DIPLOMADO EN INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA DE SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN DE GAS NATURAL
TEORÍA DE FLUJO DEL GAS NATURAL Y REDES DE DISTRIBUCIÓN
W. Gonzales M.
Junio 2014 La Paz - Bolivia
OBJETIVOS
Estudiar el flujo monofásico en líneas y sus distintos componentes de un sistema de transporte por ductos. Aplicar la teoria de redes en sistemas de distribucion de gas natural.
Evaluar efectos de transmisión de calor y cantidad de movimiento en líneas de transporte Comprender el principio de funcionamiento y dimensionamiento de las unidades de impulsión de gases (compresores) y sistemas de gas natural comprimido. Dimensionar y seleccionar sistemas de medición de caudal de gases, valvulas y accesorios.
W. Gonzales M.
BIBLIOGRAFIA W.Gonzales M., Apuntes de Fundamentos de Transporte de Hidrocarburos, UPB,2004 M. Mohitpour et al., Pipeline Design & Construction: A practical approach, ASME Press., 2nd Edition, 2003. J. Kennedy, Oil and Gas Pipeline Fundamentals, Pennwell Books, 2nd.Edition,1993. S. Kumar, Gas Production Engineering Vol.4, Ed.Gulf Publishing,1987 GPSA, Engineering Data Book Vol.1 y 2, Gas Processors Suppliers Association, 2000. Códigos ASME, API, ANSI, ASTM, AWS, AGA, NACE, NFPA
W. Gonzales M.
CONTENIDO DE LA MATERIA
Cap.1 – Introducción a la Tecnología de Transporte por Tubería Cap.2 – Transporte de Gases y Teoria de Redes Cap.3 - Sistemas de Compresión y Gas Natural Comprimido Cap.4 – Proyecto Mecánico de Ductos Cap.5 – Medición de Caudal de Flujo de Líquidos y Gases Cap.6 – Válvulas y Accesorios de control de flujo
W. Gonzales M.
Importancia del Transporte y Almacenamiento en la Industria de Hidrocarburos
W. Gonzales M.
Actividades de la Industria de Hidrocarburos Consumidor Final
UPSTREAM
DOWNSTREAM
W. Gonzales M.
Importancia del Transporte de Hidrocarburos
Mercado de Hidrocarburos y Necesidad de Sistemas de Transporte y Almacenamiento
W. Gonzales M.
Matriz de Energía Primaria en el Mundo
“Más del 55% de la fuente de energía primaria consumida en el mundo depende del petróleo o el gas natural ” “El 57% del petróleo crudo consumido es importado por los países que consumen. ” OBS: (1 Mtoe = 11630 GWh = 4,1868 x 104 TJ)
“El 30% del gas natural consumido es importado por los países que consumen. ”
Mercados de consumo alejados de las zonas de producción. “Necesidad de SISTEMAS DE TRANSPORTE Y ALMACENAMIENTO” W. Gonzales M.
Transporte y Comercialización de Gas Natural en el Mundo
Tendencia a Mercado Globalizado y ser un “commodity”
Costo y Tecnología de Transporte de Petróleo Crudo
Tanques
“Los sistemas de transporte por tubería son destacables por su eficiencia y bajo costo de transporte”
Tuberías Barcaza Ferrocarril Cisterna
0
10
20
30
40
50
60
70
80
c$/1000 Barril Milla
W. Gonzales M.
Transporte y Comercialización de Petróleo en el Mundo
Mercado Globalizado es un “commodity”
Cp.1 – Introducción a la Tecnología del Transporte de Hidrocarburos Límites de Competitividad del transporte por Ducto del Gas Natural
3540
Cp.1 – Introducción a la Tecnología del Transporte de Hidrocarburos
Sistema de Transporte en Bolivia
Red Nacional de Gasoductos Red Nacional de Oleoductos Red Nacional de Poliductos
W. Gonzales M.
Red Troncal 4167 km
Red Troncal 2383 km
W. Gonzales M.
Red Troncal 1512 km
W. Gonzales M.
GASODUCTO AL ALTIPLANO (GAA)
1 MMscf = 0,28317 MMm3N
W. Gonzales M.
GASODUCTO AL ALTIPLANO (GAA) GAA permite el abastecimiento a:
CBBA
LA PAZ
ORURO
EL ALTO
Tramo Oruro - Senkata Capacidad = 24.60 MMscfd Tramo Parotani - Oruro Capacidad = 28.40 MMscfd Tramo Rio Grande- Parotani Capacidad = 75.00 MMscfd
GAA-II 1 MMscf = 0,28317 MMm3N
GAA-I W. Gonzales M.
GASODUCTO AL ALTIPLANO (GAA) PRESENTA UNA TENDENCIA CRECIENTE
DEMANDA DE GAS AL OCCIDENTE
HA SOBREPASADO A LA OFERTA EN LAS ÚLTIMAS GESTIONES LA DEMANDA INSATISFECHA OCASIONA OBSTACULIZAR EL DESARROLLO DE LOS DIFS. SECTORES:
POR LO CUAL SE HA PUESTO EN MARCHA SISTEMA INTEGRADO DE GAS AL OCCIDENTE
(SIGO)
HOSPITALES
GEN. DE ENERGÍA
INDUSTRIAS
DAR SOLUCIÓN ESTRUCTURAL AL ABASTECIMIENTO DE GAS A OCCIDENTE BRINDAR FLEXIBILIDAD Y SEGURIDAD AL TRANSPORTE HACIA ESTA REGIÓN
ABARCA LOS SIGUIENTES PROYECTOS: AMPLIACIÓN GAA F-III
GNV Y GAS DOM.
MEDIANTE LA CONTRUCCIÓN DE LÍNEAS PARALELAS (LOOPS) LIBERAR LA OFERTA DE 75 MMscfd de RGD MEDIANTE EL TRASPORTE DE GAS DESDE CARRASCO HASTA CBBA
CONTRUCCIÓN GCC
TRANSFORMACIÓN TEMP. OCC A GAS
APORTE DE 120 MMscfd
CONCLUIDO EL DUCTO
APORTE DE 250 MMscfd
CON COMPRESIÓN INTERMEDIA
MITIGAR DEMANDA HASTA CONCLUSIÓN GCC
APORTE DE 22 MMscfd
W. Gonzales M.
GASODUCTO AL ALTIPLANO (GAA) Demanda Proyectada en el Occidente 2010 Consumo Área T-CBBA Consumo Área Parotani Consumo Área Oruro Consumo Área Senkata TOTAL ENTREGAS GAA
76.2 22.6 8.3 69.1 176.2
2011 78.8 24.4 9.2 71.9 184.3
2012 96.7 26.4 9.8 76.7 209.6
2013 97.5 26.9 10.4 95.8 230.6
2014 98.3 27.5 11.8 100.3 237.9
2015 99.3 28.1 12.7 104.7 244.8
W. Gonzales M.
GASODUCTOS YABOG Y GASYRG
W. Gonzales M.
1 Mbpd = 0,158987 Mcmd
Cp.1 – Introducción a la Tecnología del Transporte de Hidrocarburos
Extracción
Red de Transporte y Distribución de Gas Gasoducto en acero negro P = 40 a 110 Bar
Red primaria en acero negro Pmax=40 Bar
Acometida a red primaria
Estación de Despacho Tratamiendo de crudo
Regulador Distrital (baja la presión a 4 Bar)
Puente de regulación industrial Industria
Viviendas unifamiliares
Red secundaria Tubo de Polietileno P=4 Bar
Vivienda Colectiva y Local comercial
19 mbar
19 mbar 4 Bar
Válvula zonal Válvula zonal
Acometida a red secundaria
4 Bar
W. Gonzales M.
Temas de Estudio en Transporte y Almacenamiento de Hidrocarburos Propiedades de los fluidos Condiciones de diseño Capacidades de aprovisionamiento y demanda, y localización de ambos. Ruta, topografía y acceso Impacto medioambiental Códigos y estándares
Económicos Impacto hidrológico Impacto sísmico y volcánico Material Construcción Operación Protección Integridad a largo plazo
W. Gonzales M.
Cp.1 – Introducción a la Tecnología del Transporte de Hidrocarburos Propiedades de Transporte de los Fluidos
Densidad del fluido () y Gravedad Específica (G) Viscosidad absoluta () Efecto de la Presión (P) y Temperatura (T) Calor específico (cp y cv) Conductividad térmica (k)
Definen el regimen de flujo (laminar, turbulento, etc). Definen la caida de presión (P). Definen el calentamiento o enfriamiento del producto (T). Definen la capacidad de transporte del ducto ( el caudal Q). Afectan en las longitudes de transporte (L). Definen el diámetro (D), espesor de material (t) y material del tubo. Influyen en los niveles de corrosión por erosión (tce) Definen el tipo de inhibidor de corrosión a utilizar.
W. Gonzales M.
Cp.1 – Introducción a la Tecnología del Transporte de Hidrocarburos
Efectos del Medio Ambiente
DUCTOS ENTERRADOS •Temperatura del suelo •Conductividad del suelo •Densidad del suelo •Calor específico del suelo •Profundidad de entierro de ducto
DUCTOS AEREOS Temperatura y radiación solar Velocidad del aire externo Estabilidad del suelo Lluvia y nieve Cargas externas de soporte
W. Gonzales M.
Códigos y Normas de Diseño ASME Sección VIII Div. 1
ASME B 31.1 ASME B 31.3 ASME B 31G ( NG18) ASME/ANSI B 16.21 ASME B 31.3 API 6D
API 5L API RP 5L 1 API RP 5L 5 API RP 5L 6 API RP 1102 API 610 API 619 API 618 API 616 API 1104 API 617 - PTC 22 API 1110
AMERICAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERS. Boiler and pressure vessel code, Section VIII, pressure Vessels, Divition 1. ( Código de calderas y recipientes a presión, Sección VIII, División 1) Construcción de tuberías de agua y vapor Construcción de tuberías de aire en estaciones Reparación de tubería corroida Empaquetaduras planas no metálicas para bridas. Sistemas de tuberia para Gas Natural Licuado AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE, Specifications for pipeline valves, end closures connectors and swivels. ( Válvulas en ductos, conectores y eslabones giratorios de cubiertas de extremos ) AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE, Specifications for linepipe API 5L Practica recomendada para el transporte ferroviario de tubería de línea Practica recomendada para el transporte marítimo de tubería de línea Practica recomendada para el transporte de tubería de línea en zonas anegadas Practica recomendada para el cruce de carreteras y ferrocarriles para oleoductos Bombas centrífugas Compresores rotatorios Compresores reciprocantes Turbina a gas Soldadura Compresores centrífugos Test hidráulico para tuberías que transportan hidrocarburos líquidos
Códigos y Normas de Diseño API RP-500-1991 API RP 550 API 661 ANSI B16.5 ANSI B16.9 ANSI B16.11 ANSI B16.20 ANSI/API 2530 ANSI / NFPA 220 ANSI / NFPA 70 NACE RP 01 NACE RP 69 NACE RPO175-95 NACE RP0275
Práctica recomendada para la clasificación y ubicación de instalaciones eléctricas para instalaciones de petróleo Procesos de instrumentación y control Intercambiadores: Aeroenfriadores AMERICAN NATIONAL STANDARDS INSTITUTE. Steel pipe flanges and flange fittings ( Bridas y accesorios bridados de tubería de acero) AMERICAN NATIONAL STANDARDS INSTITUTE. Factory made wrought steel buttwelding fittings. ( Accesorio de acero forjado soldados a tope hechos en fábrica) AMERICAN NATIONAL STANDARDS INSTITUTE. Accesorios de acero forjado para ser roscados o soldados tipo socket AMERICAN NATIONAL STANDARDS INSTITUTE. Empaquetaduras metálicas para bridas en línea AMERICAN NATIONAL STANDARDS INSTITUTE. ( Instituto Nacional Americano de estándares) . Manual de normas de medición de Petróleo, Capítulo 14 Sección 3. Construcción de edificaciones Cableado e instalaciones eléctricas NATIONAL ASSOCIATION OF CORROTION ENGINEERS Protección catódica NATIONAL ASSOCIATION OF CORROTION ENGINEERS . Práctica recomendada para el diseño de sistemas de tuberías enterradas. Control de corrosión interna en tuberías de acero y sistemas de tubería Revestimiento
Ciclo de Vida de un Proyecto de Ductos Ciclo de Vida de un Ducto Línea del tiempo
Planificación
FEL 1
Decisión 1
Ingeniería básica
Ingeniería conceptual
FEL 2
Decisión 2
FEL 3
Implantación
Operación y mantenimiento
Cierre de Operaciones
Decisión 3
Idea Análisis de oportunidades
Proyecto conceptual
Proyecto básico
(LP) Licencia Previa
Proyecto ejecutivo
(LI) Licencia de Instalación
(LO) Licencia de Operación
Ciclo de Vida del Emprendimiento
W. Gonzales M.
Ciclo de Vida de un Proyecto de Ductos Metodología de Gestión de Proyectos La gestión de la implementación de proyectos (Project Management) ha sido desarrollado ampliamente en los últimos años. A metodologia FEL (Front End Loading) fue creada por el IPA (Independent Project Analysis) y es la herramienta mas utilizada en la industria de transporte por ductos. Esta metodologia reconoce y valoriza las fases iniciales del ciclo de vida como factor crítico para el éxito del proyecto.
W. Gonzales M.
Ciclo de Vida de un Proyecto de Ductos Metodología FEL e Influencia en la Inversión Durante el Ciclo de Vida de un Ducto Reducción Acentuada de Influencia
Influencia
INFLUENCIA
Menor Influencia
INV ERSION
Inversión
Mayor Influencia
Planificación del Proyecto
Análisis de las oportunidades
Proyecto conceptual
Proyecto Básico
Implantación
Operación
W. Gonzales M.
