Propano Ducto-colombia Tesis

ING. JAIRO ENRIQUE MUÑOZ MANTILLA. MANTILLA.

MUNICIPIO DE SALADOBLANCO DEPARTAMENTO DEPARTAMENTO DEL HUILA HUILA

REPUBLICA DE COLOMBIA

FOTOGRAFIA: PROPANODUCTO PROPANODUCTO DE LA CIUDAD DE SANTA MARIA (HUILA)

FORMULACION FORMULACION Y DISEÑO DEL PROYECTO GASODUCTO URBANO DOMICILIARIO DEL MUNICIPIO DE SALADOBLANCO, DEPARTAMENTO DEL HUILA, PARA LA PRESTACION DEL SERVICIO PUBLICO DOMICILIARIO DE DISTRIBUCION DE GAS COMBUSTIBLE POR REDES DE TUBERIA, UTILIZANDO LA TECNOLOGIA DE GAS LICUADO DE PETROLEO (GLP). ESTUDIO TÉCNICO DE INGENIERÍA. ELABORADO POR: ING. JAIRO E. MUÑOZ MANTILLA. MATRICULA PROFESIONAL 25202-16207 CUNDINAMARCA.

NEIVA, SEPTIEMBRE DE 2008.

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OFICINA: CALLE 25 No. 3-40 DE NEIVA. EDIFICIO SERVIGAS & ASOCIADOS. TELEFAX 8742828 Y 8750110. CELULARES 3153240243 Y 3112101939.


ESTUDIO TECNICO.

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ESTUDIO TECNICO.

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TABLA DE CONTENIDO.

1.

GENERALIDADES.

1.1.

ANTECEDENTES.

1.2. 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 1.2.5 1.2.6

DESCRIPCION GASODUCTOS URBANOS. GASES COMBUSTIBLES. PROGRAMA DE MASIFICACION DEL GAS. BENEFICIOS DEL GAS PROPANO (G.L.P.) POR REDES. SEGURIDAD DEL GAS LICUADO DEL PETROLEO POR REDES. PROCEDIMIENTO PARA DISTRIBUIR GAS PROPANO (G.L.P.) POR REDES. COSTOS.

1.3.

LOCALIZACION.

1.4.

JUSTIFICACION DEL PROYECTO.

1.5.

DESCRIPCION DEL PROYECTO (PROPANODUCTO). (PROPANODUCTO).

2.

RELACION DE LOS EQUIPOS CON LOS CUALES SE MANEJARA EL G.L.P.

3.

GASODOMESTICOS O EQUIPOS A GAS QUE CONSUMIRAN ESTE COMBUSTIBLE.

3.1.

CONSUMO MAXIMO Y CAPACIDAD INSTALADA POR VIVIENDA.

4.

BASES DE CÁLCULO.

4.1 4.1.1. 4.1.2. 4.1.3. 4.1.4.

BASES DE CÁLCULO PARA G.L.P. O GAS PROPANO. TRANSPORTE DEL G.L.P. PARA LA POBLACIÓN DE SALADOBLANCO. TANQUES DE ALMACENAMIENTO. ESTACION DE REGULACION. GASODUCTO URBANO - RED DE DISTRIBUCION.

4.2

BASES DE CÁLCULO PARA GAS NATURAL COMPRIMIDO (ALTERNATIVA).

5.

MEMORIAS DE CALCULO (PROPANODUCTO).

5.1.

CONSUMO DE LOS EQUIPOS (G.L.P).

5.2

VAPORIZACION DEL TANQUE.

5.3

VOLUMEN MAXIMO DE LLENADO DE TANQUES.

5.4

CAPACIDAD DEL TANQUE ESTACIONARIO Y FRECUENCIA DE LLENADO.

5.5

TANQUES DE ALMACENAMIENTO. ALMACENAMIENTO. HOJA 3 DE 42



5.6

ESTACION REGULADORA. REGULADORA.

5.7 5.7.1 5.7.2

CALCULO RED DE DISTRIBUCION (PROPANODUCTO (PROPANODUCTO - GASODUCTO). CALCULO RED DE DISTRIBUCION PARA GAS NATURAL. CALCULO RED PARA GAS PROPANO.

5.8

CALCULO DE INSTALACIONES.

5.9

CALCULO DE AREAS DE AIREACION, AIREACION, VENTILACION Y EVACUACION EVACUACION DE GASES.

6.

PLANOS DEL PROYECTO.

7.

CUANTIFICACION CUANTIFICACION DE MATERIALES Y PRESUPUESTO.

8.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. RECOMENDACIONES.

ANEXO I.

RESPONSABILIDAD CIVIL JAIRO ENRIQUE MUÑOZ MANTILLA

ANEXO II.

PLANO TANQUE DE ALMACENAMIENTO G.L.P. DE 3.000 GALONES.

ANEXO III.

PLANOS GASODUCTO DOMICILIARIO SALADOBLANCO. (Tres planos).

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ING. JAIRO ENRIQUE MUÑOZ MANTILLA.

1. GENERALIDADES.

1.1. ANTECEDENTES.

El Alcalde del Municipio de SALADOBLANCO (Huila), la Empresa SURCOLOMBIANA DE GAS S.A. – E.S.P. “SURGAS S.A. – E.S.P.” y la Gobernación del Departamento del Huila, han solicitado al Ingeniero JAIRO ENRIQUE MUÑOZ MANTILLA, la elaboración del Estudio Técnico Actualizado para el Proyecto GASODUCTO URBANO DOMICILIARIO PARA LA CIUDAD DE SALADOBLANCO (HUILA) . En la actualidad en el Departamento del Huila, los Núcleos urbanos que no cuentan con redes de Distribución domiciliaria de Gas Natural o de Gas Propano, enfrentan un problema de alta magnitud para la consecución de un combustible eficiente y limpio que pueda utilizarse en el sector domestico y comercial. La consecuencia funesta más directa de esta dificultad es el deterioro del medio ambiente ya sea por la tala y quema de bosques o por la contaminación de los residuos de combustión de energéticos considerados no limpios. Para solucionar este problema se esta presentando una tecnología que permite la distribución de Gas Licuado del Petróleo (G.L.P. o Gas Propano), a través de tuberías (Propanoducto), para servir a los diferentes consumidores potenciales, utilizando una tecnología apropiada y segura, con la ventaja adicional que el sistema de redes de distribución así como las instalaciones a construir, están diseñadas para que se pueda operar también Gas Natural, cuando se disponga de este abastecimiento. Por lo tanto es un sistema versátil, confiable, seguro y que permite establecer una solución apropiada para la realidad del Departamento del Huila y sus Pobladores. Los resultados de los estudios realizados por el Ingeniero JAIRO ENRIQUE MUÑOZ MANTILLA muestran que el Proyecto de Gas Domiciliario para la Ciudad de SALADOBLANCO es técnica y económicamente factible. 1.2. DESCRIPCIÓN GASODUCTOS URBANOS. 1.2.1. GASES COMBUSTIBLES. Los Gases Combustibles utilizados en la distribución por red para el consumo domestico, comercial e industrial son: 

GAS NATURAL (G.N.):

Es una mezcla de hidrocarburos livianos, la cual está conformada principalmente por metano, incluye, además, etano, propano y otros hidrocarburos más pesados. Puede contener algunos gases inertes tales como nitrógeno y dióxido de carbono, al igual que pequeñas cantidades de sulfuro de hidrogeno y oxigeno. Se obtiene de la explotación de depósitos subterráneos (yacimientos), en los cuales se encuentra en forma libre o asociado al petróleo.

Características de un Gas Natural Estándar: Poder Calórico = Gravedad Especifica con el Aire =

1000 BTU/PC. 0.6

Los Gases Naturales pertenecen a la Segunda Familia de los Gases Combustibles. Para su comercialización se hace necesario contar con un sistema de Gasoducto troncal que permita el transporte desde los sitios de producción hasta los sitios de consumo y su distribución domiciliaria se realiza mediante un HOJA 5 DE 42 OFICINA: CALLE 25 No. 3-40 DE NEIVA. EDIFICIO SERVIGAS & ASOCIADOS. TELEFAX 8742828 Y 8750110. CELULARES 3153240243 Y 3112101939.


red de tuberías que suministra el gas combustible a los diferentes usuarios residenciales, comerciales e industriales, a una presión no mayor de 60 Psi. 

GAS NATURAL COMPRIMIDO (G.N.C.):

Es una mezcla de hidrocarburos, principalmente metano, cuya presión se aumenta a través de un proceso de compresión y se almacena en recipientes cilíndricos de alta resistencia, para ser utilizados en Vehículos Automotores (Gas Natural Comprimido Vehicular – GNCV ) o para ser transportado y utilizado en sistemas de Distribución de Gas Combustible Domiciliario ( Gas Natural Comprimido Domiciliario – GNCD ). Por lo tanto es un Gas Natural que se comprime mediante medios mecánicos (compresores) y se inyecta en sistemas de almacenamiento autoportantes de alta presión (mayores de 2400 psi) para ser dispuesto para su utilización en motores de combustión interna (por ejemplo vehículos) o para su utilización en abastecimiento de sistemas de distribución domiciliaria de gas combustible.

El “Gas Natural Comprimido” por definición no es un sistema de distribución domiciliario sino un sistema de abastecimiento de Gas Combustible, o de transporte, al cual últimamente se le ha denominado “Gasoducto Virtual”. Para su distribución domiciliaria es necesario contar con un sitio de compresión alimentado por un Gasoducto troncal o ramal principal a mediana presión (minino ideal 250 Psi), donde se cuente con una serie de cilindros capaces de almacenarlo a altas presiones (3000 Psi) y su transporte se realiza a través de vehículos adecuados para tal fin, hasta un sistema de regulación de alta y media presión, para ser inyectado a la red de distribución a una presión no mayor de 60 Psi. . 

GAS LICUADO DEL PETROLEO (G.L.P.):

En Colombia se conoce como GAS PROPANO o Gas de Cilindro y es una mezcla de diferentes hidrocarburos como propano, butano, propileno, isobutano, butileno, etc. Esta generalmente asociado con vapor de agua y otros productos no combustibles que permanecen como residuos en los tanques o cilindros de almacenamiento. Esta mezcla de hidrocarburos en proporciones variables a condiciones normales es gaseosa, pero al comprimirla pasa a estado liquido. Este Gas Combustible se licua (Liquido) para su almacenamiento y transporte, pero su utilización es en estado de vapor (Gas). Se puede obtener en una planta de procesamiento de gas natural o en una refinería de Petróleo, en las unidades de ruptura catalítica.

Características de un Gas Propano Estándar: Poder Calórico = Gravedad Especifica con el Aire = Gravedad Especifica con el Agua =

2537 BTU/PC. 1.53 0.54

Los “Gases Propanos” (GLP) pertenecen a la Tercera Familia de los Gases Combustibles. En los proyectos donde se considere un consumo generalizado de G.L.P., su distribución puede realizarse a través de tanques estacionarios o semiestacionarios, desde los cuales una red de tuberías lo entrega a cada usuario en sus respectivos gasodomesticos. Este Sistema recibe el nombre de PROPANODUCTO. La presión de distribución no puede superar los 14,5 psi. Esta alternativa es la más indicada para la Ciudad de SALADOBLANCO .

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1.2.2. PROGRAMA DE MASIFICACION DEL USO DEL GAS. Se ha demostrado que el uso de la energía eléctrica y la gasolina en Colombia, distan considerablemente de ser económicos, para ser empleados en las cocinas de las viviendas. Un porcentaje excesivo de la energía eléctrica generada, se orienta a satisfacer al sector domestico, cuando se dispone de energéticos mucho más económicos para atender los consumos básicos de este sector. Para usos de cocción, que representan cerca del 80% de las necesidades de energía de las familias Colombianas, la utilización de Gas Natural y en su defecto de Gas Propano (G.L.P.), originan considerables ahorros, al sustituir el uso de energía eléctrica y otros combustibles que comparativamente resultan mas costosos que los mencionados Gases. Dado el alto costo de la energía eléctrica y las gasolinas, tanto para la economía Nacional como para los usuarios, resulta fundamental adelantar estos programas de distribución de Gas Propano por redes (Propanoductos) en las ciudades y poblaciones del País, en donde no se dispondrá a corto plazo de Gas Natural. 1.2.3. BENEFICIOS DEL GAS PROPANO (G.L.P.) POR REDES. Este combustible representa muchos beneficios para el usuario. Entre otros, se pueden mencionar los siguientes: • •

• • • • • •

• •

Bajo costo con relación a la energía eléctrica y la gasolina. Si se compara con el suministro de G.N.C. o G.L.P. por cilindros, la disponibilidad es mejor, el esfuerzo técnico y físico es menor y el pago se hace sobre lo que realmente se consume. Su rapidez de cocción de alimentos es mayor en comparación con la energía eléctrica. Facilita implementar alternativas productivas acorde con la realidad Municipal. Convierte las construcciones en áreas atractivas, valorizando las viviendas y facilitando la venta d e estas. El pago se realiza posterior al consumo, mediante facturación periódica. La instalación de tuberías para el suministro de G.L.P. no altera las partes estructurales de las construcciones. El pago de G.L.P. por redes, se hace por volumen real consumido y no por peso, evitando así pagar por una cantidad de líquidos que nunca salen del cilindro (agua y condensados), que disminuyen el volumen real comprado. Mejoramiento de la calidad de vida de la región. Operación sencilla y segura; Minimizando el riesgo de incendio y/o explosión.

1.2.4. SEGURIDAD DEL GAS LICUADO DEL PETROLEO POR REDES. La seguridad se mantiene en todas y cada una de las áreas relacionadas con la distribución del Gas, entre las cuales se tiene: •

•

•

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•

La tubería de polietileno ofrece protección contra la corrosión y garantiza una vida útil de por lo menos 30 años. El sistema de unión de tuberías es por termofusión con lo cual no se usan roscas, ni pegantes químicos, disminuyendo la posibilidad de escapes. La tubería se coloca en las zanjas en forma serpenteada, con el objeto de que absorba cualquier cambio brusco del suelo como un temblor, etc. En cuanto a las viviendas, se cuenta con válvulas de corte sectoriales (Grupos de viviendas), en las áreas cubiertas con la red de distribución. Cada casa cuenta con su válvula externa independiente y dentro de la vivienda cada artefacto tiene su válvula de control. El porcentaje de monóxido de carbono expedido por una combustión de gas es 100 veces menor al producido por otro combustible liquido o sólido alterno. Los tanques de almacenamiento están equipados con válvulas de seguridad que se disparan en el evento en que ocurra una sobrepresion, además de poseer todos los sistemas de control. HOJA 7 DE 42



•

• •

Se establecen programas de mantenimiento periódicos, con el objeto de garantizar la seguridad del personal como de los diferentes equipos. La presión de diseño es muchísimo mayor que la presión de trabajo. La presión de trabajo es relativamente mucho menor que la utilizada por los sistemas de suministro de Gas Natural, compensando así la seguridad del sistema.

1.2.5. PROCEDIMIENTO PARA DISTRIBUIR GAS PROPANO (G.L.P.) POR REDES. Todo Proyecto de G.L.P., G.N.C. o G.N. para distribución domiciliaria por redes, debe cumplir con una serie de requisitos exigidos por el Ministerio de Minas y Energía y la Comisión de Regulación de Energía y Gas (CREG), además de un informe a la Superintendencia de Servicios Públicos (SSP). Estos requisitos tienen que ver básicamente con los siguientes ítems: A. ESTUDIO TÉCNICO. Debe ser realizado por personal calificado con amplia experiencia en el área de G.L.P. por redes físicas o Gas Natural domiciliario y con matricula profesional vigente. Este estudio será el primer paso a seguir en el evento de que algún Núcleo Urbano desee contar con este tipo de Servicio Publico. B. CONSTRUCCION FISICA DEL PROYECTO. Posteriormente a la elaboración del estudio técnico, una vez conseguido los recursos, de acuerdo al costo total del proyecto y al análisis financiero de este, se procede a la construcción de la obra estableciendo un proceso de ejecución. Se puede establecer un plan piloto para que el proyecto pueda evolucionar a medida que se vayan consiguiendo los recursos económicos. La construcción física del proyecto consta del suministro de materiales (tuberías de polietileno, accesorios, etc.), construcción y prueba de hermeticidad de redes troncales, anillos e instalaciones domiciliarias, puesta en funcionamiento, monitoreo y ajuste del sistema. C. OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO. En cuanto a la operación y mantenimiento del Sistema de distribución del Gas, se deberá anexar este nuevo servicio público a la Empresa “SURGAS S.A. – E.S.P.”. La Administración Municipal adelantara un proceso de Concesión para la Operación que deberá manejar todos los criterios administrativos, técnicos, financieros y legales inherentes al Servicio Publico Domiciliario de Gas Combustible. Este proceso de concesión se podrá realizar una vez comiencen los trabajos de construcción del Proyecto. 1.2.6. COSTOS. El primer costo en que se incurre es en la elaboración del estudio inicial y la elaboración del proyecto, en los que se tiene en cuenta los gastos de desplazamiento y alojamiento en que debe incurrir el personal profesional y técnico para la elaboración del estudio de campo, gastos de diseño, elaboración de planos y del informe final. Este costo global dependerá de la magnitud de cada proyecto y de la diferente información suministrada para la elaboración de este. Los costos de construcción dependerán exclusivamente del resultado de este estudio inicial del proyecto.

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1.3. LOCALIZACION.

El Municipio de SALADOBLANCO se halla ubicado en al Sur Occidente del Departamento del Huila sobre los flancos de la cordillera Central. La extensión superficial del municipio es de 448 Km 2. La cabecera Municipal de SALADOBLANCO se halla a 1316 m de altura sobre el nivel del mar y disfruta de una temperatura promedio de 21 o C. Cuenta con una población de aproximadamente 2590 habitantes en el casco urbano. La distancia por carretera desde Neiva hasta la Ciudad de SALADOBLANCO es de 185 Km. La mayoría de los habitantes cuentan con los servicios de acueducto, alcantarillado y energía eléctrica. El sistema de suministro inicial para el Municipio de SALADOBLANCO será el de PROPANODUCTO (Gas Licuado del Petróleo por redes físicas) que se podrá reemplazar por suministro de G.N.C. o por Gas Natural normal cuando se encuentren yacimientos de Gas Natural en esta área geográfica o cuando se construya un gasoducto troncal de transporte para esta zona del Departamento del Huila.

1.4. JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO. Como se menciono anteriormente el Alcalde del Municipio de SALADOBLANCO desea presentar a la comunidad que dirige, una alternativa viable para dotar a la Ciudad de SALADOBLANCO de un sistema de distribución domiciliaria de Gas, cumpliendo con todas las especificaciones técnicas y de seguridad, así como todas las normas legales que rigen el sector. La población beneficiada con este proyecto, cuenta con el servicio de energía eléctrica en más del 96 %, acueducto, alcantarillado, líneas telefónicas y servicio de aseo en más del 93 %, siendo proporcionados por el Municipio. Posee Centro de salud, instalaciones deportivas, colegios y escuelas. La red vial del Municipio esta pavimentada en concreto o pavimento rígido por lo menos en un 42 %. El Municipio es eminentemente agrícola lo que genera una alta demanda de mano de obra. La industria se puede considerar incipiente y se reduce a unos pocos microempresarios que se han asociado con el propósito de integrar esfuerzos financieros y humanos en pro del desarrollo comunitario. HOJA 9 DE 42



En los actuales momentos la población soluciona el problema utilizando sistemas individuales de energía eléctrica, gasolina, leña y en mediana proporción el Gas propano en cilindros. Pero el uso de energía eléctrica y gasolina tiene un gran costo que hace que las familias de escasos recursos no los utilicen. Estas familias pobres utilizan materia vegetal como la leña, demandando un alto costo ambiental, debido a que talan los bosques para ser incinerados en hornillas y hornos rudimentarios, produciendo deterioro de las fuentes hídricas, de la fauna y flora, lo cual genera dificultad de vida en los pobladores de la región y al mismo tiempo afecta la imagen ecológica que posee este Municipio. Debido a la necesidad Nacional de reducir costos en el consumo de energía, los consumidores residenciales, comerciales e industriales han buscado nuevas alternativas energéticas para la generación de calor, cocción de alimentos y el calentamiento de agua, y para reducir los índices de quemaduras o incendios en los hogares. En tal sentido el gobierno Nacional ha encontrado en el Gas una alternativa energética eficiente, económica y segura y esta propendiendo por estimular sus usos como sustituto de la energía eléctrica. La alternativa seleccionada se torna beneficiosa respecto al medio ambiente por cuanto no se realizara tala de árboles para obtener leña, así mismo, se podrá proteger los nacimientos de los ríos y quebradas cercanas al casco urbano que es donde se obtiene el preciado liquido para el acueducto Municipal. Las consecuencias del Proyecto de Gas Domiciliario sobre el terreno serán mínimas ya que las excavaciones que se realizaran para enterrar las tuberías de polietileno son de poca profundidad y serán realizadas en áreas ya afectadas por trabajos de urbanismo. En la mayoría de las ciudades del mundo, antes de acometer obras de Gasoductos grandes, se mide la aceptación del sistema de distribución domiciliario con las instalaciones de Gas masivas servidas con G.L.P. En Colombia se tienen numerosos ejemplos de proyectos que se han realizado utilizando el sistema de distribución por red con G.L.P. en los diferentes conjuntos residenciales, como en poblaciones y ciudades. Entre los más conocidos y actuales podemos citar la ciudad “Salitre” en Santafe de Bogotá con más de 12000 usuarios utilizando este energético para después ser reemplazado por Gas Natural normal. En la ciudad de Cali se tuvieron aproximadamente 20000 usuarios servidos por Propanoductos y posteriormente han sido pasados a Gas Natural. En Medellín se realizo en el Barrio El Limonar un Propanoducto para aproximadamente 3000 usuarios con este sistema y al norte de la capital de Antioquia la población denominada Girardota cuenta con una red de distribución para mas de 18000 usuarios potenciales. Estos dos últimos Proyectos mencionados ya han sido habilitados con Gas Natural. En Ibagué existe un sin numero de urbanizaciones y condominios que cuentan con este sistema de distribución de G.L.P. y existe una cultura normal y cotidiana sobre este servicio desde hace ya mas de 20 años. En el Departamento del Huila, la Ciudad de Santa María cuenta con el primer Gasoducto Domiciliario “PROPANODUCTO” y esta en servicio desde Febrero del año 2000. Este Proyecto Piloto permitió confirmar las bondades de esta Solución y su facilidad de implementación, construcción, operación y mantenimiento. Posteriormente en el año 2003 fue puesto en servicio el Propanoducto de la Ciudad de Acevedo. En el año 2005 entraron a funcionar los Propanoductos de La Argentina, Iquira, Elias, Oporapa e Isnos y a finales del año 2008 los Propanoductos de Nataga y Colombia.

1.5. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO (PROPANODUCTO). La Ciudad de SALADOBLANCO cuenta con aproximadamente 532 unidades de vivienda construidas y una proyección hacia el futuro inmediato de unas 100 soluciones de vivienda a construir. Los datos suministrados por el Municipio de SALADOBLANCO establecen que existen también actualmente 27 locales comerciales y 12 centros institucionales. Por lo tanto los parámetros del Proyecto de Gas Domiciliario para la Ciudad de SALADOBLANCO se establecieron así: Para el Diseño de la red de distribución de Gas Domiciliario se considero una demanda equivalente para suministrar el servicio a 785 Unidades de Vivienda Equivalentes (Cubrimiento del crecimiento de la población a veinte años). •

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•

La Estación de Almacenamiento y Regulación se diseño para suministrar inicialmente la demanda de 577 instalaciones equivalentes de Gas Domiciliario, pero se dejo la posibilidad de expansión en forma práctica y fácil para poder soportar el suministro a mínimo 785 instalaciones equivalentes de Gas Domiciliario. Los Proyectos de Gas Domiciliario deben ser diseñados en forma de plan macro para evitar futuros problemas por expansión. Este criterio representa ahorros considerables hacia el futuro y evita perjuicio y molestias a la Comunidad servida.

De igual manera se considerara que el proyecto de la instalación del Gas Domiciliario será para suministrar Gas a las estufas de los usuarios potenciales en primera instancia. Sin embargo la instalación tipo o modelo podrá permitir instalar un mayor numero de gasodomesticos a través de derivaciones autorizadas y que cumplan con las normas técnicas Colombianas NTC. El Gas se llevara hasta los diferentes puntos de consumo por medio de un sistema de tuberías de polietileno que transcurrirán a lo largo de las calles de la población, por andenes y vías. Las tuberías de polietileno de media presión de las troncales son de 2” y 1”, los anillos serán de ¾” y ½” IPS de diámetro; las acometidas serán de ½” IPS Las tuberías de la instalación interna tipo operan a baja presión ya que van en el interior de las viviendas y serán de ½” nominal de PE-AL-PE. Las instalaciones comerciales e institucionales se diseñaran de acuerdo a su consumo pero se supone que los diámetros de 1” y ¾” serán suficientes. En conclusión, las tuberías instaladas son de polietileno de media densidad para las troncales, anillos y acometidas. Las instalaciones internas serán en tubería flexible (PE-AL-PE), las cuales se harán bajo completas condiciones de hermeticidad. Cada Instalación de las viviendas y locales, cuenta con una válvula manual tipo bola de cierre rápido, ubicada a la entrada del medidor de cada instalación y una válvula de cierre para cada Gasodomestico y estas se ubicaran en lugares de fácil acceso. TANQUES DE ALMACENAMIENTO Y SISTEMA DE REGULACION Y CONTROL. Teniendo en cuenta que se disponía de espacios libres en lotes del Municipio de SALADOBLANCO y para facilitar el mantenimiento de los tanques se decidió instalarlos en campo abierto, teniendo en cuenta lo especificado en el NFPA 58, numeral 3.2.3.3. Inicialmente esta previsto la Instalación de Un (1) Tanque de 3000 galones de capacidad cada uno, con la posibilidad de expansión para instalar dos (2) Tanques mas de igual capacidad de Almacenamiento, cuando se requiera. Se le construirá a cada tanque unas bases en concreto capaz de soportar su propio peso y el del G.L.P. Al rededor del sitio de fundación de los tanques se dejara una amplia zona de aislamiento y ventilación. El piso se compactara para sobre el fundir una cimentación en concreto donde ira soportado cada tanque, mediante los debidos soportes, todo lo cual estará diseñado para no permitir ningún movimiento o desplazamiento. El sitio deberá contar con drenaje natural que sacara las aguas lluvias en el menor tiempo posible y este drenaje deberá evitar que suba el nivel freático en el terreno donde se localizara el complejo de almacenamiento y regulación del G.L.P. Los tanques irán protegidos contra la corrosión mediante una capa de pintura de excelente calidad para proteger estructuras metálicas expuestas al efecto de la corrosión climática y atmosférica. Se contara con una estación de regulación ubicada en el mismo sitio de los tanques de almacenamiento. Esta estación de regulación permitirá el control del sistema de distribución domiciliaria de Gas logrando un nivel de seguridad óptimo para esta clase de servicio. Con esta presión regulada se suministrara el Gas a la red de distribución para ser HOJA 11 DE 42



utilizado por los diferentes usuarios. La Estación de Regulación esta calculada para que pueda entregar y controlar un caudal suficiente para mínimo las 1758 instalaciones equivalentes previstas en la expansión de la Red de Distribución. Esta estación de regulación y el sistema de almacenamiento deberán cumplir con las diferentes normas, decretos y resoluciones que rigen la materia. LINEAS TRONCALES Se colocaran y ensamblaran en tubería de polietileno de media densidad (PE 2306), según la norma correspondiente, con un limite de esfuerzo a largo plazo de 1250 Psi. Estas tuberías son las encargadas de llevar el caudal suficiente para cada grupo de viviendas, las cuales iniciaran desde el punto donde estarán localizados los tanques de almacenamiento y el sistema de regulación e irán recorriendo los diferentes sectores de la población hasta llegar a los barrios mas alejados en el casco urbano. Esta tubería trabajara a una presión de 14.5 Psig para propano, pero esta capacitada y diseñada para trabajar a 60 Psig con Gas Natural. Para su instalación, se efectuara una excavación aproximada de 0.3 m. X 0.6 m. de profundidad; paso seguido se extenderá la línea de polietileno, procediendo luego a tapar esta con material extraído de la zanja, siempre y cuando este libre de material con aristas que puedan dañar la tubería. A una altura aproximada de 30 cm. sobre el nivel del piso se colocara por todo el recorrido de la línea una cinta de señalización que previene a cualquier persona dañar la tubería. Una vez extendidas las líneas troncales se comenzaran a efectuar los acoples correspondientes a las derivaciones de anillos y acometidas para viviendas. Las líneas troncales calculadas para la Ciudad de SALADOBLANCO están conformadas por 400 metros de tubería de 2” y 2550 metros de tubería de 1”, con sus respectivos accesorios de Polietileno. ANILLOS PERIMETRALES DE MANZANA Y ACOMETIDAS. De las tuberías troncales, se derivaran, como ya se dijo, líneas de menor diámetro que anillaran perimetralmente las manzanas o cuadras del proyecto. El sistema de tuberías para los anillos perimetrales en la Ciudad de SALADOBLANCO está conformado por 4500 metros de tubería de ¾” y 2500 metros de tubería de ½” con sus respectivos accesorios de polietileno. De estos anillos y frente a cada unidad de vivienda, se efectuara una derivación por termofusion con el fin de realizar la acometida para las diferentes instalaciones. En este punto se colocaran transiciones polietileno-galvanizado, para poder construir las Instalaciones de Gas Domiciliario. El sistema de tuberías que conforman las Acometidas en la Ciudad de SALADOBLANCO estaría conformado por aproximadamente 2308 metros de tubería de ½” con sus respectivos accesorios. INSTALACIONES INTERNAS PARA GAS. Una vez se tenga realizada la Acometida de Gas, se instalara un pequeño tramo de tubería galvanizada para ser rematado con una válvula de corte o secciónamiento según el caso, para inmediatamente instalar en su orden, una universal, un regulador y un medidor de volumen. Del medidor de Gas se desprenderá una tubería flexible (tipo PEAL-PE) preferiblemente o de galvanizado, que llegara hasta la estufa previo instalación de una válvula de control y una manguera flexible especial para las instalaciones de los gasodomesticos y que les permite su mantenimiento y aseo adecuados. La cajilla de protección del sistema de medición y regulación cumple un papel importante en la seguridad del sistema. Su instalación deberá ser obligatoria. HOJA 12 DE 42



NORMAS APLICADAS. El siguiente listado de normas tiene como único objeto mencionar algunas de las normas a aplicar en este tipo de proyectos pero no se constituyen en las únicas a tener en cuenta. • • • • •

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ANSI Z-223-1, ANSI B.31.3, ANSI B.31.8. API 2510, API 2510 A. CODIGO ASME. NACE RPO169, NACE RPO178. NFPA 10, NFPA 13, NFPA 15, NFPA 16, NFPA 22, NFPA 24, NFPA 46, NFPA 50, NFPA 50A, NFPA 51, NFPA 54, NFPA 58, NFPA 70, NFPA 77. NORMAS TECNICAS COLOMBIANAS (NTC): GENERALES : NTC 522-1, NTC 1091, NTC 1672, NTC 1746, NTC 1908, NTC 2303, NTC 2505, NTC 2576, NTC 3410, NTC 3527, NTC 3531, NTC 3567. POR PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS DEL GAS: NTC 2303, NTC 2516, NTC 2517, NTC 2518, NTC 2521, NTC 2563. SISTEMAS PARA SUMINISTRO DE GAS: NTC 1421, NTC 1692, NTC 2505, NTC 3458, NTC 3624, NTC 3728, NTC 3742, NTC 3838, NTC 3853, NTC 3853-1, NTC 3949, NTC 4282. ELEMENTOS Y EQUIPOS PARA SISTEMAS DE SUMINISTRO DE GAS: NTC 332, NTC 1091, NTC 1746, NTC 1908, NTC 2104, NTC 2143, NTC 2249, NTC 2576, NTC 2587, NTC 2635, NTC 2728, NTC 2826, NTC 2936, NTC 3260, NTC 3290, NTC 3293, NTC 3359, NTC 3384, NTC 3409, NTC 3410, NTC 3423, NTC 3424, NTC 3470, NTC 3538, NTC 3561, NTC 3727. ELEMENTOS Y EQUIPOS PARA SISTEMAS DE SUMINISTRO DE GAS: NTC 3740, NTC 3741, NTC 3873, NTC 3944, NTC 3950, NTC 4128, NTC 4136, NTC 4354, E52. EQUIPOS QUE FUNCIONAN CON GAS: NTC 2832, NTC 3527, NTC 3531, NTC 3765, NTC 4082. INSTALACIONES DE EQUIPOS QUE FUNCIONAN CON GAS: NTC 3567, NTC 3631, NTC 3632, NTC 3643, NTC 3833. GAS COMO COMBUSTIBLE VEHICULAR: NTC 3768, NTC 3769, NTC 3770, NTC 3771, NTC 4300. RECIPIENTES PARA ALMACENAMIENTO DE GAS COMBUSTIBLE: NTC 522-1, NTC 522-2, NTC 1672, NTC 1861, NTC 2462, NTC 2690, NTC 3264, NTC 3712, NTC 3847. MATERIALES Y ENSAYOS DE ELEMENTOS PARA LA INDUSTRIA DEL GAS: NTC 9, NTC 1125, NTC 1156, NTC 2057, NTC 2515, NTC 2548, NTC 2935, NTC 2962, NTC 3254, NTC 3257, NTC 3378, NTC 3578, NTC 3579. •

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Las Normas Técnicas Colombianas (NTC) tendrán prelación respecto a la aplicación de normas internacionales.

2. RELACION DE LOS EQUIPOS CON LOS CUALES SE MANEJARA EL G.L.P. Para el manejo del G.L.P. es necesario contar con equipos suficientemente capaces de garantizar el adecuado funcionamiento del sistema. Estos equipos son: 

Tanques de almacenamiento de G.L.P. de 3000 galones aproximados de capacidad cada uno, fabricado bajo las especificaciones del Código ASME (American Society of Mechanical Engineers), Sección VIII, División 1. HOJA 13 DE 42


ING. JAIRO ENRIQUE MUÑOZ MANTILLA.      

Accesorios y equipos para el funcionamiento y control de los tanques de almacenamiento del Gas Licuado del Petróleo (G.L.P.). Sistema de regulación doble, trabajador - monitor para controlar el Gas. Tuberías metálicas para alta, media y baja presión. Tuberías de polietileno para media presión. Sistema de regulación y medición en cada unidad de vivienda. Accesorios y elementos para las instalaciones domesticas y comerciales.

3. GASODOMESTICOS O EQUIPOS A GAS QUE CONSUMIRAN ESTE COMBUSTIBLE. Para cada unidad de vivienda se ha considerado solamente la estufa como el gasodomestico a consumir G.L.P. Se considera las instalaciones comerciales e institucionales semejantes a las domesticas, manejando el criterio de equivalencia en consumo, como se explicara mas adelante. Este criterio facilita considerablemente los procesos de cálculo y proyecciones. Para el consumo de G.L.P. se considera por lo tanto una estufa de cuatro (4) quemadores sin horno en cada vivienda. Se deberá considerar también el factor de simultaneidad para el cálculo y diseño de los tanques de almacenamiento.

3.1. CONSUMO MAXIMO Y CAPACIDAD INSTALADA POR VIVIENDA.

DEMANDA DE GAS NATURAL. Para establecer la demanda de Gas Natural se realizó un Estudio de las viviendas existentes en la Ciudad de SALADOBLANCO y el número de lotes en donde se está construyendo, así como las diferentes instalaciones comerciales, micro industrias e institutos y la clase y cantidad de combustibles que utilizan para su funcionamiento. El consumo histórico en el Departamento del Huila, así como el promedio Nacional, establece que una vivienda normal (Compuesta por cuatro personas) registra un consumo de 26 metros cúbicos de Gas Natural por mes, cuando utiliza el servicio para cocción de alimentos, es decir a través de la estufa con horno. Sin embargo se utilizara para este proyecto una demanda mínima de 30 metros cúbicos por mes con el propósito de establecer proyecciones de consumo para calentamiento de agua u otras aplicaciones. Por lo tanto se considerara un consumo diario de Gas Natural de 35.32 Pies Cúbicos por día por cada vivienda tipo. La cantidad y clase de combustibles que se viene utilizando se convierten proporcionalmente a pies cúbicos de Gas Natural y se establece la unidad equivalente de diseño. Inicialmente se Proyecto el Número de viviendas residenciales, locales comerciales y sedes institucionales, cuyo resultado se muestra a continuación:

INFORMACIÓN INICIAL AÑO 2008 SECTOR RESIDENCIAL ESTRATO 1 ESTRATO 2 ESTRATO 3 ESTRATO 4 ESTRATO 5

CIUDAD DE SALADOBLANCO No. VIVIENDAS

Proyección a corto Plazo (menor a 3 años)

CLASIFICACIÓN 532

100

187 291 54 0 0 HOJA 14 DE 42



ESTRATO 6 COMERCIAL INSTITUCIONAL INDUSTRIAL OTROS TOTAL

0 27 12 0 0 571

27 12 0 571

100

CIUDAD DE SALADOBLANCO MUNICIPIO DE SALADOBLANCO (HUILA) PROYECCIÓN DE VIVIENDA URBANA AÑO

NUMERO VIVIENDAS NUMERO LOCALES NUMERO LOCALES RESIDENCIALES COMERCIALES INSTITUCIONALES 2008 532 27 12 2009 565 27 12 2010 598 28 12 2011 632 29 12 2012 637 29 13 2013 642 30 13 647 30 13 2014 2015 652 31 13 2016 657 32 14 662 32 14 2017 2018 667 33 14 2019 672 34 14 677 35 15 2020 2021 682 36 15 2022 687 37 15 2023 692 37 15 2024 698 38 16 2025 704 38 16 711 39 16 2026 2027 719 40 16 NOTA: Fuente Municipio de Saladoblanco y correlación con DANE.

NUMERO LOCALES INDUSTRIALES 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Se establece por lo tanto un cuadro resumen de viviendas residenciales, locales comerciales y sedes institucionales tanto para el año 2008 como para el año 2027.

CIUDAD DE SALADOBLANCO MUNICIPIO DE SALADOBLANCO (HUILA) ESTRATIFICACIÓN VIVIENDA URBANA SECTOR

NUMERO VIVIENDAS HOJA 15 DE 42



AÑO 2008

AÑO 2027

SECTOR RESIDENCIAL Estrato 1 Estrato 2 Estrato 3 Estrato 4 Estrato 5 Estrato 6 SUBTOTAL

187 291 54 0 0 0

253 393 73 0 0 0

532

719

SECTOR COMERCIAL

27

40

SECTOR INSTITUCIONAL

12

16

SECTOR INDUSTRIAL

0

0

571

775

TOTAL

NOTA: Fuente Municipio de Saladoblanco y correlación con DANE. Posteriormente se estableció el consumo de Gas Natural Domiciliario para toda la Comunidad de la Ciudad de SALADOBLANCO en el año 2008.

CIUDAD DE SALADOBLANCO MUNICIPIO DE SALADOBLANCO (HUILA) CONSUMO DE GAS NATURAL DOMICILIARIO (AÑO 2008) DESCRIPCIÓN SECTOR RESIDENCIAL SECTOR COMERCIAL SECTOR INSTITUCIONAL SECTOR INDUSTRIAL TOTAL

NUMERO DE UNIDADES 532 27 12 0 571

CONSUMO ESTÁNDAR CONSUMO HORA (M3/D) (PC/D) CRITICA (PC/H) 532 18790 5078 81 2861 477 36 1272 212 0 0 0

UNIDAD EQUIVALENTE (Vivienda Tipo Residencial) 508 48 21 0

5767

577

649

22923

Y por ultimo se estableció el consumo de Gas Natural Domiciliario para toda la Comunidad de la Ciudad de SALADOBLANCO Proyectada al año 2027.

CIUDAD DE SALADOBLANCO MUNICIPIO DE SALADOBLANCO (HUILA) PROYECCIÓN DE CONSUMO DE GAS NATURAL DOMICILIARIO (AÑO 2027) DESCRIPCIÓN

NUMERO DE

CONSUMO ESTÁNDAR

CONSUMO HORA

UNIDAD EQUIVALENTE

HOJA 16 DE 42



SECTOR RESIDENCIAL SECTOR COMERCIAL SECTOR INSTITUCIONAL SECTOR INDUSTRIAL

UNIDADES 719 40 16 0

(M3/D) 719 120 48 0

(PC/D) 25395 4238 1695 0

CRITICA (PC/H) 6864 706 283 0

(Vivienda Tipo Residencial) 686 71 28 0

775

887

31329

7852

785

TOTAL

El consumo máximo diario demandado por la Ciudad de SALADOBLANCO , si toda la comunidad utilizara Gas Natural Domiciliario, será de 31329 PC/DIA (887M3/DIA) en el año 2027. Este consumo diario se establece en caudal para la hora pico, el cual se establece en 7852 PC/H, el cual se debe considerar como la demanda de diseño de la Red de Distribución.

DEMANDA DE GAS PROPANO (G.L.P.). Se realiza la correspondencia energética entre el Gas Natural y el G.L.P. bajo el siguiente concepto técnico: 1 pie cúbico de Gas Propano equivale a 2,537 pies cúbicos de Gas Natural por efecto del poder calórico de cada uno.

Demanda Actual de Gas Propano:

CIUDAD DE SALADOBLANCO MUNICIPIO DE SALADOBLANCO (HUILA) CONSUMO DE GAS PROPANO (GLP) DOMICILIARIO (AÑO 2008) DESCRIPCIÓN SECTOR RESIDENCIAL SECTOR COMERCIAL SECTOR INSTITUCIONAL SECTOR INDUSTRIAL TOTAL

NUMERO DE UNIDADES 532 27 12 0 571

CONSUMO ESTÁNDAR CONSUMO HORA (M3/D) (PC/D) CRITICA (PC/H) 212,8 7516 2031 32,4 1144 191 14,4 509 85 0 0 0

UNIDAD EQUIVALENTE (Vivienda Tipo Residencial) 508 48 21 0

2307

577

259,6

9169

Por lo tanto el consumo actual de G.L.P. es de 9169 Pies Cúbicos diarios (Con esta demanda de “Gas Propano” se calculara todo lo relacionado con la Estación de Almacenamiento y Regulación del Propanoducto para la Ciudad de SALADOBLANCO).

Demanda Proyectada de Gas Propano:

CIUDAD DE SALADOBLANCO MUNICIPIO DE SALADOBLANCO (HUILA) PROYECCIÓN DE CONSUMO DE GAS PROPANO (GLP) DOMICILIARIO (AÑO 2027) DESCRIPCIÓN SECTOR RESIDENCIAL SECTOR COMERCIAL

NUMERO DE UNIDADES 719 40

CONSUMO ESTÁNDAR CONSUMO HORA (M3/D) (PC/D) CRITICA (PC/H) 287,6 10158 2745 48 1695 283

UNIDAD EQUIVALENTE (Vivienda Tipo Residencial) 686 71

HOJA 17 DE 42



SECTOR INSTITUCIONAL SECTOR INDUSTRIAL TOTAL

16 0

19,2 0

678 0

113 0

28 0

775

354,8

12532

3141

785

El Proyecto de Gas G.L.P. Domiciliario (PROPANODUCTO) para la Ciudad de SALADOBLANCO , tendrá en cuenta los siguientes criterios de diseño, cálculo y presupuesto: El diseño de la red de distribución se realizará para una demanda de 12532 PCS/DIA de Gas G.L.P. La demanda actual se Proyecto a Veinte años, realizando la correspondencia pertinente al numero de viviendas actuales y proyectadas. Según la tasa de crecimiento y las proyecciones de Población realizadas por el Departamento del Huila, podemos estimar que esta oferta de 12532 PCS/DIA se copará hasta mas halla del año 2027, lo cual permite asegurar que el tiempo de vida del proyecto es óptimo. Cuando se cope la capacidad de distribución de la red, se deberá recalcular el sistema de mallas troncales y ejecutar las ampliaciones necesarias, pero los cambios afectaran muy poco la operación del Sistema en general. La Estación de Almacenamiento y Regulación debe diseñarse para la demanda actual de combustible pero estableciendo las posibilidades de expansión del Sistema mínimo para los próximos Quince años. El numero de Tanques de Almacenamiento se establece mínimo en dos (2), para poder realizar los mantenimientos respectivos y así establecer un criterio de contingencia. Al diseñar y calcular el Proyecto para Gas Natural y para Gas Propano (G.L.P.) estamos permitiéndole al Sistema de Gasoducto Domiciliario un amplio grado de versatilidad sin limitaciones de ningún aspecto. •

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4. BASES DE CÁLCULO. 4.1. BASES DE CÁLCULO PARA G.L.P. O “GAS PROPANO” (PROPANODUCTO). 4.1.1 TRANSPORTE DEL G.L.P. PARA LA CIUDAD DE SALADOBLANCO (PROPANODUCTO). El transporte del Gas Propano que se necesita para el proyecto de Gas Domiciliario para la Ciudad de SALADOBLANCO se podra contratar con personas particulares y que realicen estos trabajos en forma rutinaria. Este transporte es de fácil contratación a nivel Departamental y Nacional y las tarifas son reguladas por el efecto oferta demanda, lo que permite realizar negociaciones favorables para los usuarios. El transporte masivo de G.L.P. se realiza a través de camiones cisternas o carrotanques, denominados “Plantas Móviles”, los cuales varían de tamaño, cumpliendo siempre con las normas técnicas y de seguridad que los regulan. La ventaja de estas condiciones es que el suministro no dependerá de una sola persona natural o jurídica, evitando así el manejo de tarifas de transporte por posición dominante. 4.1.2. TANQUES DE ALMACENAMIENTO (PROPANODUCTO). El dimensionamiento de los tanques de almacenamiento, dependerá de la capacidad de vaporización de estos y directamente ligado al consumo horario, mas precisamente al consumo o demanda de hora pico Como es lógico pensar, en determinadas horas del día existirá una demanda pico para la cual se debe diseñar, comúnmente llamado caudal de diseño. La experiencia práctica y la adopción de factores de coincidencia y simultaneidad al nivel de comunidad, han llevado a adoptar curvas de utilización porcentual para una cantidad de usuarios. Estas curvas varían, dependiendo de muchos factores, tales como el clima, costumbres de la región, situación o localización, etc. Se concluye fácilmente que los distintos gasodomesticos de una población no están encendidos todos al mismo tiempo y con la misma máxima capacidad, por lo tanto debe considerarse un factor de simultaneidad para el cálculo de los tanques de almacenamiento. HOJA 18 DE 42



Para el proyecto de Gas Domiciliario para la Ciudad de SALADOBLANCO con G.L.P. adoptamos un factor de simultaneidad de 0.26, que involucra un porcentaje de seguridad para el servicio continuo de distribución. Se debe también calcular como ya se menciono la capacidad de vaporización del tanque y se establecerá también el volumen máximo de llenado de los tanques, dando como resultado la frecuencia de llenado de los mismos. 4.1.3. ESTACION DE REGULACION (PROPANODUCTO). En el lugar donde serán instalados los tanques de almacenamiento de Gas Propano, será colocado el sistema de regulación para la Ciudad de SALADOBLANCO , en este lugar se abatirá la presión promedio de los tanques hasta una presión de salida de máximo 14.50 Psig. Los tanques se conectarán al sistema de regulación por medio de tubería de acero y éste se conectará a la red de distribución en polietileno por medio de la brida de transición. Con el fin de ofrecer una eficiencia máxima y un funcionamiento de los equipos en optimas condiciones, es necesario la instalación de un sistema de regulación monitoreada, la cual nos garantiza una presión estable para el sistema de tuberías de Polietileno y nos brinda mas seguridad en el evento de que un regulador falle, impidiendo así que la presión de los tanques estacionarios pase a la red de distribución. El regulador principal es seguido en serie de un regulador monitor, el cual censa la presión gas abajo y toma el control en caso de un mal funcionamiento del regulador principal. La presión de entrega, cuando el regulador monitor opera, es ligeramente superior a la normalizada y dado que se instalan sistemas de pilotos muy confiables, se pueden tener ajustes de presión entre estos dos reguladores cercanos. Cuando un gasoducto troncal de Gas Natural sea construido, o se disponga de la posibilidad de Gas Natural Comprimido, el recinto anteriormente descrito será el punto de llegada a la Ciudad de SALADOBLANCO y será utilizado para implementar una caseta-estación reguladora igual a las que se han construido en el Departamento de Huila, la cual constará de una caseta, un sistema de almacenamiento para G.N.C., reguladores de alta, decantador para separación de líquidos y sólidos, una regulación monitora que abatirá la presión de salida a una máxima de 60 Psig, etc. 4.1.4. GASODUCTO URBANO - RED DE DISTRIBUCION (PROPANODUCTO). Con la presión de regulación de 14.50 Psig, el Gas Propano se distribuye a las troncales de polietileno y líneas de ramal. El diseño de las troncales se realiza para "mallas" de Gas de las cuales se derivan los diferentes ramales; este sistema garantiza un suministro mínimo al 90% de la red en caso de sacar alguna línea de servicio, excepto la del tramo inicial de distribución. Las redes están dotadas de poliválvulas que permiten aislar el tramo que requiere mantenimiento o reparación. De las líneas troncales y de los ramales se sirven los diferentes anillos de distribución, los cuales tienen un control por medio de válvulas para independizarlos de la alimentación. De los anillos se derivan las acometidas que con sus accesorios de transición (polietileno - galvanizado) servirán las instalaciones construidas en elementos metálicos (galvanizado, acero o cobre), contando además con válvulas de control y con un regulador doméstico para servir a los artefactos de consumo, previo paso por un medidor volumétrico doméstico. Finalmente debe tenerse en cuenta que la comparación entre los dos sistemas de suministro (G.L.P. y G.N. o G.N.C.), se establece fundamentalmente en la forma de abastecimiento del gas desde la fuente de suministro hasta la cabecera del gasoducto urbano, donde empieza la red de polietileno. A partir de allí, después del sistema de regulación, la situación es exactamente igual en todos los casos. HOJA 19 DE 42 OFICINA: CALLE 25 No. 3-40 DE NEIVA. EDIFICIO SERVIGAS & ASOCIADOS. TELEFAX 8742828 Y 8750110. CELULARES 3153240243 Y 3112101939.


Este proyecto da servicio a la totalidad del casco urbano de SALADOBLANCO permitiendo ampliación hacia cualquier sector de expansión o desarrollo. El costo de este sistema de suministro de G.L.P. es mucho menor que el gasoducto troncal o el G.N.C. en la inversión inicial. El sistema de transporte más seguro es el de gasoducto troncal, pues el abastecimiento de Gas Natural es de forma continua y no está tan limitado por las fallas técnicas y humanas de los equipos y el personal de operación. Sin embargo el potencial de consumo actual de SALADOBLANCO se considera bajo, por lo que se puede asegurar un suministro permanente y eficiente con el sistema de transporte y almacenamiento de Gas Propano.

4.2. BASES DE CÁLCULO PARA GAS NATURAL COMPRIMIDO DOMICILIARIO. (ALTERNATIVA).

Descripción del sistema de Gas Natural Comprimido Domiciliario (G.N.C.D.) para el abastecimiento de un Gasoducto urbano. Para el abastecimiento del Gas Natural a las poblaciones que ya lo poseen en el Departamento del Huila (Pitalito, Timana, Agrado, El Pital, Altamira, Guadalupe, Suaza, Garzón, La Plata, etc.) se estableció el Sistema de Gas Natural Comprimido. El Sistema es relativamente reciente en nuestro País. Esta nueva tecnología es un medio para llegar a Ciudades, Poblaciones y Centros Poblados donde resulta difícil (ya sea por factores económicos o técnicos) implementar el sistema tradicional de gasoducto troncal. Se trata de almacenar Gas Natural Comprimido a alta presión (3000 Psig), en cilindros especialmente diseñados para este fin, los cuales se agrupan en módulos para ser transportados hasta el lugar adecuado. Este sistema cuenta con 5 partes indispensables: La compresión, el almacenamiento, el medio de transporte, la estación de regulación y el gasoducto urbano. A. ESTACIONES DE COMPRESION Y LLENADO (ALTERNATIVA). La estación está compuesta por uno o más compresores (lo mínimo óptimo es un compresor doble o dos compresores normales), dependiendo de la capacidad requerida para cada caso particular. La compresión del Gas Natural se produce a 3600 Psig, presión que sirve para llenar los sistemas de almacenamiento (acumuladores). Adicionalmente la estación puede contar con un sistema de regulación y filtrado del gas que va a los compresores, de manera que éstos tengan un funcionamiento adecuado. Este sistema de regulación puede ser del tipo tradicional utilizado para las redes urbanas. Su función principal es asegurar que el gas llegue a los compresores dentro de un rango determinado de presiones para lograr un funcionamiento óptimo de los equipos. La estación de compresión y llenado cuenta con equipos dispensadores similares a los utilizados en las estaciones de servicio a granel para el llenado de los sistemas de almacenamiento. La compresión en la estación “SURGAS S.A. – E.S.P.” en Neiva es efectuada a través de dos (2) compresores “ASPRO” (Tecnología Argentina) que permite elevar la presión hasta 3600 Psig, lo cual facilita el llenado de los módulos de cilindros para almacenamiento a 3000 Psig. Para el llenado se utilizan seis (6) “columnas de carga”. B. SISTEMA DE ALMACENAMIENTO (ALTERNATIVA). El sistema de almacenamiento está compuesto por un conjunto de cilindros especialmente diseñados para soportar la presión a la que se transporta el Gas Natural Comprimido (3000 Psig). HOJA 20 DE 42



Para la construcción de los módulos (bancos de cilindros) se utilizan cilindros sin costura y adecuados a ciertas condiciones técnicas, como son los tamaños de la carrocería del medio de transporte, etc. El módulo ideal se construye en forma de "canasta", mediante perfiles metálicos que conforman la estructura en la que se instalan los cilindros en sentido vertical, firmemente soportados para evitar su movimiento relativo y un sistema de tubería que conforma una red de vasos comunicantes que permiten la fácil carga y descarga de Gas Natural de los cilindros. La estructura cuenta con apoyos y puntas de fijación para permitir su movilización y manipuleo mediante grúa hidráulica si son independientes, o un sistema de gatos hidráulicos si son estructuras ensambladas a platones de carrocería. El control de flujo se establece mediante un panel de válvulas colocado en la parte superior de la canasta y consta de una serie de válvulas para el cargue, el corte del flujo del Gas Natural, etc. El módulo normalizado está conformado por 16 cilindros ensamblados en forma vertical. El cilindro tiene las siguientes especificaciones técnicas: - Material - Construcción - Presión de trabajo - Presión máxima - Capacidad - Diámetro exterior - Longitud - Espesor pared - Peso vacío - Peso total

: Acero templado : Sin costura : 3000 Psig : 4400 Psig : 90 +- 5% litros de H 2O (~19 m3 de gas) : 273 +-- 1% mm : 1943 +- 2% mm : 6.3 ++- 10% mm : 90 +- 6% Kg. : 110 +- 6% Kg. (cilindro + gas + accesorios)

Por lo tanto el módulo normalizado tiene las siguientes características: - Número de cilindros por módulo - Dimensión del módulo * Largo * Ancho * Alto - Capacidad del módulo Peso del módulo

: 16 U : 1.20 m : 1.20 m : 2.20 m : 1440 +- 5% litros de H 2O (~304 m3 de gas) : 2000 +- 5% Kg.

Los sistemas que exigen una mayor capacidad de gas o para donde los acumuladores (canastas) puedan presentar algún inconveniente, se han desarrollado cilindros de gran capacidad (aunque el costo es bastante alto) cuyas especificaciones técnicas son las siguientes: - Material - Construcción - Presión de trabajo - Presión máxima - Capacidad - Diámetro exterior - Longitud - Espesor pared - Peso vacío - Peso total

: Acero templado : Sin costura : 3000 Psig : 4400 Psig : 400 m3 de gas (1600 litros de H 2O) : 531 mm : 8.950 mm : 15 mm : 1700 Kg. : 1995 Kg. (cilindros + gas + accesorios) HOJA 21 DE 42



Con los grandes cilindros se construyen sistemas de transporte de 5, 10 y 15 cilindros "Bomboloni o Jumbo", con una capacidad de 2000, 4000 y 6000 m 3 de gas. Estos sistemas se instalan directamente sobre “trailers”, en posición horizontal, firmemente soportados y con un sistema de tubería que conforman una red de vasos comunicantes similar al de las canastas, aunque mas sencillo. En este sistema, el trailer es la unidad integral de servicio y éste se deja estacionado en el sitio donde se debe entregar el Gas Natural Comprimido. C. SISTEMA DE TRANSPORTE (ALTERNATIVA). Los acumuladores normalizados de gas natural comprimido son transportados mediante camiones articulados adaptados para esta labor en el número en que la capacidad de carga del camión pueda movilizarlos. El camión es complementado con una grúa hidráulica articulada de mínimo 5 toneladas de capacidad al pie del camión para permitir el cargue, descargue y movilización de los acumuladores (módulos). Los “Trailers” son movilizados con el respectivo Tracto Camión. Teniendo en consideración lo dicho, el equipo necesario para el transporte de Gas Natural Comprimido consta de: -

Camión articulado normal reforzado. Refuerzo del chasis, cambio de llantas y arreglo de transmisión. Carrocería y su adaptación al sistema de transporte Grúa hidráulica para cargue y descargue o similar Módulos (acumuladores) para almacenamiento de Gas Natural

D. ESTACION DE REGULACION PARA GAS NATURAL COMPRIMIDO (ALTERNATIVA) Los acumuladores de Gas Natural Comprimido son localizados en el sitio de regulación en cada una de las poblaciones. En este lugar se reduce la presión de los acumuladores (~ 3000 Psig) hasta una presión de distribución máxima de 60 Psig. La estación de regulación está compuesta por dos (2) etapas de regulación con un sistema de calentamiento del gas con el fin de evitar la formación de hidratos que pueden afectar los equipos. Los módulos se conectan a la red de distribución por medio de un sistema de acople (manguera y accesorios) que los liga al sistema de regulación y ésta última se conecta a la red de polietileno por medio de una brida de transición. En estos proyectos la estación de regulación es un complejo, el cual sirve como la estación propiamente dicha, la oficina para inscripciones, pagos, etc. y el normal funcionamiento de todo el sistema de Gas Natural Comprimido. La estación reguladora debe cumplir con normas y reglamentos para el montaje y operación y con las medidas y elementos de seguridad para este tipo de obras. La totalidad del complejo está cerrado, ya sea en malla metálica y/o muro de ladrillo y/o cerramiento en alambre de puas. En el caso que más tarde sea construido el gasoducto troncal, el recinto anteriormente descrito es el punto de llegada para la respectiva Ciudad o Población y se implementará una estación reguladora, utilizando la mayor parte del sistema empleado para el Gas Natural Comprimido. HOJA 22 DE 42



E. GASODUCTO URBANO - RED DE DISTRIBUCION (ALTERNATIVA) Con la presión de regulación, el Gas Natural se distribuye a las troncales de polietileno y líneas de ramales. El diseño de las troncales se realizó para redes de Gas Natural de las cuales se derivan las líneas de ramales; este sistema garantiza un suministro mínimo al 90% de la red en caso de sacar alguna línea de servicio, excepto la del tramo inicial de distribución. Las redes de gas están dotadas de poliválvulas que permiten aislar el tramo que requiere mantenimiento o reparación. De las líneas troncales y de ramales se servirán líneas de anillos (de distribución), los cuales tienen un control por medio de válvulas para independizarlos de la alimentación. De los anillos se derivan las acometidas con sus accesorios de transición (polietileno - galvanizado), se servirán las instalaciones construidas en elementos metálicos (galvanizado, acero o cobre), contando además con válvulas de control y con un regulador doméstico para servir 180 mm (7") de columna de agua de presión a los artefactos, previo paso por un medidor volumétrico doméstico. En el caso de una microindustria o un instituto, el regulador y el medidor serán de una capacidad mayor tanto como la instalación y el consumo lo requieran. Como ya se ha mencionado varias veces, se debe tener en cuenta que la comparación entre los dos sistemas de suministro (G.L.P. y G.N.C.), se establece fundamentalmente en la forma de abastecimiento del gas desde la fuente de suministro hasta la cabecera del gasoducto urbano, donde empieza la red de polietileno. A partir de allí, después del sistema de regulación, la situación es exactamente igual en ambos casos. ¾

Una vez estudiado y analizado ambas opciones de suministro para la distribución de Gas Domiciliario para la Ciudad de SALADOBLANCO se concluye fácilmente que el sistema de G.L.P. es el más recomendado por su versatilidad, seguridad de transporte, economía en su montaje, etc. Además y como parte fundamental no se dependerá exclusivamente de una persona natural o jurídica para la disponibilidad y transporte del Gas a distribuir.

5. MEMORIAS DE CALCULO (PROPANODUCTO). 5.1. CONSUMO DE G.L.P. Los equipos (Estufas) de consumo de Gas que consideramos instalados en las viviendas, es:

DESCRIPCION Una (1) estufa.

NUMERO DE QUEMADORES Cuatro (4) de 5 .490 BTU/h.

CONSUMO TOTAL 21.960 BTU/h.

Como se menciono anteriormente (pagina 13), se diseñara para un consumo actual de 9169 pies cúbicos de G.L.P. por día, que corresponde a un consumo equivalente aproximado de 577 viviendas consumiendo G.L.P., con un factor de simultaneidad de 0.26. Para efectos de cálculo del tamaño del tanque, es razonable tener en cuenta la no simultaneidad de los consumos, o sea que es lógico pensar que los distintos gasodomesticos de una población no estarán encendidos al mismo tiempo y a plena capacidad. Basados en promedios estudiados se escoge como un factor de simultaneidad de 26% para las 577 viviendas equivalentes (Procedimiento normalizado en los Manuales de diseño). Por lo tanto el caudal requerido para la Población de SALADOBLANCO se puede establecer así:

CAUDAL REQUERIDO DE G.L.P. = 577 Estufas * 21.960 BTU/h. por Estufa * 0.26 (Fs) = 3´294.440 BTU/h. HOJA 23 DE 42 OFICINA: CALLE 25 No. 3-40 DE NEIVA. EDIFICIO SERVIGAS & ASOCIADOS. TELEFAX 8742828 Y 8750110. CELULARES 3153240243 Y 3112101939.


5.2. VAPORIZACION DEL TANQUE. La capacidad de vaporización de un tanque se determina mediante la utilización de la siguiente formula:

VAPORIZACION (Q) A 0ºC = D * L * K (1). Donde: Q= D= L = K=

Capacidad de vaporización. Diámetro exterior del tanque. Longitud total del tanque. Factor de porcentaje de llenado. Para este proyecto se debe considerar un mínimo porcentaje de llenado admitido. En este caso por lo tanto, tomamos un valor de K = 70 como un factor de seguridad, asumiendo que el porcentaje del contenido mínimo con el cual Vaporiza el tanque es del 30 %.

Por lo tanto la vaporización de un tanque de 3.000 galones es:

VAPORIZACION = 54" * 321" * 70 = 1.213.380 BTU/h. El resultado obtenido se multiplica por un factor de temperatura considerado para el medio ambiente que circunda el tanque, que para este proyecto, y teniendo en cuenta las temperaturas promedio de SALADOBLANCO (Departamento de Huila) y que la jornada de trabajo del sistema podemos asumirla de 5:00 a.m. a 8:00 p.m., podemos tener 21ºC, para lo cual se establece un factor de 4,94. Entonces:

VAPORIZACIÓN A TEMPERATURA AMBIENTE (26ºC) = 1.213.380 * 4,94 = 5.994.097 BTU/h. La vaporización total del tanque debe ser mayor que el caudal requerido de G.L.P. para garantizar el óptimo funcionamiento del sistema. Como el resultado de evaporación del tanque es mayor a la demanda, consideramos que se debe instalar inicialmente Un (1) tanque de almacenamiento. Al diseñar la estación de almacenamiento y regulación con la posibilidad de instalar hasta (3) tanques estacionarios de 3.000 galones de G.L.P. funcionando simultáneamente, establecemos un rango de seguridad suficiente para prevenir problemas de suministro, mantenimiento y expansión del sistema.

5.3. VOLUMEN MAXIMO DE LLENADO DE TANQUES. El contenido máximo de G.L.P. líquido de cualquier tanque depende del tamaño del tanque, de su instalación sobre superficie o subterráneo, del límite máximo de llenado y de la temperatura del líquido. El volumen de una cantidad de G.L.P. en estado liquido en un tanque esta directamente relacionado con su temperatura, expandiéndose a medida que se incrementa la temperatura y contrayéndose a medida que esta decrece. Las condiciones normalizadas, a menudo empleadas con el propósito de establecer pesos y medidas, y en algunos casos para cumplir con los requisitos de seguridad, especifican una corrección del volumen observado al que correspondería una temperatura de 60ºF (16ºC). HOJA 24 DE 42



Para corregir el volumen observado en galones de cualquier recipiente de G.L.P., del que se conoce del Gas su gravedad especifica y temperatura a 60ºF, se emplea la tabla D 3.1.3. de la NTC 3853. Pretendemos aquí determinar y fijar el máximo volumen permitido para que el tanque no se llene de líquido al ser sometido a la máxima temperatura prevista, cantidad que se encuentra especificada en la tabla 3.4.2.1. de la NTC 3853. En el caso de que el tanque no tenga medidor de temperatura se asume que la temperatura del líquido será de 40°F (4°C) para tanques superficiales (numeral D 4.2. NTC 3853). El volumen máximo de G.L.P. líquido en un tanque se determina mediante la siguiente formula: L Vt = ----------G*F Donde: Vt = Volumen máximo (%). L = Densidad de llenado de la tabla 3.4.2.1. de la NTC 3853 para instalación y gravedad especifica conocida (%). G = Gravedad especifica. F = Factor de corrección por volumen de la temperatura del tanque a 40°F. Tabla D.3.1.3. de la NTC 3853. Para el caso que nos ocupa, tenemos un tanque de 3.000 galones de capacidad de agua, con una gravedad específica para el G.L.P. líquido de 0,52 y se asume 4°C por ser tanque superficial. De la tabla 3.4.2.1. tenemos L = 47 %. De la tabla D 3.1.3. se encuentra el factor 1,029 para una densidad de 0,52 y una temperatura de 40°F. Remplazando los valores anteriores tenemos: 47 V40 = ----------------- = 87.84 %. 0,52 * 1,029 Se aproxima este valor al porcentaje menor más próximo, es decir 87 %. Se tiene así el máximo volumen permitido para el tanque, el cual equivale a:

VOLUMEN MAXIMO DE LLENADO = 3.000 * 87 % = 2.610 Galones por tanque.

5.4. CAPACIDAD DEL TANQUE ESTACIONARIO Y FRECUENCIA DE LLENADO. De acuerdo a los requerimientos de consumo de los gasodomesticos y al sistema de almacenamiento, se cuenta con Un (1) tanque estacionario para G.L.P. de 3.000 galones de capacidad, ubicado superficialmente en un lote dentro del perímetro urbano de SALADOBLANCO . El retanqueo previsto para cada tanque será: CT * FLL R = ----------------GD HOJA 25 DE 42



Donde: R = CT = FLL= GD =

Retanqueo en días. Capacidad nominal del tanque. Factor de llenado del tanque (*). Consumo a suplir en galones por día.

(*) El factor de llenado se obtiene considerando lo siguiente: El máximo llenado del tanque es del 87 %, por lo tanto perdemos el 13 % por el máximo volumen de llenado, además, como lo mencionamos anteriormente en la vaporización se tiene en cuenta el mínimo porcentaje de llenado, es decir, el 30 % del almacenamiento. Entonces:

FLL = 100 % - 30 % - 13 % = 57 % del total del tanque. De igual forma:

GD = 9169 (Pies cúbicos de G.L.P. / día) / 36.2 (Pies cúbicos / Galón de G.L.P.) = 254 Galones / día. Remplazando en la formula tendremos: 3.000 * 0,57 R = ------------------- = 6,73 Días aproximadamente. 254 Por lo anterior podemos decir que el tiempo aproximado para el retanqueo de los Tanques es de Siete (7) días por que se deben considera un solo tanque. Sin embargo, como el principal renglón de la economía regional es agrícola, no todos los equipos trabajaran la misma cantidad de tiempo y a plena capacidad, por lo cual este tiempo de retanqueo puede aumentar fácilmente a más de Ocho (8) días lo cual es considerado óptimo para el funcionamiento del sistema y del suministro. Por lo tanto cuando se incluyan las primeras 577 viviendas equivalentes, se necesitara realizar Cuatro (4) cargues de tanques por mes. En el futuro, cuando sea necesario, se instalara un segundo y tercer tanque de 3000 galones en la misma Estación de Almacenamiento y Regulación, lo que permitirá abastecer el crecimiento de la Ciudad, sin tener que realizar grandes inversiones.

5.5 TANQUES DE ALMACENAMIENTO. Se instalara Un (1) tanque estacionarios sobre superficie para el almacenamiento del G.L.P. para el proyecto de SALADOBLANCO, con las siguientes características:

-

Capacidad Tipo Diámetro Longitud

= = = =

3.000 galones de agua. Estacionario externo. 54”. 321”.

Las demás características se encuentran en el plano adjunto denominado “TANQUE SISTEMA PARA G.L.P. – 3000 GALONES AGUA”, al final de este informe.

HOJA 26 DE 42



5.6 ESTACION REGULADORA. La presión interna a la cual esta sometida el tanque de almacenamiento, corresponde a la presión de vapor del combustible contenido en el, las cuales podrán ser:

PRESION DE VAPOR, Psig. TEMPERATURA EXTERIOR, Grados Fahrenheit.

100% Propano

-10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

17.5

24.5

34

42

53

65

78

93

110

128

150

177

70% Propano. 30% Butano. 50% Propano. 50% Butano. 70% Butano. 30% Propano.

9

15

20.5

28

36.5

46

56

68

82

96

114

134

3.5

7.6

12.3

17.8

24.5

32.4

41

50

61

74

88

104

-

2.3

5.9

10.2

15.4

21.5

28.5

36.5

45

54

66

79

100% Butano.

-

-

-

-

-

3.1

6.9

11.5

17

23

30

38

A la salida de los tanques, es necesario controlar o abatir la presión para evitar que por cambio de temperaturas en el medio, se produzcan condensados a través de las líneas de conducción, por esto se diseña y se construye a la salida de los tanques un centro de regulación de forma tal, que sea capaz de entregar en mínimo la capacidad de vaporización del tanque. REGULADORES ESTACIÓN DE REGULACION: Marca = American Meter, serie 1800 o similar. Referencia = 1803 PFM con monitor. Presión de descarga = Entre 10 y 25 Psig. Capacidad = 11.000.000 BTU/h. Cantidad = Dos (2). Conexiones = 2” flanchadas. La selección de reguladores American Meter o similares y su utilización en serie brindan la utilidad practica requerida y una facilidad razonable de consecución como pieza de recambio en el mercado Nacional además de una seguridad comprobada en varios sistemas de distribución domiciliaria.

5.7 CALCULO RED DE DISTRIBUCION (PROPANODUCTO - GASODUCTO). El diseño de la red de distribución se realizara tanto para G.L.P. (Gas Propano) como para Gas Natural. Sin embargo prevalecerá el resultado del diseño que involucra los mayores diámetros de tubería, para cada tramo entre nudos. El cálculo para Gas Propano es indispensable con el propósito de establecer las mínimas presiones de trabajo. 5.7.1.

CALCULO RED DE DISTRIBUCION PARA GAS NATURAL.

HOJA 27 DE 42



Se establece un diseño de troncales y derivaciones para anillos de distribución con una caída máxima de presión de 60,00 Psi. a 20,00 Psi., el cual garantiza un flujo a presión razonable para la buena operación de las redes así como para el cumplimiento con el diseño de las futuras ampliaciones. El diseño de la población se realiza en forma de plan de desarrollo MACRO con el propósito de cubrir el 100% del casco urbano así sea que en la actualidad no existan construcciones en algunas cuadras o sectores. En el proceso de construcción se rediseñara para adaptar la estación de G.L.P. y la red de distribución al esquema de construcción actualizado de la cabecera Municipal. Por medio de esta herramienta se asegura el total cubrimiento del casco urbano y sus posibles expansiones. Se diseñó con base en: a.

Presión atmosférica 0.98 Kg/cm 2 (14.73 Psia)

b.

Gravedad específica = 0.6

c.

Poder calorífico del gas = 1000 BTU/PCS

d.

Consumo horario máximo por vivienda = En teoría estableceremos que una vivienda normal tiene un consumo mensual de 33 metros cúbicos, que equivale a un consumo diario de 1.1 metros cúbicos. De igual manera se ha demostrado por experiencia que el número de horas de consumo en el día es de 4.0, por lo tanto el consumo horario es de 0.28 m3 que equivale a 9,9 PCS. Para el diseño de la red se asumirá un volumen para la unidad equivalente de 10 PCS/HORA, y la unidad de diseño será el número de viviendas a usar los servicios en el tramo correspondiente de tubería.

e.

Presión mínima en reguladores domésticos = 0.74 Kg/Cm 2 (10 PSIG).

f.

Temperatura de flujo = 60 oF

g.

Temperatura base = 519.6 oF

La presión de trabajo para tuberías de polietileno: 2S * F P = ----------R-1 P S R F

= = = =

Presión de diseño (PSIG) Presión hidrostática de la tubería (PSI) SDR 11 Factor de localización o clase de zona = 0.32

La tubería y accesorios para este proyecto serán los mismos que normalmente se han venido utilizando en el Departamento del Huila, para unión por termofusion en resina Marlex TR 418 o similar, tubería marca Extrucol PE 2306 color amarillo o similares, diámetros exteriores correspondientes a tubos de hierro (IPS), relación entre el diámetro exterior y el espesor de la tubería (SDR) 11, excepto en la 1/2" IPS que será de 9. HOJA 28 DE 42



Las características en diámetro de estas tuberías se ilustran a continuación:

DIÁMETRO NOMINAL Pulgadas 1/2" IPS 3/4" IPS 1" IPS 2" IPS

DIÁMETRO INTERIOR

Milímetros 13 19 25 50

Pulgadas 0.6575 0.8626 1.0787 1.94

DIÁMETRO EXTERNO

Milímetros 16.7 21.9 27.4 49.3

Pulgadas 0.8886 1.0512 1.3150 2.3750

Milímetros 21.3 26.7 33.4 60.3

El cálculo del diseño se realizó seleccionando la fórmula de acuerdo a los criterios establecidos por la A.G.A. (American Gas Association) e incorporando las fórmulas y bases de cálculo del programa interactivo utilizado. La fórmula utilizada para la tubería de polietileno es la Mueller, para tubería de polietileno en alta presión, la que se escribe así: 2.725

2826 * d * Efic Q = ----------------------------G0.425

P12

P22

0.575

------------L

Donde: Q = Rata de flujo expresada en pies cúbicos por hora L = Longitud del tramo en pies G = Gravedad específica del gas = 0.6 P1 = Presión de entrada en psia P2 = Presión de salida en psia d = Diámetro interno de la tubería en pulgadas ef = Eficiencia de la línea = 0.95 Para prever desarrollos futuros se realiza el cálculo del diámetro con una presión de 60 Psi., manteniendo una presión en la troncal más crítica de 20 Psi. Para el cálculo de la red de troncales se utilizó el método denominado de HardyCross, implementado para redes de Gas Natural. Se notará que el método presentado bajo ese nombre difiere notablemente del método original. Se lograron algunas variaciones, no solo al cambiar las ecuaciones originalmente aplicadas, sino también al reducir las mallas a sistemas equivalentes, con lo cual se introduce una simplificación adicional. El fundamento matemático de este método proviene de la aplicación directa de las leyes de Kirchoff: a.

En todo nudo la sumatoria algebraica de los flujos que salen y entran es igual a cero.

b.

En un circuito cerrado o red, la suma algebraica de las pérdidas de carga es igual a cero.

El procedimiento matemático se basa en el cálculo con un ajuste Q o, una tasa de flujo Q previamente asumida. Para lograr la equivalencia de los sistemas de mallas se utiliza el concepto de longitud equivalente. Por lo tanto el método para tuberías de polietileno utilizando la ecuación Mueller estará basado en las siguientes fórmulas: - Q1/0.575 * L Qo = -----------------------(1/0.575) * Q*L

HOJA 29 DE 42



LE ------- = Lo

Donde:

dE2.725 ---------do2.725

1/0.575

LE = Longitud equivalente del tramo en metros Lo = Longitud inicial del tramo en metros dE = Diámetro interno de la tubería equivalente en pulgadas do = Diámetro interno de la tubería inicial en pulgadas Los resultados de cálculo se condensan en la tabla siguiente y en el diagrama de flujo en los planos anexos a este informe. Las líneas troncales y las líneas de distribución se muestran en los planos adjuntos.

GASODUCTO DOMICILIARIO DE SALADOBLANCO (HUILA) Resultado de Cálculo de la Red de Distribución para Gas Natural FECHA: Septiembre de 2008. Caudal de cierre de flujos = Bases: Presión inicial de estación principal = Presión mínima en troncales = Factor de eficiencia = Captación mínima = Poder calórico del Gas Natural = Consumo por usuario potencial = MALLA O TRAMO

TRONCAL (Nodo) DE HASTA

TABLA: Única. 0,001 P.C./H. 60,00 P.S.I. 20 P.S.I. 95% 70% 1000 B.T.U./P.C. 39 P.C./D. = 10 P.C./H.

DIÁMETRO (Pulg. Nominal)

LONGITUD (Metros)

CAUDAL (P.C./H.)

PRESIÓN INICIAL (P.s.i.)

PRESIÓN FINAL (P.s.i.)

TRONCAL

A

B

2

20

7850

60,00

59,90

MALLA I

B C D E F G

C D E F G B

2 1 1 1 1 2

290 370 85 680 120 50

4279 1779 121 1121 1921 3571

59,90 59,39 56,79 56,80 58,88 59,83

59,39 56,79 56,80 58,88 59,83 59,90

G C D

H I J

1 1 1

470 430 260

1150 2000 1400

59,83 59,39 56,79

57,28 55,64 55,58

TRONCAL TRONCAL TRONCAL

5.7.2.

OK

CALCULO RED PARA GAS PROPANO (G.L.P.)

La correlación se calcula para la misma red diseñada para Gas Natural, pero estableciendo las presiones de trabajo para Gas Propano. HOJA 30 DE 42



Las bases de calculo serán: - Presión atmosférica = - Presión inicial = - Presión mínima = - Poder calórico Gas = - Densidad del Gas = - Numero viviendas = - Eficiencia = - Consumo vivienda =

14,73 Psia. 20,00 Psig. 10,00 Psig. 2.500 BTU/P.C. 1,52 800 95 % 4,0 P.C./h.

GASODUCTO DOMICILIARIO DE SALADOBLANCO (HUILA) Resultado de Cálculo de la Red de Distribución para Gas Propano. FECHA: Septiembre de 2008. Caudal de cierre de flujos = Bases: Presión inicial de estación principal = Presión mínima en troncales = Factor de eficiencia = Captación mínima = Poder calórico del Gas Natural = Consumo por usuario potencial = MALLA O TRAMO

TRONCAL (Nodo) DE HASTA

TABLA: Única. 0,001 P.C./H. 14,50 P.S.I. 09,00 P.S.I. 95% 70% 2500 B.T.U./P.C. 15,38 P.C./D. = 4 P.C./H.

DIÁMETRO (Pulg. Nominal)

LONGITUD (Metros)

CAUDAL (P.C./H.)

PRESIÓN INICIAL (P.s.i.)

PRESIÓN FINAL (P.s.i.)

TRONCAL

A

B

2

20

3140

14,50

14,39

MALLA I

B C D E F G

C D E F G B

2 1 1 1 1 2

290 370 85 680 120 50

1712 712 48 448 768 1428

14,39 13,86 11,05 11,06 13,33 14,33

13,86 11,05 11,06 13,33 14,33 14,39

G C D

H I J

1 1 1

470 430 260

620 800 560

14,33 13,86 11,05

11,59 9,73 9,66

TRONCAL TRONCAL TRONCAL

OK

5.8. CALCULO DE INSTALACIONES (CONEXIONES E INTERNAS). Las instalaciones se harán previo diseño, siendo común en este tipo de proyectos estandarizar estas, pues además las casas del Municipio son semejantes, en este caso en particular se ha estimado una longitud interna de 18 metros, para servir una estufa, asumiendo un diámetro de ½” nominal, apropiado para el caudal previsto. Aquellas instalaciones internas que tengan longitudes, consumos o requerimientos de presión no usuales o atiendan viviendas multifamiliares serán calculadas separadamente. Se permite la utilización de tuberías de acero, hierro galvanizado, cobre rígido o flexible y la denominada tubería PE-AL-PE. Las tuberías flexibles pueden HOJA 31 DE 42



conectarse con racores del tipo abocinado o de garbanzo. Se permite el doblado de la tubería empleando herramienta adecuada libre de quiebres, aplastamiento, grietas y de cualquier otro daño mecánico. En el calculo de los diámetros requeridos, para bajas presiones se utilizo la formula de POOLE.

Q = 1350 *

H * D^5 ----------S* L

Donde: D Q H L S

= = = = =

Diámetro interno de la tubería en pulgadas. Consumo de Gas (BTU/h.). % de caída de presión en pulgadas columna de agua. Longitud en metros. Densidad del Gas (G.N.= 0,6)

Para este proyecto se tomara como máxima caída de presión 5%.

5.9. CALCULO DE AREAS DE AIREACION, VENTILACION Y EVACUACION DE GASES. Los artefactos a Gas instalados en las cocinas no requieren de conductos independientes para la evacuación de los gases productos de la combustión, a excepción de los calentadores que obligatoriamente lo necesitan. Sin embargo es necesario verificar si el volumen del espacio es suficiente para los requerimientos de aire de combustión, aire de renovación y aire de dilución. Estos términos se definen como: AIRE CIRCULANTE: Aire de enfriamiento, calefacción o ventilación distribuidos en los espacios habitables de una edificación. AIRE DE COMBUSTION: Cantidad de aire necesaria para llevar a cabo la completa combustión del Gas en el quemador principal de un artefacto. Se entiende por combustión la rápida oxidación de los gases combustibles, acompañada por la producción de calor o de luz. Si el suministro de aire a un quemador es insuficiente, la combustión será incompleta y se fomentara la producción de monóxido de carbono. AIRE DE RENOVACION: Cantidad de aire necesario para renovar o reponer el aire consumido por la combustión del gas de un artefacto en un recinto interior. AIRE DE DILUCION: Cantidad de aire que penetra al artefacto por las ventanas o celosías del artefacto, se mezcla con los productos de combustión y se encarga de diluirlos. Incluye además una cantidad de aire suficiente para diluir a niveles seguros los productos de combustión que puedan quedar atrapados en el recinto durante los primeros cinco (5) minutos de operación del artefacto. INFILTRACION DE AIRE: Proceso natural de renovación del aire circulante dentro de un recinto interior. De acuerdo al código ANSI Z22.3. NFPA 54, se considera que un espacio donde se instale equipos a gas dispone de suficiente ventilación si puede ofrecer un (1) metro cúbico de aire por cada 706 BTU/h. De demanda calórica agregada o potencial total instalada de todos los artefactos a gas dispuestos dentro del mismo. Un recinto de tales características se denomina ESPACIO NO CONFINADO. Cuando los requerimientos de espacio son menores se entiende que el espacio es CONFINADO y es necesario acondicionar medios de ventilación adicional. HOJA 32 DE 42



Para este proyecto, tenemos que el volumen total del espacio para cocinar en las viviendas es de 40 metros cúbicos y la carga total máxima es de 21.960 BTU/h. De acuerdo a esto el espacio es NO COFINADO. Se ha tomado este espacio como el promedio en las cocinas del Municipio, además se debe tener en cuenta que estas son casas de campo que cuentan con amplia ventilación y fácil comunicación con el exterior. Las cocinas cuentan adicionalmente con una puerta de acceso a otro recinto anexo con un volumen lo suficientemente grande para garantizar la demanda de aire de combustión, renovación y dilución. Además garantizan un adecuado ambiente para el desempeño del personal que ejecuta estas labores. Por lo tanto y de acuerdo con lo anterior, podemos garantizar una ventilación adecuada y segura para los operadores de los equipos cumpliendo con lo establecido en el código ANSI Z22.3 NFPA 54.

6. PLANOS DEL PROYECTO. PLANO I DE III: “PLANO DEL CASCO URBANO. RED DE TRONCALES TUBERIA DE POLIETILENO. UBICACIÓN ESTACION G.L.P.”. Indican la red de distribución de troncales de polietileno, su distribución, diámetros, localización aproximada de poliválvulas, reducciones, etc y la ubicación de la estación de Almacenamiento y Regulación del G.L.P. Escala 1:2500 y está claramente limitado el casco urbano. PLANO II DE III: “RED DE DISTRIBUCION TUBERIA DE POLIETILENO (ANILLOS)”. Indican la red de distribución general de las tuberías que conforman los anillos de transporte, sus válvulas de control, reducciones, etc. Escala 1:2500 y está claramente limitado el casco urbano. PLANO III DE III: “DIAGRAMA DE FLUJO Y PRESIONES PARA G.L.P. DETALLES COMPLEJO DE ALMACENAMIENTO Y REGULACIÓN G.L.P. DETALLES SISTEMA DISTRIBUCIÓN”. Presenta las presiones en cada nodo, las longitudes, caudales y diámetros de cada tramo y una visión general del sistema de regulación y distribución de la Estación y algunos detalles referentes al sistema de distribución. Diferentes escalas.

HOJA 33 DE 42



7. CUANTIFICACIÓN DE MATERIALES Y PRESUPUESTO.

INFRAESTRUCTURA DE DISTRIBUCIÓN UTILIZACIÓN DE UNIDADES DE CONSTRUCCIÓN CREG. Para el Capitulo 1 de Canalización de tuberías se considera tanto el material como la mano de obra necesaria para su instalación. La tubería de polietileno de media densidad PE80 con un RDE 11 para diámetros de 3/4", 1", 2" y 3" y un RDE 9 para diámetro de 1/2, compatibles con sus accesorios y polivalvulas correspondientes. Para el Capitulo 2 de Estación de Almacenamiento y Regulación de G.L.P. se considera tanto el material o equipo, así como la mano de obra necesaria para su construcción, montaje o instalación. (Fecha de Actualización Septiembre 13 de 2008) ÍTEM

DESCRIPCIÓN

UNIDAD CANTIDAD

VR. UNITARIO CREG 2007

VR. PARCIAL

CAPITULO 1. CANALIZACIÓN TUBERÍAS POLIETILENO. CANALIZACIÓN TUBERÍA PE 2"

1,1 CONCRETO 1,2 CANALIZACIÓN TUBERÍA PE 2" ASFALTO 1,3 CANALIZACIÓN TUBERÍA PE 2" ANDEN

ML ML ML

80,00 $ 0,00 $ 140,00 $

47.728,42 59.583,82 52.187,09

$ $ $

3.818.273,60 7.306.192,60

ML ML

180,00 $ 400,00

25.438,60

$

4.578.948,00

ML ML ML

540,00 $ 0,00 $ 760,00 $

38.287,48 53.314,41 42.812,92

$ $ $

20.675.239,20 32.537.819,20

ML ML

1250,00 $ 2550,00

15.953,14

$

19.941.425,00

ML ML

910,00 $ 20,00 $

36.043,00 51.056,58

$ $

32.799.130,00 1.021.131,60

CANALIZACIÓN TUBERÍA PE 2" ZONA

1,4 VERDE

Total metros lineales tubería de PE 2" CANALIZACIÓN TUBERÍA PE 1"

1,5 CONCRETO 1,6 CANALIZACIÓN TUBERÍA PE 1" ASFALTO 1,7 CANALIZACIÓN TUBERÍA PE 1" ANDEN CANALIZACIÓN TUBERÍA PE 1" ZONA

1,8 VERDE

Total metros lineales tubería de PE 1" CANALIZACIÓN TUBERÍA PE 3/4"

1,9 CONCRETO 1,10 CANALIZACIÓN TUBERÍA PE 3/4"

HOJA 34 DE 42


ING. JAIRO ENRIQUE MUÑOZ MANTILLA. ASFALTO

1,11 CANALIZACIÓN TUBERÍA PE 3/4" ANDEN

ML

1650,00 $

40.601,84

$

66.993.036,00

CANALIZACIÓN TUBERÍA PE 3/4" ZONA 1,12 VERDE Total metros lineales tubería de PE 3/4"

ML ML

1920,00 $ 4500,00

13.686,40

$

26.277.888,00

ML

760,00 $

35.073,19

$

26.655.624,40

ML ML

20,00 $ 1040,00 $

50.073,41 39.665,41

$ $

1.001.468,20 41.252.026,40

ML ML

880,00 $ 2700,00

12.694,33

$

11.171.010,40

CANALIZACIÓN TUBERÍA PE 1/2"

1,13 CONCRETO

CANALIZACIÓN TUBERÍA PE 1/2" 1,14 ASFALTO 1,15 CANALIZACIÓN TUBERÍA PE 1/2" ANDEN CANALIZACIÓN TUBERÍA PE 1/2" ZONA 1,16 VERDE Total metros lineales tubería de PE 1/2" TOTAL METROS LINEALES DE TUBERÍA PE

ML

10150,00

CAPITULO 2. ESTACIÓN DE ALMACENAMIENTO Y REGULACIÓN DE G.L.P. SISTEMA DE ALMACENAMIENTO G.L.P.

2,1

TANQUE ESTACIONARIO PARA GLP DE 3000 GALONES PUESTO EN SALADOBLANCO (Incluye mínimo Anclas de Soporte, Transporte, Descenso y Fijación. Debe ser pintado en color blanco y con los logos de Surgas S.A.- E.S.P.). SISTEMA DE INSTRUMENTACIÓN CONTROL TANQUE.

2,2

UN

1,00 $

54.200.000,00

$

54.200.000,00

UN

1,00 $

3.150.000,00

$

3.150.000,00

UN

1,00 $

21.450.000,00

$

21.450.000,00

UN

1,00 $

Y

INSTRUMENTACIÓN TANQUE (Incluye mínimo una Multivalvula con Servicio de llenado, Servicio de gas, Drenaje líquidos, Retorno de vapor etc. Igualmente debe instalarse Un flotador con su brida de acople para medición porcentual, Dos válvulas de seguridad, Una válvula de drenaje de fondo y un Manómetro para salida tanque). SISTEMA DE REGULACIÓN Y CONTROL SERVICIO DE GAS.

2,3

2,4

ESTACIÓN DE REGULACIÓN Y CONTROL (Incluye mínimo Dos Reguladores bajo la técnica operador-monitor, Dos manómetros instalados para medir presión de tanque y presión de red de distribución, Tres válvulas de acero tipo bola de 2". Todo debe ser conformado con tubería y accesorios de acero para soldar de 2" de diámetro y pintada con los colores institucionales de Surgas S.A.- E.S.P.). TRAMPA PARA CONDENSADOS (Incluye mínimo decantador en acero diámetro 8", bridas de conexión a Estación de Regulación y bayoneta de conexión a tanques además de tener una válvula para drenaje).

6.800.000,00

$

6.800.000,00

HOJA 35 DE 42



2,5

BAYONETA PARA CONEXIÓN ENTRE TANQUE Y TRAMPA DE CONDENSADOS (Incluye mínimo tubería de acero para soldar de diámetro 2" y accesorios para lograr la conexión. Debe ser pintada con los colores institucionales de Surgas S.A.- E.S.P.).

UN

1,00 $

6.700.000,00

$

6.700.000,00

UN UN

1,00 $ 1,00 $

13.550.000,00 23.700.000,00

$ $

13.550.000,00 23.700.000,00

UN UN UN

1,00 $ 1,00 $ 1,00 $

4.550.000,00 11.300.000,00 28.300.000,00

$ $ $

4.550.000,00 11.300.000,00 28.300.000,00

UN

1,00 $

6.800.000,00

$

6.800.000,00

GALÓN

1000,00 $

3.900,00

$

3.900.000,00

GLOBAL

1,00 $

6.000.000,00

$

6.000.000,00

$

486.429.212,60

OBRAS CIVILES

2,6 REPLANTEO Y ADECUACIÓN LOTE. 2,7 CASETA CELADURÍA. BASES

TANQUE

2,8 ARMADO. 2,9 PATIOS DE MANIOBRA 2,10 CERRAMIENTOS SERVICIOS

EN

PÚBLICOS

2,11 CASETA.

CONCRETO

INTERNOS

SUMINISTRO G.L.P. EN LA ESTACIÓN DE

2,12 SALADOBLANCO PRUEBAS

DE

FUNCIONAMIENTO

2,13 PUESTA EN MARCHA DE LA ESTACIÓN

Y

TOTAL PRESUPUESTO OFICIAL INFRAESTRUCTURA DE DISTRIBUCIÓN PROPANODUCTO SALADOBLANCO

8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES El presente proyecto cumple con las recomendaciones de la A.G.A. (American Gas Association) y del IGT (Instituto of Gas Tecnology) así como las normas DOT-OPS (Departamento de Transporte of Officce of Pipeline Safety). Los materiales están de acuerdo a las normas ANSI (American National Standars Institute) y ASNE (American Society of Mechanical Engineers). De igual forma cumple con las Normas Técnicas Colombianas (NTC) aprobadas por el Ministerio de Minas y Energía. Con los resultados obtenidos y en combinación con los altos costos de los recursos energéticos utilizados hasta el momento (energía eléctrica y gasolina) y los altos costos al medio ambiente por la utilización de la leña, se concluye la viabilidad de este proyecto. Los análisis técnicos están de acuerdo con las normas mínimas de funcionamiento y con las condiciones de ampliaciones futuras que están previstas para el desarrollo de SALADOBLANCO . El nivel de consumo está calculado con un cargo medio, puesto que las condiciones de futuras ampliaciones no generan una demanda por encima de la proyectada. El desarrollo del Gasoducto Domiciliario propuesto para SALADOBLANCO no ofrece una rentabilidad frente a las inversiones que allí se harán, pero es un proyecto de máximo contenido social que cobijara a todos los sectores de la población, generara empleo durante y después de la construcción, además que el Municipio contara con otro servicio publico, incrementando su infraestructura y permitiendo elevar la calidad de vida de la Comunidad.

HOJA 36 DE 42



ANEXO I -

RESPONSABILIDAD CIVIL.

HOJA 37 DE 42



RESPONSABILIDAD CIVIL. La responsabilidad asumida por el Ingeniero Jairo Enrique Muñoz Mantilla, en virtud de los trabajos objeto del presente estudio, se limita exclusivamente al calculo y diseño del sistema de distribución, de las tuberías de baja y de media presión, lo cual comprende el proyecto GASODUCTO URBANO DOMICILIARIO PARA LA CIUDAD DE SALADOBLANCO, en el Departamento del Huila. Jairo Enrique Muñoz Mantilla se declara libre de toda responsabilidad civil contractual y extracontractual, ante el Municipio y ante terceros, por las deficiencias funcionales que obedezcan o sean atribuidas a inobservancia de alguno de los requisitos de diseño y de especificaciones técnicas de construcción y montaje, estipulados en este estudio, así como por los usos, destinos o aplicaciones que otorguen los usuarios a tal sistema e instalaciones, distintos a los previstos en el presente documento.

JAIRO ENRIQUE MUÑOZ MANTILLA. Ingeniero Civil. E.C.I.

HOJA 38 DE 42



ANEXO II -

PLANO TANQUE ALMACENAMIENTO DE G.L.P. DE 3.000 GALONES.

HOJA 39 DE 42



HOJA 40 DE 42



ANEXO III -

PLANOS GASODUCTO DOMICILIARIO SALADOBLANCO (HUILA).   

PLANO I DE III. PLANO II DE III. PLANO II DE III.

HOJA 41 DE 42


Propano Ducto-colombia Tesis

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