Fluidos-proyecto

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2017

Anaya y Durand Isaías Alejandro

Team Bernoulli Ingeniers

AGUILAR PADILLA BENJAMÍN

CARMONA MENDIETA EVANGELINA

MAYEN ALMAGUER BRUNO

MAYEN NIEVES

MAYEN NIEVES GUSTAGUSTAVOVO

RUIZ VELAZQUEZ INGRID ELIZABETH

P

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Contenido: Contenido: Objetivo Objetivo……… Alcance Alcance Bas

Bases de es de DiseDiseñoño Dato

Datos Econs Económicómicosos Crit

Criterierio de Diseo de Diseñoño Méto

Método de Cádo de Cálcullculoo Ot

Otimi!imi!aciaciónón "esulta

"esultados dos #écnicos#écnicos "esulta

"esultados dos EconómiEconómicoscos Pro$ra

Pro$rama dma del rel royectooyecto %anan

%anancia cia EducatiEducativava Con

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Objetivo:

#rasortar desde la &rontera con E'( )Bro*nsville+ ,asta una terminal de almacenamiento de ,idrocarburos en #ula -idal$o. /0000 BPD de $asolina de 102AP3 y 40000 BPD de diésel 512 AP3 utili!ando un solo oliducto'

Alcance:

a Determinar la trayectoria del oliducto'

b Determina el diámetro de la tuber6a )$rá&icamente y en la ecuación aro7imada+

c (bicar la locali!ación de subestaciones de bombas

d Estable!ca el ro$rama de bombeo de la $asolina y el diésel en las 84 ,oras del d6a

e Calcular la otencia de la bomba y su n9mero m6nimo re:uerido'

f Calcular la inversión del royecto' Base de diseño:

#uber6a Ced 40 ,asta 10000 lb E&iciencia ;0<

3nterés =1< Periodos =0años

-Datos económicos

Costo ,ombre> nuestro tiemo? @40 Costo de bombas? @=00 -

Costo de motores? @0 - Cada subestación? @8000.000

Presión de Bro*nsvilleAtmos&érica Presión de #ula? 10 P3A

Costo de la ener$6a eléctrica? @ 5 esos*

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Criterio de Diseño

Este royecto comrende la construcción de un oliducto de =4 GH :ue artirá desde la re&iner6a de alina Cru! ubicada en Oa7aca. ,asta la re&iner6a de Minatitlán en Ieracru!' El recorrido total de la obra es 85' 84 Jm'

Coordenadas Geográficas

Punto atitud ! atitud "

Origen Brow!"

#$$% 25°540K L6N &7' 2&( )0* +

Destino #ula

-idal$o 8020585N 

2805=N Q

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Para evitar con&lictos con !onas densamente obladas con ro7imidad a la tuber6a' e desarrollarán lanes de construcción esec6&icos ara el sitio. ara no inter&erir con los lanes de construcción residencial o de construcción comercial'

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Durante la construcción de la ruta se tomarán en cuenta las si$uientes normas?

Para evitar con&lictos con !onas densamente obladas con ro7imidad a la tuber6a' e desarrollarán lanes de construcción esec6&icos ara el sitio. ara no inter&erir con los lanes de construcción residencial o de construcción comercial'

Cru#amientos de carreteras$ auto%istas & v'as f(rreas

Ra tuber6a cru!ar6a carreteras avimentadas. utili!ando er&oraciones e instalando e:uio or debajo del corredor de transorte. a &in de evitar erturbaciones de ve,6culos o trenes en movimiento &6sico y los imactos a la cimentación de las carreteras v6as &érreas' Ros caminos no avimentados se cru!arán mediante er&oraciones. este método uede interrumir temoralmente el trá&ico mientras la !anja de la tuber6a es e7cavada a través de la carretera' Para reducir al m6nimo los retrasos del trá&ico al reali!ar cortes abiertos se imlementar6an medidas de control de trá&ico. se mantendrá abierto or lo menos un carril de trá&ico. las autoridades locales se noti&icarán debidamente de esta circunstancia'

Criterios ambientales

(n objetivo en la selección y tra!o del oliducto es no intervenir con la &lora y &auna nativa. se roone la locali!ación como unto de artida la "e&iner6a en Brow!"#$$% y a lo lar$o de la trayectoria el cruce con asti!ales. con el &in de evitar con&lictos con !onas densamente obladas en las ciudades. reduciendo as6 los rie$os ara la oblación ,umana'

Para evitar con&lictos or la interacción de los oliductos con ecosistemas cr6ticos. el oliducto cru!ará asti!ales y al$unas tierras a$r6colas'

Para evitar con&lictos con las áreas naturales rote$idas. el royecto no cru!ará ni dañará áreas naturales restrin$idas'

En rimera instancia sobre la construcción de nuestro ducto se rocedió a investi$ar al$unas de las normas de construcción or arte de PEMES ara la

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construcción de oleoductos. como lo son "TU058UPEMESU80=8 o "TU051U PEMESU80=8, or citar al$unas de ellas'

Trayectoria propuesta del oleoducto de Brownsville a Tula

Ra trayectoria resentada se ideó ara :ue &uese construida sobre el suelo. tomando en consideración :ue esta asará or !onas aledañas a oblaciones y ara ello se enterrará la tuber6a ara evitar interrumir las v6as de comunicación terrestres si$uiendo la norma !)*-+,+-P./-0++1 2diseño. construcción.

insección y mantenimiento de ductos terrestres ara transorte y recolección de ,idrocarburosN'

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Ra ruta se rocuró :ue tuviese un er&il de elevación bajo evitando !onas montañosas. recorriendo arte costera del a6s si$uiendo la norma !)*-+,3-P./-0+40 Gistemas de tuber6a en lantas industriales U instalación y ruebasN.

esta se tomará como re&erencia ara la Tabricación o construcción de #uber6a ara 3nstalaciones terrestres o costa. incluye materiales. ,abilitado. 3nstalación. Montaje. insección y ruebas de las #uber6as'

Perfil de elevación

Vista del trayecto del ducto en carreteras

Para el caso de los derec,os de v6a. la norma !)*-+,+-P./-0++1$esta nos

dice :ue la tuber6a debe de tener un derec,o de v6a de 81 m de lado a lado de nuestro ducto. y ara el caso de las carreteras también se debe resetar el derec,o de v6a de las mismas'

Esta construcción cercana a carreteras es oder tener en comunicación las subestaciones colocadas a través de untos clave ara oder mantener las condiciones del &luido re:ueridas. al i$ual :ue el mantenimiento de las

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subestaciones. se lanea :ue tener mayor accesibilidad a los servicios de ener$6a. servicios de rearación o construcción de la misma. si$uiendo lo estiulado en la norma !)*-+,0-P./-0+40 -SISTEMAS DE TUBERÍA EN PLANTAS INSTRIALES

. DISE/O Y ESPECIICACIONES DE MATERIALES 

NRF-030-PEMEX-00

siendo el cuero de la tuber6a de acero al carbón'

Tuberías de acero al carbón

uestro royecto es ensado ara atravesar 4 estados de la re9blica los cuales son #amaulias. Ieracru!. orte de Puebla e -idal$o. con una lon$itud de /m de lar$o> as6 se rocedió a locali!ar !onas rote$idas. ejidos de las !onas y tratar de reducir en lo osible la trayectoria del ducto y su costo de construcción'

#AMA(R3PA

El estado de #amaulias cuenta con ; áreas rote$idas en su territorio. estando estas en su mayor6a en la !ona oeste y sur del estado. el área selvática al sureste es rodeada ae$ándose ,acia las costas del %ol&o de Mé7ico tanto en este estado como en Ieracru!'

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Vonas rote$idas?

• LAGUNA LA VEGA ESCONDIDA • BERNAL DE HORCASITAS

• COLONIA PARRAS DE LA UENTE • EL CIELO

• LAGUNA LA ESCONDIDA • ALTAS CUMBRES

• ALTAS CUMBRES

Mapa de la vegetación en el Estado de Tamaulipas

Ieracru!

Cuenta con 88 Wreas aturales Prote$idas. entre las :ue destacan Cerro de la %ala7ia. "6o Tilobobo. #embladera. Martinica. Par:ue atura. Xard6n Botánico GTrancisco Xavier ClavijeroN. -umedales de #u7an. Ra Manc,a. an Pedro del Monte. etc' Ra ubicación de todas las Wreas aturales Prote$idas :ue se encuentran en Ieracru!. se ilustran a continuación'

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iendo -umedales de #u7an el área rote$ida al norte. más cercana al aso de la tuber6a or lo :ue está estará más ,acia las costas ae$ándose a las normas

de construcción antes señaladas'

Vista carretera cerca de costas !arretera Veracru"#Tampico$

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El estado de Puebla cuenta con menor cantidad de !onas rote$idas al norte de su territorio. ubicándose la mayor6a en la !ona central como son? Cerro Vaotecas. Par:ue Estatal -umedal de Ielse:uillo. ierra de #ent!o. etc' Aun:ue es el aso del ducto en este estado donde nuestro er&il de elevación de la trayectoria aumenta debido a la !ona montañosa de la re$ión or arte de la ierra Madre Occidental'

-3DAR%O

Tinalmente en -idal$o :ue cuenta con 5/ áreas naturales rote$idas de cometencia Tederal. Estatal yo Municial> las cuales cubren sólo =5.51;'1/ ,ectáreas. es decir el 88'/< de la suer&icie rioritaria ara la conservación y el /'/;< de la e7tensión territorial del Estado. la tuber6a recorre su trayecto en las !onas sur del Estado rodeando estas áreas rote$idas :ue se ilustran en la si$uiente ima$en'

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.(todo de Cálculo

e emleó la ecuación ara cálculo de diámetro ótimo?

P´ (a+b) ( Fr+1) XE 1.32Ce Q2.84h μ0.16 ρ0.84 ¿ 1 P' _+4.84 ¿ DiametroÓptimo=¿ Donde?

• Ce costo ener$6a eléctrica  dólares JQ-• Y Tlujo

• , ,oras de oeración al año  • Z Iiscosidad R6:uido

[ Densidad del &luido

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P1 ρ₁+ z1+ v1 2 2α g_c−W ' f = P2 ρ₂+ z2+ v2 2 2α g_c+

∑

F 1→2 Donde? P resión [ densidad ! altura v velocidad $c 58'=; &ts8 Q\&  Potencia ]^ ft lb lbm

∑

F _{1→ 2}  Tricciones

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Del balance se obtiene Q\&. con lo cual se determina la cabe!a de la bomba' A artir de esto. se determina la resión de descar$a'

e utili!ó la ecuación de Barlo* ara determinar el esesor de la l6nea. y con eso. el n9mero de subestaciones'

t = PD 2 +C

Donde?

t esesor m6nimo de tuber6a ]in^ P resión de tuber6a ]si$^

D diámetro e7terno de tuber6a ]in^  es&uer!o má7imo ermisible ]lbin8_^

C Mar$en or corrosión ]in^

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P´ (a+b) ( Fr+1) XE 1.32Ce Q2.84h μ0.16 ρ0.84 ¿ 1 P' +4.84 ¿ DiametroÓptimo=¿

Diámetro ótimo usando &órmula? =5';8 in  =4 in Diámetro ótimo se$9n $rá&ica?

3 10 12 14 15 13 20 0 )00 1000 1)00 2000 2)00 6000 6)00

D#8%9ro :;9#8o

Co!9o <=o Co!9o >% o;%r?@#: Co!9o 9o9?$

D#8%9ro # MM ?$ ?o C?$#r% >% 9Fo 14* Bo8 ? Brow!"#$$%

T?8;#@o T?8;#@oPo?R#@? Po? R#@?#@o9%;%@ TF$?@#o#@o9%;%@ TF$?@#oTF$?

Bo8 ?! 9o9?$% ! KP >%$ 9r?8 o  o8?! 9o9?$%! KP >%$ 9r?8 o  o8?! 9o9?$%! KP >%$ 9r?8 o  o8?! 9o9?$%! KP >%$ 9r?8 o  o8?! 9o9?$%! KP >%$ 9r?8 o  o8?! 9o9?$%! 50 HP 300 62 254 5 100 172 6 54 224 7 33 &&3 65 620 5) HP 23 &2 50 30 62 2&2 70 HP 24 34 )5 72 ₆₂ ₂₅₃ 7) HP 24 30 )2 53 23 2)2 30 HP 20 75 43 54 23 265 3) HP 20 72 44 50 24 220 &0 HP 20 72 44 50 24 220 &) HP 20 53 44 )5 24 212 100 HP 20 54 44 )5 24 203

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Desués de anali!ar los resultados de cada calibre de la tuber6a

)=0.=8.=4.=/.=.80+ el más ótimo ara el royecto &ue el de =4N' Con una lon$itud total de 1567m8 0 1000 2000 6000 4000 )000 5000 0 100 200 600 400 )00 500 700 300 &00 1000

CFr"? >% o;%r?@#: Bo8? 30 HP

CFr"? >% o8? L%? >% o;%r?@#: Bo8?! % ;?r?$%$o

Q GPM H 9

(19)

0 1000 2000 6000 4000 )000 5000 0 )00 1000 1)00 2000 2)00 6000 6)00 4000 4)00

CFr"? >% o;%r?@#: Bo8? 3) HP

CFr"? >% o8? L%? >% o;%r?@#: Bo8?! % ;?r?$%$o

Q GPM H 9 0 1000 2000 6000 4000 )000 5000 0 )00 1000 1)00 2000 2)00 6000 6)00 4000

CFr"? >% o;%r?@#: Bo8? &) HP

CFr"? >% o8? L%? >% o;%r?@#: Bo8?! % ;?r?$%$o

Q GPM H 9

(20)

0 1000 2000 6000 4000 )000 5000 0 )00 1000 1)00 2000 2)00 6000 6)00 4000

CFr"? >% o;%r?@#: Bo8? &) HP

CFr"? >% o8? L%? >% o;%r?@#: Bo8?! % ;?r?$%$o

Q GPM H 9

Bombas

Costo nerg(tico

Para el calcular el costo de oeración de las bombas se tomó en cuenta un costo de @5 esos el *, con una e&iciencia del ;0<'

Con el cálculo revio de las cabe!as de las bombas y con base en los &lujos :ue asar6an a través de la tuber6a se si$uió el si$uiente al$oritmo de cálculo ara cada sección de la tuber6a' b!P=Q∗g∗ ! 3360∗" g= ρfl#i$o ρ_! 2%

Conociendo % y & de cada sección y ρ de cada &luido ara calcular 'g con resecta al a$ua a /0 2T

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D#8%9ro >% 9F%r?

# Co!9o <=oMM Co!9o >% o;%r?@#:MM Co!9o 9o9?$MM

3 )30 253& 625& 10 530 133& 2)5& 12 3&7 1227 2124 14 1163 )45 1534 15 166& 6&2 1760 13 1&23 27& 2207 20 27)) 20& 2&54 )esultados 9(cnicos BOMBA CE#"_T(%A

E"I3C3O? (BE#AC3` DE BOMBEO

CR3E#E? AAA D("AD AREXAD"O TEC-A? =5'04'=; P"OEC#O? POR3D(C#O TAB"3CA#E? %O(RD

CA#3DAD? 880 P3EVA' MODERO' BTU=00=

DA#O DE D3EO DA#O DER MO#O" DE BADA

ETR(E#E D3EER%AOR3A PO#EC3A 0 -P

#3PO DE TR(3DO R_Y(3DO ET3C3EC3A ;1<

DE3DAD 4 lb&t5 AR3ME#AC3` EREC#"3CA 4/0 I/0 -V5 T

I3COC3DAD 0'/ cP P"O#ECC3` 3P11

#EMPE"A#("A ==0 2T A3RAM3E#O T

P"E3` DE (CC3` 8= P3A P- 50 &t P"E3` DE DECA"%A /8;'88 P3A CA#3DAD DE BOMBA DE 0 -P 88

ETR(E#E D3EER%AOR3A PO#EC3A 1 -P

(22)

P"E3` DE (CC3` 8= P3A P- 10 &t P"E3` DE DECA"%A /8;'88 P3A CA#3DAD DE BOMBA DE 1 -P ;8

ETR(E#E D3EER%AOR3A PO#EC3A 1 -P

P"E3` DE (CC3` 8= P3A P- ;0 &t P"E3` DE DECA"%A /8;'88 P3A CA#3DAD DE BOMBA DE 1 -P 1

ETR(E#E D3EER%AOR3A PO#EC3A =00 -P

P"E3` DE (CC3` 8= P3A P- 0 &t P"E3` DE DECA"%A /8;'88 P3A CA#3DAD DE BOMBA DE =00_-P //

MODERO DE BOMBA ERECC3OADO

Observaciones?

El modelo de bomba centri&u$a seleccionada &ue or %ould'

" E I 3  3 O  E  "EAR3V` "EI3` AP"OB` TEC-A -OXA = DE =

(23)

A %M "I3E MAB 81'04'=;

)esultados conómicos

E#ADO DE "E(R#ADO P"OTO"MA

E"I3C3O? (BE#AC3O DE BOMBEO

CR3E#E? AAA D("AD

AREXAD"O TEC-A? 8/'04'=;

ERABO"O? MAE 3EIE %(#AIO "EI3O? "(3V IERAVY(EV 3%"3D_ER3VABE#- P"OEC#O? P(R3D(C#O DE_{D3EER%AOR3A}

COCEP#O _AO M3RROE DE PEO

= AO8 AO 5 AO 4 AO 1 AO / AO ; AO  AO  AO =0 IE#A 80 5800 51= 5;= 481 4/4/ 1055 1480 10; /=4

CO#ODEIE#A // 1; 10 45 5 58 8/ 8= =1 =0

(#3R3DAD B"(#A 845 5=48 54;0 58 488= 4/=4 100/ 15 1;8 /=1 CO#O DE OPE"AC3` 58 58 58 58 58 58 58 58 58 58 (#3R3DAD OPE"A#3IA 841= 8;10 50; 545/ 58 4888 4/=4 100; 1400 1;5

(24)

DEP"EC3AC3` 44 44 44 44 44 44 44 44 44 44 (#3R3DAD A#E DE

3MP(E#O 8005 8508 8/8 8 55= 5;;5 4=// 411 418 1544

3" 44 44 44 44 44 44 44 44 44 44

P#( =;5 =;5 =;5 =;5 =;5 =;5 =;5 =;5 =;5 =;5

(#3R3DAD E#A U85 /0 5 ;4/ ==5 =158 =84 85=; 8;=0 5=05 DEP"EC3AC3` =541 =/=4 =5; 8584 8; 5814 5;= 4=4 4/4 1==5 TR(O DE ETEC#3IO =458 =54 8044 8;0 5/4; 4101 15/5 /880 ;0; ;51

T3"MA

E#ADO DE "E(R#ADO E"I3C3O? (BE#AC3` DE BOMBEO

CR3E#E? AAA D("AD AREXAD"O TEC-A? 8/'04'=; P"OEC#O? POR3D(C#O

D3EER%AOR3A PE"3ODO? 8/'04'=;U8/'04'=

ERABO"`? MWE ARMA%(E" B"(O "EI3`? MAE 3EIE %(#AIO

COCEP#O M3RROE DEPEO

PE"3ODO= 80 PE"3ODO8 // PE"3ODO5 845 PE"3ODO4 /;5 PE"3ODO1 8;;; PE"3ODO/ 44 PE"3ODO; 858 PE"3ODO 44 PE"3ODO =;5 PE"3ODO=0 ; PE"3ODO== =541 PE"3ODO=8 80

(25)

Desués nos centramos en ver cuáles ser6an los resultados en un escenario otimista y en uno esimista. a continuación. los resultados'

En el escenario otimista. suonemos vender todo )al =00<+ y el resultado arrojado es el si$uiente?

E#ADO DE "E(R#ADO ECEA"3O OP#3M3#A E"I3C3O? (BE#AC3` DE BOMBEO

D3EER%AOR3A PE"3ODO? 8/'04'=;U8/'04'=

COCEP#O M3RROE DEPEO

PE"3ODO= 5488 PE"3ODO8 // PE"3ODO5 551/ PE"3ODO4 /;5 PE"3ODO1 580 PE"3ODO/ 44 PE"3ODO; 848 PE"3ODO 44 PE"3ODO =;5 PE"3ODO=0 /00 PE"3ODO== =541 PE"3ODO=8 =41

 en el escenario esimista suonemos una disminución de ventas del 1< al ;0<. y los resultados :ue obtuvimos &ueron los si$uientes?

E#ADO DE "E(R#ADO ECEA"3O PE3M3#A E"I3C3O? (BE#AC3` DE BOMBEO

D3EER%AOR3A PE"3ODO? 8/'04'=;U8/'04'=

(26)

PE"3ODO= 8884 PE"3ODO8 // PE"3ODO5 8=1 PE"3ODO4 /;5 PE"3ODO1 805 PE"3ODO/ 44 PE"3ODO; =/44 PE"3ODO 44 PE"3ODO =;5 PE"3ODO=0 1; PE"3ODO== =541 PE"3ODO=8 ;4