INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA UNIDAD TICOMÁN
INGENIERÍA PETROLERA
GRUPO: 5PM5
TRANSPORTE Y MEDICIÓN DE HIDROCARBUROS
“DISEÑO DE DUCTO”
Equipo 3: Gonzalez Fernandez Jesus Liñan Gutierrez Brandon Mauleon Barron Erick Islas Perez Eduardo
ASESOR: ING. JOSÉ LUIS CHÁVEZ ALCARAZ
MÉXICO, DF. 07 Mayo 2015
ÍNDICE
Introducción Producto a transportar Volumen a transportar Punto de salida y punto de llegada Diseño de la ruta Perfil topográfico Características físicas y químicas del producto a transportar Trazado del perfil topográfico Suponer el diámetro Calculo del número de Reynolds Calculo del factor de fricción Se realizan nuevamente los cálculos con el diámetro real Cálculos de pérdidas de energía Cálculo de espesor de pared requerido Establecimiento de la presión de operación Cálculo del espesor de diseño Cálculo teórico del número de estaciones de bombeo Cálculo grafico del número de estaciones Cálculo del número de válvulas de seccionamiento Diseño y construcción del ducto
Conclusiones
INTRODUCCIÓN
Turbosina o turbo combustible. Es un combustible que se utiliza para que funcionen las turbinas de aviones y helicópteros, tiene un alto octanaje, mayor que el de las gasolinas. Es un derivado del petróleo es aceitoso e incoloro , suelen utilizarse en aviones turbo-hélice y en jets, es el combustible más usado en la aviación, es un combustible, que presenta volatilidad media, Está compuesto, principalmente, por hidrocarburos de diez a doce átomos de carbono. Existe un tipo de queroseno con un contenido máximo en hidrocarburos aromáticos del 22% en volumen, que se utiliza en aeronaves comerciales. La turbosina también puede usarse para cohetes y algunos motores diesel. La característica principal de estos combustibles son sus aditivos: Los inhibidores reducen la corrosión y la oxidación en las piezas del motor y los aditivos anti-hielo previenen que el combustible se congele en los estanques o líneas de combustible. En la actualidad México cuenta con una importante infraestructura terrestre en donde se tiene una gran red de ductos para el transporte de hidrocarburos distribuidos a lo largo de la República. En los próximos años, como consecuencia del desarrollo de nuevos proyectos de transporte de hidrocarburos, se tiene previsto el diseño y la construcción de nuevos ductos terrestres, sin olvidar las fases de inspección y mantenimiento para ductos existentes. Todo esto conlleva la obligación de contar con una normatividad acorde con las exigencias de los trabajos a desarrollar y que cumpla con los requerimientos necesarios para atender instalaciones seguras. En el diseño, construcción de inspección de ductos terrestres se ha utilizado por varios años normatividad extranjera y algunas especificaciones nacionales. Dicha normatividad cumple con los requerimientos del país de origen, por lo que Pemex vio la necesidad de elaborar esta norma que toma en cuenta las características y condiciones propias de nuestro país, sin dejar a un lado los criterios y necesidades de la entidad, buscando siempre mejorar las condiciones de operación y seguridad de estas instalaciones. Asimismo se incorporan experiencias de construcción y
operación que se han obtenido a lo largo de muchos años de trabajo realizados en toda la República mexicana.
Producto a transportar Turbosina
Volumen a transportar 50,000 Barriles por día
Punto de salida y punto de llegada Se transportara de salamanca al aeropuerto de Morelia y de ahí a Lázaro Cárdenas Michoacán.
Características físicas y químicas del producto a transportar
Peso Molecular: ND
Temperatura de ebullición (ºC): 205 máx. (temp. 10% destilación) (B)
Temperatura de congelación (ºC) -47 máximo (B)
Temperatura de inflamación (ºC): 38 (mínimo) (B)
Temperatura de auto ignición (ºC): ND
Presión de vapor @ 37.8°C(kPa):ND
Gravedad específica @ 20/4 °C: 0.7720 –0.8370 (B)
Conductividad eléctrica (pS/m): 50.0 -450 (B)
Color : Brillante y claro (B)
Olor: Característico a gasolina.
Velocidad de evaporación: ND
Solubilidad en agua: Insoluble
% de volatilidad: ND
Límites de explosividad inferior –superior: 1.3 –8.0
Densidad (ρ) = 800 kg/m3
Viscosidad (µ) = 4x10-3 Kg/ m*s
Suponer el diámetro Quien supuso el diámetro fue: El ingeniero José Luis Chávez Alcaraz. El diámetro que me dio fue muy grande para la cantidad de turbosina que transporto, pero esto lo hizo con el fin de que nosotros mismos analizáramos y encontráramos el diámetro real requerido. Diámetro = 20 pulgadas
Calculo del número de Reynolds
Primero se convierte de bls /día a m3/s.
Q= 50,000 bls/dia Q= 50,000 bls/día (
1 𝑑𝑖𝑎
86400 𝑠
)(
0.159 𝑚3 1 𝑏𝑙
)
Q= 0.0920 m³/s
Después convertir las unidades del diámetro a m
Diámetro= 20 pulgadas
D=20 pulgs (0.0254 m / 1 pg) = 0.508 m
Se calculó el área transversal de la tubería
𝜋
A=( 4 ) ∗ 𝐷²= (π/4) *(0.508m)² A= 0.2026 m²
Ahora se calcula la velocidad con la siguiente formula:
Q= v*A v=Q/A= (0.0920 m³/s)/(0.2026 m2)= 0.454 m/s. NRe =
NRe =
Ahora ya podemos calcular el Número de Reynolds
𝜌𝑣𝐷 µ (800
𝑘𝑔 𝑚 )(0.454 )(0.508 𝑚) 𝑠 𝑚3
4𝑥10^−3 𝑘𝑔/𝑚𝑠
= 46124.4
Debes calcular la rugosidad relativa de la tubería con la ayuda de la gráfica.
𝜺 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟎𝟎𝟗 𝒅 Calculo del factor de fricción
Se calcula mediante el diagrama de moody
𝒇𝒇 = 𝟎. 𝟎𝟐𝟏
Como ya se mencione al inicio del trabajo que el diámetro supuesto se había propuesto de manera errónea con el fin de analizar qué consecuencias podría
acarrear un mal cálculo de diámetro, ahora tenemos quehacer de nuevo los cálculos con el diámetro real.
Se realizan nuevamente los cálculos con el diámetro real requerido el cual es de 8 pulgadas. Calculo del número de Reynolds
Primero se convierte de bls /día a m3/s.
Q= 50,000 bls/dia 1 𝑑𝑖𝑎
Q= 50,000 bls/día (86400 𝑠) (
0.159 𝑚3 1 𝑏𝑙
)
Q= 0.0920 m³/s
Después convertir las unidades del diámetro a m
Diámetro= 8 pulgadas
D=8 pulgs (0.0254 m / 1 pg) = 0.204 m
Se calculó el área transversal de la tubería
𝜋
A=( 4 ) ∗ 𝐷²= (π/4) *(0.508m)² A= 0.0326 m²
Ahora se calcula la velocidad con la siguiente formula:
Q= v*A v=Q/A= (0.0920 m³/s)/(0.0326 m2)= 2.822 m/s.
Ahora ya podemos calcular el Número de Reynolds
NRe =
NRe =
𝜌𝑣𝐷 µ (800
𝑘𝑔 𝑚 )(2.822 )(0.204 𝑚) 𝑠 𝑚3
4𝑥10^−3 𝑘𝑔/𝑚𝑠
= 115137.6
Debes calcular la rugosidad relativa de la tubería con la ayuda de la gráfica.
𝜺 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟎𝟐𝟔 𝒅
Calculo del factor de fricción
Se calcula mediante el diagrama de moody
𝒇𝒇 = 𝟎. 𝟎𝟏𝟗
Cálculos de pérdidas de energía ∆ℎ = 1801 msnm – 30 msnm = 1771 msnm GE= 0.5490
Calculo de la caída de presión a lo largo de la tubería con la Ecuación de Darcy and Weisbach. ∆𝑃 ƒ 𝜌𝑣 2 ( ) ƒ= ∆𝐿 2𝑔𝑐𝑑
ƒ ∗ 𝜌 ∗ 𝐿 ∗ 𝑣2 ∆𝑃𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟𝑖𝑎 = 0.0013 ( ) 𝑑
𝑙𝑏
Dónde: ∆𝑃 caida de presión (𝑝𝑔2) ƒ = factor de fricción (0.019) 𝑙𝑏
ρ = densidad turbosina (49.98 𝑓𝑡 3) L= longitud del ducto (1,312,000 ft) 𝑓𝑡
v= velocidad de flujo (9.2561 𝑠𝑒𝑔) d= diámetro de la tubería (.64 ft)
(0.019)(49.98
∆𝑃𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟𝑖𝑎 = 0.0013
𝑙𝑏
𝑓𝑡3
)(1312000𝑓𝑡)(9.2561
ft seg
)
(.64 ft)
∆𝐏𝐭𝐮𝐛𝐞𝐫𝐢𝐚 = 2935.25 psi
PS = 50 presión mínima de succión para evitar la vaporización 𝑘𝑔
Ph= ((1771m) (.5490))/10 = 97.22 𝑚2 * 14.24 = -1382.4 psi
Caída de presión total
∆PTotal = PS + ∆𝑃 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟í𝑎 + Ph = 1474.85 psi ∆𝑷𝑻𝒐𝒕𝒂𝒍 = 50 + 2935.25 – 1382.4 = 1602.85 psi
Cálculo de espesor de pared requerido
𝑡=
𝑃∗𝐷 2𝑆 ∗ 𝐹 ∗ 𝐸 ∗ 𝑇
Dónde: t = Espesor mínimo requerido (pg) P = 711.15 psi D= 8 pulg. S = 52000 psi F = 0.4 E=1 T = Factor de temperatura
𝑡=
𝑙𝑏 2 (711.15 𝑝𝑔 ) (8𝑝𝑔) 2(52000)(0.40)(1)(1)
t = 0.1367pulgadas
Establecimiento de la presión de operación Se calcula la presión máxima de operación.
𝑃𝑀𝑂 = (
2 𝑥 𝑆𝑝𝑒 𝑥 𝑡 𝑥 𝐹𝑡 𝑥 𝐹𝑐 𝑥 𝐹𝑠 ) 𝑑
𝑃𝑀𝑂 = (
(2)(52000)(0.1367)(1)(0.40)(1) ) (8)
PMO = 711 psi
Cálculo del espesor de diseño T diseño = (t minimo requerido + espesor adicional por corrosión)(margen de seguridad)
T minimo requerido =(0.2051 pg) Espesor adicional por corrosión = (0.125 pg) Margen de seguridad (1.10) T diseño = (0.2051 pg + 0.125 pg)(1.10) Tdiseño= 0.36 pulgadas Cálculo teórico del número de estaciones de bombeo 𝑁𝑜𝑒𝑠𝑡𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 =
∆𝑃𝑇 𝑃𝑀𝑂 𝑁𝑜𝑒𝑠𝑡𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 =
1602.85 𝑝𝑠𝑖 = 2.25 ≈ 2 711 𝑝𝑠𝑖
La primera estación se localizará en el inicio (0 metros, 1801 M. S. N. M.).
La segunda:
Nota: la caída de presión por cada milla es un dato que el fabricante de la tubería debe proporcionar, pero eso es cuando se le dan todos los datos y en este caso yo calcule la caída de presión por km.
∆𝑝 =1602.85 psi / 405 km = 3.95 psi/km
2𝑎𝑒𝑠𝑡𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 =
𝑃𝑀𝑂 ∆𝑃𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟𝑖𝑎
2𝑎𝑒𝑠𝑡𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 =
711 𝑝𝑠𝑖 = 180𝑘𝑚 3.95 𝑝𝑠𝑖/𝑘𝑚
𝟐𝒂𝒆𝒔𝒕𝒂𝒄𝒊𝒐𝒏 = 𝟏𝟖𝟎𝒌𝒎
𝟑𝒂𝒆𝒔𝒕𝒂𝒄𝒊𝒐𝒏 = Se coloca una tercera estación debido a la pendiente tan brusca y que si no se coloca esta estación se puede sobrepasar la presión máxima y provocar un reventón en la tubería.
Utilizando el perfil topográfico del ducto y partiendo del origen (cero Km. Y la altura sobre el nivel del mar en ese punto), en el eje vertical marcar una columna de longitud equivalente a la presión máxima de operación (descarga de bomba, en metros de longitud) y trazar una línea hacia la ubicación de la segunda estación, en la longitud que corresponda a (la segunda estación Km); está pendiente nos indica el gradiente de presión del sistema. En este punto, en una línea vertical, representar la misma altura que corresponda a la máxima presión de operación anterior y de trazar una línea paralela al gradiente ya determinado, la que al interceptar el contorno del perfil nos ubicara con la localización de la tercera estación; y asi sucesivamente, hasta localizar la última estación en el perfil. Las longitudes que se determinan son muy exactas; sin embargo, físicamente nos encontraremos con accidentes topográficos (rocas, arroyos, caminos, hondonadas, laderas etc.) que impidan construir en este lugar, se requiere de un área plana y extensa para la estación de bombeo.
Cálculo grafico del número de estaciones
3000 2500
Altura msnm
2000 1500 1000 500 0 0
50
75
130
150
175
200
225
Distancia Km
Aplicando la ecuación de TR. AUDE 0.0001773(𝑄 1.8116 )(𝐺𝐸)(𝜇 0.1884 )
∆𝑝 = (
(𝐷 4.818 )(0.921.8116 )
)
0.0001773(500001.8116 )(0.81)(110.1884 )
𝐾𝑔/𝑐𝑚2
(124.818 )(0.921.8116 )
𝑘𝑚
∆𝑝 = (
) = 0.5430
Para obtener la caída total a lo largo de la tubería. La caída de presión a lo largo de la tubería será. ∆𝑝𝑡𝑢𝑏𝑒𝑟𝑖𝑎 = (0.5430
𝑘𝑔/𝑐𝑚2 𝑘𝑚
) (405𝑘𝑚) = 𝟐𝟏𝟗. 𝟗𝟏𝟓
𝒌𝒈 𝒄𝒎𝟐
Se determinan las perdidas por altura. Punto alto 2393 m. Punto bajo 57 m. Longitud del punto más alto 100 Km. Altura del punto final 57 m. 𝑝𝑎𝑙𝑡𝑜 = [(920𝑚𝑡𝑠 − 57𝑚𝑡𝑠)(0.810)] = 699.03
𝑘𝑔⁄ 𝑐𝑚2
𝑝𝑏𝑎𝑗𝑎 = [(920𝑚𝑡𝑠 − 57𝑚𝑡𝑠)(0.810)] = 699.03
𝑘𝑔⁄ 𝑐𝑚2
260
280
310
350
400
𝑝𝑖𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 = 3 𝟏𝟖𝟖. 𝟏𝟔
𝑘𝑔⁄ 𝑘𝑔⁄ 𝑘𝑔⁄ 𝑘𝑔⁄ 𝑐𝑚2 + 185.163 𝑐𝑚2 + 699.03 𝑐𝑚2 − 699.03 𝑐𝑚2 =
𝒌𝒈⁄ 𝒄𝒎𝟐
Caída de presión hasta el punto alto. ∆𝑝 = (0.5430
𝑘𝑔 𝑐𝑚2
𝑘𝑚
𝒌𝒈
) (100𝑘𝑚) = 𝟓𝟒. 𝟑 𝒄𝒎𝟐
Cálculo del número de válvulas de seccionamiento El número de válvulas de seccionamiento se calcula dividiendo la distancia total entre 30 Km, dependiendo del tipo de terreno, si existen corrientes intermitentes que puedan arrastrar o golpear el ducto se agregan dos estaciones por cada lugar que pueda poner en riesgo la seguridad del ducto. Cuando el ducto paso por poblados las válvulas se colocan cada 5 km, si el ducto pasa por un rio se pone una válvula entes de atravesar y una después de atravesar.
N. válvulas
Altura sobre el nivel del mar.
1
1801
2
1810
3
1820
4
1860 1890 1890 1892 1895
5 6 7 8 9
1895
10
1910
11
1950
12
1990 2003 2015 2035
13 14 15 16 17
2045 2046
18
2049
19
2045 2040 2040 2038
20 21 22 23 24 25 26 27 28
2037 2009 2006 1990 1950 2095
29
2102
30
2120
31
2000
32
1990
33
1900
34
1990
35
2000
36
2010
37
2015
38
2020
39
2022
40
2028
41
2036
42
2040
43
2044
44
2052
45
2058
46
2060
47
2040
48
2030
49
2010
50
2000
51
1985
52
1950
53
1910
54
1880
55
1820
56
1750
57
1700
58
1250
59
750
60
250
61
243
62
400
63
410
64
420
65
440
66
480
67
490
68
500
69
495
70
490
71
488
72
470
73
465
74
460
75
458
76
450
77
435
78
420
79
400
80
380
81
370
82
340
83
320
84
300
85
280
86
220
87
210
88
190
89
185
90
140
91
120
92
100
93
80
94
40
95
20
Las trampas de diablo se colocan aproximadamente cada 150 km. Por lo cual solo tenemos 2 en el diseño de nuestro ducto y como al inicio y al final de la ruta del ducto también se tienen que poner trampas entonces en total en nuestra ruta completa de nuestro ducto solo tendremos 4 trampas, a continuación las encontramos en la graficas representadas con color verde. 2500
2000
Altura m
1500
1000
500
0 0
50
100
150
200
250
Distancia KM
300
350
400
450
Diseño y construcción del ducto La instalación de oleoductos y gasoductos requiere gran cantidad d esudios previos, en los cuales se tiene en cuenta todo lo que pueda acortar o beneficiar el proceso de transporte. Por caso, la construcción de un oleoducto o gasoducto que puede tener que cruzar montañas, ríos o desiertos, contituye na gran tarea de ingeniería, que por lo general es realizada conjuntamente por varías empresas que contribuyen a la enorme inversión de capital necesaria.
Mantenimiento preventivo
Se debe llevar a cabo la instalación de testigos de tipo gravimétrico o electroquímicos debidamente separados, acondicionados, pesados y calibrados de acuerdo a las condiciones de operación y a las características químicas de los productos trasportados, para monitorear la velocidad de corrosión interna uniforme y determinar los periodos de explosión. Se debe verificar si el ducto cuenta con un programa de inyección de inhibidores para evaluar su aplicabilidad y comprobar su eficiencia. En caso de no tenerlo será necesario implementar un programa de acuerdo a los criterios indicados en la norma de referencia NRF-005-PEMEX-2000. Las corridas con diablo de limpieza deben cumplir con los procedimientos y las frecuencias que Pemex indique. En todos los casos se debe utilizar de manera obligatoria equipos portátiles para la ubicación y detección de diablos, tanto en las trampas de envía y recibo como en el ducto.
Protección catódica
Se deben tomar acciones inmediatas donde la inspección indique que la protección catódica no es la adecuada de acuerdo a los requisitos establecidos en la norma de referencia NRF-047-PEMEX-2002. Estas acciones deben incluir lo siguiente: a) Reparar, reemplazar o ajustar los componentes del sistema de protección catódica. b) Proveer una protección catódica adicional donde sea necesario. c) Limpiar y aplicar recubrimiento en estructuras desnudas. d) Repara, reemplazar o ajustar las juntas aislantes o bridas aislantes. e) Remover los contactos metálicos accidentales.
f) Repara los dispositivos de aislamiento que se encuentren defectuosos.
Derechos de vía
El derecho de vía debe conservar en lo posible las condiciones originales y servir de acceso adecuado a las cuadrillas de mantenimiento. Se debe conservar en un buen estado los caminos de acceso al derecho de vía y a las instalaciones, con el propósito de garantizar eficiencia en acciones emergentes. Se deben mantener en buenos estados las áreas adyacentes, cunetas, diques y otras obras de drenaje para proteger contra deslaves y erosión el derecho de vía. Todos los trabajos de mantenimiento que se realicen en el derecho de vía, deben ser supervisados con personal calificado y con pleno conocimiento de los riesgos inherentes a los productos, materiales y equipo que se manejan, así como de la seguridad pública y del personal. El ancho mínimo del derecho de vía debe ser de 10 a 25 m, de acuerdo a la tabla. El material producto de la excavación, en ningún caso debe estar a menos de un metro de distancia de la orilla de la zanja, y la inclinación del material de la excavación no debe ser mayor a 45 grados con respecto a la superficie horizontal. La separación entre ductos dentro de la misma zanja debe ser de 1,00 metro como mínimo y la separación entre ductos en diferente zanja debe ser de 2,00 metros como mínimo de paño a paño. La separación entre ductos que se cruzan debe ser de 1,00 metro como mínimo a paño inferior del ducto existente. La separación mínima entre la pata de la torre o sistema de tierras de la estructura de una línea de transmisión eléctrica y el ducto debe ser mayor de 15 metros para líneas de transmisión eléctrica de 400 kilo volts, y mayor de 10 metros para líneas de transmisión eléctrica de 230 kilo volts y menores. Cuando no sea posible lograr las distancias mínimas recomendadas, se debe realizar un estudio del caso particular para reforzar el recubrimiento dieléctrico de la tubería donde sea necesario y, por ningún motivo, la distancia debe ser menor a 3 metros respecto de la pata de la línea de transmisión eléctrica.
Trazos y nivelación de ducto
Se debe evitar el ocasionar daños a las propiedades públicas y privadas colindantes con los derechos de vía de los ductos. Es responsabilidad del constructor el restablecer a las condiciones originales cualquier propiedad que haya sufrido daño.
Apertura y ampliación.
El derecho de vía debe quedar libre de árboles, arbustos y plantas, ejecutándose las operaciones de destronque, roza y desenraice, de tal forma que el área quede libre de madera, leña, basura y raíces, y el terreno esté listo para la conformación y excavación de la zanja sin existir obstáculos. Se debe retirar la capa vegetal de la zona que se afectara durante la construcción, mantenerla separada del resto del material producto de la excavación. Al finalizar el tapado de la zanja, depositar la capa vegetal sobre el derecho de vía afectado. El uso de explosivos para la apertura de zanja en terreno rocoso, solo se permite en derecho de vías nuevos y debe de cumplir con la norma oficial mexicana NOM023-2003 sobre el traslado y manejo de explosivos a cielo abierto y con la Ley Federal de armas de fuego y explosivos, así como en el procedimiento interno de PEMEX. En caso de que exista el derecho de vía y solo se requiera ampliación, se deben localizar los ductos existentes por medio de un detector de metales y donde exista duda (en cruces con ductos o líneas de alta tensión), realizar sondeos mediante excavación con herramienta manual, indicando su ubicación con señales tipo VIII para evitar dañarlos.
Conformación.
Se debe construir la plantilla del derecho de vía de acuerdo con la sección y niveles de la rasante del proyecto, dejando una superficie uniforme de sección transversal definida. Dicha superficie debe tener características de estabilidad permanente. La plantilla del derecho de vía debe conservarse en perfectas condiciones durante todo el tiempo que dure la construcción del ducto, debiéndose inspeccionar periódicamente para hacer las reparaciones necesarias principalmente en tiempos de lluvia o en tramos con grandes taludes y no obstruir al avance de las diferentes fases de la obra. Se debe mantener el libre tránsito en las vías de comunicación. Todos los ductos existentes en el derecho de vía se deben de localizar por medio de detector de metales, colocando estacas e indicando su diámetro, profundidad y una franja de color, de acuerdo al código de colores, que indique su servicio, estas balizas se deben colocar apropiadamente a lo largo del derecho de vía donde se esté realizando la obra.
Caminos de acceso.
Los caminos de acceso a los centros de distribución, obras especiales y a las desviaciones obligadas del derecho de vía, deben construirse según proyecto con los mismos equipos con los que se construya el derecho de vía pero con anticipación a los trabajos del ducto. Estos caminos se consideran provisionales, pero deben mantenerse en condiciones de transito durante el tiempo que dure la construcción del dcto.
Tendido.
El tendido de tubería debe efectuarse acomodando los tubos a lo largo del derecho de vía uno tras otro pero traslapados entre 5 y 10 cm, paralelos a la zanja del lado del tránsito del equipo a una distancia fija desde la zanja, sin provocar derrumbes. Esta operación debe realizarse sin que los tubos sufran ningún daño siguiendo el procedimiento siguiente.
Doblado de tubería.
El doblado de tubos se debe hacer en frío, evitando que el tubo se deforme o se formen arrugas en el doblez, debiendo conservar sus dimensiones de sección después de ser doblado. Los dobleces deben ser distribuidos hasta donde sea posible en la mayor longitud del tubo, y en ningún caso debe ser el radio del doblez tan corto que no cumpla las especificaciones de doblado. El número de dobleces de una tubería debe llevarse al mínimo, procurando conformar el derecho de vía y consecuentemente el fondo de la zanja para eliminar en lo posible los cambios de pendiente que obliguen a doblar la tubería. Los dobleces de los tubos deben hacerse sin alterar las dimensiones de la sección transversal del tubo recto y debe quedar libre de arrugas, grietas u otras evidencias de daño mecánico. Los dobleces de tubos deben hacerse por medio de máquinas dobladoras especiales apropiadas para el diámetro del tubo. No se permite el calentamiento de los tubos para ser doblados. Los cambios de dirección requeridos para apegarse al contorno de la zanja pueden realizarse doblando el tubo de acuerdo a los radios mínimo. No se permite el doblado de tubos con costura helicoidal.
Válvulas de seccionamiento
Los ductos deben considerar válvulas de seccionamiento para limitar en nesgo y daño ocasionado por rotura del ducto, las cuales deben proporcionar un sello seguro en ambos extremos, independiente de la presión de la línea, así como
facilitar el mantenimiento del sistema. Dichas válvulas se deben instalar en lugares de fácil acceso y protegerlas de daños o alteraciones. Así mismo, se debe considerar una infraestructura para su fácil operación. La localización de las válvulas se hará preferentemente en los lugares que por necesidad de operación sea conveniente instalarse como; a) En cada conexión ramal al ducto principal, de manera que su ubicación sea lo más cercano a ésta. b) Antes y después de cruces con ríos, lagos o lagunas conforme al estudio de riesgo. c) Antes y después del cruce de fuentes de abastecimiento de agua para consumo humano. d) En caso de ductos de conducción de líquidos con pendientes pronunciadas (ascendentes o descendentes), y cerca de centros de población, debe prevenirse el desalojo del contenido del ducto en caso de fuga, considerando la instalación de válvulas de retención antes de la válvula de seccionamiento más próxima corriente arriba o también instalar un mayor número de válvulas dé seccionamiento accionadas por actuador para una rápida operación. En cualquier caso; la ubicación de las. válvulas debe considerar la seguridad pública y no rebasar con la carga hidrostática, la presión interna de diseño de la tubería y la capacidad de presión de los componentes del ducto. Asimismo, de optarse por la instalación de válvulas de retención, deben considerarse los arreglos necesarios que permitan las corridas de diablos tanto de limpieza como instrumentados de última generación. En ductos que transporten gas, la localización de las válvulas de seccionamiento, debe estar de acuerdo con las clases de localización. En el caso de ductos que transporten líquido en áreas industriales, comerciales o residenciales, la máxima separación debe ser 12 Km. Las válvulas de seccionamiento deben cumplir con las siguientes características: a) Las válvulas deben seleccionarse de acuerdo a las características del fluido
con el que estará en contacto, las condiciones operativas del sistema, lo indicado en los incisos b), c) y e) siguientes, así como contar con un sistema de drenado en su base controlado por válvulas de paso completo y de retención e interconectadas al sistema de desfogue o línea regular mediante tubería. b) Las válvulas pueden ser tipo compuerta de doble expansión de paso completo
y continuado, doble bloqueo en el mismo sentido del flujo y purga, o válvulas de bola de paso completo y continuo, con doble bloqueo, de acuerdo a la norma ISO
14313. El diseño debe ser a prueba de fuego según ISO-10497. c) La clasificación presión - temperatura de la válvula debe ser igual o mayor a las
condiciones de operación del ducto.
d) Estar ubicadas en lugares protegidos con el fin de
evitar daños y acceso a personal no autorizado.
Asimismo, deben ser instaladas con suficiente espacio para trabajos de operación y mantenimiento. Deben tener mecanismos automáticos de fácil y rápida operación. Se deben instalar dispositivos que en caso de falla del automático sea factible su operación en forma manual.
Trampas de diablos.
Se deben colocar trampas de diablos según se considere necesario para una eficiente operación y mantenimiento del ducto. La tubería, válvulas, conexiones y accesorios para la trampa deben cumplir con lo indicado en el Anexo D. Cuando se trate de servicio amargo, dichos materiales deben tener un esfuerzo de cedencia mínimo especificado no mayor a 600000lb / pulg 2 . El arreglo debe incluir como mínimo todas las preparaciones para la instalación de accesorios e instrumentos indicados en este anexo. Las dimensiones indicadas son típicas, siendo obligación del diseñador dimensionar la trampa de acuerdo a los requerimientos del sistema.
Las válvulas de seccionamiento de la trampa pueden ser tipo compuerta de doble expansión de paso completo y continuado, doble bloqueo en el mismo sentido del flujo y purga, o válvulas de bola de paso completo y continuado, con doble bloqueo, de acuerdo a la norma ISO 14313. Se deben realizar un análisis de flexibilidad a las trampas de diablo, donde se determine el tipo de soporte anclaje así como su ubicación. Todas las trampas de diablo deben quedar con anclajes y soportes adecuados para evitar que se transmitan esfuerzos originados por la expansión y contracción de la tubería, a las instalaciones y equipos conectados. Cuando se construyan en una misma área dos o más trampas de diablos para ductos que transportan gas o hidrocarburos líquidos, se deben construir
cabezales colectores independientes donde se interconectarán las líneas de desfogue provenientes de las trampas con válvulas de bloqueo (compuerta) y de retención (check), el gas debe desplazarse del cabezal colector a un venteo, a un sistema cerrado (sludge catcher), o de manera independiente al quemador (fosa o elevado); los hidrocarburos líquidos se deben drenar del cabezal colector aun dispositivo recolector de líquidos fijo o portátil, a un' sistema cerrado (síudge catcher) o de manera independiente al quemador de fosa de la - instalación, en ambos casos se debe considerar !a infraestructura existente; Con base en el estudio de riesgo, deben establecerse áreas libres intermedias entre áreas de trampas de diablos o entre áreas de válvulas u otra instalación superficial, con la finalidad de que en el caso de accidentes no se afecte a las instalaciones vecinas. Si por cuestiones de espacio no es posible considerar dicha área libre, será necesaria la colocación de barreras físicas artificiales (bardas) o utilizar las naturales existentes, que separen las instalaciones. La trampa de diablos y sus componentes preferentemente deben probarse simultáneamente con la tubería de transporte y bajo las mismas condiciones. Todas las válvulas de la trampa de diablos deben contar con su tubería de drenaje para evitar su taponamiento. Cruces. Los cruces deben considerarse como una obra especial debido a que requieren de consideraciones específicas para su diseño y construcción dado que interrumpen la instalación de la línea regular, por lo que deben cumplirse los requisitos señalados a continuación para cada caso particular. Cruzamiento con ríos o cuerpos de agua. Los cruzamientos de los ductos con ríos o cuerpos de agua, requieren de un análisis y diseño para disminuir el , riesgo de contaminación en caso de fuga del hidrocarburo. Estos cruzamientos pueden realizarse de dos formas: aéreos y subfluviales. Para el primer caso se debe construir un sistema de soporte para la tubería por medio de pilas, armaduras y cables (similar a un puente). Debe evitarse la colocación de curvas Verticales en la zona del cauce, procurando que él tramó dé tubería (lingada) sea recto y sus extremos estén bien empotrados en los taludes de las orillas. Mientras que para el segundo caso, la tubería debe instalarse bajo el fondo del río, a una profundidad mínima, para garantizar que el ducto quede fuera de una posible erosión del agua en todo lo ancho del cauce. Para efectuar los cruzamientos subfluviales deben usarse tubos lastrados o
anclajes con el fin de garantizar la estabilidad del ducto. El diseñador debe evaluar la necesidad de instalar derivaciones en este tipo de cruces (Bypass). Los principales factores que se deben considerar en el diseño de un cruce bajo el agua son: • Velocidad de corriente. • Turbulencia. • Socavación y azolve. • Desplazamiento de riberas. • Cambios de temperatura. • Calado de embarcaciones. • Corrosión. • Dragado. • Flotación. • Estadísticas de incremento de nivel debido a variaciones climatológicas. Cuando se utilice perforación direccional, el espesor mínimo de capa de tierra debe ser 6 m, entre el fondo del lecho del río y el lomo de la tubería conductora, el esfuerzo elástico generado por el radio de curvatura no debe exceder el 54% del .SM.YS. Así mismo la tubería debe tener protección anticorrosiva. La longitud del claro permitido para cruzar en forma aérea con un tramo recto, depende de las características físicas y mecánicas del tubo, fluido que-conduce, presión-de operación, condiciones de carga, etc., sin embargo la máxima deflexión vertical no debe ser mayor a L/360, siendo L la longitud de claro a vencer. Los cruzamientos con vías de comunicación, deben ser perpendiculares al eje longitudinal de carreteras o vías férreas, en caso de no ser posible se permite una desviación máxima de 30° con respecto a la normal. En estos cruzamientos no se permite el uso de camisas de protección. Debe realizarse una revisión estructural en el ducto enterrado, que cruza con vías de comunicación, ya sea calles pavimentadas, caminos de terracería vecinales y/o estatales o accesos a predios particulares por donde circulen vehículos pesados, tractores, maquinaria pesada y/o vehículos de carga. Conclusiones La realización de este trabajo me ayudo adquirir nuevos conocimientos los cuales son muy necesarios para tener un buen futuro como ingeniero, aunque surgieron distintos problemas pero gracias al Ing. José Luis Chávez Alcaraz se pudieron resolver fácilmente, esto también me ayudo analizar y aprender mejor como se
lleva a cabo el proceso de transporte de hidrocarburos por ductos, el resultado fue favorable ya que los cálculos concuerdan con el método gráfico, por lo cual se puede decir que los resultados son correctos. El uso de este modo de transporte se ha extendido en el mundo, por sus bajos costos operativos, altos índices de seguridad, superiores a cualquier otro medio de transporte, normas sobre protección del medio ambiente más estrictas, así como la creciente demanda por energía. Se debe tomar en cuenta durante la construcción e inspección de ducto el posible impacto ambiental que este puede ocasionar si existe algún riesgo de fuga, por eso es importante la seguridad industrial durante la construcción del mismo y tomar en cuenta todas las normas de construcción para evitar futuros daños.
