Memoria de Calculos Hidráulico

CPG NUEVO PEMEX

MC-A-001 “ESTUDIO HIDRÁULICO DEL CABEZAL DE DISTRIBUCIÓN DEL CPG NUEVO PEMEX PARA AIRE DE INSTRUMENTOS ”

CONVENIO: 4900022774 FECHA: SEPTIEMBRE 2015 HOJA: 1 de 24

C SEP/15 PARA REVISIÓN Y COMENTARIOS SEP/15

B SEP/15 CHEQUEO CRUZADO SEP/15

A SEP/15 REVISIÓN BÁSICA SEP/15

REV. FECHA DESCRIPCIÓN APROBADO FECHA

CLIENTE: PEMEX GAS Y PETROQUIMICA BASICA (CPG NUEVO PEMEX)

NúmeroDocumento: MC-A-001

POR: REVISÓ: APROBÓ: REV.: FECHA:

FIP ICM RLH C SEP/15

2. MEMORIA DE CÁLCULO

ESTUDIO HIDRÁULICO DEL CABEZAL DE DISTRIBUCIÓN DEL CPG NUEVO PEMEX PARA AIRE DE INSTRUMENTOS

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ÍNDICE

2.1 OBJETIVO

2.2 ANTECEDENTES

2.3 NORMATIVIDAD

2.4 BASES Y CRITERIOS DE DISEÑO

2.5 ESQUEMA DE LA RED

2.6 DATOS REQUERIDOS

2.7 DESARROLLO DEL CÁLCULO

2.8 RESULTADOS Y CONCLUSIONES

2.9 DOCUMENTOS DE REFERENCIA

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2.1 OBJETIVO

Realizar el estudio hidráulico del cabezal de distribución de aire comprimido requerido para el suministro de cada planta del complejo Nuevo Pemex.

2.2 ANTECEDENTES

Los CPG´s Cactus, Ciudad Pemex y Nuevo Pemex, cuentan con un sistema de distribución de aire de instrumentos el cual actualmente se encuentra corroído ocasionando obstrucción en el suministro de aire hacia los instrumentos, lo que provoca presiones insuficientes a las requeridas. Por lo anterior, el proyecto integral de inversión “Modernización de las áreas de almacenamiento de productos de los CPG´s” contempla el reemplazo de dicho sistema.

2.3NORMATIVIDAD

1.-API-RP-14E, Recommended Practice for Design and Installation of Offshore

Production Platform Piping Systems. 2.- NRF-032-PEMEX-2012 Sistemas de tubería en plantas industriales –Diseño y especificaciones de materiales

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2.4 BASES Y CRITERIOS DE DISEÑO

El análisis hidráulico se realizó utilizando el simulador Pipe Flow Expert El flujo total de aire requerido por el sistema es de 1473 SCFM (Anexo A, Ref. 4)

Para efecto de cálculo el factor de simultaneidad es del 100%, representando un consumo simultaneo de todas las plantas.

La presión mínima requerida en cualquier punto del cabezal principal es de 7kg/cm2

man (Ref. 5)

El sistema consta de 7 compresores (4 en operación y 3 en relevo) con una capacidad de 360 SCFM y una presión de descarga de 3500-5000 psig cada uno, cilindros de almacenamiento y válvulas reguladoras de presión a 150 psig. (10.3 kg/cm2

man)

La presión de alimentación al cabezal principal se considera de 150 psig. (Ref. 4)

La longitud del sistema se considera con un 10% de excedente respecto a la longitud de cada tubería establecida en la Fig. 1 y Tabla 2, como factor de seguridad para fines del cálculo debido a que no se consideran accesorios ni válvulas en las líneas de distribución del cabezal. (Ref. 5)

Los consumos de cada línea de distribución a las diferentes plantas se consideraron de acuerdo a la tabla 2.

La tubería del sistema es de acero inoxidable 304 SCH 40S. 4” DN para el cabezal principal, 3” y 2” DN para cabezales secundarios y ¾” para líneas a instrumentos (puntos de entrega) con una rugosidad de 0.001811 in.

La temperatura máxima del aire considerada en el cabezal es de 32°C.

Las propiedades del fluido se consideran constantes como se muestra en la tabla 1.

La Velocidad permitida del aire para evitar ruido en la tubería, se recomienda menor de 60 ft/s (Ref. 1)

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La Velocidad máxima del aire en el cabezal se considera igual a la velocidad sónica.

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2.5ESQUEMA

Figura 1. Sistema de aire de instrumentos del CPG Nuevo Pemex

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2.6DATOS REQUERIDOS Propiedades del fluido:

Tabla 1. Propiedades del fluido.

Características Datos

Fluido Aire

Flujo Volumétrico (SCFM) 1473

Flujo Volumétrico a 150 psig (ft3/h)

8337.5

Temperatura (°C) 32

Presión de alimentación al sistema(psig)

150

Densidad (lb/ft³) 0.810

Viscosidad (cp) 0.0188

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Características de la tubería de la Red:

Tabla 2. Consumos y Longitudes de líneas de alimentación a las plantas.

Planta Consumo (SCFM)

Longitud (m)

Diam. (plg)

Endulzadora de Condensados 1 42 72 3

Endulzadora de Condensados 2 42 75 3

Endulzadora de Gas 1- Recuperadora de Azufre 1

95 143 4

Endulzadora de Gas 2-Recuperadora de Azufre 2

95 143 4

Caldera CB-2501 28 61 3

Caldera CB-250284 97 3Caldera CB-2522

Caldera CB-2524,CB-2521

Endulzadora de Condensados 3(Líquidos 3) 42 80 3

Fraccionadora de Hidrocarburos 1 89 158 3

Tratamiento de Efluentes 15 1216.3 2

Tratamiento de Aguas 132 315 4

96 3

Endulzadora de Condensados 4(Líquidos 4) 42 143 3

Criogénica 1 185 170 3


Fraccionadora de Hidrocarburos 2 44.5 171 344.5 154

Movimiento de Productos 2 48 22 137


-Pre tratamiento de Aguas -Dosificadora de Químicos

- Trampa de Diablos67 421 2

Torre de Enfriamiento 24 140 2

Cabezal principal 1473 2422 4

Líneas a punto de entrega 1 8 3/4

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2.7DESARROLLO DEL CÁLCULO

El análisis de la hidráulica del sistema se realizó mediante el simulador Pipe Flow Expert introduciendo los datos de la tubería mostrados en la tabla 2 correspondientes al sistema del CPG Nuevo Pemex (fig. No.1).

Figura 2. Vista general de simulación.

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2.8 RESULTADOS Y CONCLUSIONES

Resultados:

Las velocidades y las caídas de presión alcanzadas en las tuberías del sistema en estudio (fig No.1) se muestran en la Tabla 2 y en las Figuras 3, 4, 5, 6, 7, 8 y 9.

Tabla 2. Resultado de Presiones y Velocidades en la tubería del sistema

Identificación de tubería FiguraDN Longitud Velocidad Presión

de entradaPresión de salida

Perdida de presión

m ft/s psig psig psi

P1 3 2" 7.7 24.766 150 149.727 0.273P2 3 2" 7.7 24.649 150 149.728 0.272

P3 3 2" 7.7 24.706 150 149.728 0.272

P4 3 2" 7.7 25.285 150 149.720 0.280

P5 3 2" 5.5 3.880 149.728 149.727 0.001

P6 3 2" 5.5 2.618 149.728 149.728 0.001

P7 3 4" 5.5 9.130 149.728 149.720 0.007

P8 3 4" 5.5 15.795 149.72 149.699 0.021

P9 3 3" 14.3 15.795 149.699 149.645 0.054

P10 3 3" 60.5 15.795 149.645 149.416 0.229

P11 3 3" 31.4 15.795 149.416 149.298 0.119

P12 3 4" 346.5 2.348 149.055 149.018 0.037

TRATAMIENTO DE AGUA 3 4" 8 3.981 148.98 148.977 0.003

P14 4 4" 110 10.956 149.055 148.849 0.206

P15 3 4" 8 3.431 149.055 149.053 0.002

P16 3 4" 8 0.858 149.298 149.297 0.000

P17 3 4" 68.2 15.296 149.298 149.055 0.243

P18 3 4" 8.8 0.428 149.297 149.389 -0.092

P19 2 2" 51.1 0.827 149.297 149.296 0.001

P20 2 2" 8.8 0.428 149.296 149.388 -0.092

CB-2501 2 2" 8 0.796 149.296 149.296 0.000

P22 2 2" 90.7 3.4 149.053 149.026 0.026

P23 4 4" 8.8 0.428 149.026 149.118 -0.092

CALDERAS 2 4" 8 3.369 149.026 149.024 0.002

P25 3 4" 89.6 4.012 149.015 148.98 0.035

P26 2 4" 8 0.428 149.015 149.107 -0.092

P27 3 4" 8 4.043 149.018 149.015 0.003

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P28 4 4" 8.8 0.428 149.053 149.145 -0.092

P29 4 4" 79.75 1.494 148.849 148.845 0.004

P30 4 3" 8 1.287 148.845 148.845 0.000

P31 4 3" 79.75 0.747 148.845 148.844 0.001

P32 4 3" 8 1.287 148.844 148.844 0.000

P33 4 4" 63.2 1.256 148.845 148.842 0.003

P34 4 4" 66.5 1.256 148.844 148.84 0.003

P35 4 3" 8.8 0.428 148.844 148.936 -0.092

P36 4 3" 8.8 0.428 148.84 148.932 -0.092

P37 4 4" 8.8 0.428 148.845 148.937 -0.092

P38 4 4" 8.8 0.428 148.842 148.934 -0.092

END.1 4 4" 8 1.225 148.842 148.841 0.000

END.2 4 4" 8 1.225 148.84 148.84 0.000

P41 4 4" 40.7 9.462 148.849 148.791 0.058

P42 4 4" 8 1.69 148.727 148.726 0.000

P43 4 3" 66 7.772 148.791 148.727 0.064

GAS Y AZUFRE 2 4 2" 8 1.654 148.783 148.782 0.000

P45 4 2" 8.8 0.428 148.783 148.875 -0.092

P46 4 4" 141.3 1.672 148.791 148.783 0.008

P47 4 2" 8.8 0.428 148.791 148.883 -0.092

P48 4 4" 8 1.69 148.791 148.791 0.000

P49 4 2" 141.3 1.672 148.726 148.718 0.008

GAS Y AZUFRE 1 4 4" 8 1.654 148.718 148.718 0.000

P51 4 4" 8.8 0.428 148.718 148.81 -0.092

P52 4 4" 8.8 0.428 148.726 148.818 -0.092

P53 4 4" 96.8 6.082 148.727 148.667 0.059

P54 4 2" 84.7 3.717 148.667 148.646 0.021

P55 4 4" 8 5.666 148.646 148.64 0.006

P56 5 4" 171 5.635 148.64 148.513 0.127

CRIOGENICA 1 5 4" 8 5.604 148.513 148.507 0.006

P58 4 4" 5 1.62 148.646 148.646 0.001

P59 4 3" 3 1.62 148.646 148.645 0.000

P60 5 3" 138 1.552 148.645 148.63 0.016

TORRE DE ENFRIAMIENTO 5 3" 8 1.484 148.63 148.629 0.001

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P62 5 3" 8.8 0.428 148.63 148.722 -0.092

P63 5 3" 8.8 0.428 148.645 148.738 -0.092

P64 4 3" 8.8 0.428 148.64 148.732 -0.092

P65 5 4" 8.8 0.428 148.513 148.605 -0.092

P66 5 4" 613.8 -0.926 148.667 148.679 -0.012

P67 4 4" 168.3 3.29 148.667 148.634 0.033

P68 4 3" 8 5.666 148.634 148.628 0.006

P69 5 3" Stain

171 6.22 148.628 148.501 0.127P70 5 3"

Stain8 6.22 148.501 148.495 0.006

P71 5 0.750"

8.8 3.22 148.501 148.556 -0.055

P72 5 0.750"

8.8 3.22 148.628 148.683 -0.055

P73 5 2" Stain

8 6.22 148.679 148.679 0.000

MOV 1 5 2" Stain

142.3 6.22 148.679 148.679 0.000

P75 3 0.750"

8 1.22 148.98 149.072 -0.092

EFLUENTES 8 2" Stain

8 6.22 149.178 149.178 0.000

P77 5 0.750"

8.8 1.22 148.679 148.771 -0.092

P78 5 4" Stain

113.3 6.22 148.679 148.682 -0.002

P79 5 2" Stain

8 6.22 148.682 148.682 0.000

MOV. 2 5 2" Stain

44.8 6.22 148.682 148.682 0.000

P83 5 0.750"

8.8 1.22 148.682 148.774 -0.092

P84 6 4" Stain

79.2 6.22 148.682 148.683 -0.002

P85 6 2" Stain

8 6.22 148.683 148.677 0.006

P86 6 2" Stain

447.1 6.22 148.677 148.327 0.350

PRETRATAMIENTO Y TRAT DOSIF. QUIMICOS

62" S 8 6.22 148.327 148.321 0.006

P88 6 0.750"

8.8 1.22 148.677 148.769 -0.092

P89 6 0.750"

8.8 1.22 148.327 148.419 -0.092

P90 2 4" Stain

74.4 6.22 148.683 148.69 -0.007

P91 7 4" Stain

132 6.22 148.69 148.703 -0.012

P92 7 3" Stain

113.3 6.22 148.703 148.681 0.022

P93 7 3" Stain

94.6 6.22 148.681 148.675 0.005

P94 7 3" Stain

8 6.22 148.675 148.675 0.000

P95 7 3" Stain

58.8 6.22 148.675 148.672 0.003

FRACC.2.2 7 3" Stain

8 6.22 148.672 148.671 0.000

P97 7 3" Stain

8 6.22 148.681 148.68 0.000

CPG NUEVO PEMEX



P98 7 3" Stain

58.8 6.22 148.68 148.677 0.003

FRACC.2.1 7 3" Stain

8 6.22 148.677 148.677 0.000

P100 7 0.750"

8.8 1.22 148.677 148.769 -0.092

P101 7 0.750"

8.8 1.22 148.68 148.772 -0.092

P102 7 0.750"

8.8 1.22 148.675 148.767 -0.092

P103 7 0.750"

8.8 1.22 148.672 148.764 -0.092

P104 7 4" Stain

129.8 6.22 148.735 148.703 0.033

P105 7 3" Stain

8 6.22 148.735 148.735 0.000

P106 7 3" Stain

141.3 6.22 148.735 148.728 0.007

CONDENSADOS 4 7 3" Stain

8 6.22 148.728 148.728 0.000

P108 7 0.750"

8.8 1.22 148.735 148.827 -0.092

P109 7 0.750"

8.8 1.22 148.728 148.82 -0.092

P110 8 4" Stain

280.5 6.22 148.834 148.735 0.099

P111 8 4" Stain

143 6.22 148.885 148.834 0.050

CRIOGENICA 3 8 3" Stain

8 6.22 148.745 148.739 0.006

P113 8 3" Stain

8 6.22 148.885 148.879 0.006

P114 8 0.750"

8 1.22 149.178 149.27 -0.092

P115 8 2" Stain

22 6.22 149.181 149.18 0.001

P116 8 2" Stain

55 6.22 149.183 149.181 0.003

P117 8 4" Stain

254.1 6.22 149.222 148.971 0.250

P118 8 4" Stain

88 6.22 148.971 148.885 0.087

P119 8 0.750"

8 1.22 148.879 148.971 -0.092

P120 8 0.750"

8 1.22 148.745 148.837 -0.092

P121 8 2" Stain

55 6.22 149.206 149.203 0.003

P122 8 2" Stain

416.1 6.22 149.203 149.183 0.020

P123 9 0.750"

8 1.22 149.241 149.333 -0.092

P124 8 2" Stain

8 6.22 149.241 149.241 0.000

P125 9 4" Stain

147.4 6.22 149.396 149.241 0.155

P126 8 4" Stain

19.8 6.22 149.241 149.222 0.020

P127 8 3" Stain

179.8 6.22 148.879 148.745 0.134

P128 8 2" Stain

36 6.22 149.18 149.178 0.002

P129 9 2" Stain

737.8 6.22 149.241 149.206 0.035

P130 9 3" Stain

8 6.22 149.396 149.394 0.002

P131 9 0.750"

8.8 1.22 149.394 149.486 -0.092

P132 9 3" Stain

157.8 6.22 149.394 149.364 0.030

CPG NUEVO PEMEX



P133 9 0.750"

8.8 1.22 149.364 149.456 -0.092

FRACC.1 9 3" Stain

8 6.22 149.364 149.363 0.001

P135 9 4" Stain

66 6.22 149.493 149.396 0.097

P136 9 0.750"

8 1.22 149.493 149.585 -0.092

P137 9 3" Stain

80 6.22 149.488 149.484 0.004

P138 9 3" Stain

99.8 6.22 149.493 149.488 0.005

CONDENSADORA 3 9 3" Stain

8 6.22 149.484 149.484 0.000

P140 9 3" Stain

8 6.22 149.493 149.493 0.000

P141 9 0.75" Stain

8.8 1.22 149.484 149.576 -0.092

P142 3 4" Stain

22 6.22 149.727 149.689 0.037

P143 3 4" Stain

5.5 6.22 149.689 149.68 0.009

P144 3 4" Stain

18.7 6.22 149.68 149.648 0.032

P145 3 4" Stain

91.3 6.22 149.648 149.493 0.155

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Figura 3. Alimentación al cabezal principal

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Figura 4. Cabezal principal a plantas

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Conclusiones:

1.- Todas las líneas dentro del sistema e incluidas en el análisis se encuentran dentro de los parámetros permitidos en los niveles de ruidos (60 ft/s, Ref. 1), máximo en el sistema: 24.766 ft/s. (Página 9, Tabla 2 de Resultados)

2.- La Diferencias de presión máxima es de 0.280 psi, derivado de la demanda de flujo y presión hacia la zona critica del Sistema, siendo esta diferencia no significativa para este sistema.

3.- La resultante del punto más crítico en el área de pretratamiento y tratamiento de agua es una presión mínima de 148.321 psig. Siendo esta mayor al requerimiento mínimo de 7 kg/cm2

man(100 psig) indicado en las “Especificación técnica complementaria de solicitudes de pedido núm. 100013165, 100013166 y 100013167”.

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2.9 DOCUMENTOS DE REFERENCIA

Los documentos usados para llevar a cabo la resolución de la presente memoria son los siguientes:

1. Norma: API-RP-14E, Recommended Practice for Design and Installation of Offshore Production Platform Piping Systems

2. Manual: MPR-A-001. Flujo de Fluidos.3. Libro: CRANE. Flujo de fluidos en válvulas, accesorios y tuberías.4. Especificación técnica complementaria de solicitudes de pedido núm.

100013165, 100013166 y 100013167.5. Archivo en CAD: ANILLO NUEVO PEMEX.6. Junta de aclaraciones entrega de respuestas a las solicitudes de aclaración:

Sistema de aire de instrumentos para monitoreo y control.

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ANEXO A

Referencia. Especificaciones tecnicas complementarias

Memoria de Calculos Hidráulico

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