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Fundamentos de Transporte de
Hidrocarburos
DIPLOMADO EN INGENIERÍA DE
PETRÓLEO Y GAS NATURALÉnfasis en Procesamiento y Transporte
Conocer la importancia de los distintos componentes de un sistema de
transporte por ductos.
Entender la naturaleza del flujo de fluidos líquidos, gaseosos y de mezclas
bifásicas en el interior de ductos y redes de distribución.
Diseñar lineas según normas ASME y API.
Comprender el principio de funcionamiento y dimensionamiento de las
unidades de impulsión de líquidos (bombas) y gases (compresores).
Dimensionar y seleccionar sistemas de medición de caudal de líquidos y/o
gases.
Diseñar tanques de almacenamiento segun normativa ASME y API.
OBJETIVOS
BIBLIOGRAFIA
M. Mohitpour et al., Pipeline Design & Construction: A practical
approach, ASME Press., 2nd Edition, 2003.
J. Kennedy, Oil and Gas Pipeline Fundamentals, Pennwell Books,
2nd.Edition,1993.
S. Kumar, Gas Production Engineering Vol.4, Ed.Gulf
Publishing,1987
GPSA, Engineering Data Book Vol.1 y 2, Gas Processors Suppliers
Association, 2000.
CONTENIDO DE LA MATERIA
Cap.1 – Elementos de Diseño de Ductos de Transporte
Cap.2 – Transporte de Líquidos y Sistemas de Bombeo
Cap.3 – Transporte de Gases y Sistemas de Compresión
Cap.4 – Sistemas de Distribución de Gas Natural
Cap.5 – Medición de Caudal de Flujo de Líquidos y Gases
Cap.6 – Flujo Bifásico de Líquido y Gas
Cap.7 – Tanques de Almacenamiento
Cap.8 – Válvulas de control de flujo
Cap.1 – Elementos de Diseño de
Líneas de Transporte de Fluidos
Matriz de Energía Primaria en el Mundo
“Más del 55% de la fuente
de energía primaria
consumida en el mundo
depende del petróleo o el
gas natural ”
“El 57% del petróleo
crudo consumido es
importado por los países
que consumen. ”
OBS: (1 Mtoe = 11630 GWh = 4,1868 x 104 TJ)
“El 30% del gas natural
consumido es importado
por los países que
consumen. ”
Cap.1 – Elementos de Diseño de
Líneas de Transporte de Fluidos
Consumo de Gas
Natural
Mercados de consumo alejados de las zonas de
producción. “Necesidad de SISTEMAS DE
TRANSPORTE Y ALMACENAMIENTO”
OBS: (1 Mtoe = 11630 GWh = 4,1868 x 104 TJ)
Sectores de Consumo de
Petróleo
Cap.1 – Elementos de Diseño de
Líneas de Transporte de Fluidos
Transporte y Comercialización de
Gas Natural
Cap.1 – Elementos de Diseño de
Líneas de Transporte de Fluidos
Tipos de Sistemas de Transporte
Sistema de Transporte por ductos
Aprovisionamiento seguro, economicamento competitivo en líquidos y gases, el
más utilizado en la indústria de hidrocarburos y baja probabilidad de pérdidas.
Sistema de Transporte por camiones cisternas.
Probable intermitencia en el aprovisionamiento, competitivo en el transporte de
líquidos y gran propabilidad de pérdidas.
Sistema de Transporte por línea férrea.
Aprovisionamiento seguro, necesidad de grandes unidades de almacenamiento,
competitivo en el transporte de líquidos y gran probabilidad de pérdidas.
Sistema de Transporte Marítimo
Aprovisionamiento seguro, necesidad de grandes unidades de almacenamiento,
competitivo a distancias muy largas para líquidos y gases, gran probabilidad de
pérdidas.
Cap.1 – Elementos de Diseño de
Líneas de Transporte de Fluidos
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Cisterna
Ferrocarril
Barcaza
Tuberías
Tanques
c$/1000 Barril Milla
Costos de Transporte de Petróleo Crudo
“Los sistemas de
transporte por tubería
son destacables por su
eficiencia y bajo costo de
transporte”
Cap.1 – Elementos de Diseño de
Líneas de Transporte de Fluidos
Las líneas de transporte por tubería son eficientes en energía,
según Kennedy un línea troncal de crudo consume alrededor de 0,4%
de la energía contenida en el crudo transportado por cada 1000 km.
Los poliductos utilizan alrededor de 0,5% de la energía contenida
de los productos transportados por cada 1000 km.
Estos valores pueden compararse con estimativas de los trenes de
carbón de 0,8%, del transporte de crudo por línea férrea de 1%, para
gas natural por tuberías de 2,5% y de 3,2% para transporte de crudo
por cisterna.
Eficiencia de Energía de Transporte
Límites de Competitividad del transporte por Ducto del Gas Natural
3540
Cap.1 – Elementos de Diseño de
Líneas de Transporte de Fluidos
Situación Actual del Mercado de GNL
Cap.1 – Elementos de Diseño de
Líneas de Transporte de Fluidos
Cap.1 – Elementos de Diseño de
Líneas de Transporte de Fluidos
Red Nacional de Gasoductos
Red Nacional de Oleoductos
Red Nacional de Poliductos
Sistema de Transporte en Bolivia
Red Troncal
4167 km
Red Troncal
2383 km
Red Troncal
1512 km
GASODUCTO AL ALTIPLANO (GAA)
1 MMscf = 0,28317 MMm3N
GASODUCTOS
YABOG Y GASYRG
GASODUCTOS DEL NORTE
GASODUCTOS SUR / CENTRO-OESTE
GASODUCTOS
DEL SUR
1 Mbpd = 0,158987 Mcmd
OLEODUCTOS DEL NORTE
POLIDUCTO DEL SUR
Red de Transporte y Distribución de Gas
Estación de
Despacho
Gasoducto en
acero negro
P = 40 a 110 Bar
Tratamiendo
de crudo
Extracción
Viviendas
unifamiliares
Red
secundaria
Tubo de
Polietileno
P=4 Bar
Regulador Distrital
(baja la presión a 4 Bar)
Vivienda
Colectiva y
Local comercial
Válvula zonal
Válvula zonal4 Bar
4 Bar
Red primaria en
acero negro
Pmax=40 Bar
Puente de
regulación
industrial
Acometida a
red secundaria
Acometida a
red primaria
Industria
19 mbar
19 mbar
Cap.1 – Elementos de Diseño de
Líneas de Transporte de Fluidos
Cap.1 – Elementos de Diseño de
Líneas de Transporte de Fluidos
Factores que Influyen en el Diseño de Líneas
Propiedades de los fluidos
Condiciones de diseño
Capacidades de
aprovisionamiento y demanda, y
localización de ambos.
Códigos y estándares
Ruta, topografía y acceso
Impacto medioambiental
Económicos
Impacto hidrológico
Impacto sísmico y volcánico
Material
Construcción
Operación
Protección
Integridad a largo plazo
Propiedades y Tipos de Sistemas de Transporte
Líneas de transporte de agua líquida.
Línea de transporte de vapor
sobrecalentado.
Líneas de transporte de crudo o
condesado y derivados.
Líneas de transporte de parafinas.
Líneas de transporte de aceite base.
Líneas de transporte de fluidos
refrigerantes.
Líneas de transporte de aire
comprimido.
Líneas de transporte de gas natural,
gas de refinería, gas de procesos y
equipos.
Líneas aereas y enterradas.
Etc.
Fluidos en fase líquida y gaseosa.
Distintos tipos de material de tubo.
Distintas velocidades de flujo
Distintas presiones de trabajo
Distintos grados de corrosión
Distintos niveles de temperatura
Líneas aéreas y enterradas
Transportan substancias puras y
mezclas.
Propiedades de Transporte de Fluidos
Propiedades de Transporte de Fluidos
Densidad del fluido () y Gravedad
Específica (G)
Viscosidad absoluta ()
Efecto de la Presión (P) y
Temperatura (T)
Calor específico (cp y cv)
Conductividad térmica (k)
Definen el regimen de flujo
(laminar, turbulento, etc).
Definen la caida de presión (P).
Definen el calentamiento o
enfriamiento del producto (T).
Definen la capacidad de transporte
del ducto ( el caudal Q).
Afectan en las longitudes de
transporte (L).
Definen el diámetro (D), espesor de
material (t) y material del tubo.
Influyen en los niveles de
corrosión por erosión (tce)
Definen el tipo de inhibidor de
corrosión a utilizar.
Efectos del Medio Ambiente
DUCTOS ENTERRADOS
•Temperatura del suelo
•Conductividad del suelo
•Densidad del suelo
•Calor específico del suelo
•Profundidad de entierro de ducto
Cap.1 – Elementos de Diseño de
Líneas de Transporte de Fluidos
DUCTOS AEREOS
Temperatura
Velocidad del aire externo
Estabilidad del suelo
Lluvia y nieve
Cargas externas de soporte
Efectos del Mercado de Demanda
y Selección de Ruta
Identificación de los puntos de aprovisionamiento y de despacho
en mapas a escala.
Identificación de los puntos de control sobre el mapa.
Esquematizar la ruta más corta considerando áreas de mayor
preocupación ( picos elevados, tipo de terreno, lagos, etc)
Dibujar la ruta seleccionada sobre fotografías aéreas y análisis de
la ruta seleccionada utilizando un estereoscopio.
Refinar el trazado de la ruta para acomodarlo en mejor terreno, de
más fácil acceso, etc.
Cap.1 – Elementos de Diseño de
Líneas de Transporte de Fluidos
Códigos y Normas de Diseño
ASME Sección VIII Div. 1 AMERICAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERS. Boiler and pressure vessel
code, Section VIII, pressure Vessels, Divition 1. ( Código de calderas y recipientes a
presión, Sección VIII, División 1)
ASME B 31.1 Construcción de tuberías de agua y vapor
ASME B 31.3 Construcción de tuberías de aire en estaciones
ASME B 31G ( NG18) Reparación de tubería corroida
ASME/ANSI B 16.21 Empaquetaduras planas no metálicas para bridas.
ASME B 31.3 Sistemas de tuberia para Gas Natural Licuado
API 6D AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE, Specifications for pipeline valves, end closures
connectors and swivels. ( Válvulas en ductos, conectores y eslabones giratorios de
cubiertas de extremos )
API 5L AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE, Specifications for linepipe API 5L
API RP 5L 1 Practica recomendada para el transporte ferroviario de tubería de línea
API RP 5L 5 Practica recomendada para el transporte marítimo de tubería de línea
API RP 5L 6 Practica recomendada para el transporte de tubería de línea en zonas anegadas
API RP 1102 Practica recomendada para el cruce de carreteras y ferrocarriles para oleoductos
API 610 Bombas centrífugas
API 619 Compresores rotatorios
API 618 Compresores reciprocantes
API 616 Turbina a gas
API 1104 Soldadura
API 617 - PTC 22 Compresores centrífugos
API 1110 Test hidráulico para tuberías que transportan hidrocarburos líquidos
Códigos y Normas de Diseño
API RP-500-1991 Práctica recomendada para la clasificación y ubicación de instalaciones eléctricas para
instalaciones de petróleo
API RP 550 Procesos de instrumentación y control
API 661 Intercambiadores: Aeroenfriadores
ANSI B16.5 AMERICAN NATIONAL STANDARDS INSTITUTE. Steel pipe flanges and flange fittings
( Bridas y accesorios bridados de tubería de acero)
ANSI B16.9 AMERICAN NATIONAL STANDARDS INSTITUTE. Factory made wrought steel butt-
welding fittings. ( Accesorio de acero forjado soldados a tope hechos en fábrica)
ANSI B16.11 AMERICAN NATIONAL STANDARDS INSTITUTE. Accesorios de acero forjado para ser
roscados o soldados tipo socket
ANSI B16.20 AMERICAN NATIONAL STANDARDS INSTITUTE. Empaquetaduras metálicas para bridas
en línea
ANSI/API 2530 AMERICAN NATIONAL STANDARDS INSTITUTE. ( Instituto Nacional Americano
de estándares) . Manual de normas de medición de Petróleo, Capítulo 14 Sección 3.
ANSI / NFPA 220 Construcción de edificaciones
ANSI / NFPA 70 Cableado e instalaciones eléctricas
NACE RP 01 NATIONAL ASSOCIATION OF CORROTION ENGINEERS Protección catódica
NACE RP 69 NATIONAL ASSOCIATION OF CORROTION ENGINEERS . Práctica recomendada para
el diseño de sistemas de tuberías enterradas.
NACE RPO175-95 Control de corrosión interna en tuberías de acero y sistemas de tubería
NACE RP0275 Revestimiento
Evaluación Económica
Cap.1 – Elementos de Diseño de
Líneas de Transporte de Fluidos
COSTOS DIRECTOS
COSTOS INDIRECTOS
TASA INTERNA DE
RETORNO
Fases de Construcción de Ductos
• APERTURA DE SENDA
• DESFILE DE DUCTOS
• EXCAVACION DE ZANJA
• SOLDADURA DE JUNTAS
• RADIOGRAFIADO
• REVESTIMIENTO DE JUNTAS
• ENTIERRO DE DUCTOS
• LIMPIEZA Y CALIBRADO
• PRUEBA HIDRAULICA
• SECADO DE DUCTOS
Cap.1 – Elementos de Diseño de
Líneas de Transporte de Fluidos
Normas Utilizadas en Transporte
• ASME 31.4 sistemas de transporte de líquidos.
• ASME 31.8 sistemas de transporte de gas.
• ANSI código para gas combustible.
• API 5L Código para tuberías de línea.
• ASTM Código para tuberías de planta y otros.
• AWS, API 1104, NACE
• NFPA Normas de protección contra fuego.
Cap.1 – Elementos de Diseño de
Líneas de Transporte de Fluidos
Apertura de Senda
•Cumplir con las regulaciones medio ambientales.
•Tener una política medio ambiental.
•Tener plan de manejo ambiental.
•Realizar evaluación de impactos ambientales.
Cap.1 – Elementos de Diseño de
Líneas de Transporte de Fluidos
Ancho de Senda
D(in) Ancho
(m)
2 a 4 10
6 a8 13
10 15
12 16
14 17
16 y
+
30
Cap.1 – Elementos de Diseño de
Líneas de Transporte de Fluidos
Desfile de Ductos
Cap.1 – Elementos de Diseño de
Líneas de Transporte de Fluidos
Soldadura de Ductos
NORMAS:
AWS D1.1 ESTRUCTURAS METALICAS
ANSI 31.4 OLEODUCTOS
API 1104 GASODUCTOS
API 650 y ASME IX TANQUES DE ALMACENAMIENTO
ANSI 31.1, B31.3 y ASME IX TUBULACIONES
ASME VIII Div. 1 y Div. 2 y ASME IX VASOS BAJO PRESION
Cap.1 – Elementos de Diseño de
Líneas de Transporte de Fluidos
Soldadura de Ductos
•La ejecución de soldaduras
se la realiza según la norma
API 1104 ( Instituto
Americano del Petróleo)
• AWS o Tomando los
lineamientos de la ASME
Cap.1 – Elementos de Diseño de
Líneas de Transporte de Fluidos
Soldadura de Ductos
•La ejecución de soldaduras
se la realiza según la norma
API 1104 ( Instituto
Americano del Petróleo)
• AWS o Tomando los
lineamientos de la ASME
Cap.1 – Elementos de Diseño de
Líneas de Transporte de Fluidos
Verificación de Integridad de Ductos
• DESTRUCTIVOS1. DUREZA
2. TRACCION
3. DOBLADO GUIADO
4. RESILENCIA
• NO DESTRUCTIVOS1. ULTRASONIDOS
2. CORRIENTES INDUCIDAS
3. PARTICULAS MAGNETICAS
4. TERMOGRAFIA
5. RADIOGRAFIA Y GAMMAGRAFIA
6. LIQUIDOS PENETRANTES
Cap.1 – Elementos de Diseño de
Líneas de Transporte de Fluidos
Ensayo de Ductos
• ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS
El propósito de estos ensayos es detectar discontinuidades superficiales e internas en materiales, soldaduras, componentes e partes fabricadas.
Los ensayos son realizados bajo procedimientos escritos, que atienden a los requisitos de las principales normas o códigos de fabricación, tales como el ASME, ASTM, API y el AWS entre otros.
Cap.1 – Elementos de Diseño de
Líneas de Transporte de Fluidos
Revestimiento de Juntas
•Pintura epoxica
•Revestimientos para Juntas con Camisas termocontraibles
Cap.1 – Elementos de Diseño de
Líneas de Transporte de Fluidos
Excavación de Sanja
• Clasificación y evaluación
del tipo de suelo.
1. Suelo tipo A ( arcilla,
arena).
2. Suelo tipo B
(pedregoso).
3. Suelo tipo C ( rocoso).
• Evaluar si el sector a
enterrar es normal o
especial.
Cap.1 – Elementos de Diseño de
Líneas de Transporte de Fluidos
Entierro de Ductos
• Entierro de ducto, con
protección de pintura
epóxica, de línea regular
• Clase 1 24¨ 12¨
• Clase 2 30¨ 18¨
• Clase 3 y 4 30¨ 24¨
• Cruces 36¨ 24¨
Cap.1 – Elementos de Diseño de
Líneas de Transporte de Fluidos
Limpieza y Calibrado
• Limpieza
El objetivo es sacar toda los desperdicios o basura dejada durante la construcción.
• Calibrado
Verificar la cilindridad del ducto ( 95%*Di)
Cap.1 – Elementos de Diseño de
Líneas de Transporte de Fluidos
Limpieza
Cap.1 – Elementos de Diseño de
Líneas de Transporte de Fluidos
Limpieza
Cap.1 – Elementos de Diseño de
Líneas de Transporte de Fluidos
Prueba Hidrostática
• El objetivo de dichas pruebas es verificar que la tubería cumple con las especificaciones establecidas de resistencia mecánica y que no exista fuga en la soldadura longitudinal o circunferencial y que represente peligro para el publico usuario y las instalaciones.
Cap.1 – Elementos de Diseño de
Líneas de Transporte de Fluidos