8.-DISEÑO Y CALCULO EN INSTALACIONES DE GAS NATURAL EN INDUSTRIAS

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

FACULTAD DE MECANICA – ENERGIA

Centro de Extensión y Proyección Universitaria

Conferencias Viernes Científico Culturales

Tema:

DISEÑO Y CALCULO EN INSTALACIONES DE

GAS NATURAL EN INDUSTRIAS

Lugar: Auditorio Ausberto Rojas Saldaña

Expositor: Ing. IG3 Noel Ñiquen Neciosup

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Ing. Noel Ñiquen Neciosup 2

¿QUE ES EL GAS NATURAL?

Es una mezcla de gases hidrocarburos y no hidrocarburos

presentes en formaciones geológicas porosas subterráneas,

donde el principal componente es el METANO (CH4)

• Gas Natural Asociado – Se produce acompañando al

Petróleo

• Gas Natural No Asociado – Se produce sin presencia de

Petróleo

Es una de las fuentes de energía mas abundante, limpia y

competitiva.

GAS NATURAL: DEFINICION Y

CARACTERISTICAS

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Ing. Noel Ñiquen Neciosup 3

CARACTERISTICAS DEL GAS NATURAL

• Se denomina con el término "Natural" porque en su

constitución química no interviene ningún proceso; es

limpio, sin color y sin olor.

• Se le agrega un odorizante para la distribución sólo como

medida de seguridad.

• El gas natural es más ligero que el aire, por lo que de

producirse un escape de gas, éste tenderá a elevarse y a

disiparse en la atmósfera a diferencia del GLP que es mas

pesado que el Aire.

• No requiere de almacenamiento en cilindros o tanques, se

suministra por tuberías en forma similar al agua potable.

GAS NATURAL: DEFINICION Y

CARACTERISTICAS

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GAS NATURAL: DEFINICION Y

CARACTERISTICAS

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GAS NATURAL: DEFINICION Y

CARACTERISTICAS

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GAS NATURAL EN EL SECTOR

INDUSTRIAL

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USO INDUSTRIAL DEL GAS NATURAL

El gas natural es el mejor combustible que pueden

usar las industrias que utilizan hornos y calderos

en sus procesos productivos.

Por sus características reemplaza ventajosamente

a otros combustibles. En la fabricación del acero

es usado como reductor para la producción de

hierro esponja. También será utilizado como

materia prima en la industria petroquímica.

Ing. Noel Ñiquen Neciosup 12

INSTALACION DE GAS

NATURAL EN INDUSTRIAS

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El gas natural puede sustituir a los siguientes

combustibles:

- Diesel.

- Residuales.

- Gas licuado de petróleo (GLP).

- Kerosene.

- Carbón.

- Leña.

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INSTALACION DE GAS

NATURAL EN INDUSTRIAS

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Industria del vidrio

Las propiedades físico-químicas del gas natural han hecho posible la construcción de quemadores que permiten una llama que brinda la luminosidad y la radiación necesarias para conseguir una óptima transmisión de la energía calórica en la masa de cristal. Asimismo es importante mencionar que con el gas natural el producto final (vidrio) sale limpio.

TIPOS DE INDUSTRIAS

CON GAS NATURAL

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Industria de alimentos

En la producción de alimentos el gas natural se utiliza en los procesos de cocimiento y secado. El gas natural es el combustible que permite cumplir las exigencias de calidad ISO, que son requerimientos para ciertos productos de Exportación.

TIPOS DE INDUSTRIAS

CON GAS NATURAL

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Industria Textil

El gas natural permite el calentamiento directo por convección en sustitución del tradicional sistema de calentamiento mediante fluidos intermedios, con el consiguiente ahorro energético (entre el 20 y el 30%).

TIPOS DE INDUSTRIAS

CON GAS NATURAL

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Industria de Cerámicas

El uso del gas natural en esta industria es muy ventajoso debido a que se consigue un ahorro económico y permite la obtención de productos de mejor calidad. Cabe indicar que los productos acabados de esta industria requieren de mucha limpieza y con el gas natural se consigue esta exigencia.

TIPOS DE INDUSTRIAS

CON GAS NATURAL

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Ing. Noel Ñiquen Neciosup

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Industria del Cemento

Los hornos de las cementeras que utilizan gas natural son más eficientes y tienen mayor vida útil; no requieren de

mantenimiento continuo y los gases de combustión no

contaminan el ambiente como los demás combustibles.

TIPOS DE INDUSTRIAS

CON GAS NATURAL

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Fundición de Metales

El gas natural ofrece a la industria metalúrgica variadas

aplicaciones. Sus

características lo hacen apto para todos los procesos de calentamiento de metales, tanto en la fusión como en el

recalentamiento y

tratamientos térmicos.

TIPOS DE INDUSTRIAS

CON GAS NATURAL

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NORMATIVA APLICADA AL USO

DE GAS NATURAL EN

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Instalaciones Internas para Industrias

1. Normativa adecuadas:

• NTP 111.010 GAS NATURAL SECO Instalaciones internas industriales. • Reglamento de Distribución de Gas Natural por Ductos D.S.

042-99-EM y modificaciones (D.S. 038-2005-042-99-EM). 2. Registro de Instaladores

• Reglamento aprobado por Res. Consejo Directivo Nº 163-2005-OS/CD del 13/07/2005)

3. Procedimiento de Habilitación de Suministros de Gas Natural – (Procedimiento aprobado por Res. Consejo Directivo Nº 164-2005-OS/CD del 13/07/2005)

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NORMATIVA EN INSTALACIONES

INDUSTRIALES DE GAS NATURAL

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NTP 111.010 – 2003 GAS NATURAL SECO Sistema de Tuberías para Instalaciones internas industriales

Campo de Aplicación

Esta Norma Técnica se aplica únicamente a las instalaciones industriales donde el gas natural seco deberá ser usado como combustible y tiene como alcance el sistema de tuberías con presiones hasta 400 kPa (4 bar), que van desde la salida de la Estación de Regulación de Presión y Medición (ERPMP) hasta los puntos de conexión de los equipos de consumo.

La NTP establece los requisitos mínimos que debe cumplir el sistema de tuberías para el suministro de gas natural seco en las instalaciones internas industriales, en referencia a la especificación de los materiales, el diseño y dimensionamiento, y la construcción entre otros, para una operación confiable.

Esta Norma Técnica Peruana (NTP) incluye consideraciones generales y referencias normativas internacionales para los equipos de regulación de presión y de medición, así como los requerimientos de seguridad para los sistemas de combustión de los equipos de consumo.

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NORMATIVA EN INSTALACIONES

INDUSTRIALES DE GAS NATURAL

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NTP 111.010 : “Sistemas de Tuberías para Instalaciones Internas

Industriales” (*)

Campo de Aplicación de la NTP 111.010

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NORMATIVA EN INSTALACIONES

INDUSTRIALES DE GAS NATURAL

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ESTACION DE REGULACION DE

PRESION Y MEDICION PRIMARIA

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Estación de Regulación y Medición

Las ERMP son instalaciones de funcionamiento automático que tienen la

función de filtrar el gas, reducir y estabilizar su presión, manteniéndola

constante en su salida, dentro de unos límites determinados (Max. 4 bar),

independientemente de la presión de entrada y de los caudales circulantes.

Una vez que el gas en alta presión entra en la estación, el filtro se encarga de

limpiarlo para reducir los daños que éste pueda ocasionar en los equipos de la

estación y en otros dispositivos instalados aguas abajo. Posteriormente, el

regulador principal es el encargado de realizar la regulación del gas que sale a

una menor presión de la estación.

También juegan un papel muy importante en este proceso la válvula de

interrupción de seguridad, que actúa en función de la presión de salida

cerrando en el caso de que la misma supere un valor de sobrepresión

determinado, y el medidor de gas encargado de medir el volumen de gas

natural consumido por el usuario

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ESTACION DE REGULACION Y

MEDICION PRIMARIA (ERMP)

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Válvulas

Válvulas de seguridad

Son

válvulas

de

descarga

automática y tienen la función de

mantener la presión bajo un límite

máximo previamente fijado.

Válvulas de bloqueo

Estas válvulas se diferencian de la

anterior porque cortan totalmente

el flujo de gas natural que circula

por la tubería

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Regulador de presión

Los reguladores o reductores de presión son equipos de control de flujo diseñados para mantener una presión constante aguas abajo de ellos, independientemente de las variaciones de presión a la entrada o los cambios de requerimientos de flujo. La “carcaza” y los mecanismos internos que componen un regulador, automáticamente controlan o limitan las variaciones de

presión a un valor previamente establecido.

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COMPONENTES DE LA (ERMP)

Reguladores de

presión y válvula de

seguridad por

bloqueo Serie 956

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Filtro de Gas Natural

El filtro tiene por objeto retener las impurezas arrastradas por el gas natural en su circulación.

Este se coloca antes del Regulador de Presión.

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MEDIDORES DE GAS NATURAL

Como su nombre indica, sirven para medir el volumen de gas natural consumido por el usuario. Los medidores normalmente Utilizados son:

•Volumétrico : medidor de membrana y medidor rotativo.

•Velocidad: turbina.

Medidores de Membrana

Estos medidores tienen en su interior un diafragma que es presionado por el gas natural que penetra. El volumen ocupado es indicado por el contador que lo expresa en m3/h. Son económicos para bajos caudales y presiones.

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Medidores Rotativos

Estos medidores dependen de dos lóbulos en forma de ocho. Los lóbulos giran al pasar el gas natural, de manera que, durante su rotación, cada uno de ellos aísla entre él y el cuerpo un volumen fijo de gas, que es evacuado a través de la salida del contador. Los contadores rotativos son adecuados para controlar caudales importantes de gas, por ello su aplicación industrial.

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ESTACION DE REGULACION Y

MEDICION PRIMARIA (ERMP)

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Medidores de turbina

Estos medidores se basan en la medición de la velocidad del gas natural dentro del contador. Permiten medir grandes caudales.

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ESTACION DE REGULACION Y

MEDICION PRIMARIA (ERMP)

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INSTALACION INTERNA DE GAS

NATURAL EN INDUSTRIAS

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Red Interna

Se entenderá por instalación interna al conjunto de tuberías,

válvulas y accesorios apropiados para la conducción del gas

natural desde la salida de la ERPMP hasta la tubería existente en

los equipos de consumo.

Antes de Ingresar a los equipos de consumo el gas natural debe

pasar por una estación de regulación secundaria ERS encargada

de preparar el gas en las condiciones que el equipo de consumo

lo requiere

INSTALACION INTERNA DE GAS

NATURAL EN INDUSTRIAS

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Tuberías

Para la instalación de gas natural a la industria se utilizan tuberías de polietileno, acero y cobre.

Tuberías de polietileno

Las tuberías de polietileno deberán cumplir con la última edición de las normas:

ISO 4437, CEN pr EN 1555, también es aplicable en las instalaciones internas industriales la norma ASTM D 2513.

Normalmente se usa polietileno en las tuberías instaladas hasta la

estación de reducción de presión de la industria.

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TIPOS DE TUBERIAS:

Tuberías de acero

Las tuberías de acero se pueden

instalar en toda la red de

distribución e instalaciones dentro

de la industria. No obstante, por su

costo normalmente se utilizan en

las instalaciones que van de la

estación de regulación hasta el

aparato de consumo.

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TUBERIAS DE LA RED

INTERNA INDUSTRIAL

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Tuberías de cobre

Las tuberías de cobre también se usan en las instalaciones industriales, normalmente

cuando las presiones son inferiores a 1 bar.

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TUBERIAS DE LA RED

INTERNA INDUSTRIAL

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Ventajas y desventajas de las tuberías

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TUBERIAS DE LA RED

INTERNA INDUSTRIAL

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Quemadores

Son dispositivos mediante los cuales, el combustible se pone en contacto y se mezcla con el comburente a fin de provocar una combustión eficiente y lograr de ese modo el efecto térmico buscado.

Tipos de quemadores Quemador atmosférico

Este quemador se puede utilizar para alta o baja presión de suministro de gas natural. Como se observa en la figura, cuenta con una tobera de inyección de gas natural en forma de tubo de Venturi, que aspira el aire primario necesario para la combustión a la entrada del quemador. Para completar la totalidad del aire requerido para la combustión se introduce el aire secundario.

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Para el caso de calderas industriales suelen diseñarse quemadores atmosféricos tipo multitoberas, que son un conjunto de quemadores

como se muestra en la figura.

Quemador de gas / aire

En este tipo de quemador, el aire se suministra a una presión adecuada superior a la del gas natural. En la figura se muestra un quemador de estas características de funcionamiento automático, en el que se utiliza un ventilador del tipo centrífugo, que es el que provoca la entrada del aire.

El gas natural es inducido por el aire que se inyecta en un tubo tipo Venturi, efectuándose la mezcla en su casi totalidad antes de producirse la combustión como se indica en la figura.

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“CONSIDERACIONES GENERALES

PARA EL DISEÑO DE SISTEMA DE

TUBERÍAS DE INSTALACIONES

INTERNAS”

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EQUIVALENCIA TERMICA:

Para Producir 1 MMBTU se requiere:

GAS NATURAL = 26.39 sm3

GLP = 2.1 Balones (10 kilos) = 10 galones = 38 litros

Residual 6 = 7.1 galones

Residual 500 = 7 .0 galones

Gasolina de 95 Octanos = 8.1 galones

Diesel 2 = 7.3 galones

Electricidad = 293 Kw-h

LEÑA = 60 kilos.

Kerosene= 7.4 galones

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Ejemplo 1 (Mediana Industria)

Una minera en Ancash consume 13400 galones de GLP en un mes ¿Cual seria su consumo mensual si utilizara Gas Natural?

Solución:

Consumo = 26.39 x 13400 / 10 = 35362.6 m3/mes (GN)

Ejemplo 2 (Gran Industria)

Una Pesquera en Ica consume en un día 2500 galones de GLP y 2700 galones de Residual 6 ¿Cual seria su consumo diario si utilizara Gas Natural?

Solución:

Consumo = (26.39 x 2500 / 7.3) + (26.39 x 2700 / 7.1) = 19073.3 m3/mes (GN)

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CONDICIONES BÁSICAS PARA EL DIMENSIONAMIENTO

El dimensionamiento de la tubería de gas natural seco depende

entre otros de los siguientes factores:

a) Máxima cantidad de gas natural seco requerido por los

equipos de consumo.

b) Demanda proyectada futura

c) Caída de presión permitida entre el punto de suministro y los

equipos de consumo.

d) Longitud de la tubería y cantidad de accesorios.

e) Gravedad específica y poder calorífico del gas natural seco (s)

f) Velocidad permisible del gas. (30m/s)

DISEÑO Y DIMENSIONAMIENTO DEL

SISTEMA DE TUBERÍAS

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Rangos de caída de presión

DISEÑO Y DIMENSIONAMIENTO DEL

SISTEMA DE TUBERÍAS

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DISEÑO Y DIMENSIONAMIENTO DEL

SISTEMA DE TUBERÍAS

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DISEÑO Y DIMENSIONAMIENTO DEL

SISTEMA DE TUBERÍAS

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DISEÑO Y DIMENSIONAMIENTO DEL

SISTEMA DE TUBERÍAS

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DISEÑO Y DIMENSIONAMIENTO DEL

SISTEMA DE TUBERÍAS

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DISEÑO Y DIMENSIONAMIENTO DEL

SISTEMA DE TUBERÍAS

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DISEÑO Y DIMENSIONAMIENTO DEL

SISTEMA DE TUBERÍAS

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DISEÑO Y DIMENSIONAMIENTO DEL

SISTEMA DE TUBERÍAS

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DISEÑO Y DIMENSIONAMIENTO DEL

SISTEMA DE TUBERÍAS

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MUCHAS GRACIAS POR SU

ATENCION

Ing. IG3 Noel Ñiquen Neciosup E-mail: noel.niquen@gmail.com

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