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TRANSPORTE Y ALMACENAMIENTO DE HIDROCARBUROS 11 DE FEBRERO DEL 2015 DISEÑO DE POLIDUCTO CON LOOP TRAMO: YACUIBA (SANTA

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TRANSPORTE Y ALMACENAMIENTO DE HIDROCARBUROS

11 DE FEBRERO DEL 2015

DISEÑO DE POLIDUCTO CON LOOP TRAMO: YACUIBA (SANTA CRUZ)-DEPARTAMENTO (SUCRE) I.

INTRODUCCIÓN: Los poliductos son sistemas de cañerías destinados al transporte de hidrocarburos o productos terminados. A diferencia de los oleoductos convencionales dedicados exclusivamente al transporte de petróleo crudo, los poliductos transportan una gran variedad de combustibles ya procesados en la refinería. A través de ellos pueden trasladarse principalmente kerosene, combustibles para aviación, entre otros. El transporte se realiza en baches sucesivos. Sucede normalmente que un poliducto de grandes dimensiones contenga cuatro o cinco productos diferentes en distintos puntos de su recorrido, que son entregados en la terminal de recepción o en estaciones intermedias ubicadas a lo largo de la ruta. Para esta operación se programan los envíos: las presiones y la velocidad de desplazamiento de cada producto son controladas por medio de centros de computación. A condición de que se cumplan ciertas normas, el nivel de mezcla de los sucesivos productos que pasan por el poliducto alcanza sólo a pocas decenas de metros cúbicos. Esto permite recuperar esta mínima fracción que pasó por el poliducto como producto de menor calidad,

sin

que

se

afecte

la

calidad

final

del

producto.

Las terminales de despacho son plantas de almacenamiento, donde se acopian los combustibles enviados desde las refinerías, a la espera de su carga en los camiones cisterna que abastecen a las estaciones de servicio. Además de los grandes tanques de almacenaje, un elemento central de estas terminales es el Laboratorio de Control de Calidad. Este permite asegurar que todas las partidas de combustible que se despachan en la planta estén dentro de las especificaciones requeridas Páá giná 1 de 14

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Los poliductos son la manera más rápida de transportar grandes cantidades de derivados de petróleo. Donde sea posible, se construyen sobre la superficie. Sin embargo, en áreas que sean más desarrolladas, urbanas o con flora sensible, se entierran a una profundidad típica de 1 metro. Un poliducto,

es el diseño de una sola tubería que tenga las

características necesarias para poder manejar todas esas sustancias. Se puede transportar por esa tubería gasolina en determinado tiempo, y después que se

haya mandado toda la gasolina requerida al lugar

especificado, por esa misma tubería

se puede transportar las demás

sustancias. La construcción de poliductos es compleja y requiere de estudios de Ingeniería Mecánica para su diseño de Conceptual a Detalles, así como estudios de impacto ambiental a todo lo largo de las áreas por donde serán tendidos. Diseñar un poliducto CON LOOP desde YACUIBA hasta el departamento de sucre, para el abastecimiento de combustible debido al incremento de demanda, definir los parámetros de Construcción y especificaciones de construcción de acuerdo a las características de las zonas que atraviesa este tramo. Incrementar el abastecer mediante el poliducto con loop, se ejecutará un sistema de Transporte, Almacenamiento y la distribución de los productos ya derivados, este incluye la construcción de Estaciones de bombeo, una planta de almacenamiento, y estaciones de bombeo intermedias. Y una estación de almacenaje y distribución. El objeto del presente Proyecto es definir las características que han de reunir los materiales así como los criterios mediante los cuales se ejecutarán las obras correspondientes al Poliducto con loop y demás instalaciones.

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II.

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MARCO TEORICO:

El Departamento de Chuquisaca es un departamento de Bolivia ubicado en el sudeste del país. Limita al norte con los departamentos de Potosí, Departamento de Cochabamba y el Departamento de Santa Cruz; al sur con el Departamento de Tarija; al este con el Departamento de Santa Cruz y la República de Paraguay y al oeste con el departamento de Potosí. El Departamento de Chuquisaca se extiende con una superficie de 51.524 km². Cuenta con una población de 600.728 habitantes(censo 2012), la mayoría concentrándose en la capital del departamento, Sucre, con sede del Poder Judicial, y capital de Bolivia. Sucre se comunica con Potosí mediante vía férrea y por carretera asfaltada; de la misma manera con Oruro y La Paz. Con Cochabamba no existe, de manera directa todo un tramo asfaltado, pero la carretera de ripio es amplia y estable durante todo el año; desde Epizana la carretera es asfaltada. Se puede también ir vía Mizque hasta Cochabamba. Resulta un poco más corto pero el camino es sólo empedrado. Con Santa Cruz existe todo el tramo asfaltado, por la carretera nueva, vinculando la zona del Chapare con la provincias cruceñas. Páá giná 3 de 14

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Sucre se comunica con sus provincias por carreteras de ripio, algunas en no muy buen estado. De todos modos, hay una gran variedad de climas y pisos ecológicos que vale la pena visitar. Aeropuerto: Cuenta con un aeropuerto, lo que permite la conexión con todas las capitales de Bolivia, ya que operan naves grandes. Población: Según datos del censo 2012, el departamento tiene la siguiente población: 

Total: 670,961 habitantes 

Hombres: 330.491



Mujeres: 340.470



Área urbana: 342,717



Área rural: 328,244

Evolución de la Población del Departamento de Chuquisaca.

Fuente: INE Páá giná 4 de 14

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Poliducto: Son ductos que trasportan varios compuestos, principalmente existen ductos que trasportan crudos.

Plantas Separadoras ← mas costosos ← Conjunto Chanchos ←menos costosos ← Separados

{

Gasolina Diesel GLP Crudos

Existen dos formas para trasportar los compuestos: -

Conjunto: pueden ir en forma compuesta, 3, 4 hasta 5 compuestos en el mismo ducto, la desventaja que tiene este es que genera mayores costos, ya que al llegar a un determinado campo, este debe llegar a plantas separadoras.

-

Separados: los compuestos van separados en una misma tubería por chanchos de bacheo y espaciadores. Los

poliductos con encargados de trasportar crudos solo en forma líquida. Se trabaja con bombas y si trasportamos gases como GLP este se debe trasportar en forma líquida (solo trasporta líquidos NO GASES)

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GNL: se trasportan en carros metaneros, o camiones criogénicos (ductos virtuales) TVR: se calcula para cada componente su respectivo TVR y se toma el mayo TVR que llegara a ser el más optimo. Siempre debe mandar el primer componente que intercepte el TVR. La densidad se viene reflejado a la viscosidad que es la resistencia del fluido a fluir. -

Spacer: arrastra todo residuo hidrocarburifero también limpia todo hidrocarburo que se queda.

La caracterización del fluido es cuando todo se envía en conjunto, lo podemos resolver mediante la ecuación de la place Este acápite nos sirve básicamente para el análisis del dimensionamiento de la tubería, sobre la base de los caudales a transportar, las presiones requeridas de transporte y las presiones que se disponen, considerando las presiones que tienen los derivados transportados.

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1. REGÍMENES DE FLUJO Se distinguen principalmente dos tipos de regímenes de flujo laminar y el flujo turbulento, a pesar que en la industria petrolera se encuentran flujos intermedios denominados críticos. En un flujo de régimen laminar las capas adyacentes del fluido se deslizan suavemente entre sí. Para altos valores de flujo, o cuando las superficies que lo limitan ocasionan cambios abruptos en las velocidades, el flujo se hace irregular y mucho más complicado y se denomina flujo en régimen turbulento. En este tipo de flujo no existe exactamente un modelo en estado estacionario, pues el flujo varía continuamente.

Numero de reynolds Las investigaciones de Osborne Reynolds han demostrado que el régimen de flujo en tuberías, es decir, si es laminar o turbulento, depende del diámetro de la tubería, de la densidad y la viscosidad del fluido y de la velocidad del flujo. El valor numérico de una combinación adimensional de estas cuatro variables, conocido como el número de Reynolds, puede considerarse como la relación de las fuerzas dinámicas de la masa del fluido respecto a los esfuerzos de deformación ocasionados por la viscosidad. En hidráulica de tuberías de gas, utilizando las unidades habituales, una ecuación más adecuada para el número de Reynolds

R=

d ×v× ρ µ

Dónde R : Numero de Reynolds (adimensional) d : diámetro de la tubería (pies) v : velocidad del fluido (pie/s) µ : viscosidad absoluta (lbmol/pie*s) Para el uso del número de Reynolds en la industria petrolera se realiza un cambio de unidades para aplicar directamente los datos con los que se cuenta en campo y se llega a: Páá giná 7 de 14

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N ℜ=2214

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Q d ×μ

Dónde NRe : Numero de Reynolds (adimecional) Q : Caudal(BPD) μ : Viscosidad cinética (cstk) d: diámetro (plg) Una vez determinado el número de Reynolds sabremos el tipo de flujo con el que se trabaja en la tubería utilizando la siguiente tabla: Una vez determinado el número de Reynolds sabremos el tipo de flujo con el que se trabaja en la tubería utilizando la siguiente tabla:

Régimen de flujo

PetróleoTransportation

MOODY

Handbook BELL Laminar

0 – 1000

0 – 2000

Critico

1000 – 2000

2000 - 3000

turbulento

2000

3000

Para la selección de la tubería, la presión y la temperatura son los parámetros más importantes que influyen en el diseño del ducto. La siguiente ecuación de Barlow’s es usada en diseño según los códigos para el sistema de transporte de hidrocarburos ya sea gas o líquidos cuya ecuación es la siguiente:

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P=

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2× t × S × F × E ×T D

Dónde: P =presión interna de diseño del ducto, psig D = diámetro externo de la tubería, in t = espesor de la pared de la tubería, in F = factor de diseño o factor de construcción, adimensional T = factor de temperatura, adimensional E = factor de junta longitudinal, adimensional S = tensión de fluencia mínima especificada, psig

Factor de temperatura “T” Factor de disminución Temperatura ºF

de temperatura “T”