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UNIVERSIDAD MAYOR, REAL Y PONTIFICIA DE SAN FRANCISCO XAVIER DE CHUQUISACA FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGIA CARRERA ING.PETROLEO Y GAS NATURAL

ASIGNATURA

PRQ310 INGENIERIA DEL GAS NATURAL I

TEMA 3: Distribución y transporte del Gas Natural TAREA No 3

Univ.:FLORES SOLA NOEMI NOELIA C.U: 57-2555

Docente: Ing. Miguel Ortiz Limón UNIVERSIDAD MAYOR, REAL Y PONTIFICIA DE SAN FRANCISCO XAVIER DE CHUQUISACA FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGIA CARRERA ING PETROLEO Y GAS NATURAL

TAREA Nº3

1. Se desea diseñar el sistema mostrado en la figura, para lo cual las condiciones deben ser que la presión a la salida de los puntos de consumo no debe ser menor a 220 mm H2O y la velocidad no debe ser mayor a 3 m/s. Los gastos calóricos son: 30000 Kcal/h del calefón y 20000 Kcal/h de la cocina. La composición del gas es C1=89%, C2=9%, C3=1.5%, nC4=0.5% Determinar los diámetros de las tuberías, las velocidades en los tramos y las presiones a la salida de cada artefacto del sistema de distribución

 CALCULO DEL PODER CALORIFICO Y LA GRAVEDAD ESPECIFICA DEL GAS: Pmi

PCi (BTU/ft^3)

raiz(bi)

0,89

16,043

1009,7

0,0436

9

0,09

30,069

1768,8

0,0917

C3H8

1,5

0,015

44,096

2517,5

0,1342

n-C4H10

0,5

0,005

58,123

3262,1

0,1825

Sumatoria

100

1

Componente

%

CH4

89

C2H6

yi normalizado

(

n

BTU ft 3

2

)

∑ x i∗√ bi =1−0.049982=0.97750 i=1

PC o PC g= = Z

0,553 9 1,038 2 1,522 5 2,006 8

yi*Pci

yi*raiz(bi)

yi*SGoi

898,633

0,038804

0,492971

159,192

0,008253

0,093438

37,7625

0,002013

0,0228375

16,3105 1111,89 8

PC o =∑ x i∗PC oi =1111.898

Z=1−

SGoi

BTU BTU Kcal ∗1 3 3 3 ft ft m =1114.680 0.97750 BTU 0.11237 3 ft

1111.898

PC g=9919.904

Kcal m3

0,000912 5 0,049982 5

0,010034 0,6192805

SGo=∑ y i∗SGoi =0.61928 Z=1− SGg=

(

2

n

)

∑ x i∗√ bi =1−0.049982=0.97750 i=1

∗0.9996 ( SGZ )∗0.9996=( 0.61928 0.97750 ) o

SGg=0.6206  CALCULO DEL CAUDAL DE CADA APARATO:

Q¿ Aparato Calefon Cocina Estufa

 q

PC g

q (Kcal/h) 30000 20000 0

Q (m^3/h) 3,024 2,016 0

 RESOLUCION DEL ALGORITMO: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Estimar Diámetros Normalizar los diámetros al inmediato superior. Calcular las longitudes equivalentes de accesorio Calcular las caídas de presiones Calcular las velocidades Comparar la v < 3m/s Si sin; No aumentar diámetro normalizado en el tramo o tramo que no cumplan la condición. 8. Calcular Presión en cada punto 9. Comparar la Presión en el punto que sea > 220mmca

 ECUACIONES A UTILIZAR:

Q2∗SGg∗2∗Lmax Destimado= h

√ 5

h=

Q 2∗SG g∗2∗Lmax Dnormalizado5

v=2.5∗

√

D normalizado∗h SG gas∗L max

 TABULACION DE RESULTADOS:  Calculo de los diámetros de las tuberías y velocidad en cada tramo.

 

 

 

 

 

 

 

Tramo maxim o

Lmax de

M-A M-B M-C

36 36 35

 

 

D estimado

D estima

sin accesorios

con accesor

Longitu d real (m)

L accesorio s (m)

Lreal+Ac c (m)

M-A A-B A-C

15 21 20

3,20 2,98 2,18

18,20 23,98 22,18

Tramo

numero de accesorio

Accesorios

Valor

DN

Leq de accesorio

Leq total (m)

M-A

1 0

VM

100 0

0,032

3,2 0

3,2

Tramo

3 1

T de flujo a 90 codo a 90 VE

1

T de flujo directo

20

2 1

codo a 90 VE

30 7

1 A-B

A-C

Tramo sin accesorios (m)

60 30 7

Lmax con accesorios de Tramo (m) 42,18 42,18 40,38

Q (m^3/h )

 

5,04 2,016 3,024

1,14 0,019

1,71 0,133

2,983

0,5 0,025

1,5 0,175

2,175

NOTA: en este ejercicio si cumplió la condición en que la velocidad debe ser menor a 3 m/s.

 Calculo de la presión a la salida de cada Artefacto:

Nodos R

Presion en los nodos (mmca) 250,00

Comparar > 220 mmca

(cm) 25,8 17,9 20,9

(cm) 2,66 1,84 2,15

A B C

246,04 237,44 232,75

> 220 mmca > 220 mmca > 220 mmca

Nota: si cumple la condición de que las presiones son mayores a 220 mmca. 2. Un gas natural fluye y es distribuido a través del sistema mostrado en la figura. La composición del gas es C1=91%, C2=7%, C3=1.5%, nC4=0.5%. Para el sistema de distribución considere que la pérdida de carga no debe ser mayor de 5 mmca y la velocidad no debe ser mayor a 3 m/s. Determinar los diámetros de las tuberías como las presiones a la salida de cada artefacto del sistema de distribución

 CALCULO DEL PODER CALORIFICO Y LA GRAVEDAD ESPECIFICA DEL GAS: PCi (BTU/ft^3 )

raiz(bi)

SGoi

yi*Pci

yi*raiz(bi)

yi*SGoi

44,10

1009,7 1768,8 2517,5

0,0436 0,0917 0,1342

0,5539 1,0382 1,5225

918,827 123,816 37,763

0,5040 0,0727 0,0228

0,005

58,123

3262,1

0,1825

2,0068

1

 

 

 

 

16,3105 1096,71 6

0,03968 0,00642 0,00201 0,000912 5 0,049020 5

yi

Component e

%

normalizad o

Pmi

CH4 C2H6 C3H8

91 7 1,5

0,91 0,07 0,015

16,04

n-C4H10

0,5

Sumatoria

100

30,07

PC o =∑ x i∗PC oi=1096.716 n

Z=1−

(∑ i=1

BTU ft 3

2

)

x i∗√ bi =1−0.049022 =0.99760

0,010034 0,6095945

BTU BTU Kcal ∗1 3 3 3 ft ft m =1099.360 0.99760 BTU 0.11237 3 ft Kcal PC g=9783.566 3 m SGo=∑ y i∗SGoi =0.60960 PC o PC g= = Z

2

n

Z=1−

(∑

)

x i∗√ bi =1−0.049022 =0.99760

i=1

SGg=

1096.716

∗0.9996 ( SGZ )∗0.9996=( 0.60960 0.99760 ) o

SG g=0.6108  CALCULO DEL CAUDAL DE CADA APARATO: q ¿  

Q

PC g

Aparato Calefon Cocina Estufa

q Q (Kcal/h) (m^3/h) 25500 2,606 2000 0,204 10000 1,022

 RESOLUCION DEL ALGORITMO: 1. Estimar Diámetros 2. Normalizar los diámetros al inmediato superior. 3. Calcular las longitudes equivalentes de accesorio 4. Calcular las caídas de presiones 5. Comparar la h < 5 mmca 6. Sipasar al cálculo de las velocidades; NO aumentar el diámetro en el tramo que no cumple. 7. Calcular las velocidades 8. Comparar la v < 3m/s 9. Si Fin; No aumentar diámetro normalizado en el tramo o tramo que no cumplan la condición.  ECUACIONES A UTILIZAR:

Q 2∗SG g∗2∗Lmax D estimado= h 2 Q ∗SG g∗2∗Lmax h= Dnormalizado5 D normalizado∗h v=2.5∗ SG gas∗L max

√ 5

√

 TABULACION DE RESULTADOS:  Calculo de los diámetros de las tuberías.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tramo

M-A A-B A-C B-D B-E Tramo M-A A-B A-C

B-D

B-E

Longitu d real (m) 5 10 21 21 20

L accesorio s (m)

Lreal+Acc (m)

3,20 0,50 2,98 1,49 2,18

Tramo maximo

8,20 10,50 23,98 22,49 22,18

M-A M-D M-C M-D M-E

numero de accesorio

Accesorios

Valor

1 0 1 0 1 3 1 1 3 1 1 2 1

VM

100 0 20 0 60 30 7 60 30 7 20 30 7

T de flujo directo T de flujo a 90 codo a 90 VE T de flujo a 90 codo a 90 VE T de flujo directo codo a 90 VE

Lmax de

Lmax con

Tramo sin accesorios (m)

accesorios de Tramo (m)

36 36 26 36 35

41,19 41,19 32,18 41,19 40,88

DN 0,032 0,025 0,019

0,0095

0,025

Leq de accesorio 3,2 0 0,5 0 1,14 1,71 0,133 0,57 0,855 0,0665 0,5 1,5 0,175

Nota: con el aumento del diámetro en el primer tramo, todos cumplen la condición.

 Calculo de la presión a la salida de cada Artefacto:

Nodos M A B C D

Presion en los nodos (mmca) 250,00 247,80 243,73 246,14 241,02

Q (m^3/h)

D estimad o sin

D estima o con

accesorios

accesor

3,832 2,81 1,022 0,204 2,606

(cm) 23,0 20,3 12,7 7,1 19,6

Leq total 3,2 0,5 2,983

1,4915

2,175

(cm) 2,36 2,09 1,33 0,73 2,02

E

240,26

3. Un gas natural fluye y es distribuido a través del sistema mostrado en la figura. La composición del gas es C1=89%, C2=9%, C3=1.5%, nC4=0.5%. Para el sistema de distribución considere que la pérdida de carga no debe ser mayor de 5 mmca y la velocidad no debe ser mayor a 3 m/s. Determinar los diámetros de las tuberías como las presiones a la salida de cada artefacto del sistema de distribución

 CALCULO DEL PODER CALORIFICO Y LA GRAVEDAD ESPECIFICA DEL GAS:

normalizad o

Pmi

PCi (BTU/ft^3 )

raiz(bi)

SGoi

yi*Pci

89 9 1,5 0,5

0,89 0,09 0,015 0,005

16,043 30,069 44,096 58,123

1009,7 1768,8 2517,5 3262,1

0,0436 0,0917 0,1342 0,1825

0,5539 1,0382 1,5225 2,0068

100

1

 

 

 

 

898,633 159,192 37,7625 16,3105 1111,89 8

Component e

%

CH4 C2H6 C3H8 n-C4H10 Sumatoria

yi

PC o =∑ x i∗PC oi =1111.898 Z=1−

(

n

BTU ft 3

2

)

∑ x i∗√ bi =1−0.049982=0.99750 i=1

BTU BTU Kcal ∗1 3 3 3 ft ft m =1114.680 0.99750 BTU 0.11237 3 ft Kcal PC g=9919.904 3 m SGo=∑ y i∗SGoi =0.61928 PC o PC g= = Z

Z=1−

(

n

1111.898

2

)

∑ x i∗√ bi =1−0.049982=0.99750 i=1

yi*raiz(bi )

yi*SGoi

0,03880 0,00825 0,00201 0,00091

0,49297 0,09344 0,02284 0,01003

0,04998

0,61928

SGg=

∗0.9996 ( SGZ )∗0.9996=( 0.61928 0.99750 ) o

SG g=0.6206  CALCULO DEL CAUDAL DE CADA APARATO:

Q¿

q  PC g

q (Kcal/h) 25500 2000 10000

Aparato Calefon Cocina Estufa

Q (m^3/h) 2,571 0,202 1,008

 RESOLUCION DEL ALGORITMO: 10. Estimar Diámetros 11. Normalizar los diámetros al inmediato superior. 12. Calcular las longitudes equivalentes de accesorio 13. Calcular las caídas de presiones 14. Comparar la h < 5 mmca 15. Sipasar al cálculo de las velocidades; NO aumentar el diámetro en el tramo que no cumple. 16. Calcular las velocidades 17. Comparar la v < 3m/s 18. Si Fin; No aumentar diámetro normalizado en el tramo o tramo que no cumplan la condición.  ECUACIONES A UTILIZAR:

Q2∗SGg∗2∗Lmax Destimado= h Q 2∗SG g∗2∗Lmax h= Dnormalizado5 D normalizado∗h v=2.5∗ SG gas∗L max

√ 5

√

 TABULACION DE RESULTADOS:  Calculo de los diámetros de las tuberías.  

 

 

Tramo

Longitud real (m)

L accesorios (m)

Lreal+Acc (m)

Tramo maximo

M-A A-B A-C A-D

5 13 29 17

3,20 1,49 2,18 2,04

8,20 14,49 31,18 19,04

M-A M-B M-C M-D

Tramo

numero de accesorio

 

 

Accesorios

Valor

 

 

Lmax de

Lmax con

Tramo sin accesorios (m)

accesorios de Tramo (m)

34 18 34 22

39,38 22,69 39,38 27,24

DN

 

Leq de

Q (m^3/h)

 

 

D estimado

D estima

sin accesorios

con accesor

3,781 0,202 2,571 1,008

Leq total

(cm) 22,7 6,2 19,5 12,3

(cm) 2,34 0,65 2,00 1,28

M-A

1 0

A-C

3 1 1

T de flujo directo

2 1 1

A-D

100 0

T de flujo a 90 codo a 90 VE

1 A-B

VM

3 1

0,032

60

(m)

3,2 0

3,2

0,57 0,0095

30 7 20

codo a 90 VE T de flujo a 90 codo a 90 VE

accesorio

0,855 0,0665 0,5

0,025

30 7 60

1,5 0,175

0,013

1,17 0,091

Nota: con el aumento del diámetro en el primer tramo, todos cumplen la condición.

 Calculo de la presión a la salida de cada Artefacto:

M A B C D

2,175

0,78

30 7

Nodos

1,4915

Presion en los nodos (mmca) 250,00 247,92 246,43 244,61 238,67

2,041