Tecnologia Del Gas Gasoductos y Redes Domiciliarias
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7/25/2019 Tecnologia Del Gas Gasoductos y Redes Domiciliarias
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ASOCIACIN CENTRO
ESTUDIOS DE INGENIERIA
DE PETRLEOS
T~~~()L()t7A I)~L t 7 A
~()()U~T()S ..,[~()~
()()MICILIAI2IAi
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE
SANTANDER
-
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T E C N O L O G I D E L G S
CONTENIDO
1. GENERALIDADES DEL GAS NATURAL
2. CALIDAD DI:;L GAg
3. CONTENIDO LIQUIDO DEL GAS
4. PRESION DE FONDO EN POZOS DE GAS
5. M ED lC IO N DEL G AS
6. FACTOR DE EXPANSION EN LA MEDICION
7. CAMBIOS DE ORIFICIO, DANIELS
8. DESHIDRATACION
DEL GAS
9. COMPRES ION DEL GAS COMPRESORES y DRIVERS
10. FLUJO DE GASES POR TUBERIA
11. GASODUCTOS, De, Le, Lazos
12. LAZOS EN SERIE
13. INYECCION EN LlNEAS
14. VALVULAS ABIERTAS, FUGAS Y ROTOS EN L1NEAS
15. REDES DOMICILIARIAS DE GAS
16. CONSTRUCCIONES USUALES EN TENIDO DE LlNEAS
17. GASODUCTO DE PROMIGAS y PRODUCCION EN LA GUAJIRA
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G R A VE D A D E S P E C F IC A D E L G A S
14,7 J 1
Zg 10,73(520)
J 1 .
Y
g
= 14,7(29) = 29 < = > Zg = IyZ; =1~ Pbaja
Za10,7(520)
OTRA RELACiN SER:
Como Zg para un gas cualquiera a P, T diferentes de standard
' : #
1 entonces:
J 1
gas
J 1 gas
+ : -
2 9 ( ~ J
Pa P,T
A L GU N A S E X P R E S IO NE S U SU A L ES
PESO MOLEGULAR DE UN
COMPUESTO
Cn Hm Or lbs masa
Ilb -
mal
=
n(12) + m(1)+ R(16)
LEY DE GASES REALES
-- -+
P(psia) V(pie3)
=
Zn(mol) 10,7 T(OR)
TOR
=
TOF+460
CONDICIONES STANDARD
-- -+
14,
7
psia, 60F
-
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GAS IDEAL --+1
mol a cond. S tandard = 379 pie3
Z=1
PESO MOLECULAR DE UN GAS NATURAL
GRAVEDAD ESPECIFICA DEL GAS Y
g
=( P g J 6 0
0
F
Paire 14,7
W
g
(lbs)
DENSIDAD DEL GAS = Pg = V
g
( p i e
3 )
(_) =
P(psia )M ( lbs)
v-,
P,T
Z(lO,7}r
R
PRESION REDUCIDA PR = P/PC --+ Compuesto puro
TEMPERATURA REDUCIDA TR = TrrC
--+
Compues to puro
PRESION PSEUDOCRITICA
TEMPER ATU RA PSEU DOCR IT ICA
PRESION PSEUDOREDUCIDA P
SR
= P/P
sc
TEMPERATURA PSEUDOREDUCIDA T
SR
= TlT
sc
FACTOR
DE DESVIACION DEL GAS
Z
Z=1 P ara gases ideales a bajas p. T
Z=f(P
SR TSR)
-
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C O N T EN ID O L IQ UID O D E U N H ID R O CA RB U RO
Componente Fraccin Peso p Liquido GPM
Votumen Y,
Moleculaf
C1
0.634* -
-
-
C2
0.121
-
-
-
C
0.1328
44.09
31.68 3.65
i-C4
0.0077 58.12
36.47
0.25
n-C4
0.052
58.12
36.47
1.64
-es
0.004
72.14
38.99
0.16
n-Cs
0.034 72.14
38.99
1.26
e 6
0.007
86.17
41.43
0.31
C
7
+
0.0057
221.40
51.38
0.48
7.75
'G en era lm en te e l m ay or
M I = Pe so Mo le cu la r Ib sllb -mo l
GPM
=
Galones de liquido Standard/1000 pie
3
de he
-
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1
p
;ri :S T/{ ,f
r3 - (~l'
(/I./r:..I ~,vT
-
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0
O
Q
c:
-O
.
,
rzo
,.o
180
,, o
Peso Molaculer
'IG:3-PRESION y TEMPERATURA SEUDO-CRITICAS DE HEPTANOS y COMPUESTOS MAS PESADOS (4,9
J
o
'- '
..
--- + ,
GOS
es
Vr l
. . . . ~:~
+
, . : : . ' -- : - i -
.. . > - ' - + + -M
-.-+ '-:t .: t
,
.
1.2
o
O
-
. .
o
,
o
O
:>
. .
,
600
.;-~
':: :: 1
r o OS
0 3 LO
Gravedad del gas{Ai,=1.0)
FIG.4-PRESION'(
TEMPERATURA SEUDO-CRITICAS
DE
GASES NATURALES (
~.'
l OO
a:
O
i
1
3
~ 50
f----'--:
(J
'T'
-:-t .
- -
.~'-'
.
u
:p.7.
O
'~
L
-o
4
,
,
'
~
.
t+r+r
r ;
~ _ . ~
f + i '
;:
r-.
O
3eo
. .
..
1 :;
. .
-
30
O. 5
o.~
u
-
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J
ig
-
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PRESiN DE FONDO EN POZOS DE GAS
dP
+dh-
fv
2
dL
+ws
+ vd v = O
P 2gD
g
vd v
v
v
f - = > -
=
no - correc to - es --7 -
2g 4g 2g
D h
=
d L -
vertical
P = psia
p
=
Ibs/pie3
v = pie/seg
L = pie
D
=
pie
2g
=
64.4 pie/seg
Ws
= trabajo
de
bombas y/o compresores
v=q/A
Pbqb Pq
--
q, qb = pie3
I
seg
-
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r:-:---__ _~~ __ -----..,.,....---_---..., .--._. S I 2 . i C 4 1
ti )
? m
1m
.i~)
: r o t l
niJ 2 . C J
2 . ~
l.
iJ . ti
F ~ ) 1 m
n 6 J
2
. ;; 1 7 2 ~ 1 1 2 . f 3 3 .
2 . G l ~ V i 7 6
2 .m
2 .7J~ ~.i~~ial z
g il
1 8 . S S
2 . 8 ,) ' ) H ~ 9
2 6 1 2
m t l
2 .1 1 1
l J r ;
1 .1 ~
1 8 1 0 Z S 1 5 2 . f Q
1 ~ 'P '
~ . O O I
B G 1 . 0 0 1 2 .i l I l V ~ 7 1 G G U~
1 5 M l G 2 1 2 1 i.~~
2 .:1 5 ~.l~1
2 . 8 1 7
H l.I~ 1 .li- ll
2 . ~ r .
Pts
a. Tomar
p
=
(p
w s
+ ~ s X Pts
=
conocido de antemano
T =
( T
w s
+ T t s J {
a. Tomar
b. Del grfico de Standing tomar el valor de
c. Calcular por la ecuacin 20 el valor de Pws
d. C omparando con el valor supuesto, s i no coincide entonces
e. Asumir otro Pws = (Pws )calc. +Pts/2
f. Repetir el proceso varias veces hasta que coincidan los valores.
METODO DE SUKKAR
y
CORNELL
A partir de la ecu aci n 19 anterior
y
usando es tados cor respond ientes
r
ZdPr/Pr = O.0187gL
Pr 1+BZ
2
/ Ppr?
T
2
669fq2
T .
B= 5 ( 2 ) y~q=O~estatlco=-:::;.B=O
D Ppc
r r 2 (ZdPr/Pr) = O . 01 87 ;gL ~
(21)
= O .0187 ;gL
~ f f
-
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1
T
l
I r
.~ z, I
~\
t
~
0.2
f {
f f z
- : : : : / i V s
d fy
El mtodo de trabajo para la ecuacin 21 ser entonces:
a. Calcular P
r
1
= P I s / P
e
y r . Y
Y
9
b. Con 8=0 y Tr entonces de tablas obtener el valor del integral entre 0.2 --7 Pr1
c. Calcule el valor del lado derecho de la ecuacin
[-lado derecho de ecn 21]
d. como
r P
= r
P
+ r
P
,,=
[ (pasob
)tabla> +
(pasoC)]
=
At
JO .2 Jo .z J p
-
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e.
r
P
2
Con el valor de At =
JO .2
vaya a tablas. Lea Pr2
f. Como Pr2
=
P
2
/Pc entonces P2
=
Pws
:=
Pr2 x Pc
INTEGRAL 0.2 ~ Pr)
Pr
T I
T2 T3
T4
X
X
X X
X
X
X
X
X
X
X X X X
X
X
X
X X
X
-
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M E D I O O R E S DE GA S
1. L.K. Sprink Principies of and practices of flow meters of engineering. The
Foxboro Co. - Barton Co.
Daniel.
2. AGA (American Gas Assosiation)
3. NGPSA (natural Gas Processors and suppliers association).
/ 1 -
]);ffEAlCi/lL
P t ~ E
;JrjTi~ l
Medidores de gas
1. dinmicas
a. De orificio
b. De ventura
c. Tubo de pitot
d. Flujo critico
-
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2.
Volumtricas
3. De masa
4 . E le ctrn ic as
- vdv
vdP+-+dh +lw+ws=0
g
Lw perdidas, friccin, otras.
Ws= trabajo de maquinarias y bombas
e = cte para corregir inexactitudes
v = pie
3
/ 1 b
P = lbs/pie
V = pie/seg
q = 32.2
q = pie
3
/seg
p
= Ibs/pie
3
.
ahora
w (Ib s/s eg ) = Qp = qp =Av
p
-4Flu jo de m asa
~ = A1V1P1
=
A2V2P2- continuidad
-
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R e e m p l a z a n d o e n e n t o n c e s
2 [ A 2 ]
1
2 2-2
- --- =c
v
p (M)2g
A
2
1
A
2
1
(
A
IA)2 = p4=>W2=C2V;Z (M)2gA2 = >v= l/p-
2 1
1-/3 4
-
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Ahora para gas
tP b
= w = w *~= w * __ 1__ *3600
P P ( 2 8 . 9 1 8 ' )
379
_ W
Q _
W
379)3600pie
3
/ hora
p ::> b
vol 28.9g
Standard o basicos, ideal
*(1 mol de gas ideal)peso 28.9
;g,
ya condiciones Standard ocupa 379 pie
3
luego de la ecuacin general y el valor de q se obtiene;
Q
(
PCN / hora)
=
379x3600 [ e A r ( P ) z g ] = >
b 28.9;g 2 1-f 3 4
Qb PCN /
hora)
= 3600
379
X = : A
2
2g p -P
2
{29;G]p(PSia)
28.9;gJ1-
/3 4 tZRT
(P
1 -
P
2)=
Po Pdiferencial q ue generalm ente se ex pres a en pu lgadas de agu a, no
en
PSi,ni en lbs/pie
PVbs / pie
2
) =
62.4 hw pu 18)
12
Q (P C N /
hora)
= [3600x379
x
. J 6 4 A
x
. . J 6 2 A C A
2
][ f l][f ]~hwP
..[52Om.J12.J1O.73~1-
Ir
V F z
jii
la cual modificada por el valor verdadero de Pb y Tb del lugar introduciendo
factores se obtiene:
F =
14.7
Pb
P
b
(psia)
-
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a d e m s l la m a n d o a
F
= =
/I
pv
z
F b
= [ 3600x379x .J64Ax.. .f62A.A
2
]
J520J29J12J lO .73~1 -/3 4
finalmente queda
y=
factor d e expans in para corregir el cambio de p Itabla).
Adems para calcular Z y F
Pb
use la P y T de upstream.
e = co eficie nte d e de sca rg a
De otro lado, el factor
Fb
se corrige por
Fn
= f
(NRe)
e =
0.607 generalmente
F m =
F mercurio
F =~pHg-pj
pH
g
adems hay correccin por C02 y H2S as:
f
pg
=}g -13.84 X
co2
) +
5.42 A
N2
)
F
tg
=
g-0 .472 (X
C02
)+O.793(A
N2
)
X
N2
=
fraccin molar de
N 2
-
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Factor Y (tablas) c : : > f(flange
taps,
pipe taps)
Upstreams ~ Y 1
downstreams ~ Y2
Factor Fr (tables) ~Fr = f (ID, ug,pg, velocidad) flange taps, pipe taps
Factor Fpb
=nmcon
de (Pb t
T s)
del contrato, si no es 14.7 y 60, hay que usarlo
f
=
14.73
pb
pies.del_ contrato psia)
Factor Ftb=Funcn de la Tb- si cambia la Tb del contrato es necesario usarlo o si
es diferente de 520
0
R
F = T
b
tb 520
Factor Ftfqsi la Tf del contrato cambia es necesario usarlo
520
460
+ Tverdadero
Factor Fmtablas =usado solo si p>500psia. Se usa cuando se tiene manmetros
de mercurio y no de resorte. Corrige e.
(P)
del gas sobre el mercurio.
Factor FLtablas =usado en sitios donde la latitud es diferente de 45 o elevaciones
excesivas.
Factor Fa =corriqe por dilatacin del orificio (metal) por temperatura, cuando se
usan metales diferentes de los originales del aparato as:
-
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f a
= 1+0.00018Se f -68)
( ; : : : > acero _inoxidable _
304_
0_316
fa = 1+O.000015ge f 68) < : = > antirnagnti cos
en general se obtiene
hw = pulg. de agua a 600f
P = psia
NB= si la P (esttica) se toma o se lee de agua arriba usar Y1, si se toma despus
del orificio usar Y 2 (downstream).
En forma general queda as:
Q =
( P C N / h o r a )
=
20S.39do
2
[ _ l _ ] [ _ l _ ] - J h w P * otros
~l- do/dPt
.JZ
;g
-
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11on9'~
S TA N DA R D S PE CIF IC A TIO N S
FO~
D A NIEL SEN IO R O R IF l C E f l T T l N G S
Meter 1'{lpd: A II D ani el O rihce
rlttin(~
~r~ l r lwid >d
w it tWQ seis o F'lange T'aps, located in accordnnce
w l t h la tes t A .G .A . rec om m endat ions.
Flange T< .p pcc i/tC atiO lz 3: F la nge tap m eter co n-
aeetions are
1 ( ; : N .P .T .
Intarnal tap hole sizes
Io ll ow
tatest A .G .:\. rc c ommendatlo ns. Interna erl~~ o f
t:J.~
M ies are free Irorn b u r r s a n d sl igh Uy rounded.
L i t t e 81lf1' l'(,icmlas:
2 -inch and 3- in~ h size s, j)l tl~ The Senio r O rific a Fittin g s c om posc d o f tw o ind e-
pendenl c o rnpartr ne uts scpar ated b y a ha rden ed stain-
o r m inu s ,003', 4-, 6 . 8 an d I-i nc h
S iZe3.
plu s
o r
1< ,5 .5
steel slirle valve.
millll~ .004' 12-inch and larser sizes, plus 01 mnus
.O O lt.
(}n l' : ;i; othtnse pec ifird ,
all
fi t t in ]s ar e fu .r
S id c
sec tional
vew o n
ler t
shows
th~
5 l i t [ c valve in
'lCi ~i ted
w ith 8 l(l7 Id u rd in t ern a
l i 1 2 8
bo r~
as
li s te d
in
di elo sed po siticn and
crice
pl nte c cncentrl c
in
line
o
f i
o w , S l i d e v a l v e
C : l n n o t
b e elo sed unless
o r i c e
is concenlnc to bu re of fitling.
Pho to , ri~ ;h t. sh ows the
eX clUS il 'i: D a n i e l
pn t-
er,te r to p c lo su re in o pe nsd po sitio n w ith pla te
ea rri er in place fo r
c ha nga
o r inspectio n o f o ri-
ic e plate. O nly a fe w tu rns
D i
th e sp eed wrench
are required to rerno ve o r rcplace c lar nping and
sealing b ars. S et screws li l w , L j ' s rem an in c lam p-
ins bal'.
This fe lture
adds
greatly
to spe ed and
ease ct operauon.
Pl ate carrier is ra sc d a n d lo wered b y double
ac.k and pinion m tch :o n
i
sn
1
with power applied
r , h r o u ~ h ~ p e e d w r e n c h . T h i s m e t h o d p r e n d e :
th e
qu1ckest means of oooratton wtn the
least
am ount o f effo rt and assu res po sitive co ntro l o f
pl ate carrier al al l tim es .
A ll part s, including the esseatial alide valre lU-
semblr, ma)' be re;'a~ed or repared witbout
r e m o v i n g fitting Iro m line.
Ucngnc\
111i liotld lb/e.l.
Open1.tin(l Shnf t s: On ljizes 2-ineh lo l-i-inch in-
c lusive , singl e
O Dr:lting
shas ar e st andard on le{t
side o
fitting when lo oki ng downstre arn. O n sizes 1 6-
inch an a
~'lrger. opernting'
sn.~ft;
on both sides of lilting
ar e sta nda nl.
-
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T Y P E I le 30 .36
I,..arger diurneter Junior Orice Filtin{3 are mad
~lpresl.\'
:01'
mcasurcrncnt Iacilities whcre initial
con:struction co sts rorbi,i us e ni two-c hamber Scnior
type fittinc:i. ln the ;jO -3j Type e Junior, how-
tVH, tle
b '-H .I' ~cunstructcd
:;1)
th ;lt al
a
lutcr da te
., ~c:nl}
top charnhcr can be added, uvus saving
3
la rgo uo rt io n o f
lhe
co st.
Thu
Type e b onnet L,
bol . on ~l\d can k-,quic:-dy removed along with
t111~ Ior the Sen inr slde valve ahaft. A Senior top,
ccrnplet
wit
h slide valve
M1 scat, shaf'ts
and ex-
tcrnal ptnion car, can then be sirnply bclted on lo
the fi tting ther(lb y u lirnina ting by-pass o r lin shut
down tOI pbt inspcction or changu. Pre ssure taps
a n d r n a n io ld r- c rn e i u n d i a t . u r b e . d e ic e t h e b o d v n c c d
nO '. be 1' < .' : 7 1 0 \ ' , 0 .\ iro m the line. '
-
.
_ .
DANIEL JUNIOR ORIFICE FITTING
30 -36
OIM~NSIONS
-
o~
.
~
- -
;
~-~
.
~~
e. e,
'
.
~.
-
~'l
.
.
~.
a
_
. . _
.
i.
~a
.
~
; =
_ - = . J '~ = - - = - ~ : : ' : , 'C : - ~ I - : : -. . . . _
WEllding Nec\( Ends
(.11..1:., N. tI-{XJ O 'IS , 1200 P.tj.C .. l~ P .S .I . Tlt O d
, I Ill1t J
O 't' . _ , ' ,N G
E ... ..... .'~l;)11
1
1
.A-t ;:tlA....c.t.c.
L__
.
. . . .
1.::-
-
7/25/2019 Tecnologia Del Gas Gasoductos y Redes Domiciliarias
24/141
f\.ANGNEK SEN10R METER TUOE
2 Size up)
Fiq. IX-6.
Typical
Meter Tube5 [DanieL, 1983)
fig.
IX-7il. Senior Or if ice Fitting (Daniel, 1983)
-
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-
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fig. IX-4. Neter Piping for Gas' (Crabtree, 1981)
Up1 tlta l
p
u
L,.t
MercuryManometffTYD D i ll e r e n t i a l -
Fressure Mcawrng Devi ce
H ie h -P re s 5 u re
C o n n e c t i o n
lo w -Pressure
C o n n e c t i o n
Sth ern at ic V iev . 01 Be:ll ow s Type
Dift[renti,;:,l-Pressure Measur iriq Device
-
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28/141
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30/141
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ALGUNOS PR09LEMAS CON LA MEDICION DEL GAS
C O N G E L A M I E N T O
Usar Calentadores
Secar el gas
Use inhibidor de Hidratos
Ensanche el Sitio de medicin
PULSACIONES
No tome mediciones cerca a compresores
Inserte restricciones en la lnea
GAS AGRIO
Remueva lquidos como pueda
Secar el gas
E R R O R E S C O MU N E S E N L A S M ED IC IO N E S
Instalar el orificio al revs causa lecturas bajas hasta un 30%
O rific io s usa do s (des ga s ta do s) ta m bin le e n ha s ta 2 % m a s ba jo de lo re a l.
-
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FACTOR DE EXPANSION
Y1- Y
2
EN LA MEDICION DEL GAS
hw
P1
=
Pupstream,
u s a r
Y1
P2 = Pdowns t ream, u s a r Y 2
Q = c te ~hwP Y
Q - Q ..
Q
= c te ~hwP2 Y2
Pdowns t ream
Pupstream
P .
= P + M . . = = [ P 2
+ ( M t o n s t
P
2 ] = = P [ 1 +
( M t o n s t ]
1 2
c o n s t r t c c i o n P .
2 P
(.L\P) const = = hw
=
Pdiferencial:::::> hw = = (P 1 - P
2
)
-
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1+
hw(O.433)
P 2
12
Ejemplo: Si hw = 60
P
d o w n
=
600 psi
do = 0.25
hw I P 2 = 0.1
dpipe
=
2.3
B =
(do/dp)
=
0.108
De tablas se obtiene Y2;:;;1.0007 :.
y =
1.0007
=
09989
1
~1+60/600)*O.036) .
P = 60jl.0007)2 = 602.16
1
v ~ O . 9 9 8 9
Q = Cte -j60 600) l.0007 = = 189.86 [usando downstream]
Q=Cte ~60(602) 0.9989=189.86 [usando upstream]
-
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Ahora por otro lado
=>
buscando en tablas para verificar el
Y1 =>
[
1 : ] fJ=cte
1 P
1
=602.16
hw=60
= 0.9989
hw]P
= =
60/602.16
= =
0.0996
E l
(Y1)
mas cercano
= =
0.9989
=>
O.K. (Corroborando el clculo)
Adems
y = y
{P;
= =
1 .0007
(600 = =
0 .9989
1 2 ~ P : ~602.i6
hw = 60 agua = = 2.16 psi => P1 = 600 + 2.16 = = 602.16
Es decir, si se tiene P 2 y hw => se puede conocer Y 1 o viceversa, si no hay tablas
de Y2 sino de Y 1, tambin se puede hacer el clculo de Q.
-
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PAR A B AJ AR EL D IS C O
a. B A JE E L D EN TAD O C O N LA VA LVU LA 1
b. TA PE EL AP AR ATO
c. A B R A LA V AL VU LA 3 H AS TA Q UE S E M U EV A LA 2
d . TE R MIN E D E B AJ AR E L DE N TA D O C O N LA VAL VU LA 2
e. CIER R E LA VALV U LA 3
f. LA V AL VU LA V ES D E D ES FO G UE
-
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DANIEL
S EN IO R O R IFIC E FIT TIN G S
-
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MEDIDORES DE TURBINA
Son simplemente instrumentos de medicin semejantes al flowmeter. Su
funcionamiento se basa en dos suposiciones
a. La rotacin del rotor vara lineal mente con la velocidad promedio del fluido.
b. La rata de flujo es proporcional a la velocidad promedio del fluido.
El instrumento consta principalmente de las siguientes partes
1. House. Planch o spool de 0.25 a 24 pulgadas de dimetro; rateado de 275 a
6000
PSI
y
de
-20
a
500
grados Fahrenheit. De acero al carbon o inoxidable
para ambientes corrosivos.
2. Stator, aguas arriba y abajo; que sirve para centrar y soportar el rotor y posee
aletas para enderezar el flujo.
3. Rotor. Con aletas de acero inoxidable soportadas en balineras de carburo de
tungsteno.
4. Medidor de velocidad del rotor por medio del monitoreo de campo de flujo
magntico que pasa por una bobina.
CALCULOS DE LA RATA DE FLUJO (09)
Para calibrar los medidores de turbina se recomienda la Prueba de transferencia ,
en la cual un volumen de gas (o aire) se hace pasar a travs del aparato en serie
con un medidor master , tal como medidor de flujo critico, medidor de campana o
u na b o qu illa u ltra s n ic a .
-
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39/141
Con esa informacin se prepara la curva de calibracin Standard que da el
fabricante. Se puede probar a 100 PSI para establecer el comportamiento a ms
altas presiones.
La expresin generada de clculo es:
donde
Q = Scf/hora a 14.7 y 60F
MF
=
Factor de medida ~
1 ,
usado
..D= Diferencia entre la medida inicial
y
final (lecturas del dal)
C
t
=
Correccin por temperatura
=
520/(460+
T f)
C
p=
Correccin por presin = P flujO (PSIA)/14.7
C
Z
= Correccin por factor Z = 1/Z actual
Muchas veces el fabricante da una lista de las capacidades y cadas de presin
para gas 0.6 de gravedad especifica. Es tas curvas pueden convertirse a otras
condiciones as
o . 6 ) m a x [
p x) ] ( . 6
P
f
O.6) ~r :
P, = P de flujo cuando yg = 0.6.
Pf
=
..Pde flujo cuando otra condicin.
Y x = Gravedad del gas
En forma general al comprar medidores de oficio y turbina, las diferencias en
exactitud son mnimas; pues varan los errores en :t 0.75 para orificio y .: 0.5 para
los de turbina.
-
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Assemb.ly '01: T-ur.binc Met:.er- (Dani.e~.F 198:3b)
-
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DESHIDRATACiN DEL GAS NATURAL
Condiciones o requerimientos del gas para poder bombear por gasoducto:
Contenido de a gua
(jJ
= = W a ter dew p oint.
Contenido mximo de hidrocarburos condensables.
%
de contaminantes H
2
S y CO
2
y slidos.
Razones para remover el vapor de agua del gas natural.
Porque QIagua lquida (condensada) +
gas
+
slidos
I
forman hidratos que
taponan las lneas.
El agua (lquida) que posiblemente contiene (C0
2
+ H
2
S ) es corrosiva.
EL vapor de agua en el gasoducto se condensa y forma burbujas en el
bombeo.
El vapor de agua incrementa el volumen y decrece el valor del poder
calorfico del gas reduciendo la capacidad de la lnea.
1. Todo gas natural contiene vapor de agua en %
2. (Rsw)g aumenta con TO , disminuye con P.
3. Las sales disueltas en el agua (lquida) disminuyen el (Rsw)g.
4. El contenido de agua del gas se da en (lbs) agua/MMPCN.
-
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42/141
Mtodo de clculo del contenido de agua
1. Correlacin de McCarthy, bojd y Reid.
2. Mcketha y Wehe.
3. DaltonLow
4. NGPSA para gas agrio
5. Campbell.
Problemas en tratamiento del gas
y
en bombeo
1. Hidratos
Slidos cristalinos compuestos de la condensacin del gas +
agua, a TO
>
congelacin del agua.
2. Formacin de bloques de hielo en el separador.
Composicin qumica de los hidratos:
metano - CH4.7H
2
O
Etano
- C
2
H
6
.7H
2
O
Propano - C
3
H
8
. 1 8 H
2
O
CO
2
- C02.7H20
Hidrato: Parece agua pero es menos denso y su estructura diferente y
composicin tambin. El hidrocarburo ocupa el espacio poroso de la estructura
y
el espacio externo es agua.
Agua condensada
#
de hidratos.
El agua condensada del vapor de agua sirve para formar el hidrato pero no es
hidrato. Esa agua se forma al llegar la TO a la TO roco del sistema.
-
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Condiciones favorables para la formacin de hidrato
1. G as na tura l a condiciones p or deba jo o igua l a l p unto de roco del a gua +
a gua lq uid a p re se nte .
2. Temperaturas por debajo de Tformdel hidrato.
3. Altas P.
4.
Altas ratas
Q
5.. Presencias de H 2 S o C 0 2 , Pues estos cidos son ms solubles en agua
que los hidrocarburos.
Porqu se forman los hidratos
1. Decreciendo la temperatura a valores por debajo de la temperatura de
formacin del hidrato T
fn
, sin cambio en presin (reduccin).
2. Por expansin repentina de vlvulas, choques,
stc
3. Por estado de presin> P
fn
.
Mtodos de deshidratacin de gases
1. Enfriamiento directo'
2. Compresin + enfriamiento*
3. Absorcin
4. Adsorcin
Absorcin:
Calentar el gas en contracorriente de lquido afn con agua - remueve
el agua del vapor de agua.
Adsorcin: Pasar el gas a travs de lecho slido afn con el agua. De ese modo
se retiene el agua en esos slidos.
N o s on m uy e fe ctivo s.
-
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El recinto donde ocurre la adsorcin o absorcin se llama absorber. La sustancia
que es afn por el agua se llamadissecante. Ladeshidratacin por enfriamiento
usa Etileno Glicol (EG) o dietileno glicol (DEG) en contraflujo al gas. El (EG) Y
(DEG) son dissecantes lquidos buenos. Tambin se usan el trietileno glicol,
tetraetileno glicol (TEG) y (TREG).
Los dissecantes lquidos son ms baratos que los slidos e igualmente eficientes.
Condiciones de operacin satisfactorias para el uso de TEG
Depresin del punto de roco (40 -140) 'f.
Presin de gas (25 - 2500) psi
Temperatura del gas (40 -160) O f .
Remocin de cidos gaseosos H2 5 y CO
2
Se llaman cidos gaseosos porque al contacto con el agua forman cidos o
soluciones cidas.
H2 S txicos, corrosivos, no es bueno en uso domestico del gas.
Mximo contenido de
H2 S
en lneas es de (0.25 gr/10ote)
El CO
2
no es tanto problema, pero a veces se necesita removerlo sobretodo
para cryogenia pues este se solidifica.
Los procesos que remueven H2S tambin remueven CO
2
, por lo tanto
siempre se suma el contenido de ambas al hablar de cidos gaseosos .
.
: . . . .
..
-
. , ' . - ~.-
Sour gas, sweet gas.
-
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Formas de endulzamiento del gas natural
Por medio de esponja de hierro as
2Fe
2
0
3
+
6H
2
S ~ 2Fe
2
S
3
+
6H
2
0
pero,
2Fe
2
0
3
+ 30
2
~ 6S+ 2Fe
2
S
3
Se regenera el S, y por ello el lecho se debe cambiar
ca da ra to .
Proceso Alkanolamina familia de aminas como monoetanolamina (MEA),
dietanolamina (DEA) y TEA. Este proceso remueve igualmente
CO z y H zS,
o sea
no es selectivo. Es superior el proceso MEA.
Glicollamina = elimina los cidos
y
deshidrata al mismo tiempo => ( 20%
peso MEA + 60 % glicol + 2 0 % agua).
Sulfinol => mezcla de solventes => sulfatos + sulfatan +
diisopropanolamina.
-
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4
A0- Isot.,mlca
Aa - Adi
-
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I ) . ~--n1IIM.r- T ----:---'---'--;-- 'I--=r'- '--r--,..--_
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ill, I.
-
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A
In tek e
Op~n
F g. X- 4. Sc hem~t i c Sl
-
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' ' ' . ' I n r l ' 1 1 ~ I
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-
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t
-
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-
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EJEMPLO
Usando cartas de Molliere calcular el caballaje adiabtico de comprimir un pie
cbico Standard de gas, de gravedad especifica 0.6 que esta a 100 PSIA y 80'F
hasta lIevarlo a 1600 PSIA. Los enfriadores entre etapas enfran el gas para
baiar lo
a
8 0' F.
Cua l es e l ca lo r rem o vido entre e ta p a s y cua l la tem pera tura fina l.
Suponga dos etapas de compresin.
Solucin:
r
=
( 1 6 0 ~OO~
=
4
80'F
T1
T2
. .
1
2
~
. .
Ps=100
P1=400
P2=1600
Us a ndo e l d ia gra ma a djunto p ara r
g =
0 .6 , s e tiene:
H o(1 0 0 ,8 0 'F )= 3 80 B T U/Lb -m o l = > S o = -3
H(4 0 0 , So) = 1 9 9 0 BTU/Lb-mol.
( M I )1 =
Po tencia , p rim era e ta pa
= (1990-380)
=
1610
BTU/Lb-mol .
Calor removido en el enfriador, primera etapa ser:
( M I )
= ( H ) S : O O ( H ) : =(220-1990) = -1770 BTU/Lb-mol. (Removido).
-
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P ar a la s eg un d a e tap a s er :
P1
=
400 P2
=
1600 PSIA
( )
_ . _ ( ) 8 2 ( ) 8 0 _ ( ) _ 00BTU /
MI 2 - Potencia - H 1600 - H 400 - 1990- 220 -17 Ib - mol.
LUgo la potencia total s G r
= AX)tot
Ml)tot = (Ml)l
+
l)2 =3310
BT
b =mol.
Finalmente la temperatura de salida ser:
T2 = (T)~~o = 278F (D e l D ia g ra m a ) .
-
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DRIVERS EN COMPRESiN
ENSAMBLES
1. (Maqunas a gas
+
compres recproco)
=>
OK
Ambos son de accin reciproca y de bajas rpm = 1000.
2. (Gas turbinas
+
compresores centrif)
=>
OK
Altas rpm ambos y accin rotatoria rpm = 10000.
ENCENDIDO DE LA MAQUINA
1. A base de aire a presin (250 Psi), este acelera el eje o lo impulsa iniciando el
movimiento.
DISPOSICiN DE LOS CILINDROS EN LA MAQUINA
);>
Vertcal
~ Horizontal
EnV
~ Opuestos
TIPOS DE MAQUINAS EN CUANTO A CICLOS DE COMBUSTiN
~ Dos strokes
>
Cuatro strokes
DRIVERS
> Maqunas a gas.
~ Turbinas a gas.
-
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-
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COOPER 'B ESS H 1ER R.T2 ' lB GA S
T U R B lN E
ORJVING
COOPER;BESSEMER
R F2 B-3 0 P 1P ElINE B OO ST ER.
10,500 S.~i.P.
( 's :J.J.;r,LLED 011 MAIN lIfJF. OFCOLUI-lflII\CVLF T~A.HMrrsloN
-
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j
lrssu,.e and' F ric:tion LO$$es
. P~. TZ.
3 -
~~~:?.:-.. ..
2 Disch o rQ
Pressure
\
\yAdiQbOliC ComprcS$ion
v '.
k ~ 1 . 4
(o s
f G t
Air)
\ .
\ \ .. .. . ctllol Comp t u sion
-,~'X Is o lh ermol Comp ' eu io n
.. k=1 .0
. \,
.
, c ; ,
\ ~
.~ -, ;.o
\~ /o .
' ~ . - . . . . : : : . .
~
. c
. . ..
.
; ; , . .
S u elio n P res su re
4 ------------- ----.--
,- Inlol te
Sltoke-
C le aran cl Slro ke o r Displc:tI:'1E'nl
P I ,T ,
o
Volvrne , t. Slroke
100
Yl g. X 12 - Rec i pr o ca t i ng Compr e s 50r Compr e s s i on Di agr a ms . Ac t ua l L055
and E f ect k ~ e
le
on Per f or~ance~ Evans , 1965)
p
v
S f r o k e
Suc
l ion
t
/End of Slr oke
Volve'Jf .~ .Piston .
I
i l l .
R .od Dr.iv~
Cylinder ....--
Hea d End L - . __ . - . . . ; . . . Crunk End
'D is ch o rg e V clve
( A l Singre A c t i n g
{B ) Double A c t i n g
Fig. X-13.
HCylir.de~ }\.~t..iOI\
(Evans. 1965)
-
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A P A R E A M I E N T O S
o
A C O P L A M I E N T O S
~ Maquinas a gas
+
compresor reciproco, son de acciones reciprocas.
~ Turbinas a gas + compresor centrifugo, son de accin rotatoria ambos.
M A QU IN A S A G A S
);- Ciclo de Combustin
Dos strokes
Cuatro Strokes
);- Ubicacin de Cilindros
Vertical
Horizontal
En V'
Opuesto
~ Velocidad
- Bajas rpm (700)
- Medianas (700-1500)
- Alto>
1500
> Conexin al compresor
- Correas o separador
- Manejo directo
- Integral
-
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ENCENDIDO DE LA MAQUINA A GAS
1 . La s de do s c ic lo s genera lm ente se a rra nca n co n a ire a p res i n (2 50 PS i), al
entrar aire al cilindro.
2. Hidromecnicamente
IGNICiN
a. Por maquetas modificados.
b. G e nera ci n de Pulso s.
COMBUSTIBLE V CONSUMO
Gas a presin regulado con una capacidad promedio de
Ipie
3
/
/IOOBHP
de
consumo.
CO M PR E SO R R E CIPR O C O
a. De una sola accin. Comprime solo de un lodo del pistn (head).
b. De doble accin. Comprime de ambos lados del pistn. Se usan para las
primeras etapas del trabajo de compresin.
-
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A
=
UNA SOLA ACCION
Extremo
final
de l ci l indro
Pistn
drive
Extremo del Crouk.
B
=
DOBLE ACCION
S tro k e
__(>
~~SUCCin
Succin
~_.--lg]-
lvula de
Varilla
Drive
Vlvulas de Descarga
-
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D
s
D
s
CICLOS DE COMPRESION
. ~ I Gas expandido
n-- aP1
p
CD
C
v
P
\
Gas comprimido
~- - - - - - - - - - - - - - - - - -
a P2
e
v
P
D
a
Expulsin del gas
desde
P2.
Descarga
3\
se mantiene a
S
e
P
2
Cierra. 1
V
D
s
C
se expande hasta a 1
Gas que haba en el
~- - - - - - - - - - - - - - - - - -
clearance a P2,
e
P
1
-
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El c i l in d ro a
P 1
P
O
C
tt-
permite la entrada
de g as al c il in dro .
S
a
L ue g o c ie rran
vlvulas.
1
v
El volumen del clearance nunca sale y esta a
P 2
cclicamente.
VLVULAS DE SUCCiN Y DESCARGA
- Abren
y
cierran por LV en el cilindro, son cargadas por medio de soportes para
actuar. Existen varios tipos: de canal, de plato, de ring y otros.
Razn de Compresin
r = P
D
/ ) :::::3, 4 ms, no menos porque:
/p
suce
1- Temperatura (OF) de descarga::;; 350
0
,,300
0
F.
2- Las cargas sobre el cilindro deben ser bajas.
ENFRIAMIENTO ENTRE ETAPAS
1 - Por camisa de agua en el cilindro.
2 - Enfriadores por intercambio de calor.
NB: Si la
r
es igual y constante entre las etapas se ahorran algunos enfriadores.
-
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----~-~-
CONDENSA CiN DE HIDROCA RB UROS DURA NTE L A CO M PRESi N
Generalmente aparecen hidrocarburos lquidos en el intercambiador y deben
removerse antes de la siguiente etapa de compresin.
Igualmente el gas que se va a comprimir no debe contener lquidos.
Por ahorrarse 1000 dlares al saber disear un separador pueden perder un
milln por el dao causado si hay lquidos.
Por ello la Pop t. de separadores deber ser alta para que al comprimir no
aparezcan lquidos de condensacin del gas.
NB: Es una obligacin arrancar el compresor sin carga (gas), porque as se evita
do pronto el exceder el toroue disponible del driver (sobretodo en compresores
recprocos). Para ello se puede by-pasear el gas remanente en .el cilindro del
compresor.
CONTRO L DE L A CA PA CIDA D ( < p )
1. Si se usa
r
= cte a velocidad constante el volumen de succin ~ cte.
2. Si la maquina es a vapor o a gas, la capacidad se reduce si disminuye el vapor
o el gas combustible.
3. Si el driver es elctrico la capacidad se reduce si aumenta el clearance (porque
estos son a velocidad constante).
4. Siempre hay formas o mtodos para variar el clearance (Drivers elctricos).
-
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CO MP RESO RES DE TORNIL LO ROTA TORIO RO TA RY SCREW
1. Son los ms modernos.
2. Requieren menor BHP porque el aceite enfra y absorbe gran parte del calor
generado por la compresin. Ese hecho desarrolla casi la (compresin
isotrmica).
3. Ofrecen variabilidad y control de su capacidad.
4. Son muy fciles de arrancar y sin vibraciones.
5. Soportan algo de lquidos condensados
(
2 -
3ppm);
lo que no hacen otros.
TURBINAS A GAS GAS - DRIVERS
1. Se usan desde 40 aos. Se construyen hoy da desde 10000 hasta 100000
HP. Son muy verstiles.
2. S e fa br ica n p ara
trabajo pesado y para aviacin.
3. Hacen demasiado ruido y emiten gases (NO
x
), que se controlan . El ruido se
co ntro la h asta lo s 9 0
decibeles auditivos a 3 pies de distancia.
-
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ACOPLAMIENTOS DRIVER - COMPRESOR
~/6{)fj)lJ
',
-
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CAPACIDAD TOTAL PARA TUBERIAS DE COMPRESiN
-
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-
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FILOSOFIAS DEL MANTENIMIENTO DE COMPRESORES
1. La del nio pobre . Dle seguido hasta que se apague. Es decir, si no se
daa no repare.
~ Es el peor y ms costoso, por que aparecern daos en momentos en
que ms se requiere del compresor.
2. La del Financista . Pliza de seguros.
programados.
Overhanles peridicos
~ Es muy costoso pues se remplazan partes que aun estn buenas. Es
muy usado en aerolneas y algunas industrias.
3. Mantenimientos preventivos diseados para mantener y reparar a mnimos
costos.
~ Es el mejor de todos.
FLUJO DE GASES
ECUACiN DE WEYMONTH
144
*
dP dh v * dv
f
* v
2
* dL
O
-+ + +
+w
s
=
p
g
2*g*D
-
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v*dv .
--=Emterna
g
W
s
=
trabajo realizado por maquinas, turbinas, bombas, eompresores, ete.
P = psia
o
= pie h = pie
v = pie/
/seg
L = pie
Como W
s
, Ec = O.
dP f*v
2
*dL ..
144
* -
+
dh
+
= = : : >
Para Flujo HOrizontal
=>
dh
=
O
P
2*g*D
144
*
dP = _ f * V
2
* dL
=>
144
*
dP =P * f * v
2
* dL
P 2*g*D 2*g*D
y adems
q b * P b = P q
=>
= b * P b * L * ~
=>
Zb * 10 ZT q q P 10 Zb
-
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v = 4 b * ( P b ) * ( ~ ) * ( ~ ) : .
J(
*
D
2
q P Tb Zb
144*dP*(ZRT)+ fd L * [ 4 * q * b * ( P b ) * ( ~ ) * ( ~ ) ] 2
=
O
PM 2gD n: D
2
P Tb Zb
1 44
*
dP
* Z R T
J
+
1 6
*f *
dL
* [ q b *
P
b * T Z ]
2
=
O
PM (64.4)* JT2 *D
5
P *
Tb
1 4 4 * dP* (
ZRT
J=_(0 .025 )* t*dL*[Qb*Pb*TZ]2
29 *
r
*
g
*
P D
5
*
p
2
Tb
144*dP*( ZRT
J = -
(0.025)' f 'dL *[qb*Pb*TZ]2
29
*
g
* r
D
S
*
P 10
144 *
dP
* ( R ) = _ (0.025)* f *
dL
* [ q b
2
* P b
2
* T Z ] : .
29* g*r D
5
*
P Tb
2
dP=- (O .02S)* 29* (g* r)* j* d L* T Z * [ q b * P b ] 2 : .
10.73* D
5
* P*144 Tb
1
; 2P * dP =
i~_
0.0675
*
(g
*
r)* f
*
dL
*
TZ
*
[ q b
*
P b ] 2 : .
D
5
*144 Tb
Integrando a valores de Z promedios
-
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_ ( p ~ - P / )= O .0 6 7 5 * ( g * r ) * f * T * Z * [Q b * P b ] 2 =:)
2 D
5
*144 Tb
p , 2 _ p 2 * D
* 144 T b 2
b 2 = 1 2 * _ .
q O.134*f*L*g*T*Z*y Pb ..
b :.-
( T b ) * [ ( P 1 2 - P 2 2 ) *
D
5
* 144
] 0 . 5 : : : ) =
q - Pb
0.134*
j*L*g*T*Z*r -
(
j
[
(
2 2 ) * 5 ] 0.5
=~ Tb * p -P
2
D *327
- Pb
f*L*g*T*Z*y .
Ahora si se desea qb en PCN
I
hora, O ( inches ), L ( millas ).
qb(PCNI)
= 3 6 0 0 * T b J * [
p /
-P
2
2
) * ( o / 2 Y ] 0 *32.7
/h Pb
5280*
f*L*g*T*Z*r
q b ~ C N / = 3 . 2 5 * T b J * [
(p2
-P2
2
) *
D
5
] 0 . 5
Ih
Pb j*L*g*T*Z*r
T = T
O(R) ,
L (mili), D (inches), P (Psia)
-
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Ahora Weynouth considera que
( )
0 .5
}j
=
Factor de transmisin = >
q(PCN /
) = 3.25 * (5.59)* d Y c , * T b
* [
p 2 -
P
2 2 *
D
S
] 0 . 5
r
hora Pb L
*
g
*
T
*
Z
*
r
En general
:=;>
(
Tb J [ 1
] 0 . 5
e =
436.02
* - *
y
tambin
P b y* g*T
P
2 -
P z
2
J
2 = Z 2 J p uede ser
( ; J ' ,
pues se toma
Z.
-
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De ese modo se tiene que
I=A CTO RES DE TRA NSM IC ION
f
a. f
=
cte. ( y . J 7
=
14.72) => Ec. de FIS
YiP
D
9.56
X
Expresiones de Poie
10.51
1*1/4-1*1/2
11.47
2
12.43 3
12.9 4+
b . f = fu nc in de l dim etro
1/r: = ( 354 ) => Spitglas
j F 1+ 3.6
3.6*d +O.03*d
0.032
f
=
X
=>
Weymouth
d 3
-
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1/ 227
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c. f = funcin de N
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73
Nuevo Panhandle
Y .fF =16.49* RO.0
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y
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RO.
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1 3
d. f
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funcin de N
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5.145 * ( R *
dy071
-
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77/141
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17.438
442.9, 560 39 660 46 1110: 78 1220: 86
1 I
0.312. 7.92; 17.376 441.4: 620 44 730 51 1240: 87 1360 96
1530
0344 1 8 .74 17.312: 439 .7 i 69 0: 49 800 56 '1360: 96 1490 105 1690'
. i
.
f . .
0.375 9.52
i
17.250 438.2 i 750 53 880 62 1490 105 1630
ns
1840'1
0.406 10.31 /17.188: 436.6 8tO 57 ,950 87: lS10 lt3 1760 124 1990\.
0.438 11.13 17.124: 434.9
880 62 :
1020 72 ;174O 122 1900 134 21501
0.469 11 .91
17.0621433.4
940 66,1090 17' 186
-
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78/141
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2 1 .52
70.59
2 50.2 2
113.60 549
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2 2 8 6 0
I
61 .0
1000
8 8 2 0
,
155.2
I
i
53.18 :
2 4 .14
79.21
2 80.79
12 7.48
614 25560
l
68 .2
1118
I
8 7 6 0
154.1
i
I
,
,
I
I
59.94 :
2 8 .76
,
S7.79
31 1 .2 0
141 .2 9
67 8
, 28230
i
75 .4
1235
8690
153.0
64.87
2 9 .4 5
I
30960
I
82.6
I
1354
I
86306.62 342 .5 1 155 .50
74 4
,
i
,
151 .9
1 1
70.59 :
32 .05
105 .14
372 . 72
169.21
I
807 33570
j
89 .6 1469
,
8570
150.8
j
l B
9.29
i
,
,
I
3 S 1 S O
i
96.6
1582
i
8510
149.7
4.94
113.03
402 .91
19VIS
9 G9
82.15 :
37.30
12 2 .36 433.75
196.92
9 3 2
:
38800
:
103.6 16S 7
644Q
1411.6
i
87.81
39.87
130 .79 . 463.64 2 10.4 9
99 3 41330 110.3 1808
8380
;
147.5
,
:
,
,
J
93.45 :
42 .43
i
139 .19
493.42
224.01
1053
43840 117.0
1918
8320
i
146.4
:
I
I
I
:
;
i
104 .67 .
47 .52
i
155 ,91
55 2 .66
2 50.9 1 1171
i
48760
130.2
2133
8200
J
144 .3
i
I
I
,
I
115.98
52.65
;
112 .75
61 2 .37
2 78 .02 1 2 89
53660
143.2
2347
8080
142.2
I
--_._--
i
~-
2.73
i
23.94
I
7B.54
2 78 .4 1 12 6.40
756
31490
75.6
12~
,
10950
59.18
:
35220-
1
,
1387 '
10880
6.87
88.15
312.47
141 .86
846
84 .6
.,
I
191.5
,
I i
65 .60 ;
29.78
I
97.71
34 6.37 157.2 5
935
,
3993 0 I
~3.5
1533
10810
I
190.2
I
I
J
I
,
I
,
,
I
I z o
2 .2 1 :
32.78
107 .56
38 1 .2 7
173.10 1026
42710
102 .6 168 2
10740
189 .0
,
,
,
78.60 .
35.68
,
117.07
415.01
188 .41
I
1113
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11
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18 2 5
r
10670
187.8
i
,
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I
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84.96
38 .57
12 8 .55 448 .5 9
2 03.66 1200
49940 '. 12 0.0
1966
.
10600
186.6
i
I
,
i
91 .51 ;
4 f.S5
136 .30
483.17
,
2 19 .36
1288 53620 12 8 .8
,
2 111 10530
185 .3
97.83 :
;
I
,
44 .41
,
145 .72 516.54 234.51
I
1373 57150
137.3
:
2 2 5 0
i
10460 184.1
1
I
,
:
1
,
,
104.13 I 47.2 8
,
155 .10
549.61 .
2 49 .61
I
1457
;
60640
145.7
2387
10400 182.9
I
I I
,
16.67
i
52 .9 7
I
173 .78
,
i
i
I
i
61 6.02
2 79 .67 162 2
6 7 5 2 0
I
162.2
2 658 10260
1805
I
I
:
I
,
129 .33
I 58 .72
192 .64 682 .8 6
31 0.02
1787
74380
I
178.7
,
2 9 2 8
I
10120
178.1
:
I
I
i
I
:
I
,
I
4 1 .9 0
6 4 . 4 2
I
2 1 1 .3 6
7 4 9 . 2 3
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340.15
I
1948
81100
I
19 4.8
I
3UJ S 9 9 0
175.8
I
,
,
I
I
9860
54.19 :
70.00
I
2 2 9 .67 8 14 .1 2
369.61
I
2104
i
87580
I
210.4
3448
173.4
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I
I
8.07
i
2 6.36
86.50
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i
42050
91.8
1505
13310
234.2
I I
i
I
5.18 ;
I
;
I
,
29.59
i
97.09
344.15
156.2 4
I
1131
47060
I
102 .8
1684
13240
232.9
I
,
,
I
I
i
'72 .2 7
32.81
107 .65
38 1 .59
173 -2 4
I
1250
,
52040
113.6
1862
I
13160
2 31 .5
I
,
,
I
I
I
I
I
I
9.56
38 .1 2
118.50
420.08
I
190.71
I
1 3 7 2
I
57170 .
12 4.8
2 044 13080
2 30 .2
I
,
,
,
13000
S.61
39.32
129.01 457.30
I
2 07 .61
I
1490
,
62000
135.4
2 2 19
,
228.8
,
,
i
3.63 42 .51
139 .46 494 .37
224 . 44
I
1606
i
66850
I
146.0
2 394 12 930
227.5
2 2
100 .86
45.79
150.2 3
532.54
2 41 .77
172 5 71800
156.8
2 5 7 0
i
12 850 2 2 6.1
,
107 .8 5
48.96
i
160.64
51l9.45
258.53
1839
7S550
I
lS7.2
2 7 4 0
127110
nu
:
j
114 .8 1
52.12
i
171 .01
608.20
275.21
1952 812 70
177 .5
2909
12700
223.5
,
I
12 B .67
58 .42
191 .65
67 9 .38
30 8 .44
2 1 7 6
90570
:
197.8
3242
12 550 2 2 0.8
I
142 .68
64 .78
212 .52
75 3.35 342 .02 2 399 99850 2 18 .1
3574
i
12400
218.2
;
,
I
156.60
71 .10
2 33.2 6 82 6.85
37 5 .39 2 618
108970
238 .0 3900
12 2 5 0
215.5
I
:
,
I
170.21
77 .2 8
2 53. 53
a91 l.71
408 .01 2 8 30
,
117780
2 57.2
4 2 15
12100
212 . 9
I
,
183.75 83.42
273.70
~7(\.2 0
440.47 3038
126430
276.1
45 2 5 11960
210.4
I
I
-
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FLUJOS Y PRESIONES
i
l
1
i
1
t1
1
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.
-_._-~~-~===-.
-
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DISTRIBUCiN DIRECTA
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-
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D IS TR IB U CIO N D IR EC TA F . E STA B L E Y L L EN A DO
(F. INESTABLE)
1 . E n el esqu em a genera l s i e l co nju nto o pera no rm alm en te el gas via ja en tre
las presiones inicial y final +- F. Estable.
2 . S i s e tra ta de llen a r u n rec ip ien te desde u n
V o P o
has ta
V i P
i
,
l I evndo lo
c o n ga s q u e v ien e a p res i n m a yo r q u e P
1
;
es o o rig in a flu jo in es ta b le .
CORRECCION DE LAS ECUACIONES POR DIFERENCIA DE NIVEL
La s s cu a c io n s s de Weym o u th o Pa n h a nd le q u eda n lo m ism o pe ro e l t rm in o se
p recede a m o dif ic a r a s:
e = 2.718
s=
2 * g *
r
*
H(Ps i )
53.3*T* f
H = -H '
Le
=
lo n g itu d to ta l e fe ctiva
-
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EL FACTOR DE COMPRESIBILIDAD Z
se acomodo al final a
LUGgo, para los clculos ssr necesario tener una tabla as:
r* g
=
cte
T* P = ete
Pc
=
tabla Te
=
tabla ~ (PR1, TR1 )
P1
PR
- %
TR
1
_Tir:
ZI (tabla)
p~
P
2
PR
2
TR
2
Z2
p~
- P
- T
ZI Z2
e
Lo generalmente usado es tener una tabla para cada gas
y
Tf desde o hasta 1000
p s i.
Otra forma de obtener Zp = Z =>
-
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GASODUCTOS y REDES
1. ECUACION DE WEYMOUNTH
Q
= 1.6156*
Tb
*
[(P1
2
- P2
2
) *
d ' f'
P b * [g * T * L * f *
r
1
Q
=
pie cbico
I
hora
P
=
PSIA
L = Millas
t
=
R
d = Pulgadas
( )
0.5 d~
}j
= 0.00746 '
coef Weymouth , ver antes
y
tambin para
Q
en PCN
I
da
=>
K
= e*
d
=
Cte de Weymouth
-
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85/141
e=
r
433.48* Tb 1
Pb
yIh ~TIh
-c -c -c q = PCN I da < =
>
ecuacin de Weymounth
>
D,L
DIAMETRO EQUIVALENTE
. .
P
1
--------------------------------
P ' l o .
-
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-
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DISTRIB UCION DE FLUJ O EN LA ZOS DE IGUAL LONGITUD
En los casos anteriores se puede calcular:
Fg
1
= (
% qt h
=
po rcen ta jes del q qu e va po r la tu bera de dim etro d1 .
d
Rq =
1 _
i
; ?
Fraccin por volumen
1
- , .
d~
F * q 2 = 1
n*d 3
1
1
n
-
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l
(,H/lVr.t'i\fl
0. 67
nJ\~PA(7*Z ,
T (Mil E ~ A .T U A .
, 15. 00
P AJ l . P Al l .
~t*.I ~.*~-.~ t~~.*~r.~~r~.w*_~ .:**.* **~~rr p~** . *.
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1 n 1 O
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11,
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* l ~. 0. 9754; 3 15311. 54 14935. 39 l ?6e. 4Q *
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* l GP. 0. 975048 15~35. 66 15440. 55 15055. 79 *
* 109. O. 974R56
1~l Ol . 19
l S~9~. 35 15301.A9 ~
* 110. O.9746~h 1~3A9. 01 15954, 10 1?5S0. n
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*
*
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1~~39. 1P 1~~14. hl 15eOO.
4
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* 117. 0. 974279 16911. ~4 l Ah76. 67 1~052. 9n ~
* 11; . 0. 9740~7 171e6. ~~ 167
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1 C J 7 (,4 ( ':,
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, . 0~R3~O
76~70. Q3. 756Pl ~~4 : 2~A69. 70 ~
* }li.. j.96fH71 2 6 P . 6 S ; g t 26013. 67 ?5i~ ~'6fl
* l bS. O. ~67981 27?19 . 2 ? . 2~3h7.10. ~~S' ~~~OR *
.. 14(;>0 ~-OQ6'1l 775'71 ;97: 2('(J~3.93.. ~.;25F7~ .o i
Usando la ecuacin no. 1 para dimetros equivalentes se tendr:
Q
aumentado
= Qo = Q
enlazado
= QAC =
(
J
Q
= C *
d
o
3
d
1
3
*(p,2 _ p 2 ) Y z
A C x)~ 1 3
1/ [ d + d J
Q
= e
(p2 _ p2 )12
o
1
AC 1 3
( X ) Y z
Luego
\ __ .~_ I
V
\~_---- .-----1
V
Origina l
(00)
parte enlazada ( G
AC
)
Parte no enlazada
despus de enlazar (
QAc).
-
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x
-
L
(
Q A B J 2
Q A C
-
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1 - ~ J 2
Q A C
_ =
x
L
1 6 / J 2
/3
8 o 8
d~ r
FACTOR Z. Para estas ecuaciones se usa
-
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-
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PRESiN DE SATURACiN POLlDUCTOS GASODUCTOS
Calcular el volumen de propano que existe en tanque a 50F y 200psia,
sabiendo que a OF y 20psia ocupaba 100 pie
3
.
Solucin: Por leyes de gases y como Z
=
1 (ideal)
Vil] = V 2
P
2 : : : : : > V
2
= l]V ( T 2
J
= =
20 100XSSO) =
11.08
1; T
2
1 ; P
2
460 200)
V
2
SOF,200psia)
= =
11.08pie
3
*Esta solucin es errnea pues a propano a (50F, 200psia) est como
lquido (leyes de gases son para gases).
Una lnea transporta propano desde (600psia, OF) hasta el final donde se
recibe a (50psia, 40F).
Calcular el flujo, conociendo los de mas datos.
NB: usando curvas de saturacin se tiene para propano
1. (600psia, F) -7 Iquido-7 bombearlo con bombas y compresor.
2. (50psia, 40F) -7 gas-7 llega como gas.
No es recomendable la operacin (F. inestable)
-
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L A ZO S L OO PS)
Usados p ara aumenta r la c ap ac id a d (~ )d e la tubera s in
aumenta r la s p re siones.
Siempre y cuando ex ista m s gas para bom bear.
A
x
B I
L -X ) ~
Inicial
P
s
A
B e
Final
Formula N 1 Por dimetros equivalentes -7 de
J 1 B
= 2do = = = ?
cfinal
A
Luego:
r p AC = = r p o = = C f J i n i c i a l
-
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Despus de en la zar
~ ) = l - ~ L J = > L
= = [ 1 _ ~ ) 2 ] = = 4 [ 1 - ~ J 2 ]
q J A B
4 3
q J A B
3
q J f i n a l
Form ula N 2. Por Tram os .
8
~
I
q o o
A
CfJ
do
8 r p F .d o
e
I
(0 2
a o
I
(L-x) ~
Aunque do = do = > no necesa riam en te se puede dec ir d e una vez que q J = q J 2 . Hay
que demostrarlo
(LV r = [ c ~ :
J
Por el tubo superior
(1)
(M ) ~ B
=[
r p 2
X
J 2
por el tubo de abajo.
cdo
(2)
-
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2 CfJ: X 2 C f J o J 2 ( x L - x J ( x x J 3 X J
pL-=-+cp L-x)~ -
= -- - = - 1--= 1--
o 4 F Cf JF 4L L 4L L 4L
L u e g o :
ANALlSIS VISUAL DEL TRABJO DE LOS LAZOS
A ntes d e en lazar .
(1 )
2
3)
4)
-
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P
=
P
= ete
Y adems P 2
=
P 2
= ete < = >
condicin general. Analizando
y ,
p orque es e tram o qued a d e d i m etro constante ~
Como el lazo es para aumentar
C fJ
o
=>
C fJ
>
C fJ
o
adems
L~x y
De ese modo el esquema ser
do
{ J > { J o
~ / ~ ~
~
--yr
Y
AP~Disminuy pero k AP~Creci~ s cabe
creci cabe ms gas. ms gas.
-
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CORRECCiN POR DIFERENCIA DE NIVEL.
C1h = O .0375r(h2 -hJP l
ZPTf.
ZP
=
Z P,Tf)
ECUACiN DE PANHANDLE
[d
2 .6182]
Q
=
cr P ? _
p
2
0.5794
L
0.5394
1 2
cr- _
435.87
[ T b ]1.07881
- r 0.4606
Tf
0.5394
P b
-
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IN YE CC i N EN l N EA S
d I
Q ini i l
o
x
L
C o n d i c i n
Q
= conocido
( p , ' -
p , ) = ( ~ J ( L
+x) - - > antes
A ho ra p o r m a te m t i c as
A
Caso 1:
Q R
= Q o
Re e m p la za n d o e n A
-
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No inyecta nada ~ Q o = O
=>
no es el caso, pues queremos es inyectar.
Caso 2~Q R
=
Q n ~ no inyocta nada :.
De la ecuacin (A)
QAL+x = Q~x+Q~~ =Q~ L+x :.
No es el caso,
Caso 3:
QR * Q n
:t =
Q o :.
De la ecuacin (A)
Q L+x = Q~ x + QR +QY L
=>
Q~ (L + x}= Q ~(x + L}+ (2Q RQ + Q:)L
-
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Ahora suponiendo que para los valores siguientes se desea
QR
Q = 30MMSCFD,Qo = 50MMSCFD,x = L = 20mi =>
Q R
= 30 (2 ) J(6 0Y -4[2 (30
2
-50
2
}-2 (50Y]
4
QR = - (60) 190 => QRl = -62.6A11vfSCFD
4
QR2 =+32.5MMSCFD
Qn
= 32.5+30 =
62.5MM
P3
P1~ ~_3=2~. 5~ ~~ ~
2. 5
2
30 MM
-
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Obsrvese que antes de inyectar qo =q~ =50
y despus de inyectar quedo Q R = 32.5.A1A1
CONDICiN
Q n
;:
2= cte
P1:;t: P
1
1
P
3
= conocida. - +
Q1
= conocido
1 1 ' ) _ ( R / ) 2 l _[ l ( R / ) 2 ] _ l ( Q n - Q , ) _
f3 - P 2 - / k x : : : :: ;> fi - P
3
+ / k x - P
3
+ k x=> l J . - sale
-
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EJEMPLO
C alc u le m x im o s v alo re s d e
Q ,y /O ,QR
L L
L
p
2
(M)o
=
(M )fina l (~
J
3L
Pa r a p o d e r a c o ta r v alo re s e s n ec es ar io
maximizar - +
-
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No hay mxmos -e
P ara que Q R s e a p o s itiv o.
-
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ROTOS EN LlNEAS
1.
~2 _~2
=
( q J o
I K
t
(X
+
L)
2 . P
1
2
-P 3
2
= (< P o / K ) 2 X
3. P3
2
-p
2
=
< P o / K ) 2 X
CO ND IC IO N 1 =>
-
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, ,
f- Pz )=pz_p
z
z
=>
CASO A
f f J s = f f J o : : ) E n ec ua cin (A)
r p N
=
- r p o
flJ
s
=
o -
NO ES EL CASO
CASO O
REEMPLAZAR EN (A)
q ( L + X ) = ~ X +(q{
- 2rP s~
+ ~ 2 ) L = >
~ (L +X)-(2~ Lk +[~ 2L-~ (L +X) ]=O: .
rpsL ~(rpsL rp:L +
X
)+ + X
q Jo
P R = = + X )
CASO E
m - O
t n
-
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BUS CAR U NA RATA < P ~ QU E AL D IS M INU IR (L+X ) A UN VALO R X , S E
O BTE NG A E L M IS M O
f1P.
lf R
~ . ( _ L _ - ; _ X _ - r
E S D E CIR
A l pa sa r un
< P o
por ese tubo has ta un a d is tan cia
x ,
se ob tiene e l m ism o Llp , que
p a s and o < P o p or tod o e l tub o (1 + x).
Esto es rata equivalente.
CO ND IC IO N 2
,
,
~ S im p lem en te BER NO ULLI YIO WEYMOUTH
-
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EJEMPLO SOBRE ROTOS
P1
do
P3
do
P2
X
do
~
y
~
y
qe
AP = cte siempre.
k ( 2 ) k 2 2 )
a. o; = - L AP = - L P - P 2
b. Calcular
< i > n
con el lazo, o sea nuevo
< i >
c .
P 3
de
-
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d . C alc ula r d e c orres pon dien te a l la z o = >
< P n
do
(L-2y)
y
r
y
e. Calcular una le con de correspondiente a (L-2y)
=>
_ p _ d_e ~ d~e ~I P2
t
y
le)
y
-
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DERRAMES Y ROBOS A LlNEAS DE GAS
U B ICA Ci N D EL SIT IO
De las paginas anteriores y de la ecuacin del primer caso condicin 1, se obtiene:
(XlL)= 4/3 - 1/3 (QoIQs)2
Vlida cuando hay un solo roto,
LlP
= cte, K = K
(L-X)
x
En caso de robar qsq llegara al sitio 2 un
q, -
qs).
Es decir:
1. Seest bombeando con Pl y Pzun Cjo.
2. Se hizo un roto a una distancia (L-X) desconocida y por supuesto se cay la
presin. Lo cual se noto en
P 1
y se supone que hay robo o roto. P1cay a Pro
3. Se vuelve a elevar la presin desde Prhasta P1
y
se mide en
1
el
q n .
4. Se mide en 2 lo que est llegando ahora.
-
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5. Se calcula lo robado o perdido asi:
6. Como siempre estaban operando entre P1 y P2 , se sabia quien era 00 antes
del roto. Si no, se calcula por Weymouth.
7. Ahora se conoce todo y se puede calcular como quiera. Lo cual puede ser asi:
o
mejor
t= ( qn/q lIega)q qn
=
t(q llega).
002L= ( q llega) 2{ (L-X)e+X}
002L = q lIega)2{ t
2
L- t
2
X+X}
002L = (O lIega)2{ t
2
L+X(1-t
2
)}
00
2
= O lIega)2{ f+XlL(1-e) }
{ OdO lIega)2 _t
2
} (1/ (1_t
2
))= XlL
XlL= (1/
1-e {(OolO
lIega)2 -e}
Igual que antes XlL > q
(1/ (1-f)) {(OolO lIega)2 -e} > o
Como t
= Onl
a llega; es necesario acortar as: a
n
>
allega, siempre
t
= (O llega + Qs lQ llega = = 1+QJQ llega)
t > 1, siempre.
-
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t
H ay m ucha s varia ntes Q ue pued en ocurrir, a s:
Ejemplo: Si allega = 0.5 On y tambin 00= 4*10
6
SCFD
o, = 6*10
6
SCFD.
Luego:
t = O JO .5 0
n
=2
Nota : Es te ejem plo no c ierra por que supone va lores absurdos de
O o .
XlL = (1/ (1-4)) {(4*10
6
/3*10
6
)2}= (1/(-3)) {16/9 - 36/9} = 20/27
D e este m odo el roto es ta r a
2 0 / 2 7
L, desde el pun to
2
o sea a una d is tanc ia de
7/27 L millas desde el punto uno:
En forma mas analtica se tiene:
X lL = {(1/1-(On/O lIega)2}
{ O o f Q
lIega)2- (OJO lIega)2}
X l L =
{Qo2- Q / }/ { Q llega
2
- Q/} OK .OK
All est en funcin de lo que se debe conocer. (Qn, O o Qllega).
Como generalmente debe ocurrir que Qn> Qo
y
tambien Qn > allega; se tendr
siempre
X l L
posit ivo.
EJEMPLO PRACTICO
Se tiene una linea original que transporta 0
0
entre
P1 y P2
con una distanca L.
Despues se rompio a una distancia U2. Calcule la distribucin de flujos y recalcule
que el roto s i es t a
U2 . .1P
= c te.
-
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Solucin:
L/2
L/2
P ~ p
De clculos anteriores se tenia:
0 0
2
= (L/2 + L/2) = O R
2
(L/2)+ O n 2(L/2)
002L = OR
2
L/2 + On2(L/2).
Si se tiene por ejemplo que OR =10*10
6
O , = 5*10
6
=
Qllega:
Q02L= L/2 {(10*10
6
f + (5*10
6
) 2 }
=
125*10
6
(L/2)
00
2
= 125*10
6
/2
00 = 7,9056*10
6
.
Ahora chequeando esto con la formula anterior se tendr:
X lL
=
(7,9056
2
_10
2
)/
(25-10
2
) =
0.5
x = O.5L
lo que queramos demostrar.
Nota 2: Para el caso de rotos y sobretodo cuando hay bombeo de lquidos, es muy
posible que despus de ocurrido el roto la bomba no se pueda acelerar