Procesos del gas natural

Factores de Ingeniería Asociados a los Gasoductos

Planificación de Sistemas de Transmisión de Gas
Un sistema de transmisión de gas natural comprende tuberías de alta presión que 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 ingresa al sistema de distribución a presión más baja para serdistribuida a los consumidores finales. El gas también 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 consecutivas puede 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 Gasoductos.
Supongamos una sección de gasoductos 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 porla expansión del gas.

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 volumen y extensión de la tubería, y también la velocidad se incrementa. El incremento de velocidad, a su turno, hace que el gradiente de presión sea mayor.

La compresión eslocalizada 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 del intervalo aquel (a los 200 km), más de tres veces decaballos de fuerza (HP) serán requeridos para retornar a la presión de 7.000 kPa.
También se muestran los beneficios de presiones de operación más altas y el mantenimiento de 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 más monótona (no presenta casi variación).
La presión deoperación 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 Gasoducto.
Efecto del diámetro sobre la capacidad del Gasoducto, la capacidad de transporte de un Gasoducto, aproximadamente, es una función de su diámetro elevado a la2,5; 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
Efecto de la presión de operación sobre la capacidad. La capacidad máxima de transporte 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 clásicasde gas de presión, volumen y temperatura.

Determinación del espesor de las paredes del ducto
El método aceptado para la determinación del espesor de las paredes de un ducto es la fórmula de Barlo.

Donde:
t: espesor nominal de pared (mm)

P: presión de diseño (kPa)

D: diámetro exterior (mm)

S: resistencia mínima especificada (MPa)

F: factor de diseño

E: factor de unión...