Ejemplo Baches

8/16/2019 Ejemplo Baches

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4

PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

Para encontrar el gradiente total de presión para una longituddeterminada de tubería se debe conocer por lo menos la presión en un

punto al igual que la gravedad específica de cada bache en el segmento.

En el siguiente ejemplo la comunicación se ha perdido en todos los

puntos a lo largo del segmento de la línea, menos en la estación B,

donde la presión marca 160 psi. Entre A y B existen tres diferentes

baches con gravedad específica diferente que complica el problema de

establecer la presión total de la línea.

Encuentre la presión en cada punto de elevación del perfil y establezca

la presión total de la línea. Determine si la columna se ha separado en el

punto más alto.

Los siguientes símbolos se han usado para describir las variables para

los cálculos:

P = presión (psi)

GW = Gradiente estático de presión para sola agua = 0.4333 psi/pie

SG = Gravedad específica

H = Cabeza pies

i = interfase

EL = elevación pies

∆ EL = Cambio (incremento) de elevación

HT = Gradiente total de cabeza estática pies

HP = Punto mas elevado

De la figura 1a a la 1e se muestra el segmento de la línea entre los

puntos A y D. Con la información mostrada le mostrará como calcular

las presiones a lo largo de la línea.

BACHES Y

CAMBIOS DE

DENSIDAD


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Figura 1a segmento 1 -estación A a B.

Para seguir con los cálculos, refiérase ahora a la figura 1a, el perfil de

elevación.

SEGMENTO 1.

Método para el Segmento 1

Encuentre y grafique el gradiente total estático entre las estaciones A y

B.

1. Convierta la presión conocida (PB) en B en cabeza de presión en pies

(ft) resolviendo en l a fórmula de presión estática la variable HB

P = GW x SG x HBpor tanto:

HB = PBG

W x SG

Dado que: PB = 160 psi

GW = 0.4333 psi/ft

SG = 0.830

HB = 1600.4333 x 0.830

HB = 445 pies

HIDRAULICA NIVEL - LIBRO DE TRABAJO

5

4500

4000

3500

3000

2500

2000

1600

4045

3600

4500

4000

3500

3000

2500

2000

1600BACHE 1: 0.830 BACHE 2: 0.920 BACHE 3: 0.720

C a b e z a

d e

E l e v a c i n

( f t )

Segmento 1

Estaci n A a B

A B C DPunto Alto


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6


2. Determine el cambio en elevación (∆

EL) entre la estación A y B.

∆EL = ELB - ELA

Dado que: ELB = 3600 ft.

ELA = 3000 ft.

∆EL = 3600 - 3000

∆EL = 600 ft

3. Agregue los cambios en elevación (∆EL) entre A Y B y súmele la

presión estática en pies (HB) en la estación B para encontrar la

cabeza (HA) en la estación A.

HA = HB + ∆EL

Dado que: HB = 445 ft

∆EL = 600 ft

HA = 445 + 600

HA = 1045 ft

4. Encuentre el gradiente en cabeza de presión estática HT en A .

HT = ELA + HADado que: ELA = 3000 ft

HA = 1045 ft

HT = 3000 + 1045

HT = 4045 ft

El valor de HT es constante siempre y cuando la gravedad específica

del bache sea la misma para toda el área en consideración (entre los

puntos A y B). Para comprobar su cálculo determine el gradiente de

presión estática (HT) en B.

HT = ELB + HB

Dado que: ELB = 3600 ft

HB = 445 ft

HT = 3600 + 445

HT = 4045 ft

Dibuje una línea entre los puntos A y B para establecer el gradiente total

estático a 4045 ft


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Ahora podrá determinar las condiciones de presión entre A y B .En estesegmento la presión total de la línea indica si las presiones son excesivas

altas ó bajas.

5. Convierta la cabeza en pies a psi, para identificar si está por encima o

por debajo del límite de presión. Establezca la presión en A.

PA = GW x SG x HA

Dado que: GW = 0.4333 psi/ft

SG = 0.830

HA = 1045 ft

PA

= 0.4333 x 0.830 x 1045

PA = 376 psi

Figura 1b Segmento 2 - Estación B hasta punto alto.

SEGMENTO 2

Pasos para el segmento 2

Para seguir este cálculo refiérase al perfil de elevación, en la figura 1b.

Este segmento verifica la separación de columna. La separación de

columna tiende a ocurrir en los puntos de baja de presión. Recuerde que

el punto de más alta elevación, es el punto de más baja presión. Para

encontrar la línea de presión total entre la estación B y el punto alto (HP),

siga exactamente los mismos pasos del segmento 1.


7

4500

4000

3500

3000

2500

2000

1600

4045

3600

4500

4000

3500

3000

2500

2000

1600BACHE 1: 0.830 BACHE 2: 0.920 BACHE 3: 0. 720

C a b e z a

d e

E l e v a c i n

( f t )

Segmento 2

Esatci n B a Punto Alto

A B C D

4001

Punto Alto


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1 Convierta presión conocida en B a cabeza de presión estática (ft)resolviendo la variable H en la fórmula. Busque nuevamente la

solución porque la gravedad específica del bache en este segmento

es diferente a la del segmento 1.

PB = GW x SG x H

por tanto,

HB = PBG

W xSG

Dado que: PB = 160 psi

GW = 0.4333 psi/ft

SG = 0.920

HB = 1600.4333 x 0.920

HB = 401 ft

La cabeza en pies es menor con crudo de 0.920 que con crudo de

0.830 porque el petróleo crudo con mayor gravedad específica (y

densidad) requiere menor altura (o cabeza) por tener la misma presión.

2. Encuentre el cambio de elevación (∆EL), entre la estación B y HP.

∆EL = ELB - ELHP


ELHP = 4000 ft

∆EL = 3600 - 4000

∆EL = -400 ft

3. Adicione el cambio en elevación (∆EL) entre B y HP a la cabeza

(HB) en la estación B para encontrar la cabeza (HHP) en HP.

HHP = HB + ∆EL

Dado que: HB = 401 ft

∆EL = -400 ft

HHP = 401 + (-400)

HHP = 1 ft


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9

4. Encuentre el gradiente estático total (HT) en HB.

HT = ELB + HB


HB = 401 ft

HT = 3600 + 401

HT = 4001 ft


a lo largo del bache sea la misma para todo el área en consideración

(entre B y HP). Revise sus cálculos encontrando el gradiente estático

total (HT) en HP.

HT = ELHP + HHP

Dado que: ELHP = 4000 ft

HHP = 1 ft

HT = 4000 + 1

HT = 4001 ft

Trace la línea entre los puntos B y HP para establecer el gradiente

estático total.

El gradiente estático total (HT) sobrepasa la cúspide por 1 ft. Se sabe

que los componentes líquidos de petróleo crudo (butano, propano, etc.)

se vaporizan a presiones menores que 3 o 4 psi. Con solo mirar el

diagrama, se observa que la columna se ha separado en el punto mas

alto.

5. Con la presión establecida en HP, revise si la suposición que la

columna se ha separado es correcta. Convierta la cabeza de ft a psi.

Establezca la presión en HP.

PHP = GW x SG x HHP

por tanto: GW = 0.4333 psi/ftSG = 0.920

HHP = 1 ft

PHP = 0.4333 x 0.920 x 1

PHP = 0.4 psi



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10


La cabeza de presión es menos de 3 o 4 psi, por tanto nuestro supuestode que la columna se está separando es correcta.

Puesto que la cabeza de presión es tan baja se requerirá tiempo adicional

después del arranque para establecer flujo y presión a la estación que

está justo aguas abajo. Separaciones de columna más severas causadas

por drenajes aguas abajo requerirán aún un periodo más largo de bombeo

para restablecer la presión y el flujo en la estación aguas abajo.

Figura 1c Segmento 3-Punto Elevado en la Estación C

SEGMENTO 3

Método para el segmento 3

Para seguir con estos cálculos refiérase ahora al perfil de elevación de la

figura 1c.

Para encontrar la línea de presión total entre el punto elevado y la

estación C, siga exactamente los mismos pasos que para los segmentos 1

y 2.

1. Convierta la presión conocida en HP a cabeza (ft). Resuelva

nuevamente la ecuación de presión estática o simplemente refiérase a

los pasos del segmento 2 porque la gravedad específica de este bachese mantiene en 0.920. Si usted no tiene seguridad de los cálculos

previos para el segmento, podrá verificarlos resolviendo la fórmula

para la variable H y encontrando la solución aquí:

P = GW x SG x H

4500

4000

3500

3000

2500

2000

1600

4045

3600

4500

4000

3500

3000

2500

2000

1600BACHE 1: 0.830 BACHE 2: 0.920 BACHE 3: 0 .720

C a b e z a

d e

E l e v a c i n

( f t )

Segmento 3

Punto Alto a Esatci n C

A B C D

40004001

Punto Alto

2700


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11


por tanto,HHP = PHP

GW x SG

Dado que: PHP = 0.4 psi

GW = 0.4333 psi/ft

SG = 0.920

HHP = 0.40.4333 x 0.920

HHP = 1 ft

La cabeza es 1 ft para que estemos seguros de nuestros cálculos.

2. Encuentre el cambio en elevación (∆EL) entre HP y la estación C.

∆EL = ELHP - ELC


ELC = 2700 ft

∆EL = 4000 - 2700

∆EL = 1300 ft

3. Agregue los cambios en elevación (∆EL) entre HP y C a la presión

en pies de cabeza (HHP) en HP para encontrar la cabeza (HC) en la

estación C.

HC = HHP + ∆EL

Dado que: HHP = 1 ft

∆EL = 1300 ft

HC = 1 + 1300

HC = 1301 ft

4. Encuentre el gradiente de cabeza estática (HT) en el punto elevado,

HP.

HT = ELHP + HHP


HHP = 1 ft

HT = 4000 + 1

HT = 4001 ft


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El valor de HT es constante siempre y cuando la gravedad específicaa lo largo del bache sea la misma para todo el área en

consideración.

(entre HP y C). Verifique su cálculo encontrando el gradiente total de

cabeza estática (HT) en C.

HT = ELC + HC

Dado que: ELC = 2700 ft

HC = 1301 ft

HT = 2700 + 1301

HT

= 4001 ft

Trace una línea entre el punto HP y C para determinar el gradiente total

de cabeza estática.

Note que el gradiente total de cabeza estática se establece de B a C. Ya

se ha verificado la cabeza en el punto elevado, para verificar la

separación de la columna. Se estableció en los pasos del segmento 2 que

hay separación de columna en HP. El segmento 3 parece mostrar que la

presión aguas abajo, aumenta suficientemente la presión para colapsar la

columna de vapor y re-licuarla. Verifique lo anterior convirtiendo la

cabeza en C a presión (psi).

5. Establezca la presión en C y convierta la cabeza de pies a psi.

Establezca la presión en HP.

PC = GW x SG x HC

por tanto: GW = 0.4333

SG = 0.920

HC = 1301 ft

PC = 0.4333 x 0.920 x 1301

PC = 519 psi

Una presión de 519 psi fácilmente mantiene a los hidrocarburos livianos

en forma líquida. La columna de vapor colapsará aguas abajo.


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Figura 1d Segmento 4 - Estación C a D

SEGMENTO 4

Método para el segmento 4

Para realizar este cálculo, refiérase al perfil de la elevación, en la figura

1d. Para averiguar la presión total de línea entre la estación C y D siga

los mismos pasos que en los Segmentos 1, 2 y 3.

1. Convierta la presión conocida en C a cabeza (pies) resolviendo la

fórmula de presión estática para la variable H. Tiene que encontrar

nuevamente la solución ya que la gravedad específica de este bachees diferente que la del Segmento 2.

P = GW x SG x H

por tanto:

HC = PC

GW x SG

Dado que: PC = 519 psi

GW = 0.4333 psi/ft

SG = 0.720

HC = 5190.4333 x 0.720

HC = 1664 ft


4500

4000

3500

3000

2500

2000

1600

4045

3600

4500

4000

3500

3000

2500

2000

1600BACHE 1: 0.830 BACHE 2: 0 .920 BACHE 3: 0 .720

C a b e z a

d e

E l e v a c i n

( f t )

Segmento 4Estaci n C a Estacin D

A B C D

40004001

Punto Alto

2700

4364


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2. Encuentre el cambio de elevación (∆

EL) entre la estación C y D.∆EL = ELC - ELD

Dado que: ELC = 2700

ELD = 2000

∆EL = 2700 - 2000

∆EL = 700 ft

3. Agregue el cambio de elevación (∆EL) entre C y D a la presión de

cabeza en pies (HC) en la estación C para encontrar la cabeza (HC)

en D.HD = HC + ∆EL

Dado que: HC = 1664 ft

∆EL = 700 ft

HD = 1664 + 700

HD = 2364 ft

4. Encuentre el gradiente total de cabeza estática (HT) en C.

HT = ELC + HC

Dado que: ELC = 2700 ft

HC = 1664 ft

HT = 2700 + 1664

HT = 4364 ft


del bache sea la misma para toda el área en consideración.

(Entre C y D).Verifique su cálculo encontrando el gradiente estático total

(HT) en D.

HT = ELD + HD

Dado que: ELD = 2000 ft

HD = 2364 ft

HT = 2000 + 2364

HT = 4364 ft

Trace una línea entre el punto C y HP para establecer el gradiente

estático total.


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15

5. Establezca presión en psi en D.

PD = GW x SG x HD

Dado que: HHP = 2364 ft

GW = 0.4333

SG = 0.720

PD = 0.4333 x 0.720 x 2364

PD = 738 psi

Figura 1e Segmento 5 estación C a D con fuga

SEGMENTO 5

Método para Segmento 5 - fuga.

Los primeros cuatro pasos le han mostrado como calcular la presión

estática en la línea y trazar las líneas para un segmento de tubería. Estos

cálculos están basados en el conocimiento de la presión actual y la

localización de los baches. Sin embargo, después de la restauración de

las comunicaciones, si la presión está por debajo de un gradiente de

presión estática en un área de ese segmento, usted debe sospechar que

existe una fuga. Si este es el caso, debe comparar la presión total actualde la línea con la presión total calculada en la línea.

En los pasos del segmento 4, calculamos la presión en D = 738 psi, y el

gradiente estático de cabeza HT se muestra en 4364 ft. Sin embargo una

vez que las comunicaciones se hayan restablecido, los transmisores de

presión en la estación C indican 187 psi y en la estación D 406 psi. Estos

valores son muy bajos comparados con los valores calculados. Use la

presión real para calcular el gradiente estático total de la línea entre C y

D.


4500

4000

3500

3000

2500

2000

1600

4045

3600

4500

4000

3500

3000

2500

2000

1600BACHE 1: 0.830 BACHE 2: 0 .920 BACHE 3: 0 .720

C a b e z a

d e

E l e v a c i n

( f t )

Segmento 4

Estaci n C a Estacin DSegmento 3Punto Alto a

Estaci n C

Segmento 2Estaci n B a

Punto Alto

Segmento 1Estaci n A a

Estaci n B

A B C D

4000

4001

Punto alto

2700

4364

3301

Gradiente estático total calculando

Gradiente estático total real

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