Planificación de sistemas de transmisión de gas

Planificación de Sistemas de Transmisión de Gas

Un sistema de transmisión de gas natural comprende tuberías de alta presiónque transportan gas entre puntos de abastecimiento y puntos de distribución a las áreas de consumo (de mercado).
El gas distribuido en las áreas de mercado ingresan al sistema de distribución a presión más baja para ser distribuída a los consumidores finales. El gastambién puede ser transportado para su almacenaje o bien para su conexión a otros sistemas de transmisión.
Los sistemas de transmisión consisten de secciones de tubería interconectados y frecuentemente incluyen estaciones compresoras ubicadas a intervalos conforme a las necesidades de variación de presión del flujo de gas a través de las tuberías. La distancia entre estaciones compresoras consecutivaspuede ser desde 48 km a más de 241 km, dependiendo de las condiciones del flujo como así también de los requerimientos económicos y las condiciones del terreno por donde se desarrolla el sistema.
Las presiones de operación máximas de los sistemas de transmisión son generalmente mayores a 3.450 kPa y pueden llegar a los 10.340 kPa.

Relación Presión-Distancia en ductos.
Supongamos una secciónde gasoducto típico con una capacidad de transporte de 20 * 106 m3/diarios.
Comenzando a 6.895 kPa, el gas disminuye aproximadamente 1.800 kPa de presión en los primeros 100 km, y 3600 kPa en los 100 km siguientes. A los 220 km, la presión debería descender a cero. Esta relación no lineal entre la presión y la distancia es causada por la expansión del gas.

Condiciones supuestas

Diámetro76,2 mm

Flujo
20 millones m3/d

Temperatura
15º C


Para una tubería horizontal, el gradiente de presión en algún punto es proporcional al cuadrado de la velocidad del gas en ese punto. Como su presión baja, el gas se expande ocupando mayor volumeny extensión de la tubería, y también la velocidad se incrementa. El incremento de velocidad, a su turno, hace que el gradiente depresión sea mayor.
Esto ilustra por qué la compresión es localizada a intervalos relativamente cortos en sistemas de ductos. Si una estación compresora de poder suficiente es ubicada a los 100 km., por ejemplo, ésta puede volver la presión a 7.000 kPa y con lo cual se retorna a la relación presión-distancia relativamente monótona. En cambio, si la próxima estación compresora es ubicada al doble delintervalo aquel (a los 200 km), más de tres veces de caballos de fuerza (HP) serán requeridos para retornar a la presión de 7.000 kPa.
Este ejemplo también muestralos beneficios de presiones de operación más altas y el mantenimientode estas presiones en un sistema de transmisión. Para un ducto de diámetro y flujo dados, a la más alta de las presiones, la pendiente de la curva de presión es la másmonótona (no presenta casi variación).
La presión de operación más alta, sin embargo, requiere de más compresión para el gas abastecido al sistema, junto con un mayor grosor de la lámina de acero o bien la utilización de acero más resistente en la construcción del ducto.

Selección del ducto.
Efecto del diámetro sobre la capacidad del ducto
La capacidad de transporte de un ducto,aproximadamente, es una funciónde su diámetro elevado a la 2,5; asumiendo fijas las presiones de entrada y salida, esta puede expresarse como:

donde Ci es la capacidad y Di es el diámetro de la línea respectiva.

Condiciones supuestas

Distancia
100 km

MAOP
6.895 kPa

P1
6.895 kPa

P2
5.280 kPa


Efecto de la presión de operación sobre la capacidad
La capacidad máxima detransporte de un gasoducto de un tamaño dado es prácticamente una función lineal de la presión de operación, pasando por alto el hecho que el gas natural no sigue las leyes clásicas de gas de presión, volumen y temperatura.
La presión máxima a la cual un gasoducto puede ser operado se llama presión de operación máxima permitible (MAOP).

Condiciones supuestas

Diámetro
91,4 mm

Temp....