Efectos de La Temperatura en Los Liquidos

EFECTOS DE LA TEMPERATURA EN LOS LIQUIDOS TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCION Propósitos del Módulo ____________________________________________

1

SECCION 1 – VISCOSIDAD, DENSIDAD Y VOLUMEN EN LOS LIQUIDOS Introducción ____________________________________________________ 3 Efectos de la Temperatura en la Viscosidad ____________________________ 5 Efectos de la Temperatura en la Densidad ______________________________ 6 Efectos de la Temperatura en el Volumen del Líquido ____________________ 7 Repaso 1 ________________________________________________________ 10 SECCION 2 – PRESION DE VAPOR Y DESEMPEÑO DE LA LINEA Introducción ____________________________________________________ Efectos de la Temperatura en la Presión de Vapor ________________________ Efectos de la Temperatura en el Desempeño de la Línea __________________ Repaso 2 ________________________________________________________

13 14 14 17

RESUMEN ______________________________________________________ 19 GLOSARIO ____________________________________________________ 20 RESPUESTAS ____________________________________________________ 21

ATENCION El personal de operaciones usa tecnología para alcanzar metas específicas. Un objetivo clave del programa de entrenamiento es promover la comprensión de la tecnología que el personal operativo, usa en su trabajo diario. Este programa de entrenamiento refuerza la relacion trabajo-habilidades mediante el suministro de información adecuada de tal manera que los empleados de oleoductos la puedan aplicar in mediatamente. La información contenida en los módulos es teórica. El fundamento de la información básica facilita el entendimiento de la tecnología y sus aplicaciones en el contexto de un sistema de oleoducto. Todos los esfuerzos se han encaminado para que reflejen los principios científicos puros en el programa de entrenamiento. Sin embargo en algunos casos la teoría riñe con la realidad de la operación diaria. La utilidad para los operadores de oleoductos es nuestra prioridad mas importante durante el desarrollo de los temas en el Programa de Entrenamiento para el Funcionamiento de Oleoductos.

EFECTOS DE LA TEMPERATURA EN LOS LIQUIDOS Comportamiento de los Fluidos

© 1995 IPL Technology & Consulting Services Inc. Reproducción Prohibida (Oct. 3, 1995) IPL TECHNOLOGY & CONSULTING SERVICES INC. 7th Floor IPL Tower 10201 Jasper Avenue Edmonton, Alberta Canada T5J 3N7 Telephone Fax

+1 - 403-420-8489 +1 - 403-420-8411

Reference: 1.5 SP Effects of Temp. November, 1997

HABILIDADES DE ESTUDIO Para que el aprendizaje de los módulos sea más efectivo, se sugiere tener en cuenta las siguientes recomendaciones. 1. Trate de que cada periodo de estudio sea corto pero productivo (de 10 a 45 minutos). Si usted ha establecido que estudiará durante los cinco dias de la semana un total de dos horas por día, separe los tiempos de estudio con periodos de descanso de dos a cinco minutos entre cada sesion. Recuerde que generalmente una semana de auto estudio reemplaza 10 de horas de asistencia a clases. Por ejemplo si usted tiene un periodo de tres semanas de autoestudio, deberá contabilizar treinta horas de estudio si quiere mantener el ritmo de la mayoría de los programas de aprendizaje. 2. Cuando usted esté estudiando establezca conexiones entre capítulos y tareas. Entre más relaciones logre hacer le será más fácil recordar la información. 3. Hay cuestionarios de autoevaluación al final de cada sección del módulo. Habitualmente el responder a estos cuestionarios incrementará su habilidad para recordar la información. 4. Cuando esté leyendo una sección o un módulo, primero de un vistazo rápido a toda el material antes de comenzar la lectura detallada. Lea la introducción, conclusiones y preguntas al final de cada sección. A continuación como una tarea separada estudie los encabezados, gráficos, figuras y títulos. Despues de esta excelente técnica de revision previa, usted estará familiarizado con la forma como está organizado el contenido. Después de la lectura rápida continue con la lectura detallada. Su lectura detallada, refuerza lo que ya usted ha estudiado y además le clarifica el tema. Mientras usted este realizando esta lectura deténgase al final de cada sub-sección y pregúntese “¿Que es lo que he acabado de leer?” 5. Otra técnica de estudio útil es escribir sus propias preguntas basadas en sus notas de estudio y/o en los titulos y subtitulos de los módulos.

6. Cuando esté tomando notas en el salón de clases considere la siguiente técnica. Si usa un cuaderno de de argollas escriba solo en las página de la derecha. Reserve las página de la izquierda para sus propias observaciones, ideas o áreas en las que necesit e aclaraciones. Importante: escriba las preguntas que su instructor hace, es posible que usted las encuentre en el custrionario final. 7. Revise. Revise. Revise, El revisar el material aumentará enormemente su capacidad de recordar. 8. El uso de tarjetas para notas, le ayudará a identificar rápidamente áreas en las cuales usted necesita repasar antes de un exámen. Comience por ordenar a conciencia las tarjetas después de cada sesión de lectura. Cuando aparezca una nueva palabra, escríbala en una cara de la tarjeta y en el reverso escriba la definición. Esto es aplicable para todos los módulos. Por ejemplo, simbolos químicos/que representan; estación terminal/definción; una sigla (acronismo)/que significa. Una vez haya compilado sus tarjetas y se este preaparando para una prueba, ordénelas con el lado que contiene las palabras hacia arriba; pase una tras otra para verificar si usted sabe que hay en el reverso. Se ha preguntado usted por qué gastar tiempo innecesario en significados o conceptos? Porque las tarjetas que no pudo identificar, le indican las áreas en las cuales necesita reforzar su estudio. 9. Adicionalmente estos módulos tienen identificados métodos de enseñanza específica para ayudar a la comprensión del tema y su revisión. Los términos (palabras, definiciones), que aparecen en negrilla están en el glosario. Para relacionar la información de los términos y su significado, los números de las páginas aparecen en las definiciones del glosario con el objeto de identificar donde apareció el término por primera vez en el téxto. Las definiciones que en el glosario no tienen ningún número de página es importante de igual manera entenderlas, pero están completamente explicadas en otro módulo.

EFECTOS DE LA TEMPERATURA EN LOS LIQUIDOS

La temperatura tiene un impacto importante en el comportamiento de los líquidos en los oleoductos, alterando su estado o cambiando su volumen.

INTRODUCCION

Los cambios de temperatura de los líquidos en los oleoductos influyen en la viscosidad y la densidad del líquido afectando su desempeño, así como los costos de operación. Los factores que influyen en la temperatura de los líquidos en los oleoductos son: • temperatura Ambiente. • bombas o surtidores. • fricción. Este módulo resumirá los efectos de la temperatura que más afectan el flujo de un líquido: • viscosidad. • densidad. • volumen del líquido. • presión del vapor. • línea de desempeño.

Este módulo presenta información en los siguientes aspectos: • Explica como la temperatura afecta las variables que más influyen en la operación de oleoductos.

PROPIEDADES DE LOS LIQUIDOS

PROPOSITOS DEL MODULO PREREQUISITE

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EFECTOS DE LA TEMPERATURA EN LOS LIQUIDOS

SECCION 1

VISCOSIDAD, DENSIDAD Y VOLUMEN EN LOS LIQUIDOS Los oleoductos se encuentran bien aislados de los cambios diarios de la temperatura del aire, por el terreno que lo rodea. Sin embargo, esta varía con el cambio de las estaciones. A pocas millas (kilómetros) de entrar el líquido al oleoducto, su temperatura cambia a la par con la del terreno - dicha temperatura se denomina temperatura ambiente del terreno.

INTRODUCCION

En un oleoducto típico, la temperatura del líquido puede variar de 41-45º F (5.0-7.2°C) en invierno a 32-73°F (18-23°C) en verano. En un clima más moderado, donde el cambio de la temperatura en las estaciones es menos pronunciado, la temperatura del líquido en la tubería permanece bastante estable alrededor de 54-59°F (12-15°C).

Después de esta sección, usted podrá lograr los siguientes objetivos: • • • • •

OBJETIVOS

identificar el termino temperatura ambiente. reconocer el efecto de los cambios de temperatura en la viscosidad. reconocer el efecto de los cambios de temperatura en la densidad. identificar el término expansión termal de los líquidos. convertir el volumen de un líquido a cualquier temperatura, a un volumen con temperatura estándar.

3

PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

Climas ModerateModerados Climate

25 80 25 Temperature (°C)

Temperatura (°F) (°C)

Extreme Climate Climas Extremos

20 70 20 15 60 15 10 50 10 5 40 5 0 30 0

Jan ENE

MarMAR

MayMAY

July JUL

SeptSEP

NovNOV

Figura 1 Resultado Típico Mensual de Temperaturas en Climas Moderados y Extremos En climas moderados, la temperatura en el oleoducto permanece bastante estable, mientras que en un clima más extremo, ésta puede variar hasta 20°C entre el verano y el invierno. LINE 1 MONTHLY TEMPERATURES-SUPERIOR Línea 1 Temperaturas Mensuales - Estación “A”

76

22 22

18 64 18 16 61 16 TEMPERATURE °C

Temperatura (°F) (°C)

20 72 20

14 57 14 12 54 12 10 51 10

47 88 43 66 39 44 35 22 ENE MAR MAY JUL SEP NOV Jan Feb Mar Apr Nov Dec May Jun July Aug Sept Oct FEB ABR JUN AGO OCT DIC MONTHS Meses

Figura 2 Temperaturas Mensuales- Estación “A” En un sistema de oleoducto, las temperaturas varían de invierno a verano. Esta gráfica muestra los cambios de temperatura en la estación “A”.

El calor es suministrado al líquido tanto por el terreno como por la línea principal de las bombas. La fricción, que acompaña el incremento de la cantidad de flujo también genera calor aumentando la temperatura del líquido.

4

EFECTOS DE LA TEMPERATURA EN LOS LIQUIDOS

Viscosidad es la propiedad de un líquido, que describe su resistencia al flujo. Esta varía con la temperatura. Las moléculas en un líquido están acomodadas relativamente cerca. Estas moléculas se atraen unas a otras por fuerzas cohesivas que afectan la viscosidad del líquido y lo aglutinan. La distancia entre las moléculas se incrementa a medida que la temperatura aumenta. Ya que la intensidad de las fuerzas cohesivas que unen las moléculas disminuye a medida que se van apartando, la viscosidad también disminuye. A medida que la temperatura disminuye, las fuerzas cohesivas se fortalecen entre las moléculas, acercándolas más. La viscosidad se incrementa debido a la cercanía entre ellas.

EFECTOS DE LA TEMPERATURA EN LA VISCOSIDAD

La temperatura cambia la viscosidad de los hidrocarburos por diferentes razones, dependiendo de las características particulares de cada uno. Observe las curvas de viscosidad para algunas sustancias comunes en la Figura 3. En cada ejemplo, la viscosidad varía con la temperatura, pero la causa del cambio es diferente para cada sustancia. 40000 30000 20000 5

10000 8000 6000 4000 3000 2000

Viscosidad Absoluta Absolute (Pa Viscosity Dynamic Viscosity •s)

. Butane (C4H10) 11. Butano 2. Gasoline 2. Gasolina 3. Water 4.3. 40 Agua Deg. API Crude 5.4. SAECrudo 30 Lube (100 V.I.) (40°API) 6.5. Asphalt Aceite sae 30

6

6. Asfalto

1000 800 600 400 300 200 4

100 80 60 40 30 20

3

10 8.0 6.0 4.0 3.0 2.0

2

1

1.0 .8 .6 .4 .3 -12

-7

-1 4

15

38

93

149 204 315 427 538

Temperatura Temperature (°C) (°F)

Figura 3. Curvas de Viscosidad para Algunas Sustancias Comunes. La gráfica muestra la viscosidad a diferentes t emperaturas para una variedad de hidrocarburos y otras sustancias. Note que, mientras la viscosidad de todas las sustancias es afectada por los cambios de la temperatura, ésta es afectada en unas más que en otras.

5

PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

EFECTOS DE LA TEMPERATURA EN LA DENSIDAD

Recuerde que la densidad es igual a la masa por unidad de volumen. Con el calor la distancia entre las moléculas se incrementa, por lo tanto el número de éstas por unidad de volumen (la densidad del líquido) disminuye. Al contrario, la densidad aumenta cuando la temperatura de un líquido disminuye porque sus moléculas se acercan más. Incrementando la temperatura de la gasolina en el oleoducto baja la densidad de bache. Al bombear el combustible diesel de baja densidad, los requerimientos son menores en cualquier cantidad de flujo. Sin embargo el volumen de combustible que fluye por las bombas se incrementa debido a que la producción se expande térmicamente al calentarse.

A

B

Figura 4 Masa por Unidad de Volumen a Diferentes Temperaturas En A, la temperatura es baja y las moléculas están juntas. En B, la temperatura es alta y las moléculas están separadas. En A, debido a que las moléculas están más juntas que en B, mas moléculas pueden acomodarse en el espacio. Como hay mas moléculas en A que en B, A es mas pesado que B. Puesto que en A hay mas masa que en B y la densidad es la masa dividida por el volumen, entonces A tiene mayor densidad que B.

6

EFECTOS DE LA TEMPERATURA EN LOS LIQUIDOS

La Expansión térmica es una propiedad de los líquidos que hace incrementar su volumen a medida que aumenta la temperatura. El volumen de un líquido cambia cuando su temperatura cambia. Cuando la temperatura aumenta, el volumen aumenta y cuando disminuye el volumen también disminuye. El volumen varía de acuerdo a la temperatura. Es necesario utilizar el método estándar para estabilizar el volumen de los derivados del petróleo y así evitar la variación volumétrica continua debido a los cambios de temperatura. Para asegurarse que el volumen correcto de un producto ha sido entregado, es importante estar en capacidad de poder convertir el volumen de un bache a cualquier temperatura cuyo volumen está a temperatura estándar. La temperatura estándar en la industria del petróleo es de 60°F (15°C).

EFECTOS DE LA TEMPERATURA EN EL VOLUMEN DEL LIQUIDO

Para determinar el cambio de volumen de un líquido teniendo un cambio de temperatura dado, se deben conocer los siguientes valores: • El coeficiente de expansión de un líquido, que se define como el incremento del volumen de un líquido cuando se aumenta la temperatura en 1°F (1°C). NOTA: No es necesario deducir el coeficiente de expansión - los coeficientes de expansión de todos los derivados del petróleo son suministrados por el centro de control del oleoducto. • La temperatura real del líquido en la tubería. • El volumen real del líquido en la tubería. NOTA: Deben tenerse en el centro de control carteles, que contengan toda la información necesaria que incluya el volumen estándar, de esta manera no será necesario aprenderse la fórmula ni como aplicarla. La formula será utilizada por quienes tienen que hacer los cálculos respectivos. Estos valores son luego reemplazados en la formula de expansión térmica así: dando:

C = coeficiente de expansión V1 = volumen real T1 = temperatura real

Testándar = 60°F (15°C) El cálculo de V estándar (volumen a una temperatura: 60°F (15°C))se obtiene usando la fórmula: Vestándar = CV1 (Testándar - T1) + V1

7

PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

Para saber como se convierte el volumen real de un bache en un volumen estándar usamos la fórmula anterior, observe el siguiente ejemplo: Un bache de condensado con un volumen de 176 550 pies3 (5000 m3), se mueve dentro de la tubería a una temperatura de 50°F (10°C). El coeficiente de expansión es 3.5 x 10E-4F (0.0007/°C), tomado de la tabla API de Roper. ¿Cuál es el volumen para una temperatura estándar de 60°F (15°C)?. PASO 1 Escriba los valores: C = 3.5 x 10E - 4/°F (0.0007/°C) V1 = 176 550 pies3 (5000 m3) Testándar = 60°F (15°C) T1 = 50°F (10°C) PASO 2 Recuerde la ecuación: Vestándar = CV1 (Testándar - T1) + V1 PASO 3 Sustituya los valores dentro de la ecuación y efectúe los cálculos: • Primero efectúe las operaciones que están dentro de los paréntesis = (3.5 x 10E - 4/°F) (176 550 pies3) (60°F - 50°F) + 176 550 pies3 = (0.0007/°C) (5000 m3) (15°C - 10°C) + 5000 m3 • Luego multiplique los resultados entre paréntesis y cancele las unidades = 617.9 pies3 + 176 550 pies3 = 17.5 m3 + 5000 m3

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EFECTOS DE LA TEMPERATURA EN LOS LIQUIDOS

• Sume los términos finales = 617.9 pies3 + 176 550 pies3 = 177 168 pies3 = 17.5 m3 + 5000 m3 = 5017.5 m3 El volumen del bache a temperatura estándar 60°F (15°C) será de 177168 ft3 (5017.5m3).

9

PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

REPASO 1

1. Al incrementarse la temperatura de un líquido, su viscosidad _________.

a) b) c) d)

aumenta disminuye permanece igual fluctúa

2. Cuando la temperatura de un líquido disminuye, su densidad __________.

a) b) c) d)

aumenta permanece igual cambia aleatoriamente disminuye

3. La expansión térmica, de los líquidos significa que cuando la temperatura cambia, _______ también cambia proporcionalmente.

a) b) c) d)

la variación del flujo la presión atmosférica el volumen del líquido la temperatura estándar

4. La temperatura estándar para hallar el valor de las propiedades de los líquidos en la industria del petróleo es

a) b) c) d)

60°F (15°C) 62°F (18°C) 30°F (25°C) 212°F (100°C)

5. Si un bache tiene un volumen de 141.240 pies3 (4.000m3) a 50°F (10°C) y un coeficiente de expansión de 3.5x10E-4/°F (0.0005/°C), el volumen del mismo a temperatura estándar es ____________.

a) b) c) d)

10

137 356 pies3 (3890 m3) 141 246pies3 (4000 m3) 141 593pies3 (4010 m3) 144 771pies3 (4100 m3)

EFECTOS DE LA TEMPERATURA EN LOS LIQUIDOS

6. La temperatura ambiente se define como ___________.

a) b) c) d)

temperatura del terreno temperatura en la bomba temperatura estimada temperatura del derivado a su llegada

7. En climas moderados, la temperatura de un líquido en el oleoducto oscila entre ___________.

a) b) c) d)

41 - 45°F (5.0 - 7.2°C) 64 - 73°F (18 - 23°C) 54 - 60°F (12 - 15°C) 50 - 68°F (10 - 20°C)

8. Las fuentes de calor en un oleoducto normal incluyen las bombas de una línea principal y ____________.

a) b) c) d)

la fuerza cohesiva el incremento en el flujo el incremento en la viscosidad la masa por unidad de volumen

9. En un líquido, a mayor cohesión molecular _____________.

a) b) c) d)

menor viscosidad menor densidad mayor densidad menor cohesión en el líquido

10. Cuando se calienta la miel, esta se vuelve líquida porque __________.

a) b) c) d)

la distancia entre las moléculas aumenta el número de moléculas por unidad de volumen incrementa la viscosidad es mayor la fuerza cohesiva es más fuerte

Las respuestas están al final del módulo.

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EFECTOS DE LA TEMPERATURA EN LOS LIQUIDOS

SECCION 2

PRESION DE VAPOR Y DESEMPEÑO DE LA LINEA Mientras que en la sección 1 se discutieron los efectos de la temperatura en la viscosidad, densidad y volumen de líquido, esta sección trata sobre la relación entre la temperatura y la presión de vapor. Adicionalmente esta también describe el impacto de la temperatura en el gradiente hidráulico; las temperaturas bajas incrementan tanto la densidad como la viscosidad, y esto causa un aumento en las pérdidas por fricción.

Después de esta sección usted será capaz de alcanzar los siguientes objetivos:

INTRODUCCION

OBJETIVOS

• Identificar el termino de presión de vapor. • Reconocer porque la línea de presión debe mantenerse por encima de la presión de vapor. • Reconocer la causa que origina la perdida de presión en la tubería • Identificar el termino gradiente hidráulico. • Reconocer los efectos de las bajas y altas temperaturas de un líquido en la presión de descarga de las bombas. • Reconocer los efectos de la bajas y altas temperaturas de un líquido en la presión de succión de la bomba.

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PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

EFECTOS DE LA TEMPERATURA EN LA PRESION DE VAPOR

La presión de vapor se define como la presión por encima de la cual el líquido no se evaporará. Como se explico en el módulo PRESION DE VAPOR, la columna de separación y la cavitación son dos consecuencias serias de la evaporación en el oleoducto. La presión del vapor está ligada a la temperatura. Se aumenta exponencialmente cuando la temperatura se incrementa. Observe el siguiente cuadro para ver las presiones de vapor para diferentes temperaturas de gases licuados de petróleo (GLP). Temperatura

Presión de Vapor

°C

°F

kPa

psi

5.0 10.0 15.0 20.0

41 50 59 68

414 483 551 634

60 70 80 92

Figura 5 La presión de Vapor para un GLP Común en SI y en Sistema Inglés La presión de vapor aumenta exponencialmente cuando la temperatura aumenta. Esto significa que aún las pequeñas diferencias de temperatura pueden llevar a cambios significativos en la presión de vapor.

EFECTOS DE LA TEMPERATURAS EN EL DESEMPEÑO DE LA LINEA

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Cuando la temperatura aumenta la viscosidad y la densidad disminuyen. Como las temperaturas son más altas en verano, el fluido en el oleoducto tendrá valores de viscosidad y densidad más bajos. Por lo tanto, el flujo aumenta y se consume menos energía por metro cúbico bombeado en el verano. En invierno, los líquidos en la línea se vuelven más densos y viscosos cuando éstos se enfrían. Esto resulta en menor flujo y mayor consumo de energía por metro cúbico bombeado.

EFECTOS DE LA TEMPERATURA EN LOS LIQUIDOS

Un gradiente hidráulico es la línea dibujada en un gráfico, entre la descarga de presión de una bomba y la presión de succión de la siguiente bomba aguas abajo. La presión se puede leer desde la línea para cualquier ubicación en el oleoducto. El efecto de la temperatura en el funcionamiento del oleoducto puede verse al examinar los gradientes de la presión hidráulica como se muestra en la Figura 6. BombaStation Estación Pump AA Presión de Pressure Descarga Discharge

Gradiente Hidráulico Hydraulic Gradient atA Temperatura Constante Constant Temperature

Presión Pressure

BombaStation Estación Pump BB Presión de Succión Suction Pressure

Estación Pump de Bombeo Station AA

FlujoLiquid del Líquido Flow

Estación Pumpde Bombeo Station BB

Figura 6 Ejemplo de un Gradiente Hidráulico Los gradientes hidráulicos son las líneas dibujadas en un gráfico que conectan la presión de descarga de la estación anterior con la presión de succión de la siguiente estación. El gradiente hidráulico muestra la presión en cualquier punto del oleoducto. En cada estación la presión de succión (aguas arriba de la estación)es elevada por las bombas de tal manera que la presión de descarga sea mayor (aguas abajo de la estación).

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PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

La densidad de un líquido dado no cambia drásticamente cuando en determinada estación climática hay un promedio de temperaturas de operación en el oleoducto. Las densidades más bajas son causadas por temperaturas altas, esto reduce la presión de trabajo de las bombas y el consumo de energía. Sin embargo, la densidad usualmente no es un factor considerable en la pérdida de presión. Mientras más alta sea la viscosidad, mayor fricción se genera a medida que el líquido fluye en el oleoducto. La fricción que se genera por el recorrido entre las estaciones consume la mayor parte de energía o presión que se le suministró al fluido en la estación aguas arriba. El efecto de la viscosidad en las pérdidas por fricción se incrementa cuando la temperatura disminuye. La relación entre la temperatura y viscosidad es mucho más importante para la presión del oleoducto que la relación entre la temperatura y la densidad. La temperatura cambia, pero la variación de flujo y el tipo de bache se en los dos siguientes gradientes hidráulicos. Mayor presión de descarga requenda por un producto frío Higher discharge pressure para mantener la presión de required for cold product to succión abajo suction por maintain aguas downstream encima mínimo. pressure del above minimum

Presión de Discharge descarga pressure para un producto con temperatura for warmer media product

Estación Pump de Bombeo Station AA

Presión Pressure

Presión Pressure

Presión deMinimum succión mínimo suction pressure

T1 = 68ºF T1 = 20°C

Pump de Estación Station Bombeo B B

T2 = 36ºF (2ºC)

Estación Pump de Station Bombeo AA

T2 = 2°C Estación Pump de Station Bombeo BB

Figura 7 Gradientes a Diferentes Temperaturas A T1, el gradiente de presión es casi plano comparado con el gradiente de presión en T2. En temperaturas más bajas la pérdida de presión es más alta y más rápida de lo que es en temperaturas más altas. La viscosidad aumenta cuando la temperatura cae. Para mantener un mínimo de presión de succión en B, la presión de descarga en A debe ser más alta. Para mantener el mismo flujo en temperaturas altas y bajas, las bombas deben trabajar mucho más.

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EFECTOS DE LA TEMPERATURA EN LOS LIQUIDOS

1. La presión por encima de la cual un líquido no se evapora se llama _________.

a) b) c) d)

punto de evaporación punto de ebullición presión de vapor presión hidráulica

REPASO 2

2. Los operadores de los oleoductos deben mantener la presión de los líquidos ___________ para evitar la separación de la columna.

a) b) c) d)

por encima de la presión de vapor por debajo de la presión de vapor a temperatura estándar dentro del coeficiente de expansión

3. La causa principal de la pérdida de presión en la tubería es __________.

a) b) c) d)

temperatura densidad viscosidad variación del flujo

4. Con el incremento de la temperatura ____________.

a) b) c) d)

la viscosidad y la densidad aumentan la viscosidad incrementa y la densidad disminuye la viscosidad disminuye y la densidad aumenta la viscosidad y la densidad disminuyen

5. Para un determinado líquido durante una semana normal ____________.

a) b) c) d)

la viscosidad no cambia mucho la densidad cambiara drásticamente la viscosidad cambia drásticamente la densidad fluctuara significativamente

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PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

6. Cual de los siguientes gradientes hidráulicos es la mejor representación de un líquido a alta temperatura en una tubería?

a) A

B

C

D

A

B

C

D

A

B

C

D

A

B

C

D

b)

c)

d)

7. Cuando la temperatura aumenta, la presión de vapor aumenta __________.

a) b) c) d)

gradualmente equitativamente exponencialmente equivalentemente

Las respuestas están al final del módulo.

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EFECTOS DE LA TEMPERATURA EN LOS LIQUIDOS

SECCION 1 - VISCOSIDAD, DENSIDAD Y VOLUMEN DE UN LIQUIDO •

La temperatura en los oleoductos puede ser afectada por la temperatura ambiente tanto como por el calor generado por las bombas y la fricción.

•

La viscosidad se incrementa si la temperatura disminuye.

•

La densidad se incrementa a medida que la temperatura disminuye.

•

El volumen de un líquido cambia proporcionalmente con la temperatura – si la temperatura aumenta el volumen también. Igualmente, si la temperatura disminuye, el volumen también. Esta propiedad es llamada expansión térmica de los líquidos.

•

La temperatura estándar que se usa para calcular el volumen es 60°F (15°C).

•

La conversión del volumen de un líquido a un volumen de temperatura estándar, utiliza la formula

RESUMEN

Vestándar = CV1(Testándar - T1) + V1, donde: C = El coeficiente de expansión V1 = volumen real Testándar = 60°F (15°C), y T1 = temperatura real

SECCION 2 - PRESION DE VAPOR Y DESEMPEÑO DE LA LINEA •

La presión de vapor aumenta exponencialmente a medida que la temperatura se incrementa.

•

La viscosidad es la causa principal de la pérdida de presión en el oleoducto.

•

El gradiente hidráulico es la línea dibujada en la gráfica entre la presión de descarga de una bomba y la presión de succión de la siguiente bomba aguas abajo. La presión puede ser leída en cualquier punto del oleoducto.

•

La influencia de las bajas temperaturas en la densidad de un líquido se traduce en una mayor presión de descarga de las bombas, mientras que la influencia de las altas temperaturas en la densidad se ve representada en una menor presión de descarga.

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PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

GLOSARIO

coeficiente de expansión es el incremento en el volumen de un líquido para un aumento en la temperatura de 1°F (1°C). (p.7) cohesión el grado de unión de las moléculas dentro de una sustancia. densidad es la masa de una sustancia con respecto al volumen. (p.6) expansión térmica es la propiedad de un líquido de incrementar su volumen a medida que la temperatura aumenta. (p.7) gradiente hidráulico es la línea que se dibuja en una gráfica entre la presión de descarga de una bomba y la presión de succión de una bomba situada aguas abajo. La presión puede ser leída desde cualquier punto de la tubería. (p.15) masa es la cantidad de materia que contiene un elemento. presión de vapor es la presión por encima de la cual un líquido no sufrirá evaporación. Es la presión que mantiene un líquido y el vapor que este produce en equilibrio a una temperatura dada. (p.14) temperatura ambiente es la temperatura del terreno y del aire que rodea la tubería. Esta presenta mayor variación con las estaciones climáticas que diaria o semanalmente. (p.3) temperatura estándar es la temperatura estándar de la industria petrolera con respecto a la cual se corrigen todos los baches, para determinar el volumen estándar y otros cálculos necesarios. Esta temperatura es de 60°F (15°C). (p.7) viscosidad es la propiedad de un líquido la cual describe la resistencia al flujo, o la medida de la fricción interna del líquido. Algunas veces es llamada fricción de fluido. (p.5)

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EFECTOS DE LA TEMPERATURA EN LOS LIQUIDOS

REPASO 1

REPASO 2

1. b

1. c

2. a

2. a

3. c

3. c

4. a

4. d

5. c

5. a

6. a

6. a

7. c

7. c

RESPUESTAS

8. b 9. c 10. a

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