“CÁLCULO DE PÉRDIDAS DE PRESIÓN EN EL POLIDUCTO

8/14/2019 CLCULO DE PRDIDAS DE PRESIN EN EL POLIDUCTO

1/229

I

ESCUELA POLITCNICA DEL EJRCITO

FACULTAD DE INGENIERA MECNICA

CLCULO DE PRDIDAS DE PRESIN EN EL POLIDUCTO

SHUSHIFINDI QUITO, DE PETROCOMERCIAL, FILIAL DE

PETROECUADOR, MEDIANTE UNA APLICACIN DE VISUALBASIC.NET

POR

JIMMY XAVIER GUANOPATN MATUTE

ROBERTO ALEJANDRO GUZMN VILA

DIRECTOR: ING. PATRICIO RIOFRO

CODIRECTOR: ING. FRANCISCO TERNEUS

TESIS PRESENTADA COMO REQUISITO PARCIAL PARA LA

OBTENCIN DEL TTULO DE:

INGENIERO MECNICO


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- II -

Sangolqu 2006-05-12

2006

CERTIFICACIN

Certifico que el presente trabajo fue realizado en su totalidad por los Seores

JIMMY XAVIER GUANOPATN MATUTE Y ROBERTO ALEJANDRO

GUZMN VILA como requisito parcial a la obtencin del ttulo deINGENIERO MECNICO

Fecha

Ing. Patricio Riofro


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- III -

Ing. Francisco Terneus

CERTIFICACIN

Certifico que el presente proyecto fue realizado en su totalidad por los

Seores JIMMY XAVIER GUANOPATN MATUTE Y ROBERTO

ALEJANDRO GUZMN VILA como requisito parcial a la obtencin del ttulo

de INGENIERO MECNICO. El mismo fue culminado y comprobado en un

periodo de 45 das de visitas en las diferentes estaciones de bombeo del

poliducto Shushufindi-Quito, el cual cubre con todas las expectativas,

por lo que la empresa queda en total satisfaccin.

Fecha


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- IV -

Ing. Marcelo Zabala

HOJA DE LEGALIZACIN DE FIRMAS

ELABORADO POR

Jimmy Xavier Guanopatn Matute

Roberto Alejandro Guzmn vila

DECANO DE LA FACULTAD DE INGENIERA MECNICA

Ing. Edgar Pazmio B.

MAYO. DE. E.


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- V -

Lugar y Fecha: Sangolqu, 12 de mayo del 2006

DEDICATORIA

A Dios, por ser tan generoso y misericordioso con toda mi familia, y

acompaarme, cuidarme y dirigirme en cada instante de mi vida.

Con amor y reconocimiento a mis abuelitos: Jos Vctor Matute Guaraca y

Mara Palmira Guanolique Garca, por brindarme siempre su apoyo

incondicional, y nunca dejarme solo y desmotivado, y ser mis mayoresejemplos de humildad y bondad.

A mis amados padres: Segundo Cristbal Guanopatn Chicaiza y Mariana de

Jess Matute Guanolique, por haberme dado la vida, brindado todo su apoyo,

amor y confianza, y haber estado siempre presentes cuando ms los

necesitaba.

A mis queridos hermanos: Alexandra y Wellington, y apreciado cuado:

Marco Vinicio, por aceptarme con mis defectos y virtudes y estar siempre

pendientes de mi.

A mis adorados sobrinos: Ray y Josu, por ser mi inspiracin y lo ms

valioso que poseo.

A mi flaquita linda: Carina Patricia Tacuri Basantes, por haberme dado la

oportunidad de conocerla y brindarme todo su amor y sana compaa.

A mi compaero de tesis: Roberto, y a su hermano Andrs, por su inmensa

colaboracin en el desarrollo de este proyecto.


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- VI -


DEDICATORIA

A DIOS por la oportunidad de vivir, entregarme una familia y unos amigos

que me han guiado por el buen camino. Con todo mi amor a y gratitud a mi

padre: Fabin Jaime Guzmn Prez por apoyarme y brindarme una gran

compaa.

A mi amada madre: Marcia Yolanda vila Crdova, por creer siempre en mi,

apoyarme y darme todo su amor.

A mis hermanos: Andrs Alejandro Guzmn vila por ser mi maestro y mi

gua en el desarrollo de esta tesis y Jaime Bladimir Guzmn vila, por su

compaa.

A mi amor: Sofa Gutirrez Gmez, por darme su amor y brindarme su

sabidura. A mis amigos y familiares por su apoyo.

A mi compaero de tesis: Jimmy por su colaboracin en la elaboracin de

este proyecto.



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- VII -

AGRADECIMIENTO

Al personal educativo de la ESPE por su aporte intelectual y cientfico durante

toda mi vida universitaria, especialmente a mis directores de tesis, los

ingenieros Patricio Riofro y Francisco Terneus, y al Abogado Vinicio Zabala

J. por su importante ayuda y colaboracin.

A los personeros de PETROCOMERCIAL, por su ilimitada colaboracin parala culminacin de este proyecto, en especial al los ingenieros: Fernando

Salgado, Jony Caldern y Marcelo Zabala, por su gran colaboracin y estar

siempre pendientes de las diferentes dificultades y necesidades en la

elaboracin de este proyecto.



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- VIII -

AGRADECIMIENTO

A los profesores que conforman la ESPE y especialmente a los maestros de

la Facultad de Ingeniera Mecnica por el enriquecedor aporte intelectual

durante el curso de mi carrera.

A mis directores de tesis Ingeniero Patricio Riofro y Francisco Teneus por su

inmensa ayuda y colaboracin.

Al personal de PETROCOMERCIAL, por su colaboracin y su aporte para la

finalizacin del proyecto, especialmente los ingenieros, Fernando Salgado,

Jony Caldern y Marcelo Zabala, por su entrega en la elaboracin de este

proyecto.



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- IX -

NDICE DE CONTENIDOS

Resumen..... 1

CAPITULO 1Introduccin. 3

Antecedentes. 3

1.1 Definicin Del Problema.. 4

1.2. Alternativas De Solucin Del Problema 5

1.3. Meta. 6

1.4. Objetivos 6

1.4.1 General 61.4.2 Especficos.... 6

1.5. Alcance 7

1.6. Justificacin 7

CAPITULO 2

2.1 Propiedades De Los Fluidos 9

2.1.1. Densidad, Peso Especfico Y Gravedad Especfica.. 92.1.1.1. Densidad. 9

2.1.1.2. Peso Especfico.............. 10

2.1.1.3. Gravedad Especfica.... 10

2.1.2 Viscosidad 11

2.1.2.1. La Viscosidad Dinmica 11

2.1.2.2. La Viscosidad Cinemtica. 12

2.1.2.3. Variacin De La Viscosidad Con La Temperatura 12

2.1.2.4. Variacin De La Viscosidad Con La Presin14

2.2. Medicin De Presin. 15

2.2.1. Presin Absoluta Y Manomtrica 15

2.2.1.1. Presin Absoluta 15

2.2.1.2. Presin Manomtrica 16

2.2.1.3. Relacin Entre Presin Y Elevacin 18


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- X -

2.3. Ecuacin General De La Energa.. 18

2.3.1 Prdidas Y Adiciones De Energa 20

2.3.2. Prdidas De Energa Debido A La Friccin 22

2.3.2.1. Ecuacin De Darcy 23

2.3.2.2. Prdidas De Friccin En Flujo Turbulento 23

2.3.2.3. Ecuacin Del Factor De Friccin.. 24

2.4. Prdidas Menores.. 27

2.4.1. Fuentes De Prdidas Menores 27

2.4.2. Coeficiente De Resistencia. 27

2.4.3. Prdida De Entrada 28

2.4.4. Prdida De Salida. 29

2.5. Sistema De Tuberas En Serie 30

2.5.1. Clasificaciones De Sistemas.... 31

2.5.1.1. Sistemas De Clase I 33

2.5.1.2. Sistemas De Clase II 34

2.5.1.3. Lnea De Energa Y Perfil Hidrulico 37

2.6. Bombas Centrfugas.. 38

2.6.1. Funcionamiento Y Sus Curvas Caractersticas 41

2.6.2. Punto De Operacin De Una Bomba 43

2.6.3. Bombas En Serie.. 44

2.6.4. Bombas En Paralelo..... 45

CAPITULO 3

CARACTERIZACIN DEL POLIDUCTO

Introduccin 46

3.1 Informacin Recopilada Para El Estudio. 56

3.1.1 Informacin De Partes, Elementos Y Funcionamiento

General Del Sistema . 56

3.1.1.1 Estacin De Bombeo Shushufindi.. 56

3.1.1.2 ESTACIN DE BOMBEO QUIJOS. 65

3.1.1.3 ESTACIN DE BOMBEO OSAYACU 67


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- XI -

3.1.1.4 ESTACIN DE BOMBEO CHALPI. 71

3.1.1.5 ESTACIN DE MEDICIN DE EL BEATERIO. 73

CAPITULO 4

4.1. Determinacin Del Lenguaje De Programacin 84

4.1.1. VISUAL BASIC.NET 84

4.2 Vista De Codificacin. 99

4.2.1. Variables De Entrada Y Salida. 99

4.2.2. Funciones 104

4.2.3. Clases Formularios.. 1264.2.3.1. Clases De La Ventana MEN... 126

4.2.3.2. Clases De La Ventana ESTACIN.. 128

4.2.3.3. Clases De La Ventana CLCULOS 132

4.2.3.4. Clases De La Ventana PRESENTACIN DE

DATOS.. 142

4.2.3.5. Clases De La Ventana GRFICO 149

4.2.3.6. Clases De La Ventana ACTUALIZACIN DETRAMOS..

156

4.2.3.7 Clases De La Ventana ACTUALIZACIN DE

ESTACIONES .. 169

4.2.3.8 Ejemplo de Clculo. 176

4.2.4. Validacin.... 180

4.3. Requerimientos De Hardware Y De Software 185

4.4. Requerimientos de Software.. 186

CAPITULO 5

RESULTADOS Y ANLISIS DE RESULTADOS

5.1. Cuantificacin Y Anlisis De Perdidas De Presin. 186

5.2. Comparacin De Parmetros, Entre Los Datos Campo Y Los


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- XII -

Resultados Del Programa.... 186

5.3 Anlisis De Errores. 199

CAPITULO 6

CONCLUSIONES.. 204RECOMENDACIONES... 206

ANEXOS

BIBLIOGRAFA


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- XIII -

LISTADO DE FIGURAS

Figura 2.1.1: Gradiente de velocidad en un fluido en movimiento

Figura 2.1.2: Curvas de ndices de viscosidad tpicos

Figura 2.2.1: Presiones

Figura 2.3.1: Ecuacin de la continuidad

Figura 2.3.2: Sistema de flujo de fluido que ilustra la ecuacin general

de

la energa

Figura 2.3.3: Diagrama de Moody

Figura 2.4.1: Coeficiente de resistencia de entrada

Figura 2.4.2: Perdida de salida al salir el fluido hacia un depsito

Figura 2.5.1: Sistema de lnea de tubera en serie.

Figura 2.5.2: Sistema de lnea de tubera en serie.

Figura 2.6.1: Elementos internos de una Bomba centrfuga

Figura 2.6.2: Bomba centrfuga

Figura 2.6.3: Funcionamiento de una bomba centrifuga de 2x3-10

operando a 1750rpm.

Figura 2.6.4: Punto de operacin de una bomba

Figura 3.1.1: Diagrama del Poliducto ShushufindiQuito

Figura 3.1.2: Diagrama de la Distribucin de las Principales Vlvulas

Figura 3.2.2.1: Estacin de Bombeo Shushufindi

Figura 3.2.2.2: Estacin de Bombeo Quijos


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- XIV -

Figura 3.2.2.3: Estacin de Bombeo Osayacu

Figura 3.2.2.4: Estacin de Bombeo Chalpi

Figura 3.2.2.5: Estacin de Bombeo de el Beaterio

Figura 4.1: Entorno de desarrollo

Figura 4.2: Cuadro de herramientas

Figura 4.3: Diseador de Windows Forms

Figura 4.4: Editor de cdigo

Figura 4.5: Ventana Propiedades

Figura 4.6: Ventana MEN

Figura 4.7: Ventana MEN-Revisin

Figura 4.8: Ventana MEN-Mantenimiento

Figura 4.9: Ventana 1. ESTACIN



Figura 4.12: Ventana 1. CLCULOS





Figura 4.17: Ventana 1. PRESENTACIN DE DATOS



Figura 4.20: Ventana GRFICO


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- XV -

Figura 4.21: Ventana 1. ACTUALIZACIN DE TRAMOS

Figura 4.22: Ventana 2. ACTUALIZACIN DE TRAMOS

Figura 4.23: Ventana 3. ACTUALIZACIN DE TRAMOS-Actualizar

Tramo

Figura 4.24: Ventana 4. ACTUALIZACIN DE TRAMOS-Insertar

Nuevo Tramo

Figura 4.25: Ventana 5. ACTUALIZACIN DE TRAMOS-Eliminar

Tramo

Figura 4.26: Ventana ACTUALIZACIN DE ESTACIONES

Figura 4.27: Validacin ventana Calculo

Figura 4.28: Validacin ventana 1. Actualizacin de Tramos

Figura 4.29: Validacin ventana 2. Actualizacin de Tramos-Actualizar


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- XVI -

LISTADO DE TABLAS

Tabla 3.1.2: Lista de las Principales Vlvulas

Tabla 3.3.2.2.2: Limites de Recepcin de Interfaces

Tabla 4.1 : Definiciones

Tabla 4.2 : Tipos de datos

Tabla 4.3: Variables De Mdulo

Tabla 4.4: Declarar argumentos en procedimientos

Tabla 4.5: Funciones de conversin

Tabla 4.6: Variables de entrada

Tabla 4.7: Variables de salida


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- XVII -

LISTADO DE ANEXOS

Anexo A: Coeficiente de resistencia-Dilatacin gradual

Anexo B: Coeficiente de resistenciaDilatacin gradual

Anexo C: Contraccin gradual

Anexo D: Coeficiente de resistencia - Contraccin gradual

Anexo E: Grfica compuesta del funcionamiento de una bomba

centrfuga de 2x3-10 a 3500 rpm.

Anexo F: Funcionamiento de una bomba centrfuga de 3x4-10 a

1750 rpm.

Anexo G: Distancia en kilmetros entre Estaciones

Anexo H: Descripcin por Tramos

Anexo I: Detalle de Accesorios de Control Instalados en la Lnea

( Datos actualizados y medidos mediante un G.P.S. )

Anexo J: Certificado de Calidad GLP

Anexo K: Certificado de Calidad GASOLINA BASE

Anexo L: Certificado de Calidad DIESEL 1

Anexo M: Certificado de Calidad DIESEL 2

Anexo N: Certificado de Calidad JET - A1

Anexo O: Motor Generador

Anexo P: Motor Diesel MWM

Anexo Q: Motor Diesel MWM

Anexo R: Bomba GUINARD de 14 etapas

Anexo S: Motor Elctrico

Anexo T: Bomba GUINARD de 10 etapas


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- XVIII -

NOMENCLATURA

D: Dimetro interno del conducto

D/: Rugosidad relativa de la pared interna de la tubera

f: Factor de friccin

g: Gravedad.

h: Cambio de elevacin

hA: Energa aadidas agregada al fluido mediante un

dispositivos mecnico

hL: Prdida de energa por parte del sistema, debida a la

friccin en los conductos prdidas menores debidas a la

presencia de vlvulas y conectores

hR: Energa removida retirada del fluido mediante un

dispositivo mecnico, como podra ser un motor de fluido

h1: Prdida en la entrada

h2: Prdida por friccin en la lnea de succin

h3: Prdida de energa en la vlvula

h4: Prdida de energa por utilizacin de codos

h5: Prdida por friccin en la lnea de descarga

h6: Prdida a la salida

K: Coeficiente de resistencia

L: Longitud de la corriente de flujo

m: Cantidad de masa

NR: Nmero de Reynolds


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- XX -

p: Cambio de presin

y

V

: Gradiente de velocidad conocida tambin como rapidez

de corte cambio de velocidad con respecto a una posicin


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- XXI -

VARIABLES UTILIZADAS EN EL PROGRAMA

Smbolo Descripcin

Densidad

M Cantidad de masa

V Volumen de la Sustancia

API Son los grados API

W Peso del elemento

Z Elevacin (diferencia de altura)

V Velocidad promedio del fluido

G GravedadP Presin

Peso especfico

E Cantidad total de energa

hA Energa aadida o agregada

hR Energa removida o retirada

hL Prdidas de energa

Q Caudal

A rea de una seccin

NR Nmero de Reynolds

D Dimetro

Viscosidad cinemtica

Viscosidad dinmica

F Factor de friccin

L Longitud de la corriente de flujo

K Coeficiente de resistencia o prdidas

Sg Gravedad especfica

Pi (3.14159)

BPH Barriles por Hora

Rugosidad de la pared del conducto


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- 1 -

RESUMEN

El presente proyecto analiza las prdidas de presin que sufre el poliductoShushufindi Quito, originados principalmente por la friccin y diferentes

elementos mecnicos como vlvulas, bombas, motores, etc, que dan lugar a las

conocidas prdidas menores que existen en toda la lnea de la tubera, los

cuales son calculados mediante una herramienta de Visual Basic.net, que nos

brinda todas las facilidades de ingreso, almacenamiento y procesamiento de

datos.

Para un mejor entendimiento del presente proyecto, se realiza una descripcin

total y detallado de todo el sistema y de sus condiciones de operacin

funcionamiento, y en el que se indica los diferentes tipos de productos que se

bombean y distribuye en la empresa.

El poliducto esta constituido principalmente por cinco estaciones, los cuales

estn en comunicacin constante para su efectiva coordinacin y distribucin de

los productos demandados.

La primera estacin es la de Shushufindi, la cual se conecta con la siguiente

llamada Quijos, y esta con la de Osayacu, para finalmente enlazarse con la

estacin Chalpi y esta con el Beaterio, cuya caracterstica principal de esta

ltima estacin, es ser una estacin netamente reductora por las condiciones de

operacin que posee.

Todas las estaciones poliducto sufren prdidas considerables provocados por la

friccin, y tambin las denominadas prdidas menores originadas por las series

de elementos mecnicos que forman parte del sistema.


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- 2 -

En la actualidad es muy indispensable realizar evaluaciones continuas en todas

las reas y en cualquier tipo de empresa para tener un conocimiento global y

real del estado en que est funcionando u operando una empresa.

Por tal motivo en PETROCOMERCIAL, filial de PETROECUADOR, brind el

auspicio y las garantas necesarias para el desarrollo y culminacin del presente

proyecto de tesis, que se centra netamente en el clculo de prdidas de presin

en el poliducto Shushufindi Quito, para obtener una idea sobre la situacin

actual de todo el sistema. Lo que nos motiv y exigi a la vez, la aplicacin de

todos los conocimientos asimilados en la facultad para la obtencin y logro delos objetivos planteados por la empresa interesada.


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- 3 -

CAPTULO 1

INTRODUCCIN

Antecedentes

El Poliducto Shushufindi-Quito tiene 27 aos de operacin y una extensin de

304 + 815 Km. Y posee cuatro estaciones de bombeo ubicadas en los siguientes

puntos: Shushufindi, Quijos, Osayacu, Chalpi y dos estaciones de recepcin:

Oyambaro en donde se recepta el GLP (Gas Licuado de Petrleo), y el Beaterio

ubicada al sur de la ciudad de Quito y en el que se almacenan los dems

productos que veremos ms adelante.

El Poliducto en su fase operativa tiene una capacidad promedio de bombeo de

370 BPH, evacuando los cinco productos: GLP, Gasolina Base, Destilado, Jet

Fuel y Diesel 2, cuya operacin del poliducto se programa de acuerdo a los

estimados mensuales de demanda del Beaterio y Oyambaro.

Las estaciones de bombeo: Shushufindi, Quijos, Osayacu y Chalpi, consiste en

bombas elevadoras de presin, deteccin de interfases, inhibidores de corrosin,

comprobacin y un sistema de medicin, as como un sistema de alivio, un

sistema para un lanzamiento de escariadores, tubera, vlvulas necesarias, y

otros.

Las bombas reforzadoras instaladas en cada estacin de bombeo, obtienen la

succin de una lnea de 6 plg. Cada una de las lneas esta provista de una

vlvula de enchufe de 6 plg que aseguran la integridad del producto, activadapor un motor. Una vlvula trmica de alivio esta ubicada en cada una de las

lneas para prevenir la sobre-presin en las partes bloqueadas del sistema. Los

productos del tanque sumidero pueden ser reinyectados a la lnea de entrada de

gasolina base.


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- 4 -

Es necesario dar a conocer que la Unidad de Programacin y Abastecimiento de

Hidrocarburos de PETROCOMERCIAL es la responsable de la programacin de

las partidas de productos a evacuarse desde Shushufindi, los programas se

efectuaran con 48 horas de anticipacin y en coordinacin con la

Superintendencia del Complejo Industrial Shushufindi.

1.1 Definicin del Problema

El proyecto que se propone como tema de tesis, surge de la necesidad de cubrir

los diferentes inconvenientes que poseen las empresas petroleras generalmente

en sus estaciones de bombeo y sistemas de distribucin, las cuales cuentan con

la tecnologa para procesarlos, pero poseen varias dificultades y retrasos en los

sistemas de bombeo y distribucin, puesto que estos sistemas, adems de

poseer un diseo bien elaborado, requiere tambin de una excelente

implementacin, instrumentacin, control y planificacin de mantenimiento de

todos los elementos que los componen, as como la supervisin absoluta de

todas las variables y puntos importantes que intervienen en este proceso, como

son: el caudal, la presin, las prdidas de presin y el tipo de fluido que se este

bombeando o distribuyendo en el sistema.

PETROCOMERCIAL, se ha dedicado y especializado en la elaboracin o

procesamiento de derivados bsicos o de consumo masivo como: Gasolina,

diesel, gas licuado de petrleo y residuo; y, derivados especiales o de consumo

dirigido como: combustibles de aviacin, asfaltos, solventes industriales, spray

oil y azufre. Cuyas reas de procesamientos han venido operando

eficientemente durante sus primeros aos de funcionamiento, sin embargo, por

diferentes factores que han tenido la empresa, han dejado de lado mtodos que

permitan cuantificar las prdidas de presin y realizar seguimientos del buen

funcionamiento de todos sus elementos que constituyen estas reas.


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- 5 -

Cabe recalcar que en estos sistemas de distribucin son unos de los procesos

en el que existe la mayor cantidad de prdidas de presin, debido a la friccin. Y

las diferentes estaciones de bombeo del sistema cuentan con una gran variedad

de elementos, como por ejemplo: Motores, Bombas, tuberas, tanques de alivio,

tableros de control, PLCs y diferentes accesorios como: codos, tes, vlvulas,

medidores, sensores, etc, adems de un sistema de drenaje desfogue, que

incrementan las prdidas. Los elementos que existen en las estaciones y que

fueron nombrados anteriormente, llevan el control absoluto de todas las

variables y puntos importantes que intervienen en el proceso de distribucin.

Es por este motivo que se ha dado la necesidad en la empresa de realizar un

Clculo de Prdidas de Presin en el Poliducto Shushufindi - Quito dePETROCOMERCIAL, filial de PETROECUADOR, MEDIANTE UNA

APLICACIN EN VISUAL BASIC .NET, con la finalidad de obtener un

diagnstico situacional de todo el proceso.

1.2 Alternativas de Solucin del Problema

En las diferentes visitas y recopilacin de informacin que se realiz, se verific

las distintas dificultades que presenta actualmente la empresa en sus reas de

bombeo y distribucin. Dichas reas poseen un diseo original aceptable, pero

no optimo, porque no cubre con las expectativas de produccin. Por lo que se

han realizado distintas modificaciones en su diseo original, con el nico objetivo

de ir eliminando elementos que han ido perdiendo su eficiencia, provocadas por

la obsolescencia, tambin realizadas para optimizar los costos de produccin y

distribucin.

Hay que resaltar que en estas reas se tiene conocimiento sobre las diferentes

prdidas de presin que existen en el poliducto, pero con respecto a la

cuantificacin de las prdidas causadas principalmente por efectos mecnicos

(friccin) ha faltado un programa o dispositivo especial que facilite calcularlos.


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- 6 -

Motivo por el cual, esta empresa se decidi autorizar y financiar este proyecto;

puesto que, como bien sabemos este es la nica manera de tener una idea

global de la situacin actual de toda la distribucin, llegando a conocer

plenamente las condiciones de funcionamiento del sistema.

1.3 Meta

La meta planteada para este proyecto es obtener clculos que nos permita

visualizar de manera general las condiciones de operacin y con que prdidas

de presin causados por efectos mecnicos, est funcionando las estaciones de

bombeo del poliducto.

1.4 Objetivos

1.4.1 General

- Elaborar una aplicacin de Visual Basic. Net, que determine las

prdidas de presin en el poliducto, causados por efectos mecnicos.

1.4.2 Especficos

- Generar un documento del funcionamiento de todo el sistema de

distribucin, detallando todas las condiciones de operacin y

funcionamiento.

- Cuantificar y verificar las prdidas de presin mediante una Aplicacin

en Visual Basic.Net, estimando los costos de prdidas existentes en

el sistema.


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- 7 -

- Generar recomendaciones y conclusiones sobre la situacin actual y

posibles soluciones en los diferentes elementos del sistema.

1.5. Alcance

El proyecto que se propone como tema de tesis, surge de la necesidad

que tienen los directivos de la empresa, de conocer en que situacin se

encuentran los diferentes elementos que conforman esta rea, y con que

prdidas se est operando; y aportar a la vez al personal de la empresa,

con ideas y argumentos necesarios para tomar decisiones correctivas

realizar las modificaciones que se requieran para mejorar la eficiencia de

todo el sistema de distribucin del Poliducto.

Lo que hace imprescindible que se realicen clculos de prdidas de

presin en el poliducto, puesto que, este es una de las formas de

determinar las presiones en cada punto, y a la vez conocer las

condiciones de funcionamiento y saber con que prdidas se esta

operando en las estaciones, llegando a tener una idea global de la

situacin actual del sistema.

1.6 Justificacin

Todas las estaciones de bombeo que constituyen el poliducto, poseen un

diseo original aceptable, pero no ptimo, puesto que no han cubierto con

todas las expectativas de produccin que se han requerido. Por lo que se

han realizado varias modificaciones en el diseo original, con el nicoobjetivo de ir eliminando elementos que han ido perdiendo su eficiencia,

provocadas por la obsolescencia, y tambin para optimizar los costos de

produccin y distribucin.


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- 8 -

Hay que resaltar, que el personal de todas las estaciones de bombeo

tienen conocimiento de las diferentes prdidas de presin que existen en

el poliducto, pero no con respecto a la cuantificacin de las prdidas

mediante un programa, que facilite determinar todas las prdidas de

presin existentes debido a efectos mecnicos, localizarlos y calcularlos

con una exactitud razonable, para determinar las presiones ms optimas

de bombeo.

Es por este motivo, que hace imprescindible que se realice un clculo de

prdidas de presin en todo el poliducto, mediante una aplicacin de

Visual Basic .Net.

La elaboracin de este proyecto dar a conocer a los directivos de la

empresa, en que situacin se encuentran los diferentes elementos que

conforman esta rea, y con que prdidas se est operando. Aportando al

personal de la empresa con ideas y argumentos necesarios para tomar

decisiones correctivas realizar las modificaciones que se requieran para

mejorar la eficiencia de todo el sistema de distribucin del Poliducto.


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- 9 -

CAPITULO 2

2.1. Propiedades de los fluidos

2.1.1. Densidad, peso especfico y gravedad especfica

2.1.1.1. Densidad

La densidad es la cantidad de masa por unidad de volumen de una sustancia, y

se expresa en unidades de Kg/m3 y Slugs/pie3. Se lo obtiene con la siguiente

frmula:

V

m 2.1.1

Donde:

= la densidad de una sustancia

m = es la cantidad de masa

V = volumen de una sustancia

Existe otra forma de obtener la densidad de una sustancia, por medio de una

escala de densidad denominada API (American Petroleum Institute),

expresndose los valores en grados API, que se puede calcular con la siguiente

expresin:

5.1315.141

densidad

GradosAPI 1 2.1.2

Cabe recalcar que las unidades de la densidad que se obtienen son: (g /cm3) y

que cuanto mayor es el grado API, menor es la densidad de la sustancia.

1API.- American Petroleum Institute


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- 10 -

2.1.1.2. Peso especfico

El peso especfico es la cantidad de peso por unidad de volumen de una

sustancia, y se expresa en unidades de N/m3 y lbf/pie3. Se lo obtiene con la

siguiente frmula:

V

w 2.1.3

Donde:

= peso especfico

w = la cantidad de peso

V = volumen de una sustancia

2.1.1.3. Gravedad especfica2

La gravedad especfica es adimensional y puede definirse de dos formas:

La gravedad especfica es el cociente entre la densidad de una sustancia entre

la densidad del agua a 4C, representada de la siguiente forma:

CW

SSg4

2.1.4

Las unidades en que se puede expresar la densidad del agua a 4 C, son:

w4C= 1000 kg / m3 w4C= 1.94 Slugs / pies

3

La gravedad especfica es el cociente entre el peso especfico de una sustanciaentre el peso especfico del agua a 4C, representada de la siguiente forma:

2 MOTT, R.L. Mecnica de fluidos aplicada. Traducido del ingls por Carlos Roberto Cordero

Pedraza. 4ta. ed. Mxico, Prentice Hall. 1996. 567p.


32/229

- 11 -

CW

SSg4

2.1.5

Las unidades en que se puede expresar el peso especfico del agua a 4 C, son:

w4C = 9.81 kN / m3 w4C = 62.4 lb / pies

3

2.1.2. Viscosidad

La viscosidad es una medida de la resistencia del fluido a derramarse o fluir por

el interior de un conducto. Existen dos tipos de viscosidades: la viscosidad

dinmica y la viscosidad cinemtica.

2.1.2.1. La viscosidad dinmica

La viscosidad dinmica () es el cociente entre la tensin de corte ( ) y el

gradiente de velocidad (/y), y se la expresa en N.s/m2 Kg/m.s. Su ecuacin

se observa a continuacin:

y

V

2.1.6

Donde:

= Tensin de corte la fuerza requerida para deslizar una capa de

rea unitaria de una sustancia sobre otra capa de la misma

sustancia.

/ y = Gradiente de velocidad conocida tambin como rapidez

de corte cambio de velocidad con respecto a una posicin (y).


33/229

- 12 -

Para tener una mejor idea de lo expresado anteriormente, se muestra el

siguiente grfico:

Figura 2.1.1: Gradiente de velocidad en un fluido en movimiento

Fuente: ROBERT L, MOTT. MECNICA DE FLUIDOS APLICADA

2.1.2.2. La viscosidad cinemtica

La viscosidad cinemtica () es el cociente de la viscosidad dinmica () entre la

densidad del fluido (). Su ecuacin es la siguiente:

v 2.1.7

Donde:

= viscosidad cinemtica

= viscosidad dinmica

= densidad del fluido

Esta viscosidad cinemtica se lo puede expresar en sistema internacional: m2/s

en el sistema britnico: pies2/s


34/229

- 13 -

2.1.2.3. Variacin de la viscosidad con la temperatura

Todos los fluidos presentan un cambio de viscosidad con respecto a la

temperatura. Por ejemplo los aceites para motores son difciles de vaciar cuandoest fro, puesto que a temperaturas bajas este tipo de aceite presenta una

viscosidad alta y segn vaya incrementando la temperatura, su viscosidad va

disminuyendo.

Una medida de que tanto vara la viscosidad de un fluido con la temperatura est

dada por su ndice de viscosidad (IV). Y de acuerdo con datos experimentales,

se puede decir que un fluido con un alto ndice de viscosidad muestra un cambio

pequeo de viscosidad con respecto a la temperatura; en cambio, un fluido con

un bajo ndice de viscosidad exhibe un cambio grande en su viscosidad con

respecto a la temperatura. A continuacin se muestra la siguiente grafica en

donde se puede obtener la viscosidad cinemtica por medio de la temperatura y

el ndice de viscosidad:

Figura 2.1.2: Curvas de ndices de viscosidad tpicos



35/229

- 14 -

Existen varias formulas que nos permiten evaluar la variacin de la viscosidad

del aceite al cambiar la temperatura. Una de las ms sencillas es con la

siguiente ecuacin de Poiseuille:

21 TT

O

3

2.1.8

Donde:

o= viscosidad dinmica a 0 C.

= temperatura en C

y son coeficientes constantes

2.1.2.4. Variacin de la viscosidad con la presin

La viscosidad tambin presenta un cambio cuando se lo somete a diferentes

presiones. Pero a diferencia con la variacin de la temperatura, en este caso la

variacin de la viscosidad con la presin sigue una ley exponencial.

Segn Barus y Kuss, se puede calcular la viscosidad en funcin de la presin

por medio de la siguiente ecuacin:

)exp( PO 2.1.9

Donde

o= es la viscosidad a presin atmosfrica,

= es la viscosidad a la presin ,

= es un parmetro que, segn Worster, vale:

El parmetro , segn Worster se lo determina con la siguiente expresin:

3SMITH C.R., TRACY G.W. y FARRAR R.L. Applied reservoir engineering. No tiene traduccin.

Primera ed. Tulsa. 1992. V.1444p.


36/229

- 15 -

310*)log965.06.0( 2.1.10

Hay que tomar en cuenta que esta expresin no es ms que una aproximacin y

no es vlida para todos los casos. Para presiones muy altas, es preferible utilizar

la siguiente ecuacin:

n

O CP)1( 2.1.11

Donde:

C = una constante para una temperatura determinada, y

N = 16 para aceites lubricantes.

2.2. Medicin de presin

2.2.1. Presin absoluta y manomtrica

2.2.1.1. Presin Absoluta

La presin absoluta es la presin de un fluido medido con referencia al vaco

perfecto o presin cero absoluto. La presin absoluta es cero nicamentecuando no existe choque entre las molculas, lo que indica que la proporcin de

molculas en estado gaseoso o la velocidad molecular es muy pequea. Las

presiones absolutas siempre son positivas. El vaco se refiere a presiones

manomtricas menores que la atmosfrica, que normalmente se miden,

mediante los mismos tipos de elementos con que se miden las presiones

superiores a la atmosfrica. Los valores que corresponden al vaco aumentan al

acercarse al cero absoluto y por lo general se expresa a modo de centmetros de

mercurio (cmHg), metros de agua, etc.

Para entender de mejor manera como obtendremos la presin absoluta,

debemos de reconocer que el gas que nos rodea (el aire), tiene un peso

actuando sobre la tierra, lo que nos lleva a damos cuenta que estamos


37/229

- 16 -

sometidos a una presin (atmosfrica), la presin ejercida por la atmsfera de la

tierra, tal como se mide normalmente por medio del barmetro (presin

baromtrica).

Al nivel del mar o a las alturas prximas a este, el valor de la presin es cercano

a 14.7 lb/plg2 (101.35 Kpa), disminuyendo estos valores con la altitud de la

localidad.

2.2.1.2. Presin Manomtrica

La presin manomtrica es aquella presin que se mide con respecto a la

presin atmosfrica local. De tal manera que una presin manomtrica de cero

corresponde a una presin que es igual a la presin atmosfrica local. Las

presiones manomtricas pueden ser positivas o negativas, dependiendo de si la

presin est por arriba de la presin atmosfrica (un valor positivo) por debajo

de la presin atmosfrica (un valor negativo).

Una presin manomtrica negativa tambin se la conoce como presin de

aspiracin al vaco. Una vez visto y explicado lo que es la presin absoluta,manomtrica, atmosfrica y el vaco; podemos expresar la siguiente ecuacin:

Pabs = Pgage + Patm 2.2.1

Donde:

Pabs = presin absoluta

Pgage = presin manomtrica

Patm = presin atmosfrica

En el grfico que se muestra a continuacin, nos ayuda a visualizar y entender

de mejor manera las presiones mencionadas anteriormente:


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- 17 -

Figura 2.2.1: Presiones 4

Fuente: www.Elprisma.com

2.2.1.3. Relacin entre presin y elevacin

De acuerdo a datos experimentales se conoce que cuando un cuerpo se

sumerge cada vez mas en un fluido, la presin aumenta. El trmino elevacin

significa la distancia vertical a partir de un nivel de referencia.

Este cambio presin en un lquido homogneo en reposo debido al cambio en

elevacin, se puede calcular a partir de la siguiente ecuacin:

hp . 2.2.2

Donde:

p = cambio de presin= peso especfico del lquido

h= cambio de elevacin

4HODGE B.K. y TAYLOR R.P. Analysis and design of energy systems. No tiene traduccin. 3a.

ed. New Jersey, Prentice Hall. 1999. 475p


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- 18 -

Cabe recalcar que la ecuacin antes vista es vlida nicamente para lquidos

homogneos en reposo, y que no es aplicable para gases debido a que un peso

especfico de un gas cambia con la presin. Sin embargo se requiere de un gran

cambio en la elevacin para producir un cambio significativo en la presin de un

gas.

2.3. Ecuacin general de la energa

En todo sistema de tuberas se presentan las siguientes energas denominadas:

cabezas de presiones, cabezas de velocidades y de elevacin. Dicha energa

que posee el sistema, se disminuye debido a la oposicin que tiene el fluido al

movimiento causado por la friccin. Toda restriccin que posea el fluido, cambio

de velocidad de flujo cambio de direccin provocada por vlvulas y conectores,

producen prdidas de energa en todo el sistema.

Existen otros dispositivos mecnicos que aaden remueven la energa del

sistema, como por ejemplo: Una bomba aade energa y en cambio un motor de

fluido remueve o retira energa del fluido.

Como explicamos en el prrafo anterior, un sistema siempre pierde energa,

pero el caudal permanece constante, de acuerdo a la ecuacin de la

continuidad, y que lo explicaremos a continuacin:

Ecuacin de la continuidad: La ecuacin de la continuidad hace referencia al

caudal de un sistema y su constancia de velocidad del fluido. En el siguiente

grfico se ilustra un tramo de un sistema de tubera, en el cual fluye un lquido

representado de color amarillo y que se desplaza un (x) en un intervalo de

tiempo (t)5:

5HODGE B.K. y TAYLOR R.P. Analysis and design of energy systems. No tiene traduccin. 3a.

ed. New Jersey, Prentice Hall. 1999. 475p.


40/229

- 19 -

Figura 2.3.1: Grfico de la continuidad

Fuente: www.sc.ehu.es.com

Para entender como se deduce la ecuacin de la continuidad, nos basamos en

el grfico y consideramos una porcin de fluido, en un instante inicial (t) y en el

instante (t+t). En un intervalo de tiempo (t) la seccin (S1) que limita a la

porcin de fluido en la tubera inferior se mueve hacia la derecha ( x1= v1.t ).

La masa de fluido desplazada hacia la derecha es (m1= r.S

1.x

1= r.S

1.v

1.t).

De igual manera, la seccin (S2) que limita a la porcin de fluido considerada en

la tubera superior se mueve hacia la derecha (x2 = v2.t). en el intervalo de

tiempo (t). La masa de fluido desplazada es (m2= r .S2.v2. t).

Debido a que el flujo es estacionario la masa que atraviesa la seccin (S 1) en el

tiempo (t), tiene que ser igual a la masa que atraviesa la seccin (S 2) en el

mismo intervalo de tiempo. Luego obtenemos la siguiente relacin denominada

ecuacin de continuidad:


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- 20 -

2.21.1 SVSV 6 2.3.1

Donde:

V1 = velocidad de flujo promedio 1

S1= rea de la seccin 1

V2 = velocidad de flujo promedio 2

S2= rea de la seccin 2

Las unidades de las velocidades de flujo promedio peden estar en (m/s)

(pie/s), y de las secciones en (m) (pies). En la figura, el radio del primer tramo

de la tubera es el doble que la del segundo tramo, luego la velocidad del fluido

en el segundo tramo es cuatro veces mayor que en el primero. Deduciendo

finalmente que la ecuacin de continuidad se representa como: v1.S1 = v2.S2.Donde la velocidad del fluido en el tramo de la tubera que tiene menor seccin

es mayor que la velocidad del fluido en el tramo que tiene mayor seccin. (Esto

es, si: S1> S2, se concluye que v1< v2).

2.3.1. Prdidas y adiciones de energa

En la siguiente ecuacin se muestran todas las cabezas de energas, prdidasde energa, energas removidas y agregadas que existen en un sistema de

tuberas:

g

VZ

Phhh

g

VZ

PLRA

22

2

2

2

2

2

1

1

1

7 2.3.2

Donde:

P/= cabeza de presin

Z = cabeza de elevacin

V2/ (2g) = cabeza de velocidad

6Ecuacin de Continuidad7Ecuacin General de la Energa, - MOTT, R.L. Mecnica de fluidos aplicada. Traducido delingls por Carlos Roberto Cordero Pedraza. 4ta. ed. Mxico, Prentice Hall. 1996. 567p.


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- 21 -

hA= energa aadidas o agregada al fluido mediante un dispositivos mecnico.

hR= energa removida o retirada del fluido mediante un dispositivo mecnico,

como podra ser un motor de fluido.

hL = prdida de energa por parte del sistema, debida a la friccin en los

conductos prdidas menores debidas a la presencia de vlvulas y conectores.

Esta ecuacin de la energa es una forma realdelo que sucede en un sistema

de tubera, en donde los dispositivos mecnicos tienen sus caractersticas, de

entregar o no energa al sistema. Como por ejemplo una bomba, es un

dispositivo que entrega energa a un fluido, aumentando su presin y hacindolo

fluir, y un motor elctrico es un dispositivo mecnico que aade energa.

Es posible que no todos los trminos de la ecuacin general de la energa se

presenten en un sistema. Por ejemplo si no hay un dispositivo mecnico entre

las secciones de inters, los trminos hA y hR sern igual a cero, y puede

sacarse de la ecuacin general. La magnitud de las prdidas de energa

producidas por muchos tipos de vlvulas y de conectores es directamente

proporcional a la velocidad del fluido. Lo anterior puede expresarse de manera

matemtica como:

g

VKhL

2.

2

8 2.3.3

Donde:

K = coeficiente de resistencia

V = velocidad promedio del fluido

g = gravedad.

8Prdida menor, la cual es despreciable por la longitud de la tubera.


43/229

- 22 -

Figura 2.3.2: Sistema de flujo de fluido que ilustra la ecuacin general de laenerga


2.3.2. Prdidas de energa debido a la friccin

Dentro de un sistema de tuberas la mayor cantidad de prdidas que se

presentan, es causada principalmente por la friccin que se da al distribuir un

fluido por un conducto. Mientras que los dems elementos como: vlvulas

codos, junturas, etc, no disminuyen considerablemente la energa del sistema,

motivo por el cual en muchos casos, no se los toma en cuenta en un proceso de

clculos de prdidas de energa.

2.3.2.1. Ecuacin de Darcy

La ecuacin de Darcy, es valida para cualquier flujo estable incompresible

totalmente desarrollado en tubos, sin importar que la tubera sea horizontal o

est inclinada, tanto para flujo laminar o turbulento.


44/229

- 23 -

El trmino hL es la perdida de carga entre secciones. Una componente de la

prdida de la energa se debe a la friccin en el fluido en movimiento. La friccin

es proporcional a la cabeza de velocidad del flujo y la cociente de la longitud

entre el dimetro de la corriente del flujo, para el caso de flujo en conductos y en

tubos. Lo anterior se expresa de manera matemtica en la ecuacin de Darcy:

g

V

D

LfhL

2.

2

9 2.3.4

Donde:

hL= prdida de energa debido a la friccin ( m, pie)

L = longitud de la corriente de flujo (m, pie)

D = dimetro de conducto (m, pie)

v = velocidad de flujo promedio (m/s, pie/s)

f = factor de friccin

2.3.2.2. Prdidas de friccin en flujo turbulento

Cuando el flujo es turbulento el factor de friccin no solo depende del nmero de

Reynolds, sino tambin de Rugosidad relativas de las paredes de la tubera

(/D), es decir, la rugosidad de las paredes de la tubera () comparadas con el

dimetro de la tubera (D). Para tuberas muy lisas, como las de latn extrudo o

el vidrio, el factor de friccin disminuye ms rpidamente con el aumento del

nmero de Reynolds, que para tubera con paredes ms rugosas.Como el tipo

de la superficie interna de la tubera comercial es prcticamente independiente

del dimetro, la rugosidad de las paredes tiene mayor efecto en el factor de

friccin para dimetros pequeos.

9Prdidas por Ficcin, - JOSEPH B. FRANZINI. Y E. JOHN FINNEMORE. Mecanica defluidos con aplicaciones en ingenieria.


45/229

- 24 -

2.3.2.3. Ecuacin del factor de friccin

El diagrama de Moody es un medio conveniente y lo suficientemente preciso

para determinar el factor de friccin (f) cuando se resuelve problemas mediante

clculos manuales. A continuacin se muestra el diagrama:

Figura 2.3.3: Diagrama de Moody

Fuente: Pao, RHF. Fluid Mechanics.

En el diagrama de Moody se puede calcular el factor de friccin para tres

diferentes flujos zonas:

En la zona del flujo laminar:Para valores de nmero de Reynolds por debajo

de 2000, donde el factor de friccin (f) puede encontrarse con la siguienteecuacin:

RNf

64 2.3.5

y, el Nmero de Reynolds se obtiene con la siguiente frmula:


46/229

- 25 -

VDVDNR 2.3.6

Donde:

V = velocidad promedio de flujo

D = dimetro interno del conducto

= la densidad de una sustancia

= la viscosidad dinmica

v = viscosidad cinemtica

En la regin crtica:Para los nmeros de Reynolds desde 2000 hasta 4000, el

flujo se encuentra entre el flujo laminar y flujo turbulento, y es imposible predecirel valor de f, porque no se trazan curvas para determinar el factor de friccin.

En la zona del flujo turbulento:Para flujos por encima del nmero de Reynolds

de 4000. Existen dos zonas de inters en este punto. Hacia el lado derecho del

diagrama, el flujo esta en la zona de completa turbulencia. Se puede observar

que el valor de f no depende del nmero de Reynolds, sin solo de la rugosidad

relativa (D/). En este intervalo, se aplica la siguiente frmula:

D

f7.3log2

1 2.3.7

La frontera de esta zona es la lnea punteada que corre, por lo general, de la

parte superior izquierda a la parte inferior derecha del diagrama de Moody. La

ecuacin de esta lnea es:

D

NR

f200

1 2.3.8


47/229

- 26 -

La tercera zona del diagrama de Moody, que se conoce como la zona de

transicin, se encuentra entre la zona de completa turbulencia y la lnea que

identifica como conductos lisos. La lnea de conductos lisos tiene la ecuacin:

51.2

.log2

1 fN

f

R 2.3.9

Siendo lisos, estos conductos no presentan irregularidades superficiales al flujo,

de modo que el factor de friccin solo es funcin del nmero de Reynolds. En la

zona de transicin, el factor de friccin es funcin tanto del nmero de Reynolds

como de la rugosidad relativa.

fNDf R

51.2

7.3

1log2

1

2.3.10

Hay que tomar en cuenta que esta ecuacin requiere de un procedimiento de

solucin de prueba y error, por tal motivo no es aconsejable utilizarlo para

clculos programados. La siguiente ecuacin es recomendable utilizar para

flujos de completa turbulencia:

2

9.0

74.5

7.3

1log

25.0

RND

f

2.3.11

Donde:

D/ = Rugosidad relativa de la pared interna de la tubera

v = viscosidad cinemtica

NR= Nmero de Reynolds

Cabe recalcar que la ecuacin anteriormente vista produce valores de 1 % del

valor de los correspondiente a la ecuacin 2.3.11, con rugosidades relativas


48/229

- 27 -

comprendidos entre 1000 y 1x106 , y para nmeros de Reynolds entre 5x10 3y

1x108.

2.4. Prdidas menores

2.4.1. Fuentes de prdidas menores

En la mayor parte de los sistemas de flujo, la prdida de energa primaria que se

originan por la friccin de conducto. Los dems tipos de prdidas generalmente

son pequeas en comparacin por las producidas por friccin, y es por este

motivo que se los conoce como prdidas menores. Las prdidas menores

ocurren en las tuberas debido a dobleces, juntas, cuando existen hay un

cambio en la seccin cruzada de la trayectoria de flujo en la direccin de flujo

(codos), cuando la direccin de flujo se encuentra obstruida, como sucede con

una vlvula. Generalmente la energa en un sistema se pierde debido a estos

fenmenos fsicos. La prediccin terica de la magnitud de estas prdidas es

compleja, y por tal motivo se utilizan datos experimentales para determinarlos.

2.4.2. Coeficiente de Resistencia

La magnitud del coeficiente de resistencia esta en funcin de la geometra que

provoca la prdida y algunas veces depende de la velocidad de flujo. El

Coeficiente de resistencia no tiene unidades. Este coeficiente es til para

determinar la prdida de energa que se produce en la tubera debido a los

siguientes casos:

Por prdidas de entradaPor prdidas a la salida

Por una dilatacin sbita

Por una contraccin sbita

Por una dilatacin gradual


49/229

- 28 -

Por una contraccin gradual

Codos, vlvulas y junturas.

y se lo aplica en la siguiente ecuacin:

hL Kv

2

2g

2.4.1

Donde:

hL= prdidas menores

K = coeficiente de resistencia

V = velocidad de flujo promedio

Ms grficas y tablas sobre prdidas de este tipo se muestran en los anexos A,

B, C y D. A continuacin se muestra como se obtiene los coeficientes de

resistencia de los dos primeros tipos de prdidas.

2.4.3. Prdida de entrada

Este tipo de prdida se produce cuando un fluido fluye desde tanquerelativamente grande hacia un conducto, a este caso se lo puede considerar

como un tipo de contraccin, puesto que el fluido debe acelerar desde una

velocidad relativamente despreciable a la velocidad del flujo del conducto. En la

siguiente figura se ilustra como se dirige y disminuye la velocidad cuando existe

prdida de entrada:


50/229

- 29 -

Figura 2.4.1: Coeficiente de resistencia de entrada


El clculo de las prdidas de energa de entrada, se lo puede determinar con la

siguiente expresin:

hL Kv2

2

2g

2.4.2

Donde el valor del coeficiente de resistencia de entrada (K) depende nicamente

de la geometra de entrada.

2.4.4. Prdida de salida

Cuando el flujo de un fluido de un conducto va hacia un gran depsito tanque,

su velocidad disminuye hasta casi cero. En el proceso, la energa que el fluido


51/229

- 30 -

posea en el conducto, indicada por la cabeza de velocidad v/2g, se disipa. En

la siguiente figura se ilustra como se dirige y disminuye la velocidad cuando

existe prdida de salida:

Figura 2.4.2: Perdida de salida al salir el fluido hacia un depsito


La prdida de energa para esta condicin se expresa de la siguiente manera:

hL 1.0 v

2

2g

2.4.3

La ecuacin anterior se conoce como prdida de salida y el coeficiente de

resistencia siempre tomar el valor de la unidad (K=1) sin importar la forma de

salida donde el conducto se conecta con la pared del tanque.

2.5. Sistema de tuberas en serie

Los sistemas reales de flujo de fluidos frecuentemente poseen prdidas

secundarias y prdidas debido a la friccin conforme el fluido es trasladado de

un punto a otro a travs de una trayectoria continua nica. Cuando un sistema

posee una tubera en serie nica, se los conoce como sistemas de lnea de

tubera en serie. Dichos sistemas se clasifican dependiendo de los parmetros

que se posea, de las condiciones y de los datos que se necesite determinar en

el sistema.


52/229

- 31 -

2.5.1. Clasificaciones de sistemas

En todos los sistemas de flujo de tubera siempre existirn considerables

prdidas de energa debido a la friccin, y prdidas menores que en ocasiones

no se los toma en cuenta cuando se trata de sistemas que poseen grandes

longitudes de tubera.

Cuando un sistema de tuberas es diseado de tal forma que el fluido fluye a

travs de una lnea continua sin ramificaciones, se los conoce como sistema en

serie, y si la lnea de flujo se ramifica en dos o ms lneas, se los conoce con el

nombre de sistema paralelo.

La siguiente ecuacin que se muestra, considera todas las energas y tipos de

prdidas que se pueden presentar en un sistema de tubera en serie:

g

VZ

Phh

g

VZ

PLA

22

2

2

2

2

2

1

1

1

2.5.1

En esta la energa que posee el fluido en el punto 1 se presenta por la cabezade presin (P1/), la cabeza de elevacin (Z) y cabeza de velocidad (v1

2/2g). Y

los trminos similares que se muestran al lado derecho representan la energa

que posee el fluido en el punto 2. En cambio, los trminos hA representa la

energa agregada al fluido, y hL indica la perdida energa total del sistema en

cualquier lugar entre los puntos de referencia 1 y 2.

Esta prdida se lo obtiene con la sumatoria de todas las prdidas existentes en

el sistema y que es representado de la siguiente manera:

654321 hhhhhhhL 2.5.2


53/229

- 32 -

Donde:

hL= prdida de energa total por unidad de peso del fluido que fluye

h1= prdida en la entrada

h2= prdida por friccin en la lnea de succin

h3= prdida de energa en la vlvula

h4= prdida de energa en los dos codos a 90

h5= prdida por friccin en la lnea de descarga

h6= prdida a la salida

Para entender de mejor manera, se ilustra la siguiente figura en donde se

observa todos los puntos mencionados anteriormente:

Figura 2.5.1. Sistema de lnea de tubera en serie.


Hay que tomar en cuenta que en todo diseo de un sistema de flujo de tubera

existen seis parmetros bsicos que son de importancia en el anlisis de un

sistema de tuberas:


54/229

- 33 -

1. Las prdidas de energa del sistema o la adicin de energa al sistema

2. La velocidad de flujo de volumen del fluido o la velocidad del fluido

3. El tamao de la tubera

4. La longitud de la tubera

5. La rugosidad de la pared de la tubera,

6. Las propiedades del fluido como peso especfico, densidad y viscosidad

En el diseo de un sistema, generalmente se determina las prdidas adicin

de energa al sistema, la velocidad del fluido el tamao de la tubera, mientras

que los dems parmetros involucrados, se los conoce pueden especificarse

por el diseador. La forma de clasificar un sistema de tubera, depende de lo que

no es conocido se desee determinar por el diseador. Los mtodos que sedescriben a continuacin se clasifican de la siguiente forma:

Clase I : Se determinarn las prdidas o adiciones de energa

Clase II : Se determinar la velocidad del flujo de volumen

Clase III: Se determinar el dimetro de la tubera

2.5.1.1. Sistemas de Clase I

Para conocer analizar los sistemas Clase I, se debe proceder a calcular todos

los parmetros que intervienen y que ya se los estudio en los temas anteriores,

como por ejemplo: cabezas de velocidades, de alturas y de presin, velocidad

promedio del flujo, nmero de Reynolds, coeficientes de resistencia, factores de

friccin, etc. Tomando en cuenta que las prdidas de energa se deben evaluar e

incluir e introducir en la ecuacin de la energa general.

A continuacin se observar las todas las prdidas individuales y que forman

parte de la perdida de energa total del sistema.


55/229

- 34 -

g

VKh S

2.

2

1 2.5.3

g

V

D

Lfh SS

2

2

2 2.5.4

g

V

D

Lefh ddT

2

2

3 2.5.5

g

V

D

Lefh ddT

2

2

4 2.5.6

g

V

D

Lfh dd

2

2

5 2.5.7

g

Vh d

20.1

2

6 2.5.8

En las expresiones anteriormente vistas, los subndices s indica que se trata de

la lnea de succin, y el subndice d indica se trata de la lnea de descarga.

Cabe recalcar que estos problemas utilizan una serie de frmulas o ecuaciones

cuando se trata de determinar los parmetros de un sistema de tuberas ya

diseado. Siendo posible programar todos los procedimientos y ecuaciones

empleados.

2.5.1.2. Sistemas de Clase II

Cuando se conozca tenga como dato la velocidad de flujo de volumen en el

sistema, se proceder a analizar el funcionamiento del sistema por iteracin. Si

fuese el caso que se desconozca la velocidad del flujo de volumen, entonces lavelocidad de flujo y el nmero de Reynolds se desconocen tambin puesto

ambos dependen de la velocidad. Si no se puede encontrar el nmero de

Reynolds, entonces el factor de friccin f tampoco se puede determinar, puesto

que las prdidas de energa debido a la friccin dependen tanto de la velocidad


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como del factor de friccin, resumiendo que el valor de las prdidas no pueden

calcular directamente. La iteracin es un mtodo de solucin del tipo prueba y

error, por lo que se asume un valor de prueba para el factor de friccin

desconocido f, permitiendo el clculo de una velocidad de flujo. Este mtodo

proporciona una forma de verificar la exactitud del valor de prueba de f. El

procedimiento para solucionar problemas Clase II se presenta a continuacin:

1. Escribir la ecuacin de energa del sistema.

2. Evaluar las cantidades conocidas tales como las cabezas de presin y las

cabezas de elevacin.

3. Expresar las prdidas de energa en trminos de la velocidad

desconocida v y el factor de friccin f.4. Despejar la velocidad en trminos de f.

5. Expresar el nmero de Reynolds en trminos de la velocidad.

6. Calcular la rugosidad relativa D/.

7. Seleccionar un valor de prueba f basado en el valor conocido D/ y un

nmero de Reynolds en el rango de turbulencia.

8. Calcular la velocidad, utilizando la ecuacin del paso 4.

9. Calcular el nmero de Reynolds de la ecuacin del paso 5.10. Evaluar el factor de friccin f para el nmero de Reynolds del paso 9 y el

valor conocido de D/, utilizando el diagrama de Moody.

11. Si el nuevo valor de f es diferente del valor utilizado en el paso 8, repetir

los pasos 8 a 11 utilizando el nuevo valor de f.

12. Si no se presenta ningn cambio significativo en f del valor asumido,

entonces la velocidad que se encontr en el paso 8 es correcta.

De la misma manera que los sistemas de Clase I, estos sistemas de Clase II

tambin se pueden programar para facilitar todo el proceso de iteracin.


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Sistemas de Clase III

Estos sistemas presentan reales inconvenientes de diseo, puesto que

requieren de una cada de presin permitida o prdida de energa, una velocidad

de flujo de volumen deseado, las propiedades del fluido y el tipo de tubera que

se emplear. Todos estos parmetros nos servirn para determinar el tamao de

tubera ms adecuado para el sistema. Se debe de reconocer que la velocidad

de flujo, el nmero de Reynolds y la rugosidad relativa D/ dependen del

dimetro de la tubera. Por lo que el factor de friccin no puede determinar

directamente.

Como se procedi en los problemas anteriores, tambin es recomendable utilizar

el mtodo de iteracin para resolver problemas de diseo de este tipo. A

continuacin se muestran los pasos que se deben de seguir para solucionar

problemas solo con prdidas de friccin:

1. Escribir la ecuacin de la energa del sistema.

2. Despejar la prdida de energa total hLy evale las cabezas de presin y

elevaciones conocidas.3. Expresar la prdida de energa en trminos de la velocidad, utilizando la

ecuacin de Darcy

4. Expresar la velocidad en trminos de la velocidad de flujo de volumen y el

dimetro de la tubera

5. Sustituir la expresin de velocidad en la ecuacin de Darcy

6. Despejar el dimetro

7. Expresar el nmero de Reynolds en trminos del dimetro

8. Asumir un valor de prueba inicial para f, porque el NRy D/son incgnitas,

El valor inicial puede ser cualquier valor.

9. Calcular: C1 f( )0.2

, donde C1=(8.LQ2/2ghL)

10. Calcular NR= (C2/D), donde C2=(4Q/.)


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11. Calcular D/

12. Determinar el nuevo valor para el valor de friccin f del diagrama de

13. Moody.

14. Comparar el nuevo valor de f con el que se asumi en el paso 8 y

repita los pasos 8 al 12 hasta que no se pueda detectar un cambio

significativo en,. El dimetro calculado en el paso 9 es entonces correcto.

Estos tipos de problemas se pueden realizar a travs de un programa avanzado

que permita facilitar la iteracin y la obtencin de datos por medio de diagramas.

2.5.1.3. Lnea de energa y perfil hidrulico

Los conceptos de perfil hidrulico (RH) y lnea de energa (LE) las cuales

representan una interpretacin geomtrica de un flujo y se utiliza de manera

efectiva para representar mejor los procesos fundamentales en un sistema.

En flujos estables, no viscosos e incompresible la energa total permanece

constante a lo largo de una lnea de corriente. La carga total H, es una constante

de la ecuacin de Bernoulli que se representa de la siguiente manera:

Zg

VPH

2

2

2.5.9

Donde se establece que la suma de la carga de presin, la carga de velocidad y

la carga de la altura es constante a lo largo de la lnea de corriente.

La lnea de energa es una recta que representa la carga total disponible para el

fluido como observamos en la figura 2.5.2 en donde la elevacin de la lnea de

energa se puede obtener midiendo la presin de estancamiento con un tubo

Pitot. Mientras que el perfil hidrulico esta a una carga de velocidad, v2/2g, por

abajo de la lnea de energa.


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Figura 2.5.2. Sistema de lnea de tubera en serie.

Fuente: MUNSON YOUNG, FUNDAMENTOS DE MECNICA DE FLUIDOS

El lugar geomtrico de las elevaciones que se obtiene con una serie de tubos

Pitot se denomina lnea de energa ( LE ), y la que se obtiene con una serie de

espitas piezomtricas se denomina perfil hidrulico ( RH )

2.6. Bombas centrfugas

Se conoce que en todo tipo de sistema de tuberas, se utilizan diferentes clases

de bombas dependiendo de los parmetros que influyen en la eficiencia del

sistema. Entre los puntos ms importantes que se deben de tomar en cuenta

para la seleccin de una bomba, son los siguientes:

- La naturaleza del lquido (gravedad especfica, viscosidad, etc)

- La capacidad requerida (velocidad de flujo de volumen)

- Las condiciones de succin y descarga

- La cabeza total de la bomba (energa aadida)

- El tipo de sistema con el que conectado la bomba

- El tipo de fuente de alimentacin (motor elctrico, motor diesel, etc)


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- Las restricciones condiciones ( espacio, peso y posicin )

- Las condiciones ambientales

- El costo de la compra, instalacin y operacin

- Los Cdigos y estndares de la bomba

En un sistema de tubera en serie se pede aplicar diferentes tipos de bombas,

pero uno de los ms aplicados y de mayor inters son las bombas de

centrfugas, es por este motivo que a continuacin veremos su definicin y

funcionamiento de este tipo de bombas.

Son mquinas hidrulicas que transforman un trabajo mecnico en otro de tipo

hidrulico. Estos tipos de bombas forman parte de las tambin llamadas bombascinticas, puesto que adicionan energa al fluido acelerndolo a travs de la

accin un impulsor giratorio. A continuacin se ilustra una bomba centrfuga

cortada parcialmente para observar de mejor manera sus elementos internos y

el nombre de cada uno de estos:

Figura 2.6.1: Elementos internos de una Bomba centrfuga

FUENTE: MANUAL PETROCOMERCIAL


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Una vez visto las partes principales de las bombas centrfugas, veremos como

se clasifican10:

- Bomba de tipo voluta.- En este tipo de bomba el impulsor de caja

espiral que se expande progresivamente de forma que el lquido se

reduce en forma gradual. Por este medio, parte de la energa de la

velocidad del lquido se transforma en presin esttica.

- Bomba tipo difusor.- Los labes direccionales estacionarios rodean

al rotor o impulsor. Los pasajes con expansin gradual cambia de

direccin del flujo del lquido y convierten la energa de velocidadcolumna de presin.

- Bomba de turbina.-Tambin conocida con el nombre de bomba de

vrtice, perifrica y regenerativas. En este tipo se producen remolinos

en el flujo por medio de los labes a velocidades muy altas dentro del

canal anulas en el que gira el impulsor. El lquido va recibiendo

impulsos de energa.

- Bombas centrfugas de flujo mixto y axial.- Las bombas de flujo

mixto desarrollan su columna parcialmente por fuerza centrfuga y

parcialmente por el impulsor de los labes sobre el lquido. El

dimetro de descarga de los impulsores es mayor que el de entrada.

Las bombas de flujo axial desarrollan su columna por la columna por

la accin de impulso o elevacin de las paleras sobre el lquido.

A continuacin veremos como es el funcionamiento y la aplicacin de las curvas

caractersticas que poseen las bombas centrfugas:

10Tipos de Bombas Centrfugas; Manual de Petrocomercial.


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2.6.1. Funcionamiento y sus curvas caractersticas

Funcionamiento: En una bomba centrfuga el lquido ingresa axialmente por la

tubera de aspiracin hasta el centro del rodete, el cual es accionado por unmotor. De esta manera produciendo un cambio de direccin repentina, haciendo

que transforme en un movimiento radial del fluido, adquiriendo una aceleracin y

absorbiendo un trabajo.

Figura 2.6.2 Bomba centrfuga

FUENTE: www.elprisma.com

Los labes del rodete someten al lquido a un movimiento a rotacin muy rpido,siendo proyectadas hacia el exterior por la fuerza centrfuga, de forma que

abandonen el rodete hacia la voluta a gran velocidad, aumentando su presin

en el impulsor segn la distancia al eje. La elevacin del lquido se produce por

la reaccin entre este y el rodete sometido al movimiento de rotacin; en la

voluta se transforma parte de la energa dinmica adquirida en el rodete, en

energa de presin, siendo lazado los filetes lquidos contra las paredes del

cuerpo de bomba y evacuados por la tubera de impulsor.

La carcasa, esta dispuesto en forma de caracol, de tal manera, que la

separacin entre ellas y el rodete es mnima en la parte superior; la separacin

va aumentando hasta que las partculas lquidas se encuentran frente a la

abertura de impulsin; en algunas bombas existe, a la salida del rodete, una


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directriz de labes que gua el lquido a la salida del impulsor antes de

introducirlo a la voluta.

Curvas caractersticas: Todos los datos y curvas que se disponen de las

bombas se los puede obtener por medio de los mismos fabricantes. Existen

diferentes curvas caractersticas, entre los ms importantes son:11

- Efectos de velocidad

- Potencia requerida

- Eficiencia

- Cabeza de succin positiva neta requerida

- Grfica de funcionamiento compuesto- Grfica de funcionamientos adicionales

A continuacin se muestra un ejemplo de aplicacin de las curvas caractersticas

de una bomba:

Efectos de velocidad.-En la siguiente figura se muestra el funcionamiento de la

bomba 2x3-10 operando a 1750 rpm en lugar de 3500 rpm. Donde se observan

datos de las cabezas totales mximas en cada tamao de impulsor y la

capacidad que posee la bomba. Si estos datos se comparan con otras bombas

de similares condiciones, podemos darnos cuenta que si duplicamos la

velocidad, se incrementa la capacidad de la cabeza total en un factor de 4. Si

las curvas se extrapolan hacia el punto de cabeza total cero donde se presenta

la capacidad mxima, se observa que la capacidad se duplica conforme la

velocidad se duplica tambin.

11MOTT, R.L. Mecnica de fluidos aplicada. Traducido del ingls por Carlos Roberto Cordero

Pedraza. 4ta. ed. Mxico, Prentice Hall. 1996. 567p


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Figura 2.6.3: Funcionamiento de una bomba centrfuga de 2x3-10 operando

a 1750 rpm


En los Anexos G y H se muestran otros ejemplos de curvas caractersticas y

funcionamientos de distintas bombas centrfugas.

2.6.2. Punto de operacin de una bomba

El punto de operacin de una bomba proporciona su capacidad a un

determinado valor de cabeza total. La curva A en la figura 2.6.4 ilustra como un

determinado sistema de tubera se comportara en trminos de la friccin en el

sistema como una funcin de la velocidad de flujo Q. recuerde que la prdida deenerga en un sistema de tuberas, y por lo tanto, la cabeza que debe desarrollar

la bomba, se incrementa aproximadamente conforme el cuadrado de la

velocidad de flujo. Suponga que la curva A representa un sistema con todas las

vlvulas de regulacin abiertas.


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A medida que una o mas vlvulas se encuentran cerradas en forma parcial, una

resistencia mayor se desarrolla y la curva del sistema se observa como la curva

B siguiente:

Figura 2.6.4: Punto de operacin de una bomba


Sobreponiendo las curvas del sistema en una curva de evaluacin de una

bomba puede ver como se logra el control de flujo. Con todas las vlvulas

abiertas, la interseccin de la curva A del sistema y la curva de la de la bomba

seria el punto de operacin, una capacidad Q1a un valor de cabeza h1en este

caso. Cerrando en forma parcial una vlvula movera el punto de operacin a la

interseccin de la curva B y la curva de la bomba Q 2en h2. Es por este motivo

que el proceso de seleccin de una bomba debe realizrselo con detenido

anlisis.


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2.6.3. Bombas en serie12

En un sistema en serie la descarga de una bomba constituye la succin de la

siguiente. La cabeza de presin resultante es la suma algbrica vertical de las

cabezas de presin parciales de cada bomba para un mismo valor de caudal de

flujo. Este tipo de arreglos se utiliza cuando se necesita altos valores de cabeza

en la descarga de las bombas. Cuando la curva del sistema exhibe un alto valor

de las presiones esttica y residual, que son independientes del flujo, y este

valor de presin no puede ser alcanzado por una sola bomba, se debe usar un

sistema en serie. Los sistemas de bombeo en serie, son apropiados cuando la

curva del sistema presenta un alto valor del componente de prdidas por

friccin.

2.6.4. Bombas en paralelo

Cuando las bombas trabajan en paralelo, todas trabajan para vencer una presin

a la descarga comn. Por lo tanto es importante que para hacer un arreglo en

paralelo, las cabezas de descarga sean iguales, de lo contrario, si existe una

bomba de menor cabeza que las dems, esta ser bombeada por el grupo de

mayor cabeza con problemas. El sistema de bombas en paralelo, da flexibilidad

a la operacin, pues cualquier bomba apagarse o salir de lnea sin disminuir la

presin de entrega al sistema. Se debe realizar una conexin en paralelo cuando

se desea incrementas en un futuro, la capacidad de bombeo. Para poder operar

en paralelo se pone como condicin que las curvas caractersticas de las

bombas deben ser iguales o similares.

12Bombas en serie; Manual Petrocomercial. Utilizada en las Estaciones


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CAPITULO 3

CARACTERIZACIN DEL POLIDUCTO

Introduccin

Descripcin General:

El Poliducto Shushufindi - Quito est conformado de cuatro estaciones de

bombeo ubicadas en Shushufindi, Quijos, Osayacu y Chalpi, con una porcin de

estacin de recepcin ubicada al sur de la ciudad de Quito llamada El Beaterio,tal como se ilustra en el siguiente diagrama:

Figura: 3.1.1. Diagrama del Poliducto Shushufindi - Quito

Fuente: PETROCOMERCIAL


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Todas las estaciones del poliducto poseen circuitos similares al diagrama de la

figura 3.1.2. En donde se presenta la circulacin y principales componentes que

poseen las estaciones:



En la siguiente tabla se enlista todos los tipos y principales vlvulas ubicadas en

la lnea del poliducto:


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Tabla 3.1.2: Lista de las Principales Vlvulas


Las ubicaciones que posee cada vlvula se muestran en el siguiente diagrama

para tener una idea global de cmo estn distribuidas en el poliducto:


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El poliducto tiene una extensin de 304 + 815 Kilmetros de distancia entre la

refinera de Shushufindi y la estacin de recepcin del Beaterio. Cabe recalcar

que el dimetro nominal actual del poliducto es de 6 pulgadas desde Shushufindi

hasta el Kilmetro 287 + 700 en el sector de Ushimana, y de 4 pulgadas desde

este sitio hasta llegar al Terminal El Beaterio. Existe una ramificacin adicional

de 4 plg desde Ushimana hasta la estacin de recepcin de Oyambaro para el

GLP. Todo el trayecto que tiene el poliducto se encuentra enterrado en toda sulongitud, a excepcin de los tramos que estn sobre los cruces de ros y en otras

ubicaciones especiales.


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Los productos que son bombeados y distribuidos por el poliducto son el GLP,

Gasolina Base, Destilado, Jet Fuel y Diesel 2, producidos en el Complejo

Industrial Shushufindi. El Poliducto en su fase operativa tiene una capacidad

promedio de bombeo de 370 BPH cuando evacua los cinco productos y de 380

BPH al evacuar solo productos livianos como el GLP y Gasolina Base.

A continuacin se detallan los cinco productos que distribuye la empresa desde

Shushufindi hasta la estacin de El Beaterio, en el Sur de Quito, con sus

respectivas caractersticas y usos que poseen cada uno de estos productos:

GAS LICUADO DE PETRLEO (GLP)

Caractersticas.- Es una mezcla de propano y butano en una proporcin de

40% y 60 %, respectivamente. Se obtiene mediante el procesamiento del gas

asociado de los campos de produccin de petrleo y en procesos de refinacin.

El GLP es incoloro e inodoro, razn por la cual para su comercializacin es

necesario agregar odorizantes, que por su mal olor permiten identificar las fugas

de gas.

Usos.- Su alto poder calorfico y combustin limpia, hacen de este producto un

combustible multifuncional tanto para la industria, comercio, transporte y

domstico.

GASOLINAS

Caractersticas.- Las gasolinas para autos contienen hidrocarburos de todos los

grupos, con temperaturas de ebullicin entre los 30 y 205 C, las fracciones

componentes de la gasolina se evaporan fcilmente y gracias a ello pueden

formar con el aire atmosfrico mezclas en diferentes proporciones, denominadas

mezclas carburantes.


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La gasolina es producida mediante mezcla de varias fracciones bsicas como:

butano, nafta ligera, nafta pesada, nafta debutanizada, nafta tratada y nafta

reformada, productos obtenidos en procesos de destilacin atmosfrica, craqueo

cataltico y reformacin cataltica. La mezcla de estos productos debe hacerse

en proporciones que cumplan la norma tcnica, especialmente en lo referente al

contenido de hidrocarburos aromticos (por altamente cancergenos), para las

gasolinas sper y extra que se comercializa en el pas.

La Gasolina Extra es utilizada en vehculos cuyos motores tienen una relacin

de compresin moderada, puesto que a mayor compresin en el pistn se eleva

la temperatura de la mezcla carburante y se produce el rompimiento demolculas de los hidrocarburos parafnicos lineales, dando origen a la aparicin

de radicales libres que arden con violencia, produciendo el fenmeno de la

detonancia traducido al motor como cascabeleo.

Usos.- La Gasolina Sper es utilizada en vehculos cuyos motores tienen una

relacin de compresin alta, los hidrocarburos, especialmente izoparafnicos y

aromticos presentes en este tipo de gasolina, resisten altas presiones y

temperaturas sin llegar al rompimiento de molculas.

Al eliminarse el tetraetilo de plomo en la formulacin de las gasolinas, la

industria petrolera recurri a la utilizacin de compuestos oxigenados y de

hidrocarburos aromticos. Estos productos presentan el problema que ante una

combustin incompleta su evacuacin a la atmsfera, a travs del tubo de

escape del vehculo, provoca una contaminacin igual o peor que la ocasionada

por el tetraetilo de plomo, de ah que se hiciera necesaria la utilizacin de los

convertidores catalticos en los vehculos que usan este tipo de combustibles.


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DIESEL 1

Caractersticas.- Los componentes de este producto son hidrocarburos que

destilan entre los 200C y 300C, los hidrocarburos ms importantes que entran

en la composicin qumica de este combustible son: parafnicos, izoparafnicos,

aromticos (monociclo y biciclos), naftnicos y estructuras mixtas nafteno-

aromtico.

Tiene una buena combustin, con llama blanca amarillenta debido al bajo

contenido de hidrocarburos aromticos.

La apariencia del producto es blanca transparente y la acidez orgnica se

expresa en mg de KOH/100 ml, no sobrepasa de 1.4 %, lo cual evita la accin

corrosiva sobre los metales.

Usos.- Por su alto poder calorfico, es utilizado como combustible de uso

industrial, especialmente en la industria de la cermica y, en las reas rurales es

de uso domstico.

Se utiliza como diluyente en la preparacin de capa de rodadura de las

carreteras.

En la comercializacin de los combustibles marinos es usado como diluyente

para ajuste de la viscosidad en la preparacin de los IFO (Fuel Oil Intermedio);

en el transporte de hidrocarburos por los poliductos se utiliza como interfaces

para la separacin de productos.


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DESTILADOS MEDIOS

La segunda fraccin importante que se obtiene en la destilacin atmosfrica del

petrleo, es la conocida como destilados medios que comprenden los productos

Diesel 1, Jet A-1, Diesel 2 y Diesel Premium.

DIESEL 2

Caractersticas.- Es la fraccin ms pesada que se obtiene del petrleo por

destilacin atmosfrica, por lo tanto es la fraccin que destila entre la

temperatura que termina la destilacin del Diesel 1 y aquella temperatura hastala cual se puede calentar el petrleo sin que se produzca rompimiento de

molculas.

Los hidrocarburos presentes en este combustible son de carcter saturado como

los parafnicos, naftnicos, as como, aromticos y de carcter mixto. Tiene

resistencia baja al autoencendido, es decir, se enciende por compresin y su

tensin superficial baja permite la fcil pulverizacin en los inyectores, su bajo

contenido de azufre admite la utilizacin de lubricantes con bajo contenido de

alcalinidad.

Usos.- Se utiliza en motores de autoencendido por compresin, motores

utilizados en el transporte pesado, en sector naviero de cabotaje, turbinas de

generacin elctrica, motores estacionarios de diverso tipo utilizados en la

industria, en calderos para la generacin de vapor, etc.; tambin, se utiliza como

diluyente en la preparacin de los combustibles marinos.


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JET FUEL

Caractersticas.- Es una fraccin de petrleo que se obtiene por destilacin

atmosfrica y contienen componentes que destilan entre los 200 a 300 C.

Los hidrocarburos ms importantes que se encuentran presentes son: parafinas

e izoparafinas, aromticos mono y bisiclicos, naftenos as como hidrocarburos

con estructura mixta nafteno aromtica.

Los hidrocarburos aromticos se encuentran en una proporcin mxima del

22%, esta condicin es importante para obtener una buena combustin.

El punto de inflamacin debe ser de mnimo 41 C para evitar que la presencia

de vapores muy voltiles produzcan riesgo de incendio.

El Jet se torna en un color amarillo-verdoso cuando contiene compuestos

oxigenados que resultan de la oxidacin de componentes con doble enlace

(olefinas, ciclohexadiene, etc.), compuestos que se oxidan fcilmente de ah que

es necesario someter al Jet a procesos de refinacin que separen estos

componentes, hasta obtener un producto blanco cristalino.

Usos.- Producto utilizado en el sector de la aviacin en motores tipo turbo

reactor.

En los anexos correspondientes a este captulo se observan todos los productos

de inters para este proyecto y en donde se detallan las principales propiedades

de los fluidos


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Dentro de los datos ms importantes que se requieren para la elaboracin del

programa, son los puntos actualizados de la ubicacin de las principales

vlvulas, como: distancia, altura, latitud y longitud. De tal manera que se pueda

obtener resultados aceptables y valederos con el programa. A continuacin se

explica como se obtuvo estos datos:

Levantamiento de Alturas de Vlvulas:

La lista actualizada de los accesorios (vlvulas) que se encuentran instalados en

toda la lnea del poliducto Shushufindi Quito, se ilustran en los anexos, y se la

obtuvo haciendo mediciones en el campo mismo, y en donde se encuentran

ubicados cada una de ellas. Este trabajo se lo realiz con la intencin derecopilar datos actualizados para ingresarlos en el programa y obtener

resultados ms reales.

Para la para la localizacin y medicin de todas las vlvulas se utiliz una lista

de los lugares ms conocidos de las zonas en donde se encontraban las

vlvulas de inters, adems de los conocimientos y experiencias del personal de

cada una de las estaciones para la localizacin exacta, y las mediciones se las

realiz por medio de un instrumento satelital, llamado GPS, el cual nos permita

medir sus coordenadas (latitud y longitud) y su respectiva altura, y que se nos

facilit en la misma em

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