UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENERIA QUMICA

INGENIREIA DE PLANTAS INDUSTRIALES

Diego Tipantaxi M. 10/03/2015

RESOLVER EN EL SIMULADOR PIPESIM Enunciado Se requiere disear un poliducto para trasportar disel y gasolina. La lnea tendr una longitud

de 200 km y se considerar que no hay desniveles en su trayectoria. Las condiciones

ambientales son 20C y 14.7 psia. Se desea determinar mediante un anlisis de sensibilidad cul

es el dimetro ptimo para transportar los dos fluidos por la tubera, considerando una

produccin de 10.000 BPD de disel y 15.000 BPD de gasolina. Adems, calcular las presiones

que deben generar las bombas de transferencia para manejar cada fluido si se debe llegar a la

estacin de destino a una presin de 30 psig. La temperatura de salida tanto del disel y de la

gasolina es de 20C y se considera un proceso adiabtico durante el transporte del fluido. La

densidad del disel es de 0.832 g/cm (38.98 API) y de la gasolina 0.7 g/cm (54.68 API).

Realizar un informe de la simulacin, en el cual se debe indicar el procedimiento que se realiz,

los datos ingresados al simulador, los resultados y grficas obtenidas. Para la seleccin de los

mejores resultados comparar con los criterios de la API RP 14E. Presentar las grficas del

gradiente de presin, temperatura, velocidades del fluido, cadas de presin y velocidad de

erosin para cada caso de estudio e interpretarlas. Justificar y seleccionar el tamao ms

adecuado de la tubera e indicar el rating que deben tener los accesorios del ducto.

Desarrollo

1. Seleccin de unidades

Se seleccionaran las unidades en el simulador para q estn acorde con las unidades de los datos

proporcionados en el enunciado y en la norma API RP 14E como indica la figura 1-1

Fig. 1-1: Especificacin de Unidades

2. Construccin de la red

Para esto se us una fuente, un nodo y un sumidero unidos entre ellos por lneas de tubera que

debern ser 100km cada una.

Fig. 2-1: Construccin de la red

Luego se caracteriza el fluido:

Porcentaje de agua = 0 Gas asociado = 0 Densidad = 54,68 API

Fig. 2-2: Propiedades del Fluido, Gasolina

Le damos las condiciones de operacin a la fuente:

Temperatura =20C Caudal = 15000 STB/d

Fig. 2-3: Fuente

Paso seguido se figara las disposicin de la tubera q ser la misma para ambas tuberas B1 y B2.

Ondulaciones = 0 Longitud = 100km Dimetro = 5,24 in Temperatura =20C, Rugosidad = 0,0018 (tubera nueva) U = 0 (proceso adiabtico)

Fig. 2-4: Propiedades de la tubera

Fig. 2-5: Transferencia de calor en la tubera

Finalmente se configurara es sumidero (punto de llegada), siguiendo el enunciado.

Presin = 30 psia

Fig. 2-6: Condiciones del sumidero

NOTA: se sigue el mismo procedimiento para la lnea de disel y se realizara dos redes distintas

para fines de facilidad de anlisis al poder presentar as las curvas de resultados en una misma

grfica.

Fig. 2-7: Simulacin de ambas lneas (gasolina y disel)

3. Corrida de la simulacin

Procedemos a correr la simulacin y obtenemos los datos de presin de entrada y la velocidad

para posteriormente comparar con la norma.

Fig. 3-1: Reporte de resultados

4. Anlisis de sensibilidad

Se indican las grficas de resultados para ambos fluidos, la lnea azul-rosada muestran el poliducto

con gasolina y la lnea ploma-verde para el disel, para cada caso de estudio desde un menor

dimetro a un mayor dimetro.

4.1. Grficas gradiente de presin a lo largo de la tubera caso 1, 2, 3, 4

Fig. 4.1-1: Gradiente de presin todos los casos

Para todos los casos la presin cae mientras recorre la tubera, hacindose cada vez ms lineal

mientras ms grande es el rea transversal, mientras ms pequea es la tubera mayor es la presin

inicial necesaria para que el fluido llegue a 30 psia al sumidero.

4.2. Grficas Perfil de temperatura a lo largo de la tubera caso 1, 2, 3 4

Fig. 4.2-1: Perfil de temperatura todos los casos

Debido al proceso idealmente adiabtico existe un aumento de temperatura en el fluido

presuntamente debido a fricciones, siendo ms acentuado el gradiente mientras ms pequeo es

el dimetro transversal de la tubera.

4.3. Grficas Perfil de velocidades a lo largo de la tubera caso 1, 2, 3, 4

Fig. 4.3-1: Perfil de velocidades todos los casos

En estas graficas se observa que existir una mayor velocidad de la gasolina para todos los casos,

esto es lgico ya que este es el fluido ms liviano, tambin se puede observar que la velocidad se

vuelve ms uniforme con el aumento del dimetro, esto por cuestiones de friccin. Esto se justifica

analizando la ley de continuidad.

4.4. Grficas Cada de presin a lo largo de la tubera caso 1, 2, 3, 4

Fig. 4.4-1: Cada de presin todos los casos

La lnea de gasolina es la que sufrir mayor perdidas por friccin, ya que al ser el fluido ms liviano

y por ende el menos viscoso, la capa lmite entre el fluido y las paredes de la tubera ser ms

pequeo provocando as un mayor roce del lquido con las paredes.

4.5. Grficas velocidad de erosin a lo largo de la tubera caso 1, 2, 3, 4

Fig. 4.5-1: Velocidad de corrosin todos los casos

En este aspecto las grficas no discrepan una de otra, es decir que no existe gran influencia entre el

dimetro de tubera y la velocidad de erosin disminuyendo levemente al aumentar el dimetro.

Pudiendo distinguir q esta lleva relacin con la velocidad del fluido y la cada de presin, mientras

ms brusca es la cada de presin y el cambio de velocidad mayor ser la tendencia de esta a la

erosin.

4.2. Resultados ms relevantes para compararlos con la norma

Las siguientes tablas muestran los resultados de la simulacin con diferentes dimetros de tubera.

Tabla 4-1: Resultados para Gasolina

Caso Dimetro nominal, in

Dimetro interno, in

Presin de entrada, psia

Velocidad mx., ft/s

Temperatura de salida, C

1 5 4,563 22127 9,1 84

2 6 5,504 6625 6,0 47

3 8 7,189 1556 3,5 26

4 10 9,059 519 2,2 22

Tabla 4-2: Resultados para Disel

Caso Dimetro

nominal, in Dimetro interno, in

Presin de entrada, psia

Velocidad mx., ft/s

Temperatura de salida, C

1 5 4,563 14866 6,2 82

2 6 5,504 4247 4,0 38

3 8 7,189 1209 2,3 25

4 10 9,059 422 1,5 22

Comparando con la norma API RP 14E la tubera de 6 in ser la adecuada para transportar tanto el

disel como la gasolina evitando grandes demandas de presin de entrada y velocidades razonables.

La temperatura tambin juega un papel fundamental ya que estos son materiales muy voltiles, una

tubera de 6 in mantendr el lquido por debajo de su punto de burbuja evitando problemas de

cavitacin en bombas y de flujo slug en la lnea.

Atendiendo a la temperatura y presin mxima a la q sern sometidas las tuberas de cada servicio

(gasolina y disel). Se tendr q disponer de tubera y accesorios de un rating de 2500.