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ES CUELA MILITAR DE INGENIERÍA MCAL. ANTONIO JOSÉ DE SUCRE INGENIERÍA PETROLERA “COCHABAMBA - BOLIVIA”

PERFIL DE TRABAJO DE GRADO

REINGENIERÍA DE LA PROVISIÓN DE JET-A1 PARA AMPLIAR LA CAPACIDAD DE ALMACENAJE Y COMPENSAR LAS NECESIDADES DE LA AEROPLANTA DEL TROMPILLO EN LA CIUDAD DE SANTA CRUZ

NOMBRE ESTUDIANTE

COCHABAMBA, 2014

ESCUEL A MILITAR DE INGENIERÍA MCAL. ANTONIO JOSÉ DE SUCRE INGENIERÍA PETROLERA “COCHABAMBA - BOLIVIA”

PERFIL DE TRABAJO DE GRADO

REINGENIERÍA DE LA PROVISIÓN DE JET-A1 PARA AMPLIAR LA CAPACIDAD DE ALMACENAJE Y COMPENSAR LAS NECESIDADES DE LA AEROPLANTA DEL TROMPILLO EN LA CIUDAD DE SANTA CRUZ

NOMBRE ESTUDIANTE

Modalidad: Proyecto de Diseño presentado como requisito para optar el título de Licenciatura en Ingeniería Petrolera

TUTOR:

COCHABAMBA, 2014

i

ÍNDICE DE CONTENIDO

CONTENIDO

Pág.

1. INTRODUCCIÓN................................................................................................ 2. ANTECEDENTES.............................................................................................. 3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA............................................................... 3.1

Identificación del problema.

4

3.2

Formulación del problema.

5

4. OBJETIVOS....................................................................................................... 4.1

Objetivo general. 5

4.2

Objetivos específicos.

4.3.

Objetivos específicos y acciones del proyecto.

5 6

5. JUSTIFICACIONES........................................................................................... 5.1

Justificación técnica.

7

5.2

Justificación económica.

5.3

Justificación Social.

7

8

6. ALCANCE.......................................................................................................... 6.1 Alcance temático.

8

6.2 Alcance geográfico. 8 6.3 Alcance temporal.

8

7. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA........................................................................ 7.1 Contenido Temático. 9 7.2. Desarrollo De La Fundamentación Teórica. 7.2.1 Tanques de almacenaje. 10 7.2.2 Jet A-1

12

ii

10

8. PROGRAMA DE ACTIVIDADES DE DISEÑO DEL

OBJETO

SOCIAL............................................................................................................ 9. TEMARIO TENTATIVO.................................................................................... 10. CRONOGRAMA DE TRABAJO...................................................................... 11. BIBLIOGRAFÍA................................................................................................ ANEXOS

iii

ÍNDICE DE FIGURAS CONTENIDO

Pág.

FIGURA 1: FOTOGRAFÍA AEROPUERTO DEL TROMPILLO GOOGLE EARTH.....3 FIGURA 2: IMAGEN DE LAS PRINCIPALES AERO PLANTAS DEL PAÍS................4 FIGURA 3: TIPOS DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO ATMOSFÉRICOS.......11 FIGURA 4: FIGURA FASES DEL PROYECTO..........................................................13

iv

ÍNDICE DE TABLAS CONTENIDO

Pág.

TABLA 1: TABLA DE AERÓDROMOS AASANA........................................................3 TABLA 2: OBJETIVOS ESPECÍFICOS Y ACCIONES DEL PROYECTO...................6 TABLA 3: OBJETIVOS ESPECÍFICOS, ACCIONES Y TEMA TEÓRICO...................9 TABLA 4: CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES DE LA ELABORACIÓN DE LA INGENIERÍA DEL PROYECTO...................................................................................16

v

1. INTRODUCCIÓN. A lo largo de la historia desde que se descubrió un recurso natural no renovable que se llama petróleo, se fue utilizando para diferentes fines y así fue contribuyendo a la humanidad con todas sus propiedades que fue progresando en su tecnología así como también se fueron encontrando nuevas utilidades y usos para las propiedades que tiene. Así como fue evidente la importancia del petróleo la pregunta que se hizo el hombre de la época fue: ¿Cómo almacenar tan valioso recurso natural?, Y con los conflictos que hubo entre diferentes países vieron como un punto estratégico las diferentes plantas donde se procesaba el petróleo entonces cada país con el miedo de que cortaran su fuente de energía se hizo más importante la necesidad de tener almacenado reservas para que el país no se desabastezca. De ahí en adelante fueron creándose tanques de almacenaje diferentes para cada sub producto del petróleo y actualmente por seguridad se utilizan normas para su construcción siendo una de las más importantes las normas API (American Petroleum Institute). Desde la invención del motor a combustión el hombre con la naturaleza de ir cada vez un poco más rápido fueron creando diferentes tipos de naves con las cuales dominaron la tierra y luego el cielo, creando diferentes tipos de aeronaves que tomaron como combustible oficial a un derivado del petróleo conocido como queroseno, con el paso del tiempo estas tecnologías fueron mejorando así como también los motores de las aeronaves hasta llegar a la turbina que se encuentra en la mayoría de las aeronaves del mundo que son Comerciales, de carga y militares. El combustible principal de las aeronaves a turbina se denomina Jet A-1 comúnmente conocido como jet fuel, este combustible es muy demandado en todos los países del mundo ya que se centra en ello gran parte de su desarrollo ya sea comercial (en el traslado de personas), carga (importación y exportación de todo tipo de objetos y productos) y tal vez el más importante en algunos países el desarrollo militar (el resguardo de los cielos de las naciones y actividades militares). Por esto y mucho más los países pusieron en sus aeropuertos tanques de almacenamiento de este elemento importante vi

para la aviación de un país para así cumplir con los planes de vuelos comerciales, carga y militares. En este aspecto Bolivia no es la excepción ya que también le conciernen estos puntos importantes para el desarrollo del país, es así que los aeropuertos de las diferentes ciudades cuentan con sus Aero plantas que se encargan de abastecer a las aeronaves, pero la creación de nuevas líneas aéreas comerciales y la adquisición de aeronaves crean una mayor demanda de combustible Jet A-1.

2. ANTECEDENTES. Administración de Aeropuertos y Servicios Auxiliares a la navegación Aérea (AASANA). El Presidente René Barrientos Ortuño promulgó el Decreto Supremo No. 8019 de 21 de Junio de 1967 de creación de AASANA, elevado al rango de Ley bajo el Número 412 de 14 de octubre de 1968. Los dos considerandos de este instrumento jurídico justifican plenamente la creación de la Administración de Aeropuertos y Servicios Auxiliares a la Navegación Aérea "AASANA"; a la letra dicen: "Que, los estudios y programas elaborados por las autoridades aeronáuticas "del país, con la asesoría de la OACI y la Agenda Federal de Aviación de los "Estados Unidos de Norte América (FAA), coinciden en sus conclusiones y "recomendaciones en la necesidad de organizar los servicios, instalaciones y "facilidades relacionados con la Infraestructura Aeronáutica, mediante una "entidad que se haga cargo de prestar estos servicios, en forma eficaz e "indiscriminada, a las aeronaves que circulan en el espacio aéreo del país. [AASANA, 2010]. Aeropuerto del trompillo El Trompillo es un aeropuerto local de la ciudad de Santa Cruz de la Sierra, Bolivia. Está situado en la parte suroeste de la ciudad rodeado de la mancha urbana, su uso es

vii

exclusivo para vuelos nacionales. Hasta mediados de los años 1980 fue internacional y desde entonces fue reemplazado por el actual aeropuerto internacional ViruViru. Este Aeropuerto cuenta con una pista de aterrizaje (15-33) de 2773 metros cuyas características se encuentran en la tabla 1 y está rodeado por hangares que pertenecen a la Fuerza Aérea Boliviana, Aerolíneas pequeñas como Aeroeste, Aerocon, aerotaxis, escuelas de aviación, etc. Visto en la figura 1. Aunque este aeropuerto perdió el grado de internacional recibe muchos aviones a diario, generalmente avionetas de entrenamiento o aviones militares. La mayoría de los aviones comerciales llegan entre las 08:00 y las 17:00 ya que este aeropuerto no opera de noche. TABLA 1: TABLA DE AERÓDROMOS AASANA.

Fuente: [AASANA, 2010]

FIGURA 1: FOTOGRAFÍA AEROPUERTO DEL TROMPILLO GOOGLE EARTH.

Fuente: [Google Earth, 2013]

YPFB Aviación S.A. YPFB Aviación es una empresa subsidiaria de la corporación YPFB, y tiene a su cargo el suministro de combustible de aviación (Jet Fuel y AV Gas) mediante plantas instaladas en los principales aeropuertos del país como vemos en la figura 2.

viii

FIGURA 2: IMAGEN DE LAS PRINCIPALES AERO PLANTAS DEL PAÍS.

Fuente: [YPFB Aviación S.A., 2013]

Mediante Decreto Supremo N° 0111/09 de fecha 1ro de mayo de 2009, se dispuso la nacionalización por parte del Estado Plurinacional de Bolivia la totalidad de las acciones que conforman el paquete accionario de la empresa AIR BP BOLIVIA S.A., encargada del servicio de suministro de combustible de aviación en los aeropuertos a su cargo en territorio nacional.

3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. 3.1 Identificación del problema. -

La ampliación de la flota de aeronaves de las empresas vigentes (BoA, TAM, Aerocom, Aero este, Aerotaxis y Escuelas de Aviación.) y Fuerza Aérea, la creación de nuevas líneas aéreas, (Amazonas, EcoJet) conlleva a una mayor demanda de

-

combustible, el crecimiento fue de un 30% según YPFB Aviación S.A. La Aero planta del trompillo no se encuentra diseñada para la nueva frecuencia de vuelos que ingresa al aeropuerto. ix

-

Recepción de combustible en la Aero planta por medio de cisternas de la refinería Guillermo Elder bell de una a dos veces al día.

3.2 Formulación del problema. La formulación del problema para el presente proyecto se resume en la siguiente pregunta: ¿De qué manera se podrá incrementar la capacidad de almacenaje de Jet A-1 para satisfacer la demanda en la Aero planta del trompillo en Santa Cruz de la Sierra?

4. OBJETIVOS. El objetivo general y los objetivos específicos que pretende alcanzar el presente trabajo de grado es el siguiente.

4.1 Objetivo general. Reingeniería de la provisión de Jet A-1 para ampliar la capacidad de almacenaje y compensar las necesidades de la Aero planta del Aeropuerto del trompillo en la Ciudad de Santa Cruz.

4.2 Objetivos específicos. o Recopilar antecedentes e información de las características de los tanques de almacenamiento de Jet A-1 o Identificar la capacidad solicitada por la gerencia de Operaciones de YPFB Aviación S.A. o Determinar los Parámetros operativos para el diseño del tanque. o Determinar Localización del Tanque de almacenamiento de Jet A-1 o Dimensionar las instalaciones necesarias dentro del proceso de reingeniería del nuevo tanque de Jet A-1en la Aero planta del trompillo.

x

4.3. Objetivos específicos y acciones del proyecto. A continuación se presenta en la Tabla 2, los objetivos específicos y sus respectivas acciones del cual se partirá para la elaboración del presente proyecto. TABLA 2: OBJETIVOS ESPECÍFICOS Y ACCIONES DEL PROYECTO.



Establecer las características de diseño de tanques de almacenaje



Recopilar antecedentes e



de Jet A-1. Establecer Datos técnicos para el

información de los tanques de

diseño de tanques de almacenaje

almacenamiento de Jet A-1.

de Jet A-1. Identificar las normas para el



diseño de la provisión de



Identificar la capacidad solicitada por la gerencia de



combustible. Recopilar información sobre la



demanda de Jet-A1. Comparar la capacidad con el plan de inversiones de YPFB

operaciones de YPFB Aviación S.A.



Corporación. Evaluar el sistema anti incendios de la Aero planta.



Determinar Parámetros Operativos para el diseño del tanque.



Recopilar datos físico-químicos de



Jet-A1. Calcular presión y temperatura de operación.



Determinar localización del tanque de almacenamiento de Jet -A1.



Recopilar datos de resistencia del



terreno en la Aero planta. Recopilar datos de velocidad de vientos en la Aero planta.

xi



Dimensionar las instalaciones necesarias dentro del proceso



Realizar Dimensionamiento del



tanque. Dimensionar tuberías de



distribución. Elaborar ampliación del sistema



contraincendios. Realizar un diagrama layout.

de reingeniería del nuevo tanque de jet A-1 en la Aero planta del trompillo. Fuente:[Elaboración propia, 2014]

5. JUSTIFICACIONES. La justificación del proyecto debe realizarse en consideración al impacto que se espera en los aspectos técnico, económico y social.

5.1 Justificación técnica. Al rediseñar la provisión de Jet-A1 aumentando el volumen de almacenamiento de la Aero planta en el Aeropuerto del Trompillo lograra garantizar el abastecimiento y la autonomía de las operaciones aeroportuarias.

5.2 Justificación económica. En el caso de desabastecimiento de Jet-A1 en la Aero planta las actividades del aeropuerto se verán paralizadas generando pérdidas económicas para la empresa y para las líneas aéreas.

5.3 Justificación Social. En caso de generarse desabastecimiento de Jet A-1 se paralizaran las actividades en el aeropuerto del trompillo, lo que generara retrasos en vuelos, cancelación de vuelos y así una molestia y una impresión negativa de los pasajeros hacia la empresa comprometiendo la imagen institucional.

xii

6. ALCANCE. A continuación se mencionará los tipos de alcance necesarios para la elaboración del presente proyecto.

6.1 Alcance temático. El campo de estudio se dará en las siguientes materias: -

Transporte y Almacenaje de hidrocarburos. Instrumentación y automatización. Dibujo Técnico. Termodinámica. Fisicoquímica Costos y Presupuestos.

6.2 Alcance geográfico. El siguiente trabajo de grado se realizara en el departamento de Santa Cruz de la Sierra en los predios de la Aero planta del Aeropuerto del Trompillo.

6.3 Alcance temporal. El presente proyecto se llevara a cabo durante la gestión 2014 según calendario académico de la Escuela Militar de Ingeniería.

7. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA. La fundamentación teórica conceptual implica el desarrollo organizado y sistemático del conjunto de ideas, conceptos, antecedentes y teorías que permiten sustentar la investigación.

7.1 Contenido Temático. A continuación se presenta en la Tabla 3, el contenido temático para la realización del trabajo de grado. xiii

TABLA 3: OBJETIVOS ESPECÍFICOS, ACCIONES Y TEMA TEÓRICO. Objetivos específicos





Recopilar antecedentes e información de los tanques de almacenamiento de Jet A-1

Identificar la capacidad solicitada por la gerencia de operaciones de YPFB Aviación S.A.

Acciones  Establecer las características de diseño de tanques de almacenaje de Jet A-1.  Establecer Datos técnicos para el diseño de tanques de almacenaje de Jet A-1.  Identificar las normas para el diseño de la provisión de combustible.  Recopilar información sobre la demanda de Jet-A1.  Comparar la capacidad con el plan de inversiones de YPFB Corporación.  Evaluar el sistema anti incendios de la Aero planta.





Determinar Parámetros Operativos para el diseño del tanque.



Determinar localización del tanque de almacenamiento de Jet -A1







Dimensionar las instalaciones necesarias dentro del proceso de reingeniería del nuevo tanque de jet A-1 en la Aero planta del trompillo



  

Recopilar datos físicoquímicos de Jet-A1. Calcular presión y temperatura de operación.

Recopilar datos de resistencia del terreno en la Aero planta. Recopilar datos de velocidad de vientos en la Aero planta. Realizar Dimensionamiento del tanque. Dimensionar tuberías de distribución. Elaborar ampliación del xiv

Tema teórico





 

Transporte y almacenamiento de hidrocarburos Norma API 650

Estadística y Probabilidad Costos y Presupuestos

 

Fisicoquímica Transporte y Almacenaje de hidrocarburos



Sistemas de información Geografía (SIG) Dibujo técnico

   

Transporte y Almacenaje de hidrocarburos Termodinámica Normas API y ASME



sistema contraincendios. Realizar un diagrama layout.



Instrumentación y automatización

Fuente:[Elaboración propia, 2014]

7.2. Desarrollo De La Fundamentación Teórica. A continuación se desarrolla el contenido de la fundamentación teórica.

7.2.1. Tanques de almacenaje. Un tanque de almacenamiento es un recipiente metálico destinado al almacenamiento de combustibles líquidos o gaseosos

ubicado dentro de una fosa de hormigón armado y

construido conforme a normas técnicas establecidas. Los tanques de almacenamiento están diseñados para el almacenamiento y manipulación de grandes o pequeños volúmenes de petróleo y gas, además de sus derivados y son generalmente los más grandes considerados como permanentes. El almacenaje de líquidos tales como petróleo, nafta, fuel oíl, diésel, kerosene, y otros derivados petroquímicos que se pueden conservar a presión y temperatura ambiente se efectúa normalmente en tanques cilíndricos de fondo plano, techo abovedado, esférico o elipsoidal, y algunas veces flotante a fin de evitar la acumulación de gases inflamables dentro de los mismos que pueden o no tener incorporados algún sistema de calefacción como vemos en la figura 3. Para la construcción de los mismos se emplean láminas de acero de distintos espesores conforme su posición relativa en la estructura del tanque, estas piezas se sueldan entre sí de acuerdo a normas de construcción que garantizan la integridad y posterior funcionamiento de almacenaje. Los tanques de almacenamiento de hidrocarburos líquidos, en los distintos procesos en que intervienen, funcionan en escenarios que conllevan el riesgo de la aparición de sobrepresión y vacío al interior de los mismos. Estas situaciones generalmente son

xv

causadas por condiciones de operación, situaciones climáticas (altas temperaturas), accidentes (fuego). La aparición de un vacío, conlleva daños en el cuerpo y la estructura, visualizándose como el aplastamiento del tanque. Es por ello, que sobre estos equipos, se hace obligatorio, implementar medidas tendientes a eliminar la posibilidad de que se presente estas situaciones. Para tal efecto, se prevé la instalación de mecanismos de seguridad, que operen ante la aparición de eventos evitando daños sobre el tanque. Estos mecanismos, están contemplados en la normativa que el AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE (API), para tanques de techo fijo, ha establecido, con el propósito de proteger las instalaciones, diseñadas y construidas bajo el amparo de los diferentes estándares y prácticas reguladas por él. (PEMEX, 2004)

FIGURA 3: TIPOS DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO ATMOSFÉRICOS

Fuente: [Estructuplan,2011]

7.2.2. Jet A-1 Combustible utilizado en aeronaves a turbina, Turbo propulsión o jet. También conocido como turbo combustible, turbosina o JP A-1. Es un destilado medio, proveniente de la destilación atmosférica del petróleo, con características especiales de calidad, y tratado químicamente para eliminar compuestos tales como sulfuros, mercaptanos y ácidos nafténicos, que pueden tener un comportamiento corrosivo en motores jet o turbo propulsión. xvi

Es un combustible con excelente combinación de propiedades, a base de keroseno, de amplia distribución y producción mundial, basando variedades como Jet A - JP4 - JP5 de acuerdo con la tolerancia al congelamiento por bajas temperaturas a niveles de vuelo superiores y en diferentes latitudes del planeta. (Shirokova, 2004). La especificación internacional del combustible Jet A-1 se encuentra en anexos.

8. PROGRAMA

DE

ACTIVIDADES

DE

DISEÑO

DEL

OBJETO SOCIAL.

Las fases que se llevaran a cabo para alcanzar el objetivo general del presente proyecto se presentan a continuación:

Recopilar antecedentes e información de los tanques de almacenamiento de Jet A-1

Informes de la empresa Cartas a la empresa Libros sobre tanques de almacenaje

Verificar la capacidad solicitada por la gerencia de operaciones de YPFB Aviación S.A.

Análisis estadísticos Informes de ventas de combustible.

Informes de laboratorio de la

Determinar Parámetros y normas FIGURA 4: FIGURA FASESrefinería DEL PROYECTO Operativos para el diseño del Datos técnicos de operación en la Aero planta. tanque.

Determinar localización del tanque de almacenamiento de Jet -A1

Dimensionar las instalaciones necesarias dentro del proceso de reingeniería del nuevo tanque de jet A-1 en la Aero planta del trompillo

Información de los planos de la Aero planta Observación de las instalaciones.

Normas API 650 xvii Datos recopilados Libros de soldadura

Fuente: [Elaboración propia, 2014]

9. TEMARIO TENTATIVO RESUMEN EJECUTIVO

CAPITULO 1.

GENERALIDADES

1.1. 1.2. 1.3. 1.3.1. 1.3.2. 1.4. 1.4.1. 1.4.2. 1.5.

INTRODUCCION ANTECEDENTES PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Identificación del Problema Formulación del Problema OBJETIVOS Objetivo General Objetivos Específicos y acciones del proyecto JUSTIFICACIÓN xviii

1.5.1. 1.5.2. 1.5.3. 1.6. 1.6.1. 1.6.2. 1.6.3.

Justificación Técnica Justificación Económica Justificación Social ALCANCE Alcance Temático Alcance Geográfico Alcance temporal

CAPITULO 2.

FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA

2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 2.6.

REINGENIERÍA TANQUES DE ALMACENAJE ESPECIFICACIONES DEL JET-A1 INGENIERÍA DE CIMENTACIONES NORMAS EQUIPOS SECUNDARIOS DE DISTRIBUCIÓN Y CONTROL

CAPITULO 3.

INGENIERÍA DEL PROYECTO

3.1.

ANTECEDENTES Y RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN DE LOS

3.2.

TANQUES DE ALMACENAMIENTO DE JET A-1. IDENTIFICACIÓN DE LA CAPACIDAD SOLICITADA POR LA

3.3. 3.4.

GERENCIA DE OPERACIONES DE YPFB AVIACIÓN S.A. PARÁMETROS OPERATIVOS PARA EL DISEÑO DEL TANQUE. LOCALIZACIÓN DEL TANQUE DE ALMACENAMIENTO DE

3.5.

JET A-1 DIMENSIONAMIENTO DE LAS INSTALACIONES NECESARIAS DENTRO DEL PROCESO DE REINGENIERÍA DEL NUEVO TANQUE DE JET A-1 EN LA AEROPLANTA DEL TROMPILLO.

CAPITULO 4.

EVALUACIÓN

4.1. 4.2.

EVALUACIÓN TÉCNICA EVALUACIÓN ECONÓMICA

CAPITULO 5.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5.1. 5.2.

CONCLUSIONES RECOMENDACIONES

BIBLIOGRAFÍA ANEXOS

xix

10. CRONOGRAMA DE TRABAJO. TABLA 4: CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES DE LA ELABORACIÓN DE LA INGENIERÍA DEL PROYECTO.

xx

Fuente:[Elaboración propia, 2014]

11. BIBLIOGRAFÍA 

Gómez – SenentMartínez, E., Aragonés Beltrán, P., Sánchez Romero Miguel A. (2001). “Cuadernos de Ingeniería de Proyectos I: Ingeniería Básica

  

Anteproyecto de plantas Industriales”. Ed.S.P. UPV. Pemex, (2004). “Diseño de tanques” Shirokova, Q. (2004). “Propiedades de Jet A-1” YPFB Aviacion S.A. (2009). “Plan de Inversiones (2009-2015)”

WEBLIOGRAFÍA 

Administración De Aeropuertos Y Servicios Auxiliares a La Navegación Aérea,



AASANA. Obtenido el [ 8 de feb. del 2014 ] recuperado de: http://www.aasana.bo/. Yacimientos Petrolíferos Fiscales Bolivianos Aviación S.A., YPFB Aviación S.A. Obtenido el [ 25 de ene. del 2014 ] recuperado de: http://www.ypfbaviacion.com.bo/.

xxi