1

TECNOLÓGICO BOLIVIANO ALEMÁN

INDICE:

USO DE FORMULAS FISICAS PARA EL DIMENSIONAMIENTO DE TUBERIAS EN

REDES DE GAS HACIENDO REFERENCIA A DIAMETROS Y/O PRESIONES...........2

1. INTRODUCCIÓN..............................................................................................................2

2. ANTECEDENTES..............................................................................................................3

3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA...........................................................................4

3.1. FORMULACION DEL PROBLEMA............................................................................4

4. OBJETIVOS.......................................................................................................................5

4.1. OBJETIVO GENERAL...................................................................................................5

4.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS...........................................................................................5

5. JUSTIFICACION...............................................................................................................5

6. DESCRIPCIÓN..................................................................................................................5

Fórmula de Renouard..............................................................................................................6

Fórmula para el caudal máximo:.............................................................................................8

7. PROPUESTA INNOVADORA........................................................................................10

8. CONCLUSIONES............................................................................................................10

9. BIBLIOGRAFIA..............................................................................................................10

10. QUE APRENDIO CON EL PROYECTO......................................................................12

2

TECNOLÓGICO BOLIVIANO ALEMÁN

USO DE FORMULAS FISICAS PARA EL DIMENSIONAMIENTO DE TUBERIAS

EN REDES DE GAS HACIENDO REFERENCIA A DIAMETROS Y/O

PRESIONES.

1. INTRODUCCIÓN

En el siguiente trabajo se hace referencia en parte al Transporte y Distribución (o abreviado

T&D en el campo de la energía) es un modo de transporte de gases, líquidos, sólidos o

multifásico, dirigido en general a través de las tuberías que constituyen una red o un

sistema de transporte. El drenaje por gravedad de efluentes (aguas residuales, aguas lluvias,

sistemas de alcantarillado, etc.) y el tránsito de alimentos (cerveza, leche, granos, etc.) por

medio de tuberías pueden entrar en esta acepción. Sin embargo, los productos en general

descritos como elementos que se transportan por tubería son: petróleo e hidrocarburos

líquidos, gas natural y gas para combustibles, sustancias químicas.

Dependiendo del producto transportado, el ducto recibe diferentes nombres, así como los

reglamentos, las técnicas de construcción y de funcionamiento también varían.

Los principales sistemas de transporte por tubería son los siguientes:

El gas natural transportado por gasoductos

Hidrocarburos líquidos, especialmente aceite, transportados por oleoductos

Hay muchos otros productos transportados a distancias importantes, que justifican el

término T&D

El agua dulce, principalmente para el riego, por acueductos;

El agua salada en saumoductos;

El oxígeno en oxigenoductos;

3

TECNOLÓGICO BOLIVIANO ALEMÁN

El hidrógeno en hidrogenoductos;

El etileno en etilenoductos

Otros

Este tipo de transporte de productos fue implementado por primera vez por Dimitri

Mendeleev en 1863, año en el que sugirió el uso de tuberías para el transporte de petróleo.

2. ANTECEDENTES

YPFB Transporte S.A. es la empresa de la Corporación YPFB que opera una red de ductos

de aproximadamente 6,000 kilómetros para el transporte de gas natural e hidrocarburos

líquidos. Esta red atraviesa 7 departamentos, más de 90 municipios y aproximadamente 670

comunidades, llegando también a los mercados del Brasil, Argentina y Chile.

La empresa se creó el año 1997 bajo el nombre de Transporte de Hidrocarburos Transredes

S.A. como parte del proceso de Capitalización, realizado por el Gobierno del Presidente

Gonzalo Sánchez de Lozada. Esta compañía que inició actividades en Bolivia en abril de

1997, después que un año antes un consorcio extranjero comprara las acciones de la Unidad

de Transporte de YPFB. La participación mayoritaria era de TR Holdings, integrada por

Enron y Shell, que compró el 50 por ciento de las acciones por 263.500.000 dólares.

El año 2006, el inicio de la nacionalización del sector petrolero en mayo de 2006, YPFB

mantuvo una participación minoritaria en Transredes de 33,56 por ciento; luego, en abril de

2008 logró captar más de 14 por ciento de títulos., por lo cual, se transfirieron las acciones

al Estado Boliviano.

En 2007, el paquete fue adquirido por Ashmore Energy International (AEI) Transportadora

Holdings Spain.

4

TECNOLÓGICO BOLIVIANO ALEMÁN

1 de mayo de 2008, el Gobierno nacionalizó poco más de 2 por ciento de las acciones para

tener por lo menos el 50 por ciento más un título.

En junio de 2008, la administración de Evo Morales optó por la confiscación y tomó las

instalaciones de la empresa y asumió la propiedad del 97 por ciento de las acciones.2

En agosto de 2008 se cambia la denominación de la empresa de Transredes S.A. a YPFB

Transporte S.A.

3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

En la actualidad los estudiantes que se relacionan con el área hidrocarburifera no están

relacionados con los cálculos para conocer las dimensiones de las tuberías de un Gasoducto

o las presiones en dichos gasoductos.

3.1. FORMULACION DEL PROBLEMA.

Con el correcto planteamiento de fórmulas físicas ¿podremos conocer en su caso las

dimensiones de las tuberías en referencia a las presiones o en su caso las presiones en

referencia a las dimensiones?

5

TECNOLÓGICO BOLIVIANO ALEMÁN

4. OBJETIVOS

4.1. OBJETIVO GENERAL

El objetivo principal del trabajo es plantear formulas físicas que correspondan para el

cálculo de diámetros en tuberías o en su caso las presiones.

4.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS

Realizar el correspondiente estudio sobre el tema en libros relacionados.

Reconocer la fórmula que buscamos para nuestros cálculos.

Aprender cómo aplicar dicha fórmula.

5. JUSTIFICACION

Con el presente trabajo nos proponemos conocer las distintas teorías que pueden existir

para saber acerca del uso de distintos diámetros en tuberías y las presiones que estas

soportan, dependiendo del tipo de red que sea: red primaria o red secundaria.

6. DESCRIPCIÓN

Se realizara la investigación con la base en la materia de Física e investigar ampliando los

conocimientos facilitados.

6

TECNOLÓGICO BOLIVIANO ALEMÁN

Y la correcta aplicación de la lógica que se nos enseñó en la asignatura.

Fórmula de Renouard

En el caso del dimensionado de redes de abastecimiento de gas combustible es común la

utilización de las fórmulas de Renouard simplificadas, válidas para una combinación

limitada de unidades. Para la determinación de las pérdidas de carga se deben distinguir las

situaciones de baja, media y alta presión.

Baja Presión

Media y alta presión (presiones efectivas superiores a 50 mbar):

Siendo:

PA – Presión absoluta en bar/mbar en el punto A.

PB – Presión absoluta en bar/mbar en el punto B.

PA – PB – Pérdida de carga en bar/mbar.

PA2 – PB2 – Pérdida de carga cuadrática (bar2)

Q – Caudal en m3/h

D – Diámetro del conducto en mm

7

TECNOLÓGICO BOLIVIANO ALEMÁN

L – Largo del conducto en Km

Dc (S) – Densidad ficticia o corregida, correspondiente a la densidad real afectada de un

coeficiente en función de la viscosidad.

Siendo la formula principal para el cálculo de presiones, diámetro:

Dónde:

G=0. 62PAtmosferica=1 . 01325 bar

P1 Manometrica= Lo que marca el manometro [bar ] ò Presion de en la Red

Le=Longitud equivalente [m ]D=Diametro [mm ] (Calibre )Q=Caudal [m3S /hr . ]

El caudal considerado en esta fórmula es el caudal máximo de las instalaciones.

P1=Manometrica [bar ]P1 Absoluta= P1 Manometrica+PAtmosferica [bar ]

P12−P2

2=48 . 6∗G∗Le∗Q1. 82

D4 . 82[bar ]

P2 Absoluta=√P12−48 .6∗G∗Le∗Q1 .82

D4 . 82[bar ]

P2 Manometrica=P2 absoluta−P Atmosferica [bar ]

PPr omedio' =

23 (P1

3−P23

P12−P2

2 )Velocidad=354∗

Q

D2∗PPromedio'

8

TECNOLÓGICO BOLIVIANO ALEMÁN

Fórmula para el caudal máximo:

Qmax PotPCS

Ejemplo:

EQUIPOS POTENCIA

G1

HORNO 1 110 kW

HORNO 2 150 kW

CALDERO 25 kW

COCINA 1 20 kW

Pot. Total en kW 305kW

Donde Pot. Es la potencia total de la instalación que hace referencia a la sumatoria de las

potencias de todos los equipos que usan Gas Natural.

Donde PCS es el Poder Calorífico Superior, el poder calorífico del gas natural que produce

nuestro país es de 10.8 kW*h/m³

Calculo:

Qmax= 305kW10.8kWh /m ³

Qmax=28.24 m ³ /h

9

TECNOLÓGICO BOLIVIANO ALEMÁN

Para poder utilizar este resultado en nuestra formula de Renouard debemos convertir los m³

a ft³.

Qmax=28.24

m3

h∗35.21 f t3

1m3 =997.15 ft ³

Para obtener la Le. Es decir la longitud equivalente se multiplica la longitud que se nos de

en metros (m) por 1.2 (es como especifica la regla), así es como obtenemos la longitud

equivalente.

Ahora teniendo los datos respectivos en las unidades deseadas se pueden utilizar en la

fórmula de Renouard.

Algunos datos más acerca de la red Primaria y Secundaria:

Red primaria.- Conjunto de cañerías o ductos que conforman la matriz del sistema de

distribución a partir de la estación de recepción y despacho, cuya presión de operación

supera los 100 psig por lo cual se denominan también sistemas de alta presión.

Presión en la red primaria = 20 bar.

Red secundaria.- Conjunto de cañerías o ductos que conformando sistemas reticulares a

partir de las estaciones Distritales de Regulación, operan a una presión de 1 bar (14.5psig)

hasta los 4 bar. (52.8psig) por lo cual se denominan sistemas de media presión.

10

TECNOLÓGICO BOLIVIANO ALEMÁN

7. PROPUESTA INNOVADORA

Nuestra propuesta para este tema estaría relacionada más con el tema de la profundización

de los conocimientos en física para que no existan dificultades con los cálculos en futuras

asignaturas de nuestra carrera, ya que muchas veces los estudiantes solo aprueban la

materia por obligación y no así dándole el interés correspondiente a esta materia tan

importante en la rama de ciencias exactas.

8. CONCLUSIONES

Se pudo confirmar que la ecuación planteada es la correcta para el cálculo de diámetros,

presiones, caudal e incluso nos sirve para calcular la longitud equivalente en algún tramo de

las redes de gas.

9. BIBLIOGRAFIA

Ing. Carlos Mallea. (2012). Diseño de instalaciones de GN. 28-05-2015, de

www.frm.utn.edu.ar Sitio web: https://www.google.com.bo/url?

sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=4&cad=rja&uact=8&ved=0CC4QFjAD

&url=http%3A%2F%2Fwww.frm.utn.edu.ar%2Farchivos%2Fgraduados

%2FDISEO_DE_UNA_INSTALACION_DE_GN_EN_MEDIA_PRESION.pdf&ei

=ALdrVaq_GtHpgwSIhYKgCw&usg=AFQjCNFYExny_uw-ZbKoao1Hiy-

K95M8ZA&bvm=bv.94455598,d.eXY

ANH.GOB.BO. (2010). Diseño de Redes. 28-05-2015, de Agencia Nacional de

Hidrocarburos Sitio web: https://www.google.com.bo/url?

sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&cad=rja&uact=8&ved=0CCIQFjAB

&url=http%3A%2F%2Fwww.anh.gob.bo%2Fg.php%3Fmyfile%3DActividad

%2FDcd%2FMarcos%2FREG-DIST-ANEXO-

11

TECNOLÓGICO BOLIVIANO ALEMÁN

I.pdf&ei=jrtrVeeIGsarggSVg4GoCQ&usg=AFQjCNEMKjlDO6c0RBr4NaNiDeZx

7PVIpw

Wight. Hat Ltd. (2015). Conversor de unidades. 31-05-2015, de Wight.

Hat Ltd Sitio web: http://www.metric-conversions.org/es/volumen/metros-

cubicos-a-pies-cubicos.htm

http://www.monografias.com/trabajos/origtermod/origtermod.shtml

La Gaceta Oficial. (2006). Redes. 28-05-2015, de Estado Plurinacional de

Bolivia Sitio web: https://www.google.com.bo/url?

sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&uact=8&ved=0CB

wQFjAA&url=http%3A%2F%2Fgacetaoficialdebolivia.gob.bo

%2Fnormas%2Fdescargar

%2F26065&ei=wtVsVcfVNLDfsAS7q4CIAw&usg=AFQjCNG62ARFG

10g-

Z1eVw7TURG8Y9_uQw&sig2=7iXk7o7ryV5KOHz_DtkVtw&bvm=bv.

94455598,d.cWc

Scielo. (2013). Revista Boliviana de Física . 31-05-2015, de Scielo Sitio

web: http://www.scielo.org.bo/scielo.php?script=sci_serial&pid=1562-

3823&lng=es&nrm=iso

12

TECNOLÓGICO BOLIVIANO ALEMÁN

10. QUE APRENDIO CON EL PROYECTO.

El presente proyecto nos muestra brevemente que la asignatura de Física es

fundamental para nuestra carrera de Gestión en Petróleo y Gas, ya que la Física es la

base de todo tipo de cálculos que se deberán hacer durante el transcurso de nuestra

carrera, ya que muchos estudiantes ven a la Física como algo complicado, que tan

solo les falta ver la materia desde el punto de vista de la lógica que exige la materia

para ser entendida.