mc im colonial efm27.50 gnc os 200813

1

1. INFORMACIÓN GENERAL.

2. OBJETIVO.

3. NORMATIVIDAD APLICABLE.

Deberá cumplir con la especificación técnica, NTP 111-019-2007 de (última revisión)

4. ALCANCE

El presente proyecto considera el diseño, para los siguientes puntos:

.Memoria de cálculo de La red de baja y alta presión para el sector de GNV

.Selección del medidor para las nuevas condiciones

4.1 APLICACIONES.

El gasocentro contará con un compresor para el rango de trabajo de las condiciones de presiones de ingreso

4.2 COMPONENTES DE LA EFM EXISTENTE.La estación de filtrado y medición contará con los siguientes componentes.EFM de doble ramal.Filtros de Gas Natural.Elementos filtrantes marca Gora tipo G1.5

.Corrector de caudal modelo CORUS PTZ, Marca Actaris, rango de presión de 5 a 80 Bar absolutos

.Manómetros 0-75 Bar, dial de 4", conexión de 1/2" NPT, marca NUOVAFIMA

.Plato ciego, de acero, espesor 6mm, Inoxidable A304

.Juntas dieléctricas aguas abajo y arriba de la EFM

.Juntas espirometálicas marca Garlock

.Espárragos bicromatizados

.Estructura de soporte de la EFM

4.3 CARACTERÍSTICAS DEL NUEVO COMPRESORMarca: IMWModelo: TWIN IMW50-3250DA-3250DA-300-3625-3ACPresión mínima de succión: 30.00 BarPresión máxima de succión: 48.00 BarCaudal mínimo a Presión mínima: 3820 Sm3/hCaudal Máximo a Presión máxima: 6073.96 Sm3/h

Cliente: PERUANA DE ESTACIONES DE SERVICIO S.A.C.Dirección: AV.OSCAR R. BENAVIDES N° 1208, 1212, 1236 INTERSECCIÓN JR. PRESBÍTERO GASPAR HERNÁNDEZN° 974, DISTRITO DE CERCADO DE LIMA, PROVINCIA Y DEPARTAMENTO DE LIMA.Estación: ESTACION DE CARGA "COLONIAL III"

la memoria tiene como objetivo dar a conocer las consideraciones técnicas para llevar a cabo la construcción de la red de GNC para la estación de referencia.

.Medidor de pistones rotativos DELTA, cuerpo de aluminio, marca actaris, Pmáx: 75,3 Bar, calibre según los resul tados de cálculo

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5. MEMORIA DE DISEÑO.

5.1. PARÁMETROS DE DISEÑO.

Caudal Máximo a solicitar a 27 bar.M 6000 Dato Calidda (para cálculo)

Caudal Máx. dos Compresores 7874 A 48 bares

Caudal Mín. dos compresores 4893 A 27 baresPresión máx. barométrica de sum. 50 Bar Dato CaliddaPresión mín. barométrica de sum. 27 Bar Dato CaliddaPresión atmosférica 1.01325 Bar Dato técnicoPresión de cálculo 1 28.0 Bar. Abs. (Presión crítica, para efectos de calculo)Presión de cálculo 2 51.0 Bar. Abs. Condición de caudal máximoPresión de descarga del compresor 250 Bar Dato del fabricante

5.2. Selección del diámetro de la tubería

Velocidad máxima en acometida 20 m/s Dato CaliddaVelocidad máxima en EFM 25 m/s Dato CaliddaVelocidad máxima EFM a RCA 30 m/s (Referencial Inst. industriales)Máxima caida de presión 10 % Dato CaliddaDensidad relativa de GNV 0.62 Dato GNTemperatura antes del compresor 297 ºK 24 ºC, condición EstandarTemperatura despues del compresor 313 ºK 40 ºC, (considerando el enfriamiento)

Fig 1.- Representación esquemática de la estación de medición y Filtrado

COMPREOR PROYECTADO:

Curva 946 RPMQ máx. (S m3/h) 6074 m= 125.22

48 b= 63.40

Q mín. (S m3/h) 3820 Por lo tanto:

30 Q (P) (S m3/h)=125.22P(bar)+63.4000000000001

TABULANDO (Curva 946 RPM)

Q (S m3/h)3820 30.00

4070.4 32.004320.9 34.004571.3 36.004821.8 38.005072.2 40.005322.6 42.005573.1 44.005823.5 46.006074 48.00

Trabajo esperado a la presión actual 4822 38.00COMPRESOR EXISTENTE:

Curva 900 RPMQ máx. (S m3/h) 1800 m= 40.38

45 b= -17.22

Q mín. (S m3/h) 750 Por lo tanto: Q (P) (S m3/h)=40.38P(bar)+-17.22

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TABULANDO (Curva 900 RPM)

Q (S m3/h)750 19.00831 21.00912 23.00992 25.00

1073 27.001154 29.001235 31.001315 33.001396 35.001800 45.00

Parámetros mínimos 1073 27.00Parámetros actuales de funcionamiento 1517 38

El diseño del puente de medición y filtrado se realizará según la metodología ASME, se verificará la resistencia a la presión de las tuberías utilizadas y de los cuerpos de los filtros

S m3/H

S m3/H

S m3/H

Dato del fabricante: Ecuación de la curva de rendimiento del compresor a: Q (P) (S m3/h)=mP(bar)+b

P (Qmax) (bar)

P (Qmin) (bar)

P (Q) (bar)

Dato del fabricante: Ecuación de la curva de rendimiento del compresor a: Q (P) (S m3/h)=mP(bar)+b

P (Qmax) (bar)

P (Qmin) (bar)

P (Q) (bar)

30.0

0

32.0

0

34.0

0

36.0

0

38.0

0

40.0

0

42.0

0

44.0

0

46.0

0

48.0

0

0

2000

4000

6000

8000

CURVA IMW

Curva 946 RPM

P(Bar)

Q(S

m3

/h)

19

21.8

8888

8888

...

24.7

7777

7777

...

27.6

6666

6666

...

30.5

5555

5555

...

33.4

4444

4444

...

36.3

3333

3333

...

39.2

2222

2222

...

42.1

1111

1111

... 45

0

500

1000

1500

2000

CURVA ASPRO

Curva 900 RPM

P(Bar)

Q(S

m3

/h)

3

5.2.1 RESUMEN DE FORMULAS DE CÁLCULOS EN FLUIDO

a) Cálculo de la velocidad: (sin restricciones por caudal o presión)

Conforme a la NTP 111-010-2003

Nota: Sabiendo la velocidad límite, se puede despejar el diámetro mínimo requerido

b) Cálculo de la la variación de presión:b.1: Formula de Renouard simplificada (Válida para 0-4Bar y Q/D<150)

Conforme a la NTP 111-010-2003

b.2: Formula de Weymouth media y alta presión (Mayor a 4Bar, tuberías menores a 12")

Despejando la presión final:

Nota: La longitud total en Km incluye el gasto por pérdidas

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CONDICION A MINIMA PRESIÓN DE SUMINISTRO, MÁXIMO CAUDAL DE SUMINISTRO

CUADRO Nº1: PLANILLA DE CALCULO PARA DISEÑO DE LA ACOMETIDA A LA EFM, (cálculo con ecuación b.2)

TRAMO CAUDAL LONGITUD (m) P1 P2 P1^2-P2^2 DIAM. INTERIOR VELOCIDAD OBSERVAC.

(m3/h) REAL CALC absoluta CALC (mm) ADOPT (mm) ADOPT (Pulg) (m/s)

A-B 6000 38.25 50.334 28.556 27.994 31.7721 61.95 73.66 3"SCH80 Pulg 14.43

CAIDA TOTAL DE PRESIÓN (Bar) 0.551 OK (la caida de presión es menor al 10% de la presión mínima)

CUADRO Nº2: PLANILLA DE CALCULO, ESTACIÓN DE FILTRADO Y MEDICIÓN (cálculo con ecuación b.2)



B-C 6000 0.30 1.300 27.994 27.979 0.8206 55.97 73.66 3"SCH80 14.44

C-D 6000 0.14 4.254 27.979 27.931 2.6855 55.98 73.66 3"SCH80 14.46 A ant. Filtro D-E 6000 0.20 3.301 27.931 27.894 2.0835 56.03 73.66 3"SCH80 14.48 Filtro

E-F 6000 0.39 4.590 27.894 27.842 2.8973 56.07 73.66 3"SCH80 14.51

F-G 6000 0.38 3.580 27.842 27.773 3.8555 56.12 66.64 3"SCH160 17.77 Medidor

G-H 6000 0.58 4.694 27.773 27.719 2.9632 56.19 73.66 3"SCH80 14.58

H-I 6000 0.14 1.140 27.719 27.706 0.7196 56.24 73.66 3"SCH80 14.58


CAIDA CRITICA EN FILTRO (mBar) 36.0 (Considerando la condición mas desfavorable del filtro)

CUADRO Nº3: PLANILLA DE CALCULO, SALIDA DE EFM HASTA DERIVACIÓN 1 (cálculo con ecuación b.2)



I-J 6000 3.45 10.850 27.706 27.582 6.8488 56.26 73.66 3"SCH80 Pulg 14.65


CUADRO Nº4: PLANILLA DE CALCULO, DERIVACIÓN 1 A DERIVACION 2 (cálculo con ecuación b.2)



J-K 3000 0.11 1.105 27.582 27.579 0.1744 36.39 73.66 3"SCH80 Pulg 7.32


CUADRO Nº5: PLANILLA DE CALCULO, DERIVACIÓN A COMPRESOR IMW (cálculo con ecuación b.2)



K-L 2000 11.50 16.22 27.579 27.401 9.7731 32.55 49.22 2"SCH80 11.01

L-L1 2000 3.12 11.280 27.401 27.277 6.7949 32.66 49.22 2"SCH80 11.06

L-L2 2000 8.58 17.88 27.277 27.079 10.7682 32.73 49.22 2"SCH80 11.14


CAIDA CRITICA EN FILTRO (mBar) 121.0 (Considerando la condición mas desfavorable del filtro externo)

CUADRO Nº6: PLANILLA DE CALCULO PARA DISEÑO DE ALTA PRESIÓN ACOMETIDA A ALMACENAMIENTO (ecuación b.2)TRAMO CAUDAL LONGITUD (m) P1 P2 P1^2-P2^2 DIAM. INTERIOR VELOCIDAD OBSERVAC.


T0-T1 4200 49.68 55.488 255.875 222.760 15850.0822 17.32 20.68 1"SCH160 Pulg 16.11

T0'-T1 1800 9.50 15.308 255.875 254.301 803.1360 11.34 20.68 1"SCH160 Pulg 6.05

T1-T2 3000 20.00 25.808 254.301 254.148 77.4944 14.68 42.82 2"SCH160 Pulg 2.35

T1-T2' 3000 15.00 20.808 254.301 254.178 62.4805 14.68 42.82 2"SCH160 Pulg 2.35

T2-T3 3000 12.00 17.808 254.301 254.195 53.4722 14.68 42.82 2"SCH160 Pulg 2.35

T2'-T3' 3000 22.87 28.678 254.178 254.008 86.1124 14.68 42.82 2"SCH160 Pulg 2.35


Kg/cm2(abs) Kg/cm2(abs) Acometida Existente

Kg/cm2(abs) Kg/cm2(abs) A 1ra

derivación

A 2da derivación

A 3ra derivación

A salida EFM

Kg/cm2(abs) Kg/cm2(abs)

Salid EFM A Deriv.1


Deriv.1 a Deriv.2

Kg/cm2(abs) Kg/cm2(abs) 2da deriv. A Derv. Compr

Derv. Compr TIWM

Derv. Compr

ASPRO


Comp. A Alm. Ramal

1

. Ramal 1 A Dispe. 1

Comp. A Alm. Ramal

2


Comp. A Alm. Ramal

3


5

5.3. Selección del material de la tubería

Según la planilla de cálculo para la EFM y la condición más crítica, las tuberías serán:

Acometida a EFM: 3"SCH80 Pulg.Estación de Filtrado y medición EFM: 3"SCH80 Pulg.Acometida a motocompresor: 3"SCH80 Pulg.Alta presión 1"SCH160 Pulg.

Cuadro Nº2: TABLA DE ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE TUBERÍAS

Se obtiene los cuadros de resultados para las tuberías de baja presión y alta presión

Calculando con los diámetros indicados en SCH 40, los datos máximos, mínimos y con la tabla de cuadro Nº2 para baja presión y de referencia la tabla 2 para alta presión

6

5.3.1 Datos de diseño baja presión

Equivalencia 1 Kg/cm2 <> 0.980665 Bar

Presión de trabajo Pt 50 Bar <> 50.99 Kg/cm2Factor de diseño: F 0.5Presión de diseño (1,5xPt) P 76.48 Kg/cm2Φ Ext de la tubería D 88.9 mm correspondiente a 3"SCH80 pulgadasΦ Ext de la tubería D 88.9 mm correspondiente a 3"SCH80 pulgadasTension de fluencia S 2460 Kg/cm2 (según Norma ASTM A53. Apéndice B Sección 107 de la NAG 100).Factor de junta longitudinal E 1

Factor de reduccion de T T 1

CALCULO POR ESPESOR EN BAJA PRESION

Calculamos el mínimo espesor con:

Calculando t (mín) = 2.764 mm t (mín) = 2.764 mm(3") (2")

SELECCIÓN DE TUBERÍA

ObservacionesTUB. CÉDULA Area (m2)

3"SCH80 88.9 7.62 73.66 0.07366 0.004

3"SCH80 88.9 7.62 73.66 0.07366 0.004

3"SCH80 88.9 7.62 73.66 0.07366 0.004

5.3.2 Datos de diseño alta presión

Equivalencia 1 Kg/cm2 <> 0.980665 Bar

Presión de trabajo Pt 250 Bar <> 254.93 Kg/cm2Factor de diseño: F 0.5Presión de diseño (1,5xPt) P 382.39 Kg/cm2Φ Ext de la tubería D 33.4 mm correspondiente a 1"SCH160Φ Ext de la tubería D 21.3 mm correspondiente a 1/2"Φ Ext de la tubería D 17.1 mm correspondiente a 3/8"Tension de fluencia S 2447.3 Kg/cm2Tension de fluencia Inox S 3467.0 Kg/cm2Factor de junta longitudinal E 1

Factor de reduccion de T T 1

CALCULO POR ESPESOR

Calculamos el mínimo espesor con:

Calculando t (mín) = 5.219 mm t (mín) = 2.349 mm t (mín) = 1.886 mm(1") (1/2") Inox (3/8") Inox

SELECCIÓN DE TUBERÍA

ObservacionesTUB. CÉDULA Area (m2)

1"SCH160 33.4 6.36 20.68 0.02068 0.000336

S316 1/2" 21.3 2.5 16.3 0.0163 0.000209

S316 3/8" 17.1 2 13.1 0.0131 0.000135

Nota: el diámetro de 3/8" se considera en el último tramo hacia el dispensador, después de la válvula de cortre manual

Φ ext(mm)

espesor (mm)

Φ int (mm) Φ int (m)

Acometida hasta primera brida

EFM hasta salida caja valv.

Acometida a compresores

Φ ext(mm)

espesor (mm)

Φ int (mm) Φ int (m)

Acometida a dispensadores

Acometida inoxidable S6000

Acometida inoxidable S6000

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Cuadro Nº3:Cálculo de velocidades y Comprobación de resistencia en tuberías de GNV según ASME B31,3S: Tensión admisible del material (Bar) (Ver tabla 1A Sección II) ASME VIII - 1998

E: Eficacia de la junta soldada. 1

c: Espesor adicional por corrosión (mm). 1.6

Y: Factor para temp. < 900° F _ 0,4 0.4

Baja presión

Parámetros de Cálculo

3"SCH80 3"SCH80 3"SCH80Diam. Externo (De) [mm] 88.90 88.90 88.90Espesor Pared (e) [mm] 7.62 7.62 7.62Diam. Interno [mm] 73.66 73.66 73.66Caudal Minimo [Nm3/h] 4893.04 4893.04 4893.04Presión Mínima [bar] 27.00 27.00 27.00Velocidad a Qmín y Pmín [m/s] 11.54 11.54 11.54Caudal Maximo [Nm3/h] 6000.00 6000.00 6000.00Presión Maxima [bar] 50.00 50.00 50.00

Velocidad a Qmáx y Pmáx [m/s] 7.77 7.77 7.77

Factor por espesor tm [mm] 6.67 6.67 6.67Tensión admisible del material S [Bar] 1178.50 1178.50 1178.50

Presión admisible Padm [bar] 141.14 141.14 141.14

Alta presiónParámetros de Cálculo Interconexión Flexible inox. S.6000 Flexible inox. S6000

1" Sch 160 3/8" 1/2"Diam. Externo (De) [mm] 33.40 17.10 21.30Espesor Pared (e) [mm] 6.36 2.00 2.50Diam. Interno [mm] 20.68 13.10 16.30Caudal Mín. (Curva compresor) [Nm3/h] 4893.04 4893.04 4893.04Presión Mínima [bar] 200.00 250.00 200.00Velocidad a Qmín y Pmín [m/s] 20.38 40.68 32.81Caudal Máx. (Curva de compresor) [Nm3/h] 7874.00 7874.00 7874.00Presión Maxima [bar] 250.00 250.00 250.00

Velocidad a Qmáx y Pmáx [m/s] 26.27 65.46 42.28

Factor por espesor tm [mm] 5.57 1.80 2.25Tensión admisible del material S [Bar] 1930.00 2426.92 2426.92

Presión admisible Padm [bar] 508.08 557.91 560.06

Acometida a EFM (pulg)

EFM (pulg) y Tub. Salida EFM a Salida

caja valv.

Acometida a Motocompresor (pulg)

desde Deriv.

con, Tm (mm) = 0.875 (e)

Según los datos de la norma la presión de prueba se realizará a 1.5 MAPO (28.5bar) por lo tanto se puede utilizar SCH40 de 3” ASTM A53 GB para la acometida y SCH40 de 2" en la EFM y la acometida al motocompresor. En todos los casos la presión admisible supera ampliamente la presión de trabajo.Las velocidades indicadas corresponden a condiciones reales de trabajo del compresor, para condiciones críticas ver el cuadro Nº1

Tm (mm) = 0.875 (e)

Notas:Para la tubería de 1" SCH 160 se toma un factor de seguridad de 50% en el esfuerzo admisible tomando en cuenta la probabilidad de corrosiónPara los tubing de 3/8" y 1/2" de acero inoxidable se toma un factor de seguridad del 30% del esfuerzo admisible y c=0 por ser inoxidable.

Como la presión admisible en los cálculos es mayor que 1.5 MAPO (375Bar)), se concluye que la presión admisible supera la presión de prueba, por lo tanto la tubería en alta es conforme según ASME B31,3.

Accesorios

Página 8

0.3048

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ucc

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Valores en

metros

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