2015-I EAP DE INGENIERIA INDUSTRIAL
TECNOLOGÍA DEL GAS NATURAL
DATOS DEL ALUMNO (Completar obligatoriamente todos los campos)
Apellidos y nombres: COLLAZOS VIDAL CARLOS ALBERTO Código 2011111007
UDED LIMA Fecha: 01/08/2015
Docente: JORGE LUIS ROJAS ROJAS
Ciclo: X Módulo: IPeriodo Académico:
2015-1
INDICACIONES PARA EL ALUMNO
Estimado alumnoLe presentamos un modelo de examen PARCIAL del curso, el mismo que se sugiere desarrollar a fin de autoevaluarse en el estudio de los temas correspondientes a las semanas 1-4.Cualquier consulta dirigirse al docente en las tutorías telemáticas o correo docente.¡Éxitos!
M-EP20141
En Números
En Letras
EXAMENSUSTITUTORIO
PREGUNTAS
1. En el esquema de la figura N° 1, calcular los diámetros de las
conducciones, suponiendo que la instalación será alimentada por gas
manufacturado, el material será tubo de cobre, y se da suministro a una
cocina, un calentador instantáneo de 13 litros/min, y se debe
proporcionar calefacción a una habitación que necesita 2,3 kW (2.000
kcal/h). (3 puntos)
Figura N° 1: Esquema de instalación de gas Manufacturado
Solucion
FACTOR DE FRICCION COEFICIENTE DE GAS
Ø K TIPO DE GAS COEFICIENTE3/8" - 1" 1800 NATURAL 0.0011921 1/4" - 1
1/2"1980
LICUADO 0.0017622" - 2 1/2" 2160 MANUFACTURADO
3" 2340 TIPO 1 0.0005344" 2420 TIPO 2 0.000457
TIPO 3 0.000534TUBERIAS DE COBRE
Designacion comercial
Diametro tipo "L" cm
Diámetro tipo "k" cm
3/8" 1,092 1,0221/2" 1,384 1,3403/4" 1,994 1,8921" 2,604 2,5281 1/4" 3,212 3,1621 1/2" 3,824 3,7622" 5,042 4,976
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2 1/2" 6,262 6,1863" 7,480 7,3844" 9,920 8,598
Ojo para la obtención de la potencia en el calentador usamos la
formula
Potencia =Caudal x Poder calorifico
Potencia calentador = 3.283 Mcal/h es simplemente conversion de
unidades tener en cuenta que de clase sabemos que 31 Mcal/h =36.05
kW
Caudal=13 l/min=0.78m3/h
No tenemos PCS asumimos 11kwh/m3
Potencia caletador=PCS*Caudal=11*0.78=8.58 kw
MEMORIA DE CALCULO )considerando perdida máxima 150Pa
Tramo
Cantidad
Artefacto LongitudPotencia Mcal/hr
Potencia total
(Mcal/hr)
PIT (Mcal/hr)
Perdida proporcional
Diámetro
teórico
Diametro comercial
(pulg)Tipo
A a B 1 Calefaccion 5 2 17.283 17.283 83.33 1.809 3/4" L o KB a C 1 Calentador 2 3.283 15.283 15.283 33.33 1.722 3/4" L o KC a E 1 Cocina 2 12 12 12 33.33 1.564 3/4" L o KB a F Calefaccion 5 2 2 2 66.67 0.798 3/8" L o KC a D Calentador 0.5 3.283 3.283 3.283 33.33 0.706 3/8" L o K
TOTAL 14.5 TOTAL TOTAL 150
ƍp máxima 150 pa
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2. Cuál es el factor de recuperación de gas o petróleo en un proceso de
fractura hidráulica respecto a un proceso de perforación convencional.
(2 puntos)
De acuerdo a la experiencia internacional le factor de recuperación es de
6.5% pero en un rango estadístico de 4.7 a 10% frente a una operación
de petróleo convencional donde el factor es de 35 a 40%
3. En el proceso de Fracking que función tiene la arena, los cerámicos, las
sustancias toxicas y el agua. Y que se hace con estos productos
después de extraer el petróleo o el gas natural. (2 puntos)
El agua a presión y la arena se inyectan para ampliar las fracturas
existentes en el sustrato rocoso que encierra el gas o el petróleo, y que
son típicamente menores a 1 mm, y favorecer así su salida hacia la
superficie. Habitualmente el material inyectado es agua con arena y
productos químicos, lo cual favorece la creación de canales para que
fluyan los hidrocarburos.
Los aditivos de sostén buscan como dice su nombre mantener dichas
fracturas abiertas
El agua residual se deposita en pisicinas y luego debiera ser llevado a
plantas de tratamientos de aguas residuales
4. ¿Por qué se dice que el gas natural es un combustible alternativo
adecuado para la transformación del transporte público en el país y
cuáles son sus beneficios respecto a otros combustibles como el GLP, la
gasolina y el diésel ? (2 puntos)
Porque el gas natural permite reducir las emisiones del monóxido de
carbono, CO, en un 25% con respecto al equivalente de gasolina.
Además que elimina totalmente las emisiones de SO2 Y también reduce
en más de un 80% las emisiones de NOx, igualmente muy peligrosas.
Ahora si bien es cierto que el GLP permite una reducción del consumo y
las emisiones frente a la gasolina y el gasóleo. Pero al ser compuestos
formados por tres y cuatro átomos de carbono respectivamente, las
emisiones de CO2 son menores que las de la gasolina, pero bastante
altas.
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5. En el esquema de la figura N° 2, calcular los diámetros de las
conducciones, suponiendo que la instalación será alimentada por gas
natural, el material será tubo de cobre, y se da suministro a una
encimera de 8,1 kW (7.000 kcal/h), a un calentador instantáneo de 23,3
kW (20.000 kcal/h) y a una caldera de calefacción de 29 kW (25.000
kcal/h). (3 puntos)
Figura N° 2: Esquema de instalación de gas Manufacturado
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6. Se ejecuta una instalación de gas natural en un conjunto residencial de
con 24 departamentos, cuatro departamentos por piso y distribuido en
una torre en línea cañerías tipo “L” los consumos unitarios por departamento son como se
muestran en la tabla siguiente:
CANTIDAD ARTEFACTO POTENCIA NOMINAL
01 Cocina - horno 12 Mcal/h
01 Calentador de agua de 10
l/min.
24 Mcal/h
01 Caldera de calefacción
pequeña
15 Mcal/h
Datos técnicos:
El poder calorífico superior de gas natural: 11 kwh/m3(s) ó 9500
kcal/m3(s)
La densidad relativa del gas natural: 0.62
Índice de Woobe: 14 kWh
La empresa suministradora garantiza 1bar de presión en llave de
acometida.
Para el problema se pide lo siguiente en una memoria de cálculo:
a) Determinar los caudales nominales de los aparatos. 01
puntos
b) Cálculo del factor de simultaneidad para el conjunto. 01
puntos
c) Longitud equivalente de la tubería. …..02
puntos
d) Memoria de cálculo para determinar los diámetros teóricos. 02
puntos
e) Determinar el diámetro real de las cañerías en base a la tabla
estudiada en clase y explicar el porqué de dicha selección.
02 puntos
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El esquema de instalación es parecido al mostrado en la tutoría de la
semana 6 con la diferencia que la distancia del tramo 1 al tramo 2 ahora
es 100 m de longitud.
De acuerdo a la tutoría de la semana 6 el esquema era
Pero eran solo 4 pisos ahora serian 6 pisos 4 departamentos por piso lo que harian 24 departamentos.Ademas el tramos 1-2 ahora mide 100 m
Datos
Datos técnicos:
El poder calorífico superior de gas natural: 11 kwh/m3(s) ó 9500
kcal/m3(s)
La densidad relativa del gas natural: 0.62
Índice de Woobe: 14 kWh
La empresa suministradora garantiza 1bar de presión en llave de
acometida
a)Caudales nominales aparatosSabiendo que 1000kW=859.804 Mcal/h
CANTIDAD ARTEFACTOPOTENCIA NOMINAL(
Mcal/h)
POTENCIA NOMINAL
(kW)
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1 Cocina - horno 12 13.957
1Calentador de agua de 10 l/min.
24 27.913
1Caldera de calefacción pequeña
15 17.446
Ademas
El poder calorífico superior de gas natural: 11 kwh/m3(s) ó 9500
kcal/m3(s)
ARTEFACTO Caudal m3/hCocina - horno 1.269Calentador de agua de 10 l/min.
2.538
Caldera de calefacción pequeña
1.586
b) Factor de simultaneidad para el conjuntoTeniendo en cuenta que el PIT para este caso es 1224 y teniendo las formulas de clase y las dimensiones actualizadas
TramoCantidad PIT (Mcal/hr) Longitud (m) fs f's
1 a 2 24 1224 100 0.1895470.2763811
3
2 a 3 24 1224 0.8 0.1895470.2763811
3
3 a 4 20 1020 2.6 0.2012680.2868466
7
4 a 5 16 816 2.6 0.2171590.3010347
1
5 a 6 12 612 2.6 0.2406460.3220053
36 a 7 8 408 2.6 0.2811 0.3581251
7 a 8 4 204 2.6 0.3799930.4464220
6
fs0.1895468
7 113.8 Donde
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Donde a,b yca 1.01b 0.75c 23a cocina
parametros por tipo de artefacto
b calefonc calefactor
Finalmente teniendo fs=0.18954f’s = 0.27638113C) Usualmente la longitud equivalente se calcula multiplicando por un factor de adicional en 20% es decir multiplicamos las líneas por 1.2
TramoLongitud
(m)Longitud equivalente
1 a 2 100 1202 a 3 0.8 0.963 a 4 2.6 3.124 a 5 2.6 3.125 a 6 2.6 3.126 a 7 2.6 3.127 a 8 2.6 3.12
113.8 136.56
D) De acuerdo a la teoría de los pdfs de las presentaciones tenemos:En el cálculo del diámetro debemos usar PCT además PCT=PIT * f’s (Para cada tramo) tenemos esos datos del ítem B
COEFICIENTE DE GAS
TIPO DE GAS COEFICIENTENATURAL 0.0011916LICUADO 0.0017621MANUFACTURADO TIPO 1 0.00053417TIPO 2 0.00045736TIPO 3 0.00053417
FACTOR DE FRICCION
Ø K
3/8" - 1" 1800
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1 1/4" - 1 1/2" 19802" - 2 1/2" 2160
3" 23404" 2420
Memoria de calculo
TramoCantidad PIT (Mcal/hr) Longitud (m) fs f's PCT(Mcal/hr)
1 a 2 24 1224 100 0.1895468680.2763811
3 338.2905057
2 a 3 24 1224 0.8 0.1895468680.2763811
3 338.2905057
3 a 4 20 1020 2.6 0.2012682690.2868466
7 292.5836018
4 a 5 16 816 2.6 0.2171588730.3010347
1 245.6443215
5 a 6 12 612 2.6 0.2406459710.3220053
3 197.06726296 a 7 8 408 2.6 0.281100107 0.3581251 146.1150391
7 a 8 4 204 2.6 0.3799927090.4464220
6 91.07010061
Tramo
Perdida proporciona
l
Diámetro teórico (cm)
ITER 1
Diámetro teórico (cm)
ITER 2
Diámetro comercial (PULG)
Diámetro comercial 2 (PULG)
TIPO
1 a 2 6678.38313 3.267536577 3.145309479 1 1/2 1 1/4 L2 a 3 53.427065 3.267536577 3.145309479 1 1/2 1 1/4 L3 a 4 173.637961 3.083220088 2.967887624 1 1/4 1 1/4 L4 a 5 173.637961 2.874929675 2.767388626 1 1/4 1 1/4 L5 a 6 173.637961 2.632390579 2.533922068 1 1/4 1 L6 a 7 173.637961 2.335514143 2.248150739 1 1 L7 a 8 173.637961 1.933102403 1.860791813 3/4 3/4 L
d)Diametros comerciales reales
TUBERIAS DE COBREDesignacion comercial
Diametro tipo "L" cm
Diámetro tipo "k" cm
3/8" 1,092 1,0221/2" 1,384 1,340
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3/4" 1,994 1,8921" 2,604 2,5281 1/4" 3,212 3,1621 1/2" 3,824 3,7622" 5,042 4,9762 1/2" 6,262 6,1863" 7,480 7,3844" 9,920 8,598
Tramo
Diámetro teórico (cm)
ITER 1
Diámetro teórico (cm)
ITER 2
Diámetro comercial (PULG)
Diámetro comercial 2 (PULG)
TIPO
1 a 2 3.267536577 3.145309479 1 1/2 1 1/4 L2 a 3 3.267536577 3.145309479 1 1/2 1 1/4 L3 a 4 3.083220088 2.967887624 1 1/4 1 1/4 L4 a 5 2.874929675 2.767388626 1 1/4 1 1/4 L5 a 6 2.632390579 2.533922068 1 1/4 1 L6 a 7 2.335514143 2.248150739 1 1 L7 a 8 1.933102403 1.860791813 3/4 3/4 L
Lima julio del 2015
MSc. Ing. Jorge Luis Rojas RojasProfesor del curso
M-EP20141