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