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• Samuel Geronimo Ortiz

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• Física Aplicada e Interdisciplinaria
• Ingeniería mecánica

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15 Diseño de Loops Tras un estudio del mercado en Santa Cruz, se proyectó que en 5 años a partir del funcionamiento del poliducto se deberá aumentar el caudal que necesita la ciudad por lo que se decidió implementar un loop. El diseño de Loops es un conjunto de tuberías que se plasman en un término del idioma inglés que refiere una técnica que puede ser utilizada para incrementar la capacidad de transporte de un ducto, mediante la construcción de una tubería paralela que nace en un punto de un ducto principal para volver a unirse luego de una determinada distancia. Muchas veces es necesario instalar ductos paralelos o también llamados “Loops” como se muestra en la Figura 15. Es instalada por muchas razones por ejemplo disminuir la caída de presión en ciertos tramos, o incrementar el caudal de flujo. Se deben considerar dos principios para estos cálculos: 1. El primero la conservación del flujo en los empalmes. 2. El segundo que la presión es común en ambas líneas paralelas. (Mott, 2006) Figura15: Esquema del incremento del Loop en un ducto

Fuente: (Garaicochea, 1991)

Con los caudales, longitud de la tubería (La), y tomando un diámetro para los Loops, es posible determinar la longitud equivalente (Lb) en la cual existirá la misma caída de presión que en el ducto inicial. Para el cálculo de las longitudes equivalentes, adecuadas para que se cumpla ΔPa=ΔPb tenemos las siguientes ecuaciones. Determinando las capacidades de transporte.  v=

Determinar la velocidad del fluido en la tubería. Q 0.785∗d 2

(2.27)

Donde: V= Velocidad del flujo, ft/seg. Q= Caudal del flujo, ft3/seg. d= Diámetro, ft.  f=

Calculo de numero de fanning “f” 0.008 d 0.33

(2.28)

Donde: f= Fricción de la tubería, adimensional d= Diámetro de la tubería, pulgadas 

Capacidad

√

d 21 ∆P ∗ gC dρ =adimensional μ 2 L Donde: ΔP= Diferencial de perdida de presión, lb/ft 2 (Adoptado). ρ= Densidad del gas, lb/ft3 L= Longitud de la tubería, ft (Adoptado). g= Coeficiente de aceleración, ft/seg2

(2.29)

d= Diametro de la tubería, ft. µ= Viscosidad del gas, lb/ft-seg. 

Determinar el factor de velocidad

√ 2

1 ∆ P lb 2 gC dρ = ft 2 L seg

(2.30)

Verificar en grafica el factor de velocidad. ρv

√ 2

1 ∆P gC dρ 2 L

(2.31)

Este valor será obtenido por la gráfica para ver el factor de velocidades. Siendo la velocidad igual a:

ρv

√ 2

v=

1 ∆P g C dρ 2 L

∗

√ 2

1 ∆P gC dρ 2 L

ρ

=

ft seg

(2.32)

Para el cálculo del área tenemos: A=

π∗d 2 4

(2.33)

Donde: A= Área de la sección, ft2 d= Diámetro, ft. 

Calculo del caudal

Q= A∗v

Donde: Q= Caudal de gas, ft3/seg

(2.34)

A= Área de la sección, ft2 v= Velocidad, ft/seg. Se procede con el cálculo de la capacidad del Loop. Su capacidad será medida en porcentaje. Luego se saca los porcentajes de las cantidades que circularan en las dos tuberías Q%principal = Q%loop=



Q%principal ∗100 Q%principal + Q%loop

Q%loop ∗100 Q%principal +Q%loop

(2.35) (2.36)

Determinar la capacidad de transporte

Q principal = QLoop =

Q principal ∗Q primcipal+Loop 100

Q Loop ∗Q primcipal+Loop 100

(2.37)

(2.38)

2.15.1.1 Caídas De Presión a) Tubería Pequeña

∆ Pf L

( ) =1.05

Q Loop1.828 ρ0.828 ( μ∗0.000672 )0.172

A

8.038 g c d 4.828

Donde: Q= Caudal, ft3/seg. ρ= Densidad, lb/ ft3. µ= Viscosidad, cp. d= Diametro, ft. ΔP/L= Caída de presión, Psi/milla. gc= Coeficiente de aceleración, ft/seg2.

(2.39)

b) Tubería Larga

∆ Pf L

( ) =1.05

Q principal 1.806 ρ0.806 ( μ∗0.000672)0.194

(2.40)

8.081 gc d 4.806

C

Donde: Q= Caudal, ft3/seg. ρ= Densidad, lb/ ft3. µ= Viscosidad, cp. d= Diametro, ft. ΔP/L= Caída de presión, Psi/milla gc= Coeficiente de aceleración, ft/seg2. (Campbell, 1992) 2.15.2 Longitudes De Loop Para las longitudes se tiene que tomar en cuenta las caídas de presión, tienen que ser las mismas en la salida, la ecuación 2.43 es la descripción de este caso: ∆ Pf A=∆ Pf B 5544

(2.41)

Q 12 pulg1.828 L ρ0.828 ( μ∗0.000672 )0.172 8.038 gc d 4.828

=5544

Q 10 pulg1.806 L ρ 0.806 ( μ∗0.000672 )0.194 8.081 gc d 4.806

(2.42)