriales, cre la necesidad de construccin de losoleoductos, gasolinoductos, combustoleoductos, poliductos y ductos petroqumicos. Se cuenta conductos de recoleccin de 2 pg de dimetro y algunos metros de longitud hasta ductos de 48 pg dedimetro y ms de 1000 Km. de longitud.

El satisfacer las necesidades de energa implica, tener que desplazar grandes volmenes de crudoy sus derivados desde las reas de produccin hasta donde sern utilizados, con la mayor eficaciay seguridad; siendo el medio ms confiable y econmico los sistemas de ductos, que abarcan 29entidades federativas del territorio nacional para surtir los petrolferos que demandan las industriasdel pas.

LA RUTA DE LOS HIDROCARBUROS

Cuando los hidrocarburos fluyen del yacimiento en fase gaseosa, lquida o mixta, se presenta elproblema de su transporte a travs de sistemas de recoleccin, bateras de separacin, sistemasde distribucin y/o embarque, etc. De aqu, el energtico ser entregado para su transporte en laforma tradicional; ya sea por auto tanque o tubera hacia proceso en una refinera, ComplejoProcesador de Gas petroqumico, o una terminal de distribucin.

La mezcla desde los pozos va haca una lnea colectora y de aqu a una batera de separacincomo se indica en la figura 2 donde se lleva a cabo un proceso de separacin del gas, el aceite y elagua que por lo general vienen juntos. En algunos, casos tratndose de gas no asociado, estepodr contener impurezas como sulfhdrico o CO2, dependiendo del tipo de yacimiento, por lo quedeber procesarse a travs de una planta endulzadora, o de una planta extractora de gasolinanatural.

El gas seco despojado de los ligeros, se usa como combustible en los equipos del campo deproduccin, o en sistemas de bombeo neumtico (recuperacin mejorada) en los pozos que as lorequieran.

En las bateras de separacin se efecta un tratamiento inicial y se dispone de tanques demedicin, tanques de pruebas de produccin y tanques de almacenamiento de crudo, de dondeuna vez estabilizado se puede enviar a travs de un oleoducto hacia los oleoductos troncales que

lo transportan hacia las refineras especficas y en su caso hacia las Terminales de exportacin(Pajaritos , Ver. , Salina Cruz, Oax.).

Por su parte, el gas despojado de los ligeros, se inyecta a un gasoducto que lo llevar hacia unCentro Procesador de Gas para la extraccin de gasolinas, gas LP y gas natural. Si se dispone degrandes volmenes de gas natural seco, se integrar al Sistema Nacional de Gasoductos en loscuales se distribuye para alimentar las redes de distribucin industrial, plantas de C.F.E., usodomstico, o se consume como combustible en las propias plantas de PEMEX.


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Fig.3.- Separadores de gas y lquido

1.1.- OBJETIVOS DEL TRANSPORTE POR DUCTOS

El transporte de hidrocarburos por ductos es el medio ms econmico y seguro para movergrandes volmenes de petrolferos, desde las reas de produccin hacia las plantas de proceso y alas reas de distribucin y comercializacin interna y para exportacin.

1.1.1.- Transporte de Gas Natural

El manejo de gas natural se inici en Mxico en 1930, con la operacin de los gasoductos de 155Km. Ciudad Alemn-Monterrey, N.L. y 62 Km. en Naco-Cananea, Son. Actualmente se suministragas de importacin a la empresa Ford en Naco, Son.

En 1950, entr en operacin el primer gasoducto de PEMEX, de 20 pg de dimetro por 250 Km. delongitud, para transportar 130 mmpcd de gas producido en Poza Rica, Ver., hacia la Red dedistribucin de gas en el Valle de Mxico y reas conurbadas.

La longitud de ductos se increment de 7,301 Km. en 1958 a 11,549 Km. en 1964. En 1958 inici elgasoducto de Reynosa a Monterrey, Saltillo y Torren y posteriormente se prolong hasta Cd.Jurez, Chih.


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El primer gasoducto de 24 Ciudad PEMEX - Mxico, entr en operacin el 12 de enero de 1961, yel segundo el 15 de mayo del mismo ao, elevando el consumo de gas en la Ciudad de Mxico de800 mil m3/da en 1958, a ms de 8 millones de m 3/da en 1963. Mas adelante continuaron losductos hacia Salamanca y Guadalajara hasta integrar una gran red nacional. Sin embargo,actualmente para cubrir la demanda nacional se recurre a la importacin.

1.1.2.- Transporte de Crudo

En 1915 se concluye el primer sistema de oleoductos de Cerro Azul, Ver. a Tampico, Tamps. conuna longitud de 150 km. Para el ao de 1921, Mxico produca 530 MBD, situacin asociada con elcrecimiento de la infraestructura de transporte por ducto y Buque tanque. Con el desarrollo de laexplotacin y hasta antes de la Expropiacin, se llegaron a tener casi 5000 km. de oleoductos decompaas extranjeras para transporte y recoleccin de crudo. Para la dcada de los 90 PEMEXcontaba con una longitud aproximada de 58 000 km. de ductos.

A travs de oleoductos se transportan diariamente hacia las refineras, alrededor de 1.5 millonesde barriles de crudo, y ms de 3.0 millones de bpd para exportacin. Los oleoductos se originan en

la Regin Marina y en el Sureste del pas, y a travs de Centrales de bombeo de Crdenas, Tab. yNuevo Teapa, Ver.; donde se mide y distribuye el petrleo crudo es enviado hacia las Refineras deCadereyta, N.L., Cd. Madero, Tamps., Minatitln, Ver., Salamanca, Gto., Salina Cruz, Oax. y Tula,Hgo., para su proceso; as como el crudo de exportacin hacia las terminales martimas dePajaritos, Ver. y Salina Cruz, Oax

Estacin 1Villahermosa

Estacin 3Cosoleacaque

Est. Chinameca Crdenas

Est, 4

Est. Lerdo

Veracruz

Punta de PiedraPoza Rica

Cobos

C. Madero

San FernandoCulebra

Exportacin

Monclova Cd. Jurez

ChihuahuaTorren

Saltillo Monterrey

Sta Catarina

EscobedoRamones

Salamanca

San Luis Potos

Lzaro Crdenas

Guadalajara Valtierrilla Santa Ana Vta.de CarpioKm.100

GOLFODE MXICO

Tierra Blanca

Quertaro

Matapionche

4

4

36

3

18

3

2

2

Valle de Mxico

CACTUS

NUEVOPEMEX

CD.PEMEX

4

4

LA

REYNOSA

RED NACIONALDE

GASODUCTOS

Datos

Estacin 1Villahermosa

Estacin 3Cosoleacaque

Est. Chinameca Crdenas

R. Coatzacoalcos

Est, 4

Est. Lerdo

Veracruz

Est. Cempoala

Punta de PiedraPoza Rica

Cobos

C. Madero

San FernandoCulebra

Exportacin

Monclova Cd. Jurez

ChihuahuaTorren

Saltillo Monterrey

Sta Catarina

EscobedoRamones

Salamanca

San Luis Potos

Lzaro Crdenas

Guadalajara Valtierrilla Santa Ana Vta.de CarpioKm.100

GOLFODE MXICO

Tierra Blanca

Quertaro

Matapionche

4

4

36

3

18

3

2

2

Valle de Mxico

CACTUS

NUEVOPEMEX

CD.PEMEX

4

4

LA

REYNOSA

Fig.4 - RED NACIONALDE

GASODUCTOS

Datos


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Fig.6.- Diagrama de la Central de Bombeo y Distribucin de Crudo de Nuevo Teapa, Ver

195CD. MADERO

171235

CADEREYTA185

POZA RICA

1207NUEVOTEAPA

320TULA240

200MINATITLN

200

330SALINA CRUZ

230

235SALAMANCA

195

24

20 30

24

30

12 14

2420

24

24

45TUXPAN

30

24

24 18

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Exportacin30

48

1214

20

14

80

Venta de Carpio

Juandh

TresHermanos

Dtto.Veracrz

Marfo/Antares

DI METROPG

PAJARITOS

24

Exportacin

CAPACIDADDE

SUMINISTRO

- RED DEOLEODUCTOS

Fig.5


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1.1.3.- Transporte de productos destilados del petrleo

Tambin de las plantas de refinacin provienen destilados del petrleo y con caractersticasespecficas para su comercializacin, transportndolos a travs de tuberas (poliductos) haca lasterminales de distribucin; pueden ser gasolinas de diferentes caractersticas, kerosina, diesel,combustleo, gas licuado, etc., se mueven a travs de poliductos que inician en las refineras, encomplejos petroqumicos o terminales terrestres y martimas, y abastecen para su comercializacina 41 de las 84 terminales instaladas en el territorio nacional.

A travs de estos sistemas de transporte se maneja un energtico muy importante, el gas licuadodel petrleo (LPG), el cual puede proceder de un complejo petroqumico o de una refinera y es deprimordial importancia para el abastecimiento de gas domstico que habr de cubrir la demandanacional.

El transporte de productos por tubera, ha disminuido el transporte por carretera, eliminandoproblemas de trfico, congestionamiento y riesgo de accidentes en las principales vas decomunicacin; sin embargo, el sistema an no es suficiente para abastecer a todos los centros deconsumo por lo que se requiere de nuevos proyectos. En la actualidad ha surgido la necesidad dereubicacin en la mayora de las terminales debido a que la urbanizacin de las poblaciones las haabsorbido. Inicialmente se localizaban en zonas externas pero la mancha urbana ya las invadi yse han convertido en reas altamente riesgosas para la ciudadana, dando por resultado:

Presiones polticas y sociales por estar ubicada la terminal en zona urbanaInquietud en la poblacin por el riesgo de la cercana con ductos e instalacionesDificultad en la operacin, mantenimiento, y maniobras de carga y descarga

GUADALAJARA

EL CASTILLO CFE

IRAPUATO

MORELIA

SALAMANCA

TULA AZCAPOTZALCO

TOLUCA

BARRANCA

CUERNAVACA

A IL

A.S.A.

POZA RICA

TUXPAN

PACHUCA

AGUASCALIENTES

ZACATECAS

16

12

8

8 10

10 8

12

8

12 14 !2

16

8

8 14

12

16

12

10

16

18

8

8

8

6

16

6

8

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LE N

QUERETARO

CELAYA

POLIDUCTOSZONA

CENTRO

REFINER AS

TERMINALES

Fig.7-

IRAPUATO


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El Sistema Nacional de Gas Licuado del Petrleo, Cactus Minatitln Tula Guadalajara, con unalongitud de 1,822 km. y 5 estaciones de rebombeo, pasa por Tabasco, Veracruz, Puebla, Edo. deMxico, Hidalgo, Quertaro, Guanajuato y Jalisco, con la distribucin de 80,000 bpd, por lneas de20, 22 y 14 pg de dimetro. Constituyndose como el sistema ms importante del pas..

A travs de la lnea de 14 pg Venta de Carpio, Mex. Valle de Mxico, se distribuye la quinta partedel total manejado por el ducto procedente de Cactus, a travs de las Terminales de Azcapotzalco2000, Ail y Barranca del Muerto, en el DF. ; completndose el resto por va terrestre desde lasterminales de Puebla, Pue. y Tepeji de Ro, Hgo.

La produccin nacional de gas LP es insuficiente por lo que para cubrir la demanda del pas seimportan cantidades importantes del energtico.

1.1.4.- Ductos en la Regin Marina

La explotacin de los yacimientos marinos localizados a 80 Km. al Norte de Cd. del Carmen,Camp., inici en 1979 con el pozo Cantarell 1A localizado en la plataforma Akal C, y se siguedesarrollando la infraestructura para recuperacin y el manejo inicial de las mezclas dehidrocarburos producidos.

Debido a las condiciones de presin y temperatura de los productos extrados se han diseadocomplejos de produccin para separacin, compresin y bombeo, respectivamente. La produccinde los pozos de la zona marina se conduce por oleogasoductos a plataformas de produccin, endonde el crudo una vez separado es bombeado hacia a la Terminal Dos Bocas o a la TerminalMartima de Cayo Arcas. El gas es comprimido y transportado a los complejos petroqumicos va

Atasta, Tab. para su tratamiento y distribucin.

Situacin actual de las instalaciones marinas (2004-2005)

PEMEX en la Regin Marina de la Sonda de Campeche, cuenta con la infraestructura siguiente:

207 plataformas marinas fijas

2053 Km. de tubera, distribuidos en:953 Km. de oleoductos539 Km. de oleogasoductos480 Km. de gasoductos81 Km. para otros servicios.

Se maneja una produccin aproximada de crudo de 2.11 mmbpd, y una produccin de gas de 1500mmpcd. Las instalaciones estn concentradas en los complejos de plataformas: Ku, Akal J, AkalC, Nohoch A, Abkatn A , Pol A , Ku Malob Zap. Constan de: plataformas de perforacin, deproduccin, habitacionales y de compresin, con servicios y recursos autosuficientes.


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36

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36

36

36

36

36

KU AKAL -J

NOHOCHA

AKAL-C

ABKATNA

ATASTADOS

CUNDUACAN

CACTU

CD.PEMEX

POLA

48

24 36

36

36

36

36

36

24 36

Fi .8..-Com le o de lataformas ara mane o de la roduccin marina

Los principales aspectos que los organismos de transporte por ductos deben considerar son:

Capacidad de almacenamiento para absorber las fluctuaciones en los procesos, lasvariaciones en la oferta - demanda y las contingencias en los sistemas.

Evitar la existencia de asentamientos humanos irregulares sobre o cercanos a losderechos de va, as como la ubicacin actual de terminales y centros de distribucin quehan sido absorbidos por el crecimiento descontrolado de las poblaciones provocando focosde alto riesgo, tanto a la poblacin, como a las instalaciones y el medio ambiente aledao;

Debido a que la estadstica de accidentes refleja un gran incremento por causas externas,se requiere concientizar a la comunidad para respetar el derecho de va de los ductos, ascomo evitar realizar excavaciones en donde est sealizado. En el caso de las tomasclandestinas la extraccin ilcita de los derivados del petrleo se ha tipificadorecientemente como delito federal y las sanciones son severas, con lo que se ha reducidosu incidencia.

1.2.- PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS A TRANSPORTAR

1.2.1.- Gas natural

El gas natural est compuesto principalmente por hidrocarburos de la base parafnica, bixido decarbono, nitrgeno y en ocasiones helio. En algunos campos contienen tambin sulfhdrico y


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compuestos orgnicos de azufre, y se han encontrado pozos que producen bixido de carbono ynitrgeno completamente puros.

El metano es el principal componente y en algunos casos prcticamente el nico presente,alcanzando ms del 90% del total. Las otras parafinas como etano, propano, isobutano, pentano eisopentano, hexanos, heptanos y posiblemente octanos. El gas natural, se clasifica de acuerdo consu contenido de vapores de hidrocarburos lquidos l igeros en la forma siguiente:

Gas hmedo es el que contiene metano, etano, propano, butano, pentano y mspesados; contiene mas de 300 gal. de gasolina natural por cada milln de pies cbicos,medidos a condiciones estndar (1.03 Kg/cm 2 y 60F)

Gas seco, es el que contiene metano, etano, propano y huellas de butano, su densidadvara de 0.56 a 0.79; tiene menos de 100 gal. de gasolina por mmpcs.

Gas pobre o mediano, contiene de 100 a 300 gal. de gasolina por mmpcs.

Los factores que determinan el contenido de gasolina en los gases son: el contenido de fraccionesligeras en el crudo, la presin del pozo y el contacto interno entre el gas y el crudo. La importanciade la presin es evidente, algunos pozos llegan a tener presiones por arriba de 2,000 lb/pg2, atales presiones es prcticamente imposible que se encuentren vapores de gasolina en el gas. Aldisminuir la presin por la eliminacin del gas, aumenta gradualmente el contenido de vapores degasolina; al aumentar el contenido de etano, propano y butano, aumenta tambin la solubilidad delgas en el crudo.

Para conocer la composicin de una mezcla se recurre a una destilacin fraccionada, despus deque ha sido licuada por medio de refrigeracin. Para obtenerla en % en peso, se multiplica el por

ciento en volumen por la relacin de el peso molecular del componente, entre el peso molecular dela mezcla, en iguales condiciones de presin y temperatura. A partir de la composicin de lamezcla se calculan el por ciento en volumen lquido, el poder calorfico y la presin de vapor.Cuando el gas se encuentra en yacimientos que contiene hidrocarburos lquidos, puede ser quetodo el gas est disuelto en la mezcla, si hay mayor cantidad puede existir un casquete de gassobre el aceite. Las que determinan la cantidad de gas en solucin son: la presin, la temperatura,las cantidades disponibles de gas y aceite y sus respectivas propiedades particulares, fsicas yqumicas.

ProcesoCuando el gas obtenido en las bateras de separacin es hmedo, resul ta econmico procesarloen una planta de absorcin o complejo petroqumico con objeto de recuperar las gasolinascontenidas. Puede fluir a las plantas de proceso por su propia presin de separacin, o por mediode compresoras, dependiendo de la distancia entre las bateras y la planta de proceso, as comode la presin de trabajo de esta.

Proceso de compresin y enfriamientoEn la actualidad, los complejos petroqumicos, como Pajaritos, Cangrejera y Morelos, en el Sur del

estado de Veracruz, separan gran cantidad de licuables del gas por medio de procesos criognicos(alta expansin - turboexpansores - y bajas temperaturas), obteniendo gas natural seco, gasolinasy gas licuado del petrleo.

Proceso de adsorcinConsiste en hacer pasar el gas hmedo a travs de torres que contienen un slido granuladoadsorvente (almina, activada, silica gel, etc.) que acumula los hidrocarburos pesados en los porosdel material y por la parte superior sale el gas seco. La adsorcin es la accin de la penetracinsuperficial de un gas o un lquido en un slido. Es obvio que el adsorvente al estar en contacto conel gas se va saturando progresivamente, por lo que es necesario regenerar el material para que


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pueda recuperar los vapores de gasolina, esta regeneracin se logra por medio de calentamiento.Para que el proceso sea continuo la planta deber contar con el nmero de torres suficientes.

Proceso de absorcinConsiste en poner en contacto el gas hmedo con aceite mineral en absorbedores en los que sehacen chocar corrientes contrarias del gas y el aceite. El gas seco sale de las torres por la partesuperior, pasando a deshidratadores donde se elimina el agua.

La corriente de aceite pobre, facilita la absorcin de los licuables y al llegar al fondo de la torre,viene impregnado de las partculas de gasolina contenidas en el gas, denominndosele aceite rico.Este es calentado pasando a una columna de fraccionamiento, donde se desprenden los vaporesde gasolina que salen por la parte superior, y pasan posteriormente a los condensadores. Elproducto obtenido es gasolina cruda, que despus es estabilizada, extrayndole los ligeros. Elaceite del fondo es aceite pobre caliente, el cual es enfriado, y contina hasta la parte superior delas torres de absorcin para iniciar un nuevo ciclo. El gas seco obtenido es enviado a compresoreso se utiliza para consumo interno.

Eliminacin del azufre del gas natural Proceso Girbotol Cuando el gas natural tiene un alto contenido de cido sulfhdrico (H2S) o de bixido de carbono(CO2), deben eliminarse. El primero es altamente corrosivo y txico, y el segundo, disminuye elpoder calorfico del gas. Para eliminarlos, se enva el gas a una planta de proceso Girbotol cuyaoperacin se basa en la propiedad de las amnas alifticas (monoetanolamina y dietanolamina) desu gran afinidad con el cido sulfhdrico y el bixido de carbono, a temperatura ambiente; a altatemperatura esta afinidad disminuye, siendo desprendidos ambos gases del gas hmedo. Elproceso es regenerativo y el cido sulfhdrico es eliminado en forma concentrada.

1.2.1.1.- Caractersticas y propiedades del gas natural

Poder CalorficoEl poder calorfico bruto del gas es el nmero de BTU producidos por la combustin a presinconstante de 1 p 3 de gas medido a 60 F y 30 de Hg., con aire a la misma presin y temperaturadel gas; cuando los productos de la combustin se enfran hasta la temperatura inicial del gas yaire, y cuando el agua formada por la combustin se condensa al estado lquido. El poder calorficobruto del gas natural es aproximadamente 1020 BTU/ p3.

El poder calorfico neto del gas, es el nmero de BTU producidos por la combustin a presinconstante, de 1 p 3 de gas medido a 60 F y 30 de Hg. con aire a la misma presin y temperatura,cuando los productos de la combustin se enfran hasta la temperatura inicial del gas y aire, y

cuando el agua formada por la combustin permanece en estado de vapor. Se determina pormedio de un calormetro, de un cromatgrafo, o se calcula partiendo de su anlisis qumico.

Temperatura de ignicinEs la ms baja temperatura a la que se efecta la combustin de una mezcla de aire y gas que se

calienta gradualmente, por efecto de la velocidad de la reaccin qumica independientemente de lafuente de calor externo.

Lmite de inflamabilidadLas mezclas gaseosas son inflamables en el aire, solamente entre dos lmites extremos. El lmiteinferior representa el mnimo porcentaje de gas combustible, y el lmite superior representa elmximo porcentaje de gas combustible en una mezcla con aire que puede ser inflamada y puedecontinuar quemndose. Todas las mezclas dentro del rango de estos dos lmites son inflamables.

La siguiente tabla nos presenta para algunos gases:


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Gas Lmite de inflamabilidad % en volumenInferior SuperiorMetano 5.00 15.00Propano 2.10 10.10Butano 1.86 8.41

Gas natural 4.30 4.90 13.50 15.00

Peso molecularEl peso molecular se determina utilizando la ecuacin siguiente: m = n M

m = peso molecular del componente de la mezclan = nmero de moles del componente de la mezclaM = por ciento en volumen de los constituyentes de la mezcla

Densidad relativaEs la relacin del peso molecular del gas con respecto al peso molecular del aire. El pesomolecular del aire, se determina a partir de sus componentes y su valor es de alrededor de 28.959.

Si el peso molecular del gas tiene un valor aproximado de 18, entonces la densidad relativa del gasser:

622.0959.28

18G

Viscosidad del gasEl valor de la viscosidad se obtiene en funcin de las condiciones de presin y temperatura.

Por ejemplo, el gas procedente de Cd PEMEX, a una temperatura de 20 C y presin de 1atmsfera, tiene una viscosidad de 0.0116 centipoises.

Para obtener la viscosidad en lb/pie - seg.

Si 1 lb/pie - seg. = 1488 cp, entonces la viscosidad del gas ser:

seg pielb000007796.01488

0116.0

El gas natural

Nombre comercial Gas natural Sinnimo Hidruro de metiloNombre qumico Metano Familia qumica AlcanosPeso molecular 16 Poder calorfico 8460 Kcal/mpc a 68 F y 14.22 psia

(1000 BTU / mmpc)Estado fsico Gaseoso, incoloro e

inodoroTemperatura de autoignicin

530 F

Odorizacin Adiccin a ciertos compuestos sensibles al olfato (mercaptanos)

Componentes Riesgos para la salud Riegos Potenciales

Metano 85 % Sustancia noingerible

Evitar condiciones de emisin de flama, objetos calientes(calderas, motores)


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15

Etano 13.05 % Leve irritacin alcontacto con los ojos

Medios de extincinen caso de incendio

Nitrgeno 1.19 % Sin efecto al contactocon la piel

Oxgeno 0.26 % Sustanciaconsideradacancergena

Niebla a base deagua y polvo qumico

Propano 0.39% Evitar su inhalacinCO2 0.08 % En concentraciones

de rango deinflamacin produceanoxia

N Butano 0.03 %

Equipo de proteccin personal recomendableRopa de algodn

El gas natural no esta consideradocomo contaminante atmosfricoBotas de piel

En reas confinadas utilizar equipo de aire autnomo o forzado

1.2.1.2.- Usos del gas naturalSu principal uso es como combustible domstico e industrial: para generacin de vapor, generacinde potencia y procesos de calentamiento.

Se quema bajo un exceso de aire resultando de esto una alta eficiencia.

Contiene muy poco o ningn residuo slido, combustible limpio

El equipo de control satisface instantneamente las demandas del vapor.

En calderas enciende fcilmente y alcanza rpido su temperatura de operacin

La operacin es sencilla con sistemas de control adecuado y poco mantenimiento Las prdidas de producto son mnimas a menos que se produzcan fugas.

Algunos usos especiales como la deshidratacin de productos agrcolas por los gases decombustin, elaboracin del cemento Prtland, produccin de cal, y como materia prima en laindustria petroqumica.

1.2.2.- Hidrocarburos lquidos

El comportamiento del petrleo y sus derivados ha sido objeto de un intenso anlisis. La mayorade los principios del flujo de agua a travs de tuberas, se han utilizado y adecuado para solucinde problemas de flujo de los petrolferos debido a que sus propiedades difieren muy poco; sinembargo, las necesidades son diferentes a las del abastecimiento de agua y estn basados en laaplicacin de las leyes naturales del flujo de fluidos y las caractersticas de los efectos ypropiedades de los lquidos en movimiento, tales como:

Densidad relativa .- Es la relacin entre la densidad de una sustancia con respecto al agua. Comoreferencia, densidad del agua 62.4

Peso especfico.- Es el peso de la unidad de volumen. Como la masa de un cuerpo se obtienedividiendo su peso entre la aceleracin de la gravedad, la densidad relativa y el peso especficoestn relacionados entre s; ambos son numricamente iguales.


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17

Presin.- Las molculas de un lquido se encuentran en movimiento con direccin arbitraria, cadauna es afectada por la fuerza gravitacional y tiende a desplazarse hacia el centro de la tierra.Cuando este movimiento descendente es impedido por un recipiente, la fuerza provoca que lasmolculas se empujen unas con otras en todas direcciones y contra la pared del contenedor. Esteempuje es llamado presin y en cualquier punto es proporcional a la distancia vertical bajo lasuperficie del lquido.

Los lquidos en un recipiente abierto son estticos, como masa; la presin que ejercen es llamadahidrosttica. Para los lquidos la altura esttica es proporcional a sus propiedades. Conviene indicaren la aplicacin de frmulas el valor de la gravedad especfica y utilizarse para calcular la presinesttica a cualquier profundidad.

1.2.2.1.- Caractersticas de aceite crudo

Ligero PesadoViscosidad a 100 F 14.38 a 15.6 C 5366.84 cstPeso especfico a 20 C 0.871 a 25 C 2142.3 cstSlidos en volumen 0.80% 0.9794 12.98 APISal (cloruro de Sodio) 26.7 Kg./1000 bls. 0.80%

Agua Cero (deshidratacin previa) 30 lbs. / 1000 bls.Poder calorfico 0.3%

Neto 17989Slice 28.6 Kg./1000 bls. Bruto 19625

cido en fase acuosa (HCl) 4 ppmPh 7.09CaCO3 6 ppmMagnesio 40 ppmHierro 11.95Kg/1000 bls.

Azufre 3 ppm = 14.31 Kg./1000 bls. 7.2 Anlisis en fase acuosa(lavado de crudo)

Los parmetros de calidad de venta son: 2% de agua y 30 lb de sal por cada 1000 bls.


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Fig.9.-Estacin de medicin de Crudo

1.2.2.2.- La Mezcla Mexicana de PetrleoSe refiere al promedio del precio de venta de los diferentes crudos que exporta PEMEX. En nuestroterritorio, se extraen ms de un centenar de diferentes crudos: lamo, Horcn, Marfo, Muro,Tamaulipas, Arenque, Naranjos, Pozoleo, Pnuco, Ligero Marino, Inyeccin Crdenas, Plan Agata,

La Venta, Papaloapan y Puerto Ceiba, los cuales tienen sus propias caractersticas; se diferencianpor los refinados, gas licuado, gasolinas, etc., que contienen.

PEMEX exporta crudo Maya que es sumamente pesado (menos de 27API) de la Sonda Marina deCampeche; el Istmo, considerado como ligero (mas de 27 y hasta 38API), de la Cuenca deTabasco y Chiapas; y el Olmeca superligero (mas de 38API), que se extrae en Veracruz yTamaulipas. En el comercio internacional, mientras mayor sea el valor en grados API, mayor ser

su precio, que se define de los pases productores de referencia, como el West Texas Intermediate,el West Texas Amargo, el crudo Brent del Mar del Norte y el crudo Ligero rabe.

El precio de venta del crudo mexicano se define por el total de los ingresos de los tres ltimoscrudos, dividido por la suma de los barriles vendidos, de esos tres crudos. Algunas frmulasmediante las cuales se obtienen los precios del crudo en los mercados de exportacin, durante los365 das del ao. (2005), son las siguientes:


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Mercado Americano

Istmo = [(WTS+LLS) 0.4 + (0.20 BRT)] 2.10

* Esta ltima cifra vara de acuerdo con la oferta y la demanda del crudo.

Maya = [(WTS + 3% FO) x 0.4)] + [(LLS + BRT) x 0.1] 3.4

* La constante 3.4, puede variar

Olmeca = [(WTS+LLS+BRT) x 0.333] 0.45

Mercado Europeo

Istmo = [( (0.887 BRT) + (0.113 x 3.5% FO) (0.16 (1% FO - 3.5% FO) ] 0.66

Maya = [ (0.527 BRT) + (0.467 x 3.5%FO) - 0.25 (1% FO - 3.5 %FO) ] - 1.35

Mercado del lejano oriente

Istmo = [ (Oman + Dubai) / 2 ] + 0.2Maya = [ (Oman + Dubai) /2 ] + 2.5

1.2.3.- El gas licuado del petrleo GLP

Derivado del petrleo, que se obtiene durante el proceso de refinacin de la gasolina. Se denominalicuado del petrleo porque se produce en estado de vapor pero se convierte en lquido mediantecompresin y enfriamiento simultneos, -se necesitan 273 litros de vapor para obtener un litro delquido-. El gas al ser comprimido y enfriado se condensa hasta convertirse en lquido, en cuyoestado se le transporta y maneja desde las refineras a las terminales y de estas a los usuarios, ya

sea por auto-tanques o recipientes porttiles, en donde el gas sale en estado de vapor (inverso a lalicuefaccin) para poder ser utilizado como combustible.

Los principales Gases que forman el Gas L. P. son el propano y butano , que se distinguen entre spor su composicin qumica, presin, punto de ebullicin y poder calorfico. Un litro de gas licuadopesa aproximadamente kg.

El vapor se produce al abrir la vlvula de cualquier quemador conectado a un cilindro o recipiente,ya que en ese momento tiende a escapar la presin, haciendo que hierva el lquido para formarms vapor. Si el consumo de gas se prolonga tambin continuar hirviendo el lquido, tomandocalor necesario para ello del medio ambiente a travs de las paredes metlicas del cilindro. De estamanera se consume el lquido, transformndose poco a poco en vapor hasta terminarse.

No tiene color, es transparente en su estado lquido.No tiene olor pero se le agrega un odorante de olor penetrante para detectarlo cuandoNo es txico, solo desplaza el oxgeno, por lo que no se debe respirar mucho tiempo.Es muy flamable, cuando se vaporiza se enciende violentamente con la menor flamaExcesivamente fro por pasar rpidamente del estado lquido a vapor, por lo cual alcontacto con la piel producir quemadurasEs limpio, cuando se quema combinado con el aire no forma holln, ni deja residuosEconmico, por su rendimiento comparado con otros combustiblesMs pesado que el aire, al escaparse tender a ocupar las partes mas bajas, como el piso,fosas y pozos; lo anterior representa situaciones de alto riesgo en caso de fugas.


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1.2.3.1.- Caractersticas del Gas LP

Riesgos para la salud

Este producto es altamente peligroso, a diferencia del gas natural. El gas natural al ocurrir una fugatiende a disiparse rpidamente por su baja densidad relativa con respecto al aire, en cambio el gasLP por su mayor densidad relativa, permanece en la superficie del suelo, en los stanos y partesbajas de los edificios formando nubes de grandes dimensiones, que se desplazan ntegras con lacorrientes de aire; y si a su paso encuentran una fuente de ignicin (una chispa simplemente), sese llegan a producir fuertes explosiones de terribles consecuencias.

Por lo anterior, es muy importante que su manejo debe atenderse bajo rigurosas condiciones deseguridad para evitar situaciones de alto riesgo

1.3.- GASODUCTOS MANEJO DE GAS NATURAL La ecuacin de Panhandle que tradicionalmente se utiliza para gasoductos horizontales , seexpresa como:

E LTf G

P P d

PoTo

Q ****87.435 5394.0

8539.02

2

2

16182.2

07881.1

...(7)

Unidades para aplicacin de la ecuacin de Panhandle

Q Volumen de gas ( pies/da); a condiciones base Po y ToTo temperatura base, en nuestro caso 20 C

Po presin base, en nuestro caso 14,2234 lb/pgd es el dimetro interior de la tubera en pgP1 presin al inicio del ducto en lb/pgabs (descarga de estacin)P2 presin al final del ducto en lb/pgabs, llegada al siguiente punto (succin)G es la gravedad especfica del gas (aire =1) sin unidadesTf es la temperatura media de flujo en RL longitud de la tubera en millasE eficiencia, expresada en por ciento, para tuberas nuevas se asigna 0.92

Asimismo, considerar para utilizar en las ecuaciones subsecuentes, lo siguiente:

CARACTERSTICAS PROPANO BUTANO

C3H8 C4H10 Presin normal a temp. Atm 9 Kg/Cm 2 Kg/Cm

punto de ebullicin - 42C 0C

oder calorfico 11657 Cal/K 11823 Cal/Kg peso especfico 508 Gr/ L 584 Gr./ L

frmula


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C T T siT T T T

T T Tm

pg lb P P si P P P P

P P Pm

153

2

/ 503

2

21

21

2121

2

21

21

2121

1.3.1.- Modalidades de aplicacin de las ecuaciones

PANHANDLE A, para lneas horizontales , hasta 24 de dimetro

E Tf G Zm L

P P d

PoTo

Q *11

**87.4355394.04606.05394.02

22

16182.207881.1

PANH ANDLE B Modificada, para dimetros mayores a 24

E Tf G Zm L

P P d PoToQ *11*737

51.049011.051.02

2

2

153.2

02.1

WEYMOUTH, para ramales hasta de 12

E Tf G Zm L

P P d

PoTo

Q *11

*49.4335.05.05.02

22

16661.2

Lneas con diferencia de altura

PANHANDLE A

E d TmZmLG

ZmTm Pm H H G P P

P

T Q

o

o 6182.2

5394.0

8539.0

212

2

2

2

1

07881.1 0375.0

87.435

PANHANDLE B

E d TmZmLG

ZmTm Pm H H G P P

P T

Qo

o 53.2

51.0

961.0

2

122

2

2

1

02.1 0375.0

737

H1 y H2 son las alturas inicial y final del ducto, y Pm, Tm, Zm, las condiciones medias

WEYMOUTH

E d GTmZmL

ZmTm Pm H H G P P

P

T Q

o

o 667.2

51.02

122

2

2

1

07881.1 0375.0

439

Zm = 1 / Fpv ; para Pm y Tm, Siendo Fpv el factor de supercompresibilidad del gas


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A continuacin se muestra una estacin tpica de medicin de gas natural, de donde se obtienenlos datos para calcular los volmenes de gas suministrados a un usuario en particular.

Fig. 10.- Estacin de Medicin y Control de Gas Natural

Fig. 11.- detalle del registro de Medicin con Placa de orificio


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1.4.- OLEODUCTOS MANEJO DE ACEITE CRUDO

Para inducir movimiento a una corriente de crudo a un ritmo deseado, hay que aplicar presin pormedio de bombas desde uno de los extremos para crear la diferencia de presiones entre el puntode entrada y de salida de la tubera. Esta presin se consume en vencer las prdidas por friccin,proporcionales a la distancia recorrida. Si la lnea es muy larga se requerir de bombeo adicional aintervalos determinados para restaurar la prdida de presin.

Originalmente, se utilizaban ductos de tubera de acero con costura longitudinal y con coplesroscados en sus extremos; actualmente se utilizan tuberas sin costura (extrudidas), con costuralongitudinal, o helicoidal, unidas entre tramos por medio de soldadura.

La capacidad de transporte depende del dimetro, de la viscosidad del crudo y de la presin debombeo de acuerdo al espesor de la tubera. Las bombas pueden ser del tipo reciprocante (de altarelacin de presin); o centrfugas (relacin de presin pequea pero manejan grandesvolmenes); pueden accionarse con motores a gas, diesel, turbosina, etc., o elctricos. Lossistemas ms usuales son:

Bombeo en circuito abierto .- En este tipo de operacin cada estacin succiona el lquido desus propios tanques.

Bombeo en circuito cerrado .- Se bombea de la descarga de una estacin a la succin de lasiguiente, Este tipo de bombeo es factible cuando el perfil del terreno es horizontal y laestaciones son operados en forma automtica como unidades independientes y en formaremota desde una central ubicada estratgicamente y comunicada por diferentes sistemas(radio, telfono o un sistema de microondas).

Bombeo con tanques de alivio o de compensacin .- Se bombea de la descarga de unaestacin a la succin de la siguiente y cuando no es plano el perfil, se debe contar contanque de almacenamiento con capacidad cuando menos al 25 % del ritmo de bombeo delsistema para casos de emergencia, conectado a la succin y a la descarga de la estacin.

g. . - estac n e om eo

(bombas en paralelo)

Filtro

1 2 3

Trampa derecibode diablos

Trampa deenvo de diablos

Descarga de la estacin

Cabezal de Succin

Vlvula check

CASA DE BOMBAS

SuccinDescarga

TANQUE

Carga desde el tanque

Relevo atanque

Lnea de desfogue de trampas al tanque

Vlvula de paso

Cabezal de Descar a

Tanque

Medicin

Bombas

OLEOD

Sistema de recirculacin

CASA DE MAQUINAS

Turbinas


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1.4.1.- Ecuaciones utilizadas para el clculo de oleoductos

H = (f L v2) / d 2g Ecuacin de Darcy en su forma original(Prdida de carga en unidades de altura)

La prdida de carga en un tramo de tubera, es proporcional a la longitud, a la carga de velocidad yal coeficiente de Chezy; e inversamente proporcional al dimetro.

Existen otras ecuaciones para el transporte de crudo. Por ejemplo para una lnea horizontal yconsiderando flujo laminar, podemos utilizar la ecuacin. de Poiseville:

L API d Q x

P *5.131*

*107.284

5

En la que:

P = presin de operacin lb/pg2

Q = gasto en BPD = viscosidad en cstd = dimetro en piesL = longitud en millas

Para flujo turbulento y perfil horizontal, la presin de operacin del ducto se puede determinar pormedio de la ecuacin de Blasius:

L AP I d

Q x P *

5.131**1054.6

75.4

25.075.16

En esta ecuacin se aplican las mismas unidades que en la ec, de Poiseville

1.5.- DESTILADOS DEL PETROLEO Y GAS LP

1.5.1.- Ecuacin utilizada en el clculo de ductos de destilados

Para el transporte de productos lquidos destilados del petrleo, se recomienda utilizar la ecuacindesarrollada por T. R. Aude, la cual se expresa como sigue:

104.0448.0

552.066.29.20S

K P DQ

En la que:Q = gasto (bpd)D = dimetro (pg)P = cada de presin (lb/pg2)/ millaS = gravedad especficaK = eficiencia de la tubera (%) = viscosidad absoluta (cp)

Si despejamos a P de la anterior ecuacin, se tendr:


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8116.18188.4

1884.08116.08116.1

8116.1

66.2

104.0448.0

3639.246

9.20

K D

S Q P

K DS Q

P

Ahora, si consideramos que la viscosidad cinemtica U = / S, expresada en centistokes entonces

= U x S Sustituyendo en la ecuacin:

8116.18188.4

1884.08116.08116.1

3639.246 K DU S Q

P (Lb/pg2)/milla

Para expresar la cada de presin en: (Kg./cm 2) / Km, tendremos que:

(1 / 246.3639 lb / pg2 / milla ) x1 (Kg /cm2) / 14.2234 (lb / pg2) /1 milla / 1.609 km

= 0.0001773 (Kg / cm2) / KmSustituyendo en la ecuacin anterior:

8116.1818.4

1884.08116.10001773.0 K D

U S Q P (Kg./cm2)/Km.

MODULO 2.- DISEO Y CONSTRUCCIN DE LINEAS DE CONDUCCIN

Una vez determinada la necesidad de construccin de una lnea de transporte, se deber realizarla supervisin de la construccin del ducto en sus etapas, entre las ms importantes estn lassiguientes:

Trazo topogrfico y Apertura y conformacin del derecho de vaConstruccin de terraceras y caminos de acceso y excavacin de la zanjaTransporte y tendido de la tuberaTrabajos de soldadura, doblado de tubera y pruebas de soldaduraInspeccin Radiogrfica y Reparacin de soldadurasProteccin Mecnica Anticorrosiva, inspeccin y pruebas del recubrimientoLastrado de la Tubera cuando as lo requiera el proyectoPrueba de hermeticidad y prueba hidrosttica de la tuberaDesalojo del agua de prueba y limpieza interior de la tubera

Sistema de proteccin catdica diseado de acuerdo a condiciones del proyectoBajado y Tapado de la TuberaDiseo y construccin de Obras Especiales, integracin de instalacionesReacondicionamiento y sealizacin del derecho de vaCorrida de Diablos de Limpieza e InstrumentadosPuesta en Operacin del Sistema de Transporte.


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2.1.- CONSIDERACIONES DE DISEO

Para el diseo y construccin de ductos terrestres se utilizan especificaciones nacionales y secontinua tomado como referencia la normatividad extranjera. En la actualidad, Se cuenta condocumentos normativos en constante revisin y actualizacin a travs de comits integrados porespecialistas en la materia. Asimismo, se incorporan experiencias de construccin y operacin dediseo y construccin de sistemas similares realizados. Los requisitos de diseo y seleccin demateriales para la construccin de ductos de transporte, se exigen tomando en cuenta lascondiciones de operacin, construccin y conservacin del derecho de va dependiendo de lalocalidad por la que atraviesa la lnea, evitando condiciones que puedan ocasionar esfuerzosmayores a los permisibles y por ende situaciones de riesgo en el sistema.

Bases de usuario

Cualquier proyecto de construccin de un sistema de proceso, en nuestro caso el transporte, parasu arranque requiere de la presentacin de las bases de usuario, donde se indiquen lascaractersticas tcnicas especficas y parmetros de operacin y de seguridad en particular, que elsistema deber cumplir; informacin que contendr como mnimo, lo siguiente:

Descripcin de la obra Alcance del proyecto y LocalizacinCondiciones de operacin y Caractersticas del fludo a transportarInformacin sobre el trazo y conformacin del derecho de vaRequerimientos de mantenimientoEquipo e instalaciones superficialesInstrumentacin y dispositivos de seguridad

Con esta informacin se debern elaborar las bases de diseo de acuerdo a:Caractersticas fsicas y qumicas del productoCaracteristicas del derecho de va y Clases de localizacinEspecificaciones de materiales y componentes seleccionados

Presin y temperatura en condiciones normales y mximas de operacin (lmites).Cargas en el ducto durante su integracin, instalacin, operacin y mantenimientoEspesor adicional de acuerdo a especificaciones y desgaste por corrosinProcesos de operacin y mantenimientoSistemas de proteccin contra la corrosin interna y externaRequisitos adicionales de diseo (DDV, enterrar el ducto, vlvulas, cruzamientos,Normas y especificaciones a utilizar en el proyecto.

Materiales

Los materiales que integren el sistema deben ser los especificados para evitar riesgos yproporcionar un servicio seguro bajo las condiciones de operacin y caractersticas del fluido, deacuerdo a lo que dicten las normas de referencia, asi como las recomendaciones del fabricante.

Por ejemplo:NRF-001-PEMEX-2000 Tubera de acero para la recoleccin y transpo rte de hidrocarburosamargos NRF-002-PEMEX- 2000 Idem ,para la recoleccin y transporte de hidrocarburos no amargos Los grados no considerados en dichas normas deben apegarse a la especificacin PSL-2 del API-5L, respetndose el proceso de soldadura SAW o ERW.

Los accesorios como bridas, conexiones, esprragos, tuercas, empaques y dems, que satisfaganrequisitos de composicin qumica, Pemex No.2.421.01 MSS-SP correspondiente.


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interiorMismo dimetro entre las dos tuberas

Requerimientos

Presin.- Los ductos deben disearse para soportar una presin interna no menor a la presin deoperacin mxima (POM)

o Cargas vivas.- Incluyen el peso del fluido y cualquier otro material externo adherido a la tubera(recubrimiento, lastre, etc.)

o Cargas muertas.- Incluyen el peso propio de la tubera, accesorios, recubrimientos, y relleno dela zanja.

o Cargas Dinmicas.- Influencia de factores externos: sismo, viento, oleaje, corrientes, impacto,etc.

o Cargas por expansin trmica y por contraccin.- Resistencia de materiales suficiente o aliviarcambios de presin por variacin en la temperatura del fluido

o Movimiento relativo de componentes conectados.- Componentes que por su disposicin elsistema se encuentra soportando elementos que ocasionan movimientos (puentes, estructuras,soportes, etc.)

o Socavacin , azolve y erosin de riveras- En los cruces subfluviales se produciro Socavacin y erosin de riveras por el caudal y avenidas propias del ro que podran ocasionar

movimientos en la tubera principal.o Interaccin en suelos no homogneos.- Prevenir esfuerzos longitudinales y deformaciones de

la tubera enterrada en suelos no homogneos (formacin de grietas, derrumbes, etc.

2.2.- CONSIDERACIONES BSICAS PARA EL CLCULO DE ESFUERZOS

Esfuerzos en la tubera (soportes, conexiones, ramales, trampas de diablos)

o Factores de intensificacin de esfuerzos (claro recto, flexibilidad en conexiones) Anexo A de lanorma de referencia NRF-030-PEMEX-2003

o Dimensiones de tubera y conexiones.- Utilizar dimensiones nominaleso Esfuerzos en curvas, y curvas de expansin.- Determinarlos entre el intervalo total de

temperatura, la mnima y la mxima esperadas.o Fuerza y momentos por temperatura.- En los anclajes de la tubera considerar la mayordiferencia entre la temperatura de instalacin y las temperaturas mnima y mxima de

operacin.o Radio mnimo de codos.- El mnimo es de 3D (dimetros) con variaciones mnimas en el

dimetro interior, lo que debe permitir el paso de diablos. Cuando haya transicin por cambiode espesor - el ngulo ser < 14

Junta de trancisin entre dos tramos de mismo dimetro nominal pero diferente espesor (Pieza prefabricadasegn requerimientos de campo de acuerdo a especificaciones)

Tubera de

Tubera demayor S

Junta


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o Soportes y anclajes.- Conforme a la normatividad MSS-SP-58 para materiales y MSS-SP-69para diseo y fabricacin, por expansin trmica de ductos enterrados que cause movimientosen los puntos terminales, cambios de direccin o de dimensiones.

Productos que se transportan :

Crudo, Gas Natural, Gasolinas, LPG, Amoniaco, Productos Petroqumicos, Agua, etc.

Composicin de la tubera

Acero: Fierro Fe, combinado con Carbn C- se obtiene a partir de la fundicin del fierro procedentede los altos hornos y de la chatarra recuperada. El contenido de carbono llega a ser hasta unmximo de 1.7 %

Bajo carbn (0.05 0.30 %) Utilizados en lneas de conduccin Aceros al carbn Mediano (0.30 % - 0.60 %)

Alto (0.60 % en adelante)

2.3.- DISEO DE LA TUBERA DE ACERO

La tubera y sus componentes se disean para operar a una presin igual o mayor a la presinmxima de operacin a rgimen constante; no debe ser menor a la presin de la carga hidrostticaen cualquier punto del ducto en una condicin esttica. La capacidad de presin interna estbasada en la ecuacin de Barlow:

D

SMYS t Pi

2 (N/mm2) ... (1)


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En la que:D dimetro exterior nominal del tubo (mm)t espesor de pared del tubo (mm)

SMYS esfuerzo de fluencia mnimo

La capacidad permisible por presin interna se calcula con la expresin siguiente:

FcpPi Pi (N/mm2) ... (2)En la que:Pi Presin interna (N/mm2)Fcp factor de capacidad permisible por presin interna

Ftemp Fdis Fcp ... (3)Siendo:Fdis factor de diseo por presin interna, depende del tipo de fluido transportado. Seccin

8.1.6.1.1 para gases y 8.1.6.1.2 para lquidos, en la norma de referencia.

F Temp. factor de diseo por temperatura (Tabla 1) de la norma de referencia

Temperatura C Temperatura F Factor de diseo

121 o menos 250 o menos 1149 300 0.967177 350 0.933204 400 0.9232 450 0.867

Clasificacin por clase de localizacin para Gas Natural

El rea unitaria base para determinar la clase de localizacin para ductos comprende una zona de1600 m de longitud en la ruta de la tubera, con un ancho de 400 m. Se determina de acuerdo al

nmero de construcciones localizadas en esa rea.Tipo de instalacin

Ductos troncales y de servicioCruces caminos y vas FC sin encamisadoCaminos privadosCaminos sin pavimentarCaminos, autopistas o calles y vas F.C.

Cruces de caminos y vas F.C encamisadosCaminos privadosCaminos sin pavimentar

Caminos, autopistas o calles y vas F.C.

Ductos paralelos a caminos y vas F.C.Caminos privadosCaminos sin pavimentarCaminos, autopistas o calles y vas F.C.Ductos sobre puentes

Clase 1 Clase 2 Clase 3 Clase 4

0.72 0.60 0.50 0.400.72 0.60 0.50 0.400.72 0.60 0.50 0.400.72 0.60 0.50 0.40

0.72 0.60 0.50 0.40

0.72 0.60 0.50 0.400.72 0.60 0.50 0.40

0.72 0.60 0.50 0.400.72 0.60 0.50 0.400.72 0.60 0.50 0.400.72 0.60 0.50 0.40


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Lquidos

El factor de diseo Fdis a utilizarse para la capacidad permisible en lquidos es de 0.72

Espesor mnimo requerido para soportar los esfuerzos por presin interna:

tct tr ... (4)En la que:

t = espesor de diseo por presin interna (mm)t c = espesor de pared adicional por corrosin (mm)

Del espesor comercial seleccionar el mnimo requerido o el inmediato superior.

Se utiliza un margen por corrosin en base a estadsticas, de no contar con datos se recomiendaun espesor adicional de 0.159mm (6.25 milsimas) de desgaste por ao.

Esfuerzo equivalente - En base al esfuerzo combinado de Von Misses, ASME B.31.8:

21

222 3SsSLShSLShSeq ... (5)Donde:

Sh Esfuerzo circunferencial por la presin del fluido (N/mm2), de acuerdo a Barlow:

t PD

Sh2

... (6)

SL Esfuerzo longitudinal N/mm2 (lbs/pg2)

Estabilidad

Los ductos sumergidos o que atraviesan zonas pantanosas, inundadas, en cruces de ros, etc.,deben ser estables bajo condiciones combinadas de cargas hidrostticas e hidrodinmicas. Selogra con la colocacin de lastre de concreto de acuerdo a la NRF-033-PEMEX-2002, con unespesor mnimo de 25mm.

Conexiones y ramales- Se hacen por medio de tees y cruces soldadas a tope bajoespecificacin ASME B16.9 MSS-SP-75.

Requisitos adicionales para el diseo

Derecho de va.- El ancho mnimo ser de acuerdo a:

Dimetro Ancho total m Zona dematerial

reaoperativa

(Pg.) A B CDe 4 a 8 10 3 7

De 10 a 18 13 4 9De 20 a 36 15 5 10

Mayores de 36 25 10 15


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La separacin entre ductos en una misma zanja debe ser de 1m.mnimo y en diferente zanja debeser de 2m como mnimo de pao a pao.

Enterrado del ducto

El colchn mnimo de suelo se indica en las Tablas 6 y 7

Localizacin Excavacin ( m)normalExcavacin< de 20

en roca ( m)*> de 20

Clase 1 0.6 0.3 0.45Clase 2 0.75 0.45 0.45

Clase 3 y 4 0.75 0.6 0.6Cunetas en caminos y

cruces vehiculares 0.9 0.6 0.6

Tabla 6.- Colchn Mnimo de suelo en Lnea regular para gas

* En roca la excavacin se hace con explosivos

rea industrial, comercial o residencial 0.9 0.6

Cruces de ros y arroyos 1.2 0.45

Cunetas en caminos y cruces 0.9 0.6

Cualquier otra rea 0.75 0.45

Tabla 7.- Colchn mnimo de suelo en Lnea regular para lquido

CONEXIONES PREFABRICADAS PARA SOLDAR


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2.4.- INSTALACIONES SUPERFICIALES

Se consideran las instalaciones adicionales para operacin del ducto y que salen a la superficie delterreno, sobre el rea comprendida en el Derecho de Va.

2.4.1.-Vlvulas de seccionamiento

Se consideran en el sistema para limitar el riesgo y dao por rotura del ducto y para facilitar elmantenimiento. Se deben instalar en lugares de fcil acceso y quedar protegidas con registro ycerco perimetral. Su localizacin por facilidades de operacin ser:

a. Lo ms cercana a conexiones de ramales al ducto troncal

b. Antes y despus de cruces de ros, lagos o lagunas de ms de 30m de ancho

c. Antes y despus de fuentes de abastecimiento de agua para consumo humano

d. En caso de conduccin de lquidos en pendientes pronunciadas y cerca de centros depoblacin, previniendo el desalojo del lquido; considerar instalar vlvulas de retencin(check ) antes de la vlvula de seccionamiento ms prxima corriente arriba, o instalarvlvulas de seccionamiento automticas para una accin rpida.

En cualquier caso considerar la seguridad y no rebasar por carga hidrosttica la presin interna dediseo de la tubera. Cuando se transporten lquidos en reas industriales o residenciales laseparacin mxima ser de 12 Km. y puede ser ajustada sin exceder del 10% para permitir unaadecuada localizacin.

Las vlvulas deben ser de paso completo y continuado y su clasificacin presin-temperatura debe ser igual o mayor a las condiciones de operacin

Estar ubicadas en lugares protegidos para evitar acceso a personal no autorizado

Tener mecanismos automticos de operacin y dispositivos de operacin manual

Estar debidamente soportadas y ancladas evitando esfuerzos adicionales.

Clasificacin porclase de

localizacinEspaciamientomximo (Km.)

Clase 1 30Clase 2 20Clase 3 10Clase 4 5

Tabla 8.- Espaciamiento mximo de vlvulas de seccionamiento para gasoductos

2.4.2.-Trampas de diablos

Se colocan segn se considere necesario para operacin y mantenimiento del ducto, dimensionesde acuerdo al Anexo D de la Norma de referencia. Con anclajes y soportes adecuados para evitartransmisin de esfuerzos a las instalaciones. Se prueban con la operacin del sistema y bajo lasmismas condiciones. La figura siguiente muestra las partes de una trampa de envo de diablos:


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1. Vlvula de derivacin de descarga de bombas.2. Vlvulas de compuerta de trampa de salida.3. Vlvula impulsora del diablo (salida).4. Vlvula de venteo.5. Vlvula de drenado de cubeta (salida).6. Tapa abisagrada (charnela) de trampa de envo.

Trampa de envi de diablos

Procedimiento de envo de diablos.

Antes de iniciar operacin se deben cumplir lo siguiente: que la vlvula de derivacin est abierta;que las vlvulas de la trampa, impulsora, venteo y drenado estn cerradas.

Verificar las condiciones de presin en la trampa (manmetro).Depresionar la trampa a travs de las vlvulas de venteo y desfogue.

Abrir la tapa abisagrada (charnela) e introducir el diablo hasta la reduccin.Engrasar y revisar el empaque de la tapa abisagrada, reponerlo si es necesarioCerrar la cubeta de la trampa de diablos.Presionar la trampa abriendo lentamente la vlvula impulsora y purgar el aire.Cerrar la vlvula de venteo y abrir al la vlvula impulsora para igualar la presin.

Abrir la vlvula de 8 de la trampa. Cerrar lentamente la vlvula de derivacin obligando al flujo a pasar a travs de la vlvulaimpulsora y de la trampa, desplazndose el diablo con el flujo.Despus de detectar auditivamente el paso del diablo, se abrir la vlvula de derivacin,cerrando simultneamente la vlvula impulsora y de la trampa.Depresionar la trampa a travs de la vlvula de venteo.Una vez depresionada la trampa, cerrar la vlvula de venteo.

El personal encargado del seguimiento del diablo, cuenta con equipo transmisor-receptor para quecada deteccin se notifique al centro de control y este verifique si el diablo lleva la velocidad ytiempos programados.


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Trampa de Recibo de diablos1. Vlvula de derivacin de succin a bombas.2. Vlvula de compuerta de la trampa de llegada.3. Vlvula impulsora del diablo o succin de bombas.4. Vlvula de venteo.5. Vlvula de drenado de cubeta (llegada).6. Tapa abisagrada de acceso a ia cubeta de llegada.

Trampa de recibo de diablos Procedimiento de recepcin de diablos

Al igual que en el envo, la vlvula de derivacin debe estar abierta, mientras que las vlvulas de latrampa impulsora, venteo y drenado deben estar cerradas. Para recibir el diablo:

Abrir las vlvulasde la trampa y la vlvula impulsora de 4 llenando de lquido la cmara. Verificar la posicin del indicador de paso de diablos.

Al llegar el diablo, se detectar auditivamente su paso a 500 y 5m, de la trampa.Detectado el diablo a 50 metros, se procede a cerrar parcialmente la vlvula de derivacin,cerrando simultneamente las vlvulas de la trampa y la vlvula impulsora.Una vez alojado el diablo en la trampa y verificado su paso por la reduccin, abrir la vlvula

de derivacin, cerrando simultneamente las vlvulas de la trampa y la vlvula impulsora.Depresionar la trampa abriendo las vlvulas de venteo y de drenado. Abrir la tapa abisagrada de la trampa y retirar el diablo.Engrasar y revisar el empaque de la tapa abisagrada, si esta daado cambiarlo.Cerrar y asegurar la tapa abisagrada.Revisar la hermeticidad cerrando las vlvulas de venteo y de drenado

Abriendo parcialmente la vlvula de pateo.Verificar la hermeticidad y depresionar la cubeta abriendo vlvulas de venteo y de drenadoCerrar las vlvulas de venteo y de drenado.


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Actividades previas a una corrida de diablo.

Llenar formato de permiso para trabajo peligroso, datos del ducto, origen, destino, producto, gasto.velocidad estimada, presin y temperatura de operacin.

1 Confirmar con las dependencias involucradas que se cumplan las condicionesoperativas: presin, flujo, etc.

2. Comprobar el sello hermtico de vlvulas y tapas abisagradas de las trampas deenvo y recibo de diablos.

3. Verificar que las vlvulas de seccionamiento estn totalmente abiertas.4. Instalar manmetros y/o mangrafos en trampas de envo y recibo de diablos.5. Disponer de sondeos en lugares accesibles, para detectar el paso de diablos.6. Verificar que las fosas recuperadoras estn en condiciones de recibir

producto.7. Verificar que los elementos impulsores del diablo sean del material y dimensiones

adecuadas, de acuerdo al producto a manejar y a los espesores del ducto.

2.4.3.- Cruzamientos

Los sistemas de transporte cruzan en su ruta con diversos obstculos artificiales y naturales como:ros, pantanos, montaas poblaciones, vas de comunicacin. Se consideran como obrasespec iales dentro del proyecto ya que requieren de un diseo especfico y construccin fuera de lalnea regular.

En ros y cuerpos de agua se requiere de anlisis y diseo que disminuya los riesgos decontaminacin en caso de fuga. Pueden ser areos o subfluviales. Los primeros debern tener unsistema de soporte por medio de pilotes, armaduras y cables (puente), sin curvas verticales, que eltramo sea recto y sus extremos empotrados en los taludes de ambos extremos. Si es subfluvial elcruce, se alojar la tubera bajo el fondo del cauce a la profundidad que indique la norma paraevitar que se erosione por el agua a todo lo largo del cauce.

Para los cruzamientos fluviales se utilizan tuberas lastradas y anclajes para garantizar laestabilidad del ducto, debiendo considerarse lo siguiente:

2.4.4.-Instrumentos y Dispositivos de Proteccin

Se determinan los requerimientos por el rea operativa del sistema y cumplir con lo siguiente:

Ser de ltima tecnologa compatible con el software y protocolos abiertos de conversin deseales hacia un rea de control. Que proporcionen informacin en tiempo real de lasvariables de operacin del sistema (flujo, presin, temperatura, densidad, etc. dentro de lastolerancias fijadas por el fabricante del equipo) y que las seales que emitan losinstrumentos tengan la claridad suficiente, que no haya lugar a interpretaciones falsas.

Velocidad y turbulencia de la corrienteSocavacin, azolve y desplazamiento de riverasCambios en la temperaturaCalado de embarcacionesCorrosin de las partes metlicasDragado del cauce yFlotacin probable de la tubera.

Datos estadsticos dela Comisin Nacionaldel Agua, RecursosHidrulicosObra Pblicas, etc.


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Contar con sistemas de alarma que permita efectuar acciones correctivas oportunascuando ocurran desviaciones en las condiciones de operacin.

Las vlvulas de retencin (check) deben distribuirse estratgicamente en ductos que transportenlquidos, previendo que la carga hidrosttica en los puntos bajos no rebase la presin interna dediseo. Deben ser de paso completo y continuado para permitir el libre paso de los diablos.Ubicarse junto a la vlvula de seccionamiento ms prxima corriente arriba, cerca de laspoblaciones para prevenir el desalojo del ducto en caso de fuga.

2.4.5.- Documentacin de entrega del proyecto

Al terminar el proyecto el diseador entregar tres copias en papel y en archivo electrnico aPEMEX, que incluya lo siguiente:

Bases de diseoDiagramas de flujoPlanos del proyectoDibujos IsomtricosHojas de especificaciones particularesVolumen estimado de obraSolicitud de materiales y equiposMemorias de clculoInformacin bsica que involucre todos los aspectos considerados de diseo

Todos los planos e isomtricos del proyecto deben contener la informacin mnima suficiente y losrequisitos referentes a escala, tal como lo indica el anexo E de la Norma de Referencia.

2.5.- PROCEDIMIENTOS DE CALCULO

2.5.1.- Clculo del espesor del ducto

Utilizando la formula deBarlow :

T E F S

PDt

T E F D

St P

2

2

y despejando a t, tenemos:

En donde:t Espesor de la tubera (Pg)P Presin de Operacin (lb/pg2) Ejemplo: 1,000 lb/pg2)D Dimetro nominal de la tubera (24) S Esfuerzo mnimo de cedencia especificado (lb/pg2) (52,000)2 Constante para S 2F Factor de diseo (0.72) Clase1E Factor de junta longitudinal (1), sin costura 1T Factor de temperatura (1), menor de 250F 1

Sustituyendo valores: pg t 320.01172.0520002

241000


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2.5.2.- Clculo para gasoductos

E LTf G

P P d P T

Q oo

***

87.435 5394.0

8539.022

21

6182.207881.1

To temperatura base, en nuestro caso 20 CPo presin base, en nuestro caso 14.2234 lb/pg 2 d es el dimetro interior de la tubera en pgP1 presin al inicio del ducto en lb/pg2 (descarga de estacin)P2 presin al final del ducto en lb/pg2 G es la gravedad especfica del gas expresada sin unidadesTf es la temperatura media de flujo en RL longitud de la tubera en millasE eficiencia, expresada en por ciento, para tuberas nuevas se asigna 0.92

Adems, considerar para las ecuaciones subsiguientes:

C T T siT T T T

T T T

pg lb P P si P P P P

P P P

media

media

1532

5032

2121

2121

221

21

2121

Modalidades de aplicacin de las ecuaciones

PANHANDLE A, para lneas horizontales , hasta 24 de dimetro

E Tf G Zm L

P P d

P T

Qo

o

5394.04606.05394.022

216182.2

07881.111

87.435

PANHANDLE B Modificada, para dimetros mayores a 24

E Tf G Zm L

P P d

P

T Q

o

o

51.049011.051.022

2153.2

02.111

737

WEYMOUTH, para ramales hasta de 12

E Tf G Zm L

P P d

P T

Qo

o

5.05.05.022

21661.2 1149.433


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Aplicando la ecuacin indicada obtendremos los gastos para diferentes dimetrosseleccionados entre los comerciales, proporcionados por el fabricante.

A continuacin, se proceda a determinar a que distancia ser posible transportar el gas,despejando de la ecuacin a L, con las limitantes establ ecidas de presin1 y presin2.Siendo P1 la mxima presin de operacin determinada con la ecuacin de Barlow y P 2 la

presin mnima de succin en la segunda estacin para tener suficiente volumen disponiblede gas en el compresor (600 lb/pg 2)

El resultado nos indicar a que distancia del origen habr que instalar la segunda estacinde compresin.

Partiendo de este punto, se repiten las presiones lmite en la ecuacin y se vanmodificando los datos de acuerdo con el perfil topogrfico del terreno para establecer H1 yH2 a la altura sobre el nivel del mar que corresponda.

Se determina nuevamente L que corresponder a la ubicacin de la tercera estacin derecompresin, y as sucesivamente; deber llegar al final del ducto con una presinadecuada a las condiciones de operacin mnimas establecidas. Podra ser la mnimapresin de succin de la estacin subsiguiente, presin de suministro a una Planta dePEMEX, a una Planta de la CFE, a una red industrial, a una red domstica, etc.

2.5.3.- Clculos en oleoductos

En nuestro pas, se transportan los petrolferos desde el nivel del mar hasta el altiplano, debiendovencer grandes alturas (de 0 a 2500 m.s.n.m.) y se hace necesario contar con tanques dealmacenamiento en las estaciones intermedias, que absorban variaciones importantes en laoperacin e inclusive est reglamentado dentro de la Normatividad para este tipo de instalaciones.La capacidad de almacenamiento mnimo requerido es de un 25% de la capacidad mxima debombeo.

Adicionalmente a la resistencia friccional, si el aceite tiene que bombearse a un punto alto serequiere de un consumo extra de energa; los elementos de esta fase del problema estnconstituidos por la altura a vencer, el peso especfico del aceite y el ritmo de flujo. La energa de labomba, que imparte una presin inicial para mover el aceite a lo largo de la tubera, se consumepor efecto de las fuerzas resistentes. Para un cierto rgimen en un ducto, el aceite puede sertransportado a una determinada distancia, si se desea moverlo ms adelante habr queproporcionarle ms energa a travs de una segunda estacin de bombeo y as sucesivamentehasta llegar a su destino.

La prdida de presin por unidad de longitud es el trmino ms importante. Cuando se conoce estacantidad para unas condiciones de: dimetro, especificacin de la tubera, rgimen de flujo,viscosidad y peso especfico del aceite; es posible calcular la distancia a la que puede sertransportado este con una presin inicial determinada.

Secuencia de clculo, ejemplo:

DATOS

Gasto a manejar 1 000 000 bpdLongitud de la lnea 626 Km.Densidad relativa del aceite (peso especfico) 0.872Viscosidad () 18 cts


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Cada de presin en la tubera comercial 8.1 lb / pg2 / milla Altura inicial 14m Altura final 2146mPresin mnima de succin Ps (evitar vaporizacin) 50 lb / pg2 Presin mxima de operacin PMO (especificacin) 1050 lb / pg2 Dimetro (d) por calcular

a. De acuerdo al perfil topogrfico del terreno, se calcula la diferencia de alturas entre elorigen y el destino del ducto, con objeto de determinar si existe columna hidrosttica porvencer, aparte de las prdidas por friccin.

2160 14 = 2146 flujo ascendente

b. Considerando esta altura, determinar la presin a vencer que representara, multiplicandodicha longitud por el peso especfico del producto:

Peso especfico del agua = 62.4 lb / pie 3

Peso especfico del crudo = 0.872

Diferencia de alturas = 2146 m = 7039 pies

Presin hidrosttica = (62.4 lb/pie x 0.872 x 7 039 pies) /144 pg2 = 2660 lb/ pg2

Presin hidrosttica PH = (2146 m x 0.872) /10 = 187.13 Kg. /cm2 = 2660 lb / pg2

c. La cada de presin a lo largo de la tubera es:

P =Longitud x (Milla/1,609 Km.) x (8.1 lb /pg2 / milla) = (626/1.609) x8.1= 3151 lb/pg2

d. La presin total a vencer ser:

P T = Ps + PH + P = 50 + 2660 + 3151 = 5861 lb/ pg2

Si es flujo descendente, habra que restar el valor de AP en la expresin anterior.

e. Para determinar el dimetro requerido para un gasto dado a las condiciones indicadas, seinicia con la determinacin de el Nmero de Reynolds, suponiendo un dimetro, ( 42 )

NR = 92.2 x Q xPe / x d = (92.2 x1x106 x 0.872) / 18 x 42 = 106347 (turbulento)

Para sistemas de transporte con grandes gastos, el flujo ser siempre turbulento

f. A continuacin se calcula el factor de friccin con la frmula siguiente:

2

2

03.0106343514.2

42715.30006.0

log2

514.2715.3log2

f

f NRd f


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Suponiendo valores de f, se calcula su valor hasta igualar al real, por medio de iteracionessucesivas, (0.05), en este caso.

g. Aplicando la ecuacin Darcy Weisbach para flujo de lquidos en tuberas, obtenemos eldimetro para ese gasto.

H Ped LQ Pe f P 433.006056.0 52

Despejando,

pg d

H Pe P LQ Pe f

d

49.507039872.05861

38.39810*1872.005.006056.0

433.006056.0

6

51

2

El dimetro seleccionado, ser el inmediato superior de tubera comercial, datos delfabricante: d = 52 pg

h. La Mxima presin de operacin que deba soportar esta tubera para un espesordeterminado se calcula utilizando la frmula de Barlow:

d fs Ft t Spe Fc

PMO 2

Siendo:

Fc Factor de construccin por clase de localizacin,... Suponemos 0.72Spe Esfuerzo mximo de cedencia (especif. API Std 5L X- 52)t Espesor de la tubera, en pg.... 0.825Ft Factor de diseo por expansin trmica...1 (temp. menor de 250 F

fs Factor por soldadura de la tubera......1 (tubera sin costura)d Dimetro de la tubera, en pg......52 pg

21188521

1825.05200072.02 pg

lb PMO (Lnea regular)

i. El nmero de estaciones de bombeo que se requieren para manejar ese gasto, con esedimetro, ser:

No. de Estaciones = Mxima presin a vencer /PMO = (5861 lb/pg ) / (1188 lb/pg ) = 4.93 = 5

j. La primera estacin de bombeo estar ubicada en el origen, la segunda se localizar como

sigue:

Kmmillasmilla pg lb

pg lb

P PMO

235146//1.8

1188

2

2

k. La siguiente estacin se localiza graficando la columna de presin de descarga en metros.ms la altura sobre el nivel del mar que indique el perfil topogrfico de la tubera y trazandouna lnea paralela al gradiente, cuya pendiente siempre ser la misma a lo largo del ducto.


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Ubicacin de las estaciones subsecuentes

Utilizando la grfica que nos muestre el perfil topogrfico del ducto y partiendo del origen (ceroKm. y la altura sobre el nivel del mar en ese punto), en el eje vertical marcar una columna delongitud equivalente a la presin mxima de operacin (descarga de bombas) (1188 lb/pg 2, enmetros de longitud) y trazar una lnea hacia la ubicacin de la segunda Estacin, en la longitud quecorresponda (235 Km.); esta pendiente nos indica el gradiente de presin del sistema.

En este punto, en una lnea vertical, representar la misma altura que corresponda a la mximapresin de operacin anterior y de aqu trazar una lnea paralela al gradiente ya determinado, laque al interceptar el contorno del perfil nos ubicar con la localizacin de la tercera estacin; y assucesivamente, hasta localizar la ltima estacin en el perfil.

Las longitudes que se determinan son muy exactas; sin embargo, fsicamente nos encontraremoscon algunos accidentes topogrficos (rocas, arroyos, caminos, hondonadas, laderas etc.) queimpidan construir en ese lugar, ya que se requiere de un rea plana y extensa para lasinstalaciones de la estacin de bombeo. Por lo tanto, la decisin de ubicacin de la nueva estacinse toma en el campo, corriente abajo, con lo que se garantice que siempre habr presin positivasuficiente en la succin.

A lo largo del oleoducto, de acuerdo a la Normatividad se deben instalar vlvulas deseccionamiento de paso completo y continuado (que permitan el libre paso de diablos), a cada 30Km. Sin embargo, el nmero de vlvulas depender de las condiciones fsicas del terreno, ya quetambin habr vlvulas en las trampas de diablos, en los cruces de ros importantes, de vas decomunicacin, antes y despus de una zona urbana, etc.

Por lo tanto, depender del anlisis visual en los planos de todo el desarrollo del ducto para poderdefinir la cantidad y ubicacin definitiva de dichas vlvulas. Asimismo, la normatividad exige lainstalacin de vlvulas check en puntos estratgicos de la tubera cuesta arriba, o cercana acentros industriales o de poblacin, que impidan la presencia de columnas hidrostticas querebasen la presin mxima de operacin de la lnea y puedan ocasionar roturas en esta.

Las vlvulas check se instalan junto a una vlvula de seccionamiento, como se muestra en la fig.

Vlvula de compuerta

Vlvula check


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2.5.4.- Clculos en poliductos

Para el caso especfico del transporte de productos destilados del petrleo, recurrimos a laaplicacin de la ecuacin de T.R. Aude. y las limitantes en estos casos son tambin las presionesde operacin:

La mnima presin en cualquier punto del sistema por arriba de 12 Kg. /cm2, ya que la mnimapresin para evitar el flasheo del producto destilado es de 11.5 Kg. / cm 2; en nuestros clculoscomo medida de precaucin vamos a trabajar con una presin mnima de 15 Kg. / cm 2.

Mxima presin de operacin, la que se determine por medio de la ec. de Barlow .

En estos casos, se resuelve la ecuacin de T.R. Aude para diferentes gastos, obteniendodiferentes dimetros; se selecciona el dimetro econmicamente ms adecuado y se procede aubicar las estaciones de rebombeo de igual forma que en el oleoducto. Sin embargo, una vezubicadas las estaciones, se deben analizar por tramos entre estaciones para verificar que laspresiones en los puntos altos, puntos bajos y de llegada a la siguiente estacin, estarn por encimade la presin mnima.

En caso de encontrar puntos con menos presin que la limitante, se procede a reducir la distanciaentre estaciones, o a incrementar la presin inicial, con objeto de recuperar la presin y con lasnuevas localizaciones proceder a confirmar, con otro anlisis, en todos los tramos del sistema quelas presiones estn en lo correcto.

NUEVO TEAPA (OLEODUCTO DE 52 pg) VENTA DE CARPIO

Minatitln

J.D,Covarruvias

Arroyo ClaroTierra Blanca

A. Moreno

Zapoapita

C. Mendoza

Maltrata

San Martn

N.M.28+094

14

104+834

54

169+768

1247

236+159281+000

322+000

750

1375

348+026

355+426

2670

361

355+420

2270 495

ALTURA SOBRE EL NIVEL DEL MAR m. KILOMETRO

1000

2000

3000

4000

897

1633

2258

923

3133

3440

2160

ESTACI N 2, Km.

TULA

GRADIENTE312

626


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Ejemplo del anlisis por tramos para un poliducto

Se analiza un tramo del ducto entre dos estaciones de bombeo, transportando gas licuado delpetrleo GLP, bajo las siguientes condiciones.

DATOS

Gasto 95 000 bpdLongitud del ducto 76.74 Km.Dimetro interior 12,250 pg

Altura en el punto inicial 22 m Altura en el punto alto 190 mLongitud en el punto alto 59.91 Km.

Altura en el punto final 54 mViscosidad cinemtica 0.241 ctsGravedad especfica 0.540Eficiencia de transporte 80 %Presin mnima de operacin 15 Kg. /cm2 (evitar flasheo)

Aplicando la ecuacin de T.R.Aude:

Kmcm Kg P

2

8116.1818.4

1884.08116.1

6522.080.025.12

241.054.0950000001773.0

La cada de presin total a lo largo de la lnea ser:

0.6522 ( Kg /cm / Km ) x 76,74 ( Km ) = 50.1 Kg / cm

Determinar las prdidas por alturas:


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Punto alto = [ (190 22) / 10) x 0.54 = 9.07 Kg. /cm2 Punto bajo = [(190 54) / 10] x 0.54 = 7.34 Kg. / cm2 P inicial =15 +50.1 + 9.07 7.34 = 66.8 Kg. /cm2;

Cada de presin hasta el punto alto = 0.6522x 59.91 = 39.07Kg/cm2

Presin disponible = 66.8 39.7 9.07 = 18.66 Kg. /cm2 a la llegada a la siguiente Estacin de bombeocondiciones por arriba de la presin mnima.

2.6.- SECUENCIA DE ACTIVIDADES DE DESARROLLO DEL PROYECTO

A) Solicitud de obra .

Con la memoria descriptiva y los planos en detalle, suscrito por un profesional autorizado conttulo y cdula profesional registrados en la Direccin General de Minas y Petrleo de laSecretara de Energa. Los dictmenes, informes y todos los documentos de carcter tcnico yeconmico, suscritos por peritos reconocidos.

B) De las memorias descriptivas .

Justifican tcnica y econmicamente la construccin de las obras con seguridad y el mejoraprovechamiento de los hidrocarburos a que se refiere el artculo 1 de la Ley y que comprendeen: Petrleo, con todos los datos para la interpretacin del funcionamiento de las obrasdemostrando que ni en su ejecucin, ni durante la operacin, se vern lesionados los derechosde terceros o los intereses del pas.

Localizacin:El derecho de va se selecciona para reducir al mnimo la posibilidad de peligropor futuros desarrollos industriales y urbanos o invasiones del mismo DDV. Se podrn usarterrenos de propiedad particular solo previo convenio con el propietario.

De no establecer ese convenio en un plazo de 90 das a partir de la fecha del permiso de laSENER, el permisionario solicitar la declaratoria de ocupacin temporal o la expropiacin,segn proceda, sujetndose a los planos aprobados Tratndose de ductos. Se determina unafranja de 10 m de ancho para la instalacin de la tubera principal y sus ramales, solo podraumentarse cuando se proyecte establecer ms de tres tuberas, en 1.50 m por cada tuberaadicional.

La Secretara suele autorizar una mayor amplitud de derecho de va. Previa autorizacin, elpermisionario podr aprovechar los derechos de va de las vas de comunicacin, para lainstalacin, contrayendo la obligacin de

Transporte de Hidrocarburos Por Ducto

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