Hidraulica Nivel 1 Libro de Trabajo

July 25, 2017 | Author: antoniojaviermacias | Category: Pressure, Physics & Mathematics, Physics, Quantity, Applied And Interdisciplinary Physics
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HIDRAULICA NIVEL 1 - LIBRO DE TRABAJO TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCION ________________________________________________ Propósitos del Módulo __________________________________________

1 1

EJERCICIO DE EJEMPLO Introducción __________________________________________________ Baches y Cambios de Densidad ____________________________________

3 4

PROBLEMA 1 __________________________________________________ 19 PROBLEMA 2 __________________________________________________ 25 GLOSARIO ____________________________________________________ 32 RESPUESTAS ____________________________________________________ 34

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.

HIDRAULICA NIVEL - 1 LIBRO DE TRABAJO Introducción al Comportamiento de Fluidos

© 1995 IPL Technology & Consulting Services Inc. Reproducción Prohibida (Feb. 26, 1996) IPL TECHNOLOGY & CONSULTING SERVICES INC. 7th Floor IPL Tower 10201 Jasper Avenue Edmonton, Alberta Canada T5J 3N7 Telephone +1-403-420-8489 Fax +1-403-420-8411 Reference: 1.7 SP hyd, level 1 - wkbk, 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.

HIDRAULICA NIVEL - LIBRO DE TRABAJO

Un operador de oleoducto, debe estar preparado para realizar cálculos hidráulicos para entender como un líquido se comporta en un oleoducto. Además, la habilidad de hacer cálculos hidráulicos le permite al operador entender que esta sucediendo en el oleoducto, aún cuando la información sea limitada. Hidraúlica nivel 1 presenta la teoría relativa a cálculos de hidrostática. El módulo le permite al operador practicar haciendo cálculos de hidrostática.

INTRODUCCION

La primera parte de este módulo es un muestreo de problemas que le permite entender como calcular la presión estática de la línea e identificar que sucede en un segmento del oleoducto, además muestra como detectar una supuesta fuga. Los problemas muestran las direcciones paso a paso y explican la solución total para cada segmento del oleoducto. Los problemas 1 y 2 muestran las unidades del sistema inglés que se utilizan en los sistemas de oleoductos: presión (psi), cabeza (pies,ft). Las soluciones se encuentran al final de este módulo. Adicionalmente el glosario de la página 19, suministra un listado de términos usados frecuentemente en hidráulica. Refiérase a este glosario si usted encuentra un término confuso o desconocido.

Este módulo presenta información de los siguiente propósitos: • Muestra la relación entre la gravedad específica y cabeza estática de presión. • Muestra cómo calcular la presión cuando se conocen la cabeza estática y la gravedad específica. • Define la Máxima Presión de Operación (MPO).(Maximum Operating Pressure).

PROPIEDADES DE LOS LIQUIDOS VISCOSIDAD DENSIDAD Y GRAVEDAD ESPECIFICA PRESION DE VAPOR EFECTOS DE TEMPERATURA EN LIQUIDOS HIDRAULICA NIVEL - 1

PROPOSITOS DEL MODULO

PRERREQUISITOS

1

HIDRAULICA NIVEL - LIBRO DE TRABAJO

SECCION 1

EJERCICIO DE EJEMPLO Es necesario estar en capacidad de calcular la presión estática durante la parada de la línea para determinar un apropiado entendimiento y respuesta a los cambios de presión y a formular un procedimiento correcto de arranque. Calculando el gradiente hidrostático (el gradiente total de cabeza estática) ayudará a determinar si existe alguna de las siguientes condiciones:

INTRODUCCION

• una fuga en la línea • una separación de la columna (y el grado de separación) y • si ha sido excedida la máxima presión de operación (MPO). La Máxima Presión de Operación (MPO) es la máxima presión a la cual un punto determinado en una línea puede trabajar. Todos los puntos de la tubería tienen un límite máximo de presión. Esta presión está limitada por diseño o código y/o por los resultados de una prueba de presión hidrostática. Las agencias gubernamentales son los entes primarios que tienen jurisdicción para definir MPO. Los siguientes ejercicios muestran como calcular el gradiente estático en un segmento de líneas entre estaciones de bombeo y como usar el gradiente estático para determinar la presencia de las condiciones anteriores

Después de esta sección, usted estará en capacidad de alcanzar los siguientes objetivos:

OBJETIVOS

• entender la relación entre la gravedad específica y cabeza de presión estática. • calcular la presión conociendo la cabeza estática de presión y la gravedad específica. • entender el término de Máxima Presión de Operación (MPO).

3

PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

BACHES Y CAMBIOS DE DENSIDAD

Para encontrar el gradiente total de presión para una longitud determinada de tubería se debe conocer por lo menos la presión en un punto al igual que la gravedad específica de cada bache en el segmento. En el siguiente ejemplo la comunicación se ha perdido en todos los puntos a lo largo del segmento de la línea, menos en la estación B, donde la presión marca 160 psi. Entre A y B existen tres diferentes baches con gravedad específica diferente que complica el problema de establecer la presión total de la línea. Encuentre la presión en cada punto de elevación del perfil y establezca la presión total de la línea. Determine si la columna se ha separado en el punto más alto. Los siguientes símbolos se han usado para describir las variables para los cálculos: P

= presión (psi)

GW = Gradiente estático de presión para sola agua = 0.4333 psi/pie SG

= Gravedad específica

H

= Cabeza pies

i

= interfase

EL

= elevación pies

∆ EL = Cambio (incremento) de elevación HT = Gradiente total de cabeza estática pies HP

= Punto mas elevado

De la figura 1a a la 1e se muestra el segmento de la línea entre los puntos A y D. Con la información mostrada le mostrará como calcular las presiones a lo largo de la línea.

4

HIDRAULICA NIVEL - LIBRO DE TRABAJO

4500

Cabeza de Elevaci n (ft)

4000

4500 4045

4000 3600

3500

3500

3000

3000

2500

2500

2000

2000

1600

1600 BACHE 1: 0.830

A

BACHE 2: 0.920

B Punto Alto

BACHE 3: 0.720

C

D

Segmento 1 Estaci n A a B

Figura 1a segmento 1 -estación A a B.

Para seguir con los cálculos, refiérase ahora a la figura 1a, el perfil de elevación.

SEGMENTO 1. Método para el Segmento 1 Encuentre y grafique el gradiente total estático entre las estaciones A y B. 1. Convierta la presión conocida (PB) en B en cabeza de presión en pies (ft) resolviendo en l a fórmula de presión estática la variable HB P

= GW x SG x HB

por tanto:

Dado que:

PB GW x SG

HB

=

PB GW SG

= 160 psi = 0.4333 psi/ft = 0.830

HB

=

HB

= 445 pies

160 0.4333 x 0.830

5

PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

2. Determine el cambio en elevación (∆EL) entre la estación A y B. Dado que:

∆EL = ELB - ELA ELB = 3600 ft. ELA = 3000 ft. ∆EL = 3600 - 3000 ∆EL = 600 ft

3. Agregue los cambios en elevación (∆EL) entre A Y B y súmele la presión estática en pies (HB) en la estación B para encontrar la cabeza (HA) en la estación A. Dado que:

HA = HB + ∆EL HB = 445 ft ∆EL = 600 ft HA = 445 + 600 HA = 1045 ft

4. Encuentre el gradiente en cabeza de presión estática HT en A . HT = ELA + HA Dado que:

ELA = 3000 ft HA = 1045 ft HT = HT =

3000 + 1045 4045 ft

El valor de HT es constante siempre y cuando la gravedad específica del bache sea la misma para toda el área en consideración (entre los puntos A y B). Para comprobar su cálculo determine el gradiente de presión estática (HT) en B. Dado que:

HT = ELB + HB ELB = 3600 ft HB = 445 ft HT = 3600 + 445 HT = 4045 ft

Dibuje una línea entre los puntos A y B para establecer el gradiente total estático a 4045 ft

6

HIDRAULICA NIVEL - LIBRO DE TRABAJO

Ahora podrá determinar las condiciones de presión entre A y B .En este segmento la presión total de la línea indica si las presiones son excesivas altas ó bajas. 5. Convierta la cabeza en pies a psi, para identificar si está por encima o por debajo del límite de presión. Establezca la presión en A. PA = GW x SG x HA Dado que:

GW SG HA PA PA

= 0.4333 psi/ft = 0.830 = 1045 ft = 0.4333 x 0.830 x 1045 = 376 psi

4500

Cabeza de Elevaci n (ft)

4000

4500 4045

4000

4001 3600

3500

3500

3000

3000

2500

2500

2000

2000

1600

1600 BACHE 1: 0.830

BACHE 2: 0.920

A

B Punto Alto

BACHE 3: 0.720

C

D

Segmento 2 Esatci n B a Punto Alto

Figura 1b Segmento 2 - Estación B hasta punto alto.

SEGMENTO 2 Pasos para el segmento 2 Para seguir este cálculo refiérase al perfil de elevación, en la figura 1b. Este segmento verifica la separación de columna. La separación de columna tiende a ocurrir en los puntos de baja de presión. Recuerde que el punto de más alta elevación, es el punto de más baja presión. Para encontrar la línea de presión total entre la estación B y el punto alto (HP), siga exactamente los mismos pasos del segmento 1.

7

PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

1 Convierta presión conocida en B a cabeza de presión estática (ft) resolviendo la variable H en la fórmula. Busque nuevamente la solución porque la gravedad específica del bache en este segmento es diferente a la del segmento 1. PB = GW x SG x H por tanto, HB = Dado que:

PB GW x SG

PB = 160 psi GW = 0.4333 psi/ft SG = 0.920 HB =

160 0.4333 x 0.920

HB = 401 ft La cabeza en pies es menor con crudo de 0.920 que con crudo de 0.830 porque el petróleo crudo con mayor gravedad específica (y densidad) requiere menor altura (o cabeza) por tener la misma presión. 2. Encuentre el cambio de elevación (∆EL), entre la estación B y HP. ∆EL = ELB - ELHP Dado que: ELB = 3600 ft ELHP = 4000 ft ∆EL = 3600 - 4000 ∆EL = -400 ft 3. Adicione el cambio en elevación (∆EL) entre B y HP a la cabeza (HB) en la estación B para encontrar la cabeza (HHP) en HP. Dado que:

HHP = HB + ∆EL HB = 401 ft ∆EL = -400 ft HHP = 401 + (-400) HHP = 1 ft

8

HIDRAULICA NIVEL - LIBRO DE TRABAJO

4. Encuentre el gradiente estático total (HT) en HB. Dado que:

HT = ELB + HB ELB = 3600 ft HB = 401 ft HT = 3600 + 401 HT = 4001 ft

El valor de HT es constante siempre y cuando la gravedad específica a lo largo del bache sea la misma para todo el área en consideración (entre B y HP). Revise sus cálculos encontrando el gradiente estático total (HT) en HP. HT = ELHP + HHP Dado que: ELHP = 4000 ft HHP = 1 ft HT = 4000 + 1 HT = 4001 ft Trace la línea entre los puntos B y HP para establecer el gradiente estático total. El gradiente estático total (HT) sobrepasa la cúspide por 1 ft. Se sabe que los componentes líquidos de petróleo crudo (butano, propano, etc.) se vaporizan a presiones menores que 3 o 4 psi. Con solo mirar el diagrama, se observa que la columna se ha separado en el punto mas alto. 5. Con la presión establecida en HP, revise si la suposición que la columna se ha separado es correcta. Convierta la cabeza de ft a psi. Establezca la presión en HP.

por tanto:

PHP GW SG HHP PHP PHP

= = = = = =

GW x SG x HHP 0.4333 psi/ft 0.920 1 ft 0.4333 x 0.920 x 1 0.4 psi

9

PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

La cabeza de presión es menos de 3 o 4 psi, por tanto nuestro supuesto de que la columna se está separando es correcta. Puesto que la cabeza de presión es tan baja se requerirá tiempo adicional después del arranque para establecer flujo y presión a la estación que está justo aguas abajo. Separaciones de columna más severas causadas por drenajes aguas abajo requerirán aún un periodo más largo de bombeo para restablecer la presión y el flujo en la estación aguas abajo. 4500

Cabeza de Elevaci n (ft)

4000

4500 4045

4001

4000

4000 3600

3500

3500

3000

3000 2700

2500

2500

2000

2000

1600

1600 BACHE 1: 0.830

A

BACHE 2: 0.920

B Punto Alto

BACHE 3: 0.720

C

D

Segmento 3 Punto Alto a Esatci n C

Figura 1c Segmento 3-Punto Elevado en la Estación C

SEGMENTO 3 Método para el segmento 3 Para seguir con estos cálculos refiérase ahora al perfil de elevación de la figura 1c. Para encontrar la línea de presión total entre el punto elevado y la estación C, siga exactamente los mismos pasos que para los segmentos 1 y 2. 1. Convierta la presión conocida en HP a cabeza (ft). Resuelva nuevamente la ecuación de presión estática o simplemente refiérase a los pasos del segmento 2 porque la gravedad específica de este bache se mantiene en 0.920. Si usted no tiene seguridad de los cálculos previos para el segmento, podrá verificarlos resolviendo la fórmula para la variable H y encontrando la solución aquí: P =

10

GW x SG x H

HIDRAULICA NIVEL - LIBRO DE TRABAJO

por tanto, HHP = Dado que:

PHP GW x SG

PHP = 0.4 psi GW = 0.4333 psi/ft SG = 0.920 HHP =

0.4 0.4333 x 0.920

HHP = 1 ft La cabeza es 1 ft para que estemos seguros de nuestros cálculos.

2. Encuentre el cambio en elevación (∆EL) entre HP y la estación C. ∆EL = ELHP - ELC Dado que: ELHP = 4000 ft ELC = 2700 ft ∆EL = 4000 - 2700 ∆EL = 1300 ft 3. Agregue los cambios en elevación (∆EL) entre HP y C a la presión en pies de cabeza (HHP) en HP para encontrar la cabeza (HC) en la estación C. Dado que:

HC = HHP + ∆EL HHP = 1 ft ∆EL = 1300 ft HC = 1 + 1300 HC = 1301 ft

4. Encuentre el gradiente de cabeza estática (HT) en el punto elevado, HP. HT = ELHP + HHP Dado que: ELHP = 4000 ft HHP = 1 ft HT = 4000 + 1 HT = 4001 ft

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PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

El valor de HT es constante siempre y cuando la gravedad específica a lo largo del bache sea la misma para todo el área en consideración. (entre HP y C). Verifique su cálculo encontrando el gradiente total de cabeza estática (HT) en C. Dado que:

HT = ELC + HC ELC = 2700 ft HC = 1301 ft HT = 2700 + 1301 HT = 4001 ft

Trace una línea entre el punto HP y C para determinar el gradiente total de cabeza estática. Note que el gradiente total de cabeza estática se establece de B a C. Ya se ha verificado la cabeza en el punto elevado, para verificar la separación de la columna. Se estableció en los pasos del segmento 2 que hay separación de columna en HP. El segmento 3 parece mostrar que la presión aguas abajo, aumenta suficientemente la presión para colapsar la columna de vapor y re-licuarla. Verifique lo anterior convirtiendo la cabeza en C a presión (psi).

5. Establezca la presión en C y convierta la cabeza de pies a psi. Establezca la presión en HP. por tanto:

PC GW SG HC PC PC

= = = = = =

GW x SG x HC 0.4333 0.920 1301 ft 0.4333 x 0.920 x 1301 519 psi

Una presión de 519 psi fácilmente mantiene a los hidrocarburos livianos en forma líquida. La columna de vapor colapsará aguas abajo.

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HIDRAULICA NIVEL - LIBRO DE TRABAJO

4500

Cabeza de Elevaci n (ft)

4000

4500

4364 4045

4001

4000

4000 3600

3500

3500

3000

3000 2700

2500

2500

2000

2000

1600

1600 BACHE 1: 0.830

A

BACHE 2: 0 .920

B Punto Alto

BACHE 3: 0.720

D

C Segmento 4 Estaci n C a Estaci n D

Figura 1d Segmento 4 - Estación C a D

SEGMENTO 4 Método para el segmento 4 Para realizar este cálculo, refiérase al perfil de la elevación, en la figura 1d. Para averiguar la presión total de línea entre la estación C y D siga los mismos pasos que en los Segmentos 1, 2 y 3. 1. Convierta la presión conocida en C a cabeza (pies) resolviendo la fórmula de presión estática para la variable H. Tiene que encontrar nuevamente la solución ya que la gravedad específica de este bache es diferente que la del Segmento 2. P

= GW x SG x H

por tanto: HC =

PC GW x SG

Dado que:

PC = 519 psi GW = 0.4333 psi/ft SG = 0.720 HC =

519 0.4333 x 0.720

HC = 1664 ft

13

PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

2. Encuentre el cambio de elevación (∆EL) entre la estación C y D. Dado que:

∆EL = ELC - ELD ELC = 2700 ELD = 2000 ∆EL = 2700 - 2000 ∆EL = 700 ft

3. Agregue el cambio de elevación (∆EL) entre C y D a la presión de cabeza en pies (HC) en la estación C para encontrar la cabeza (HC) en D. Dado que:

HD = HC + ∆EL HC = 1664 ft ∆EL = 700 ft HD = 1664 + 700 HD = 2364 ft

4. Encuentre el gradiente total de cabeza estática (HT) en C. Dado que:

HT = ELC + HC ELC = 2700 ft HC = 1664 ft HT = 2700 + 1664 HT = 4364 ft

El valor de HT es constante siempre y cuando la gravedad específica del bache sea la misma para toda el área en consideración. (Entre C y D).Verifique su cálculo encontrando el gradiente estático total (HT) en D. Dado que:

HT = ELD + HD ELD = 2000 ft HD = 2364 ft HT = 2000 + 2364 HT = 4364 ft

Trace una línea entre el punto C y HP para establecer el gradiente estático total.

14

HIDRAULICA NIVEL - LIBRO DE TRABAJO

5. Establezca presión en psi en D. Dado que:

PD = GW x SG x HD HHP = 2364 ft GW = 0.4333 SG = 0.720 PD = 0.4333 x 0.720 x 2364 PD = 738 psi

4500

Cabeza de Elevaci n (ft)

4000

4500

4364 4045

Gradiente estático total calculando

4001

4000

4000 3600

3500

3500

3301 Gradiente estático total real

3000

3000

2700

2500

2500

2000

2000

1600

1600 BACHE 1: 0.830

A

BACHE 2: 0 .920

B Punto alto Segmento 1 Estaci n A a Estaci n B

Segmento 2 Estaci n B a Punto Alto

BACHE 3: 0.720

D

C Segmento 3 Punto Alto a Estaci n C

Segmento 4 Estaci n C a Estaci n D

Figura 1e Segmento 5 estación C a D con fuga

SEGMENTO 5 Método para Segmento 5 - fuga. Los primeros cuatro pasos le han mostrado como calcular la presión estática en la línea y trazar las líneas para un segmento de tubería. Estos cálculos están basados en el conocimiento de la presión actual y la localización de los baches. Sin embargo, después de la restauración de las comunicaciones, si la presión está por debajo de un gradiente de presión estática en un área de ese segmento, usted debe sospechar que existe una fuga. Si este es el caso, debe comparar la presión total actual de la línea con la presión total calculada en la línea. En los pasos del segmento 4, calculamos la presión en D = 738 psi, y el gradiente estático de cabeza HT se muestra en 4364 ft. Sin embargo una vez que las comunicaciones se hayan restablecido, los transmisores de presión en la estación C indican 187 psi y en la estación D 406 psi. Estos valores son muy bajos comparados con los valores calculados. Use la presión real para calcular el gradiente estático total de la línea entre C y D.

15

PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

Presión Real Total de la Línea Convierta la presión actual en D a cabeza (ft), utilizando la fórmula para la presión estática de la variable H y resuélvalo. P = GW x SG x H por tanto, HD = Dado que:

PD GW x SG

P = 406 psi GW = 0.4333 psi/ft SG = 0.720 HD =

406 0.4333 x 0.720

HD = 1301 ft 2. Enseguida, encuentre el cambio en elevación (∆EL), entre las estaciones C y D.

Dado que:

∆EL = ELD - ELC ELC = 2700 ft ELD = 2000 ft ∆EL = 2000 - 2700 ∆EL = -700 ft

3. Agregue el cambio en elevación (∆EL), entre C y D a la cabeza (ft), en la estación C, para encontrar la cabeza (HC) en C. Dado que:

HC = HD + ∆EL HD = 1301 ft ∆EL = -700 ft HC = 1301 + (-700) HC = 601 ft

16

HIDRAULICA NIVEL - LIBRO DE TRABAJO

4. Encuentre el gradiente, total de cabeza estática (HT) en C. Dado que:

HT = ELC + HC ELC = 2700 ft HC = 601 ft HT = 2700 + 601 HT = 3301 ft

El valor de HT es constante siempre y cuando la gravedad específica a lo largo del bache sea la misma para todo el área en consideración (entre C y D). Revise su cálculo determinando el gradiente estático total (HT) en D. Dado que:

HT = ELD + HD ELD = 2000 ft HD = 1301 ft HT = 2000 + 1301 HT = 3301 ft

Trace la línea entre los puntos B y HP, para establecer el gradiente estático total. En la figura, note que la presión total actual, de la línea está muy por debajo de la original calculada. Debido a que las presiones son mucho menores que lo normal para el perfil de elevación y densidad del bache, puede haber ocurrido una fuga.

SEGMENTO 6 Pasos para el Segmento 6 Refiérase nuevamente a la figura 1d. Durante una parada de la línea, los puntos bajos de elevación son susceptibles de sobrepresionarse y exceder (MPO). Para determinar si la presión es anormalmente alta en los puntos bajos antes de las estaciones, usted debe calcular la presión estática en estos puntos bajos.

17

PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

Por ejemplo; encuentre el punto más bajo (LP), entre las estaciones C y D, por determinar la presión más alta en este segmento. Reste de la presión total de la línea , de la presión del punto más bajo y convierta la diferencia en la presión de cabeza en pies. La MPO determinada para este segmento es 800 psi.

1. Determine la cabeza en el punto LP, restando el gradiente estático total (HT) de la cabeza en el punto más bajo LP. ∆EL = HT - LP Dado que: HT = 4364 ft HLP = 1600 ft ∆EL = 4364 - 1600 ∆EL = 2764 ft 2. Establezca la presión en LP, convirtiendo esta cabeza estática de pies a psi. PLP Dado que: GT SG HLP

= = = =

GW x SG x HLP 0.4333 psi/ft 0.720 2764 ft

PLP = 0.4333 x 0.720 x 2764 PLP = 862 psi En este segmento la MPO es superior. Para corregir esta situación el operador necesita drenar la línea para reducir los 62 psi de exceso.

18

HIDRAULICA NIVEL - LIBRO DE TRABAJO

PROBLEMA 1 Los siguientes cálculos se refieren al perfil de elevación mostrado en la Figura 1f. 3000

3000 HP2

Cabeza Elevaci n (ft)

HP1

2000

2000

HP3

B 1000

E

C

F

D

G

A

200

200

LP1 i1

0

i2 BACHE 2: 0.920

BACHE 1: 0.720 MP 0

25

Punto Estación A A B B C C D D E E F F G Fin de Sección

50 Distancia 0. 35.0 60.0 135.0 160.0 187.5 200.0

75 Elevación(ft) 1000 1700 1500 1400 1600 1400 1250

100

1000

i3 BACHE 3: 0.830

125 Punto il i2 i3

150

0 BACHE 4: 0.910

175

200

Distancia (mi) 50.0 150.0 175.0

Elevación (ft) 1600 1500 1700

Punto alto/bajo Distancia (mi) 25.0 HP1 HP - Segmento 1 90.0 HP2 HP - Segmento 2 175.0 HP3 HP - interfase 3 100.0 LP1 LP - Segmento 2

Elevación (ft) 2000 2500 1700 490

Interfase 1 2 3

PA = 347 psi

Figura 1f Perfil de Elevación

SEGMENTO 1 El objetivo del ejercicio es calcular los gradientes de elevación estáticos determinar si existe una condición anormal de operación. En este ejemplo, solo contamos con la lectura de presión en la elevación A, 347 psi. Dese cuenta que las interfases de los baches no se encuentran alineados con las estaciones. Por lo tanto usted debe calcular la cabeza de presión total estableciendo el gradiente estático entre interfases del bache después en paro de la línea. Para determinar las presiones en las estaciones o puntos altos y bajos, usted debe encontrar la diferencia entre la elevación real y la cabeza de presión total de la línea.

19

PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

Usando el perfil de elevación dado: • Calcule la línea de cabeza total entre la estación A y el bache de interfase 1. • Trace una línea entre los puntos A y la interfase 1, para establecer el gradiente total de cabeza estática. Podrá determinar las condiciones de presión en este segmento.

Preguntas para el Segmento 1 1. La columna de líquido se separa en algún punto en este segmento? 2. Identifique el millaje del punto con la presión más alta entre la estación A y la interfase 1. 3. Cuál es la presión más alta en (psi) en este segmento de línea? 4. Cuál es la cabeza más alta en (ft) en este segmento? 5. Qué es importante del punto con la presión más baja con respecto a su localización geográfica? 6. Identifique el millaje del punto con presión más baja. 7. Cuál es la presión más baja (psi), en este segmento? 8. Cuál es la cabeza más baja (ft), en este segmento? 9. Qué es importante del punto con la presión más baja con respecto a su localización geográfica? 10. Cuál es la cabeza (ft), en la estación B ? 11. Cuál es la presión (psi), en la estación B?

Las respuestas están al final del módulo.

20

HIDRAULICA NIVEL - LIBRO DE TRABAJO

SEGMENTO 2 • Calcule la cabeza total entre la interfase 1 y la interfase 2 . • Trace una línea desde la interfase 1 a la 2, para establecer el gradiente total de cabeza estática. Usted podrá determinar las condiciones de presión en este segmento.

Preguntas para el Segmento 2 1. La columna se separa en algún punto en este segmento? 2. Identifique el millaje del punto con presión más alta entre las interfases. 3. Cuál es la presión (psi), es ese punto? 4. Cuál es la cabeza (ft), en ese punto? 5. La MPO entre estas interfases es 780 psi. Ha sido sobrepasada la MPO? 6. Qué es lo importante de este punto respecto a su localización geográfica? 7. Identifique el millaje del punto con más baja presión. 8. Cuál es la presión (psi), en ese punto? 9. Qué es lo importante de este punto respecto a su localización geográfica? 10. Cuál es el gradiente total de cabeza estática (HT), entre estas interfases? 11. Cuál es la presión (psi), en la estación C? 12. Cuál es la cabeza (psi), en la estación D?

Las respuestas están al final del módulo.

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PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

SEGMENTO 3 • Calcule la cabeza total entre la interfase 2 la interfase 3. • Trace una línea desde la interfase 2 a la 3, para establecer el gradiente total de cabeza estática. Usted podrá determinar las condiciones de presión en este segmento.

Preguntas para el Segmento 3 1. La columna se separa en algún punto en este segmento? 2. Identifique el millaje del punto con presión más alta entre las interfases. 3. Cuál es la presión (psi), es ese punto? 4. Cuál es la cabeza (ft), en ese punto? 5. Qué es lo importante de este punto respecto a su localización geográfica? 6. Identifique el millaje del punto con más baja presión. 7. Cuál es la presión (psi), en ese punto? 8. Qué es lo importante de este punto respecto a su localización geográfica? 9. Cuál es el gradiente total de cabeza estática (HT), entre estas interfases? 10. Cuál es la presión (psi), en la estación E? 11. Cuál es la cabeza (psi), en la estación E?

Las respuestas están al final del módulo.

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HIDRAULICA NIVEL - LIBRO DE TRABAJO

SEGMENTO 4 El mecánico de la estación F, telefoneó para informar que la presión manométrica es de 145 psi • Calcule la cabeza total entre la interfase 3 y el final del segmento de la línea. • Trace una línea desde la interfase 3 hasta el final del segmento de la línea para establecer el gradiente total de la cabeza estática. Usted podrá determinar las condiciones de presión de este segmento. Preguntas para el Segmento 4 1. Cuál es el total de cabeza calculada para este segmento? 2. Cuál es la cabeza actual (ft) , para este segmento basada en la presión manométrica? 3. Qué indica la diferencia entre la cabeza de presión calculada y la registrada?

Las respuestas están al final del módulo.

23

HIDRAULICA NIVEL - LIBRO DE TRABAJO

PROBLEMA 2 Para seguir estos cálculos, tome como referencia el perfil. Figura 1g. 6,000

6,000

Cabeza del Elevación (ft)

HP2 5,000

5,000

HP1 4,000

4,000

C D

F

E

3,000

G

B

2,000

3,000

2,000

A i1

i2

LP1

i3

i4 1,000

1,000

BATCH 2: 0.910

BATCH 1: 0.720 MP

50

0

SEGMENTO 1

Punto Estación A A B B C C D D E E F F G Finde Sección

BATCH 3: 0.820

100

SEGMENTO 2

Distancia 0 38 88 150 230 278 320

Elevación (ft) 1750 2250 4000 3750 3250 3500 3375

150

200

SEGMENTO 3

BATCH 5: 0.840

BATCH 4: 0.870

SEGMENTO 4

Punto il i2 i3 i4

HP1 HP2 LP1

300 320

250

Interfase 1 2 3 4

SEGMENTO 5

Distancia 60 120 180 260

Punto alto/bajo Distancia (mi) 105 HP - Segment 2 220 HP - Segment 4 240 LP - Segment 4

Elevación (ft) 2500 4125 3625 3750 Elevación (ft) 4300 5250 750

PC = 363 psi

Figura 1g

En este ejemplo las interfases del bache, no están en línea con las estaciones. La única lectura de presión disponible está en la estación C (363 psi). Antes de responder las preguntas referentes al Segmento 1 (Bache 1), use la presión conocida en C para calcular la presión de interfase entre el bache 1 y el bache 2 (i1). Luego puede usar la presión en i1 para calcular las presiones en el segmento 1 y responder las preguntas del segmento 1. Determine la presión de la interfase antes de comenzar los cálculos del segmento 1.

25

PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

Usando el perfil dado: • encontrar la línea total de presión entre la estación C y la interfase 1 (i1) • dibujar una línea entre el punto C y la interfase 1 para establecer el gradiente total de la cabeza estática total (HT) Método para el cálculo de la Interfase del Bache 2 (i1) 1. Convertir la presión conocida (PC) en C a un valor equivalente de cabeza (ft). Invertir la fórmula de presión estática para encontrar la variable HC: HC =

PC GW x SG

363 0.4333 x 0.910 HC = 921 ft

HC =

2. Determinar el cambio en elevación (∆EL) entre la estación C y la interfase 1: ∆EL = ELC - ELi1 ∆EL = 4000 - 2500 ∆EL = 1500 ft 3. Sumar el cambio de elevación (∆EL) entre la estación C y la interfase 1 a la cabeza de presión en la estación C para encontrar la cabeza en la interfase 1: Hi1 = HC + ∆EL Hi1 = 921 + 1500 Hi1 = 2421 ft 4. Encontrar el gradiente total de cabeza estática, (HT) entre la estación C y la interfase 1 (i1): HT = ELC + HC HT = 4000 + 921 HT = 4921 ft HT = ELi1 + Hi1 HT = 2500 + 2421 HT = 4921 ft

26

HIDRAULICA NIVEL - LIBRO DE TRABAJO

1.

Encontrar la presión (Pi1) en la interfase 1. Pi1 Pi1 Pi1

= GW x SG x Hi1 = 0.4333 x 0.910 x 2421 = 954 psi

SEGMENTO 1: Usando el perfil dado: • Encuentre la línea de cabeza total entre la estación 1 y la interfase del bache 1 • Dibujar una línea entre el punto A y la interfase 1 para establecer el gradiente total de cabeza estática (HT). Ahora usted puede determinar las condiciones de presión en este segmento.

Preguntas para el segmento 1: 1 ¿Está separada la columna en algún lugar de este segmento? 2 Identificar el millaje del sitio con la mayor presión entre la estación A y la interfase 1. 3 ¿Cuál es la mayor presión (psi) en este segmento de la línea? 4 ¿Cuál es la mayor cabeza (ft) en este segmento? 5 ¿Qué es lo importante de este punto con respecto a su localización geográfica? 6 Identificar el millaje con la más baja presión. 7 ¿Cuál es la menor presión (psi) en este segmento? 8 ¿Cuál es la menor cabeza (ft) en este segmento? 9 ¿Qué es lo importante de este punto con respecto a su localización geográfica? 10 ¿Cuál es la cabeza (ft) en la estación B? 11 ¿Cual es la presión (psi) en la estación B?

Las respuestas están al final del módulo.

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PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

SEGMENTO 2 • Encontrar la línea de cabeza total entre la interfase 1 y la interfase 2. • Dibujar una línea entre la interfase 1 y la interfase 2 para establecer el gradiente total de cabeza estática (HT). Ahora usted puede determinar las condiciones de presión en este segmento.

Preguntas para el segmento 2 1. ¿Está separada la columna en algún lugar de este segmento? 2. Identificar el millaje de la posición con la presión más baja entre la interfase 1 y la interfase 2. 3. ¿Cual es la cabeza (pies) en este punto? 4. ¿Cuál es la presión (psi) en este punto? 5. ¿Qué es lo importante de este punto con respecto a su localización geográfica? 6. El MPO entre estas interfaces es de 970 psi. ¿Se ha excedido el MPO? 7. Identificar el millaje con la mayor presión en este segmento de la línea. 8. ¿Cuál es la presión (psi) en este punto? 9. ¿Cuál es la cabeza (pies) en este punto? 10. ¿Qué es lo importante de este punto con respecto a su localización geográfica? 11. ¿ Cuál es el valor total del gradiente de la cabeza estática (HT) entre estas dos interfases?

Las respuestas están al final del módulo.

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HIDRAULICA NIVEL - LIBRO DE TRABAJO

SEGMENTO 3 • Encontrar la línea de cabeza total entre las interfases 1 y 2. • Dibujar una línea de la interfase 2 a la 3 para establecer el gradiente total de la cabeza estática (HT). Ahora usted puede determinar las condiciones de presión en este segmento.

Preguntas para el segmento 3 1. ¿Está separada la columna en cualquier lugar en este segmento? 2. Identificar el millaje de la posición con la mayor presión entre las interfases 2 y 3. 3. ¿Cuál es la presión (psi) en este punto? 4. ¿Cual es la cabeza (pies) en este punto? 5. ¿Qué es lo importante de este punto con respecto a su localización geográfica? 6. Identificar el millaje de la posición con la menor presión en este segmento de la línea. 7. ¿Cuál es la cabeza (pies) en este punto? 8. ¿Cual es la presión (pies) en este punto? 9. ¿Qué es lo importante de este punto con respecto a su localización geográfica? 10. ¿Cuál es el valor del gradiente total de la cabeza estática (HT) entre estas dos interfaces? 11. ¿Cuál es la presión (psi) en la estación D?

Las respuestas están al final del módulo.

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PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

SEGMENTO 4 • Encontrar la línea de cabeza total entre las interfases 3 y 4. • Dibujar una línea de la interfase 3 a la 4 para establecer el gradiente total de la cabeza estática (HT). Ahora usted puede determinar las condiciones de presión en este segmento.

Preguntas para el segmento 4 1. ¿Está separada la columna en cualquier lugar en este segmento? 2. Identificar el millaje de la posición con la menor presión entre las interfases 3 y 4. 3. ¿Cuál es la presión (psi) en este punto? 4. ¿Qué es lo importante de este punto con respecto a su localización geográfica? 5. Identificar el millaje de la posición con la mayor presión en este segmento de la línea. 6. ¿Cuál es la cabeza (pies) en este punto? 7. ¿Cuál es la presión (pies) en este punto? 8. ¿Qué es lo importante de este punto con respecto a su localización geográfica? 9. ¿Cuál es el valor del gradiente total de la cabeza estática (HT) entre estas dos interfases? 10. ¿Cuál es la presión (psi) en la estación E?

Las respuestas están al final del módulo.

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HIDRAULICA NIVEL - LIBRO DE TRABAJO

SEGMENTO 5 • Encontrar la línea de cabeza total entre las interfases 4 y el final del segmento del oleoducto. • Dibujar una línea de la interfase 4 y el final del segmento del oleoducto para establecer el gradiente total de la cabeza estática (HT). Ahora usted puede determinar las condiciones de presión en este segmento.

Preguntas para el segmento 5 1. ¿Cuál es el valor del gradiente total de la cabeza estática (HT) entre la interfase 4 y el final del segmento? 2. ¿Cuál es el valor real del gradiente total de la cabeza estática para este segmento basado sobre la lectura de 479 psi en la estación F? 3. Qué indica la diferencia entre la lectura de la cabeza real y la calculada? 4. ¿Cuál es la presión calculada (psi) en la estación F?

Las respuestas están al final del módulo.

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PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

GLOSARIO

cabeza estática es la altura de la columna de un líquido sobre un punto de referencia. energía cinética energía de movimiento (generalmente es la energía consumida por el sistema, debido a las pérdidas por fricción). energía gravitacional energía potencial causada por los cambios de altura. energía potencial energía de posición (generalmente la energía dentro de un sistema, por ejemplo la energía que existe dentro de las bombas). gradiente estático muestra la presión de cualquier punto sobre la tubería mediante la altura. hidráulica conjunto de leyes que gobiernan el comportamiento de los líquidos en estado de reposo y movimiento. hidráulica de oleoductos es el conjunto de leyes que gobiernan el movimiento de los líquidos y su aplicación práctica en los sistemas de oleoductos. Leyes de Pascal leyes de la física las cuales establecen que las presiones actúan uniformemente en todas las direcciones sobre un volumen pequeño de líquido. En un líquido confinado por paredes sólidas, la presión actúa perpendicularmente a ellas. presión de línea total presión gravitacional más presión de bombeo. Máxima Presión de Operación (MPO) es la mayor presión a la cual un sistema de oleoducto puede ser operado en una posición determinada. perfil de elevación del oleoducto es la altura de la tubería sobre el nivel del mar. presión (P) la cantidad de fuerza (F) ejercida sobre la unidad de área (A) de una sustancia. presión absoluta es la cantidad total de presión ejercida sobre un objeto; la suma de la presión manométrica y la presión atmosférica.

32

HIDRAULICA NIVEL - LIBRO DE TRABAJO

presión atmosférica también llamada presión barométrica. La presión atmosférica es igual a 101.3 kPa a nivel del mar y 15°C. presión estática presión cuando la línea está cerrada. presión manométrica es la presión medida por encima de la presión atmosférica, expresada como kPag. presión piezométrica línea de presión más presión de elevación. velocidad rapidez en una dirección dada.

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PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

RESPUESTAS

PROBLEMA 1 METODO PARA CALCULAR EL SEGMENTO 1 1. Convertir la presión conocida en A (PA) a un valor equivalente en cabeza (pies). Invertir la fórmula de presión estática para encontrar variable HA. PA

HA

=

HA

=

HA

= 1112 ft

GW x SG 347 0.4333 x 0.720

2. Determinar el cambio en altura (∆EL) entre A y la interfase 1 ∆EL ∆EL ∆EL

= ELA - ELi1 = 1000 - 1600 = -600 ft

3. Sumar el cambio de altura (∆EL) entre A y la interfase 1 a la presión en términos de cabeza (HA) de la estación A para encontrar la cabeza (Hi1) en la interfase 1. Hi1 Hi1 Hi1

= HA + ∆EL = 1112 - 600 = 512 ft

4. Encontrar el gradiente total de cabeza estática (HT) entre la estación A y el bache interfase 1.

34

HT HT HT

= ELA + HA = 1000 + 1112 = 2112 ft

HT HT HT

= ELi1 + Hi1 = 1600 + 512 = 2112 ft

HIDRAULICA NIVEL - LIBRO DE TRABAJO

5. Establecer la presión en la interfase 1 Pi1 Pi1 Pi1

= GW x SG x Hi1 = 0.4333 x 0.720 x 512 = 160 psi

Respuestas para las preguntas del segmento 1 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.

No Millaje 0 347 psi 1112 ft El punto con la menor altura en este segmento Millaje 25 35 psi 112 ft El punto con la mayor elevación en este segmento 412 ft 129 psi

METODO PARA CALCULAR EL SEGMENTO 2 1. Convertir la presión conocida (Pi1) en la interfase 1 a un valor equivalente en cabeza (pies, ft). Invertir la fórmula de presión estática para encontrar la variable Hi1. Hi1

=

Pi1 GW x SG

Hi1

=

160 0.4333 x 0.920

Hi1

= 401 ft

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PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

2. Establecer el cambio de altura (∆EL) entre la interfase 1 y la interfase 2. ∆EL = ELi1 - ELi2 ∆EL = 1600 - 1500 ∆EL = 100 ft 3. Sumar el cambio de altura (∆EL) entre la interfase 1 y la interfase 2 a la cabeza (Hi1) de la interfase 1 para encontrar la cabeza (Hi2) de la interfase 2. Hi2 = Hi1 + ∆EL Hi2 = 401 + 100 Hi2 = 501 ft 4. Encontrar el gradiente total de cabeza estática (HT) entre la interfase 1 y la interfase 2. HT = ELi1 + Hi1 HT = 1600 + 401 HT = 2001 ft HT = ELi2 + Hi2 HT = 1500 + 501 HT = 2001 ft 5. Establecer la presión en la interfase 2. Pi2 = GW x SG x Hi2 Pi2 = 0.4333 x 0.920 x 501 Pi2 = 200 psi Respuestas para las preguntas del segmento 2 1. 2. 3. 4. 5.

36

Si Millaje 100 602 psi 1511 ft No

HIDRAULICA NIVEL - LIBRO DE TRABAJO

6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.

El punto con la menor altura en este segmento Millaje 90. 0 psi debido a la evaporación y a la columna de separación. El punto con la mayor altura en este segmento. 2001 pies 200 psi 240 psi

METODO PARA CALCULAR EL SEGMENTO 3 1. Convertir la presión conocida (Pi2) en la interfase 2 a un valor equivalente en cabeza (pies, ft). Invertir la fórmula de presión estática para encontrar la variable Hi2. Hi2

=

Pi2 GW x SG

Hi2

=

200 0.4333 x 0.830

Hi2

= 556 ft

2. Determinar el cambio de altura (∆EL) entre la interfase 2 y la interfase 3. ∆EL ∆EL ∆EL

= ELi2 - ELi3 = 1500 - 1700 = -200 ft

3. Sumar el cambio de altura (∆EL) entre la interfase 2 y la interfase 3 a la cabeza (Hi2) de la interfase 2 para encontrar la cabeza (Hi3) de la interfase 3. Hi3 Hi3 Hi3

= Hi2 + ∆EL = 556 - 200 = 356 ft

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PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

4. Encontrar el gradiente total de cabeza estática (HT) entre la interfase 2 y la interfase 3. HT HT HT

= ELi2+ Hi2 = 1500 + 556 = 2056 ft

HT HT HT

= ELi3 + Hi3 = 1700 + 356 = 2056 ft

5. Establecer la presión en la interfase 3. Pi3 Pi3 Pi3

= GW x SG x Hi3 = 0.4333 x 0.830 x 356 = 128 psi

Respuestas para las preguntas del segmento 3 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.

38

No Interfase 2 200 psi 556 ft El punto con la menor elevación en este segmento Milepost 165 128 psi El punto con la mayor elevación en este segmento 2.056 ft 164 psi 456 ft

HIDRAULICA NIVEL - LIBRO DE TRABAJO

METODO PARA CALCULAR EL SEGMENTO 4 1. Convertir la presión conocida (Pi3) en la interfase 3 a un valor equivalente en cabeza (pies, ft). Invertir la fórmula de presión estática para encontrar la variable Hi3, donde: Hi3

=

Pi3 GW x SG

Hi3

=

128 0.4333 x 0.910

Hi3

= 325 ft

2. Determinar el cambio de altura (∆EL) entre la interfase 3 y el segmento final (SE). ∆EL ∆EL ∆EL

= ELi3 - ELSE = 1700 - 1250 = 450 ft

3. Sumar el cambio de altura (∆EL) entre la interfase 3 y el segmento final (SE) a la cabeza (Hi3) de la interfase 3 para encontrar la cabeza (HSE) al final del tramo. HSE HSE HSE

= Hi3 + ∆EL = 325 + 450 = 775 ft

4. Encontrar el gradiente total de cabeza estática (HT) entre la interfase 3 y el segmento final (SE). HT HT HT HT HT HT

= = = = = =

ELi3 + Hi3 1700 + 325 2025 ft ELSE+ HSE 1250 + 775 2025 ft

39

PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

5. Establecer la presión al final del segmento PSE PSE PSE

= GW x SG x HSE = 0.4333 x 0.910 x 775 = 306 psi

Respuestas para las preguntas del segmento 4 1. 2025 ft 2. 1768 ft 3. La línea de presión total actual está por debajo de la línea de presión total calculada. La pérdida de presión en este segmento puede indicar la presencia de una fuga.

PROBLEMA 2 METODO PARA CALCULAR EL SEGMENTO 1

1. Convertir la presión conocida (Pi1) de la interfase 1 a un valor equivalente en cabeza (pies, ft), para encontrar el valor de Hi1. Hi1 =

Pi1 GW x SG

954 Hi1 = 0.4333 x 0.720 Hi1 = 3061 ft 2. Determinar el cambio en altura (∆EL) entre la interfase 1 y la estación A. ∆EL = ELi1 - ELA ∆EL = 2500 - 1750 ∆EL = 750 ft

40

HIDRAULICA NIVEL - LIBRO DE TRABAJO

3. Sumar el cambio de altura (∆EL) entre la interfase 1 y la estación A para encontrar la cabeza (HA) en la estación A. HA = Hi1 + ∆EL HA = 3061 + 750 HA = 3811 ft 4. Encontrar el gradiente total de cabeza estática (HT) entre la interfase 1 y la estación A. HT HT HT HT HT HT 5.

= = = = = =

ELi1 + Hi1 2500 + 3061 5561 ft ELA + HA 1750 + 3811 5561 ft

Establecer la presión en la interfase 1. PA PA PA

= GW x SG x HA = 0.4333 x 0.720 x 3811 = 1189 psi

Respuestas para las preguntas del segmento 1 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 8. 10. 11.

No Millaje 0 (por ejemplo en la estación A) 1189 psi 3811 ft El punto con la menor en este segmento Millaje 60 (por ejemplo en la interfase 1) 955 psi 3061 ft El punto con la mayor altura en este segmento 3311 ft 1033 psi

41

PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

METODO PARA CALCULAR EL SEGMENTO 2 1. Establecer el cambio de altura (el) entre la interfase 2 y la interfase 1. ∆EL ∆EL ∆EL

= ELi1 - ELi2 = 2500 - 4125 = -1625 ft

2. Sumar el cambio de altura (∆EL) entre la interfase 1 y la interfase 2 a la cabeza (Hi1) de la interfase 1 para encontrar la cabeza (Hi2) de la interfase 2. Hi2 Hi2 Hi3

= Hi1 + ∆EL = 2420 - 1625 = 795 ft

3. Encontrar el gradiente total de cabeza estática (HT) entre la interfase 1 y la interfase 2. HT HT HT

= ELil + Hi1 = 2500 + 2420 = 4920 ft

HT HT HT

= ELi2 + Hi2 = 4125 + 795 = 4920 ft

4. Establecer la presión en la interfase 2. Pi2 Pi2 Pi2

= GW x SG x Hi2 = 0.4333 x 0.910 x 795 = 313 psi

Respuestas para las preguntas del segmento 2 1. 2. 3. 4. 5. 6.

42

No Millaje 105 (por ejemplo altura = 4300 ft) 620 ft 244 psi El punto con la mayor altura en este segmento No

HIDRAULICA NIVEL - LIBRO DE TRABAJO

7. 8. 9. 10. 11.

Millaje 60 (por ejemplo, en la interfase 1) 954 psi 2420 ft El punto con la menor altura en este segmento 4920 ft

METODO PARA CALCULAR EL SEGMENTO 3 1. Convertir la presión conocida (Pi2) en la interfase 2 a un valor equivalente en cabeza (pies, ft). Pi2 GW x SG

Hi2

=

Hi2

313 = 0.4333 x 0.820

Hi2

= 881 ft

2. Determinar el cambio de altura (∆EL) entre la interfase 3 y la interfase 2 ∆EL ∆EL ∆EL

= ELi2 - ELi2 = 4125 - 3625 = 500 ft

3. Sumar el cambio de altura (∆EL) entre la interfase 2 y la interfase 3 a la cabeza (Hi2) de la interfase 2 para encontrar la cabeza (Hi3) de la interfase 3. Hi3 Hi3 Hi2

= Hi2 + ∆EL = 881 + 500 = 1381 ft

4. Encontrar el gradiente total de cabeza estática (HT) entre la interfase 2 y la interfase 3. HT HT HT HT HT HT

= = = = = =

ELi2 + Hi2 4125 + 881 5006 ft ELi3 + Hi3 3625 + 1381 5006 ft

43

PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

5. Establecer la presión en la interfase 3. Pi3 Pi3 Pi3

= GW x SG x Hi3 = 0.4333 x 0.820 x 1381 = 491 psi

Respuestas para las preguntas del segmento 3 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.

No Millaje 180 (por ejemplo en la interfase 3) 491 psi 1381 ft El punto con la menor elevación en este segmento Millaje 120 (por ejemplo en la interfase 2) 881 ft 313 psi El punto con la mayor elevación en este segmento 5006 ft 446 psi

METODO PARA CALCULAR EL SEGMENTO 4 1. Convertir la presión conocida (P ) en la interfase 3 a un valor i3 equivalente en cabeza (pies, ft).

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Hi3

=

Pi3 GW x SG

Hi3

=

491 0.4333 x 0.870

Hi3

= 1302 ft

HIDRAULICA NIVEL - LIBRO DE TRABAJO

2. Determinar el cambio de altura (∆EL) entre la interfase 4 y la interfase 3. ∆EL ∆EL ∆EL

= ELi3 - ELi4 = 3625 - 3750 = -125 ft

3. Sumar el cambio de altura (∆EL) entre la interfase 3 y la interfase 4a la cabeza (Hi3) de la interfase 3 para encontrar la cabeza (Hi4) de la interfase 4. Hi4 Hi4 Hi4

= Hi3 + ∆EL = 1302 - 125 = 1177 ft

4. Encontrar el gradiente total de cabeza estática (HT) entre la interfase 3 y la interfase 4. HT HT HT HT HT HT

= = = = = =

ELi3 + Hi3 3625 + 1302 4927 ft ELi4 + Hi3 3750 + 1177 4927 ft

5. Establecer la presión en la interfase 4 Pi4 Pi4 Pi4

= GW x SG x Hi4 = 0.4333 x 0.870 x 1177 = 444 psi

Respuestas para las preguntas del segmento 4 1. 2. 3. 4. 5.

Sí Millaje 220 0 psi debido a la evaporación y a la separación de columna El punto con al mayor altura en este segmento Millaje 240

45

PROGRAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

6. 7. 8. 9. 10.

4177 ft 1575 psi El punto con la menor elevación en este segmento 4927 ft 632 psi

METODO PARA CALCULAR EL SEGMENTO 5 1. Convertir la presión conocida (Pi4) en la interfase 4 a un valor equivalente en cabeza (pies, ft). Pi4

Hi4

=

Hi4

=

Hi4

= 1220 ft

GW x SG

444 0.4333 x .840

2. Determinar el cambio de altura (∆EL) entre el segmento final (por ejemplo la estación G) y la interfase 4. ∆EL ∆EL ∆EL

= ELi4 - ELG = 3750 - 3375 = 375 ft

3. Sume el cambio de altura (∆EL) entre la interfase 4 y el segmento final (SE) a la cabeza (Hi4) de la interfase 4 para encontrar la cabeza (HSE) en el segmento final (por ejemplo estación G). HG HG HG

46

= Hi4 + ∆EL = 1220 + 375 = 1595 ft

HIDRAULICA NIVEL - LIBRO DE TRABAJO

4. Encontrar el gradiente total de cabeza estática (HT) entre la interfase 4 y el segmento final (SF). HT HT HT HT HT HT 5.

= = = = = =

ELi4 + Hi4 3750 + 1220 4970 ft ELG + HG 3375 + 1595 4970 ft

Establecer la presión en el segmento final (estación G). PG PG PG

= GW x SG x HG = 0.4333 x 0.840 x 1595 = 581 psi

Respuestas para las preguntas del segmento 5 1. 4970 ft 2. 4815 ft 3. El gradiente total estático actual está por debajo del gradiente de cabeza estática total (por ejemplo 4815 ft < 4970 ft). La pérdida de presión en este segmento puede indicar la presencia de una fuga. 4. 535 psi

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