DISEÑO DE POLIDUCTOS 1. INTRODUCCIÓN Los poliductos o ductos multi-producto son capaces de transportar grandes volúmenes de diversos tipos de productos refinados o grados del mismo producto, desde las fuentes de abastecimiento tales como refinerías o terminales de carga, hacia los centros de distribución, donde se almacenan temporalmente antes de ser despachados a los mercados de consumo. Los ductos específicamente poseen características distintivas en su funcionamiento que los diferencian del resto de los medios de transporte convencionales. Los barcos, los trenes, los camiones, constituyen unidades móviles que se trasladan desde origen a destino, dentro de las cuales las mercaderías permanecen estáticas. Por el contrario, los ductos son unidades estáticas que conectan origen y destino, y a través de las cuales se movilizan los productos o envíos. Comúnmente, el petróleo crudo y los productos refinados se transportan en conductos separados. El diseño de un ducto implica cálculos hidráulicos para par a determinar el tamaño óptimo de la tubería y el distanciamiento entre estaciones de compresión. Para diseñar apropiadamente un ducto, uno debe entender las siguientes condiciones que afectan el fluido en un poliducto, las características de la tubería; específicamente el diámetro interno (D) la longitud (L) y la rugosidad relativa de la superficie de la pared interna. Las propiedades físicas del liquido, viscosidad (v), densidad (ρ), presión de vapor si lo tuviera, punto de fluidez, compresibilidad y temperatura y la relación de la tubería y la tasa de flujo del fluido, llamado también número de Reynolds(NRe).
2. MARCO TEORICO Los poliductos movilizan una amplia gama de destilados tales como naftas de distintos grados, combustibles de aviación, gas oil, gases licuados de calefacción y kerosene doméstico, para las principales compañías petroleras del mundo. Una medida de la importancia de los ductos es el hecho que cerca de dos tercios de Página 1 de 21
todos los productos derivados de petróleo en los Estados Unidos se transportan a través de ellos. Representan el medio más confiable, económico y seguro para transportar grandes volúmenes de material a lo largo de extensas distancias. Un poliducto típico de 2 0” de diámetro (50,8 cm) y 800 km de longitud es capaz de transportar 900 m3 por hora de combustibles. Teniendo en cuenta que un camión cisterna dispone de una capacidad aproximada de 30 m3, es necesario despachar un vehículo cada 2 minutos para igualar el caudal de transporte del conducto (720 despachos por día). Más aún, si se estima que 5 cada camión recorre un promedio de 800 km por día, y considerando que debe retornar vacío a la estación de carga, se requiere de una flota de 1440 unidades para igualar su desempeño. Estos cálculos sencillos dan idea de la eficiencia de las tuberías como medios de transporte de combustibles. Sin embargo, la programación de las operaciones de un poliducto es una tarea sumamente compleja, con un gran volumen de información y muchas restricciones a tener en cuenta. Los programas de producción de las refinerías usuarias del poliducto, las demandas de productos en cada centro de distribución, así como las restricciones operacionales que prohíben bombear sucesivamente determinados derivados del petróleo debido a problemas de contaminación por mezclado, todos deben considerarse al elaborar el plan de bombeo del poliducto. Más aún, la tarea de programación debe contemplar los inventarios disponibles en los tanques situados en las terminales de origen y de destino, así como los inventarios en tránsito que se desplazan por el interior de la tubería. Las decisiones principales asociadas a este problema son: qué productos se deben transportar y en qué cantidades, cuáles son los tiempos exactos de inicio y finalización de cada corrida de bombeo, y cómo distribuir los enormes lotes de combustibles que se inyectan en el interior del ducto entre las distintas terminales del sistema. Como ya se indicará, el poliducto es, sin lugar a dudas, la opción más conveniente conven iente para trasladar y monitorear los enormes volúmenes diarios de combustible que demanda el funcionamiento de los sistemas domésticos y productivos actuales. No obstante, requiere de una inversión inicial de capital muy elevada, que obliga a las empresas operadoras a utilizar las tuberías al tope de su capacidad, para amortizar rápidamente el recurso comprometido. El gran desafío que enfrentan hoy las principales compañías productoras y distribuidoras de combustibles del mundo, es lograr una coordinación óptima entre los distintos componentes de la cadena de suministro, de tal forma de maximizar la utilización de estas líneas de transporte, reduciendo el uso de medios alternativos menos convenientes. Página 2 de 21
Sin embargo, dada la alta complejidad que reviste el problema de programación de las operaciones en redes de poliductos, no se cuenta actualmente con herramientas prácticas que determinen la forma más eficiente de manejar estos medios de transporte más económicos.
Ductos que trasportan varios compuestos, principalmente existen ductos que trasportan crudos.
Gas o l i n a PlantasChanchos Separadoras← mas cos t o s o s ← Di e s e l { ← menos costosos ← CrGLPudos
Existen dos formas para trasportar los compuestos:
Conjunto: pueden ir en forma compuesta, 3, 4 hasta 5 compuestos en el mismo
ducto, la desventaja que tiene este es que genera mayores costos, ya que al llegar a un determinado campo, este debe llegar una plantas separadoras. Separados: los compuestos van separados en una misma tubería por chanchos
de bacheo y espaciadores.
Los poliductos con encargados de trasportar crudos solo en forma líquida. Se trabaja con bombas y si trasportamos gases como GLP este se debe trasportar en forma líquida (solo trasporta líquidos NO GASES) Página 3 de 21
GNL: se trasportan en carros metaneros, o camiones criogénicos (ductos virtuales) TVR: se calcula para cada componente su respectivo TVR y se toma el mayo TVR que llegara a ser el más optimo. Siempre debe mandar el primer componente que intercepte el TVR. La densidad se viene reflejado a la viscosidad que es la resistencia del fluido a fluir. Spacer: arrastra todo residuo hidrocarburifero también limpia todo
hidrocarburo que se queda. La caracterización del fluido es cuando todo se envía en conjunto, lo podemos resolver mediante la ecuación de la place Este acápite nos sirve básicamente para el análisis del dimensionamiento de la tubería, sobre la base de los caudales a transportar, las presiones requeridas de transporte y las presiones que se disponen, considerando las presiones que tienen los derivados transportados.
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2.1 FUNCIONAMIENTO Un poliducto simple puede comunicar numerosas fuentes con destinos distantes. Para operar con normalidad, estas tuberías de sección circular deben permanecer completamente llenas de producto en todo momento. Los combustibles líquidos fluyen dentro de ellas propulsados por bombas centrífugas que aportan la energía necesaria para contrarrestar diferencias de nivel y pérdidas de carga por fricción a lo largo del trayecto. En general, estas unidades de bombeo son impulsadas con motores eléctricos o turbinas de gas, según la conveniencia y disponibilidad del insumo energético. Las estaciones de bombeo se separan entre 30 y 200 km, de acuerdo a la topografía del tendido y la capacidad de transporte requerida.
2.2 CONDICIONES DE DISEÑO 2.2.1 REGÍMENES DE FLUJO Se distinguen principalmente dos tipos de regímenes de flujo laminar y el flujo turbulento, a pesar que en la industria petrolera se encuentran flujos intermedios denominados críticos. En un flujo de régimen laminar las capas adyacentes del fluido se deslizan suavemente entre sí. Para altos valores de flujo, o cuando las superficies que lo limitan ocasionan cambios abruptos en las velocidades, el flujo se hace irregular y mucho más complicado y se denomina flujo en régimen turbulento. En este tipo de flujo no existe exactamente un modelo en estado estacionario, pues el flujo varía continuamente.
2.2.2 NUMERO DE REYNOLDS Las investigaciones de Osborne Reynolds han demostrado que el régimen de flujo en tuberías, es decir, si es laminar o turbulento, depende del diámetro de la tubería, de la densidad y la viscosidad del fluido y de la velocidad del flujo. El valor numérico de una combinación adimensional de estas cuatro variables, conocido como el número de Reynolds, puede considerarse como la relación de las fuerzas dinámicas de la masa del fluido respecto a los esfuerzos de deformación ocasionados por la Página 5 de 21
viscosidad. En hidráulica de tuberías de gas, utilizando las unidades habituales, una ecuación más adecuada para el número de Reynolds
= ×× µ Dónde R : Numero de Reynolds (adimensional) d : diámetro de la tubería (pies) v : velocidad del fluido (pie/s) µ : viscosidad absoluta (lbmol/pie*s) Para el uso del número de Reynolds en la industria petrolera se realiza un cambio de unidades para aplicar directamente los datos con los que se cuenta en campo y se llega a:
= × Dónde NRe : Numero de Reynolds (adimecional) Q : Caudal(BPD) μ : Viscosidad cinética (cstk)
d: diámetro (plg) Una vez determinado el número de Reynolds sabremos el tipo de flujo con el que se trabaja en la tubería utilizando la siguiente tabla: Una vez determinado el número de Reynolds sabremos el tipo de flujo con el que se trabaja en la tubería utilizando la siguiente tabla:
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Régimen de flujo
PetróleoTransportation
MOODY
Handbook BELL Laminar
0 – 1000
0 – 2000
Critico
1000 – 2000
2000 - 3000
turbulento
2000
3000
Para la selección de la tubería, la presión y la temperatura son los parámetros más importantes que influyen en el diseño del ducto. La siguiente ecuación de Barlow’s es usada en diseño según los códigos para el
sistema de transporte de hidrocarburos ya sea gas o líquidos cuya ecuación es la siguiente:
= ×××××
Dónde:
P =presión interna de diseño del ducto, psig D = diámetro externo de la tubería, in t = espesor de la pared de la tubería, in F = factor de diseño o factor de construcción, adimensional T = factor de temperatura, adimensional E = factor de junta longitudinal, adimensional S = tensión de fluencia mínima especificada, psig
2.2.3 FACTOR DE TEMPERATURA “T” Factor de disminución Temperatura ºF
de temperatura “T”
<250
1.000
300
0.967
350
0.933
400
0.900
450
0.867
Factor de Disminución de Temperatura
Fuente: Código ASME B 31.4 Página 7 de 21
El factor de temperatura de diminución del fluido circundante al sector del ducto se presenta a continuación
2.2.4 FACTOR DE JUNTA LONGITUDINAL “e” El factor de junta longitudinal está en función al método de fabricación de la tubería cuyos valores se encuentran establecidos en la siguiente tabla:
Tabla. Factor de Junta Longitudinal Especificación
Clase de Tubería
Factor “E”
ASTM A 53
Sin Costura
1
ASTM A 53
Soldadura por resistencia eléctrica
1
ASTM A 106
Sin costura
1
ASTM A 134
Soldadura por electro fusión por arco
0.8
ASTM 135
Soldadura por resistencia eléctrica
1
ASTM A 139
Soldadura por electro fusión
0.8
ASTM A 811
Tubería de acero con soldadura en espiral
0.8
2.2.5 FACTOR DE DISEÑO Denominado también como factor de construcción, que depende del tipo de construcción, toma en cuenta la existencia de construcción de viviendas en el derecho de vía, sin embargo para el caso de líquidos el factor de construcción es de 0.72 por tratarse de fluidos incompresibles. Sin embargo, para el conocimiento, son mostrados a continuación los factores de diseño para el caso de gasoductos, según la clasificación de localización:
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Clasificación
de Factor de diseño
rea de Aplicación
localización ≤
División 1
0,8
10
≤
0,72
a
10
0,6
construcciones
de
construcciones
de
viviendas en área urbana ≥46
Clase 3
de
viviendas en el área rural ≥10≤46
Clase 2
construcciones
viviendas en el área rural
Clase 1 División 2
a
0,5
construcciones
de
viviendas en área urbana Construcciones de edificios,
Clase 4
0,4
mercados, etc.
En la selección de las tuberías se trabajó directamente con los resultados obtenidos aplicando las anteriores ecuaciones, tabulados en la tabla de Presiones de Trabajo de Tubería (Workingpressure of pipe), basada en la norma ASME Code B31.4 y la norma ASME Code B31.8 de 1963.
2.2.6 OPERACIÓN DE LOS POLIDUCTOS. Un poliducto simple puede comunicar numerosas fuentes con destinos distantes. Para opera con normalidad, estas tuberías de sección circular deben permanecer completamente llenas de producto en todo momento. Los combustible líquidos fluyen dentro de ellas propulsados por bombas centrifugas o reciprocarte que aportan la energía necesaria para contrarrestar diferencias de nivel y perdidas de carga por fricción a lo largo del trayecto. En general, estas unidades de bombeo son impulsadas con motores eléctricos o turbinas de gas, según la convivencia y disponibilidad del insumo energético. Las estaciones de bombeo se separan entre 30 y 200 km, de acuerdo a la topografía del tendido y la capacidad de transporte requerida. Página 9 de 21
2.2.7 PERFIL HIDRAULICO El trazo debe ser lo más directo posible, considerando la topografía de los lugares por los que pasara el ducto. La ruta de la línea pasara por los departamentos de Oruro y Potosí. El trazo se lo determino tomando en cuenta la ruta más próxima al mercado, considerando la infraestructura vial existente (el camino carretero que une las capitales de los departamentos afectados), medios logísticos tanto para el traslado del material y personal durante la construcción del poliducto, además del mantenimiento que debe hacerse durante la operación de la línea, lo cual favorecerá a los pobladores asentados cerca de la ruta del poliducto. Se aprovechara los estudios realizados para la construcción del camino carretero, lo cual implica los cruces fluviales, los riesgos de movimiento de tierras debido a derrumbes y riesgos geológicos varios. El perfil longitudinal es la representación gráfica de distancias y alturas por las que atravesara el poliducto. Este perfil, denominado perfil topográfico, es la base para la realización del diseño hidráulico.
2.2.8 CARGA ESTÁTICA También llamada presión estática o columna estática, que generalmente en las aplicaciones de bomba se llama a la altura de la columna del líquido que actúa Sobre la succión o descarga se la bomba, se expresa en cierto número de pies o metros de altura. La carga estática es la consideración que se debe realizar en el diseño de la presión o carga de la bomba, ya que si el perfil longitudinal se tiene una e levación, la bomba debe tener la capacidad suficiente para vencer esta carga estática (por ejemplo un cerro, colina o las variaciones de altura de un terreno por el cual atravesara la tubería); por el contrario si el perfil longitudinal existe una depresión la carga estática Página 10 de 21
estará a favor de la bomba ya que la disminución de altura proporcionara energía potencial al fluido lo cual favorecerá los propósitos del transporte de fluidos. La presión estática puede determinarse en base al gradiente hidráulico y mediante la ecuación:
Dónde
= .∗ o su equivalente =.×× H: Altura estática (pie) o (m) P: Presión en la línea (psi) S: Densidad relativa
2.2.9 PERDIDAS POR FRICCIÓN En los diseños hidráulicos la mayor pérdida de presión se produce por la fricción que se produce entre el fluido y las paredes internas de la tubería. La fricción se produce entre las moléculas del fluido y las moléculas de la tubería, y entre las mismas moléculas, provocando de esta forma la perdida de energía. La presión de fricción es la columna equivalente necesaria para vencer la resistencia delas tuberías, válvulas y aditamentos del sistema de bo mbeo. Para los dos tipos de flujo se tienen las ecuaciones de pérdida de fricción por milla, las cuales se muestran en la siguiente tabla:
FLUJO
AUTOR
Ecuación para determinar la caída de presión en una milla
Laminar
∆P=1.008× dB ×µ×γ
Poiseuille
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. 7 B ∆P=1.650× d.7 ×µ. × . 7 B ∆P=1.635× d.7 ×µ. ×γ
Heltzel
Blassius Turbulento División Transportes API
. 7 9 B ∆P=1.405× d.79 ×µ.9 ×γ
Dónde ΔP: Caída de presión por fricción por unidad de longitud (psi/milla)
B: Caudal (BPH) μ: Viscosidad cinemática (cstk)
d: Diámetro (plg) γ: Densidad relativa
Por lo tanto la caída de presión para una longitud dada en millas será:
=∆× Dónde: Pf : Caída de presión por fricción (psi) L: Longitud de la tubería (millas)
2.2.10 PERDIDA POR FACTOR DE FRICCION FACTOR DE FRICCIÓN. El factor de fricción depende del número de Reynolds y de las características de rugosidad de la tubería. Las experiencias realizadas por Stanton y Pannel muestra que el factor de fricción, en la zona de flujo laminar, depende en forma progresiva de la rugosidad relativa, hasta hacerse independiente del número de Reynolds, siendo este el régimen completamente turbulento. Moody apoyado en el trabajo de Página 12 de 21
Coled brook y White afirma que el efecto de la rugosidad es menor a medida que aumenta el diámetro y llego a la ecuación.
Flujo Laminar
=. +∗ ∗ } Dónde f : factor de friccion ε/d: Rugosidad relativa
NRE: Numero de Reynolds
Flujo Turbulento
Moody grafico sus experiencias en papel semilogaritmico y es muy notorio que la zona que representa el flujo turbulento se asemeja a una recta por lo que muchos autores trataron de representar matemáticamente las características de esa recta, en la siguiente tabla se muestra los autores con sus respectivas formulas:
Características de la recta que representa el Autor
Factor de Fricción en la zona de Flujo Turbulento
Heltzel
Blassius
División de Transportes API
f= d ×v×ρ0.364⁄µ. f= d ×v×ρ0.316⁄µ. f= d ×v×ρ0.2013⁄µ.9
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2.2.11 PERDIDA POR BOMBA flujo
autor
Laminar
Poseville
Turbulento Hetzel
Turbulento Blassius
Turbulento API división trasportes
Potencia hidraulica
4,0824×10−7B0,433HHPR γ +(1,008 dB µγL)+PdPs , 7 B −7 4,0824×10 B0,433HHPR γ +1,64 d,7 µ, γL+Pd Ps , 7 B −7 4,0824×10 B0,433HHPR γ +1,635 d,7 µ, γL+Pd Ps , 7 9 B −7 4,0824×10 B0,433HHPR γ +1,64 d,79 µ,9 γL+Pd Ps
Dónde: B: Caudal (Bbl/d) d: Diámetro (plg) μ: viscosidad (cstk)
2.2.12 PRESIÓN DE DESCARGA. La presión de descarga es función de la tensión de vapor de los líquidos a transportar (se debe tener especial cuidado con el gas licuado de petróleo GLP, ya que si llega a evaporarse solo una pequeña cantidad producirá daños en las bombas, como es la cavitación), por lo tanto se debe dar un margen de seguridad
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al diseño, evitando así la evaporización de los líquidos livianos lo cual impedirá la contaminación de los lotes de productos derivados del petróleo. Esta presión de descarga será la presión con la que llegaran los productos a la terminal del ducto, presión que será utilizada para llenar los tanques de almacenamiento.
2.2.13 CARGA TOTAL DE LA BOMBA. La carga o presión total es la suma algebraica de la presión estática (si se trata de una elevación, y resta si se trata de una depresión), más la presión de fricción más la presión de descarga. La presión estática, es la presión equivalente a la diferencia de elevación entre dos puntos cualquiera del ducto con referencia al nivel del mar. La presión de friccion es la carga requerida para superar la resistencia al flujo, en una tubería. Por lo tanto la carga total de la bomba será:
= + = + + Dónde
PT: Presión o carga total (psi) PS: Presión de succión de la bomba (psi) PB: Presión de la bomba Pf : caída de presión por fricción (psi) Pe: Presión estática (psi) PD: Presión de descarga (psi)
2.2.14 PROPIEDADES Y CARACTERÍSTICAS DE LA TUBERÍA. Las propiedades de la tubería que afecta el diseño del poliducto son: Resistencia de la tubería (que tiene mucha influencia en la selección del espesor de la pare) y rugosidad de la tubería (que influye en la fricción interna).
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Debe tomarse muy en cuenta la economía del diseño, para lo cual se debe considerar: a) El precio de la tubería es directamente proporcional al peso de la tubería. b) El peso de la tubería es proporcional a su espesor. c) Para soportar igual presión, se requiere menor espesor de tubería pero esta debe ser de mayor resistencia.
2.3 SELECCIÓN DEL TIPO DE TUBERÍA. Para la selección de la tubería la presión y la temperatura son los parámetros más importantes que influyen en el diseño del ducto. Debemos analizar la ecuación de Barlow:
× = ××
Dónde
σS: Fuerza de rotura de la tubería
P: Presión (psi) D: Diámetro externo de la tubería (plg) s: Factor de diseño t: Espesor de la pared de la tubería (plg) Esta fórmula muestra que para que para una tubería de presión y diámetro dado, el espesor de la tubería incrementa a medida que la presión aumenta. Se debe tomar en cuenta la influencia que ejerce la presión y la temperatura sobre todas las propiedades del fluido. Otra aplicación de la ecuación de Barlow es utilizada para la determinación teórica de la presión interna máxima permisible, que es una norma considerada por “The
American Standards Association – Code ASA – B. 31.3” la cual recomienda solo utilizar el 85% al valor límite mínimo de fatiga elástica de la cañería. Pero como se muestra en la tabla, para el transporte de derivados de petróleo se utiliza por Página 16 de 21
razones de seguridad solo el 72% del valor límite. Por lo tanto se utiliza la fórmula de Barlow que determina la presión máxima permisible, como ya se mencionó, en función al espesor de la pared de la tubería:
= ××
Dónde P: Presión interna
f: Fatiga límite de elasticidad (psi)
t: Espesor de la pared de la tubería (plg) D: Diámetro exterior de la tubería (plg) En la selección de la tubería se trabajó directamente con los resultados obtenidos aplicando las anteriores ecuaciones , tabulados en la tabla de Presion es de Trabajo de la Tubería (Working Pressure of Pipe), basadas en la norma ASA Code B31.4 yla norma ASA Code B 31.8.
2.4 CARACTERIZACIÓN DEL CRUDO
Gravedad específica de la mezcla de Líquidos
Supongamos que un petróleo crudo de peso específico 0,895 a 70 ° C se mezcla con un petróleo crudo más ligero de peso específico 0.815 a 70 ° F, en volúmenes iguales. ¿Cuál será el peso específico de la mezcla combinada? El sentido común sugiere que, dado que se utilizan volúmenes iguales, la mezcla resultante debería tener una gravedad específica que es el promedio de los dos líquidos:
.+./=. En este caso, ya que el peso específico de un líquido es simplemente equivalente a la masa y el volumen de cada líquido.
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Cuando dos o más líquidos se mezclan de forma homogénea, la gravedad específica del líquido resultante puede calcularse utilizando el método de la media ponderada. De este modo, el 10% de líquido A con un peso específico de 0,85 cuando mezclamos con 90% de líquido B que tiene una gravedad específica de 0,89 resultando una mezcla de líquidos con una gravedad específica de
.×.+.×.=. Cabe señalar que al realizar los cálculos anteriores, tanto gravedades específicas tienen que medir a la misma temperatura. Usando el enfoque anterior, la gravedad específica de una mezcla de dos o más líquidos se pueden calcular a partir de la siguiente ecuación:
= ∗+ + ∗ +++. .++. . Donde : Sb = gravedad específica del líquido mezclado Q1, Q2, Q3, etc = caudal de cada componente S1, S2, S3, etc =gravedad específica de cada componente El método anterior de cálculo de la gravedad específica de una mezcla de dos o más líquidos no se pueden aplicar directamente cuando las gravedades son expresadas en valores ° API. Si las gravedades de los componentes de una mezcla son dadas en ° API, primero debemos convertir los valores de la API de gravedades específicas antes de aplicar la ecuación.
Viscosidad de Mezclas de Productos
Supongamos que un petróleo crudo de viscosidad 10 cSt a 60 ° C se mezcla con un petróleo volátil, de viscosidad 30 cSt a 60 ° C, en volúmenes iguales. ¿Cuál será la viscosidad de la mezcla combinada? No podemos promediar las viscosidades a medida que se hizo con los pesos específicos de las mezclas anteriores. Esto es Página 18 de 21
debido a la la naturaleza no lineal de la viscosidad con la masa y los volúmenes de líquidos. Cuando se mezcla dos o más líquidos, la gravedad específica de la mezcla del producto se puede calcular directamente, mediante el enfoque de promedio ponderado como se demuestra en la Sección. Sin embargo, la viscosidad de una mezcla de dos o más líquidos no pueden calcularse simplemente usando la relación de cada componente. Así, si el 20% de líquido A de viscosidad 10 cSt se mezcla con un 80% de líquido B con una viscosidad de 30 cSt, la viscosidad mezclada no es el Siguiente:
. ×+. ×= De hecho, la viscosidad mezclada real sería 23,99 cSt como ser á demostrado en la siguiente sección. La viscosidad de una mezcla de dos o más productos se puede estimar utilizando la siguiente ecuación:
+ . . √ = +++ + √ √ √ Donde : Vb = viscosidad de la mezcla,cstk Q1, Q2, Q3, etc = Volúmenes de cada componente V1, V2, V3, etc = viscosidad de cada componente, cstk Dado que la ecuación requiere que las viscosidades de los componentes de estar en cstk, que no puede utilizar esta ecuación para calcular la viscosidad mezclada, cuando la viscosidad es menor de 32 cstk (1.0 cStk). Otro método de cálculo de la viscosidad de productos de mezcla tiene estado en uso en la industria de la tubería durante más de cuatro décadas. Este método es Página 19 de 21
referido como el método de mezcla de relaciones. En este método una relación de función se calcula para cada líquido sobre la base de su viscosidad. A continuación, la relación de función de la mezcla se calcula a partir de las relaciones de la mezcla individuales mediante el uso el promedio ponderado de la composición de la mezcla. Por último, la viscosidad de la mezcla combinada se calcula utilizando correlaciones para la mezcla Las ecuaciones utilizadas se dan a continuación:
=. . + =.=.. ≥.. <<. = [+++⋯] Donde : H, H1, H2, = Mezclado Índice de líquidos Hm = Mezclado Índice de mezcla B = Constante en la ecuación Mezclado Índice V = Viscosidad, cStk PCT1, PCT2, etc = Porcentaje de líquidos 1, 2, etc en mezcla combinada. La utilización de oleoductos y poliductos para el transporte de crudos y destilados en la cadena de abastecimiento de combustibles es cada vez mayor. Los menores costos de operación y la alta confiabilidad de estos sistemas promueven su utilización en reemplazo de otros medios de transporte menos convenientes como los buques tanque. Sin embargo, no siempre se dispone de una línea para abastecer a cada uno de los destinos, y es fundamental recurrir al uso combinado con otros medios de transporte. Por otra parte, la conformación de lotes dentro de la tubería es una característica distintiva de estos sistemas, que obliga a minimizar el número de transiciones y la degradación de combustibles por interfase. En este contexto, la programación y coordinación de las operaciones de transporte por ductos reviste una importancia Página 20 de 21
fundamental. Por un lado, los sistemas de captación y transporte por oleoductos deben proveer los crudos específicos a ser procesados por cada unidad de destilación. Por el otro, los poliductos deben abastecer de combustibles a los mercados de consumo, a los tiempos en que se los requiere, teniendo en cuenta la disponibilidad de productos en cada una de las refinerías que alimentan el sistema. No existe hasta hoy un enfoque de representación eficiente de la problemática, que permita encontrar programas económicos de operación, en tiempos computacionales acordes a las necesidades. Si bien se han presentado representaciones aisladas de diferentes sistemas, la literatura disponible no ofrece oportunidad de extender los conceptos a configuraciones más complejas, con más de un punto posible de inyección de combustibles en el ducto. El objetivo de esta tesis es hallar un modelo de representación eficiente del problema de operación de poliductos, que siente las bases a partir de las cuales puedan abordarse configuraciones de alta complejidad, tal como los casos reales presentados en este capítulo, cuya coordinación plantea enormes desafíos para las grandes compañías petroleras del mundo.
3
Bibliografía Liquid Pipeline Hydraulics, E. Shashi Menon Programacion optima de operaciones en sistemas de transportes de combustibles multiples atraves de poliductos, Diego C. Cafaro. ASME B31.8
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