Problema:

El ducto a diseñar va a tener inicialmente un solo punto de recepción (M1) y uno de entrega (E1) definido en la Progresiva kilométrica PK 176. La ruta de transporte es casi horizontal por lo tanto no considerar cambios de elevación. De acuerdo a la información obtenida del cliente se tiene la siguiente información:

Consideraciones operativas e hidráulicas:

a) Condiciones de borde:

Variables operativas Punto recepción

Punto entrega

Presión mínima (Bar Abs) 45 36.Presión máxima (Bar Abs) 48 40

Temperatura promedio (°C) 20Caudal (MMSCFD) (*) 250

b) Perfil de elevación: Ducto horizontal

c) Datos operativos

Composición

NaturalGas

Composición Molar (%)

100Metano (C1) 85Etano (C2) 6.5

Propano (C3) 2Iso-Butano (iC4) 0.5

Normal-Butano (nC4) 0.5Iso-Pentano (iC5) 0.5

Normal-Pentano (nC5) 0.5Hexanos (nC6) 0.2Heptanos (nC7) 0.2Octanos (nC8) 0.2Nonanos (nC9) 0.1Decanos (nC10) 0.1Nitrógeno (N2) 2

Dióxido Carbono (CO2) 1Sulfuro de Hidrógeno (SH2) 0.5

Oxígeno (O2) 0.2Vapor de Agua (H2O) 0

Aire 0

d) Gravedad específica : 0.686

e) Rugosidad: considerar como parámetro de rugosidad 24 (um)

f) Material del ducto: para este gasoducto es API 5L Grado X60. En función de las “Condiciones de Borde y Operativas” y asumiendo un factor de clase de F=0.72 para una clase de trazado Clase 1 Div. 2, (asumir un diámetro externo, calcular el espesor y luego obtener el diámetro interno.)

g) Condiciones Externas : temperatura ambiente constante por toda la línea de 20 °C.

Se requiere contestar las siguientes preguntas:

1. Cuáles serían las condiciones de borde a tomar para iniciar con los cálculos hidráulicos y porque su decisión de tomarlos en cuenta? Para los cálculos hidráulicos son necesarios:- Caudal, es necesario saber el caudal que se necesita transportar en función a

esto poder determinar el diámetro de la tubería- Longitud del tramo, para saber de dónde a donde tengo que transportar el

fluido- Viscosidad del fluido, para determinar el tipo de flujo, numero de Reynolds y

las pérdidas de presión en la tubería - Presiones mínimas de operación, para tener las condiciones más críticas y

saber si con la mínima presión de inyección se cumplir con la mínima presión de entrega

- Composición del fluido, para determinar densidad y factor de compresibilidad del gas.

[2.] Con las condiciones de borde establecidas, calcular el diámetro mínimo y óptimo del gasoducto, utilizar la ecuación de Panhandle B, AGA y comparar resultados y comentar.

Utilizando la formula de Barlow

P=2st/(doSF)DondeP = Maxima presión de trabajo (psig), tomando como máxima presión de trabajo 55 bares (800 psi) en la entrega de gas S = material strength (psi), 60000 psiT = Espesor de la tuberiado = diámetro externo, suponiendo un diámetro externo de 28 pulgadasSF = factor de seguridad, un factor de seguridad de 1.25

Para

EcuaciónDiámetro Mínimo

Diámetro Óptimo interno

Espesor de pared

Diámetro

externoinch

Panhandle B 26.85 27.5 0.25 28AGA 25.58 27.5 0.25 28

Nota: El cálculo del Z del gas se obtuvo por medio de la correlación de Brig and Beggs

Ambas ecuaciones proponen diferentes diámetros con una diferencia de más de 1.27 pulgadas sin embargo al tener el dato de rugosidad relativa el resultado que se obtiene de la ecuación de AGA es mas confiable, este valor no es tomado en cuenta para la solución de la ecuación PanhandleB

Nota: una vez obtenido el diámetro mínimo, ingresar a la norma API 5L para obtener el diámetro estándar según norma.

2.[3.] Con el diámetro obtenido de la pregunta 2, calcular la máxima capacidad garantizada de NG a transportar.

EcuaciónDiámetro Óptimo interno

Espesor de pared

Diámetro

externo

Caudal MMSCF

DPanhandle

B 27.5 0.25 28 265.59

AGA 27.5 0.25 28 302.55

Anexos1: condiciones operativas

Ecuación de Panhandle B :

Ecuación de AGA:

Para ambas ecuaciones utilizar las unidades que están en el cuadro:

Parámetro Simbolo Unidades DadasUnidades a Utilizar

Caudal Q 250x10^6 MMSCFD 250000000 SCFDLongitud L 176 Km 109.3613 MillaRugosidad ke 24 um 0.00094488 pulgTemperatura Prom Tavg 20 °C 527.67 °RTemperatura Base Tb 60 °F 520 °RPresión Base Pb 14.7 psia 14.7 psiaPresión Ag. Arriba (*) P1 45 bara 652.67 psiaPresión Ag. Abajo (*) P2 36 bara 522.13 psiaPresión Promedio Pavg 40.7 bara 4066.7 kPaGrav. Específica G 0.686 0.686

Nota: para el cálculo del Z utilizar la grafica de Correlación de Standing y Katz