1 1. INFORMACIÓN GENERAL. 2. OBJETIVO. 3. NORMATIVIDAD APLICABLE. Deberá cumplir con la especificación técnica, NTP 111-019-2007 de (última revisión) 4. ALCANCE El presente proyecto considera el diseño, para los siguientes puntos: .Memoria de cálculo de La red de baja y alta presión para el sector de GNV .Selección del medidor para las nuevas condiciones 4.1 APLICACIONES. 4.2 COMPONENTES DE LA EFM EXISTENTE .La estación de filtrado y medición contará con los siguientes componentes .EFM de doble ramal .Filtros de Gas Natural .Elementos filtrantes marca Gora tipo G1.5 .Corrector de caudal modelo CORUS PTZ, Marca Actaris, rango de presión de 5 a 80 Bar absolutos .Manómetros 0-75 Bar, dial de 4", conexión de 1/2" NPT, marca NUOVAFIMA .Plato ciego, de acero, espesor 6mm, Inoxidable A304 .Juntas dieléctricas aguas abajo y arriba de la EFM .Juntas espirometálicas marca Garlock .Espárragos bicromatizados .Estructura de soporte de la EFM 4.3 CARACTERÍSTICAS DEL NUEVO COMPRESOR Marca: IMW Modelo: TWIN IMW50-3250DA-3250DA-300-3625-3AC Presión mínima de succión: 30.00 Bar Presión máxima de succión: 48.00 Bar Caudal mínimo a Presión mínim 3820 Sm3/h Caudal Máximo a Presión máxim 6073.96 Sm3/h Cliente: PERUANA DE ESTACIONES DE SERVICIO S.A.C. Dirección: AV.OSCAR R. BENAVIDES N° 1208, 1212, 1236 INTERSECCIÓN JR. PRESBÍTERO GASPAR HERNÁNDEZ N° 974, DISTRITO DE CERCADO DE LIMA, PROVINCIA Y DEPARTAMENTO DE LIMA. Estación: ESTACION DE CARGA "COLONIAL III" la memoria tiene como objetivo dar a conocer las consideraciones técnicas para llevar a cabo la construcción de la red de GNC para la estación de referencia. El gasocentro contará con un compresor para el rango de trabajo de las condiciones de presiones de ingreso .Medidor de pistones rotativos DELTA, cuerpo de aluminio, marca actaris, Pmáx: 75,3 Bar, calibre según los resul tados de cálculo
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1. INFORMACIÓN GENERAL.
2. OBJETIVO.
3. NORMATIVIDAD APLICABLE.
Deberá cumplir con la especificación técnica, NTP 111-019-2007 de (última revisión)
4. ALCANCE
El presente proyecto considera el diseño, para los siguientes puntos:
.Memoria de cálculo de La red de baja y alta presión para el sector de GNV
.Selección del medidor para las nuevas condiciones
4.1 APLICACIONES.
El gasocentro contará con un compresor para el rango de trabajo de las condiciones de presiones de ingreso
4.2 COMPONENTES DE LA EFM EXISTENTE.La estación de filtrado y medición contará con los siguientes componentes.EFM de doble ramal.Filtros de Gas Natural.Elementos filtrantes marca Gora tipo G1.5
.Corrector de caudal modelo CORUS PTZ, Marca Actaris, rango de presión de 5 a 80 Bar absolutos
.Manómetros 0-75 Bar, dial de 4", conexión de 1/2" NPT, marca NUOVAFIMA
.Plato ciego, de acero, espesor 6mm, Inoxidable A304
.Juntas dieléctricas aguas abajo y arriba de la EFM
.Juntas espirometálicas marca Garlock
.Espárragos bicromatizados
.Estructura de soporte de la EFM
4.3 CARACTERÍSTICAS DEL NUEVO COMPRESORMarca: IMWModelo: TWIN IMW50-3250DA-3250DA-300-3625-3ACPresión mínima de succión: 30.00 BarPresión máxima de succión: 48.00 BarCaudal mínimo a Presión mínima: 3820 Sm3/hCaudal Máximo a Presión máxima: 6073.96 Sm3/h
Cliente: PERUANA DE ESTACIONES DE SERVICIO S.A.C.Dirección: AV.OSCAR R. BENAVIDES N° 1208, 1212, 1236 INTERSECCIÓN JR. PRESBÍTERO GASPAR HERNÁNDEZN° 974, DISTRITO DE CERCADO DE LIMA, PROVINCIA Y DEPARTAMENTO DE LIMA.Estación: ESTACION DE CARGA "COLONIAL III"
la memoria tiene como objetivo dar a conocer las consideraciones técnicas para llevar a cabo la construcción de la red de GNC para la estación de referencia.
.Medidor de pistones rotativos DELTA, cuerpo de aluminio, marca actaris, Pmáx: 75,3 Bar, calibre según los resul tados de cálculo
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5. MEMORIA DE DISEÑO.
5.1. PARÁMETROS DE DISEÑO.
Caudal Máximo a solicitar a 27 bar.M 6000 Dato Calidda (para cálculo)
Caudal Máx. dos Compresores 7874 A 48 bares
Caudal Mín. dos compresores 4893 A 27 baresPresión máx. barométrica de sum. 50 Bar Dato CaliddaPresión mín. barométrica de sum. 27 Bar Dato CaliddaPresión atmosférica 1.01325 Bar Dato técnicoPresión de cálculo 1 28.0 Bar. Abs. (Presión crítica, para efectos de calculo)Presión de cálculo 2 51.0 Bar. Abs. Condición de caudal máximoPresión de descarga del compresor 250 Bar Dato del fabricante
5.2. Selección del diámetro de la tubería
Velocidad máxima en acometida 20 m/s Dato CaliddaVelocidad máxima en EFM 25 m/s Dato CaliddaVelocidad máxima EFM a RCA 30 m/s (Referencial Inst. industriales)Máxima caida de presión 10 % Dato CaliddaDensidad relativa de GNV 0.62 Dato GNTemperatura antes del compresor 297 ºK 24 ºC, condición EstandarTemperatura despues del compresor 313 ºK 40 ºC, (considerando el enfriamiento)
Fig 1.- Representación esquemática de la estación de medición y Filtrado
Parámetros mínimos 1073 27.00Parámetros actuales de funcionamiento 1517 38
El diseño del puente de medición y filtrado se realizará según la metodología ASME, se verificará la resistencia a la presión de las tuberías utilizadas y de los cuerpos de los filtros
S m3/H
S m3/H
S m3/H
Dato del fabricante: Ecuación de la curva de rendimiento del compresor a: Q (P) (S m3/h)=mP(bar)+b
P (Qmax) (bar)
P (Qmin) (bar)
P (Q) (bar)
Dato del fabricante: Ecuación de la curva de rendimiento del compresor a: Q (P) (S m3/h)=mP(bar)+b
P (Qmax) (bar)
P (Qmin) (bar)
P (Q) (bar)
30.0
0
32.0
0
34.0
0
36.0
0
38.0
0
40.0
0
42.0
0
44.0
0
46.0
0
48.0
0
0
2000
4000
6000
8000
CURVA IMW
Curva 946 RPM
P(Bar)
Q(S
m3
/h)
19
21.8
8888
8888
...
24.7
7777
7777
...
27.6
6666
6666
...
30.5
5555
5555
...
33.4
4444
4444
...
36.3
3333
3333
...
39.2
2222
2222
...
42.1
1111
1111
... 45
0
500
1000
1500
2000
CURVA ASPRO
Curva 900 RPM
P(Bar)
Q(S
m3
/h)
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5.2.1 RESUMEN DE FORMULAS DE CÁLCULOS EN FLUIDO
a) Cálculo de la velocidad: (sin restricciones por caudal o presión)
Conforme a la NTP 111-010-2003
Nota: Sabiendo la velocidad límite, se puede despejar el diámetro mínimo requerido
b) Cálculo de la la variación de presión:b.1: Formula de Renouard simplificada (Válida para 0-4Bar y Q/D<150)
Conforme a la NTP 111-010-2003
b.2: Formula de Weymouth media y alta presión (Mayor a 4Bar, tuberías menores a 12")
Despejando la presión final:
Nota: La longitud total en Km incluye el gasto por pérdidas
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CONDICION A MINIMA PRESIÓN DE SUMINISTRO, MÁXIMO CAUDAL DE SUMINISTRO
CUADRO Nº1: PLANILLA DE CALCULO PARA DISEÑO DE LA ACOMETIDA A LA EFM, (cálculo con ecuación b.2)
CAIDA TOTAL DE PRESIÓN (Bar) 0.491 OK (la caida de presión es menor al 10% de la presión mínima)
CAIDA CRITICA EN FILTRO (mBar) 121.0 (Considerando la condición mas desfavorable del filtro externo)
CUADRO Nº6: PLANILLA DE CALCULO PARA DISEÑO DE ALTA PRESIÓN ACOMETIDA A ALMACENAMIENTO (ecuación b.2)TRAMO CAUDAL LONGITUD (m) P1 P2 P1^2-P2^2 DIAM. INTERIOR VELOCIDAD OBSERVAC.
CAIDA TOTAL DE PRESIÓN (Bar) 1.831 OK (la caida de presión es menor al 10% de la presión mínima)
Kg/cm2(abs) Kg/cm2(abs) Acometida Existente
Kg/cm2(abs) Kg/cm2(abs) A 1ra
derivación
A 2da derivación
A 3ra derivación
A salida EFM
Kg/cm2(abs) Kg/cm2(abs)
Salid EFM A Deriv.1
Kg/cm2(abs) Kg/cm2(abs)
Deriv.1 a Deriv.2
Kg/cm2(abs) Kg/cm2(abs) 2da deriv. A Derv. Compr
Derv. Compr TIWM
Derv. Compr
ASPRO
Kg/cm2(abs) Kg/cm2(abs)
Comp. A Alm. Ramal
1
. Ramal 1 A Dispe. 1
Comp. A Alm. Ramal
2
. Ramal 1 A Dispe. 2
Comp. A Alm. Ramal
3
. Ramal 1 A Dispe. 2
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5.3. Selección del material de la tubería
Según la planilla de cálculo para la EFM y la condición más crítica, las tuberías serán:
Acometida a EFM: 3"SCH80 Pulg.Estación de Filtrado y medición EFM: 3"SCH80 Pulg.Acometida a motocompresor: 3"SCH80 Pulg.Alta presión 1"SCH160 Pulg.
Cuadro Nº2: TABLA DE ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE TUBERÍAS
Se obtiene los cuadros de resultados para las tuberías de baja presión y alta presión
Calculando con los diámetros indicados en SCH 40, los datos máximos, mínimos y con la tabla de cuadro Nº2 para baja presión y de referencia la tabla 2 para alta presión
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5.3.1 Datos de diseño baja presión
Equivalencia 1 Kg/cm2 <> 0.980665 Bar
Presión de trabajo Pt 50 Bar <> 50.99 Kg/cm2Factor de diseño: F 0.5Presión de diseño (1,5xPt) P 76.48 Kg/cm2Φ Ext de la tubería D 88.9 mm correspondiente a 3"SCH80 pulgadasΦ Ext de la tubería D 88.9 mm correspondiente a 3"SCH80 pulgadasTension de fluencia S 2460 Kg/cm2 (según Norma ASTM A53. Apéndice B Sección 107 de la NAG 100).Factor de junta longitudinal E 1
Factor de reduccion de T T 1
CALCULO POR ESPESOR EN BAJA PRESION
Calculamos el mínimo espesor con:
Calculando t (mín) = 2.764 mm t (mín) = 2.764 mm(3") (2")
SELECCIÓN DE TUBERÍA
ObservacionesTUB. CÉDULA Area (m2)
3"SCH80 88.9 7.62 73.66 0.07366 0.004
3"SCH80 88.9 7.62 73.66 0.07366 0.004
3"SCH80 88.9 7.62 73.66 0.07366 0.004
5.3.2 Datos de diseño alta presión
Equivalencia 1 Kg/cm2 <> 0.980665 Bar
Presión de trabajo Pt 250 Bar <> 254.93 Kg/cm2Factor de diseño: F 0.5Presión de diseño (1,5xPt) P 382.39 Kg/cm2Φ Ext de la tubería D 33.4 mm correspondiente a 1"SCH160Φ Ext de la tubería D 21.3 mm correspondiente a 1/2"Φ Ext de la tubería D 17.1 mm correspondiente a 3/8"Tension de fluencia S 2447.3 Kg/cm2Tension de fluencia Inox S 3467.0 Kg/cm2Factor de junta longitudinal E 1
Factor de reduccion de T T 1
CALCULO POR ESPESOR
Calculamos el mínimo espesor con:
Calculando t (mín) = 5.219 mm t (mín) = 2.349 mm t (mín) = 1.886 mm(1") (1/2") Inox (3/8") Inox
SELECCIÓN DE TUBERÍA
ObservacionesTUB. CÉDULA Area (m2)
1"SCH160 33.4 6.36 20.68 0.02068 0.000336
S316 1/2" 21.3 2.5 16.3 0.0163 0.000209
S316 3/8" 17.1 2 13.1 0.0131 0.000135
Nota: el diámetro de 3/8" se considera en el último tramo hacia el dispensador, después de la válvula de cortre manual
Φ ext(mm)
espesor (mm)
Φ int (mm) Φ int (m)
Acometida hasta primera brida
EFM hasta salida caja valv.
Acometida a compresores
Φ ext(mm)
espesor (mm)
Φ int (mm) Φ int (m)
Acometida a dispensadores
Acometida inoxidable S6000
Acometida inoxidable S6000
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Cuadro Nº3:Cálculo de velocidades y Comprobación de resistencia en tuberías de GNV según ASME B31,3S: Tensión admisible del material (Bar) (Ver tabla 1A Sección II) ASME VIII - 1998
Factor por espesor tm [mm] 5.57 1.80 2.25Tensión admisible del material S [Bar] 1930.00 2426.92 2426.92
Presión admisible Padm [bar] 508.08 557.91 560.06
Acometida a EFM (pulg)
EFM (pulg) y Tub. Salida EFM a Salida
caja valv.
Acometida a Motocompresor (pulg)
desde Deriv.
con, Tm (mm) = 0.875 (e)
Según los datos de la norma la presión de prueba se realizará a 1.5 MAPO (28.5bar) por lo tanto se puede utilizar SCH40 de 3” ASTM A53 GB para la acometida y SCH40 de 2" en la EFM y la acometida al motocompresor. En todos los casos la presión admisible supera ampliamente la presión de trabajo.Las velocidades indicadas corresponden a condiciones reales de trabajo del compresor, para condiciones críticas ver el cuadro Nº1
Tm (mm) = 0.875 (e)
Notas:Para la tubería de 1" SCH 160 se toma un factor de seguridad de 50% en el esfuerzo admisible tomando en cuenta la probabilidad de corrosiónPara los tubing de 3/8" y 1/2" de acero inoxidable se toma un factor de seguridad del 30% del esfuerzo admisible y c=0 por ser inoxidable.
Como la presión admisible en los cálculos es mayor que 1.5 MAPO (375Bar)), se concluye que la presión admisible supera la presión de prueba, por lo tanto la tubería en alta es conforme según ASME B31,3.