Transporte y almacenaje de HCB

TRANSPORTE Y ALMACENAJE DE HIDROCARBUROS SAAVEDRA LUIS CARLOS

ING. PETROLERA UAGRM diciembre de 2014

TEMA # 1

Balance de Materia – Balance de Energía

Balance de Materia

En todo proceso industrial es un cálculo de todos los materiales que entran , se acumulan , aparecen , desaparecen en un

determinado periodo de tiempo y en una zona determinada de proceso , que puede ser transformada o no .

Oil oil (no transformativo )

Oil gasolina , kerosene , etc

Los balances de materia pueden aplicarse a procesos continuos y procesos discontinuos

Procesos discontinuos

Se aplica en cualquier momento . El balance de materia para un proceso discontinuo , los materiales entran y salen de la

zona de proceso de una sola vez después de un determinado periodo de tiempo .

Matemáticamente este balance se representa de la siguiente manera :

E=A+S+D

E= masa que entra

S= masa que sale

A= masa que se acumula

D= masa que desaparece

En estos procesos discontinuos pueden aplicarse 2 metodologias :

Integral ( Total)

Parcial

El integral se aplica se aplica a todo el sistema sin la distribución de la naturaleza del proceso aquí D=0 de acuerdo con el

primer principio de conservación de la materia .

El parcial se aplica a cualquiera a cualquiera de los componentes que intervienen en el proceso . En este caso D indica la

cantidad del componente que desaparece por reacción ( física o química ) para dar lugar a otro componente en la

misma proporción

Ejemplo : Balance a una torre de fraccionamiento

Procesos continuos

Solo en estado estacionario



El BM en un proceso continuo , los materiales ingresan a la zona de proceso continuamente .

Desde el inicio las condiciones se van modificando paulatinamente hasta alcanzar el estado estacionario ( hay

constancia) , los parámetros se mantienen constatntes , en donde el parámetro que se caracteriza primordialmente es el

caudal .

El BM para procesos continuos solo se aplica cuando se alcanza el estado estacionario y es valido para cualquier

intervalo de tiempo . En este tipo de balance NO puede haber acumulación de materia y en la ecuación intervienen los

flujos de masa o peso , matemáticamente podemos representarla por la siguiente ecuación:

E = S+D

E= flujo de materia que entra

S= flujo de materia que sale

D= velocidad de reacción

Balance de Energia

El BE es el calculo de todas las energías que entran , salen , desaparecen , se acumulan en los procesos industriales . De

igual manera el BE se aplica a procesos continuos y discontinuos

Procesos discontinuos

El BE para procesos discontinuos se emplean utilizando el primer principio de la termodinámica :

q= ΔE+W

ΔE=(Vif-Vi)

Procesos continuos

Tambien se aplican cuando se alcanza el estado estacionario.

En este caso toman importancia otras energías como la energía externa de cada elemento que entra o sale de la zona de

proceso , la energía potencial gravitatoria , la energía cinematica , energía de flujo , etc.

Entonces :

q=(Us-Ue)+(Ecs-Ece)+(Eps-Epe)+(Efs-Efe)+W

Equilibrio Estatico

Si dos sustancias se ponen en contacto se origina en ambos una tendencia a evolucionar hacia un estado de equilibrio ;

alcanzado el estado de equilibrio ya no existe la tendencia al cambio o mientras no se modifiquen las condiciones

exteriores . Nos ayudan a predecir el sentido de evolución del sistema .

Equilibrio Dinamico



Es el equilibrio de energías , la energía que entra = energía que sale .

Nos permite conocer la cantidad de energía que necesita para alcanzar el equilibrio estatico en trasnsporte permite saber

la energía para llevar un fluido de un punto a otro .

Liquidos

FLUIDOS

Gases (vapores)

El movimiento de fluidos es un problema de orden físico , que es una rama que se llama fluido dinamico .Su conocimiento

nos va permitir proyectar en la forma mas eficiente y económica el transporte , la medición de caudales . Para ello vamos

a aplicar primero un BM imaginaremos un fluido circulando por una tubería y supongamos que se trata de una

circulación estacionaria (Q=ctte) , es decir que la cantidad de descarga de la tubería es ctte para intervalos de tiempos

iguales . Consideremos 2 secciones en la tubería , si no hay perdidas de materia en 1 y 2 el principio de conservación de la

materia nos lleva a afirmar que la cantidad de producto que pasa por ambas secciones es la misma , si los tiempos son

iguales . Tambien consideramos una tubería uniforme de área transversal A1 y A2 . Por lo tanto si la masa es la misma y

el área de circulación es la misma , las velocidades lineales también van a ser las mismas ( velocidad lineal se refiere a

velocidad media)

Por otro lado como se trata del mismo fluido van a tener mismas densidades . comparando estos 2 puntos se tiene :

A1*V1*ɗ1=A2*V2*ɗ2

Ec de Continuidad

G1=G2

A1*G1=A2*G2

G1=G2

��

Son las mismas

A1*V1*ɗ1=A2*V2*ɗ2

SOLO EN 2 PUNTOS ɗ=ζ

SI SOLO TOMO 1 PUNTO ɗ



TEMA # 2

TRANSPORTE DE FLUIDOS

Líquidos

Fluidos

Gas (vapor)

Primer principio de conservación de la material: Todo lo que entra tiene que salir o la diferencia es lo acumulado.

Perdidas = 0

A1 A2 m1 = m2

U1 U1 A1 = A2

δ1 δ1 U1 = U2

δ1 = δ2

Velocidad realVelocidad media

Ecuación de la continuidad

A1 δ1 U1 = A2 U2 δ2 = Ctte

Si U * δ = G Velocidad másica

Si A1 G1 = A2 G2 Unidades �� Si A1 = A2 entonces…. G1 = G2



ENERGIA

UNIDADES

UNIDADES

TIPO DE ENERGIA

E. Cinética

m*U / 2

Kg * m

Mecánica

E. Potencial

m*g*h

Kg * m

Mecánica

E. Interna

U

Kcal

Mecánica

E. Fuerza Externa

P ,Vol

Kg * m

Mecánica

J = Equivalente mecánico de calor = 427 ��

Peso unitario. (Para cada tipo de energía divido entre m*g)

E C. = ��

�� = ��

�� = ��/��/�� = m

E P. = �� = h = m

E I. = U (energía interna) m

EFE. = P , Vol m

2

dl

1

h1 h2

El fluido situado en el punto 1 y cuando el fluido ocupa la sección 1 se desplaza una distancia L, habiendo recibido del

exterior una cierta cantidad de energía.

dq = E. calorífica



Si no hay pérdida entre la sección 1 y 2 el principio de la conservación de la energía me exige que se cumpla la siguiente

ecuación.

�� ! � ! � � " �� # � " $�% � �%# &

Si:% � '� � (

" )�% � �%#* � " �� ! �

�� +�� ! � ! � � " �� # � " $�% � �%# &

Entonces queda:

�� ! � ��# � 0

Aplicando integral:

- �� - �� - �! � - ��.��

��

��

�� 0

$�� / ��& � 0��2� / ��2�2 � - �!�� #� / �#3 � 0

Depende si es gas líquido o gas

�� 2� � �.� � �� 2� � - 4�! � �.��

�



Bomba

Turbina 2

1 Liquido

Gas

Ecuación general de transporte:

�� 2� 5 67 � �.� � �� 2� � - 4�! � �.��

�

Donde hf1 =0 ya que no hay perdida por fricción en el punto 1

Cuando recibo una energía del mismo fluido TURBINA (-)

Cuando recibo una energía del exterior BOMBA (+)

Ecuación general aplicable a líquidos, en la cual vamos a considerar:

• Flujo isotérmico

• Tubería aislada

• Tubería no enterrada

- 4�! 8 4 - �! � 4$!� / !�&��

��

4 � 1: 8 !�: / !�:

Ecuación general de transporte para líquidos:

�� 2� � !�: � 67 � �� 2� � !�: � �#

Sus unidades:

� � ; � ; �� ;�/<=��;/<=�� ;



!�: � >�/;�>�/;? � ;

Ejemplo: En la fig. Está representado un esquema para transporte desde el tanque 1 al tanque 2 una solución que tiene una

densidad 1,1 gr/cc los tanques son de sección circular y abiertas a la atmosfera. El # 1 tiene diámetro 2 cm y el #2 tiene

un diámetro de 5 m, las alturas de los líquidos medidos sobre un plano horizontal, son #1=2m y #2=20m suponiendo una

pérdida de energía por fricción equivalente a 5 m de altura de líquido. Calcule la potencia de la bomba en CV, se

pretende transportar 7,2 m3de líquido contenido en el tanque 1 y el trabajo se efectúa en 1 hora.

2 1

20 m

Datos: : � 1,1 �A/BB C1 � 2; C2 � 5; �� 2; �� 20; �. � 5; 67 �? 4 � 7,2 ;? G � 1�A

�� 2� � !�: � 67 � �� 2� � !�: � �#

Calculo de U velocidades:

H � 4G

H � 7,2;?1�A � 1�A3600<=� � 0,002 ;?

<=�

H � � � K 8 � � HK



�� 0,002 ;?/<=�LM � $2;&� � 0,000636 ;/<=�

�� 0,002 ;?/<=�LM � $5;&� � 0,000102 ;/<=�

De la formula principal se despeja Wo:

67 � �� 2� � �. / �� / ��2�

67 � 20; � $0,000102 ;/<=�&�2 � 9,8 ;/<=�� 5; / 2; / $0,000636 ;/<=�&�

2 � 9,8 ;/<=��

67 � 22,999 ; 67 � 20; / 2; � 5; � 23; 8 Anulando velocidades

Nota: La velocidad del tanque cundo baja el nivel del líquido con relación a la velocidad de flujo en la tubería es cero.

!7G=PBQR � KSGTAR � BRT�RS � �=P<Q�R�

!7G=PBQR � 67 � H � :

!7G=PBQR � 23; � 0,002 ;?/<=� � 1,1 �A/BB � 1>�1000�A � 1000000BB1;?

!7G=PBQR � 50,6 >� � ;<=� � 1B475 U��

� 0,675 B4

!7G=PBQR V7;QPRS � 0,67 B4 8 Potencia nominal al 100% de rendimiento

!7G=PBQR W=RS � !7G=PBQR V7;QPRSX. � 0,67B40,8 � 0,84 B4

La potencia real depende del % de eficiencia de la bomba

Potencia (comercial)= 0,75

0,825

� 1,00 Compro la más próxima hacia arriba

Aplicación a los gases (compresibles)

Los cambios de presión afectan considerablemente al peso específico del gas o vapor, a su vez la variación de peso

específicoestá relacionado con la cantidad de calor porque existe una interdependencia entre P, Vol, T y por lo tanto los

cambios de T son muy importantes en los fluidos compresibles por esa razón en vez de escribir un BM se escribe una

ecuación de energías donde se toma en cuenta también el calor como otra fuente de energía que involucra el

transporte, la propiedad que relaciona el contenido calórico de un sistema se llama entalpia (H).



Z � � � !

Por lo tanto: 'Z � �� $! & "⁄ Unidades calóricas

"�Z � "�� $! & Unidades mecánicas

�� $! & � "�Z � "�%

�� +�� "�Z � "�% \ QPG=�A7�� %� � 0

Ecuación general para gases:

�� 2� � "Z� � "% � �� 2� � "Z�

Las entalpias las calculo con graficas:

Z� / Z� � ]^ � $_1 / _2& mollier

Z� / Z� � $_1 / _2& � $]4 � W&

Por una tubería de 5 pulg. de diámetro inferior circular vapor de agua cuya cantidad queremos determinar, la tubería

está completamente aislada en 2 puntos alejados de la tubería se han instalado medidores de presión y temperatura

cuyas lecturas son _�= 171°C; !�= 8.5 atm; _�= 150°C; !�= 5.6 atm.

Ø = 5 pulg. _�= 171°C !�= 8.5 atm _�= 150°C !�= 5.6 atm

�� 3�� "Z� � "% � ��

�� "Z�

��2� � "Z� � ��

2� � "Z�

· ·



J *(Z� / Z�)� ��` �3��

Z� � 661 >BRS >�Aa Salen de tabla estos valores

Z� � 658 >BRS >�Aa

b427 >� � ; >BRS � $661 / 658& >BRS >�Aaa c � 2 � 9.8 ; <�a � �� / ��

1) �� / �� 25133 ;� <=��a

K� � �� e� � K� � �� e�Ecuación de la continuidad

K� � �� K� � �� <Q K� � K�

2) �� 3�� 0.23 ;? >�a sale de tabla de moliere

� � 0.34 ;? >�a

�� 0.230.34 � 0.68 ��

Entonces en 2)

25133;� <=��a � �� / $0.68 � ��&�

�� 251331 / 0.68�

�� f46750 ;� <=��a

�� 216 ; <=�a

K� � лM C�

K� � л4 � $0.127 ;&�

K� � 0.0127;�

Entonces:



Q = ��

H � 216 ; <=�a � 0.0127;�0.34 ;? >�a

H � 8.05 >� <=�a El caudal en el punto 2

�� 2� � ��

2� � - �^ � �g

La integral solo se puede resolver si conocemos:

!� � �� !� � ��

Bajo esa circunstancia esta integral se puede resolver de la siguiente manera:

- � � !�!�

� �^ � !� � �S7� !�!� � 2.303 ! ln !�!�

Entonces esta ecuación se está resolviendo en base a un parámetro constante la temperatura entonces es isotérmica

para flujo de gas si yo incluyo en la ecuación general ese término.

�1 � ��2� / 6j � �� 2� � 2,303 !� � kP !�!� � �#

Ecuación para gas isotérmico (tubería desnuda)

Qué pasa si la tubería está aislada sería un proceso adiabático en este caso como ya no es constante.

! l � ]

Si P � > � mnmo

p �! � $1 / �U&$!�qr3q / !�

qr3q )



�1 � ��2� / 6j � �� 2� � $1 / 1>&$!�qr3q / !�

qr3q & � �#

Ecuación para gas adiabático

Ej:

1

h2= 0

h1 P2 = P1

Wo= 0

U1 = 0

2 hf = 0

�1 � ��2� � !�e � 6j � �� 2� � !�e � �#

�1 � ��2�

U� � √$h� � 2g&

Q � A� � U�

La velocidad varía dependiendo de la altura al variar la velocidad varía el Q

Para llevar las unidades de longitud a presión

h = 60 m * densidad

h = 60 m * # �� = #

��



MECANISMO DE CIRCULACION DE FLUIDO POR TUBERIA

El estudio de las pérdidas de carga por fricción “hf” o perdidas de energía es debido a la fricción que experimenta los

fluidos al circular por tubería en régimen permanente o continuidad se llega a la conclusión de que el valor de estas

pérdidas de energía por fricción resultan ser proporcionales a la velocidad media del fluido en la tubería por otra lado

también, son proporcionales al cuadrado de dicha velocidad del fluido en la tubería todas estas observaciones están

resumidas en la siguiente ecuación:

yz � ){|}/~��* +$�. ��/�&��

Fuerza de viscosidad Fuerza de inercia o turbulencia

Donde:

hf= perdida por fricción

µ= viscosidad del fluido

:=Densidad del fluido

L=Longitud de la tubería

u= Velocidad de la tubería

Varios autores llegan a la conclusión que para valores pequeños de velocidad los valores de perdida por fricción viene

determinado predominantemente por el primer termino es decir que el papel principal para que exista “hf” es la

viscosidad del fluido para valores bajos o pequeños de velocidad, para velocidades elevadas o altas la influencia mayor

es del segundo término que corresponde al grado de turbulencia y fundamentalmente a las fuerzas de inercia.

Se hicieron una serie de experimentos con el mismo líquido, la misma tubería a la misma temperatura y lo que se varía

son las velocidades de circulación, llevando a un eje cartesiano las velocidades en la ordenada vs valores obtenidos para

las energías por fricción.

REPARTO DE LAS VELOCIDADES

Para ello se realiza un grafico



Partiendo del punto O y al aumentar progresivamente la velocidad también aumenta proporcionalmente las perdidas

por fricción siendo una función de primer grado hasta alcanzar una velocidad particular en el punto B que corresponde a

la velocidad “ub” hemos descrito la recta O a B esta velocidad “ub” cambia la dependencia de la velocidad siguiendo la

línea punteada hasta el punto C a partir del punto C la función de la línea es de segundo grado la línea C-D corresponde a

la zona de tránsito, una vez alcanzando valores altos de velocidad del punto D y disminuimos la velocidad los valores

obtenidos por la perdida por fricción coincide con la recta D-C este trazado se mantiene hasta alcanzar el punto A que

corresponde a la velocidad “ua” a partir de este momento la dependencia vuelve a ser de primer grado y los valores

obtenidos de la perdida por fricción coincide con los valores de al recta A-O

Las velocidades “ua y ub” se llaman velocidades criticas

ua= velocidad critica inferior

ub= velocidad critica superior

La región comprendida entre A-B-C-A se llama región crítica o de transición por esta razón el régimen que tiene

dependencia lineal recta O-A se llama régimen critica o de transición por esta razón el régimen que tiene dependencia

lineal recta O-A se llama régimen laminar o viscoso, el régimen de circulación que tiene dependencia de segundo grado

recta C-O se llama régimen turbulento o Ventun, el régimen que tiene circulación intermedia se llama régimen critico o

transición

NUMERO DE REYNOLDS

Como hemos visto la velocidad crítica para el tránsito de un régimen a otra dependía fundamentalmente de tres

factores que son: Naturaleza del fluido, temperatura y diámetro de la tubería, ahora nos interesa conocer cuáles son las

magnitudes que define ese tránsito por lo que se ha visto la perdida por fricción es también función del régimen de



circulación por lo tanto para poder calcular primero debemos conocer qué factores lo determinan y como se relacionan

ensayando todas las variables posibles Reynolds llego a la conclusión posible de que si se conoce o determina las

pérdidas de energía por unidad de longitud de tubería las circunstancias de flujo pueden ser fijadas conociendo el

diámetro de la tubería ( diámetro interno liso ) . La densidad y la viscosidad de fluido agrupando la siguiente forma.

�� |$��& � �~$�� &/ (cm* gr/ ��) = cm/ seg

Y la velocidad característica del fluido y de la tubería si expresamos la velocidad con la que se desplaza un fluido es la

misma unidad característica se obtiene el índice o N® de Reynolds con cuya expresión puede expresarse el régimen de

desplazamiento con esta definición el N® de Reynolds vienen a ser el cociente de la velocidad del fluido y la velocidad

característica

�~� � ��

Experimentalmente para la mayoría de los fluidos se ha visto que:

NRe menor 2000 laminar

NRe 2000-4000 transición

Nre mayor a 4000 turbulento

Ua= 2000

Ub = 4000

Por lo tanto se desplazara en régimen laminar menores a 2000 será flujo turbulento mayores a 4000 y entre 2000 y 4000

transición.

En realidad estos limites varían con la tubería con la naturaleza del fluido y principalmente por la dinámica del fluido por

ej, Se han encontrado velocidades criticas de 130 donde el fluido es turbulento que es normalmente en tubería lisas y

Nre de 5000 en fluidos altamente viscosos que siguen desplazándose en flujo laminar muchas veces el Nre se puede

encontrar en función del caudal no siempre en función de la velocidad

� � � ��/�

� � � � �

� � ��

�

�~� � ��|�

REPARTO DE VELOCIDADES

La diferencia en el mecanismo de desplazamiento causa notable diferencias en el reparto de las velocidades si

consideramos un momento determinado en una sección de la tubería normal a la dirección del flujo los vectores que

representan la velocidad de cada punto determina un paraboloide en el caso de flujo laminar o viscoso este trazado va



deformándose a medida que el flujo va perdiendo su carácter laminar has adoptar la turbulencia gráficamente lo

podemos representar con la siguiente figura:

1. Laminar

2. Inicio de transición

3. Final de transición

4. Turbulento

Capa limite: es más gruesa cuando desplazamos con flujo laminar; es mas delgada cuando desplazamos con flujo

turbulento.

Debemos hacer notar que aun en franca turbulencia una parte del fluido próximo a las paredes de la tubería sigue

desplazándose en régimen laminar porque en esta sección la velocidad es insuficiente para llegar a la turbulencia, es

espesor de esta capa límite se puede calcular con la siguiente ecuación:

Donde:

K= ctte Blasius = 304 adm

= viscosidad cinemática

Ux= velocidad lineal del fluido a la distancia X de la pared

X= distancia

TIPOS DE VISCOSIDADES

VISCOSIDAD ABSOLUTA: µ = POISE ¿ GR/ CM*SEG

VISCOSIDAD DINAMICA

F=Fza



En reposo

En esta figura representamos dos laminas o capas de un fluido tan delgado como se pueda imaginar la designamos con

la Letra A la superficie de esta lamina y L es la distancia de una a la otra lamina.

La capa superior se desplaza en el sentido de la flecha por una velocidad uniforme “u” respecto a la lamina inferior si el

fluido fuese ideal no hace falta aplicar ninguna fuerza “f” tanto mayor cuanto mayor es la velocidad de desplazamiento,

esta fuerza debe ser mayor cuanto mayor área tengamos y esta fuerza debe ser mayor cuanto menor sea la distancia

que lo separa.

z � |��}

| � z}�� }$��

}� � }�� }�

Donde

µ= viscosidad cinemática

M= masa

L= longitud

T=tiempo uniforme

U= velocidad uniforme

CGS µ=gr/ cm seg =Poise

VISCOSIDAD CINEMATICA

Es el cociente de la viscosidad absoluta sobre la densidad

� � |�

� � ��}��}

A

A

L

u



VISCOSIDAD RELATIVA

Liquido Rl= µx/µ h2o

Gas Rg= µx/ µ aire

Ejemplo:

Por una tubería de 15 cm de diámetro interior circula petróleo cuyo peo especifico es de 0.855 a 20®C con un cauda de

1.4 lt/seg se ha determinado su viscosidad a distintas temperaturas teniendo los siguientes resultados, Determinar la

temperatura mínima para que el petróleo circule en régimen turbulento.

T ®C µ cp

20 11.4

50 6.7

80 4.1

110 2.7

140 1.9

� � � � �

� � �� =�� = 176.71 ��

U=�� .M ��/��.�� jjj��

�� = 7.92 cm/seg

�~� � ��|

Nre= 4000

| � ��~�

� � �.��j.��Mjjj � 0.0254 �� = poise

� � 0.0254 ^7Q<= � �jj �g g ¡�� = 2.54 cp

Interpolando

T(ºC) µCP

110 2.7

x 2.54

140 1.9

X=Tmin=116ºC



TEMA Nº 4

CALCULO DE PARAMETROS

Ejemplo: Por una tubería de 15cm de diámetro circula un liquido cuyo peso especifico es 0.855, medido a 20ºC; circula

con un caudal de 1.4 Lts/seg, se ha determinado la viscosidad de este liquido a distintas temperaturas, los resultados son

los siguientes:

Con estos datos calcule cual será la temperatura a la que deberá fluir este fluido para que lo haga en

régimen turbulento.

W= � ¢�£�¤¥ = W= � M��£L�¤�¥ � � M��£L�¤�¦� M��Mjj�j.��?.�M��Mjjj

μ= 0.0254 poise *(100cp/1poise) μ=2.54 cp

x=116 ºC

Calculo de pérdida de energía por fricción

Para poder calcular las pérdidas de energía por fricción se discrimina en función del régimen de circulación.

Flujo laminar

�. � 32 � � � k � §e � C�

Flujo turbulento

En el sistema cegesimal (1er grupo)

¨ � C1 � D � �« � ¬

]1 � ®¯ �¥°�£± [Adim]

En el sistema cegesimal (2do grupo)

T [ºC] μ [cp]

20 11.4

50 6.7

80 4.1

110 2.7

140 1.9

110 2.7

X 2.54

140 1.9



μ � C2 � D � §« � ¬ [Adim]

Ø � ¨D�/? � §� � ¬� � �D�/? � §� � ¬�

¨ � K � §� � ¬� � Ø � $W=& ®� � ¬ � §� � Ø$W=&

Ft= fuerza total

La fuerza total que ejerce la corriente sobre la tubería será la que

ejerce por unidad de área multiplicada por el área total de la tubería.

La pérdida de presión será el cociente entre otra fuerza y la que actúa sobre la superficie (la sección de

la tubería), entonces la pérdida de fricción será:

�. � M��¢��¤ � Ø � $W=&

Esta es una expresión que nos da una idea del valor de la perdida por fricción ¨ � 8 � Ø � $W=&

ecuación de fanning.

�. � . � k � §�2 � � � C

Para poder calcular las pérdidas de energía por fricción, necesitamos conocer la longitud de la tubería, el

diámetro de la tubería, la velocidad con la que se desplaza, a su vez, el factor de fricción “ f ” está en

función del régimen de circulación y de la rugosidad de la tubería.

TRANSPORTE Y ALMACENAJE DE HIDROCARBUROS

ING. PETROLERA

f= F (Re, ε)

DE HIDROCARBUROS SAAVEDRA LUIS CARLOS

UAGRM diciembre de 2014

SAAVEDRA LUIS CARLOS

diciembre de 2014



Accesorios

Se tienen los siguientes accesorios:

-Codos

-Reductores

-Tee

-Válvulas

-Ensanchadores

-Uniones

Modifican las líneas de flujo que introducen una turbulencia aleatoria ( es decir que se suman) y estos accesorios se

calculan su perdida en base a una longitud equivalente, lo podemos calcular de la siguiente grafica:



Longitud

equivalente



DiámetroÓptimoEconómico (D.O.E) TEMA 5

D.O.E.:

Es el diámetro que nos permite transportar un fluido en la forma teórica más eficiente pero al menor costo.

• Según criterio económico elijo el de Menor diámetro

• Según criterio técnico elijo el de Mayor diámetro

• Costo Hp

>Diámetro < costo Hp

<Diámetro > costo Hp

Los 2 diámetros D.O.E. deben ser iguales

> Diámetro > costo

D.O.E. Diametro

Costo

∑costos

DD.O.E.'

D.O.E. = D.O.E.’



EJERCICIO

Como resultado de un trabajo de estimulación se obtienen 40 m3 de una mezcla de Hc con agua, se trata de diseñar una

instalación. Bombas, tuberías, accesorios capaces de transportar en un tiempo de 30 min. Para su posterior tratamiento,

tomadas las medidas de longitud se van a necesitar 42.5 m de tubería, se van a utilizar 4 codos de 90”, 2 válvulas de a

tajaderas completamente abierta. La viscosidad de esta mezcla es de 1.311 cp y una ρ de 1.022 gr/cc. El punto de

descarga esta 20 m mas alto que la sección de la bomba, calcule cual será el diámetro optimo económico.

Datos

40 m3

T= 30min

42.5m tub.

4 codos 90°

2 valv. Atajaderas

µ= 1.311 cp

Δ= 20m

D.O.E.=?

Suponiendo: Dacero = 2”

LT =42.5

Codos 90°

Medio Leq = 1.35*4 = 5.4m

Valv. atajaderas Leq = 0.33*2 = 0.66m

LT =42.5+5.4+0.66

LT =48.56m

UTK = 0

�² � H � Mj��?j �¡l. � � �¡l�j ��. �³ H � 0.022 ;? <=�.a

K²´� � µ4 � C� � µ4 � 02 � 2.54100 2� ;� �³ K²´� � 0002 ;�

Liquido Q= U*A => U=�� =

j.j�� .aj.jj� �� => U= 11 ; <=�.a

VW� � C � ¬ � U�

C � 2 ^TS�.� �.�M �� g´��. � 5.08 B; U � 11 ��. � �jj �� 1100 B;

¬ � 1.022 �� 1.311 B^.� � g ¡��jj �g. � ��.��. � 1.311 � 10`� �� <=�

2 0 m

4 0 m ³



VW= � ¤�¶�´¥ � �.j��.j��.��.j��·�jr� � 435620 � 435¸10? Turbulento.

�. � . � ��´��¤ Ver gráfico 3.

Rugosidad ¹¤ � 0.0008, luego ver gráfico 2 y f=0.02.

�. � j.j��M�.�� ⁄��M.�� ⁄ �.j�·�jr�� 118;

�� T��2� � !�e � ( � �� T��2� � !�e � �.

( � 20; � 11� ;� <�⁄2 � 9.81 ; <�⁄ � 144;

!7G � H � ¬ � ( !7G � 0.22 �� 1028 U�� 144;

H � 0.22 ;? <⁄ !7G � 3238 U�� m.�.��º»�¼½

� 43.17B4 � ��¾�.?�� 31.4¿(

¬ � 1028 >�;?

( � 144;

• Trabajo eléctrico

Trabajo eléctrico= 31.4Kw * 30min * 1hr/60min= 15.7 Kw-hr

Costo Kw-hr= 0.20$

Costo energía = 15.7Kw-hr * 0.20$/Kw-hr = 3.15$

*Costo de tubería hasta 2 pulgadas $us/m=9.36+2.86D

$us/m=3.9*D

$us/m=3.9*5.08=19.81$us/m

Costo tubería=19.81$us/m*42.5m=842$us

Costo zu + W= 0.25%*costo tubería= 0.25*842=210.5$us

Costo total= 842+210.5=1052.5$us/365dias=2.88$us/dia

Préstamo 5 años



1052.5/5 años = 210.5$us/año /365 Dias= 0.58$us/dia

E Eco

17.15 1’’ 16.95 0.2

1.14 2’’ 0.74 0.4

1.84 4’’ 0.24 1.6

4.1 8’’ 0.25 3.9

5 10’’ 0.28 5.1

D

D

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 2 4 6 8 10 12

Valores Y

Valores Y

0

2

4

6

8

10

12

0 1 2 3 4 5 6

Valores Y

Columna1


ING. PETROLERA

MEDICION DE CAUDALES

Existen diferentes formas de medir el caudal que circu

dos métodos.

• Métodos directos

• Métodos indirectos

Los métodos directos.- como su nombre lo indica consiste en pesar o medir el volumen que a pasado por la tubería en

un cierto tiempo.

Ejm. Los caudalimetros en general o caudalimetro totalizadores

Metodos indirectos .- como su nombre lo indica miden otras propiedades del fluido que circula que luego son

relacionados con el caudal , estos métodos indirectos son 4 :

• Método calorimétrico .- miden el calor

• Método de mezclas .- miden las concentraciones

• Métododinámico .- miden presiones

• Método sónico.- miden el sonido

1.-METODO CALORIMETRICO

La tubería por la que circula el fluido es recubierta en una cierta extensión por un aislante calórico p

flujo adiabático antes de la parte aislada se instala termómetro T1 a continuación y en la zona aislada una resistencia

eléctrica R alimentada por una corriente de intensidad y voltaje conocido después de la resistencia se instala el segun

termómetro T2, si



Existen diferentes formas de medir el caudal que circula por una tubería , de manera general para la medición existen

como su nombre lo indica consiste en pesar o medir el volumen que a pasado por la tubería en

caudalimetros en general o caudalimetro totalizadores

como su nombre lo indica miden otras propiedades del fluido que circula que luego son

relacionados con el caudal , estos métodos indirectos son 4 :

en el calor

miden las concentraciones

miden presiones

miden el sonido

La tubería por la que circula el fluido es recubierta en una cierta extensión por un aislante calórico p


eléctrica R alimentada por una corriente de intensidad y voltaje conocido después de la resistencia se instala el segun


diciembre de 2014

la por una tubería , de manera general para la medición existen

como su nombre lo indica consiste en pesar o medir el volumen que a pasado por la tubería en

como su nombre lo indica miden otras propiedades del fluido que circula que luego son

La tubería por la que circula el fluido es recubierta en una cierta extensión por un aislante calórico para asemejar un


eléctrica R alimentada por una corriente de intensidad y voltaje conocido después de la resistencia se instala el segundo



Durante un cierto tiempo t la resistencia se alimenta con una corriente de intensidad y tensión o voltaje conocido

además constante debe conocerse la ecuación de Joule.

%G � 0.24¸10`? � À � Q 0¿BRS<=� 2 ]RS7AR^7AGR�7

Por otro lado la diferencia de temperaturas (ΔT = T2 – T1) multiplicado por el calor especifico del fluido que circula Cw

nos va a dar el calor retenido por cada Kg del fluido en un segundo t.

'_ � ]( � H � %G 0¿BRS<=� 2 ]RS7AA=G=PQ�7

Por balance de energía

%R^7AGR�7G � %A=G=PQ�7G

0.24¸10`? � À � Q � H � ]( � '_�=<^=ÁRP�7BRT�RS H � 0.24¸10`? � À � Q]( � '_

2.- Método de mesclas

Este método consiste en mezclar al fluido principal cuyo caudal “Q” es la incógnita, un fluido de caudal conocido “q”

generalmente es mucho más pequeño, “X” es la concentración de la misma sustancia del fluido principal, en un punto

alejado de la tubería suficientemente alejados para que se hayan podido mezclar se toma una muestra del fluido

mezclado de concentración “y”, la ecuación de mezcla nos dice:

H � Â � % � ¸ � $H � %& � Ã �=<^=ÁR;7< "Q" y "y" es medible

Dónde:

Q = Caudal principal (incógnita)

q = Caudal secundario

X = Concentración principal

q

x

Q

X

Y



x = Concentración secundaria

y = la encontramos por titulación de 1 ml de muestra se le adiciona 3 – 4 gotas de dicromato de potasio y luego se titula

con nitrato de plata.

0.028 N 0.28 N

Diluida Concentrada

Cl- = ml de NaAg*1000 Cl- = ml de NaAg*1000

NaCl = Cl-*1.65

Este método se fundamenta en la ley de las mesclas, el principio del método es también la ley de las mesclas, el

funcionamiento del método es la variación de las sustancias contenidas aguas abajo, un ejemplo es la gasolina es

incolora y al despacharlo de la refinería se añade colorante amarillo o rosado, al igual que el transporte en oleoductos.

3.- Métododinámico

Está basado en la ecuación de transporte

Consiste en crear un estrechamiento de la corriente cuyo caudal que se requiere a tratar de determinar todo aumento

de velocidad determina un incremento en la carga cinética, en ese punto se producen una disminución correspondiente

a la carga estática o de presión si conectamos un manómetro entre los puntos 1 y 2 del dibujo nos muestra una

diferencia de carga ΔH correspondiente al aumento de velocidad provocado por el estrechamiento en el punto 2.

A1> A2; u2> u1; P1> P2

h1 = h2; Wo = no necesitamos una bomba; hf = por que el tramo es corto



V12/2g + P1/: = V2

2/2g + P2/:

∆Z � !11 : � !11 : � $!2 / !1&:

(P2-P1): � $ V22 – V1

2)/2:

∆Z �� $ V22 – V1

2)/2:

V1=Q/A1 V2=Q/A2

∆Z � ((Q/A1)2 - ((Q/A1)2)/2:

DESPEJANDO Q

Q= Å$$2Æ � ∆Z&/$1K22 / K/K12&

Debido a las imperfecciones de los dispositivos usados para la reducción de diámetro mayor eficiencia y la turbulencia

adicional por estos tres motivos se introduce un coeficiente experimental Ç

Q= Ç � Å$$2Æ � ∆Z&/$1K22 / K/K12&

Los dispositivos utilizados para provocar esta contracción son de tres clases o tipos


ING. PETROLERA

Imperfecciones

hF (adicional)

Turbulencia aleatoria

Dispositivos para producir contracciones

1. Placa perforadas o de orificios

2. Boquillas

3. Tubo de Venturi

Placas perforadas o placas de orificios

Las placas tienen

fácil de instalar y

instalaciones

pérdida de carga

estamos

de presión es del

OD

PARA ELIMINAR LAS PERDIDAS DE CARGA ALTA MODIFICAN LAS PLACAS

CON ANGULO 45



Dispositivos para producir contracciones

NAR LAS PERDIDAS DE CARGA ALTA MODIFICAN LAS PLACAS


diciembre de 2014

=0.6-0.61 bajo costo,

se suelen utilizar en

donde no importe la

elevada del caudal que

midiendo ya que la caída

31%

NAR LAS PERDIDAS DE CARGA ALTA MODIFICAN LAS PLACAS


ING. PETROLERA

PUENTE DE MEDICION EN EL CAMPO SE MIDE CON MANIFOLD

2 Boquillas de coeficiente 0.7-0.71 que tiene una perdida que oscila entre 25% por que son muy frágiles por tal motivo

no es muy usado en la practica

3venturu.- tipo de coeficiente 0.98 tiene una perdidad de carga de 20% estos tub

Cualquiera sea el dispositivo que sea empleado se debe tomar en cuenta los puntos de toma de presión por esa razón

se han clasificado de tres maneras diferentes que se llaman:



E MIDE CON MANIFOLD

0.71 que tiene una perdida que oscila entre 25% por que son muy frágiles por tal motivo

tipo de coeficiente 0.98 tiene una perdidad de carga de 20% estos tubos son muy caros


se han clasificado de tres maneras diferentes que se llaman:


diciembre de 2014

0.71 que tiene una perdida que oscila entre 25% por que son muy frágiles por tal motivo

os son muy caros



ING. PETROLERA

A. Conexión sobre

B. Conexión intermedia

C. Conexión lejana

Estos tableros de control nos muestran

En el centro de la tubería la velocidad es máxima que es la suma de carga estática y de la carga dinámica en el centro de

la placa de orificio solo la carga estática la diferencia entre estos do

manómetro diferencial

4) Método Sónico de Retardo de la propagación del sonido

t1

El principio de medición se basa en el hecho de que la velocidad de propagación de un sonido en un fluid

velocidad con que se desplace el fluido, esta misma señal en contracorriente demora más tiempo, para la medición se

S T

Presión de

flujo




la placa de orificio solo la carga estática la diferencia entre estos dos puntos esta carga dinámica que es lo que mide el

4) Método Sónico de Retardo de la propagación del sonido

t2

El principio de medición se basa en el hecho de que la velocidad de propagación de un sonido en un fluid


S T

Presión de Presión

diferencial

1000 100

Presión estatica presión diferencia

Aguas arriba aguas abajo

Pso pulg de H2O


diciembre de 2014

brida


s puntos esta carga dinámica que es lo que mide el

El principio de medición se basa en el hecho de que la velocidad de propagación de un sonido en un fluido depende de la


presión diferencia



emite un pulso ultrasónico en dirección de la corriente de fluido y un segundo impulso en contracorriente, los sensores

actúan alternativamente como emisores y receptores.

Los tiempos de propagación de estas señales a favor de la corriente es más corto que las señales que se emiten en

contracorriente, midiendo esta diferencia de tiempos como ΔT se puede hallar la velocidad media del fluido, en el paso

que atraviesa la señal acústica.

Mediante una conexión de este perfil se calcula la velocidad media del fluido, sobre toda la sección de la tubería, esta

velocidad multiplicada por el área de la tubería nos determina el caudal de fluido que circula por la misma.

Q = u * A (Líquidos)

Q =u * A * Ὑ (Gases)

Dónde:

Ὑ = Peso especifico



GASODUCTOS

Estas ecuaciones que vamos a estudiar están orientadas hacia el flujo que son:

1. Ecc. General de flujo

2. Ecc de colebrook – White

3. Ecc Modificada de Colebrook – White

4. Ecc de A.G.A.

5. Ecc. Weymouth

6. Ecc. Panhandle A.

7. Ecc. Panhandle B.

8. Ecc. I.G.T.

9. Ecc Spitzglass

10. Ecc. Muller

11. Ecc. Fritzche.

1. ECUACION GENERAL DE FLUJO:



Sistema ingles

H � 77.54 � 0_�!�2 � È !�� / !��Æ � _# � k � É � .Êj.� � C�.�

Q= Caudal de gas medidos a C.S. (pie3/dia=SCFd)

Tb=Temperatura bas (ºR)

Pb= Presion base (PSIA)

P1=Presion up aguas arriba (Psia)

P2=Presion up aguas abajo (Psia)

G= Gravedad específica (aire=1)

Tf= Temperatura de flujo (ºR)

L= longitud de la tubería (millas)

Z=Factor de compresibilidad (adm)

f= Factor de fricción (adm)

D=Diámetro interno de la tubería (pulg)

Sistema internacional

H � 1.1494 � 10`M � 0_�!�2� È !�� / !��Æ � _# � k � É � .Êj.� � C�.�

Q= Caudal de gas medidos a C.S. (m3/dia)

Tb=Temperatura bas (ºK)

Pb= Presion base (Kpa)

P1=Presion up aguas arriba (Kpa)

P2=Presion up aguas abajo (Kpa)


Tf= Temperatura de flujo (ºK)

L= longitud de la tubería (Km)



D=Diámetro interno de la tubería (mm)

Introducimos factor de transmisión ¨ � �Å# � 4

2

Si Nre transición

� 38.77 � � 0

2 � È 12 / 2

2

� � � � Ê0.5 �

2.5

Si Nre transición

� 5.747 � 10`4 � � 0

2 � È 12 / ��Æ � _# � k � É � .Êj.� � C�.�

Consideraciones

1) Modificación por elevación.- cuando exista diferencia de elevaciones (altura), entre el inicio y final de un

segmento de la tubería, la ecuación de flujo se modifica de la siguiente manera.

Sistema ingles

H � 38.77 � ¨ � 0_�!�2 � È !�� / !�� =�Æ � _# � k � É � .Êj.� � C�.�

Donde Le= longitud equivalente

Sistema ingles

k= � k � $=� / 1&<

< � 0.0375 � Æ ÈZ� / Z�_# � É Ê

S= Parámetro ajuste de elevación (adm)


H � 5.747 � 10`M � ¨ � 0_�!�2 � È !�� / !�� =�Æ � _# � k � É � .Êj.�

� C�.�

Donde Le= longitud equivalente


k= � k � $=� / 1&<

< � 0.0684 � Æ ÈZ� / Z�_# � É Ê

S= Parámetro ajuste de elevación (adm)

H1= Altura la toma 1up(pie)

H2= Altura de la toma 2 down (pie)



H1= Altura la toma 1up(m) H2= Altura de la toma 2 down (m)

En ocaciones la ecuación general de fluido nos pide encontrar el factor de compresibilidad “Z” el cual debe

ser calculado con la Tf y la presion promedio antes y después del punto de medición para calcular “Z” y P se

calcula con la siguiente fórmula:

La presion promedio de flujo

!Ë � 23 � 0!� � !� / !� � !�!� � !�2

2) Segunda modificación por la variación de las velocidades.- esta velocidad representa el tiempo que tarda una

molécula de gas en venir de un punto a otro punto, este concepto se aplica básicamente a líquidos, pero en

los gases la compresibilidad depende de la velocidad del gas y de la presion que no es constante a todo lo

largo de la tubería si consideramos una tubería que transporte gas desde un punto A hasta un punto B y

designamos como m la masa de flujo de gas que debe ser igual en el punto 1 y 2 por el balance de energía

m1=m2 y esto para ser igual debe ser multiplicado por caudal y densidad.

Q=u*A

u1*A1*ρ1= u2*A2*ρ2

Además si el diámetro es uniforme A1=A2

u1*ρ1= u2*ρ2 =Cte

u= Q1* ρ1= Q2* ρ2= QB* ρB

QB=Condiciones estándar (STB) H� � HÌ � �ÍÎÏ3 � a su vez Í3Ï3 � É� � W � _�

ρ� � !�É� � W � _� ; ρÌ � !ÌÉÌ � W � _Ì ; ρ� � !�É� � W � _�

H� � HÌ � ��ÒÍÒ� � ��3Í3� � Ó3ÓÒ T� � �Ò�Ó3� � �ÍÒ�Ò� � ��3Í3� � M��MML�¤� � H� � É� � �ÍÒ�Ò� � ��3Í3�

Sistema inglés T� �0.002122 � �Ò¤� �ÍÒ�Ò� � ��3Í3 � É�� T� �0.002122 � �Ò¤� �ÍÒ�Ò� � ��Í� � É�� u1= Velocidad up(pie/seg)

Q=Pie3/dia

Pb=Psia

Tb= ºR

D= ID (pulg)

T1=ºR

P1= Psia

Sistema internacional T� � 14.7349 � �Ò¤� �ÍÒ�Ò� � ��3Í3 � É�� T� � 14.7349 � �Ò¤� �ÍÒ�Ò� � ��Í� � É��

u1= Velocidad up(pie/seg)

Q=Pie3/dia

Pb=Psia

Tb= ºR

D= ID (pulg)

T1=ºR

P1= Psia

Velocidad erosional.- Se debe tener en cuenta la velocidad erosional, velocidad producto del incremento

del caudal donde se puede percibir claramente la vibración en la tubería esta velocidad gasta en el interior

de la tubería a lo largo de cada tubería. Esta velocidad límite se lo puede calcular con la siguiente fórmula:

T��· � 100Åρ

Si la densidad de gas se expresa en términos de P y T esta umax se calcula con la siguiente formula

T��· � 100 � Ô É � W � _29 � Æ � !

umax =(pie/seg)

ρ=Lb/Pie3

R= 10.73 pie3*Psia/lb*mol*ºR

D=ID(pulg)

T= ºR



P= Psia

3) Corrección con el Nre. Un parámetro importante en la industria de un flujo es el Nre que esta caracterizado por el tipo de fluido en

la tubería, el Nre está definido como:

VA= � T � C � ρμ

Para los gases la ecuación de NRe es diferente

Sistema ingles

VA= � 0.0004778 � 0!�_�2 � 0Æ � Hμ � C2

Pb= Psia

Tb= ªR

G= gravedad específica

Q= Pie3/día

µ= Viscosidad (lb/pie-seg)

D= ID(pulg)


VA= � 0.5134 � 0!�_�2 � 0Æ � Hμ � C2

Pb= Kpa

Tb= ºK

G= gravedad específica

Q= m3/día

µ= Viscosidad (Poise g/cm-seg)

D= ID(mm)



Con este Reynolds corregido los flujos son:

Laminar 0-2000 Transicion 2000-4000 turbulento >4000

ASOCIANDO EL FACTOR DE TRANSCISION: Nos indica con la finalidad con la que se mueve una cierta

cantidad de gas, si el factor de fricción aumenta el factor de transmisión decrece.

¨ � 2√ � 4̈�

¨ � /4 � log $ е3,7 � C � 1,255 � ¨V¦�

ECUACION MODIFICADA DE COLEBROOK-WHITE: esta ecuación es válida para el flujo turbulento:

1√ � /2 � log $ е3,7 � C � 2,825V¦� � √ &

Lisas:

1√ � /2 � log $ 2,51V¦� � √ &

¨ � /4 � log $ е3,7 � C � 1,4125 � ¨V¦� &

ECUACION DE WEY MOUNT: la característica de esta ecuación es que se valen para otras presiones, alto

caudal y diámetros grandes. Atravez de su formula se puede calcular el caudal directamente conociendo

la G,Z, presión de entrada y salida, diámetro de la tubería y longitud de la tubería..

Sistema ingles:

H � 433,5 � À � 0_�!�2 � $!�� / !�� е�Æ � _# � k� � É& j,� � C�,��

Q= caudal de gas medido @ c.s.(g¡��+¡� � Ø]¨C&

E=eficiencia (%)

Tb=temperatura base (◦R)

Pb=presión base (psia)

P1=presión up aguas arriba (psia)



P2=presión down aguas abajo (psia)

G= gravedad especifica (adimensional)

Tf=temperatura flujo (◦R)

Le= longitud equivalente de la tubería (millas)

Z= factor de compresibilidad (adimensional)

D= diámetro interno de la tubería (pulgadas)

¨ � 11,18 � $C&3Ù

SISTEMA INTERNACIONAL

H � 3,7435 � 10`? � À � 0_�!�2 � $!�� / !�� е�Æ � _# � k� � É& j,� � C�,��

Q= caudal de gas medido @ c.s.( �¤Ú�&

E=eficiencia (%)

Tb=temperatura base (◦k)

Pb=presión base (kpa)

P1=presión up aguas arriba (kpa)

P2=presión down aguas abajo (kpa)

G= gravedad especifica (adimensional)

Tf=temperatura flujo (◦R)

Le= longitud equivalente de la tubería (km)

Z= factor de compresibilidad (adimensional)

D= diámetro interno de la tubería (m)

¨ � 6,521 � $C&3Ù

CORRECION POR FACTOR DE FRICCION.- para calcular la caída de presión tenemos que entender que el

factor de fricción, este factor depende del número de Reynolds el factor de fricción de darcy es el más



usado. Otro factor conocido es el de fanning, el factor de Fanny es numéricamente igual a ¼ del factor

de fricción de darcy.

® � 4

Existe una confusión entre estos dos factores. En los gases el factor de fricción es proporcional al

número de Reynolds según esta ecuación

� V¦� .STÁ7 SR;QPRA

Aplicable exclusivamente para gases y vapores

ECUACION DE COLEBROOK-WHITE.-

Esta ecuación relaciona el factor de fricción y el número de Reynolds con la rugosidad y el diámetro

interno. La ecuación que calcula el factor de fricción para flujo turbulento se calcula con la siguiente

fórmula:

1√ � /2 � log $ е3,7 � C � 2,51V¦� � √ & _TAÛTS=PG7 VA= ³ 4000

Donde:

f= factor de fricción (adm)

D= ID (pulg) WT�7<Q�R� A=SRGQ4R � �´� �¡+�+ �� ²�+¡��²� ¡l²��l � �¤

e= rugosidad absoluta (pulg)

Tubería liza el factor de fricción es: Tubería comercial es:

�√ � /2 � log $ �,��ÜÝÞ�√ & �√ � /2 � log $ е?,��¤&

Algunas rugosidades

1) Acero 0,0354

2) Acero comercial 0,0018

3) Hierro 0,0102

4) Hierro galvanizado 0,0059

5) Hormigón 0,0018

6) PVC 0,000059



F=16.7E (�ß¤ & 0.01961












� En El Sistema Internacional

Q= 1.002*10-2E (��Í�) ^1.02 (

Í� �`� ��Í� �ß j.��#��Ó&^0.51*D^2.53

F=19.08E (�ß¤ ) ^0.01961












� INSTITUTE OF GAS TECHNOLOGY (IGT):



� En el Sistema Ingles

Q= 136.9E (��Í�)^1.02 (

Í� �`� ��Í� �ß j.��#��à j.�&^0.555*D^2.667

E= pipeline efficiency, a decimal value less than 1.0

µ=gas viscosity, lb/ft-s


Q= 1.2822*10-3*E (��Í�) (

Í� �`� ��Í� �ß j.��#��à j.�& ᴧ0.555*Dᴧ2.667

µ=gas viscosity, poise.












� SPITZGLASS:

� En El Sistema Ingles

Q= 3.839*103E (��Í�)^1.02 (

Í�`Í�ß��#��Ó$�á�.âã áj.j?�¤&&^0.5*D^2.5

Q= 729.6087E (��Í�) ^1.02 (

Í�`� ��Í� �ß��#��Ó$�á�.âã áj.j?�¤&&^0.5*D^2.5















Q= 5.69*10-2E (��Í�)(

Í�`Í�ß��#��Ó$�áä3.ÙÙã áj.jj��¤&&^0.5*D^2.5

Q= 1.0815 *10-2*E (��Í�) (

Í� �`� ��Í� �ß��#��Ó$�áä3.ÙÙã áj.jj��¤&& ^0.555*D^2.667












� MULLER:

� En El Sistema Ingles

Q= 85.7368*E (��Í�) (

Í� �`� ��Í� �ß j.�?��#��à j.��j�& ^0.555*D^2.667













Q= 3.0398*10-2E (��Í�) (

Í� �`� ��Í� �ß j.�?��#��à j.��j�& ^0.575*D^2.725














� FRITZSCHE:

� En El Sistema Ingles:

Q= 410.1688*E (��Í�) (

Í� �`� ��Í� �ß j.��#��& ^0.538*D^2.69












� En El Sistema Internacional:

Q= 2.827*E (��Í�) (

Í� �`� ��Í� �ß j.��#��& ^0.538*D^2.69














ECUACION DEL AGA

Es la ecuación que utilizan todos los compradores y vendedores.

� � å � Åæz � çè

Q= Pc/Hr

Pf= psia

Hw= pulg de H2O

C= parámetro de corrección (corrige al fluido a la tubería y a las condiciones externas) está en función de

9 variables.

Su medición se hacen en

• Cercana o sobre la brida

• Intermedia

• Cercana o sobre la línea

Las 9 variables que corrigen son

1. Fb.- factor básico de orificio

2. Fpb.- factor de presión base

3. Ftb.- factor de temperatura base

4. Fgs.- factor de gravedad especifica

5. Ftf.- factor de temperatura de flujo

6. Fnr.- factor de numero de Reynolds

7. Y.- factor de expansión

8. Fm.- factor manométrico

9. FL.- factor de localización en función de la altitud y latitud

Entonces

å � éê � éëê � éìê � é�� éìz � éí~ � î � é� � éï

Ejm.

Datos.-

Q=2MMPCD

Di= 2.626 pulg

Pf= 1000 psig

Hw= 100 pul h2o



Pb= 14.73 psia

Tb= 60 *F

Tf= 80*F

2 ðð !]C � 1CñK24 �A< � {�� æåç~

] � HÅ!. � �6

� 83333√1014.73 � 100 � �ò�. òóô� Con este dato nos vamos a la tabla de Fb (factor básico de orificio) y calculamos el diámetro de la brida

en este caso para medición sobre brida es 1.125 pul

Con este diámetro vamos a transportar 83333 PCH de g



TEMA # 8

TANQUES DE ALMACENAJE

CLASIFICACIÓN:

� Construcción.

� Verticales

� Techo Fijo

� Techo Flotante

� Techo Superpuesto

� Horizontales

� Presión Atmosférica.

� Presión Mayor Atmosférica.

� Esféricos

� Uso.

� Producción.

� Refinería.

� Campo.

� Terminales.

� Reserva.

� Producto.

� Crudo.

� Gases.

� Gasolina.

� Diésel.

� Naftas.

� Etc.

� Presión a la que se encuentran Sometidos.

� Tanques Atmosféricos.

� Tanques Elevados.

� Tanques Abiertos.

� Tanques Cerrados.

� Tanques de Presión.

� Techo Cónico.



� Techo Superpuesto.

� Techo Flotante.

� Estructura.

� Abulanados.

� Flujo de Baja Presión.

� Soldados.

� Flujo de Baja y Alta Presión.

� Presión de Almacenamiento.

� Tanque Atmosférico.

� La Presión + 1 psi por encima de la Presión Manométrica.

� Tanque de Baja Presión.

� La Presión + 15 psi por encima de la Presión Manométrica.

� Tanque de Alta Presión.

� La Presión mayor a los 15 psipor encima que la Presión Manométrica.

ESPESOR DEL TANQUE:

G � 0,0001456 õ C õ $Z / 1& õ Ø

Donde:

G � À<^=<7A ðQPQ;7 W=%T=AQ�7 $^TS�&

C � CQR;=GA7 V7;QPRS �=S _RP%T= $.G&

Z � KSTAR $.G&

Ø � ÆAR4=�R� À<^=BQ.QBR �=S ¨STQ�7 %T= KS;RB=PR

TABLA:

DIAMETRO

(FT)

t

(PULG)



Menor – 50 3 16a

50 – 120 1 4a

120 - 200 5 16a

+ 200 3 8a

Otro parámetro es la Presión de Trabajo que va tener el Tanque.

Se consideran 3 aspectos:

1. Presión de Vapor del Líquido Almacenado.

2. Variación de la Temperatura entre la Superficie y la Fase Vapor.

3. Asentamiento por Vacío.

• La Prueba Hidráulica se hace con Agua.

• La Pruebo de Diseño se hace con Petróleo.

PRESIÓN DE TRABAJO

ö � æ � ÷$∆ / ë& õ � / �òóì � �òóø / � ö � !A=<QóP �= _ARÛRÁ7 $^<Q�&

! � !A=<QóP �= R^7A �= SQ%TQ�7 @ _=;^. ðR¸. $^<QR&

∆� !A=<QóP KÛ<7STGR �=S _RP%T= R<=PGR;Q=PG7 ;R¸. $^<QR&

^ � !A=<í7P �= R^7A �=S kQ%TQ�7 @ _=;^. ;QP. $^<QR&

_ � _=;^=ARGTAR ðR¸Q;R $°¨&

K � !A=<QóP KG;7<.=AQBR $^<QR&



ELEMENTOS MINIMOS QUE SE DEBEN TENER UN TANQUE VERTICAL (ACCESORIOS)

Tanques Verticales Autosoportados

1. Tubería de Entrada al Tanque

2. Salida del Fluido Almacenado en el

Tanque

3. Drenaje común, Sin Sumidero

4. Venteos o Ventilas

5. Entrada de Hombre

ENTRADA DE HOMBRE

La más pequeña de 50 cm de diámetro.

La más grande hasta 93 cm.

En la parte externa del Tanque debe cumplir 3 especificaciones principales:

� Escaleras.

� Plataformas.

� Barandales.

Estos 3 deben ser metálicos.

� Las plataformas y las escaleras el ancho mínimo de 24 pulg. y deben ser de material

antideslizante.

� Los barandales deben tener una altura mínima de 42 pulg.

� La distancia entre poste no deberá ser mayor a 46 pulg.

� Escaleras y plataformas deberán soportar carga viva concentrada de 1000 lbs.

CONSIDERACIONES DE DISEÑO

La información mínima que se requiere para consideraciones de diseño es:

� Volumen

� Temperatura

� Peso Específico del Fluido

� Corrosión Permisible

� Velocidad del Viento

� Coeficientes Sísmicos



No se deberán suponer condiciones, el sobre espesor por corrosión se debe incluir en el fondo, cuerpo y

techo del tanque.

DISEÑO DEL FONDO DEL TANQUE

Primer dato a considerar es la resistencia permisible del suelo que no deberá ser menor a 3000 lbs / ft2.

El espesor mínimo del fondo se selecciona de la siguiente tabla:

Diámetro Tk (m)

Esfuerzo Mínimoý� ��a

1989 2109 2320 2500

0 - 19,05 6,35 6,35 7,14 8,75

19,05 - 25,4 6,35 7,14 9,52 11,11

25,4 - 31,75 6,35 8,73 11,91 14,28

31,75 - 38,10 7,93 11,11 14,28 17,46

38,10 - 44,45 8,73 12,70 15,87 19,05

DISEÑO DEL CUERPO DEL TANQUE

El cuerpo del tanque viene por láminas.

El espesor de la pared del cuerpo para resistir la Carga Hidrostática será mayor que el calculado para

condiciones de diseño pero en ningún caso deberá ser menor al valor presentado en este cuadro.

Diam. Nominal

(m)

T min. (mm)

0 – 15,24 4,76

15,24 – 36,57 6,35

36,57 – 60,96 7,93

60,96 - 9,52



Para Condiciones de Diseño

ìþ � ó, óóó� õ � õ $ç / �& õ �

�þ � å�

Para Condiciones de Prueba

ìì � ó, óóó� õ � õ $ç / �&�ì � å�

G+ � À<^=<7A $;;& CQ<=ñ7 G² � À<^=<7A $;;& !AT=ÛR C � CQR;=GA7 V7;QPRS $B;& Z � KSGTAR $B;& Æ � C=P<Q�R� W=SRGQ4R ]� � ]7AA7<QóP K�;Q<QÛS=

Ø+ � À<.T=A�7 ¿� B;�a $CQ<=ñ7&

Ø² � À<.T=A�7 ¿� B;�a $!AT=ÛR&

TECHO

Tanques no mayores a 60 ft.

ìì � ��{óó õ ��ö

� ��. � �ô° � �í. � �, �°

EJERCICIO:

C � 1767 B; Z � 798,2 B; K / 283 / ] ]� � 0,16 B;

Ø+ � 1410 ¿� B;�a

Ø² � 1580 ¿� B;�a KPB�7 � 182,9 B; kRA�7 � 609,6 B; Æ � 0,8 _# l# � 6,35 ;;




ìþ � ó, óóó� õ � õ $ç / �& õ �

�þ � å�


ìì � ó, óóó� õ � õ $ç / �&�ì � å�

DISEÑO DEL CUERPO

�°�íïï�� ç�í�y�

V°�l¡�� 798,2 B;182,9 B; � 5,35 � 6 � RPQSS7<

ANILLO #1


G+ � 0,0005 õ 1767 õ $978,2 / 30,48& õ 0,81410 � 0,16

G+ � 0,635 B; � 6,35 ;;


G² � 0,0005 õ 1767 õ $978,2 / 30,48&1580 � 0,16

G² � 0,690 B; � 6,90 ;;

De tabla . 8 $CÜ& G�¡l � 6,35 ;;

Como el dato es menor que el dato calculado se toma el mayor ì� � ò,�ó ��



ANILLO #2

978,2 B;182,9 B;795,3 B;


G+ � 0,0005 õ 1767 õ $795,3 / 30,48& õ 0,81410 � 0,16

G+ � 0,543 B; � 5,43 ;;


G² � 0,0005 õ 1767 õ $795,3 / 30,48&1580 � 0,16

G² � 0,588 B; � 5,88 ;;

De tabla . 8 $CÜ& G�¡l � 6,35 ;;

Como el dato es mayor que el dato calculado se toma el sacado de tabla ì� � ò, ��

ANILLO #3

795,3 B;182,9 B;612,4 B;


G+ � 0,0005 õ 1767 õ $612,4 / 30,48& õ 0,81410 � 0,16

G+ � 0,452 B; � 4,52 ;;


G² � 0,0005 õ 1767 õ $612,4 / 30,48&1580 � 0,16

G² � 0,485 B; � 4,85 ;;

De tabla . 8 $CÜ& G�¡l � 6,35 ;;




ANILLO #4

612,4 B;182,9 B;429,5 B;


G+ � 0,0005 õ 1767 õ $429,5 / 30,48& õ 0,81410 � 0,16

G+ � 0,360 B; � 3,60 ;;


G² � 0,0005 õ 1767 õ $429,5 / 30,48&1580 � 0,16

G² � 0,383 B; � 3,83 ;;

De tabla . 8 $CÜ& G�¡l � 6,35 ;;


ANILLO #5

429,5 B;182,9 B;246,6 B;


G+ � 0,0005 õ 1767 õ $246,6 / 30,48& õ 0,81410 � 0,16

G+ � 0,257 B; � 2,527 ;;


G² � 0,0005 õ 1767 õ $246,6 / 30,48&1580 � 0,16

G² � 0,281 B; � 2,81 ;;

De tabla . 8 $CÜ& G�¡l � 6,35 ;;


ANILLO #6

246,6 B;182,9 B;063,7 B;




G+ � 0,0005 õ 1767 õ $63,7 / 30,48& õ 0,81410 � 0,16

G+ � 0,177 B; � 1,77 ;;


G² � 0,0005 õ 1767 õ $63,7 / 30,48&1580 � 0,16

G² � 0,179 B; � 1,79 ;;

De tabla . 8 $CÜ& G�¡l � 6,35 ;;


DISEÑO DEL TECHO

ìì � ��{óó õ ��ö

G² � 17674800 õ sin 20 � 1,076 B;

G² � 1,076 B; � 0,16 B; � 1,236 B; G² � 12,36 ;;

�, ôò �� ìì � 12,7 ;;

Se encuentra dentro del rango, por lo tanto: ìì � ��, �ò ��

Engineering

Transporte y almacenaje de HCB