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CALCULO CALCULO DEL DIAMETRO OPTIMO DE TUBERIA PARA EL POLIDUCTO COCHABAMBA MONTERO “PCM” MEDIANTE ANALISIS DE MATERIA Y ENERGIA 1. INTRODUCCION Un poliducto es un sistema de tuberías el cual transporta una gran vari varied edad ad de prod produc ucto toss ter termina minado dos, s, co como mo se serr gaso gasoli lina, na, dies diesel el oil, oil, kero erose sene ne,, GLP, jet fuel fuel,, av-g av-gas as y otr otros deri deriv vado ados según egún se sea a el requerimiento !l transporte se reali"a en paquetes sucesivos denominados bac#es Un poli polidu duct cto o pued puede e co cont nten ener er cuat cuatro ro o cinc cinco o prod produc ucto toss dife difere rent ntes es en distintos puntos de su recorrido, que son entregados en las terminales de recepci$n o en estaciones intermedias ubicadas a lo largo de la ruta !ntre todos los medios empleados para el transporte de #idrocarburos, el transporte por poliductos ofrece los costos variables m%s bajos y al mismo tiempo, un r&gimen de operaci$n altamente 'able Por estas estas ra"one ra"ones, s, el volume volumen n de produ producto ctoss transp transport ortados ados me media diante nte poliductos representa una proporci$n muy alta con respecto al total (in embargo y a pesar de la frecuencia del uso de este medio de transporte y de la importancia de la buena programaci$n de los poliductos, la literatura dedicada a este aspecto es relativamente escasa
2. JUSTIFICACION 2.1. 2. 1. Ju Just stif if! !i i"# "# t$ t$"% "%i i! ! !l inves nvesti tiga gad dor es esp pera, era, obte obtene nerr resul sultado tadoss que que corr orrobo oboren su investigaci$n y conocer con mayor medida el comportamiento de estas variables que son objeto de estudio
2.2.. Jus 2.2 Justif tif! !i"# i"# M$t M$t&'& &'&(") (")i! i! !l c%lculo planteado podría servir de aporte para estructurar problemas simi simila lare ress al inve invest stig igad ado o logra logrand ndo o co con n ella ella me mejo joras ras en la forma forma de dimens dimension ionar ar tuberí tuberías as median mediante te un an%lisi an%lisiss de balanc balance e de materi materia a y energía
2.*. 2. *. Ju Just stif if! !i i"# "# P%+ P%+t ti i! !
Franz Gabriel Zenteno Callahuara
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)frece )frecerr a *P+ *P+ Lo Logíst gística ica una propues propuesta ta al probl problema ema del transpor transporte te mediante el c%lculo del di%metro $ptimo de tubería para la construcci$n del poliducto oc#abamba-.ontero /P.0
2.,. 2. ,. Ju Just stif if! !i i"# "# S& S&i i!( !( on el c%lculo del di%metro de tubería para la construcci$n del poliducto oc#abamba-.ontero /P.0, alivianara en gran medida los problemas de transporte que tiene *P+ Logística para abastecer de productos terminados 1Gasolina, 2iesel oil3 a todo el norte integrado de (anta ru", %re %rea que que co cons nsum ume e gran grande dess ca can ntida tidade dess de diese iesell oil oil, debi debido do la agroindustria que maneja 4nclusive sustituiría el volumen transportado desde oc#abamba #acia 5rinidad, 5rinidad, mediante la cone6i$n de un ramal que vaya #acia la estaci$n terminal en Puerto 7illarroel
2.-. 2. -. Ju Just stif if! !i i"# "# A/i A/i$# $#t! t!(( Las inversiones en #idrocarburos traen aparejadas consecuencias para las poblaciones rurales afectadas y su #%bitat, que son previsibles y pueden evitarse, total o parcialmente, o consecuencias imprevisibles, que son el resultado de procesos de acumulativos, que se mani'estan reci&n en el largo pla"o !l tran transp sport orte e de #idr #idroc ocar arbur buros os por por duct ductos os es una una ma mane nera ra se segu gura, ra, practica, constante y efectiva de transporte de #idrocarburos, causando meno me norr impa impact cto o am ambi bien enta tall que que el tran transpo sport rte e por vago vagone ness cist cister erna na,, cami ca mione oness cist cister erna na y barc barca" a"as, as, los los cual cuales es es est% t%n n prop propen enso soss a sufri sufrirr prob probllem ema as de der derram rames debi debido do a ac acccident dente es 1se 1sea por por fal falta de mantenimiento, colisiones con otras unidades de transporte, etc3 etc3
2.0. 2. 0. Ju Just stif if! !i i"# "# E E" "i i! ! on el c%lculo del di%metro $ptimo de tubería para la construcci$n del Poliducto oc#abamba-.ontero *P+ Logística ofrecer% un r&gimen de operaci$n altamente 'able que aminorara en gran medida medida los costos costos de transporte que actualmente se reali"an mediante el uso de camiones cist cister erna nas, s, siendo siendo tambi tambi&n &n un a#or a#orro ro para el es esta tado do en cuan cuanto to a transporte de productos importados
2.. 2. . Ju Just stif if! !i i"# "# A!' A!' i i! ! Franz Gabriel Zenteno Callahuara
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(e espera que el siguiente trabajo sirva de aporte apor te y guía estructurada en cuan cuantto al c% c%lc lcul ulo o opti ptimo de duc ductos tos que que tran transp spo ortan rtan prod produc ucto toss terminados en nuestro país
*. PL PLAN ANTE TEAM AMIE IENT NTO O DEL DEL PROB PROBLE LEMA MA 3EN 3EN 4UE MEDID MEDIDA A EL ANALI ANALISI SIS S DE BALAN BALANCE CE DE MATE MATERI RIA A Y ENERGIA OPTIMI5ARA EL DIAMETRO DE TUBERIA DEL POLIDUCTO COCHABAMBA6MONTERO7 ,. OB OBJE JET TI8 I8O O PRIN PRINCI CIP PAL OPTIMI5AR EL DIAMETRO DE TUBE UBERIA DEL POLIDUCTO COCH COCHA ABAMB AMBA6M A6MONTERO ERO “PCM” CM” MEDIA EDIAN NTE ANALISIS ISIS DE BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA.
-. OBJE OBJET TI8 I8OS OS ESPE ESPECI CIFI FICO COS S 6 !(58L!!9 U:8 GU48 98P428 2! 945!94)( * ):(42!984):!( ;U! (! :!!(458: P898< !9 8LUL89 !L 248.!59) )P54.) /9 (!L!4):89 L8 5U!948 ) 5U!948( ;U! ()P)95 ()P)95898: 898: L8 89G8 ;U! (! ( ! 598:(P)95898 598:(P)95898 !L 24.!:(4):8.4!:5) (! 9!8L4=898 U.PL4!:2) ): L)( P8()( 2!L 2!L )24 )24G) G) 8(.! 8(.! >? >?@ @ 59 598: 8:(P (P)9 )95! 5! 2! A429 A429) )89 89U U9) 9)( ( L4;U42)( P)9 2U5)( - 9!8L4= 9!8L4=89 89 !L 8:8L4( 8:8L4(4( 4( 2! 2! 8L8: 8L8:! ! 2! .8 .85!948 5!948 !: +U: +U:4): 4): 8 L8( L8( P9)P4!28 P9)P4!282!( 2!( 2! L)( +LU42)( +LU42)( * !L 7)LU.!: 7)LU.!: 2! 598:(P)9 598:(P)95!, 5!, P898 )5!:!9 !L 248.!59) BP54.) 2! 5U!948 - 9!8L4= 9!8L4=89 89 U: U: 8:8L4 8:8L4(4( (4( 2! 2! 8L8: 8L8:! ! 2! !:!9 !:!9GC8 GC8 !: +U:4 +U:4B: B: 8 , U: P!9+ P!9+4L 4L 5) 5)P) P)G9 G98+ 8+4 4) ) 2! 8L5U 8L5U9 98( * 24(5 24(58: 8:4 48( 8( !:59 !:59! ! L8( 4U282!( 2! )A88.8 * .):5!9), P898 a3 )5! )5!:! :!9 9 L8 !:!9G :!9G48 48 5)5 )58 8L ;U! (! :! :!!(45 !(4589 898 8 P898 598:(P)9 598:(P)9589 !L +LU42) +LU42)
Franz Gabriel Zenteno Callahuara
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b3 L8( 89G8( 5)58L!( ;U! 2!!98 ()P)9589 L8 5U!948 ) 5U!948( (!L!4):828( - ).P8989 L)( 9!(UL582)( 8LUL82)( .!248:5! !L P9)!24.4!:5) * L)( 285)( 9!8L!( ;U! 54!:! )59) P)L42U5) P898 .!249 (U ):+484L4282
0. MARCO TEORICO 0.1. M$'i'!.6 !s la acci$n y efecto de medir, es una e6presi$n num&rica, que muestra la relaci$n que e6iste entre una magnitud y otra de la misma condici$n, adoptada convencionalmente como unidad 0.2. A#+(isis.6 Un an%lisis puede reali"arse cuando se estudia determinado te6to o autor con 'nes acad&micos, que consiste en indagar si la forma que se le da al te6to al producirlo es congruente con la intenci$n comunicativa del autor Para este tipo de investigaci$n se entiende con la distinci$n de separaci$n de las partes de un todo abstracto que ser% anali"ado #asta llegar a conocer sus principios o elementos para ser concreti"ados en un marco general D> B!(!#$ '$ !t$%i!.6 !s el c%lculo de todos los materiales que entran se acumulan, aparecen, desaparecen y salen en un determinado periodo de tiempo y en una "ona determinada de proceso que puede ser transformativa o no !jemplo N& t%!#s:$%i/($ 5ransportar diesel, entra diesel y sale diesel T%!#s:$%i/($. 9e'nería, entra crudo y sale como gasolina, diesel, kerosene, etc !l balance de materia viene a ser una aplicaci$n global de principio de conservaci$n de la materia 1?3
?? !nrique uellar, compilador La propiedad intelectualE 8puntes de la materia de 5ransporte
y almacenaje
de Aidrocarburos (anta ru", olivia< U8G9.E F? pag?-H
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D@ B!(!#$ '$ $#$%);!.6 !s un c%lculo de todas las energías que entran y salen y se acumulan en un proceso industrial Las ecuaciones nos permiten conocer uno de los t&rminos en funci$n a los dem%s que son conocidos y balance de energía solo se puede aplicar teniendo en cuenta la energía total, es decir conociendo todas la energías e6istentes entre otras podemos citar< alorí'ca, 4nterna, química, potencial, cin&tica, etc 8dmitiendo que se trata de magnitudes #omog&neas 1es decir que se puede medir en las mismas unidades3 1?3 DH P%i#i
8?K ?KP?J 8FK FKPF!cuaci$n de la continuidad DD P%i#i
1kgKm3
!pJmKgK#
1kgKm3
!iJU
1Ncal3
!f JPK
1kgKm3
OJ !quivalente mec%nico de calor 1@F kgKmQNcal3 (i dividimos las e6presiones entre 1mKg3 Franz Gabriel Zenteno Callahuara
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!J>? FQg1m3 !pJ#
1m3
!iJUQ1mKg3 !f JPK Q1mKg3 !nergíaJ !sta en funci$n de la arga !c y la 8ltura !p, considerando las otras dos energías como despreciables para c%lculos en Iujos continuos uando el Iuido que ocupa la secci$n ? se despla"a una distancia dL, #abiendo recibido del e6terior una cierta cantidad de energía dq J!nergía calorí'ca, si no #ay perdidas de energía, el principio de conservaci$n de la energía #ace que se cumplan la siguientes ecuaciones dh +
Ū d Ū + d ( PV )+ JdV =Jdq g
!n los Iuidos reales #ay fricci$n y esa fricci$n genera una p&rdida de carga por fricci$n 1d#f3, que se transforma en calor y esa unidad de calor ser% dhf = JdqF
8plicando fricci$n para ecuaci$n real d h+
Ū d Ū + VdP+ PdV + JdU = Jdq + Jdqf g
J ( dq + dqf ) =JdU + PdV
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dh +
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Ū d Ū + VdP +dhf =0 g
2
2
2
2
Ū d Ū ∫ dh +∫ g +∫ VdP +∫ dhf =0 1 1 1 1
(
)∫
Ū 22 Ū 21 2 ( h2 −h1 ) + 2 g − 2 g + VdP +( hf 2−hf 1 )= 0 1 2
2
2
Ū 1 Ū 2 h1 + + hf 1= h2+ + hf 2+∫ VdP 2g 2g 1
(i entre los puntos ? y F #ubiese instalado una bomba que le comuniqu& al Iuido cierta cantidad de energía o una turbina que recibe energía de la corriente Iuida, en el ?er miembro debemos introducir el t&rmino Ro Ro1S3Jomba Ro1-3J5urbina !sta ecuaci$n es la primera apro6imaci$n a la ecuaci$n del transporte por la que debe e6presarse en unidades de longitud RoJ metros
D Eu!i"# A<(i!'! ! (;@ui'&s.6 (e considera en Iujo isot&rmico el transporte de líquidos, porque normalmente se transportar% líquidos en tuberías no aisladas, donde el caudal generado por fricci$n se disipa al e6terior a trav&s de las paredes de la tubería Franz Gabriel Zenteno Callahuara
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omo se trata de líquidos son poco compresibles entonces el volumen especí'co va a ser constante 17Jctte3 2
2
∫ VdP=V ∫ dP =V ( P − P ) 2
1
V =
1
1
1
γ 2
2
Ū P Ū P h1 + 1 + 1 ± W o=h2 + 2 + 2 + hf γ γ 2g 2g
RoJ 5rabajo o carga que #a de suministrar una bomba para obtener una determinada circulaci$n y va a estar e6presada como una altura equivalente
0.. F(u&.6 .ovimiento continuo del Iuido en una direcci$n DT? D$f#ii"# '$ ui'&.6 Los Iuidos son sustancias capaces de Iuir y se adaptan a la forma de los recipientes que los contienen 5odos los Iuidos son compresibles en cierto grado y ofrecen poca resistencia a los cambios de forma Los Iuidos pueden dividirse entre líquidos y gases Las diferencias esenciales entre líquidos y gases son, los líquidos son incompresibles, ocupan un volumen de'nido y tienen super'cies libres Los gases son compresibles y la masa dada de un gas se e6pansiona #asta ocupar todas las partes del recipiente que lo contiene 1FF3 0.. P%& 1F3 VJ1mQv3KgNpJNilogramo peso DF D$#si'!' '$ u# u$%<&.6 .asa por unidad de volumen, o tambi&n el peso especí'co dividido entre la gravedad 1F3 D= D> D$#si'!' %$(!ti=! & )%!=$'!' $s<$;f! '$ u# u$%<&.6 La densidad relativa de un cuerpo es un número adimensional que F (c#aum, Giles 9anald 7, !vett Oack , Liu #eng .ec%nica de los Iuidos e #idr%ulica >ra !d .adrid, !spaWa< !ditorial .c GraX AillE F>
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viene dado por la relaci$n de la densidad de una sustancia cualquiera a la densidad del agua que se toma como referencia a una temperatura de DY+ 1F3 D@ 8is&si'!' '$ u# ui'&.6 La viscosidad de un Iuido es aquella propiedad que determina la cantidad de resistencia opuesta a las fuer"as cortantes La viscosidad se debe primordialmente a las interacciones entre las mol&culas del Iuido Las viscosidades en los manuales bien dadas normalmente en poises y (tokes1Unidades del sistema cgs3 y en ocasiones en grados o segundos (aybolt, a partir de medidas en viscosímetros !n los líquidos la viscosidad disminuye al aumentar la temperatura, pero no se ve afectada apreciablemente por las variaciones de presi$n La viscosidad absoluta de los gases aumenta al aumentar la temperatura, pero casi no varía con la presi$n omo el peso especi'co de los gases varía con la presi$n 18 temperatura constante3, la viscosidad cinem%tica es inversamente proporcional a la presi$n 0..-. G%!=$'!' API.6 La gravedad 1peso por unidad de volumen3 del petr$leo crudo u otros Iuidos relacionados, según medici$n reali"ada con el sistema recomendado por el 8P4 (u relaci$n con la gravedad especi'ca se representa con la siguiente f$rmula< gravedad 8P4J1?@?HQ(Gf-?>?H3
0..0. Es<$if!i$s '$ (&s ui'&s @u$ s$%+# t%!#s<&%t!'&s $# $( <&(i'ut& C&!/!/!6Mt$%&. PRODUCTO G!s&(i#! Es<$i!( Di$s$( Oi( K$%&s$#$ GLP J$t :u$(
G%!=. API
G%!=. Es<. 0F0F9
8ISCOCIDAD <9
65
0,7200
0,600
40
0,8250
4,453
50
0,7800
1,585
131
0,5400
0,136
51
0,7760
1,300
DD? Di$s$( &i(.6 (on #idrocarburos líquidos que se emplean como combustibles en motores de combusti$n interna del tipo de ignici$n por compresi$n, se obtienen a partir del proceso de re'naci$n del petr$leo, se les conoce comúnmente con el Franz Gabriel Zenteno Callahuara
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nombre de destilados medios y se caracteri"an porque est%n constituidos por fracciones de destilado que destilan a una temperatura mayor que la del queroseno, a las cuales se les puede agregar aditivos con el prop$sito de mejorarles sus características de comportamiento y su estabilidad de almacenamiento (e emplean en motores de baja y alta velocidad de las instalaciones industriales o en motores de ve#ículos automotores de servicio pesado, tales como tractores, autobuses o ve#ículos similares, los cuales prestan servicios que involucran velocidades uniformes y cargas relativamente altas Liquido de color amarillo y olor característico que tiene un punto de inIamabilidad de ?Y
G!s&(i#! $s<$i!(.6 (on productos derivados del petr$leo que se emplean como combustibles en motores de combusti$n interna del tipo de encendido por c#ispa (e obtienen a partir de la destilaci$n fraccionada del petr$leo o mediante la aplicaci$n de procesos químicos complejos, tales como, descomposici$n t&rmica o catalítica, polimeri"aci$n, alquilaci$n, isomeri"aci$n, reformado catalítico y otros (e encuentran constituidas por me"clas de #idrocarburos líquidos de relativa volatilidad, a los cuales se les puede agregar aditivos con el prop$sito de mejorarles sus características de comportamiento. DD> K$%&s$#$.6 (on productos derivados del petr$leo para uso domestico e6traidos de una me"cla de #idrocarburos parafínicos, olefínicos, cicloparafínicos y arom%ticos con :Z de %tomos de carbono en el rango ?-?@ y tienen un punto de inIamabilidad de >TY !n Poliductos este producto es utili"ado como bac#e separador entre la gasolina y el diesel debido a que posee una composici$n química intermedia entre ambos productos 0..0.,. G!s (iu!'& '$ <$t%"($& GLP.6 .e"cla de #idrocarburos parafínicos gaseosos pesados, principalmente butano y propano !stos gases que se licuan con facilidad a presiones moderadas pueden transportarse como líquidos y convertirse en gases en cuanto se los descomprime Por lo tanto, el gas licuado de petr$leo constituye una fuente port%til de energía t&rmica que tiene múltiples aplicaciones en %reas en que la distribuci$n de gas natural no es posible 5ambi&n se lo utili"a como combustible para motores de combusti$n interna y tiene muc#os usos dom&sticos e industriales Las principales fuentes son el gas natural y el de re'nería, de los que se separa el gas licuado de petr$leo por fraccionamiento 6.9.6.2.
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0..0.-. J$t :u$(.6 !s una me"cla de #idrocarburos compuesta de arom%ticos, ole'nas y naftenos, tiene un punto de inIamaci$n de >TY al igual que el kerosene y es usado como combustible de aviones DDD A=6G!s.6 !s un derivado del petr$leo usado destino al uso civil de avionetas y aviones con motor a e6plosi$n, este combustible se consume en menor medida y tiene una tendencia es a desaparecer del mercado, puesto que contiene compuestos químicos de plomo que emplea como antidetonantes (e trata de un producto que, al igual que otras gasolinas, es altamente inIamable y vol%til a temperaturas usuales de trabajo !sto e6ige que los equipos y los procedimientos de manejo #ayan de ser controlados en e6tremo La graduaci$n del combustible 87G8( se de'ne según su índice de octano, de manera que en aviaci$n se #abla de dos clasi'caciones diferentes, en funci$n de si el combustible es o no una me"cla enriquecida !sto redunda en un sistema de numeraci$n múltiple Por ejemplo< 87G8( ?Q?> 1siendo el índice de la me"cla no enriquecida ? y el de la enriquecida ?>3 !n el pasado, fue común la e6istencia de diferentes grados de gasolina de aviaci$n 1por ejemplo, TQT, ?QD, ?Q?>, ?TQ?>H y ??HQ?@H3 (in embargo, al decrecer la demanda se #a terminado por emplear un único grado< el ?Q?> La ra"$n de emplear comúnmente en su denominaci$n como única cifra la del índice de octano para la me"cla no enriquecida es simplemente la sencille" y la intenci$n de evitar confusiones !s por ello que se #abla de /87G8( ?0 DD S$u$#i! '$ t%!#s<&%t$.6 :ormalmente los productos se transportan en la siguiente secuencia L&t$ 1 L&t$ 2 L&t$ L&t$ , L&t$ L&t$ L&t$ * 0 G!s&(i# K$%&s$# Di$s$ K$%&s$# G!s&(i# GLP G!s&(i# ! $ ( $ ! ! DDT P%&'ut& t$%i#!'&.6 (e considera así a los productos derivados del petr$leo e6traídos por re'nería, como ser gasolina, diesel oil, kerosene, etc Los productos terminados poseen propiedades constantes
0.1. P%$si"#.6 !l t&rmino presi$n se re'ere a los efectos de una fuer"a que actúa distribuida sobre una super'cie La fuer"a puede ejercerla un s$lido, un liquido o un gas +recuentemente, la fuer"a causante de una presi$n es simplemente el peso de un cuerpo o material Franz Gabriel Zenteno Callahuara
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La presi$n es una magnitud muy importante en los problemas de la mec%nica de Iuidos y de la #idr%ulica P%$si"# '$ u# ui'&.6 La presi$n de un Iuido se transmite D?? con igual intensidad en todas las direcciones y actúa normalmente a cualquier super'cie plana !n el mismo plano #ori"ontal, el valor de la presi$n en un líquido es igual en cualquier punto1>3 P%$si"# i'%&st+ti!.6 !s la presi$n que ejerce un Iuido D?F cuando est% en estado de reposo y depender% de la densidad y la altura de la columna del Iuido P%$si"# '$ 'is$&.6 !s la presi$n interna a la que se diseWa D?> el ducto y es igual a ?? veces de la presi$n de operaci$n m%6ima 1@3 P%$si"# '$ &<$%!i"# +i! MAOP9 !s la presi$n D?@ m%6ima la que se espera que un ducto sea sometido durante su operaci$n 1@3 0.1.-. P%$si"# I#t$%#! PI9.6 !s la presi$n generada en las paredes internas de la tubería por efecto del Iuido transportado P%$si"# I#t$%#! '$ 'is$&.6 Los componentes de tubería D?D en cualquier punto del sistema de tubería, deben ser diseWando para una presi$n interna, la cual no debe ser menor a la presi$n m%6ima de estado estable de operaci$n en ese mismo punto, o menor que la presi$n est%tica en ese punto con la en un condici$n est%tica1H3 La m%6ima presi$n de estado estable de operaci$n, debe ser la suma de la presi$n est%tica, la presi$n requerida para superar las p&rdidas de fricci$n, y cualquier requerimiento de contra-presi$n 2ebe tomarse en cuenta la presi$n #idrost%tica, de la manera apropiada, en la modi'caci$n de la presi$n interna de diseWo para su uso en c%lculos que tomen en cuenta la presi$n de diseWo de los componentes de la tubería (e permite el incremento de presi$n por encima de la m%6ima presi$n de operaci$n de estado > (c#aum, Giles 9anald 7, !vett Oack , Liu #eng .ec%nica de los Iuidos e #idr%ulica >ra !d .adrid, !spaWa< !ditorial .c GraX AillE F>
@ Petr$leos .e6icanos 1P!.![3 :orma :9+->-P!.![-FD 2iseWo, construcci$n, inspecci$n y mantenimiento de ductos terrestres para transporte y recolecci$n de #idrocarburos .&6ico 2+, .&6ico< P!.![E FD
H (ociedad americana de ingenieros mec%nicos 18(.!3 $digo 8(.! para tuberías a presi$n >?@ (istemas de transporte de #idrocarburos líquidos y otros líquidos por ductos de tubería :eX *ork, !U8< 8(.!E FD
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estable, debido al oleaje y otras variaciones del funcionamiento normal 1H3 P%$si"# Et$%#! '$ Dis$&.6 Los componentes de la D? tubería, deben ser diseWados para resistir el diferencial m%6imo posible entre las presiones e6ternas e internas a las que dic#o componente vaya a ser e6puesto1H3 P%$si"# '$ =!<&%.- uando tiene lugar el fen$meno de la D?T evaporaci$n dentro de un espacio cerrado, la presi$n parcial a que dan lugar las mol&culas de vapor se llama presi$n de vapor Las presiones de vapor dependen de la temperatura, aumentando con ella 1>3 P%$si"# '$ =!<&% R$i'.6 !s la presi$n que ejercen los D? vapores de una substancia líquida en particular, cuando se liberan de la fase líquida al estar encerrados en un recipiente #erm&tico a una temperatura de >,T Z 2ic#a presi$n es una medida de la tendencia de la substancia líquida a evaporarse D??Pu#t& '$ i#!!/i(i'!'.6 es la temperatura m%s baja a la cual se inIaman moment%neamente los vapores que se desprenden de los productos derivados del petr$leo, cuando se les aplica una pequeWa llama bajo determinadas condiciones de prueba D?F8&(!ti(i'!' es la facilidad con la cual una substancia líquida tiende a pasar del estado líquido al gaseoso, o sea la tendencia que poseen los líquidos a evaporase o a vapori"arse 0.11. A#+(isis '$ u&.6 on los volúmenes y propiedades de los Iuidos de este poliducto se presenta un an%lisis de Iujo de Iuidos en la trayectoria que recorrer% el ducto (e determinar% el comportamiento del Iuido mediante el uso de caudales diferentes a diferentes di%metros, lo cual permitir% determinar tiempos de circulaci$n Los datos que se obtengan sugerir%n cambios en el di%metro del ducto, propiciando e'ciencia en el transporte 0.12.A#+(isis '$ <%$si"#.6 on los datos del per'l topogr%'co del poliducto se presenta un an%lisis de presi$n #idrost%tica !l cual se determinar% el comportamiento del Iuido inIuenciado por la presi$n #idrost%tica, el an%lisis permitir% determinar presiones requeridas para vencer presiones #idrost%ticas, conocida como presi$n de circulaci$n Los datos que se obtengan sugerir%n la ubicaci$n y el diseWo de estaciones intermedias de bombeo o el diseWo de diseWo de estaciones reductoras D?> O? Franz Gabriel Zenteno Callahuara
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Di+$t%& "F presenta un an%lisis de Iujo de Iuidos inIuenciado por la presi$n #idrost%tica, la cual deber% simularse con diferentes caudales y di%metros #asta obtener el di%metro optimo que satisfacer% los requerimientos de el norte integrado de (anta ru" por las pr$6imas gestiones D?@ Di+$t%&.6 onsiderado como la recta que cru"a el círculo, dividiendo este en dos partes iguales, constituy&ndose en el eje central de mismo La distancia transversal de un circulo medida a trav&s de su centro Es<$s&% '$ tu/$%;!.6 !s la diferencia que e6iste entre el D?@? di%metro e6terno y interno 9esponde a la siguiente ecuaci$n Espesor=
OD − ID 2
Di+$t%& i#t$%#&.6 !s la distancia transversal del círculo D?@F interior de una tubería medida a trav&s de su centro Di+$t%& $t$%#&.6 !s el di%metro que corresponde a la D?@> super'cie e6terior de la tubería
I<&%t!#i! '$( +(u(& '$( 'i+$t%& "
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D?@@?C!u'!(.6 ;ue ser% evaluada en m>Qdía en funci$n a los volúmenes que se transportan #acia montero
0.1,.,.2. G%!=$'!' Es<$if!.6 9epresentativa de cada producto, tomando como base al producto m%s pesado D?@@>8is&si'!'.6 9epresentativa de cada producto, tomando como base al producto m%s liviano y el m%s pesado D?@@@Nu$%& '$ R$#&('s.6 !s un numero adimensional, viene dado por el cociente de las fuer"as de inercia por las fuer"as debidas a la viscosidad alculo que nos permite observar en que r&gimen de bombeo se opera, +lujo turbulento y +lujo laminar, el cual est% en funci$n del1di%metro, viscosidad, Grav !sp y caudal3 !l número de 9eynolds es importante en los c%lculos de Iuidos #idr%ulicos para determinar el tipo de circulaci$n del Iuido, es decir, si es laminar o turbulento !l margen de transici$n tiene lugar apro6imadamente entre los F y > unidades adimensionales, debajo de F el Iujo es laminar, por encima de > el Iujo es turbulento D?@@HP$%'i'!s <&% F%ii"# '$ tu/$%;! “:”.6 onsidera como la perdida por ro"amiento entre las super'cies de la tubería y el Iuido, que esta en funci$n de 1viscosidad, longitud de tubería, velocidad del Iuido, gravedad y di%metro3 D?@@DP$%'i'!s <&% :%ii"# '$ !$s&%i&s.6 onsiderados principalmente las v%lvulas de seccionamiento, utili"adas para seccionar tramos de tubería para reparaci$n, mantenimiento o emergencia del ducto D?@@L)itu' '$( t%!&.6 2istancia la cual recorre el Iuido D?@@TG%!=$'!'.6 8cci$n que ejerce la tierra sobre un cuerpo, atrayendo esta #acia la misma D?@@8$(&i'!' (;it$.6 !s la velocidad m%6ima a la cual el ducto puede enviar los paquetes sucesivos de productos, el objetivo es de no generar un gran volumen de interface 1blend3 debido a la turbulencia
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D?@@? P&t$#i! '$ (! B&/!.6 +uer"a con la cual una bomba puede levantar el Iuido por encima de la misma, y darle impulso en direcci$n determinada Para lo cual la manipulaci$n optima de las mismas permitir% elegir el di%metro que ser% utili"ado en el poliducto D?H Tu/$%;!.6 onducto formado de tubos por donde se lleva el agua, los gases combustibles, etc onjunto de tubos
Tu/&.6 Pie"a #ueca, de forma por lo común cilíndrica y D?H? generalmente abierta por ambos e6tremos D?HF !lemento reali"ado en diversas materias destinado al transporte de Iuidos D?H>
D?D Dut&.6 (istema de tubería con diferentes componentes tales como v%lvulas, bridas accesorios, esp%rragos, dispositivos de seguridad o alivio, etc, por medio del cual se transportan los #idrocarburos 1líquidos o gases3 2ucto- (on las tuberías e 4nstalaciones omplementarias, destinadas al transporte de #idrocarburos desde el Punto de 9ecepci$n #asta el Punto de !ntrega (e incluye dentro de esta de'nici$n a las estaciones de compresi$n que cuentan con oncesi$n otorgada por el !nte 9egulador 1D3 Dut& '$ t%!#s<&%t$.6 !s la tubería que conduce los D?D? #idrocarburos en una fase o multifases, entre estaciones yQo plantas para su proceso, bombeo, compresi$n y almacenamiento O($&'ut&.6 (istema de tuberías que transporta petr$leo D?DF )leoducto- Para 'nes del presente 9eglamento, es el ducto o sistema de ductos que cuenta con oncesi$n o licencia, utili"ado para el transporte de petr$leo crudo, condensado, gasolina natural, crudo reconstituido y gas licuado de petr$leo GLP 1D3
G!s&'ut&.6 (istema de tuberías que transporta Gas D?D> Gasoducto- Para 'nes del presente 9eglamento, es el ducto o sistema de ductos que cuenta con oncesi$n o Licencia, utili"ado para el transporte de Gas natural 1D3 P&(i'ut&.6 Un poliducto es un sistema de tuberías el cual D?D@ transporta una gran variedad de productos terminados, como ser D 9eglamento de transporte de #idrocarburos por ductos de
F Ley Pub :YH La Pa", olivia< Gaceta
o'cial de oliviaE F 1+eb , F3 8rticulo D Pag ?
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gasolina, diesel oil, kerosene, GLP, jet fuel, av-gas y otros derivados según sea el requerimiento !l transporte se reali"a en paquetes sucesivos denominados bac#es Un poliducto puede contener cuatro o cinco productos diferentes en distintos puntos de su recorrido, que son entregados en las terminales de recepci$n o en estaciones intermedias ubicadas a lo largo de la ruta Poliducto- Para 'nes del presente 9eglamento, es el ducto o sistema de ductos que cuenta con oncesi$n, utili"ado para el transporte de productos re'nados de petr$leo y GLP 1D3
Per'l din%mico del Poliducto amiri-(ucre /P(0 Logística
+uente<
*P+
D?DH L;#$!s
%$st%i#)i'!s.6 2ucto o tramo de tubería que debido a sus condiciones en los e6tremos tiene restricci$n o limitaci$n para permitir deformaciones a6iales L;#$!s #& %$st%i#)i'!s.6 2ucto o tramo de tubería que no D?DD tiene restricci$n a6ial y por tanto permite las deformaciones a6iales D? Est!i"# i#t$%$'i! '$ /&/$&.6 !s una %rea ubicada a lo largo de la ruta del ducto, normalmente a la distancia #asta donde la bomba anterior puede levantar el Iuido 5iene la funci$n principal de mantener el r&gimen de bombeo y la presi$n de bombeo #asta la siguiente estaci$n 1intermedia o terminal3 D?T Est!i"# i#t$%$'i! '$ %$'ui"#.6 !s un %rea a una altura y distancia ubicada a lo largo de la ruta del ducto, normalmente la distancia donde la bomba anterior puede levantar Iuido o una estaci$n reductora anterior puede reducir la presi$n del Iuido, las estaciones intermedias se ubican en funci$n a la pendiente por donde pasa el ducto 0.1.1. R$'ut&%!.6 !s un sistema de v%lvulas diferenciales de Iujo, las cuales tienen la funci$n de reducir la presi$n, de una Franz Gabriel Zenteno Callahuara
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columna de tubería por la cual pasa el Iuido, a la presi$n de operaci$n a la cual se opera todo el ducto 5iene la funci$n de mantener una presi$n y r&gimen de bombeo constante a lo largo de toda la ruta del ducto D? B&/!.6 .aquinaria que aumenta la presi$n de un Iuido, maquinaria que es capa" de levantar un Iuido por encima de la misma y darle impulso #acia una direcci$n determinada
B&/!s $#t%;:u)!s.6 omba provista de un rotor, un eje y D?? una cubierta, que descarga Iuido por fuer"a centrífuga !stas bombas pueden levantar una presi$n de ?psi pero bombean #asta ? ft>Qmin a esa presi$n Por lo cual solo se utili"an como bombas de succi$n para las bombas reciprocantes B&/!s %$i<%&!#t$s.6 omba que consiste en un pist$n D?F que se mueve en sentido vertical y #ori"ontal !l cilindro cuenta con un equipamiento con v%lvulas de entrada 1succi$n3 y de salida 1descarga3 2urante la embolada de succi$n las v%lvulas de succi$n se abren y el Iuido se vierte en el cilindro 2urante la descarga, las v%lvulas de succi$n se cierran, las de descarga se abre y el Iuido sale con fuer"a del cilindro Pueden ser de dos tipos< simple acci$n, en cual el pist$n comprime a un solo lado y doble acci$n en cual el pist$n comprime a los dos lados dentro de un cilindro !stas bombas pueden bombear #asta > ft>Qmin y levantar #asta una presi$n de ? psi .ediante el uso de un sistema de etapas de compresi$n DF T$<$%!tu%!.6 :ivel t&rmico del medio ambiente DF? T$<$%!tu%! '$ 'is$&.6 !s la temperatura esperada en el ducto, bajo condiciones de operaci$n m%6ima e6traordinaria y que puede ser igual o mayor a la temperatura de operaci$n La temperatura de diseWo, es la temperatura del metal esperada en operaci$n normal :o es necesario variar la tensi$n del diseWo cuando las temperaturas de metal est&n entre -FZ + 1->Z 3 y FHZ + 1?FZ 3 1 3 E?@ (istemas de transporte de #idrocarburos líquidos y otros líquidos por ductos de tubería :eX *ork, !U8< 8(.!E FD
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son despreciables, donde se deben tomar en cuenta es cuando el ducto pasa bajo carreteras donde si se considera este factor1T3
E Los Iuidos aumentan de volumen al aumentar la temperatura ya que la presi$n es idealmente constante a lo largo del ducto y se basa en la siguiente ecuaci$n< V 1 V 2 = Donde P=Ctte. T 1∗Z 1 T 2∗Z 2
Pero para tener resultados m%s e6actos se usar% los valores tabulados a cada temperatura y gravedad 8P4 para #allar factor de correcci$n de volumen, de acuerdo al .anual de medida est%ndar de petr$leos, apítulo ???-+actores de correcci$n de volumen 5abla H y D DF? B($#'.6 Palabra inglesa que signi'ca< ombinar o me"clar de tal manera que las partes constituyentes no pueden distinguirse una de la otra ombinar variedades o grados para obtener una me"cla de car%cter particular, calidad o consistencia 0.21.1. 8is&si'!' '$ B($#'.6 La viscosidad de blend es independiente de la fracci$n de la composici$n La viscosidad de lend puede ser calculada como sigue1T3 G +G +G + Vb= G G G + + +
[
]
2
1
2
3
1
2
√ V
√ V
1
3
2
√ V
3
G 7olumen 1Galones, gpm, bQd, etc3 8 7iscosidad (U( 1(aybolt3 8/7iscosidad de lend (U( 1(aybolt3
8&(u$# //(s9 1 2 -
8is&si'!' SUS @H H >
T Gulf professional publis#ing 1GPP3 Pipeline rules of t#umb #andbook< quick and accurate solutions to your everyday pipeline problems Ht# ed U(8< R! .c8llister, editorE FF
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Vb=
[
10000 + 20000 + 5000 10000
√ 45
+
20000
√ 50
+
5000
√ 37
]
0.21.2. G%!=$'!' '$ B($#'.6 La gravedad de blend de líquidos puede ser calculada directamente por la relaci$n de cada componente del blend1T3 !jemplo< 8&(u$# //(s9 Q F%!i G%!=$'!' API Q?SG API 1 FFFF THH? ? 1- >>>> T>> F 2 @@@@ T@T? >D T&t!(,- .,, ? 5otal !qui 0.22. D&#st%$!.6 onjunto de actividades que caracteri"an los negocios de re'naci$n, logística y distribuci$n de #idrocarburos 13 0.2*. U
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DF C!/$! '$ <%&'ut&.- uando un producto es bombeado por tubería mediante el uso de bac#es es común llamar cabe"a al e6tremo en la direcci$n en la cual el producto Iuye DFT C&(! '$ <%&'ut&.- !s el e6tremo contrario en la direcci$n en la cual el producto Iuye
. OPERACIONALI5ACIN DE LAS 8ARIABLES PROBLEMA 3EN 4UE MEDIDA EL ANALISIS DE BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA OPTIMI5ARA EL Franz Gabriel Zenteno Callahuara
OBJETI8O GENERAL OPTIMI5AR EL DIAMETRO DE TUBERIA DEL POLIDUCTO COCHABAMBA6MONTERO
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DIAMETRO DE TUBERIA DEL “PCM” MEDIANTE ANALISIS POLIDUCTO COCHABAMBA6 DE BALANCE DE MATERIA Y MONTERO “PCM”7 ENERGIA.
8ARIABLE DEPENDIENTE 8ARIABLE INDEPENDIENTE OPTIMI5AR DEL DEPEN ANALISIS DE BALANCE DE DIAMETRO DE TUBERIA MATERIA Y ENERGIA DE EFECTO CAUSA OPERACIONALI5ACIN DE LAS 8ARIABLES 8ARIABLES OPTIMI5AR DIAMETRO DE TUBERIA BALANCE DE MATERIA
INDICADORES !star% en funci$n de la manipulaci$n del an%lisis de balance de materia y balance de energía -
BALANCE DE ENERGA -
TUBERIA
-
8ARIA
(e averiguara cuanto volumen de #idrocarburos se transporta de producto entre oc#abamba y (anta ru" on las especi'caciones de los productos a transportar, se tomara como referencia al Iuido m%s pesado y al m%s liviano para reali"ar los c%lculos omo base del an%lisis se tomara la ecuaci$n de balance de materia ;ue a criterio del investigador engloba todas las variables (e confeccionar% el per'l topogr%'co entre oc#abamba y .ontero (e medir% la distancia entre oc#abamba y .ontero en base a la carretera, para calcular la p&rdida de presi$n por fricci$n #f (e calculara la potencia requerida, presi$n y caudal m%6imo de operaci$n de la bomba .ediante el an%lisis de presi$n #idrost%tica, se determinara la ubicaci$n de estaciones intermedias de bombeo o estaciones de reducci$n de presi$n (e reali"ara el diseWo de presi$n interna de la tubería, y su posterior selecci$n de acuerdo a las tablas de tubería 8P4 HL (e reali"ar% el diseWo a la tensi$n mediante la dilataci$n o contracci$n de la tubería por temperatura, sobrepresi$n, e6pansi$n volum&trica del Iuido transportado
DEFINICION
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DIMENSIO
INDICADOR
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INSTRUMENTO PRFIL PROYCTO ! GRA!O
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BLE
CONCENTU N AL
BALAN CE DE MATER IA
!s el c%lculo de todos los materiales que entran se acumulan aparecen, desaparecen y salen en un determinado periodo de tiempo y en una "ona determinada de proceso que puede ser transformativa o no transformativa
8n%lisis de balance de materia .aterial no transformativ o !jm !ntra Gasolina y (ale Gasolina
!s el c%lculo de todas la energías que entran salen y se acumulan en un proceso
8n%lisis de balance de energía onsiderando Iuidos no compresibles, en el cual actuara, !nergía Potencial y !nergía in&tica onsiderando las otras como despreciables para el c%lculo de Iujos continuos
BALAN CE DE ENERG IA
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S -7olumen producto actual, optimo
de -(e obtendr% mediante una y proyecci$n de los volúmenes de consumo durante las últimas gestiones !n funci$n a datos de despac#o de producto mediante camiones cisternas desde oc#abamba #acia el departamento de (anta ru" por cada mes
!speci'cacione s t&cnicas de los productos a bombear
-(e pedir% a *P+ 9e'naci$n que provea las especi'caciones físicas y químicas de los productos que se transportan #acia oc#abamba -Per'l -(e elaborar% el topogr%'co de per'l de alturas y alturas del distancias del poliducto poliducto, oc#abambamediante el .ontero programa autocad 8 partir de planos topogr%'cos obtenidos del instituto geogr%'co militar0 4G.0 -audal !n funci$n a los volúmenes requeridos por mes, se obtendr% el caudal de operaci$n, es decir el tiempo en el que la cabe"a del producto llegar% a .ontero, y se lo
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-Potencia omba
TUBER 5ubo de acero (elecci$n de 2iseWo largo, #ueco y tubería o presi$nIA usualmente cilíndrico, usado para transportar un Iuido o transmitir presi$n de Iuido
tuberías 8P4HL que soportaran las condiciones de diseWo del ducto onsiderando e6pansi$n volum&trica, tensiones ejercidas en la tubería
de !s presi$n que soportara la tubería durante toda su vida útil 2iseWo a la tensi$n!valúa el comportamient o de la tubería sometida a la e6pansi$n volum&trica del Iuido transportado y la dilataci$n o contracci$n de la tubería
comparar% con el transporte por cisternas para ver su efectividad - (e obtendr% los datos de la bomba 4nstalada en la !staci$n abecera en oc#abamba, y se aplicara pruebas para ver si cumplir% con las condiciones de operaci$n requeridas, caso contrario se optar% por un nuevo dimensionamiento de bomba .ediante la aplicaci$n de la f$rmula de arloX se determinar% la presi$n interna de diseWo Líneas restringidas2ucto o tramo de tubería que debido a sus condiciones en los e6tremos tiene restricci$n o limitaci$n para permitir deformaciones a6iales
!" = E∗ ∗( T 2−T 1 ) ∝
Líneas no restringidas- 2ucto o tramo de tubería que no tiene restricci$n a6ial y por tanto permite las deformaciones a6iales Franz Gabriel Zenteno Callahuara
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!E =√ !b 2+( 4∗! $)2
. METODOLOGIA PRIMER PASO SE DEFINIRA EL L! i#=$sti)!i"# t$#'%+ u# ti#t$ TIPO DE %$t%&s<$ti=& <&%@u$ '$t$%i#!%! IN8ESTIGACIN - uanto volumen de productos terminados se 4UE ADOPTARA transportaban #acia el departamento de (anta ru" durante las últimas cinco gestiones pasadas - on esos datos m%s los volúmenes de transporte actuales se podr% proyectar una demanda para los pr$6imos aWos, dato importante para el diseWo del Poliducto oc#abamba-.ontero - (e tomara en cuenta los di%metros de tubería Franz Gabriel Zenteno Callahuara
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de los anteriores poliductos y su efectividad de transporte L! i#=$sti)!i"# t!/i# s$%+ '$ ti<& $<$%i$#t!( '$ (!/&%!t&%i& - uasie6perimental- 2ebido a que tomar% un grupo ya constituido o !l trabajo tomar% como base al poliducto oc#abamba \ Puerto 7illarroel /PP70, que tiene un per'l topogr%'co similar al Poliducto oc#abamba-.ontero /P.0 (e aplicara el c%lculo de balance de o materia y energía al /PP70 con el objetivo de comparar los resultados calculados con lo reales y evaluar su efectividad, mediante el uso de gr%'cas comparativas -
(i la prueba es positiva se aplicar% el balance de materia y energía al poliducto oc#abamba.ontero para calcular el di%metro optimo .ediante la medici$n de diferentes caudales a diferentes di%metros
-
2iseWo factorial 8U28L
;? ;F ;>
P9U!8 2? ;?2? ;F2? ;>2?
2F ;?2F ;F2F ;>2F
2> ;?2> ;F2> ;>2>
L! i#=$sti)!i"# t!/i# s$%+ '$ ti<& !<(i!'! - Porque ofrecer% una soluci$n a un problema pr%ctico, especi'cado y predeterminado al poliducto oc#abamba-.ontero L! i#=$sti)!i"# t!/i# s$%+ '$( ti<& '$ Franz Gabriel Zenteno Callahuara
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i#t$%=$#i"# - *a que evaluara, la e'cacia y efectividad del c%lculo de balance de materia y energía para optimi"ar el di%metro del poliducto oc#abamba-.ontero - !l estudio operacional evaluativo se #ar% mediante la comparaci$n de este mismo procedimiento efectuado en el poliducto oc#abamba-Puerto 7illarroel /PP70 SEGUNDO PASO ELEGIRV TWCNICAS E INSTRUMEN TOS 4UE UTILI5ARV EN EL PROCESO
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Por la naturale"a del problema el investigador acudir% a la observaci$n 2e'nir% cuales son los objetivos que persigue y en funci$n a ellos aplicara la t&cnica (e obtendr% las especi'caciones t&cnicas de la bomba con la que cuenta La estaci$n abecera en oc#abamba que actualmente trabaja con el poliducto oc#abamba - Puerto 7illarroel /PP70 Para conocer la potencia m%6ima de operaci$n en primera instancia y evaluar si es aditivo al nuevo Poliducto oc#abamba-.ontero (e pondr% especial atenci$n a los volúmenes que se despac#an, tomando los últimos H aWos, para despu&s proyectar este dato mediante una e6trapolaci$n -(e observara el per'l topogr%'co que e6iste del poliducto oc#abamba-Puerto 7illarroel * se :$i!%! la ampliaci$n de modo que el ducto recorra el tramo restante paralelo a la carretera en lo posible #asta .ontero, mediante el uso del programa de diseWo 8utocad onociendo el per'l topogr%'co tambi&n se conoce la longitud del ducto que servir% para calcular las perdidas por fricci$n a la largo de la tubería !stos datos de potencia, volumen, 8ltura, longitud son importantes para reali"ar el c%lculo de balance de materia y energía on los resultados de estos datos se seleccionar% la tubería o tuberías en funci$n al di%metro $ptimo
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calculado, que cumplan con las cargas de presi$n, volumen, temperatura y potencia de la bomba
TERCER PASO DEFINIRA LOS - (e adquirir%n las especi'caciones PROCEDIMIENTOS 'sicoquímicas de los productos mediante una DE RECOLECCIN solicitud #a *P+ 9e'naci$n - (e adquirir%n las especi'caciones t&cnicas de DE DATOS la bomba mediante una solicitud #a *P+ Logística - Los datos de volumen se obtendr%n mediante la revisi$n de las planillas de despac#o de productos que se envían al departamento de (anta ru" 0:orte integrado0 - (e acudir% a planos topogr%'cos del 4nstituto Geogr%'co .ilitar 4G., donde se e6traer%n las alturas y distancias m%s representativas entre las ciudades de oc#abamba y .ontero con el 'n de confeccionar el per'l topogr%'co del poliducto /P.0 CUARTO PASO TABULARA Y ANALI5ARA LOS DATOS OBTENIDOS
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(e tomaran los especi'caciones t&cnicas de los productos que se necesitan para el c%lculo como ser gravedad especi'ca, gravedad 8P4 y viscosidad (e tomaran las especi'caciones t&cnicas de la bomba mas importantes como ser, potencia, caudal m%6imo de operaci$n, presi$n de operaci$n m%6ima 2e los datos de panillas de despac#o, se tomaran los volúmenes de producto acumulados cada mes Para su posterior proyecci$n !l per'l topogr%'co del poliducto oc#abamba-.ontero /P.0 nos servir% para determinar valores como< La presi$n #idrost%tica, cargas #idrost%ticas que debe vencer el Iuido Pagina "(
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4UINTO PASO FORMULARA CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONE S
para moverse en todo su recorrido La p&rdida por fricci$n /#f0 debido a imperfecciones en la tubería a lo largo del recorrido onocidas todas estas variables se proceder% al c%lculo del di%metro $ptimo de tubería basado en la ecuaci$n de balance de materia y energía aplicada por secciones a todo el per'l del ducto on estos resultados sabremos si necesitamos implantar estaciones de bombeo 4ntermedias o estaciones reductoras Los resultados no permitir%n seleccionar el tipo de tubería que soporte todas las cargas ejercidas durante el transporte para lo cual se lo evaluara mediante un an%lisis de tensi$n admisible (a
8nali"ando los datos recolectados y los resultados obtenidos !l investigador determinara - !l di%metro optimo de tubería para la construcci$n del poliducto oc#abamba.ontero - Las condiciones de esfuer"o de tensi$n que soportara la tubería seleccionada - Los bene'cios t&cnicos que presenta esta propuesta !n caso de no #aber llegado a la conclusi$n y no #aber veri'cado una #ip$tesis establecida, podr% remitirse a mayores estudios y el uso de otros modelos matem%ticos, que le permitir%n abarcar un mayor espectro de investigaci$n
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. CRONOGRAMA DE ACTI8IDADES P ! 9 + 4 L P 9 ) * ! 5 )
.!(!( (!.8:8( 42!8 * 545UL) 2!L P9)*!5) 4:59)2U4B: OU(54+484B: PL8:5!8.4!:5) 2!L P9)L!.8 )O!547) P94:4P8L )O!547)( !(P!4+4)( .89) 5!)94) )P!984:8L4=84) : 2! 78948L!( .!5)2)L)GC8 8 (!GU49 4L4)G98+C8 !(;U!.8 5!:58547) 2! L8 4:7!(54G84B:
1$% MES 1 2 *
2'& MES *$% MES ,t& MES -t& MES 0t& MES , 1 2 * , 1 2 * , 1 2 * , 1 2 * , 1 2 *
PREPARACIN DEL PROYECTO ! L 8 ) 9 8 4 B
!laboraci$n de la guía r%pida de criterios y consideraciones en el manejo de ductos !laboraci$n del per'l topogr%'co del ducto /P.0
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: P 9 ) * ! * 5 ) 2 ! G 9 8 2 )
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)btenci$n y proyecci$n de los volúmenes de consumo del departamento de (anta ru" .!(!( (!.8:8( !speci'caciones de productos y unidades de bombeo 8plicaci$n de el an%lisis de balance de materia y energía al /PP70 7eri'caci$n de resultados mediante gra'cas comparativas 8plicaci$n del /diseWo factorial0 para el poliducto /P.0 8n%lisis y comparaci$n de resultados (elecci$n de la tubería 8P4 HL 8n%lisis de tensi$n para la tubería seleccionada onclusiones y
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1$% MES 1 2 * ,
Pagina #"
2'& MES *$% MES 1 2 * , 1 2 * ,
,t& MES 1 2 * ,
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-t& MES 1 2 * ,
0t& MES 1 2 * ,
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recomendaciones 2e'niciones y terminología 8ne6os
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1. COSTO DEL PROYECTO 11. CALCULO DEL DIAMETRO OPTIMO DE TUBERA PARA EL POLIDUCTO COCHABAMBA6MONTERO “PCM” MEDIANTE ANALISIS DE BALANCE DE MATERIA Y ENERGA 12. NOMBRE DE LA TAREA 1*. COSTO Sus. 1,. )btenci$n y proyecci$n de volúmenes de consumo 1-. - al departamento de (anta ru" 10. Planos topogr%'cos de /4G.0 5otal ? planos escala 1. - ?
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*,. BIBLIOGRAFA -
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9eglamento de transporte de #idrocarburos por ductos de F Ley Pub :YH La Pa", olivia< Gaceta o'cial de oliviaE F 1+eb , F3 (c#aum, Giles 9anald 7, !vett Oack , Liu #eng .ec%nica de los Iuidos e #idr%ulica >ra !d .adrid, !spaWa< !ditorial .c GraX AillE F> Petr$leos .e6icanos 1P!.![3 :orma :9+->-P!.![-FD 2iseWo, construcci$n, inspecci$n y mantenimiento de ductos terrestres para transporte y recolecci$n de #idrocarburos .&6ico 2+, .&6ico< P!.![E FD (ociedad americana de ingenieros mec%nicos 18(.!3 $digo 8(.! para tuberías a presi$n >?@ (istemas de transporte de #idrocarburos líquidos y otros líquidos por ductos de tubería :eX *ork, !U8< 8(.!E FD Gulf professional publis#ing 1GPP3 Pipeline rules of t#umb #andbook< quick and accurate solutions to your everyday pipeline problems H t# ed U(8< R! .c8llister, editorE FF !strategia boliviana de #idrocarburos 1!A3 La Pa", olivia< .inisterio de #idrocarburos y energíaE 1(ep FT3 8merican petroleum institute 18P43 8P4 (peci'cation for line pipe @Ft# !d, Ras#ington 2, U(8< 8P4 publis#ing serviceE 1.ay T, F3 )82! !ngineering softXare Pipe stress analisis seminar notes 8gencia :acional de Petr$leo Gas y iocombustibles 18:PG3 9egulamiento t&cnico de ductos terrestres 195253 para petr$leo, derivados y gas natural rasil< F? !nrique uellar, compilador La propiedad intelectualE 8puntes de la materia de 5ransporte y almacenaje de Aidrocarburos (anta ru", olivia< U8G9.E F? *unus 8 engel, Oo#n . imbala, .ec%nica de Iuidos-+undamentos y 8plicaciones, ?era !d, .&6ico 2+, .e6ico< !ditorial .c GraX AillE FD 2ivisi$n de 4ngeniería de 98:!, +lujo de Iuidos en v%lvulas, accesorios y tuberías,?era !d, .&6ico 2+, .&6ico< !ditorial .c GraX AillE feb,?T
8merican Petroleum 4nstitute 18P43 .anual of petroleum .easurement (tandards, #apter ??? 7olume orrection +actors ?st !d Ras#ington 2, U(8< 8P4 publis#ing serviceE 1august ?T3
*-. *0. *. *. *. ,. ,1. ,2. Franz Gabriel Zenteno Callahuara
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,*. ,,. ,-. ,0. ,. ,. ,. -. ES4UEMA TENTATI8O DEL PROYECTO DE GRADO -1. CALCULO DEL DIAMETRO PTIMO DE TUBERA PARA EL POLIDUCTO COCHABAMBA6MONTERO MEDIANTE ANALISIS DE BALANCE DE MATERIA Y ENERGA. -2. (U.894) ? 8P45UL) 4 ?? 4:59)2U4B: ?F PL8:5!8.4!:5) 2!L P9)L!.8 ?> OU(54+484B: ?@ )O!547)( ?H .!5)2)L)GC8 F 8P45UL) 44 F? 2e'nici$n de ducto F?? 2e'nici$n de oleoducto F?F 2e'nici$n de gasoducto F?> 2e'nici$n de poliducto FF Productos transportados por un poliducto y sus propiedades 'sicoquímicas FF? 2iesel oil FFF Gasolina especial FF> Nerosene FF@ Gas licuado de petr$leo FFH Oet fuel FFD 8v-gas F> (ecuencia de transporte de productos terminados por poliductos F>? 4nterfaces entre productos derivados de petr$leo F>F 7iscosidad equivalente de interfaces F>> Gravedad especi'ca equivalente de interfaces F@ 7olúmenes que se transportan actualmente al 2epartamento de (anta ru" desde la ciudad de oc#abamba mediante camiones cisterna F@? Proyecci$n de los volúmenes > 8P45UL) 444 >? !cuaci$n de balance de materia Franz Gabriel Zenteno Callahuara
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>?? Principio de conservaci$n de la materia >F !cuaci$n de balance de energía >F? Principio de conservaci$n de la energía >> 2e'nici$n de Iuido >@ Propiedades de los Iuidos >@? Peso especí'co >@F 2ensidad >@> 2ensidad relativa, o gravedad especi'ca >@@ Gravedad 8P4 >@H 7iscosidad >@D :umero de 9eynolds >@ Presi$n de vapor >@T Punto de inIamaci$n >@ 7olatilidad >H omba >H? ombas centrífugas >HF ombas reciprocantes >H> !speci'caciones t&cnicas de la bomba situada en la estaci$n abecera en oc#abamba >H@ !staciones intermedias de bombeo >HH !staciones intermedias de reducci$n >D audal >D? audal m%6imo de operaci$n > Presi$n >? Presi$n #idrost%tica >F Presi$n de operaci$n m%6ima 1.8)P3 >T 2istancia >T? Perdida por fricci$n debido a imperfecciones en la tubería >TF Perdidas por fricci$n debido a accesorios en la tubería > Gravedad >? 2i%metro >?? 2i%metro interno >?F 2i%metro e6terno >?> !spesor de tubería >?@ 2i%metro $ptimo @ 8P45UL) 47 @? 5emperatura @?? 5emperatura de diseWo @?F 2ilataci$n o contracci$n de tuberías afectas por temperatura @?> !6pansi$n o contracci$n de Iuidos por temperatura @F Presi$n de diseWo @F? Presi$n interna de diseWo @FF Presi$n e6terna de diseWo @> (elecci$n de tuberías 8P4 HL @@ 8n%lisis de tensi$n para la tubería seleccionada Franz Gabriel Zenteno Callahuara
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