Memoria de Calculo de II - Procesos

N

INFORMEN 1.1.2.21.3-2012-14022-MC-P-FE-2REV.A

ADECUACION LEGALHOJA10 de 13

ttulo:MEMORIA DE CALCULO DE PROCESOSRESERVADO

NRC.676-AISAC-FLC-CNPC.Z1-150209

CLIENTE:CNPC PERU Lote XHOJA 1 de 10

PROGRAMA:SISTEMA DE DETECCIN DE FUGAS EN DUCTO EN ZONA DE ALTA CONSECUENCIA LOTE X

REA:EL ALTO

FELECINTTULO:MEMORIA DE CALCULO

DE PROCESOS

CONTRATO N:

RESP. TCNICO:

VICTOR R. ARANA RODRGUEZ - CIP.:76596

DOCUMENTO N:RC.676-AISAC-FLC-CNPC.Z1-150209

NDICE DE REVISIONES

REV.DESCRIPCIN Y/O HOJAS ALCANZADAS

0

A

BEMISIN ORIGINAL

REVISIN GENERAL / PARA APROBACIN

PARA CONSTRUCCIN

REV. 0REV. AREV. B

FECHA10/02/15

PROYECTOV.A.R.

EJECUCIN

VERIFICACIN

APROBACIN

LAS INFORMACIONES DE ESTE DOCUMENTO SON PROPIEDAD DE CNPC, SIENDO PROHIBIDA LA UTILIZACIN FUERA DE SU FINALIDAD.

CONTENIDO

1. OBJETIVO

2. ALCANCE3. BASES Y CRITERIOS DE DISEO4. DESCIPCION DEL PROCESOS

5. CONCLUSIONES

1. OBJETIVO

El objetivo del proyecto es la instalacin de un Sistema de Deteccin de Fuga en el tramo de Alta Consecuencia en el Oleoducto El Alto EB 951, por encontrarse cerca de zonas pobladas, por lo que requiere ser monitoreada de manera constante con la finalidad de reducir los riesgos a la poblacin, con el fin de cumplir con lo exigido por el Decreto Supremo DS-081-2007 EM Reglamento de Transporte de Hidrocarburos por Ductos. 2. ALCANCE

El alcance del documento incluye el clculo y simulacin de procesos en estado estacionario, para determinar las caractersticas del flujo transportado en el sistema del proyecto3. BASES Y CRITERIOS DE DISEO

3.1. Metodologa aplicada.

Este mtodo basado en medicin determina el desbalance de la medicin de volmenes de entrada (recibo) y salientes (de entrega). El desequilibrio se compara contra un umbral predefinido de alarmar para un intervalo del tiempo seleccionado (ventana de tiempo). No hay ninguna compensacin para el cambio en el empaque de la tubera debido a la presin, temperatura o composicin. Los clculos del desequilibrio se realizan tpicamente de los medidores de recibo y de la entrega, pero los volmenes menos oportunos menos exactos pueden ser determinado de un tanque de medicin. El balance de la lnea puede ser completado manualmente debido a su simplicidad.Para dimensionar la capacidad de las lneas y los equipos de procesos requeridos en el tramo de la Estacin de El Alto /Batera TA-25 hasta el punto de encuentro de ambas corrientes, contemplados en el Proyecto de Deteccin de Fugas en Ductos de Alta Consecuencia, se ejecutan los siguientes pasos:

Elaboracin de modelos de simulacin de procesos para los sistemas de bombeo y transporte de hidrocarburos por ductos para la resolucin de los balances de masa y energa, y con ello obtener las propiedades fsicas y termodinmicas de fluidos asociadas a la operacin del sistema de transferencia de fluidos lquidos desde la Estacin de El Alto / Batera TA-25 hacia el punto de encuentro de ambas corrientes.

3.2. Normativa y Estandares.

Todo el desarrollo del proyecto ser ejecutado de acuerdo con las ltimas ediciones de las secciones aplicables a los Cdigos y Normas establecidos, as mismo el uso de los estndares acordados.La clasificacin es la siguiente:

ANSI/ASMEAmerican National Standars Institute (ANSI B31.4).

ASMEAmerican Society Of Mechanical Engineers. ASME

ASTMAmerican Society For Testing Materials.

MSSManufacturies Standarization Society Of The Valve And Fitting Industry. INC.

NACENational Association Of Corrosion Engineers.

AWSAmerican Welding Society.

Leyes y Decretos Supremos LEY ORGNICA DE HIDROCARBUROS N 26211 Y SUS REGLAMENTOS

"Reglamento de Normas para la Refinacin y Procesamiento de Hidrocarburos" - DS-051-93 y sus Modificaciones.

"Reglamento de Seguridad para el Almacenamiento de Hidrocarburos" DS-052-93, DS 036-2003 EM y sus Modificaciones.

"Reglamento de las actividades de Exploracin y Explotacin de Hidrocarburos", DS-032-2004s.

Reglamento de Seguridad para la Proteccin Ambiental en las Actividades de Hidrocarburos, DS-046-93 y sus Modificaciones.

Procedimientos e instructivos Petrobrs.

D.S. N 016-93-EM (12/11/93) Reglamento de Proteccin Ambiental para las Actividades de Hidrocarburos.

Decreto Supremo N 041-99-EM: Reglamento de Transporte de Hidrocarburos por Ductos

Decretos Supremos No 039-70-VI y No 063-70-VI: Reglamento Nacional de Construcciones3.3. Datos Fsicos y Qumicos.Tabla 1. Caractersticas y Parmetros de los Fluidos del SistemaEntradasCapacidad de Bombeo (Bph)Presin Descarga (psig)

NominalOperacinNominalOperacin

Estacin de Bombeo El Alto250220300180

Batera TA-25200200350200

EntradasGravedad (API)Corte de Agua %

Estacin de Bombeo El Alto3330

Batera TA 253227

Tabla 2. Caractersticas de tramos de alta consecuencia

TramoMaterialLongitud (pies)Dimetro Interno (plg)Volumen (BLS)

Est. El Alto Intersecc. TA-25 ERFV6187.26.420247.73

TA-25 Intersecc. Est. El AltoAcero al Carbono1297.94.02620.44

Nodo Intersecc. Punto FinalERFV4481.76.420179.45

Acero al Carbono295.56.06510.56

4. DESCRIPCCION DEL PROCESOSBalance de Masa y Energa.

El Balance de Masa y Energa del Sistema de Alta Consecuencia definido por la Estacin de Bombas El Alto, la Batera TA-25, el Nodo de Interseccin de Control y el Nodo Final de Control del Sistema se muestran a continuacin:

Figura 1. Esquema de Simulacin del Sistema de Transporte de Hidrocarburos en Ductos de Alta Consecuencia.

Tabla N3. Bombeo simultaneo Estacin de Bombas El Alto (EBEA) y TA-25

BateriaFlujo Volumtrico (BPH)Presin (Psig)

EBEATA-25EBEATA-25Nodo Intersec.Nodo Final

Caso 1220200167.6198.7167.1143.7

Caso 2210200158.1187.7158.1135.6

Caso 3200200159.5187.2159.0137.4

Caso 4190200159.9187.2159.9139.3

Caso 5180200160.8187.2160.8141.1

Caso 6220190157.1188.2157.1134.6

Caso 7210190158.1188.2158.1136.5

Caso 8200190159.0188.2159.0138.4

Caso 9190190159.9188.2159.9140.2

Caso 10180190160.8188.2160.8141.9

Caso 11220180157.1189.2157.1135.6

Caso 12210180168.1189.2168.1147.4

Caso 13200180159.0189.2159.0139.2

Caso 14190180159.9189.2159.9141.0

Caso 15180180160.8189.2160.8142.8

Caso 16220170157.1190.2157.1136.5

Caso 17210170158.1190.2158.1138.3

Caso 18200170159.0190.2159.0140.1

Caso 19190170159.9190.2159.9141.9

Caso 20180170160.8190.2160.8143.6

Caso 21220160157.1191.1157.1137.4

Caso 22210160158.1191.1158.1139.2

Caso 23200160159.0191.1159.0141.0

Caso 24190160159.9191.1159.9142.7

Caso 25180160160.8191.1160.8144.5

Figura N2. Diagrama de Flujo de Procesos - Simulacin Bombeo Estacin de Bombas El Alto (EBEA)

La figura N2 muestra la representacin del bombeo de la estacin El Alto, obtenindose los valores de presin de operacin en los puntos denominados Nodo Interseccin y Nodo final; los cuales son indicados en la Tabla N4.Tabla N4. Bombeo Estacin de Bombas El Alto (EBEA)BateraFlujo Volumtrico BPHPresin (Psig)


Caso 1220-167.600.0183.3145

Caso 2210-158.100.0173.8135.5

Caso 3200-159.500.0175.2136.9

Caso 4190-159.90.0175.6137.3

Caso 5180-160.80.0176.5138.2

La Tabla N4 muestra los niveles de presin en los puntos de nodo de interseccin y nodo final, esto para diferentes rgimen de bombeo de la estacin El Alto para cinco casos de estudio evaluados.

Tabla N5. Perfil de Temperaturas producidos en puntos principales del Bombeo de Estacin El Alto (EBEA)

La Tabla N5 indica los diversos valores de temperatura del fluido de proceso al ser transportado desde la Estacin El Alto hasta el Punto Final de destino; todo esto partiendo de un escenario de da cuya temperatura inicial (succin de bomba) en el proceso considerada asciende a 85F (29.44C). Cabe mencionar que los casos de evaluacin son los mismos considerados (condiciones de flujo volumtrico y presin de operacin) en la tabla N5.

Tabla N6. Incrementos de Temperatura de Puntos Estratgicos del Bombeo a partir de Estacin El Alto (EBEA) hasta el Punto Final de destino.

TDe los resultados indicados en la tabla N6, producto de la respectiva simulacin de procesos se aprecia un mayor incremento de temperatura de 8.03C entre el punto designado como Nodo Interseccin y la zona de descarga de los equipos de bombeo de la Estacin El Alto. As mismo se detecta un bajo incremento de temperatura en la zona Nodo Final Nodo Interseccin, el cual asciende a 0.12C.

Figura N3. Diagrama de Flujo de Procesos - Simulacin Bombeo Batera TA-25La figura N3 muestra la representacin del bombeo de Batera TA-25, obtenindose los valores de presin de operacin en los puntos denominados Nodo Interseccin y Nodo final; los cuales son indicados en la Tabla N7.Tabla N7. Bombeo Batera TA-25BateraFlujo Volumtrico BPHPresin (Psig)


Caso 12000.0198.7186148.7

Caso 21900.0182.2170.5133.5

Caso31800.0157.1146.3109.7

Caso 41700.0157.1146.3109.7

Caso 51600.0157.1148.1112.2

La Tabla N7 muestra los niveles de presin en los puntos de nodo de interseccin y nodo final, esto para diferentes rgimen de bombeo de la Batera TA-25 para cinco casos de estudio evaluados.

Tabla N8. Perfil de Temperaturas producidos en puntos principales del Bombeo desde Batera TA-25

La Tabla N8 indica los diversos valores de temperatura del fluido de proceso al ser transportado desde Batera TA-25 hasta el Punto Final de destino; todo esto partiendo de un escenario de da cuya temperatura inicial (succin de bomba) en el proceso considerada asciende a 85F (29.44C). Cabe mencionar que los casos de evaluacin son los mismos considerados (condiciones de flujo volumtrico y presin de operacin) en la tabla N7.

Tabla N9. Incrementos de Temperatura de Puntos Estratgicos del Bombeo a partir de Batera TA-25 hasta el Punto Final de destino.

De los resultados indicados en la tabla N9, producto de la respectiva simulacin de procesos se aprecia un mayor incremento de temperatura de 5.54C entre el punto designado como Nodo Interseccin y la zona de descarga de los equipos de bombeo de la Estacin El Alto. As mismo se detecta un bajo incremento de temperatura en la zona Succin Bomba Descarga Bomba, el cual asciende a 0.21C.

Conclusiones:

De los casos de estudio evaluados en el presente documento se concluye:

En el proceso de transporte del fluido no existen inconvenientes relacionados a cambios bruscos de temperaturas y presiones que afecten la integridad del sistema.

No hay riesgo de cambio de estado del fluido a bombear (Ver figuras N4,5, 6 y 7), dado que las condiciones de operacin no implican un cambio en su fraccin de vapor del fluido de proceso.

Figura N4. Envolvente de Corriente de Proceso Descarga Estacin El Alto.

Figura N5. Envolvente de Corriente de Proceso Descarga Batera TA-25.

Figura N6. Propiedades Crticas de Corriente de Proceso Descarga Estacin El Alto

Figura N7. Propiedades Crticas de Corriente de Proceso Descarga Batera TA-25.

CORRIENTE1234

DESCRIPCION DE LA LINEASUCCIN DE BOMBA DE EST. EL ALTOSALIDA DE FLUJO DE EST. EL ALTOLLEGADA DE FLUJO DE EST. EL ALTO NODO DE INTERSECCIONSUCCIN DE BOMBA DE BATERA TA-25

FaseLquidoLquidoLquidoLquido

Fraccin Vapor----

Temperatura: (F)8585.3599.9785.00

Presin: (psig)10171.6187.310

Flujo Msico (lb/d)1803120180312018031201637760

Flujo Molar (MMPCND)14.3914.3914.3912.18

Flujo lquidos estndar (GPM)166.8166.8166.8151.4

Entalpia Molar (Btu/lbmole)-135300-135200-134800-136500

Peso Molecular (lb/lbrmol)47.5547.5547.5551.02

Densidad (lb/pie3)56.1760.82 55.75256.18

Cp/Cv1.1151.1161.1211.118

Viscosidad (cP)14.8214.7912.6013.41

HIDROCARBURO LIQUIDO

Fraccin Molar0.13430.13430.13430.1524

Flujo Msico (lb/d)1211760121176012117601147680

Flujo lquidos estndar (BPH)167.792167.792167.792157.958


Densidad (lb/pie3)53.5953.6253.5953.59

Peso Molecular (lb/lbrmol)238238239.7234.6

Viscosidad (cP)5.1795.1654.4005.137

AGUA

Fraccin Molar0.86570.86570.86570.8476

Flujo Msico (lb/d)591360591360591360490320



Densidad (lb/pie3)62.3062.3062.3062.30


Viscosidad (cP)0.80680.80340.68010.807

COMPOSICIN

Agua0.86580.86580.86580.8477

C7+0.13420.13420.13420.0000

C7++0.00000.00000.00000.1523

CORRIENTE5678

DESCRIPCION DE LA LINEASALIDA DE FLUJO DE BATERA TA-25LLEGADA DE FLUJO DE BATERA TA-25. NODO DE INTERSECCIONSALIDA DE FLUJO DEL NODO DE INTERSECCIONLLEGADA DE FLUJO VOLUMETRICO EN NODO FINAL DE CONROL

FaseLquidoLquidoLquidoLquido

Fraccin Vapor----

Temperatura: (F)85.4394.7997.5699.81

Presin: (psig)197.0184.3184.3135.3

Flujo Msico (lb/d)1637760163776034416003441600

Flujo Molar (MMPCND)12.1812.1826.5726.57

Flujo lquidos estndar (GPM)151.4151.4318.2318.2



Densidad (lb/pie3)56.1856.1856.1756.17

Cp/Cv1.1191.1221.1221.122

Viscosidad (cP)13.3712.1612.3711.97

HIDROCARBURO LIQUIDO

Fraccin Molar0.15240.15240.14260.1426

Flujo Msico (lb/d)1147680114768023592002359200



Densidad (lb/pie3)53.9253.9253.7553.75


Viscosidad (cP)5.1204.6564.5154.370

AGUA

Fraccin Molar0.84760.84760.85740.8574

Flujo Msico (lb/d)49032049032010814401081440



Densidad (lb/pie3)62.3062.3062.3062.30


Viscosidad (cP)0.80270.72020.69840.6813

COMPOSICIN

Agua0.84770.84770.85750.8575

C7+0.00000.00000.07270.0727

C7++0.15230.15230.06980.0698

Una vez instalado los instrumentos se medirn flujo, presin y temperatura en cada punto; sin embargo no se define cmo se manifestara una condicin de Alarma a considerar. Cuando se y qu condiciones debe contener un escenario para que se convierta en Alarma .

Deber explicarse cmo se establece una condicin de Alarma y cmo se comprueba.

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