Introducción Al Transporte de Hidrocarburos

DIPLOMADO EN INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA DE SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN DE GAS NATURAL

TEORÍA DE FLUJO DEL GAS NATURAL Y REDES DE DISTRIBUCIÓN

W. Gonzales M.

Junio 2014 La Paz - Bolivia

OBJETIVOS

 Estudiar el flujo monofásico en líneas y sus distintos componentes de un sistema de transporte por ductos.  Aplicar la teoria de redes en sistemas de distribucion de gas natural.

 Evaluar efectos de transmisión de calor y cantidad de movimiento en líneas de transporte  Comprender el principio de funcionamiento y dimensionamiento de las unidades de impulsión de gases (compresores) y sistemas de gas natural comprimido.  Dimensionar y seleccionar sistemas de medición de caudal de gases, valvulas y accesorios.

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BIBLIOGRAFIA W.Gonzales M., Apuntes de Fundamentos de Transporte de Hidrocarburos, UPB,2004 M. Mohitpour et al., Pipeline Design & Construction: A practical approach, ASME Press., 2nd Edition, 2003. J. Kennedy, Oil and Gas Pipeline Fundamentals, Pennwell Books, 2nd.Edition,1993. S. Kumar, Gas Production Engineering Vol.4, Ed.Gulf Publishing,1987 GPSA, Engineering Data Book Vol.1 y 2, Gas Processors Suppliers Association, 2000. Códigos ASME, API, ANSI, ASTM, AWS, AGA, NACE, NFPA

W. Gonzales M.

CONTENIDO DE LA MATERIA

 Cap.1 – Introducción a la Tecnología de Transporte por Tubería  Cap.2 – Transporte de Gases y Teoria de Redes  Cap.3 - Sistemas de Compresión y Gas Natural Comprimido  Cap.4 – Proyecto Mecánico de Ductos  Cap.5 – Medición de Caudal de Flujo de Líquidos y Gases  Cap.6 – Válvulas y Accesorios de control de flujo

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Importancia del Transporte y Almacenamiento en la Industria de Hidrocarburos

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Actividades de la Industria de Hidrocarburos Consumidor Final

UPSTREAM

DOWNSTREAM

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Importancia del Transporte de Hidrocarburos

Mercado de Hidrocarburos y Necesidad de Sistemas de Transporte y Almacenamiento

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Matriz de Energía Primaria en el Mundo

“Más del 55% de la fuente de energía primaria consumida en el mundo depende del petróleo o el gas natural ” “El 57% del petróleo crudo consumido es importado por los países que consumen. ” OBS: (1 Mtoe = 11630 GWh = 4,1868 x 104 TJ)

“El 30% del gas natural consumido es importado por los países que consumen. ”

Mercados de consumo alejados de las zonas de producción. “Necesidad de SISTEMAS DE TRANSPORTE Y ALMACENAMIENTO” W. Gonzales M.

Transporte y Comercialización de Gas Natural en el Mundo

Tendencia a Mercado Globalizado y ser un “commodity”

Costo y Tecnología de Transporte de Petróleo Crudo

Tanques

“Los sistemas de transporte por tubería son destacables por su eficiencia y bajo costo de transporte”

Tuberías Barcaza Ferrocarril Cisterna

0

10

20

30

40

50

60

70

80

c$/1000 Barril Milla

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Transporte y Comercialización de Petróleo en el Mundo

Mercado Globalizado es un “commodity”

Cp.1 – Introducción a la Tecnología del Transporte de Hidrocarburos Límites de Competitividad del transporte por Ducto del Gas Natural

3540

Cp.1 – Introducción a la Tecnología del Transporte de Hidrocarburos

Sistema de Transporte en Bolivia

 Red Nacional de Gasoductos  Red Nacional de Oleoductos  Red Nacional de Poliductos

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Red Troncal 4167 km

Red Troncal 2383 km

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Red Troncal 1512 km

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GASODUCTO AL ALTIPLANO (GAA)

1 MMscf = 0,28317 MMm3N

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GASODUCTO AL ALTIPLANO (GAA) GAA permite el abastecimiento a:

CBBA

LA PAZ

ORURO

EL ALTO

Tramo Oruro - Senkata Capacidad = 24.60 MMscfd Tramo Parotani - Oruro Capacidad = 28.40 MMscfd Tramo Rio Grande- Parotani Capacidad = 75.00 MMscfd

GAA-II 1 MMscf = 0,28317 MMm3N

GAA-I W. Gonzales M.

GASODUCTO AL ALTIPLANO (GAA) PRESENTA UNA TENDENCIA CRECIENTE

DEMANDA DE GAS AL OCCIDENTE

HA SOBREPASADO A LA OFERTA EN LAS ÚLTIMAS GESTIONES LA DEMANDA INSATISFECHA OCASIONA OBSTACULIZAR EL DESARROLLO DE LOS DIFS. SECTORES:

POR LO CUAL SE HA PUESTO EN MARCHA SISTEMA INTEGRADO DE GAS AL OCCIDENTE

(SIGO)

HOSPITALES

GEN. DE ENERGÍA

INDUSTRIAS

DAR SOLUCIÓN ESTRUCTURAL AL ABASTECIMIENTO DE GAS A OCCIDENTE BRINDAR FLEXIBILIDAD Y SEGURIDAD AL TRANSPORTE HACIA ESTA REGIÓN

ABARCA LOS SIGUIENTES PROYECTOS: AMPLIACIÓN GAA F-III

GNV Y GAS DOM.

MEDIANTE LA CONTRUCCIÓN DE LÍNEAS PARALELAS (LOOPS) LIBERAR LA OFERTA DE 75 MMscfd de RGD MEDIANTE EL TRASPORTE DE GAS DESDE CARRASCO HASTA CBBA

CONTRUCCIÓN GCC

TRANSFORMACIÓN TEMP. OCC A GAS

APORTE DE 120 MMscfd

CONCLUIDO EL DUCTO

APORTE DE 250 MMscfd

CON COMPRESIÓN INTERMEDIA

MITIGAR DEMANDA HASTA CONCLUSIÓN GCC

APORTE DE 22 MMscfd

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GASODUCTO AL ALTIPLANO (GAA) Demanda Proyectada en el Occidente 2010 Consumo Área T-CBBA Consumo Área Parotani Consumo Área Oruro Consumo Área Senkata TOTAL ENTREGAS GAA

76.2 22.6 8.3 69.1 176.2

2011 78.8 24.4 9.2 71.9 184.3

2012 96.7 26.4 9.8 76.7 209.6

2013 97.5 26.9 10.4 95.8 230.6

2014 98.3 27.5 11.8 100.3 237.9

2015 99.3 28.1 12.7 104.7 244.8

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GASODUCTOS YABOG Y GASYRG

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1 Mbpd = 0,158987 Mcmd

Cp.1 – Introducción a la Tecnología del Transporte de Hidrocarburos

Extracción

Red de Transporte y Distribución de Gas Gasoducto en acero negro P = 40 a 110 Bar

Red primaria en acero negro Pmax=40 Bar

Acometida a red primaria

Estación de Despacho Tratamiendo de crudo

Regulador Distrital (baja la presión a 4 Bar)

Puente de regulación industrial Industria

Viviendas unifamiliares

Red secundaria Tubo de Polietileno P=4 Bar

Vivienda Colectiva y Local comercial

19 mbar

19 mbar 4 Bar

Válvula zonal Válvula zonal

Acometida a red secundaria

4 Bar

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Temas de Estudio en Transporte y Almacenamiento de Hidrocarburos Propiedades de los fluidos Condiciones de diseño Capacidades de aprovisionamiento y demanda, y localización de ambos. Ruta, topografía y acceso Impacto medioambiental Códigos y estándares

Económicos Impacto hidrológico Impacto sísmico y volcánico Material Construcción Operación Protección Integridad a largo plazo

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Cp.1 – Introducción a la Tecnología del Transporte de Hidrocarburos Propiedades de Transporte de los Fluidos

 Densidad del fluido () y Gravedad Específica (G)  Viscosidad absoluta ()  Efecto de la Presión (P) y Temperatura (T)  Calor específico (cp y cv)  Conductividad térmica (k)

 Definen el regimen de flujo (laminar, turbulento, etc).  Definen la caida de presión (P).  Definen el calentamiento o enfriamiento del producto (T).  Definen la capacidad de transporte del ducto ( el caudal Q).  Afectan en las longitudes de transporte (L).  Definen el diámetro (D), espesor de material (t) y material del tubo.  Influyen en los niveles de corrosión por erosión (tce)  Definen el tipo de inhibidor de corrosión a utilizar.

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Cp.1 – Introducción a la Tecnología del Transporte de Hidrocarburos

Efectos del Medio Ambiente

DUCTOS ENTERRADOS •Temperatura del suelo •Conductividad del suelo •Densidad del suelo •Calor específico del suelo •Profundidad de entierro de ducto

DUCTOS AEREOS Temperatura y radiación solar Velocidad del aire externo Estabilidad del suelo Lluvia y nieve Cargas externas de soporte

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Códigos y Normas de Diseño ASME Sección VIII Div. 1

ASME B 31.1 ASME B 31.3 ASME B 31G ( NG18) ASME/ANSI B 16.21 ASME B 31.3 API 6D

API 5L API RP 5L 1 API RP 5L 5 API RP 5L 6 API RP 1102 API 610 API 619 API 618 API 616 API 1104 API 617 - PTC 22 API 1110

AMERICAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERS. Boiler and pressure vessel code, Section VIII, pressure Vessels, Divition 1. ( Código de calderas y recipientes a presión, Sección VIII, División 1) Construcción de tuberías de agua y vapor Construcción de tuberías de aire en estaciones Reparación de tubería corroida Empaquetaduras planas no metálicas para bridas. Sistemas de tuberia para Gas Natural Licuado AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE, Specifications for pipeline valves, end closures connectors and swivels. ( Válvulas en ductos, conectores y eslabones giratorios de cubiertas de extremos ) AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE, Specifications for linepipe API 5L Practica recomendada para el transporte ferroviario de tubería de línea Practica recomendada para el transporte marítimo de tubería de línea Practica recomendada para el transporte de tubería de línea en zonas anegadas Practica recomendada para el cruce de carreteras y ferrocarriles para oleoductos Bombas centrífugas Compresores rotatorios Compresores reciprocantes Turbina a gas Soldadura Compresores centrífugos Test hidráulico para tuberías que transportan hidrocarburos líquidos

Códigos y Normas de Diseño API RP-500-1991 API RP 550 API 661 ANSI B16.5 ANSI B16.9 ANSI B16.11 ANSI B16.20 ANSI/API 2530 ANSI / NFPA 220 ANSI / NFPA 70 NACE RP 01 NACE RP 69 NACE RPO175-95 NACE RP0275

Práctica recomendada para la clasificación y ubicación de instalaciones eléctricas para instalaciones de petróleo Procesos de instrumentación y control Intercambiadores: Aeroenfriadores AMERICAN NATIONAL STANDARDS INSTITUTE. Steel pipe flanges and flange fittings ( Bridas y accesorios bridados de tubería de acero) AMERICAN NATIONAL STANDARDS INSTITUTE. Factory made wrought steel buttwelding fittings. ( Accesorio de acero forjado soldados a tope hechos en fábrica) AMERICAN NATIONAL STANDARDS INSTITUTE. Accesorios de acero forjado para ser roscados o soldados tipo socket AMERICAN NATIONAL STANDARDS INSTITUTE. Empaquetaduras metálicas para bridas en línea AMERICAN NATIONAL STANDARDS INSTITUTE. ( Instituto Nacional Americano de estándares) . Manual de normas de medición de Petróleo, Capítulo 14 Sección 3. Construcción de edificaciones Cableado e instalaciones eléctricas NATIONAL ASSOCIATION OF CORROTION ENGINEERS Protección catódica NATIONAL ASSOCIATION OF CORROTION ENGINEERS . Práctica recomendada para el diseño de sistemas de tuberías enterradas. Control de corrosión interna en tuberías de acero y sistemas de tubería Revestimiento

Ciclo de Vida de un Proyecto de Ductos Ciclo de Vida de un Ducto Línea del tiempo

Planificación

FEL 1

Decisión 1

Ingeniería básica

Ingeniería conceptual

FEL 2

Decisión 2

FEL 3

Implantación

Operación y mantenimiento

Cierre de Operaciones

Decisión 3

Idea Análisis de oportunidades

Proyecto conceptual

Proyecto básico

(LP) Licencia Previa

Proyecto ejecutivo

(LI) Licencia de Instalación

(LO) Licencia de Operación

Ciclo de Vida del Emprendimiento

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Ciclo de Vida de un Proyecto de Ductos Metodología de Gestión de Proyectos La gestión de la implementación de proyectos (Project Management) ha sido desarrollado ampliamente en los últimos años. A metodologia FEL (Front End Loading) fue creada por el IPA (Independent Project Analysis) y es la herramienta mas utilizada en la industria de transporte por ductos. Esta metodologia reconoce y valoriza las fases iniciales del ciclo de vida como factor crítico para el éxito del proyecto.

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Ciclo de Vida de un Proyecto de Ductos Metodología FEL e Influencia en la Inversión Durante el Ciclo de Vida de un Ducto Reducción Acentuada de Influencia

Influencia

INFLUENCIA

Menor Influencia

INV ERSION

Inversión

Mayor Influencia

Planificación del Proyecto

Análisis de las oportunidades

Proyecto conceptual

Proyecto Básico

Implantación

Operación

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