PERFIL PROYECTO de GRADO Franz Gabriel Zenteno Callahuara

UAGRM YPFB LOGISTICA

CALCULO DEL DIAMETRO OPTIMO DE TUBERIA PARA EL POLIDUCTO COCHABAMBA MONTERO “PCM” MEDIANTE

ANALISIS DE MATERIA Y ENERGIA

1. INTRODUCCION

Un poliducto es un sistema de tuberías el cual transporta una gran variedad de productos terminados, como ser gasolina, diesel oil, kerosene, GLP, jet fuel, av-gas y otros derivados según sea el requerimiento. El transporte se realiza en paquetes sucesivos denominados baches. Un poliducto puede contener cuatro o cinco productos diferentes en distintos puntos de su recorrido, que son entregados en las terminales de recepción o en estaciones intermedias ubicadas a lo largo de la ruta.Entre todos los medios empleados para el transporte de hidrocarburos, el transporte por poliductos ofrece los costos variables más bajos y al mismo tiempo, un régimen de operación altamente fiable.Por estas razones, el volumen de productos transportados mediante poliductos representa una proporción muy alta con respecto al total. Sin embargo y a pesar de la frecuencia del uso de este medio de transporte y de la importancia de la buena programación de los poliductos, la literatura dedicada a este aspecto es relativamente escasa.

2. JUSTIFICACION2.1. Justificación teórica

El investigador espera, obtener resultados que corroboren su investigación y conocer con mayor medida el comportamiento de estas variables que son objeto de estudio.

2.2. Justificación Metodológica

El cálculo planteado podría servir de aporte para estructurar problemas similares al investigado logrando con ella mejoras en la forma de dimensionar tuberías mediante un análisis de balance de materia y energía.

2.3. Justificación Práctica

Ofrecer a YPFB Logística una propuesta al problema del transporte mediante el cálculo del diámetro óptimo de tubería para la construcción del poliducto Cochabamba-Montero “PCM”.

Franz Gabriel Zenteno Callahuara Pagina 1 PERFIL PROYECTO DE GRADO


2.4. Justificación Social

Con el cálculo del diámetro de tubería para la construcción del poliducto Cochabamba-Montero “PCM”, alivianara en gran medida los problemas de transporte que tiene YPFB Logística para abastecer de productos terminados (Gasolina, Diesel oil) a todo el norte integrado de Santa Cruz, área que consume grandes cantidades de diesel oil, debido la agroindustria que maneja.

Inclusive sustituiría el volumen transportado desde Cochabamba hacia Trinidad, mediante la conexión de un ramal que vaya hacia la estación terminal en Puerto Villarroel.

2.5. Justificación Ambiental

Las inversiones en hidrocarburos traen aparejadas consecuencias para las poblaciones rurales afectadas y su hábitat, que son previsibles y pueden evitarse, total o parcialmente, o consecuencias imprevisibles, que son el resultado de procesos de acumulativos, que se manifiestan recién en el largo plazo.

El transporte de hidrocarburos por ductos es una manera segura, practica, constante y efectiva de transporte de hidrocarburos, causando menor impacto ambiental que el transporte por vagones cisterna, camiones cisterna y barcazas, los cuales están propensos a sufrir problemas de derrames debido a accidentes (sea por falta de mantenimiento, colisiones con otras unidades de transporte, etc.).

2.6. Justificación Económica

Con el cálculo del diámetro óptimo de tubería para la construcción del Poliducto Cochabamba-Montero YPFB Logística ofrecerá un régimen de operación altamente fiable que aminorara en gran medida los costos de transporte que actualmente se realizan mediante el uso de camiones cisternas, siendo también un ahorro para el estado en cuanto a transporte de productos importados.

2.7. Justificación Académica

Se espera que el siguiente trabajo sirva de aporte y guía estructurada en cuanto al cálculo optimo de ductos que transportan productos terminados en nuestro país.



3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

¿EN QUE MEDIDA EL ANALISIS DE BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA OPTIMIZARA EL DIAMETRO DE TUBERIA DEL POLIDUCTO COCHABAMBA-MONTERO?

4. OBJETIVO PRINCIPAL

OPTIMIZAR EL DIAMETRO DE TUBERIA DEL POLIDUCTO COCHABAMBA-MONTERO “PCM” MEDIANTE ANALISIS DE BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA.

5. OBJETIVOS ESPECIFICOS- ESTABLECER UNA GUIA RAPIDA DE CRITERIOS Y CONSIDERACIONES QUE SE

NECESITAN PARA:a) CALCULAR EL DIAMETRO OPTIMOb) SELECCIONAR LA TUBERIA O TUBERIAS QUE SOPORTARAN LA CARGA QUE SE

TRANSPORTARA

EL DIMENSIONAMIENTO SE REALIZARA CUMPLIENDO CON LOS PASOS DEL CODIGO ASME B31.4 TRANSPORTE DE HIDROCARBUROS LIQUIDOS POR DUCTOS.

- REALIZAR EL ANALISIS DE BALANCE DE MATERIA EN FUNCION A LAS PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS Y EL VOLUMEN DE TRANSPORTE, PARA OBTENER EL DIAMETRO ÓPTIMO DE TUBERIA.

- REALIZAR UN ANALISIS DE BALANCE DE ENERGÍA EN FUNCIÓN A , UN PERFIL TOPOGRAFICO DE ALTURAS Y DISTANCIAS ENTRE LAS CIUDADES DE COCHABAMBA Y MONTERO, PARA

a) OBTENER LA ENERGIA TOTAL QUE SE NECESITARA PARA TRANSPORTAR EL FLUIDO

b) LAS CARGAS TOTALES QUE DEBERA SOPORTAR LA TUBERIA O TUBERIAS SELECCIONADAS

- COMPARAR LOS RESULTADOS CALCULADOS MEDIANTE EL PROCEDIMIENTO Y LOS DATOS REALES QUE TIENE OTRO POLIDUCTO PARA MEDIR SU CONFIABILIDAD.



6. MARCO TEORICO6.1. Medida.- Es la acción y efecto de medir, es una expresión numérica, que muestra

la relación que existe entre una magnitud y otra de la misma condición, adoptada convencionalmente como unidad.

6.2. Análisis.- Un análisis puede realizarse cuando se estudia determinado texto o autor con fines académicos, que consiste en indagar si la forma que se le da al texto al producirlo es congruente con la intención comunicativa del autor. Para este tipo de investigación se entiende con la distinción de separación de las partes de un todo abstracto que será analizado hasta llegar a conocer sus principios o elementos para ser concretizados en un marco general.

6.3. Balance de materia.- Es el cálculo de todos los materiales que entran se acumulan, aparecen, desaparecen y salen en un determinado periodo de tiempo y en una zona determinada de proceso que puede ser transformativa o no.Ejemplo. No transferible. Transportar diesel, entra diesel y sale diesel

Transferible. Refinería, entra crudo y sale como gasolina, diesel, kerosene, etc.

El balance de materia viene a ser una aplicación global de principio de conservación de la materia. (1)

6.4. Balance de energía.- Es un cálculo de todas las energías que entran y salen y se acumulan en un proceso industrial. Las ecuaciones nos permiten conocer uno de los términos en función a los demás que son conocidos y balance de energía solo se puede aplicar teniendo en cuenta la energía total, es decir conociendo todas la energías existentes entre otras podemos citar: Calorífica, Interna, química, potencial, cinética, etc. Admitiendo que se trata de magnitudes homogéneas (es decir que se puede medir en las mismas unidades). (1)

6.5. Principio de conservación de la materia.-Para estudiar este fenómeno nos vamos a imaginar una tubería rectilínea por la cual va a estar circulando un fluido, vamos a suponer en estado estacionario.

1 1 Enrique Cuellar, compilador. La propiedad intelectual; Apuntes de la materia de Transporte y almacenaje de Hidrocarburos. Santa Cruz, Bolivia: UAGRM; 2010 pag.1-5



La cantidad que descarga la tubería es la misma para intervalos de tiempos iguales (Q=ctte).

Para ello vamos a considerar 2 secciones de tuberías y vamos a suponer que no hay pérdida de materia entre las dos secciones.

A1* Ū 1*P1= A2* Ū 2*P2 Ecuación de la continuidad.

6.6. Principio de conservación de la energía.- Todo fluido en circulación contiene cierta cantidad de energía, ya sea cinética, potencial, interna y fuerzas exteriores.

EC=½*m* Ū2 (kg*m)

Ep=m*g*h (kg*m)

Ei=U (Kcal)

Ef=P* Ū (kg*m)

J= Equivalente mecánico de calor (427 kg*m/Kcal)

Si dividimos las expresiones entre (m*g).

EC=½* Ū2/g (m)

Ep=h (m)

Ei=U/(m*g)

Ef=P* Ū/(m*g)

Energía= Esta en función de la Carga Ec y la Altura Ep, considerando las otras dos energías como despreciables para cálculos en flujos continuos.

Cuando el fluido que ocupa la sección 1 se desplaza una distancia dL, habiendo recibido del exterior una cierta cantidad de energía dq =Energía calorífica, si no hay perdidas de energía, el principio de conservación de la energía hace que se cumplan la siguientes ecuaciones.



dh+Ū dŪg

+d (PV )+JdV=Jdq

En los fluidos reales hay fricción y esa fricción genera una pérdida de carga por fricción (dhf), que se transforma en calor y esa unidad de calor será.

dhf=JdqFAplicando fricción para ecuación real.

d h+Ū dŪg

+VdP+PdV +JdU=Jdq+Jdqf

J (dq+dqf )=JdU+PdV

dh+Ū dŪg

+VdP+dhf=0

∫1

2

dh+∫1

2Ū dŪg

+∫1

2

VdP+∫1

2

dhf=0

(h2−h1 )+(Ū 22

2 g−Ū 12

2g )+∫12

VdP+ (hf 2−hf 1)=0

h1+Ū 12

2g+hf 1=h2+

Ū 22

2 g+hf 2+∫

1

2

VdP

Si entre los puntos 1 y 2 hubiese instalado una bomba que le comuniqué al fluido cierta cantidad de energía o una turbina que recibe energía de la corriente fluida, en el 1er miembro debemos introducir el término Wo.

Wo(+)=BombaWo(-)=Turbina

Esta ecuación es la primera aproximación a la ecuación del transporte por la que debe expresarse en unidades de longitud.

Wo= metros



6.7. Ecuación Aplicada a líquidos.- Se considera en flujo isotérmico el transporte de líquidos, porque normalmente se transportará líquidos en tuberías no aisladas, donde el caudal generado por fricción se disipa al exterior a través de las paredes de la tubería.Como se trata de líquidos son poco compresibles entonces el volumen específico va a ser constante (V=ctte.)

∫1

2

VdP=V∫1

2

dP=V (P2−P1 )

V=1γ

h1+Ū 12

2g+P1γ±W o=h2+

Ū 22

2 g+P2γ

+hf

Wo= Trabajo o carga que ha de suministrar una bomba para obtener una determinada circulación y va a estar expresada como una altura equivalente.

6.8. Flujo.- Movimiento continuo del fluido en una dirección.

6.8.1. Definición de fluido.- Los fluidos son sustancias capaces de fluir y se adaptan a la forma de los recipientes que los contienen. Todos los fluidos son compresibles en cierto grado y ofrecen poca resistencia a los cambios de forma.Los fluidos pueden dividirse entre líquidos y gases. Las diferencias esenciales entre líquidos y gases son, los líquidos son incompresibles, ocupan un volumen definido y



tienen superficies libres. Los gases son compresibles y la masa dada de un gas se expansiona hasta ocupar todas las partes del recipiente que lo contiene. (22)

6.9. Propiedades de los fluidos.6.9.1. Peso especifico.- El peso específico ϒ de una sustancia es el peso de la unidad de

volumen de dicha sustancia. En los líquidos, ϒ puede considerarse constante para las variaciones ordinarias de presión. El peso especifico del agua para las temperaturas más comunes es de 1000kp/m3. (2)

ϒ=(m/v)*g Kp=Kilogramo peso

6.9.2. Densidad de un cuerpo.- Masa por unidad de volumen, o también el peso específico dividido entre la gravedad. (2)

D=m/v

6.9.3. Densidad relativa o gravedad específica de un cuerpo.- La densidad relativa de un cuerpo es un número adimensional que viene dado por la relación de la densidad de una sustancia cualquiera a la densidad del agua que se toma como referencia a una temperatura de 60°F. (2)

6.9.4. Viscosidad de un fluido.- La viscosidad de un fluido es aquella propiedad que determina la cantidad de resistencia opuesta a las fuerzas cortantes. La viscosidad se debe primordialmente a las interacciones entre las moléculas del fluido.Las viscosidades en los manuales bien dadas normalmente en poises y Stokes(Unidades del sistema cgs) y en ocasiones en grados o segundos Saybolt, a partir de medidas en viscosímetros.En los líquidos la viscosidad disminuye al aumentar la temperatura, pero no se ve afectada apreciablemente por las variaciones de presión. La viscosidad absoluta de los gases aumenta al aumentar la temperatura, pero casi no varía con la presión. Como el peso especifico de los gases varía con la presión (A temperatura constante), la viscosidad cinemática es inversamente proporcional a la presión.

6.9.5. Gravedad API.- La gravedad (peso por unidad de volumen) del petróleo crudo u otros fluidos relacionados, según medición realizada con el sistema recomendado por el API. Su relación con la gravedad especifica se representa con la siguiente fórmula: gravedad API=(141.5/SGf-131.5)

2 Schaum, Giles Ranald V, Evett Jack B, Liu Cheng. Mecánica de los fluidos e hidráulica 3ra Ed. Madrid, España: Editorial Mc Graw Hill; 2003.



6.9.6. Especificaciones de los fluidos que serán transportados en el poliducto Cochabamba-Montero.

PRODUCTO Grav. API

Grav. Esp.(60°F/60°F) VISCOCIDAD (cp)

Gasolina Especial 65 0,7200 0,600

Diesel Oil 40 0,8250 4,453

Kerosene 50 0,7800 1,585

GLP 131 0,5400 0,136

Jet fuel 51 0,7760 1,300

6.9.6.1. Diesel oil.- Son hidrocarburos líquidos que se emplean como combustibles en motores de combustión interna del tipo de ignición por compresión, se obtienen a partir del proceso de refinación del petróleo, se les conoce comúnmente con el nombre de destilados medios y se caracterizan porque están constituidos por fracciones de destilado que destilan a una temperatura mayor que la del queroseno, a las cuales se les puede agregar aditivos con el propósito de mejorarles sus características de comportamiento y su estabilidad de almacenamiento. Se emplean en motores de baja y alta velocidad de las instalaciones industriales o en motores de vehículos automotores de servicio pesado, tales como tractores, autobuses o vehículos similares, los cuales prestan servicios que involucran velocidades uniformes y cargas relativamente altas.Liquido de color amarillo y olor característico que tiene un punto de inflamabilidad de 71°C

6.9.6.2. Gasolina especial.- Son productos derivados del petróleo que se emplean como combustibles en motores de combustión interna del tipo de encendido por chispa. Se obtienen a partir de la destilación fraccionada del petróleo o mediante la aplicación de procesos químicos complejos, tales como, descomposición térmica o catalítica, polimerización, alquilación, isomerización, reformado catalítico y otros. Se encuentran constituidas por mezclas de hidrocarburos líquidos de relativa volatilidad, a los cuales se les puede agregar aditivos con el propósito de mejorarles sus características de comportamiento.

6.9.6.3. Kerosene.- Son productos derivados del petróleo para uso domestico extraidos de una mezcla de hidrocarburos parafínicos, olefínicos, cicloparafínicos y aromáticos con Nº de átomos de carbono en el rango C10-C14 y tienen un punto de inflamabilidad de 38°C.En Poliductos este producto es utilizado como bache separador entre la gasolina y el diesel debido a que posee una composición química intermedia entre ambos productos.

6.9.6.4. Gas licuado de petróleo GLP.- Mezcla de hidrocarburos parafínicos gaseosos pesados, principalmente butano y propano. Estos gases que se licuan con



facilidad a presiones moderadas pueden transportarse como líquidos y convertirse en gases en cuanto se los descomprime. Por lo tanto, el gas licuado de petróleo constituye una fuente portátil de energía térmica que tiene múltiples aplicaciones en áreas en que la distribución de gas natural no es posible. También se lo utiliza como combustible para motores de combustión interna y tiene muchos usos domésticos e industriales. Las principales fuentes son el gas natural y el de refinería, de los que se separa el gas licuado de petróleo por fraccionamiento.

6.9.6.5. Jet fuel.- Es una mezcla de hidrocarburos compuesta de aromáticos, olefinas y naftenos, tiene un punto de inflamación de 38°C al igual que el kerosene y es usado como combustible de aviones.

6.9.6.6. Av-Gas.- Es un derivado del petróleo usado destino al uso civil de avionetas y aviones con motor a explosión, este combustible se consume en menor medida y tiene una tendencia es a desaparecer del mercado, puesto que contiene compuestos químicos de plomo que emplea como antidetonantes. Se trata de un producto que, al igual que otras gasolinas, es altamente inflamable y volátil a temperaturas usuales de trabajo. Esto exige que los equipos y los procedimientos de manejo hayan de ser controlados en extremo.La graduación del combustible AVGAS se define según su índice de octano, de manera que en aviación se habla de dos clasificaciones diferentes, en función de si el combustible es o no una mezcla enriquecida. Esto redunda en un sistema de numeración múltiple. Por ejemplo: AVGAS 100/130 (siendo el índice de la mezcla no enriquecida 100 y el de la enriquecida 130).En el pasado, fue común la existencia de diferentes grados de gasolina de aviación (por ejemplo, 80/87, 91/96, 100/130, 108/135 y 115/145) Sin embargo, al decrecer la demanda se ha terminado por emplear un único grado: el 100/130. La razón de emplear comúnmente en su denominación como única cifra la del índice de octano para la mezcla no enriquecida es simplemente la sencillez y la intención de evitar confusiones.. Es por ello que se habla de “AVGAS 100”

6.9.6.7. Secuencia de transporte.- Normalmente los productos se transportan en la siguiente secuencia.

Lote 1 Lote 2 Lote 3 Lote 4 Lote 5 Lote 6 Lote 7Gasolina

Kerosene Diesel Kerosene Gasolina

GLP Gasolina

6.9.6.8. Producto terminado.- Se considera así a los productos derivados del petróleo extraídos por refinería, como ser gasolina, diesel oil, kerosene, etc. Los productos terminados poseen propiedades constantes.

.6.10. Presión.- El término presión se refiere a los efectos de una fuerza que actúa

distribuida sobre una superficie. La fuerza puede ejercerla un sólido, un liquido o



un gas. Frecuentemente, la fuerza causante de una presión es simplemente el peso de un cuerpo o material.La presión es una magnitud muy importante en los problemas de la mecánica de fluidos y de la hidráulica.

6.10.1. Presión de un fluido.- La presión de un fluido se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y actúa normalmente a cualquier superficie plana. En el mismo plano horizontal, el valor de la presión en un líquido es igual en cualquier punto.(3)

6.10.2. Presión hidrostática.- Es la presión que ejerce un fluido cuando está en estado de reposo y dependerá de la densidad y la altura de la columna del fluido.

6.10.3. Presión de diseño.- Es la presión interna a la que se diseña el ducto y es igual a 1.1 veces de la presión de operación máxima.(4)

6.10.4. Presión de operación máxima (MAOP)= Es la presión máxima la que se espera que un ducto sea sometido durante su operación. (4)

6.10.5. Presión Interna (PI).- Es la presión generada en las paredes internas de la tubería por efecto del fluido transportado.

6.10.6. Presión Interna de diseño.- Los componentes de tubería en cualquier punto del sistema de tubería, deben ser diseñando para una presión interna, la cual no debe ser menor a la presión máxima de estado estable de operación en ese mismo punto, o menor que la presión estática en ese punto con la en un condición estática.(5)La máxima presión de estado estable de operación, debe ser la suma de la presión estática, la presión requerida para superar las pérdidas de fricción, y cualquier requerimiento de contra-presión. Debe tomarse en cuenta la presión hidrostática, de la manera apropiada, en la modificación de la presión interna de diseño para su uso en cálculos que tomen en cuenta la presión de diseño de los componentes de la tubería. Se permite el incremento de presión por encima de la máxima presión de operación de estado estable, debido al oleaje y otras variaciones del funcionamiento normal. (5)

6.10.7. Presión Externa de Diseño.- Los componentes de la tubería, deben ser diseñados para resistir el diferencial máximo posible entre las presiones externas e internas a las que dicho componente vaya a ser expuesto.(5)

3 Schaum, Giles Ranald V, Evett Jack B, Liu Cheng. Mecánica de los fluidos e hidráulica 3ra Ed. Madrid, España: Editorial Mc Graw Hill; 2003.

4 Petróleos Mexicanos (PEMEX). Norma NRF-030-PEMEX-2006. Diseño, construcción, inspección y mantenimiento de ductos terrestres para transporte y recolección de hidrocarburos. México DF, México: PEMEX; 2006.

5 Sociedad americana de ingenieros mecánicos (ASME). Código ASME para tuberías a presión B31.4. Sistemas de transporte de hidrocarburos líquidos y otros líquidos por ductos de tubería. New York, EUA: ASME; 2006



6.10.8. Presión de vapor.- Cuando tiene lugar el fenómeno de la evaporación dentro de un espacio cerrado, la presión parcial a que dan lugar las moléculas de vapor se llama presión de vapor. Las presiones de vapor dependen de la temperatura, aumentando con ella. (3)

6.10.9. Presión de vapor Reid.- Es la presión que ejercen los vapores de una substancia líquida en particular, cuando se liberan de la fase líquida al estar encerrados en un recipiente hermético a una temperatura de 37,8 ºC. Dicha presión es una medida de la tendencia de la substancia líquida a evaporarse.

6.10.9.1. Punto de inflamabilidad.- es la temperatura más baja a la cual se inflaman momentáneamente los vapores que se desprenden de los productos derivados del petróleo, cuando se les aplica una pequeña llama bajo determinadas condiciones de prueba.

6.10.9.2. Volatilidad: es la facilidad con la cual una substancia líquida tiende a pasar del estado líquido al gaseoso, o sea la tendencia que poseen los líquidos a evaporase o a vaporizarse.

6.11. Análisis de flujo.- Con los volúmenes y propiedades de los fluidos de este poliducto se presenta un análisis de flujo de fluidos en la trayectoria que recorrerá el ducto. Se determinará el comportamiento del fluido mediante el uso de caudales diferentes a diferentes diámetros, lo cual permitirá determinar tiempos de circulación. Los datos que se obtengan sugerirán cambios en el diámetro del ducto, propiciando eficiencia en el transporte.

6.12. Análisis de presión.- Con los datos del perfil topográfico del poliducto se presenta un análisis de presión hidrostática. El cual se determinará el comportamiento del fluido influenciado por la presión hidrostática, el análisis permitirá determinar presiones requeridas para vencer presiones hidrostáticas, conocida como presión de circulación. Los datos que se obtengan sugerirán la ubicación y el diseño de estaciones intermedias de bombeo o el diseño de diseño de estaciones reductoras.

6.13. Optimizar.- Buscar la mejor manera de realizar una actividad. Maximizar o minimizar una determinada expresión.

6.13.1. Optimo.- Sumamente bueno; que no puede ser mejor.6.13.2. Diámetro óptimo.- Aplicado al problema planteado presenta un análisis de flujo de

fluidos influenciado por la presión hidrostática, la cual deberá simularse con diferentes caudales y diámetros hasta obtener el diámetro optimo que satisfacerá los requerimientos de el norte integrado de Santa Cruz por las próximas gestiones.

6.14. Diámetro.- Considerado como la recta que cruza el círculo, dividiendo este en dos partes iguales, constituyéndose en el eje central de mismo.La distancia transversal de un circulo medida a través de su centro.

6.14.1. Espesor de tubería.- Es la diferencia que existe entre el diámetro externo y interno. Responde a la siguiente ecuación.



Espesor=OD−ID2

6.14.2. Diámetro interno.- Es la distancia transversal del círculo interior de una tubería medida a través de su centro.

6.14.3. Diámetro externo.- Es el diámetro que corresponde a la superficie exterior de la tubería.

6.14.4. Importancia del cálculo del diámetro óptimo de tubería.- Es importante porque el resultado de este cálculo, sirve de base para el diseño de ductos, es decir con el podemos seleccionar tuberías que soporten las condiciones de flujo que hayamos sacado como resultado.El cálculo del diámetro optimo estará en función de (Caudal, gravedad especifica, viscosidad, Numero de Reynolds, perdidas por fricción de tubería hf, perdidas por accesorio, longitud del tramo , gravedad, velocidad límite y sobre todo la potencia de la bomba).

6.14.4.1. Caudal.- Que será evaluada en m3/día en función a los volúmenes que se transportan hacia montero.

6.14.4.2. Gravedad Especifica.- Representativa de cada producto, tomando como base al producto más pesado.

6.14.4.3. Viscosidad.- Representativa de cada producto, tomando como base al producto más liviano y el más pesado.

6.14.4.4. Numero de Reynolds.- Es un numero adimensional, viene dado por el cociente de las fuerzas de inercia por las fuerzas debidas a la viscosidad. Calculo que nos



permite observar en que régimen de bombeo se opera, Flujo turbulento y Flujo laminar, el cual está en función del(diámetro, viscosidad, Grav. Esp. y caudal).El número de Reynolds es importante en los cálculos de fluidos hidráulicos para determinar el tipo de circulación del fluido, es decir, si es laminar o turbulento. El margen de transición tiene lugar aproximadamente entre los 2000 y 3000 unidades adimensionales, debajo de 2000 el flujo es laminar, por encima de 3000 el flujo es turbulento.

6.14.4.5. Perdidas por Fricción de tubería “hf”.- Considera como la perdida por rozamiento entre las superficies de la tubería y el fluido, que esta en función de (viscosidad, longitud de tubería, velocidad del fluido, gravedad y diámetro).

6.14.4.6. Perdidas por fricción de accesorios.- Considerados principalmente las válvulas de seccionamiento, utilizadas para seccionar tramos de tubería para reparación, mantenimiento o emergencia del ducto.

6.14.4.7. Longitud del tramo.- Distancia la cual recorre el fluido.

6.14.4.8. Gravedad.- Acción que ejerce la tierra sobre un cuerpo, atrayendo esta hacia la misma.

6.14.4.9. Velocidad límite.- Es la velocidad máxima a la cual el ducto puede enviar los paquetes sucesivos de productos, el objetivo es de no generar un gran volumen de interface (blend) debido a la turbulencia.

6.14.4.10. Potencia de la Bomba.- Fuerza con la cual una bomba puede levantar el fluido por encima de la misma, y darle impulso en dirección determinada.Para lo cual la manipulación optima de las mismas permitirá elegir el diámetro que será utilizado en el poliducto.

6.15. Tubería.- Conducto formado de tubos por donde se lleva el agua, los gases combustibles, etc. Conjunto de tubos.

6.15.1. Tubo.- Pieza hueca, de forma por lo común cilíndrica y generalmente abierta por ambos extremos.Elemento realizado en diversas materias destinado al transporte de fluidos.

6.16. Ducto.- Sistema de tubería con diferentes componentes tales como válvulas, bridas accesorios, espárragos, dispositivos de seguridad o alivio, etc., por medio del cual se transportan los hidrocarburos (líquidos o gases).



Ducto.- Son las tuberías e Instalaciones Complementarias, destinadas al transporte de hidrocarburos desde el Punto de Recepción hasta el Punto de Entrega. Se incluye dentro de esta definición a las estaciones de compresión que cuentan con Concesión otorgada por el Ente Regulador. (6)

6.16.1. Ducto de transporte.- Es la tubería que conduce los hidrocarburos en una fase o multifases, entre estaciones y/o plantas para su proceso, bombeo, compresión y almacenamiento.

6.16.2. Oleoducto.- Sistema de tuberías que transporta petróleo.

Oleoducto.- Para fines del presente Reglamento, es el ducto o sistema de ductos que cuenta con Concesión o licencia, utilizado para el transporte de petróleo crudo, condensado, gasolina natural, crudo reconstituido y gas licuado de petróleo GLP. (6)

6.16.3. Gasoducto.- Sistema de tuberías que transporta GasGasoducto.- Para fines del presente Reglamento, es el ducto o sistema de ductos que cuenta con Concesión o Licencia, utilizado para el transporte de Gas natural. (6).

6.16.4. Poliducto.- Un poliducto es un sistema de tuberías el cual transporta una gran variedad de productos terminados, como ser gasolina, diesel oil, kerosene, GLP, jet fuel, av-gas y otros derivados según sea el requerimiento. El transporte se realiza en paquetes sucesivos denominados baches. Un poliducto puede contener cuatro o cinco productos diferentes en distintos puntos de su recorrido, que son entregados en las terminales de recepción o en estaciones intermedias ubicadas a lo largo de la ruta.Poliducto.- Para fines del presente Reglamento, es el ducto o sistema de ductos que cuenta con Concesión, utilizado para el transporte de productos refinados de petróleo y GLP. (6)

6 Reglamento de transporte de hidrocarburos por ductos de 2007. Ley Pub. N°0095. La Paz, Bolivia: Gaceta oficial de Bolivia; 2007. (Feb. 7, 2007). Articulo 6. Pag. 17



Perfil dinámico del Poliducto Camiri-Sucre “PCS” Fuente: YPFB Logística

6.16.5. Líneas restringidas.- Ducto o tramo de tubería que debido a sus condiciones en los extremos tiene restricción o limitación para permitir deformaciones axiales.

6.16.6. Líneas no restringidas.- Ducto o tramo de tubería que no tiene restricción axial y por tanto permite las deformaciones axiales.

6.17. Estación intermedia de bombeo.- Es una área ubicada a lo largo de la ruta del ducto, normalmente a la distancia hasta donde la bomba anterior puede levantar el fluido. Tiene la función principal de mantener el régimen de bombeo y la presión de bombeo hasta la siguiente estación (intermedia o terminal).

6.18. Estación intermedia de reducción.- Es un área a una altura y distancia ubicada a lo largo de la ruta del ducto, normalmente la distancia donde la bomba anterior puede levantar fluido o una estación reductora anterior puede reducir la presión del fluido, las estaciones intermedias se ubican en función a la pendiente por donde pasa el ducto.

6.18.1. Reductora.- Es un sistema de válvulas diferenciales de flujo, las cuales tienen la función de reducir la presión, de una columna de tubería por la cual pasa el fluido, a la presión de operación a la cual se opera todo el ducto. Tiene la función de mantener una presión y régimen de bombeo constante a lo largo de toda la ruta del ducto.

6.19. Bomba.- Maquinaria que aumenta la presión de un fluido, maquinaria que es capaz de levantar un fluido por encima de la misma y darle impulso hacia una dirección determinada.

6.19.1. Bombas centrífugas.- Bomba provista de un rotor, un eje y una cubierta, que descarga fluido por fuerza centrífuga.Estas bombas pueden levantar una presión de 100psi pero bombean hasta 100000 ft3/min a esa presión. Por lo cual solo se utilizan como bombas de succión para las bombas reciprocantes.



6.19.2. Bombas reciprocantes.- Bomba que consiste en un pistón que se mueve en sentido vertical y horizontal. El cilindro cuenta con un equipamiento con válvulas de entrada (succión) y de salida (descarga). Durante la embolada de succión las válvulas de succión se abren y el fluido se vierte en el cilindro. Durante la descarga, las válvulas de succión se cierran, las de descarga se abre y el fluido sale con fuerza del cilindro.Pueden ser de dos tipos: simple acción, en cual el pistón comprime a un solo lado y doble acción en cual el pistón comprime a los dos lados dentro de un cilindro.Estas bombas pueden bombear hasta 30000 ft3/min y levantar hasta una presión de 10000 psi. Mediante el uso de un sistema de etapas de compresión.

6.20. Temperatura.- Nivel térmico del medio ambiente.6.20.1. Temperatura de diseño.- Es la temperatura esperada en el ducto, bajo

condiciones de operación máxima extraordinaria y que puede ser igual o mayor a la temperatura de operación. La temperatura de diseño, es la temperatura del metal esperada en operación normal. No es necesario variar la tensión del diseño cuando las temperaturas de metal estén entre -20º F (-30º C) y 250º F (120º C). (7)

6.20.2. Expansión o contracción de tuberías por temperatura.- Las tuberías de acero se contraen o expanden aproximadamente 0.8 pulgadas por cada 100°F de temperatura por cada 100 pies de tubería. Para la construcción en los Estados Unidos la soldadura no necesita realizar un tipo especial de soldadura para la contracción o expansión ya que sus variaciones son despreciables, donde se deben tomar en cuenta es cuando el ducto pasa bajo carreteras donde si se considera este factor.(8)

6.20.3. Expansión o contracción de fluidos por temperatura.- Los fluidos aumentan de volumen al aumentar la temperatura ya que la presión es idealmente constante a lo largo del ducto y se basa en la siguiente ecuación:

V 1T1∗Z1

=V 2

T 2∗Z2DondeP=Ctte .

Pero para tener resultados más exactos se usará los valores tabulados a cada temperatura y gravedad API para hallar factor de corrección de volumen, de acuerdo al Manual de medida estándar de petróleos, Capítulo 11.1-Factores de corrección de volumen. Tabla 5B y 6B.

6.21. Blend.- Palabra inglesa que significa: Combinar o mezclar de tal manera que las partes constituyentes no pueden distinguirse una de la otra. Combinar variedades o grados para obtener una mezcla de carácter particular, calidad o consistencia.

7 Sociedad americana de ingenieros mecánicos (ASME). Código ASME para tuberías a presión B31.4. Sistemas de transporte de hidrocarburos líquidos y otros líquidos por ductos de tubería. New York, EUA: ASME; 2006



6.21.1. Viscosidad de Blend.- La viscosidad de blend es independiente de la fracción de la composición. La viscosidad de Blend puede ser calculada como sigue.(8)

Vb=[ G1+G2+G 3+…G1

√V 1+G2

√V 2

+G 3

√V 3+… ]

2

G= Volumen (Galones, gpm, b/d, etc.)V= Viscosidad SUS (Saybolt)Vb=Viscosidad de Blend SUS (Saybolt)

Volumen (bbls)

Viscosidad SUS

10000 4520000 505000 37

Vb=[ 10000+20000+500010000

√45+20000

√50+5000

√37 ]6.21.2. Gravedad de Blend.- La gravedad de blend de líquidos puede ser calculada

directamente por la relación de cada componente del blend.(8)Ejemplo:

Volumen (bbls)

% Fraccion Gravedad API

%*SG API

10000 0.2222 0.8551 0.190015000 0.3333 0.8337 0.277920000 0.4444 0.8481 0.3769Total=45000 1 Total Equi. 0.8448

8 Gulf professional publishing (GPP). Pipeline rules of thumb handbook: quick and accurate solutions to your everyday pipeline problems 5th ed. USA: W.E. McAllister, editor; 2002.



6.22. Downstream.- Conjunto de actividades que caracterizan los negocios de refinación, logística y distribución de hidrocarburos. (99)

6.23. Upstream.- Conjunto de actividades que caracterizan los negocios de exploración y producción de hidrocarburos. (9)

6.24. Topografía.- Rama de la geodesia que se ocupa de la determinación de las posiciones relativas de los accidentes del terreno y su posterior proyección, a escala, en un plano o mapa.Conjunto de particularidades que presenta un terreno en su configuración superficial.

6.24.1. Geodesia.- Ciencia que estudia la forma geométrica y las dimensiones de la Tierra.

6.24.2. Perfil topográfico.- Plano que refleja las alturas de un punto hasta otro punto de un plano topográfico. Vista en corte de un delineado de alturas (eje y) y distancias (eje x) para determinar las diferencias de altura y distancia de coordenada a coordenada.

6.25. Cruces.- Obra especial en el ducto que atraviesa en su ruta con una serie de obstáculos artificiales y naturales como son: ríos, lagos, pantanos, montañas, poblados, carreteras, vías férreas, tuberías, canales, etc.

6.26. Cabeza de producto.- Cuando un producto es bombeado por tubería mediante el uso de baches es común llamar cabeza al extremo en la dirección en la cual el producto fluye.

6.27. Cola de producto.- Es el extremo contrario en la dirección en la cual el producto fluye.

9 Estrategia boliviana de hidrocarburos (EBH). La Paz, Bolivia: Ministerio de hidrocarburos y energía; (Sep. 2008)



7. OPERACIONALIZACIÓN DE LAS VARIABLES

PROBLEMA OBJETIVO GENERAL¿EN QUE MEDIDA EL ANALISIS DE BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA OPTIMIZARA EL DIAMETRO DE TUBERIA DEL POLIDUCTO COCHABAMBA-MONTERO “PCM”?

OPTIMIZAR EL DIAMETRO DE TUBERIA DEL POLIDUCTO COCHABAMBA-MONTERO “PCM” MEDIANTE ANALISIS DE BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA.

VARIABLE DEPENDIENTEDEPENDE

VARIABLE INDEPENDIENTEOPTIMIZAR DEL DIAMETRO DE TUBERIA

ANALISIS DE BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA

EFECTO CAUSA

OPERACIONALIZACIÓN DE LAS VARIABLES

VARIABLES INDICADORESOPTIMIZARDIAMETRO DE TUBERIA

Estará en función de la manipulación del análisis de balance de materia y balance de energía.

BALANCE DE MATERIA

- Se averiguara cuanto volumen de hidrocarburos se transporta de producto entre Cochabamba y Santa Cruz.

- Con las especificaciones de los productos a transportar, se tomara como referencia al fluido más pesado y al más liviano para realizar los cálculos.



- Como base del análisis se tomara la ecuación de balance de materia. Que a criterio del investigador engloba todas las variables.

BALANCE DE ENERGÍA

- Se confeccionará el perfil topográfico entre Cochabamba y Montero.- Se medirá la distancia entre Cochabamba y Montero en base a la carretera, para

calcular la pérdida de presión por fricción hf.- Se calculara la potencia requerida, presión y caudal máximo de operación de la

bomba.- Mediante el análisis de presión hidrostática, se determinara la ubicación de

estaciones intermedias de bombeo o estaciones de reducción de presión.

TUBERIA - Se realizara el diseño de presión interna de la tubería, y su posterior selección de acuerdo a las tablas de tubería API 5L.

- Se realizará el diseño a la tensión mediante la dilatación o contracción de la tubería por temperatura, sobrepresión, expansión volumétrica del fluido transportado.

VARIABLE DEFINICION CONCENTUAL

DIMENSION INDICADOR INSTRUMENTOS

BALANCE DE MATERIA

Es el cálculo de todos los materiales que entran se acumulan aparecen, desaparecen y salen en un determinado periodo de tiempo y en una zona determinada de proceso que puede ser transformativa o no transformativa

Análisis de balance de materia.Material no transformativoEjm. Entra Gasolina y Sale Gasolina

-Volumen de producto actual, y optimo

-Se obtendrá mediante una proyección de los volúmenes de consumo durante las últimas gestiones. En función a datos de despacho de producto mediante camiones cisternas desde Cochabamba hacia el departamento de Santa Cruz por cada mes.

-Especificaciones técnicas de los productos a bombear

-Se pedirá a YPFB Refinación que provea las especificaciones físicas y químicas de los productos que se transportan hacia Cochabamba.

BALANCE DE ENERGIA

Es el cálculo de todas la energías que entran salen y se acumulan en un proceso.

Análisis de balance de energía.Considerando fluidos no compresibles, en el cual actuara, Energía Potencial y Energía Cinética.

-Perfil topográfico de alturas del poliducto Cochabamba-Montero

-Se elaborará el perfil de alturas y distancias del poliducto, mediante el programa autocad. A partir de planos topográficos obtenidos del instituto geográfico militar.” IGM”

-Caudal En función a los



Considerando las otras como despreciables para el cálculo de flujos continuos.

volúmenes requeridos por mes, se obtendrá el caudal de operación, es decir el tiempo en el que la cabeza del producto llegará a Montero, y se lo comparará con el transporte por cisternas para ver su efectividad.

-Potencia Bomba - Se obtendrá los datos de la bomba Instalada en la Estación Cabecera en Cochabamba, y se aplicara pruebas para ver si cumplirá con las condiciones de operación requeridas, caso contrario se optará por un nuevo dimensionamiento de bomba.

TUBERIA Tubo de acero largo, hueco y usualmente cilíndrico,usado para transportar un fluido o transmitirpresión de fluido.

Selección de tubería o tuberías API-5L que soportaran las condiciones de diseño del ducto.Considerando expansión volumétrica, tensiones ejercidas en la tubería.

Diseño de presión.- Es presión que soportara la tubería durante toda su vida útil.

Mediante la aplicación de la fórmula de Barlow se determinará la presión interna de diseño.

Diseño a la tensión.- Evalúa el comportamiento de la tubería sometida a la expansión volumétrica del fluido transportado y la dilatación o contracción de la tubería

Líneas restringidas.- Ducto o tramo de tubería que debido a sus condiciones en los extremos tiene restricción o limitación para permitir deformaciones axiales.

SL=E∗∝∗(T 2−T 1 )−v∗ShLíneas no restringidas.- Ducto o tramo de tubería que no tiene restricción axial y por tanto permite las deformaciones axiales. SE=√Sb2+(4∗S i)

2



8. METODOLOGIA

PRIMER PASOSE DEFINIRA EL TIPO DE INVESTIGACIÓN QUE ADOPTARA

La investigación tendrá un tinte retrospectivo, porque determinara:- Cuanto volumen de productos terminados se transportaban

hacia el departamento de Santa Cruz durante las últimas cinco gestiones pasadas.

- Con esos datos más los volúmenes de transporte actuales se podrá proyectar una demanda para los próximos años, dato importante para el diseño del Poliducto Cochabamba-Montero.

- Se tomara en cuenta los diámetros de tubería de los anteriores poliductos y su efectividad de transporte

La investigación también será de tipo experimental de laboratorio- Cuasiexperimental.- Debido a que tomará un grupo ya

constituido.o El trabajo tomará como base al poliducto

Cochabamba – Puerto Villarroel “PCPV”, que tiene un perfil topográfico similar al Poliducto Cochabamba-Montero “PCM”.

o Se aplicara el cálculo de balance de materia y energía al “PCPV” con el objetivo de comparar los resultados calculados con lo reales y evaluar su



efectividad, mediante el uso de gráficas comparativas.

- Si la prueba es positiva se aplicará el balance de materia y energía al poliducto Cochabamba-Montero para calcular el diámetro optimo. Mediante la medición de diferentes caudales a diferentes diámetros.

- Diseño factorial

CAUDAL PRUEBAD1 D2 D3

Q1 Q1D1 Q1D2 Q1D3

Q2 Q2D1 Q2D2 Q2D3

Q3 Q3D1 Q3D2 Q3D3

La investigación también será de tipo aplicada:- Porque ofrecerá una solución a un problema práctico,

especificado y predeterminado al poliducto Cochabamba-Montero.

La investigación también será del tipo de intervención:- Ya que evaluara, la eficacia y efectividad del cálculo de

balance de materia y energía para optimizar el diámetro del poliducto Cochabamba-Montero.

- El estudio operacional evaluativo se hará mediante la comparación de este mismo procedimiento efectuado en el poliducto Cochabamba-Puerto Villarroel “PCPV”

SEGUNDO PASOELEGIRÁ TÉCNICAS E INSTRUMENTOS QUE UTILIZARÁ EN EL PROCESO

- Por la naturaleza del problema el investigador acudirá a la observación. Definirá cuales son los objetivos que persigue y en función a ellos aplicara la técnica.

- Se obtendrá las especificaciones técnicas de la bomba con la que cuenta La estación Cabecera en Cochabamba que actualmente trabaja con el poliducto Cochabamba - Puerto Villarroel “PCPV”. Para conocer la potencia máxima de operación en primera instancia y evaluar si es aditivo al nuevo Poliducto Cochabamba-Montero.

- Se pondrá especial atención a los volúmenes que se despachan, tomando los últimos 5 años, para después proyectar este dato



mediante una extrapolación.- -Se observara el perfil topográfico que existe del poliducto

Cochabamba-Puerto Villarroel. Y se confeccionara la ampliación de modo que el ducto recorra el tramo restante paralelo a la carretera en lo posible hasta Montero, mediante el uso del programa de diseño Autocad.

- Conociendo el perfil topográfico también se conoce la longitud del ducto que servirá para calcular las perdidas por fricción a la largo de la tubería.

- Estos datos de potencia, volumen, Altura, longitud son importantes para realizar el cálculo de balance de materia y energía.

- Con los resultados de estos datos se seleccionará la tubería o tuberías en función al diámetro óptimo calculado, que cumplan con las cargas de presión, volumen, temperatura y potencia de la bomba.

TERCER PASODEFINIRA LOS PROCEDIMIENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS

- Se adquirirán las especificaciones fisicoquímicas de los productos mediante una solicitud ha YPFB Refinación.

- Se adquirirán las especificaciones técnicas de la bomba mediante una solicitud ha YPFB Logística.

- Los datos de volumen se obtendrán mediante la revisión de las planillas de despacho de productos que se envían al departamento de Santa Cruz. ”Norte integrado”

- Se acudirá a planos topográficos del Instituto Geográfico Militar IGM, donde se extraerán las alturas y distancias más representativas entre las ciudades de Cochabamba y Montero con el fin de confeccionar el perfil topográfico del poliducto “PCM”

CUARTO PASOTABULARA Y ANALIZARA LOS DATOS OBTENIDOS

- Se tomaran los especificaciones técnicas de los productos que se necesitan para el cálculo como ser gravedad especifica, gravedad API y viscosidad.

- Se tomaran las especificaciones técnicas de la bomba mas importantes como ser, potencia, caudal máximo de operación, presión de operación máxima.

- De los datos de panillas de despacho, se tomaran los volúmenes de producto acumulados cada mes. Para su posterior proyección.



- El perfil topográfico del poliducto Cochabamba-Montero “PCM” nos servirá para determinar valores como:

- La presión hidrostática, cargas hidrostáticas que debe vencer el fluido para moverse en todo su recorrido.

- La pérdida por fricción “hf” debido a imperfecciones en la tubería a lo largo del recorrido.

- Conocidas todas estas variables se procederá al cálculo del diámetro óptimo de tubería basado en la ecuación de balance de materia y energía aplicada por secciones a todo el perfil del ducto.

- Con estos resultados sabremos si necesitamos implantar estaciones de bombeo Intermedias o estaciones reductoras.

- Los resultados no permitirán seleccionar el tipo de tubería que soporte todas las cargas ejercidas durante el transporte para lo cual se lo evaluara mediante un análisis de tensión admisible Sa.

QUINTO PASOFORMULARA CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Analizando los datos recolectados y los resultados obtenidos. El investigador determinara- El diámetro optimo de tubería para la construcción del

poliducto Cochabamba-Montero.- Las condiciones de esfuerzo de tensión que soportara la

tubería seleccionada.- Los beneficios técnicos que presenta esta propuesta.En caso de no haber llegado a la conclusión y no haber verificado una hipótesis establecida, podrá remitirse a mayores estudios y el uso de otros modelos matemáticos, que le permitirán abarcar un mayor espectro de investigación.



9. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

PERFIL

PROYECTO

MESES 1er MES 2do MES 3er MES 4to MES 5to MES 6to MESSEMANAS 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4IDEA Y TITULO DEL PROYECTOINTRODUCCIÓNJUSTIFICACIÓNPLANTEAMIENTO DEL PROBLEMAOBJETIVO PRINCIPALOBJETIVOS ESPECIFICOSMARCO TEORICOOPERACINALIZACION DE VARIABLESMETODOLOGÍA A SEGUIRBIBLIOGRAFÍAESQUEMA TENTATIVO DE LA INVESTIGACIÓN

PREPARACIÓN DEL PROYECTOELABORACIÓN

Elaboración de la guía rápida de criterios y consideraciones en el manejo de ductos.Elaboración del perfil topográfico del ducto “PCM”Obtención y proyección de los volúmenes de consumo del departamento de Santa Cruz.



PROYECYTO

DE

GRADO

MESES 1er MES 2do MES 3er MES 4to MES 5to MES 6to MESSEMANAS 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4Especificaciones de productos y unidades de bombeoAplicación de el análisis de balance de materia y energía al “PCPV”Verificación de resultados mediante graficas comparativasAplicación del “diseño factorial” para el poliducto “PCM”Análisis y comparación de resultados.Selección de la tubería API 5LAnálisis de tensión para la tubería seleccionadaConclusiones y recomendacionesDefiniciones y terminologíaAnexos



10. COSTO DEL PROYECTO

CALCULO DEL DIAMETRO OPTIMO DE TUBERÍA PARA EL POLIDUCTO COCHABAMBA-MONTERO “PCM” MEDIANTE ANALISIS DE BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA

NOMBRE DE LA TAREA COSTO Sus.Obtención y proyección de volúmenes de consumo al departamento de Santa Cruz

500

Planos topográficos de “IGM” Total 10 planos escala 1:50000 entre Ivirgazama y Montero

750

Elaboración del perfil topográfico del ducto (Diseño inicial de ingeniería básica)

750

Determinación del diámetro óptimo de tubería aplicando el diseño factorial de investigación

700

Selección y dimensionamiento de tubería API-5L 700Dimensionamiento de unidades de bombeo 300Dimensionamiento de estaciones reductoras 400Empastado de proyecto +planos (original + 2copias) 200Pago viáticos a dos consultores externos (Durante la elaboración del proyecto)

3000

Total gasto del cálculo hidráulico para la construcción del poliducto Cochabamba-Montero “PCM”==============================>

7300 $US



11. BIBLIOGRAFÍA- Reglamento de transporte de hidrocarburos por ductos de 2007. Ley Pub. N°0095. La Paz,

Bolivia: Gaceta oficial de Bolivia; 2007. (Feb. 7, 2007).- Schaum, Giles Ranald V, Evett Jack B, Liu Cheng. Mecánica de los fluidos e hidráulica 3ra

Ed. Madrid, España: Editorial Mc Graw Hill; 2003.- Petróleos Mexicanos (PEMEX). Norma NRF-030-PEMEX-2006. Diseño, construcción,

inspección y mantenimiento de ductos terrestres para transporte y recolección de hidrocarburos. México DF, México: PEMEX; 2006.

- Sociedad americana de ingenieros mecánicos (ASME). Código ASME para tuberías a presión B31.4. Sistemas de transporte de hidrocarburos líquidos y otros líquidos por ductos de tubería. New York, EUA: ASME; 2006

- Gulf professional publishing (GPP). Pipeline rules of thumb handbook: quick and accurate solutions to your everyday pipeline problems 5th ed. USA: W.E. McAllister, editor; 2002.

- Estrategia boliviana de hidrocarburos (EBH). La Paz, Bolivia: Ministerio de hidrocarburos y energía; (Sep. 2008)

- American petroleum institute (API). API Specification for line pipe 42th Ed, Washington D.C, USA: API publishing service; (May. 8, 2000).

- COADE Engineering software. Pipe stress analisis seminar notes.- Agencia Nacional de Petróleo Gas y Biocombustibles (ANPGB). Regulamiento técnico de

ductos terrestres (RTDT) para petróleo, derivados y gas natural. Brasil: 2010.- Enrique Cuellar, compilador. La propiedad intelectual; Apuntes de la materia de

Transporte y almacenaje de Hidrocarburos. Santa Cruz, Bolivia: UAGRM; 2010- Yunus A. Cengel, John M. Cimbala, Mecánica de fluidos-Fundamentos y Aplicaciones, 1era

Ed., México DF, Mexico: Editorial Mc Graw Hill; 2006- División de Ingeniería de CRANE, Flujo de fluidos en válvulas, accesorios y tuberías,1era

Ed., México DF, México: Editorial Mc Graw Hill; feb,1998- American Petroleum Institute (API). Manual of petroleum Measurement

Standards, Chapter 11.1 Volume Correction Factors 1st Ed. Washington D.C, USA: API publishing service; (august. 1980).

-



12. ESQUEMA TENTATIVO DEL PROYECTO DE GRADO.CALCULO DEL DIAMETRO ÓPTIMO DE TUBERÍA PARA EL POLIDUCTO COCHABAMBA-

MONTERO MEDIANTE ANALISIS DE BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA.SUMARIO1. CAPITULO I

1.1. INTRODUCCIÓN1.2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA1.3. JUSTIFICACIÓN1.4. OBJETIVOS1.5. METODOLOGÍA

2. CAPITULO II2.1. Definición de ducto

2.1.1. Definición de oleoducto2.1.2. Definición de gasoducto2.1.3. Definición de poliducto

2.2. Productos transportados por un poliducto y sus propiedades fisicoquímicas.2.2.1. Diesel oil2.2.2. Gasolina especial2.2.3. Kerosene2.2.4. Gas licuado de petróleo2.2.5. Jet fuel2.2.6. Av-gas

2.3. Secuencia de transporte de productos terminados por poliductos2.3.1. Interfaces entre productos derivados de petróleo.2.3.2. Viscosidad equivalente de interfaces2.3.3. Gravedad especifica equivalente de interfaces

2.4. Volúmenes que se transportan actualmente al Departamento de Santa Cruz desde la ciudad de Cochabamba mediante camiones cisterna2.4.1. Proyección de los volúmenes.

3. CAPITULO III3.1. Ecuación de balance de materia

3.1.1. Principio de conservación de la materia



3.2. Ecuación de balance de energía3.2.1. Principio de conservación de la energía.

3.3. Definición de fluido3.4. Propiedades de los fluidos

3.4.1. Peso específico3.4.2. Densidad3.4.3. Densidad relativa, o gravedad especifica3.4.4. Gravedad API3.4.5. Viscosidad3.4.6. Numero de Reynolds3.4.7. Presión de vapor 3.4.8. Punto de inflamación3.4.9. Volatilidad

3.5. Bomba3.5.1. Bombas centrífugas3.5.2. Bombas reciprocantes3.5.3. Especificaciones técnicas de la bomba situada en la estación Cabecera

en Cochabamba3.5.4. Estaciones intermedias de bombeo3.5.5. Estaciones intermedias de reducción

3.6. Caudal3.6.1. Caudal máximo de operación

3.7. Presión 3.7.1. Presión hidrostática3.7.2. Presión de operación máxima (MAOP)

3.8. Distancia3.8.1. Perdida por fricción debido a imperfecciones en la tubería.3.8.2. Perdidas por fricción debido a accesorios en la tubería

3.9. Gravedad3.10. Diámetro

3.10.1. Diámetro interno3.10.2. Diámetro externo3.10.3. Espesor de tubería3.10.4. Diámetro óptimo

4. CAPITULO IV4.1. Temperatura

4.1.1. Temperatura de diseño4.1.2. Dilatación o contracción de tuberías afectas por temperatura



4.1.3. Expansión o contracción de fluidos por temperatura4.2. Presión de diseño

4.2.1. Presión interna de diseño4.2.2. Presión externa de diseño

4.3. Selección de tuberías API 5L4.4. Análisis de tensión para la tubería seleccionada

5. CAPITULO V5.1. Calculo del diámetro optimo del poliducto Cochabamba-Montero “PCM”5.2. Selección del diámetro de tubería API 5L5.3. Aplicación de la metodología al poliducto Cochabamba-Puerto Villarroel

“PCPV” 5.4. Gráficos comparativos

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

BIBLIOGRAFIA

ANEXOS

Perfil topográfico del poliducto Cochabamba-Montero

Tablas de selección de tuberías API 5L para ductos

Definiciones y terminología


PERFIL PROYECTO de GRADO Franz Gabriel Zenteno Callahuara

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