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REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA
FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERIA QUIMICA
INGENIERIA CONCEPTUAL DE UNA RED DE DISTRIBUCION DE GAS DOMESTICO PARA EL SECTOR CUJIZAL, PARROQUIA LA
CONCEPCION, MUNICIPIO LA CAÑADA DE URDANETA.
TRABAJO ESPECIAL DE GRADO PARA OPTAR AL TITULO DE INGENIERO QUIMICO
REALIZADO POR EL BACHILLER; Isaac Antonio Sarcos Chacon C.I.; 18.307.617 TUTOR ACADEMICO; PROF. Waldo Urribarri
Maracaibo, Diciembre 2010
DERECHOS RESERVADOS
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INGENIERIA CONCEPTUAL DE UNA RED DE DISTRIBUCION DE GAS DOMESTICO PARA EL SECTOR CUJIZAL, PARROQUIA LA
CONCEPCION, MUNICIPIO LA CAÑADA DE URDANETA.
_________________________
Isaac A. Sarcos Ch. C.I. 18.307.617
Telf. cel.: 0426-1665460 e-mail: [email protected]
_________________________
Ing. Waldo Urribarri Tutor académico
DERECHOS RESERVADOS
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Este jurado aprueba el trabajo especial de grado ingeniería conceptual de una red
de distribución de gas domestico para el Sector Cujizal, Parroquia la Concepción,
Municipio La cañada de Urdaneta que el bachiller Isaac Sarcos presenta para
optar al título en Ingeniero Químico.
__________________________________
Ing. Waldo Urribarri
Tutor académico
__________________________ __________________________
Jurado Jurado
DERECHOS RESERVADOS
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Índice de figuras
Figura 1. Válvula de Bola………………………………...........................................30
Figura 2. Válvula de Compuerta. …………………................................................32
Figura 3. Válvula de Macho. ………………….......................................................33
Figura 4. Válvula de Globo.……………….............................................................34
Figura 5. Válvula de Mariposa. …………………...........................................................36
Figura 6. Válvula de Diafragma. ………………….........................................................37
Figura 7. Válvula de Apriete. …………………...............................................................38
Figura 8. Válvula de desahogo. …………………..........................................................39
Figura 9. Codos y Tees. …………………...........................................…………………..48
Figura 10. Simulador GASNET. Sección Redes Cerradas………………………...72
Figura 11. Simulador GASNET. Sección Redes Cerradas “Datos”……………….73
Figura 12. Simulador GASNET. Sección Redes Cerradas. Datos/Generalidades…………………………………………..........................................74
Figura 13. Simulador GASNET. Sección Redes Cerradas. Datos/Detalles……...75
Figura 14. Simulador GASNET. Sección Redes Cerradas. “Resultados”………76
Figura 15. Simulador GASNET. Sección Redes Cerradas. Resultados/Presiones de la Red…………………………………..…………………77
Figura 16. Simulador GASNET. Sección Redes Cerradas. Resultados/Velocidad de erosión, Velocidad de salida y densidad de salida……78
DERECHOS RESERVADOS
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Figura 17. Composición de gas doméstico………………………………………..84
Figura 18. Simulador pipephase 9.1.Tipo de Fluido……………………….…….86
Figura 19. Simulador pipephase 9.1.Tipo de Ecuación……………………….…87
Figura 20. Simulador pipephase 9.1. Propiedades del fluido…………………..88
Figura 21. Simulador pipephase 9.1.Condiciones de operación …………….....89
Figura 22. Simulador pipephase 9.1.Composicion del gas………………………90
Figura 23. Simulador pipephase 9.1.Tipo de Resultados………………………..91
Figura 24. Datos de Entrada Simulador GASNET. Sección Redes Cerradas. Datos/ Generalidades………………………………………………………………...83
Figura 25. Datos de Entrada Simulador GASNET. Sección Redes Cerradas. Datos/ Detalles “Malla 1”………………………………………………………………84
Figura 26. Datos de Entrada Simulador GASNET. Sección Redes Cerradas. Datos/ Detalles “Malla 2”………………………………………………………….......85
Figura 27. Datos de Entrada Simulador GASNET. Sección Redes Cerradas. Datos/ Detalles “Malla 3”……………………………………………………………...86
Figura 28. Datos de Entrada Simulador GASNET. Sección Redes Cerradas. Datos/ Detalles “Malla 4”………………………………………………………………87
Figura 29. Datos de Entrada Simulador GASNET. Sección Redes Cerradas. Datos/ Detalles “Malla 5”………………………………………………………………88
Figura 30. Simulador GASNET. Sección Redes Cerradas Resultados/Presiones de la Red “Malla 1 y 2”………………………………………89
Figura 31. Simulador GASNET. Sección Redes Cerradas Resultados/Presiones de la Red “Malla 3 y 4”………………………………………90
Figura 32. Simulador GASNET. Sección Redes Cerradas Resultados/Presiones de la Red “Malla 5”…………………………………………..91
DERECHOS RESERVADOS
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Figura 33. Simulador GASNET. Sección Redes Cerradas. Resultados/Velocidad de erosión, Velocidad de salida y densidad de salida “Malla 1, 2 y 3“......................................................................92
Figura 34. Simulador GASNET. Sección Redes Cerradas. Resultados/Velocidad de erosión, Velocidad de salida y densidad de salida “Malla 4, 5“..............................................................................93
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Índice general
Frontispicio
Evaluación
Índice de figuras
Índice de tablas
Índice general
Dedicatoria
Agradecimientos
Resumen
Abstract
Introducción
Capítulo I: El problema
1.1 Planteamiento del problema……………………………………………………...14
1.2 Objetivos de la investigación…………………………………………………….15
1.2.1 Objetivo General…………………………………………………………….15
1.2.2 Objetivos específicos……………………………………………………….16
1.3 Alcance……………………………………………………………………………..16
1.4 Justificación e importancia de la investigación…………………………………17
1.5 Delimitación de la investigación………………………………………………….17
1.5.1 Delimitación espacial………………………………………………………..17
1.5.2 Delimitación Temporal………………………………………………………18
Capítulo II: Marco teórico
2.1 Descripción de la empresa……………………………………………………….19
2.1.1 Nombre de la empresa……………………..……………………………….19
2.1.2 Aspectos generales…………………………………………………………19
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2.2 Antecedentes de la investigación y trabajos anteriores……………………….20
2.3 Bases Teóricas…………………………………………………………………….24
2.3.1 Criterios de diseño………………………………………………………….24
2.3.2 Materiales y equipos para el diseño de la red de gas…………………..26
2.3.3 Simulación……………………………………………………………………49
2.3.4 Planos de planta y detalle……………………………………………….....53
2.4 Sistema de variable………………………………………………………………..54
2.5 Definición de Términos Básicos……………………………………………..58
Capítulo III: Marco metodológico
3.1 Tipo de Investigación………………………………………………………..…….65
3.2 Diseño de Investigación…………………………………………………………..65
3.3 Técnicas de recolección de información………………………………………..66
3.4 Instrumentos………………………………………………………………………..67
3.5 Fases de la investigación…………………………………………………………68
3.6 Procesamiento de Datos………………………………………………………….79
Capítulo IV: Resultados
4.1 Resultados de diseño……………………………………………………………..80
4.2 Características de tuberías y accesorios……………………………………….81
4.3 Datos de entrada para el simulador……………………………………………..82
4.4 Resultados del simulador…………………………………………………………88
4.5 Planos de planta y detalle…………………………………………………………93
4.6 Otros resultados……………………………………………………………………..93
Conclusiones……………………………………………………………………………94
Recomendaciones………………………………………………………………………95
Referencias bibliográficas………………………………………………………………98
Anexos…………………………………………………………………………………..102
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Dedicatoria
El primer y más importante agradecimiento se lo doy a Dios por sobre todas las
cosas, por ayudarme por siempre estar conmigo y por siempre apoyarme y
suplirme de las cosas que he necesitado.
A mi abuela por enseñarme a vivir, a querer, a escuchar a la gente por
enseñarme a perdonar y por apoyarme en todo momento para poder alcanzar mi
título y para poder actuar de forma correcta muchas veces guiándome únicamente
por lo que sienta mi corazón.
A la familia Cochesa, mi familia por enseñarme a usar mi capacidad intelectual,
por apoyarme familiar, moral y económicamente, apoyándome incondicionalmente
a toda hora en todo momento, siendo así un ejemplo para la sociedad y para mí,
por darme durante todo el tiempo que los he conocido un calor familiar, que no
tendré la forma nunca de compensar y que fue una pieza fundamental para
alcanzar mi gran sueño de ser ingeniero.
A mis tías Noris, Paula, tía Zulay y a mi tío Heberto, por creer en quién soy y en
lo que puedo lograr como ser humano y como profesional, por darme apoyo moral
y familiar desde mis comienzos de carrera.
Isaac Sarcos
DERECHOS RESERVADOS
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Agradecimientos
Agradezco profundamente a mi tutor industrial Ingeniero Mario Castellano por
haber hecho posible el desarrollo de mis pasantías, y de mi tesis. Colaborando en
todos aspectos requeridos para que mi proyecto de tesis se diera de forma
exitosa, le agradezco haber compartido conmigo como amigo, compañero de
clases, compañero de vida.
A mi profesor Waldo Urribarri por haber sido eje fundamental en el desarrollo
de mi tesis, y ser tan estricto a la hora de hacer cada corrección de mi tesis para
lograr un resultado para mí bastante acorde a las especificaciones de un proyecto
a la altura de un proyecto de ingeniería.
Al profesor Nelson Molero por ser un profesional exitoso siendo para mi
ejemplo de templanza y responsabilidad.
A los profesores José Bohórquez y Oscar Urdaneta por impartir a los
estudiantes de ingeniería química fundamentos de la ingeniería química, en
materias en las cuales son necesarios especialistas como ellos.
A mis amigos José D. Márquez, Samuel Márquez, y otros por hacer crecer en
mí la parte social que cada persona debe desarrollar para ser una persona íntegra
cada día.
Isaac Sarcos
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Sarcos, Isaac; “Ingeniería conceptual de una red de distribución de gas domestico para el Sector Cujizal, Parroquia la Concepción, Municipio La Cañada de Urdaneta”. Universidad Rafael Urdaneta, Facultad de Ingeniería, Escuela de Ingeniería Química, trabajo especial de grado, Maracaibo. Zulia. Venezuela. Diciembre 2010.
Resumen
L.C. Diseño Ingeniería e Inspección es una empresa que desde hace mas de 14 años se ha dedicado al diseño y construcción de redes de gas domestico en todo el estado Zulia, debido a esta referencia la alcaldía de la cañada de Urdaneta solicito el diseño de la ingeniería conceptual de una red de distribución de gas domestico para el Sector Cujizal, este sector hoy día no posee una red de gas domestico por esto. Para dicho diseño se midió varias veces la presión de gas desde una red de distribución del sector la plaza que es un sector aledaño al Sector Cujizal, esta red por medio de una toma o conexión servirá de alimentador de gas para el sector en cuestión. Otros datos importantes fueron tomados directamente de la estación de distrito como son la presión de descarga del gas y la temperatura, datos fundamentales para el diseño de una red de gas domestico, se determino que no existe una caída de presión representativa desde la estación de distrito hasta el punto que servirá de toma en el sector la plaza. Fue necesario hacer un conteo de las viviendas y de los terrenos del sector para determinar el número de acometidas que se tendrían que instalar, esto es un dato necesario para el análisis de costos, al igual que fueron medidas para este mismo fin las dimensiones que proporciona el plano de planta, como son las longitudes de las tuberías que formarían parte de la red de distribución de gas del sector. El número de pobladores del sector fue utilizado para determinar el caudal de gas requerido y proyectado con un crecimiento poblacional a 25 años establecido por la norma PDVSA. Otros datos relacionados a los costos fueron suministrados por la empresa Revinca C.A. necesarios para hacer el análisis de costos con la utilización del programa MaPreX un software diseñado especialmente para hacer análisis de costos de este tipo.
Palabras claves: caudal, población, temperatura, presión
Dirección electrónica: [email protected]
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Sarcos, Isaac; “Conceptual engineering of a network gas distribution for domestic use, Parroquia la Concepción, Municipio La cañada de Urdaneta”. Universidad Rafael Urdaneta, Engineering’s Faculty, school of chemical Ingineering’s, special work of degree, Maracaibo. Zulia. Venezuela. December 2010.
Abstract
“L.C. Diseño, Ingeniería e Inspección” is an enterprise that has been dedicated for the past fourteen years, to the desing and contruction of domestic gas network in the Zulia state. Thans to this labor an its history, the town hall of La Cañada de Urdaneta, requested the desing of a concept network gas distribution for domestic use in the Cujizal Sector, because it dosen’t count with one. For this proyect the gas pressure of The Plaza Sector has been measured (wich is a sector situated right next to the Cujizal) througha conection that will be the main conection of gas of the proyect. Other important data was retrieved from the ditrict station, like “discharge pressure” and “temperature”. It has been determined that there is no “pressure drop” from the district station to the main conection in the Plaza Sector. It was necesary to count all the houses and fields in order to know the number of regulators that has to be installed. At the same time, using the blue prints, the dimentions of the pipes was considered for the cost of the proyect. The population of the sector was important to determine the amount flow of gas required to the date of data and proyected to 25 years of growth as established in the PDVSA standards. The enterprise Revinca C.A. suplied important information to analize the total cost of the proyect using a software named MaPreX and designed for the analisis of this type of data.
Key words: Flow, population, temperature, pressure.
e-mail: [email protected]
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Introducción
El gas es un hidrocarburo que permite prestar un servicio a las comunidades,
facilitándoles sus labores y la eficiencia con que las realizan. En este sentido se
debe resaltar la importancia de diseñar redes de distribución de gas domestico,
utilizando simuladores que permitan a los expertos del gas desarrollar modelos
matemáticos adecuados. En Venezuela, son pocas las poblaciones que poseen el
servicio de gas por tuberías que les permita el suministro de este hidrocarburo de
manera segura y a un bajo costo donde se realicen diseños de redes de
distribución de gas que proporcionen calidad de vida a los pobladores de estas
regiones.
En este orden de ideas, la presente investigación se refiere a el diseño de una
red de distribución de gas domestico para el Sector Cujizal, Municipio La cañada
de Urdaneta estableciendo criterios de diseño, especificando materiales y equipos,
simulando y elaborando planos de planta y detalle de la red de distribución de gas.
Para alcanzar el objetivo general, el estudio se estructuró en cuatro (4) capítulos:
Capítulo I, denominado El Problema, incluyó el planteamiento, objetivos de la
investigación (general y específicos), se desarrolló la importancia de la
investigación mediante la justificación de la misma. Se agotó el capítulo con la
delimitación temporal-espacial del estudio.
Capítulo II, titulado Marco Teórico, en el cual se hizo una pequeña descripción
de la empresa, revisión de las investigaciones que manejan la variable objeto de
estudio, se incluyó además, las bases teóricas que fundamentan la investigación y
el sistema de variables.
Capítulo III, Marco Metodológico, enfoca a la estrategia metodológica técnica
mediante la cual se abordó el estudio; definiéndose el tipo y diseño de
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investigación, se describieron las técnicas de recolección de información, así como
la metodología utilizada para el procesamiento de los datos.
Capítulo IV, una vez realizada la simulación se procedió a analizar los
resultados de la investigación, donde se expusieron los datos arrojados por la
misma, facilitando el análisis e interpretación de los resultados. Finalmente, se
presentaron las conclusiones y recomendaciones pertinentes al presente estudio
DERECHOS RESERVADOS
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Capítulo I
1.1 Planteamiento del problema
El gas natural en los últimos años se ha convertido en uno de los combustibles
más utilizados y de gran importancia en el mundo, con una importante presencia
en América Latina, donde las cuantiosas reservas de este gas hidrocarburo, su
economía, y su bajo impacto ambiental han impulsado grandes proyectos.
La historia del gas natural en Venezuela, es la de un esfuerzo por lograr que a
ese hidrocarburo se le dé un uso racional, originando esto la gran explotación de
nuestros campos, lo que dio el ímpetu final a la industria del gas como se conoce
actualmente. Es importante señalar que el gas metano es un tipo de gas natural
que representa uno de los combustibles más utilizados a nivel nacional y regional
debido a que ha permitido el impulso de proyectos de electricidad, consumo
industrial y residencial, generando, en consecuencia, extensas redes locales con
requerimientos de actividades de diseño, construcción, instalación y
mantenimiento.
En este mismo orden de ideas, se puede hablar de redes de gas domestico,
que no son más que redes de distribución de gas en mezcla (mezcla de
hidrocarburos y otros compuestos químicos) que permiten la utilización del mismo
para labores de diario en lo que se refiere a la preparación y cocción de
alimentos; por lo que sin este la población se ve obligada a utilizar medidas
alternas para este fin, poniendo en riesgo su seguridad, y aumentando así gastos
en el hogar de cada familia.
Por estas razones, se evidencia que se hace necesario diseñar redes de
distribución de gas domestico, estas son redes de tuberías que se utilizan para
distribuir este tipo de gas en una ciudad o región. El objetivo principal es de llevar
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el gas desde los centros de producción hasta los sitios donde se requiere o se
consuma, tomando en cuenta para ello los criterios de diseño (caudal, presión,
temperatura, velocidad), los materiales utilizados y los equipos empleados, el
simulador y las especificaciones técnicas requeridas para dicho diseño.
Actualmente, el Sector Cujizal y otros sectores del Municipio la cañada de
Urdaneta, se encuentra carente de una red de gas domestico que debe ser uno
de los servicios básicos para la población. Debido al incremento poblacional, y a
la construcción de nuevas casas, se ha generado una gran demanda de este
servicio básico; por lo cual los entes gubernamentales de dicho Municipio se han
visto en la obligación de solventar los problemas de las viviendas y de los
pobladores en lo que a esto se refiere.
Por lo dicho anteriormente, la Alcaldía de la Cañada de Urdaneta ha visto que
existe entonces la necesidad de realizar la red de distribución de gas domestico
en varios sectores de dicho municipio. Por esto le ha propuesto a la empresa “LC
Diseño, Ingeniería e Inspección C.A.” desarrollar todo lo relacionado a la
ingeniería conceptual de una red de distribución de gas domestico para el Sector
Cujizal, Parroquia la Concepción, Municipio la Cañada de Urdaneta. En base a
esta solicitud, esta empresa requiere el desarrollo de la misma por lo cual propuso
la realización de este trabajo especial de grado, lo cual permitirá solventar la
carencia de este servicio en cuestión.
1.2 Objetivos de la investigación
1.2.1 Objetivo General
Desarrollar la ingeniería conceptual de una red de distribución de gas
domestico para el Sector Cujizal, Parroquia la Concepción, Municipio la Cañada
de Urdaneta.
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1.2.2 Objetivos específicos
1 Establecer criterios de diseño de la red de distribución de gas domestico
para el Sector Cujizal, Parroquia la Concepción, Municipio la Cañada de
Urdaneta.
2 Especificar materiales y equipos para el diseño de la red de distribución de
gas domestico para el Sector Cujizal, Parroquia la Concepción, Municipio la
Cañada de Urdaneta.
3 Simular la red de distribución de gas domestico para el Sector Cujizal,
Parroquia la Concepción, Municipio la Cañada de Urdaneta.
4 Elaborar los documentos de detalle de la red de distribución de gas
domestico para el Sector Cujizal, Parroquia la Concepción, Municipio la Cañada
de Urdaneta.
5 Elaborar la documentación relacionada con una ingeniería conceptual, en
este caso con la de la ingeniería conceptual de la red de distribución de gas
domestico para el Sector Cujizal, Parroquia la Concepción, Municipio la Cañada
de Urdaneta.
6 realizar el estimado de costos clase IV.
1.3 Alcance
Adicionalmente a la ingeniería conceptual de una red de distribución de gas
domestico para el Sector Cujizal, Parroquia la Concepción, Municipio la Cañada
de Urdaneta se incluirán en el proyecto los planos de planta y detalle de esta red
de gas.
1.4 Justificación e importancia de la investigación
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La investigación permitirá proponer a la empresa “LC Diseño, Ingeniería e
Inspección C.A.”, una Ingeniería conceptual de una red de distribución de gas
domestico para el Sector Cujizal, Parroquia la Concepción, Municipio la Cañada
de Urdaneta, Estado Zulia a través de una herramienta confiable para tomar las
decisiones ideales haciendo frente a los escenarios que puedan estar presentes
en todo lo relacionado a la realización de una ingeniería conceptual de una red de
distribución de gas, la cual permitirá satisfacer una necesidad en la población a la
que se está destinando el estudio, donde existe la necesidad de una red de gas
metano.
Desde el punto de vista teórico, permitirá conocer aspectos importantes
relacionados a la ingeniería conceptual de una red de gas domestico los cuales
pueden ser de gran utilidad para estudios posteriores relacionados con el tema.
Asimismo, metodológicamente con la realización de esta investigación se crearon
procedimientos para diseñar una red de distribución de gas domestico, los cuales
pueden servir de guía para estudios futuros.
La realización de la ingeniería conceptual de la red de distribución de gas para
el Sector Cujizal permitirá el desarrollo de las siguientes fases del proyecto de
ingeniería como son; ingeniería básica, ingeniería de detalle, procura, y
construcción. Adicionalmente, en caso de finalizarse el proyecto se cubrirá una
necesidad básica de servicio de esta población como lo es el gas doméstico,
mejorando la calidad de vida de las personas que habitan en este sector.
1.5 Delimitación de la investigación
1.5.1 Delimitación espacial
La presente investigación se desarrollo en el Sector Cujizal, Parroquia la
Concepción, Municipio la Cañada de Urdaneta, del Estado Zulia y en las oficinas
de la empresa LC Diseño, Ingeniería e Inspección C.A.”, ubicadas en la ciudad de
Maracaibo.
DERECHOS RESERVADOS
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1.5.2 Delimitación Temporal
El trabajo se realizo en un lapso comprendido desde febrero del 2010 a
diciembre de 2010.
DERECHOS RESERVADOS
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Capítulo II
2.1 Descripción de la empresa
2.1.1 Nombre de la empresa
L.C. Diseño, Ingeniería e Inspección C.A.
2.1.2 Aspectos generales
Ubicación: Avenida 28B # 61-85 sector La Limpia, Maracaibo-Edo. Zulia,
Venezuela.
b Reseña Histórica:
L.C.C.A fue fundada en agosto del año de 1995 por el Ingeniero Lucas
Castellano. Registro Primero Circunscripción Judicial del Estado Zulia en el tomo
85A Nº 23 bajo Rif: J-30288294-0; Nit: 00043105272. Con capital propio. La
empresa es diversificada, privada. Desde sus comienzos se ha consolidado como
una de las mejores en el ramo del desarrollo de redes de gas doméstico, así
como en otras ramas de la ingeniería de proyectos.
c Misión de la Empresa:
En L.C.C.A, la misión que nos motiva es satisfacer con criterio de calidad las
necesidades y expectativas en el área del gas del sector domestico e industrial, a
través de la aplicación de tecnología moderna y mediante el uso de recursos
humanos altamente calificados, con el fin de contribuir al desarrollo de la nación
Venezolana elevando su nivel de vida.
DERECHOS RESERVADOS
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d Visión de la Empresa:
Alcanzar y mantener una posición de liderazgo en nuestros clientes en los 365
días del año, en las 24 horas del día ofreciéndoles un servicio eficaz y eficiente
para satisfacción del mismo.
2.2 Antecedentes de la investigación y trabajos anteriores
En esta sección, se plantearán antecedentes de la investigación donde se
encuentran plasmados de manera teórica, aspectos relacionados con el diseño de
una red de distribución de gas.
LC Diseño, Ingeniería e Inspección (2005), elaboró un proyecto titulado
“GASODUCTO DE ALIMENTACIÓN SAN JOSÉ – MACHIQUES Y
CONSTRUCCIÓN DE MÚLTIPLES DE REGULACIÓN Y MEDICIÓN LA
PASTORA Y MACHIQUES”.
El objetivo general del proyecto fue “transportar el gas depurado y filtrado en la
Estación de Distrito San José, ubicada en la Parroquia San José del mismo
Municipio hasta la Parroquia Libertad (Machiques) capital del Municipio donde
sería regulado y medido en los múltiples de regulación y medición de La Pastora y
Machiques para finalmente ser entregado a los clientes a través de las redes de
distribución”.
El proyecto se justificó puesto que dicha aplicación eliminó la problemática que
se presentaba, como lo era la carencia del servicio de gas domestico a través de
una red de distribución. Se fundamentó en los siguientes autores: Normas
COVENIN, Normas SSPC (Steel Structural Painting Council), Resoluciones del
Ministerio de Energía y Petróleo (actualmente llamado Ministerio
del Poder Popular para la Energía y Petróleo), Martinez (1999), Cálculos de
Tuberías y Redes de Gas, Gacetas Oficiales, entre otros. La técnica utilizada se
basó en la aplicación de Normas y cálculos para el diseño del gasoducto y múltiple
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de regulación. La metodología utilizada fue el uso de la ecuación de Weymouth y
el método de Hardy Cross.
Con la construcción del gasoducto se resolvió la problemática del transporte del
gas depurado y filtrado de la Parroquia San José hasta la Parroquia Libertad
ambas del Municipio Machiques de Perijá para luego entregarlo a los clientes a
través de la red de distribución solucionando así, la carencia de dicho servicio
básico en esta población perijanera.
El proyecto antes mencionado se relaciona con este trabajo especial de grado
en la aplicación de los métodos y ecuaciones utilizadas para el diseño o cálculo de
tuberías y redes de distribución de gas siendo estas las ecuaciones de Weymouth
y el método de Hardy Cross.
García, Roan (2006). “SISTEMAS DE REDES DE GAS DE MEDIANA
PRESIÓN PARA EL MUNICIPIO MACHIQUES DE PERIJÁ PARROQUIA
BARTOLOMÉ DE LAS CASAS”. Trabajo de Especial de Grado, para optar al
título de Ingeniero en Mantenimiento Mecánico, Instituto Universitario Politécnico
“Santiago Mariño”. Facultad de Ingeniería. Escuela de Mantenimiento Mecánico.
Maracaibo Venezuela 2006.
Dicho Trabajo Especial de Grado consistió en desarrollar el diseño de sistemas
de redes de gas de mediana presión para el Municipio Machiques de Perijá
Parroquia Bartolomé de las Casas. Presentado como objetivos específicos:
diagnosticar las condiciones actuales para establecer el sistema de redes de gas,
desarrollar la ingeniería de detalles y analizar la factibilidad técnica-económica del
sistema de red de gas.
Justificándose puesto que esta propuesta eliminaría el problema presentado,
que fue la carencia de uno de los servicios básicos para la población como lo es el
gas doméstico debido al incremento poblacional. Se fundamentó en los autores:
Normas COVENIN, Gacetas Oficiales, resoluciones del Ministerio de Energía y
Petróleo y PDVSA, Normas FIME, Martínez (1999), Cálculos de Tuberías y Redes
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de Gas., Cálculos de Tuberías y Redes de Gas, Canales, Chávez, Bavaresco. La
técnica de análisis consistió en las aplicaciones de Normas y cálculos
relacionadas con el suministro del sistema de red de gas doméstico. La selección
de dispositivos y componentes adaptables al diseño, se escogieron apoyándose
en los parámetros básicos de presión y longitud de acuerdo a las Normas, además
de evaluar las características propias de la zona y la población.
La investigación se enmarcó bajo la modalidad de proyecto factible. Este
diseño fue presentado como una solución viable a uno de los problemas de
servicios básicos como lo es el gas doméstico en la Parroquia Bartolomé de las
Casas en el Municipio Machiques de Perijá.
El trabajo de investigación mencionado anteriormente tiene relación con la
presente tesis debido al uso de técnicas de cálculo similares a las que serán
utilizadas en este proyecto de investigación. Además, realiza aportes en cuanto al
análisis de factibilidad técnico-económico realizado por dicho autor y la selección
de materiales y equipos a utilizar en la red de distribución de gas.
Ortega, Luis (2006), “DISEÑO DE UNA RED DE DISTRIBUCIÓN DE GAS
METANO PARA LA URBANIZACIÓN EL REMANSO UBICADA EN EL
MUNICIPIO SAN DIEGO DEL ESTADO CARABOBO”. Trabajo especial de grado
para optar al título de Ingeniero Químico. Universidad de Carabobo. Facultad de
ingeniería. Escuela de Química. Carabobo Venezuela 2006.
El objetivo general fue “diseñar una red de distribución de gas metano para la
urbanización El Remanso del Municipio San Diego, estado Carabobo”. La misma
se ejecutó en la modalidad de investigación Aplicada, de tipo Descriptiva, bajo un
diseño de Campo.
La metodología utilizada para el proceso de recolección de datos, fue la
observación directa, mediante una lista de cotejo, así como una encuesta bajo la
modalidad de cuestionario con diez preguntas, a un grupo de 84 familias que
residen en la urbanización. Además se utilizó del método Hardy Cross,
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conjuntamente con la ecuación de Weymouth para determinar las presiones en
cada nodo del sistema.
Se concluyó que el diseño de la red de distribución podría ser de gran utilidad
para la urbanización El Remanso ofreciendo un servicio eficiente, seguro y
económico, lo que fue una solución a los inconvenientes presentados por las
empresas distribuidoras al momento de suministrar gas en dicha comunidad. Este
estudio aporta a la presente investigación, en lo referente al método y ecuaciones
utilizadas para el cálculo de redes de distribución de gas.
González, Denny (2007), realizó un trabajo de investigación de post-grado
titulado “ANÁLISIS DE SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN DE GAS POR MEDIO DE
LA APLICACIÓN DEL MÉTODO DE BALANCE DE PRESIONES”. Para optar al
título de Ingeniero Químico, especialización en Ingeniería de Gas, Universidad de
Oriente. Facultad de ingeniería. Escuela de Química. Bolívar Venezuela (2007).
Este trabajo tuvo como principal objetivo analizar los sistemas de distribución
de gas por medio de la aplicación del método de balances de presiones mediante
el uso de un programa computacional. Los objetivos específicos fueron:
determinar la aplicabilidad de la información técnica referente a los sistemas de
distribución de gas, clasificar las ecuaciones referentes a los sistemas y diseños
de redes de gas, construir los pseudocódigos de los métodos matemáticos a
utilizar en el análisis de los sistemas de distribución de gas, establecer cada uno
de los subsistemas pertenecientes al programa principal, comprobar el
funcionamiento y desempeño del simulador, evaluar y comparar los resultados con
parámetros operacionales y data de sistemas de distribución de gas analizados
por simuladores disponibles en el mercado. La investigación fue de tipo
descriptiva, bajo un diseño no experimental.
El análisis se logró a través de un lenguaje de programación de alto nivel
orientado a objetos. Se concluyó que se diferencia de los lenguajes utilizados en
trabajos anteriores que se caracterizan por ser lenguajes secuenciales, razón por
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la cual la interface desarrollada involucra una serie de herramientas o
complementos inherentes al análisis de sistemas de distribución de gas.
La base teórica de este estudio, sirve de apoyo a la presente investigación, ya
que trata de los sistemas de distribución de gas, lo cual se relaciona directamente
con la variable en estudio que es la red de distribución de gas metano.
2.3 Bases Teóricas
Según Martínez (1999). La red de distribución de gas o sistema de red de gas,
es la red de tuberías que se utiliza para distribuir el gas natural (metano) en una
ciudad o región. Se puede hablar de la red de gas de una ciudad, país o de un
continente. El objetivo principal es de llevar el gas desde los centros de producción
hasta los sitios donde se requiere o se consuma.
En una manera más sencilla, Romero (2004) lo define como el conjunto de
ramales, redes de tuberías industriales y urbanas, e instalaciones
necesarias para la distribución de gas.
2.3.1 Criterios de diseño
Las especificaciones de tuberías son desarrolladas por ingenieros y
diseñadores con muchos años de experiencia. Ellos definen los materiales,
presiones y temperaturas de trabajos permisibles y todos los servicios por el cual
se establecerá el desarrollo del diseño.
Para el diseño de una red de distribución de gas domestico, principalmente se
deben establecer unos criterios de diseño como lo son caudal, presión,
temperatura, velocidad del gas, entre otros.
DERECHOS RESERVADOS
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a. Caudal
El caudal según Real Academia Española (2001), es la cantidad de gas o
líquido que pasa a través de un orificio controlado durante un período de tiempo
determinado. Puede ser expresado en “litros por minutos” para líquidos, “pies
cúbicos por hora”, “pies cúbicos por minutos” estos dos últimos para el caso de
gases.
b. Presión
La presión es definida por Mott (2002), como la cantidad de fuerzas ejercida
sobre un área unitaria de una sustancia. Esto se puede establecer con la
ecuación: P = F/A. Donde, P: Presión, F: Fuerza y A: Área.
c. Temperatura
Según el Larousse Ilustrado (2010), la temperatura está definida como el grado
de calor en los cuerpos. Otra definición es, el estado atmosférico del aire desde el
punto de vista de su acción sobre nuestros órganos.
La Enciclopedia Interactiva Estudiantil Siglo XXI (2000), la define como el nivel
térmico de los cuerpos o el ambiente. Dicha magnitud se mide por medio de
escalas, ya sean convencionales o absolutas, que se relacionan con el volumen, la
presión o cualquier otro parámetro característico del cuerpo con el que se opera.
d. Velocidad
La Real Academia Española (2001), define a el término velocidad puede
referirse a la velocidad física, distancia recorrida por unidad de tiempo. Para
efectos de diseño en este trabajo la velocidad del gas no debe exceder los 100
pies/seg.
DERECHOS RESERVADOS
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2.3.2 Materiales y equipos para el diseño de la red de gas
Otro paso a ejecutar para el diseño de una red de distribución de gas, es la
especificación de los materiales y equipos para el diseño de la red de gas
domestico. Para las tuberías y accesorios se utilizó Polietileno de Alta Densidad
(PEAD), clase C, negra y resistente a los rayos ultravioletas según Norma ASTM
D-12487, ASTM D- 2513 y COVENIN 1977-83; para la red de distribución. En el
caso de las líneas de servicio se utilizó tubería de cobre, conexiones de bronce y
en otros casos tubería de PEAD en diámetro 20 mm; piezas de transición acero-
PEAD de diámetro ½ pulgada por 20 mm, indicado en el plano de detalle.
Es preciso señalar que, que en este paso se especifican también los equipos o
instrumentos a utilizar en el diseño de la red de distribución de gas para uso
domestico como lo son: válvulas, reguladores, manómetros, tees, uniones, codos,
tapones entre otros.
a Polietileno
Romero (2004), define el polietileno se define como, homopolímero del etileno,
el material plástico de mayor consumo. Es una resina termoplástico, translucida,
tenaz y química resistente. El polietileno de alta densidad es el polietileno obtenido
por procedimiento de fabricación llamada de baja presión, cuya densidad está
comprendida entre 0,941 y 0,95 g/cm3.
b Acero
El acero según la norma UNE 36-004 es lo siguiente: material en el que el
hierro es predominante y cuyo contenido en carbono es, generalmente, inferior al
2% y contiene otros elementos. Aunque un limitado número de aceros puede tener
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contenidos en carbono superiores al 2% este es el límite habitual que separa el
acero de la fundición.
También puede decirse que el acero es una aleación de hierro con pequeñas
cantidades de otros elementos, es decir, hierro combinado con un 1%
aproximadamente de carbono, y que hecho ascua y sumergido en agua fría
adquiere por el temple gran dureza y elasticidad. Hay aceros especiales que
contienen además, en pequeñísima proporción, cromo, níquel, titanio, volframio o
vanadio. Se caracteriza por su gran resistencia, contrariamente a lo que ocurre
con el hierro. Este resiste muy poco la deformación plástica, por estar constituida
solo con cristales de ferrita; cuando se alea con carbono, se forman estructuras
cristalinas diferentes, que permiten un gran incremento de su resistencia.
c Bronce
es.wikipedia.org/wiki/Bronce explica de manera sencilla, que el bronce es toda
aleación metálica de cobre y estaño en la que el primero constituye su base y el
segundo aparece en una proporción entre el 3 y el 20%.
d Cobre
La Enciclopedia Interactiva Estudiantil Siglo XXI (2000), le da la definición al
cobre como el elemento químico perteneciente al grupo IB de la tabla periódica.
Su símbolo es Cu, su número atómico 29 y su masa atómica 63,54. Se encuentra
en la naturaleza en diversos estados, formando parte de minerales como la
calcopirita y la calcosina (sulfuros), la malaquita y la azurita (carbonatos) y la
cuprita (óxido). También se encuentra en estado nativo en ciertas aguas
minerales.
DERECHOS RESERVADOS
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El cobre es un metal rojizo, dúctil y maleable. Su peso específico es de 8,96
kg/dm3 y funde a 1080 ºC. Posee excelente conductividad eléctrica y térmica y
buena resistencia a la corrosión.
e Válvulas
Una válvula se puede definir como un aparato mecánico con el cual se puede
iniciar, detener o regular la circulación (paso) de líquidos o gases mediante una
pieza movible que abre, cierra u obstruye en forma parcial, uno o más orificios o
conductos.
Las válvulas son unos de los instrumentos de control más esenciales en la
industria. Debido a su diseño y materiales, las válvulas pueden abrir y cerrar,
conectar y desconectar, regular, modular o aislar una enorme serie de líquidos y
gases, desde los más simples hasta los más corrosivos o tóxicos. Sus tamaños
van desde una fracción de pulgada hasta 30 ft (9m) o más de diámetro. Pueden
trabajar con presiones que van desde el vacío hasta más de 20000 lbs/pulg2 (140
Mpa) y temperaturas desde las criogénicas hasta 1500 ºF (815 ºC). En algunas
instalaciones se requiere un sellado absoluto; en otras, las fugas o escurrimientos
no tienen importancia.
La palabra flujo expresa el movimiento de un fluido, pero también significa para
nosotros la cantidad total de fluido que ha pasado por una sección determinada de
un conducto. Caudal es el flujo por unidad de tiempo; es decir, la cantidad de
fluido que circula por una sección determinada del conducto en la unidad de
tiempo.
Categorías de válvulas
De una interpretación de Greene (1999), debido a las diferentes variables, no
puede haber una válvula universal; por tanto, para satisfacer los cambiantes
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Pocas fugas.
Se limpia por sí sola.
Poco mantenimiento.
No requiere lubricación.
Tamaño compacto.
Cierre hermético con baja torsión (par).
Desventajas
Características deficientes para estrangulación.
Alta torsión para accionarla.
Susceptible al desgaste de sellos o empaquetaduras.
Propensa a la cavitación.
Las válvulas de aguja son, básicamente, válvulas de globo que tienen machos
cónicos similares a agujas que ajustan con precisión en sus asientos. Al abrirlas,
el vástago, gira y se mueve hacia fuera. Se puede lograr estrangulación exacta de
volúmenes pequeños debido al orificio variable que se forma entre el macho
cónico y su asiento también cónico.
Aplicaciones:
Por lo general, se utilizan como válvulas para instrumentos o en sistemas
hidráulicos, aunque no para altas temperaturas.
Ventajas:
La válvula de aguja está especialmente adaptada para un control muy
preciso de bajos volúmenes de flujo.
Igual que la válvula de globo, el diseño de apertura permite reemplazar la
empaquetadura con la válvula en funcionamiento y totalmente abierta.
La válvula de aguja produce buen cierre en servicio con materiales limpios.
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Cuando se requiere corte positivo para gases o líquidos.
Cuando solo se permite un mínimo de fluido atrapado en la tubería.
Para baja caída de presión a través de la válvula.
Aplicaciones
Servicio general, líquidos, gases, pastas semilíquidas, líquidos con
sólidos en suspensión.
Ventajas
Ligera de peso, compacta, bajo costo.
Requiere poco mantenimiento.
Número mínimo de piezas móviles.
No tiene bolas o cavidades.
Alta capacidad.
Circulación en línea recta.
Se limpia por sí sola.
Desventajas
Alta torsión (par) para accionarla.
Capacidad limitada para caída de presión.
Propensa a la cavitación.
Las válvulas de diafragma son de vueltas múltiples y efectúan el cierre por
medio de un diafragma flexible sujeto a un compresor. Cuando el vástago de la
válvula hace descender el compresor, el diafragma produce sellamiento y corta la
circulación.
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Por otro lado, en el sistema de regulación para las líneas de servicio, se usarán
reguladores del tipo convencional de fuelle, de cuerpo de aluminio, presión de
entrada entre 60-125 psig, presión de salida entre 7-15 psig, diámetros de entrada
y salida de ½ “ y un caudal de 4 m3/h.
f Reguladores
Mott (2002), los reguladores de presión son aparatos de control de flujo
diseñados para mantener una presión constante aguas abajo de los mismos. Éste
debe ser capaz de mantener la presión, sin afectarse por cambios en las
condiciones operativas del proceso para el cual trabaja. La selección, operación y
mantenimiento correcto de los reguladores garantiza el buen desempeño operativo
del equipo al cual provee el gas.
Reguladores – Reductores
Mott (2002), los reguladores reductores de presión son equipos de control de
flujo diseñados para mantener una presión constante aguas debajo de ellos,
independientemente de las variaciones de presión a la entrada o los cambios de
requerimiento de flujos. La "carcaza" y los mecanismos internos que componen un
regulador, automáticamente controlan o limitan las variaciones de presión a un
valor previamente establecido.
Existen diferentes, marcas, estilos y aplicaciones para la industria del gas
domestico. Algunos tipos están contenidos por contenedores autocontrolados que
operan midiendo la presión de línea y manteniéndola en el valor fijado, sin
necesidad de fuentes externas de energía. Otros modelos requieren de una fuente
externa para ejecutar su función de control de la presión.
DERECHOS RESERVADOS
Page 41
Éste suplemento muestra los principios de funcionamiento de los reguladores
de gas para uso domestico, sus dos grandes grupos: los "auto operados" y los
"pilotados"; así como información importante que facilitará la selección del equipo
ideal para cada aplicación.
Funcionamiento de los Reguladores de Presión
Mott (2002), un regulador es básicamente una válvula de recorrido ajustable
conectada mecánicamente a un diafragma. El diafragma se equilibra con la
presión de salida o presión de entrega y por una fuerza aplicada al lado contrario,
a la cara que tiene contacto con la presión de salida. La fuerza aplicada al lado
opuesto al diafragma puede ser suministrada por un resorte, un peso o presión
aportada por otro instrumento denominado piloto.
El piloto es por lo general, otro regulador más pequeño o un equipo de control
de presión.
Los reguladores auto – operados funcionan bajo el principio de equilibrio de
fuerzas. Esencialmente, las fuerzas aplicadas en la zona de alta presión (Pe),
aguas arriba, se equilibran o balancean con las fuerzas de la zona de baja presión
(Ps), aguas abajo. Este equilibrio de fuerzas es causado por la distribución de la
energía (presión) en áreas desiguales, de acuerdo a la siguiente ecuación:
F = P.A (Ec.1)
Donde;
F = Fuerza (Lbf) ó (Nw)
A = Area (In²) ó (m²)
P = Presión (Lbf / in²) ó (Kpa)
De acuerdo a esto (Ec.1), la fuerza que actúa en la zona de baja presión, se
distribuye en una superficie más grande que la fuerza que se aplica en la zona de
DERECHOS RESERVADOS
Page 42
alta presión. Debido a la diferencias de áreas se logra el equilibrio entre ambas
zonas (Ec.2).
F1.A1 = F2.A2 (Ec.2)
La fuerza a la entrada puede ser considerada como fuerza de apertura, la cual
se balancea a su vez con la fuerza de cierre. Para ajustar la presión aguas abajo,
se introduce una tercera fuerza en la ecuación, esta fuerza es llamada fuerza de
control, ejercida por un resorte o artefacto que suministra una presión o energía
adicional. En el caso del regulador esquemático la fuerza de control la suministra
un resorte y se considera como parte de la fuerza de apertura. El equilibrio
matemático de fuerza se expresaría de la siguiente manera.
Fentrada + Fresorte = Fsalida (Ec.3)
El equilibrio de fuerzas de apertura y cierre de la válvula reguladora se lleva a
cabo mientras el equipo opera en estado de flujo estable. Con base en las
ecuaciones 2 y 3, se reconoce que si la presión de entrada permanece constante
los cambios en la presión de salida son compensados por cambios en la fuerza
que aplica el resorte, logrando así el balance.
La fuerza ejercida por el resorte se expresa con la siguiente ecuación, conocida
como "Ley de Hooke".
F = -K . X (Ec.4)
Donde,
F = Fuerza (lbf) ó (Nw)
K = Constante de elasticidad del resorte (Lbf / in) ó (Nw / m)
X = Deformación del resorte, (in) ó (m)
A medida que el vástago de la válvula reguladora se desplaza, el resorte se
deforma. Cambiando de esa manera la fuerza ejercida por el resorte. Los cambios
DERECHOS RESERVADOS
Page 43
en la fuerza suministrada por el resorte significan cambios en la presión de
entrega.
Elementos que componen un regulador
En esencia un regulador está compuesto por tres elementos:
1 Elemento restrictor: orificio de la válvula y tapón.
2 Elemento de medida o sensor: diafragma y conductos u tubing.
3 Elementos de carga: Resorte, gas comprimido o gas regulado suministrado
por un piloto.
Un regulador típico es una válvula de globo en el cual el vástago se mueve por
la interacción de un diafragma. El vástago es solidario al diafragma y el cambio de
posición es transferido al vástago, modificando el área de la sección transversal
que atraviesa la corriente de flujo. El movimiento del diafragma está "limitado" o
"controlado" por un resorte que actúa del lado puesto del área que sensa la
presión de entrega o presión a controlar. La presión de entrada actúa sobre el
área proyectada del tapón.
Para alcanzar el balance de fuerzas, al área del diafragma debe ser mayor que
el área proyectada del tapón. En el diseño y fabricación de reguladores, la relación
de superficie diafragma / tapón es un factor muy importante para determinar la
precisión y sensibilidad del equipo.
Tipos de Reguladores – Características
Según Mott (2002), existen dos (2) grandes categorías de reguladores: los auto
– operados y los pilotados o accionados con fuentes externas:
Reguladores Auto – Operados
DERECHOS RESERVADOS
Page 44
Mott (2002) La principal característica de los reguladores auto – operados es
que disponen de menos partes móviles. La particularidad de contar con un resorte
como único ajuste en la presión de entrega le confiere una ventaja en las labores
de operación y mantenimiento, sin embargo esta simplicidad presenta desventajas
operativas:
Desbalance: De acuerdo a la Ecuación 3 al incrementar la fuerza del resorte
se aumenta el nivel de presión a la salida. Un cambio en la presión de entrada
también afecta la presión de salida. Ello se debe a la relación existente entre el
área del diafragma y área tapón – orificio. (por ejemplo una variación de 100 psig.,
en la presión de entrada, en un regulador cuya relación área / diafragma tapón –
orificio sea de 100:1, significa una variación en la presión de entrega de 1 psig.).
Decaimiento de presión: es el cambio de la presión de salida por efecto del
desplazamiento del vástago. En equilibrio, cuando el regulador está cerrado, el
resorte imprime una fuerza de acuerdo a la Ley de Hooke (Ec.4). a medida que el
vástago de la válvula se desplaza, el resorte se deforma, modificando la fuerza
que transmite al diafragma. Los cambios en la fuerza que imprime el resorte,
implica a su vez cambios en la presión de salida. Si la fuerza del resorte a lo largo
del desplazamiento del vástago permaneciera constante, no se presentaría el
efecto de decaimiento de presión. Éste efecto es de particular relevancia en
servicios de alta presión donde se requieren resortes de alta resistencia. En estos
casos el fabricante ofrece una variedad de rangos, donde debemos seleccionar
aquél que implique menos deflexión del resorte para el nivel de presión de entrega
a regular.
Error de medición: de acuerdo a las características internas del regulador,
existe una determinada caída de presión a lo largo del recorrido del fluido por los
ductos internos del equipo. Esta caída interna de presión se incrementa a medida
que crece el caudal que fluye por el artefacto. Los cambios internos de presión,
DERECHOS RESERVADOS
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por efecto del flujo, causan inexactitudes en la medición de la presión de salida por
parte del diafragma, variando la presión de ajuste del regulador.
Recuperación de presión: cuando un regulador de presión abre
completamente, requiere de una fuerza adicional que devuelva al vástago a su
posición original o de cierre hermético. Esa fuerza adicional es suministrada por la
presión de entrada y por otro resorte (reten). En ambos casos la fuerza de retorno
implica una fuerza de entrada adicional que afecta la presión de salida. El efecto
es importante cuando el requerimiento de flujo es inestable y no se desean
cambios en la variación de la presión de entrega. Estos efectos son considerados
en el diseño de un regulador y debe buscarse su compensación a la hora de
seleccionar el equipo apropiado para cada caso. (Por ejemplo, seleccionando el
resorte con un rango de operación cercano al margen de trabajo práctico
podremos lograr que el decaimiento no sea muy alto y que éste, a su vez,
contribuya a la recuperación de presión y no afecte en gran medida a la presión de
entrega. No obstante, cuando el proceso exige márgenes muy cortos de variación
se recomienda el uso de reguladores pilotados).
Reguladores pilotados
Mott (2002), los reguladores pilotados están conformados por un pequeño
regulador, o piloto, que es utilizado como control del regulador principal. El piloto,
amplificador o multiplicador tiene la habilidad de traducir los pequeños cambios en
la presión aguas abajo, en grandes cambios aplicados sobre el instrumento de
medida (diafragma).
El incremento relativo de la presión de salida del piloto versus el cambio en la
presión de entrega del regulador principal se le denomina ganancia. (Por ejemplo,
si el cambio de 1 psig., del regulador principal significa un cambio de 10 psig., en
la presión de salida del piloto, quiere decir que el piloto tiene una ganancia de 10).
DERECHOS RESERVADOS
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El fenómeno de ganancia le confiere al regulador pilotado, su exactitud (por
ejemplo un regulador que tenga un decaimiento de presión del 10 psig., con
apertura completa, si se le adiciona un piloto con una ganancia de 20, el
decaimiento se convierte en 10 / 20 = 0,5 psig.).
Una alta ganancia del piloto permite el movimiento rápido del vástago, desde el
nivel de completamente cerrado a completamente abierto, con el mínimo cambio
de presión aguas abajo; permitiendo una regulación más precisa dentro del
margen del flujo.
El incremento de la sensibilidad del piloto y la reducción del decaimiento de
presión es una ventaja relativa. La ganancia del piloto incrementa sensibilidad,
causando el incremento de la ganancia de todo el sistema. Esto puede causar
inestabilidad en lazos de regulación o regulaciones en serie, manifestándose como
fluctuaciones periódicas o golpeteo en el más mínimo cambio de presión en el
sistema. Una ganancia muy pequeña resulta en una respuesta lenta del regulador,
la cual se manifiesta como variaciones por defectos o exceso de la presión de
entrega.
Para garantizar una correcta operación, el piloto debe ser configurado y
seleccionado acorde con el regulador principal. Las conexiones y elementos
de medición de presión deben tener un arreglo que permitan el control y
ajuste de la presión de entrega adecuadamente, es decir, se debe contemplar
la instalación de orificios o válvulas de aguja, así como válvula de alivio o de
cierre rápido. Los primeros permitirán la puesta a punto en campo de los
equipos y los segundos protegerán el sistema en caso de fallas.
El piloto, según Romero (2004), es un regulador pequeño y económico,
comprado con el regulador principal. Esto permite una gran flexibilidad para ajustar
parámetros que afecten el desempeño del sistema. Modificando el piloto se puede
se puede adaptar el regulador principal a las condiciones específicas de nuestro
proceso. (Por ejemplo, la sensibilidad puede ser ajustada cambiando el orificio del
DERECHOS RESERVADOS
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piloto). Existen muchas opciones y arreglos en reguladores pilotados y al manejar
sistemas de regulación en serie o en paralelo, la gama de alternativas para
eliminar cualquier problema o desajuste es bastante amplia.
g Manómetros.
Según Romero (2004), es importante destacar el uso de los medidores de
presión o manómetros. Un manómetro es un tubo; casi siempre doblado en forma
de U, que contienen un líquido de peso específico conocido, cuya superficie se
desplaza proporcionalmente a los cambios de presión.
Tipos de Manómetros
Los manómetros son de dos tipos, entre los cuales tenemos:
Manómetros del tipo abierto; con una superficie atmosférica en un
brazo y capaz de medir presiones manométricas.
Manómetros diferencial; sin superficie atmosférica y que sólo puede
medir diferencias de presión.
En el ámbito de conexiones utilizadas en la red de distribución de gas domestico
específicamente en las tuberías las tees y los codos son esenciales en este tipo de
trabajo.
Los acoplamientos o accesorios para conexión se clasifican en: de derivación,
reducción, ampliación y desviación. Los accesorios como tees, cruces, codos con
salida lateral, etc.; pueden agruparse como accesorios de desviación.
En el libro de Crane (1976), se definen los conectores de reducción o ampliación
como; aquellos que cambian la superficie de paso del fluido. En esta clase están las
reducciones y los manguitos. Los accesorios de desvío, curvas, codos, curvas en U,
etc., son los que cambian la dirección de flujo. Se pueden combinar algunos de los
DERECHOS RESERVADOS
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accesorios de la clasificación general antes mencionada. Además, hay accesorios
como conexiones y uniones que son resistentes al flujo.
h Tee
La tee es un artículo o accesorio utilizado para la unión de tres tubos en un
plano. Su nombre se debe a que su forma es similar a la letra “T”.
i Codos
Según una publicación de Zerpa, en el sitio web www.arqhys.com/tuberias-
codos.html son accesorios de forma curva que se utilizan para cambiar la
dirección del flujo de las líneas tantos grados como lo especifiquen los planos o
dibujos de tuberías. TIPOS. Los codos estándar son aquellos que vienen listos
para la pre-fabricación de piezas de tuberías y que son fundidos en una sola pieza
con características específicas y son:
Figura 9. Codos y Tees.
Fuente: www.arqhys.com/tuberias-codos.html
Codos estándar de 45°
Codos estándar de 90°
Codos estándar de 180°
Características;
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Diámetro. Es el tamaño o medida del orificio del codo entre sus paredes los
cuales existen desde ¼'' hasta 120". También existen codos de reducción.
Angulo. Es la existente entre ambos extremos del codo y sus grados dependen
del giro o desplazamiento que requiera la línea.
Radio. Es la dimensión que va desde el vértice hacia uno de sus arcos. Según
sus radios los codos pueden ser: radio corto, largo, de retorno y extralargo.
Espesores una normativa o codificación del fabricante determinada por el
grosor de la pared del codo.
Aleación. Es el tipo de material o mezcla de materiales con el cual se elabora el
codo, entre los más importantes se encuentran: acero al carbono, acero a % de
cromo, acero inoxidable, galvanizado, etc.
Junta. Es el procedimiento que se emplea para pegar un codo con un tubo, u
otro accesorio y esta puede ser: soldable a tope, roscable, embutible y soldable.
Dimensión. Se define la dimensión como la medida del centro al extremo o cara
del codo y la misma puede calcularse mediante formulas existentes.
j Tapones
Cook (1991), Los tapones son accesorios utilizados para bloquear o impedir el
pase o salida de fluidos en un momento determinado. Mayormente son utilizados
en líneas de diámetros menores.
Tipos
Según su forma de instalación pueden ser macho y hembra.
Características
DERECHOS RESERVADOS
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Aleación. Son fabricados en mezclas de galvanizado, acero al carbono, acero
inoxidable, bronce, monel, etc.
Resistencia. Tienen una capacidad de resistencia de 150 libras hasta 9000
libras.
Espesor. Representa el grosor de la pared del tapón.
Junta. La mayoría de las veces estos accesorios se instalan de forma
enroscable, sin embargo por normas de seguridad muchas veces además de las
roscas suelen soldarse. Los tipos soldables a tope, se utilizan para cegar líneas o
también en la fabricación de cabezales de maniformes.
Existen otros de los accesorios que deben ser especificados son las uniones,
ya que estas juntas permiten una fácil instalación, remoción o reemplazo de
tuberías, válvulas, etc. En sistemas roscados; se utilizan cuando se prevé un
desmontaje futuro, continuación de tuberías y para facilidad de mantenimiento.
Las hay de enchufe soldado o roscadas.
2.3.3 Simulación
Esquivel (1997), En todo proyecto de desarrollo, las proyecciones de la
población son un requisito indispensable, ya que sobre esta base se proyectan y
diseñan todos los sistemas de infraestructura, los cuales componen en definitiva la
totalidad del proyecto. En el presente caso, las proyecciones son necesarias, dado
que a partir de ella se estimaron los caudales y presiones de gas que se toman
como base para el diseño del sistema de la red de gas. Para el cálculo de las
proyecciones de población, se utilizó el método de expansión normal y rápida,
expresado por la fórmula:
nCActualFutura TPP 1
DERECHOS RESERVADOS
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Donde,
PFutura: Población estimada al final del período de diseño.
PActual: Población del año del período de diseño (para el año 2010; 226 Hab.)
Tc: Tasa de crecimiento interanual (según censo 2001 del Instituto Nacional de
Estadística 3.5%).
n: Intervalo entre el año inicial y el final del periodo de diseño (proyectado a 25
años).
Para la obtención de los cálculos finales de la red, se utiliza un simulador (en
este caso GASNET), donde se debe desarrollar un flowsheet o diagrama de flujo.
Según Taylor (1997), la simulación es una técnica numérica para conducir
experimentos en una computadora digital. Estos experimentos comprenden ciertos
tipos de relaciones matemáticas y lógicas, las cuales son necesarias para describir
el comportamiento y la estructura de sistemas complejos del mundo real a través
de largos periodos de tiempo.
Una definición más formal formulada por Shannon (2000), es el proceso de
diseñar un modelo de sistema real y llevar a términos experiencias con él mismo,
con la finalidad de comprender el comportamiento del sistema o evaluar nuevas
estrategias dentro de los límites impuestos por un cierto criterio o un conjunto de
ellos, para el funcionamiento del sistema.
Las principales ventajas de la simulación son las siguientes: experimentar a
bajo costo, con posibilidad de minimizar el tiempo y estimar rápidamente el
impacto de un cambio de una variable del proceso.
Según Scenna (1999), los simuladores de procesos pueden dividirse en varios
tipos de acuerdo a como se plantee el modelo matemático que representa el
modelo a simular. El método más usado en los procesos de simulación es la
“aproximación modular secuencial” y en él se desarrolla una subrutina para cada
DERECHOS RESERVADOS
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tipo de equipo, la cual calcula sus corrientes de salida teniendo como datos las de
entrada y los parámetros del mismo.
En el sitio web www.slideshare.net/gaverjelc/diagramas-de-flujo-5112787, se
definen los diagramas como la forma más tradicional para especificar los detalles
algorítmicos de un proceso. Se utilizan principalmente en programación, economía
y procesos industriales; estos diagramas utilizan una serie de símbolos con
significados especiales. También se dice que es la representación gráfica de los
pasos de un proceso, que se realiza para entender mejor al mismo.
El simulador Gasnet para el cálculo de redes de gas se basa en la Ecuación de
Weymouth y el Método de Hardy Cross. Thomas R. Weymouth, fue uno de los
primeros en desarrollar una ecuación para el flujo de gas, que permita calcular
razonablemente el diámetro requerido de tubería de gas.
La ecuación que lleva su nombre fue deducida a partir de datos operacionales.
Desde que esta relación fue presentada, ha sido extensamente probada y
muchas personas han propuesto modificaciones y diferentes técnicas de
aplicación que han ido mejorando su exactitud y utilidad. Hoy, estas versiones
mejoradas encuentran amplia aplicación en la industria del gas, conjuntamente
con otra relación conocida como la “fórmula Panhandle”.
Esta ecuación y algunas otras han sido derivadas por Jhonson y Berward, a
partir de un balance de energía que concluye en que todas estas relaciones caen
dentro de la fórmula general:
fLT
dPP
P
TQ
fb
bh ***
***6156.1
522
21
(Ec. 5)
Martínez (1999), la plantea en una forma más simple:
DERECHOS RESERVADOS
Page 53
2/1
2/122
21
3/8 **
L
PPdCQAB
(Ec. 6)
Donde:
Qh = tasa de flujo, pies cúbicos por hora a Tb y Pb.
Tb = temperatura base o de contrato (ºR) normalmente 520 ºR. (60°F).
Pb = presión base o de contrato, psig. (14,696psi).
P1 = presión de entrada al sistema considerado, psig.
P2 = presión de salida al sistema, psig.
d = diámetro interno de la tubería, en pulgadas.
.gravedad especifica del gas (aire = 1,0) = ץ
Tf = temperatura promedio del gas en el sistema en condiciones de flujo, (ºR).
L = longitud de la tubería, kilómetros.
f = coeficiente de fricción.
El fundamento matemático de la mayoría de los métodos de cálculo utilizados
en redes de gas tienen su base en la teoría general de Hardy Cross que, a su vez,
proviene de una aplicación directa de las leyes de Kirchoff, las cuales establecen
lo siguiente:
En todo nodo, la sumatoria algebraica de los flujos que entran y salen es
igual a cero (0).
En un circuito cerrado o red, la suma algebraica de las pérdidas de carga es
igual a cero (0).
Según Martínez (1999), el procedimiento para cerrar redes de gas se basa en
el cálculo de un ajuste (ΔQ0), para un caudal de flujo (Q0) previamente asignado,
de tal manera que la nueva tasa de flujo, en el tramo referido será:
Qn = Q0 + ΔQ0 (Ec. 7)
DERECHOS RESERVADOS
Page 54
Donde:
Qn = es el caudal corregido.
ΔQ0 = es la corrección.
Q0 = es el caudal original asignado al tramo.
Martínez (1999) afirma que el simulador arroja como resultado además de los
caudales y las presiones de cada tramo, las longitudes equivalentes de tuberías.
En ciertas circunstancias, es a menudo deseable y conveniente describir un
sistema de tuberías o secciones de estas, en términos de una longitud equivalente
de tuberías de diferentes diámetros. En tales casos, donde se considere una cierta
tubería y su equivalente, todas las propiedades físicas del gas tales como:
temperatura base, presión base, temperatura de flujo, capacidad y caída de
presión son idénticas. Las variables son el diámetro interno y la longitud. Se
deduce que a mayor diámetro interno, mayor será la longitud a través de la cual la
mencionada capacidad será conducida con una cierta caída de presión
previamente determinada.
Del Martínez (1999), Para líneas paralelas de igual longitud (LAB=Lb=Lc), las
cuales deben expresarse en términos de su longitud equivalente (LE), así:
AB
Eb
EE L
dd
dL *
2
3/83/8
3/8
(Ec. 8)
El diámetro equivalente, Martínez (1999), es un artificio de cálculo que se
puede utilizar para conocer el número de tuberías pequeñas, arregladas en
paralelo, que forman un “lazo”, como en el caso de tuberías múltiples bajo agua o
cualquier otro sistema equivalente. Para el caso que corresponde a este trabajo de
investigación, las cuales son sistemas de tuberías paralelas de diámetros
diferentes, el diámetro equivalente para dos tuberías en paralelo es:
DERECHOS RESERVADOS
Page 55
3/83/83/8BAT ddd (Ec. 9)
2.3.4 Planos de planta y detalle
Finalmente, se elaboran los planos de planta y detalles con el fin de especificar
la red de distribución de gas domestico. Plano es la representación gráfica en una
superficie y mediante procedimientos técnicos, de un terreno, de un edificio, etc.
La Real Academia Española (2001), de manera sencilla explica, la planta es la
figura que forman sobre el terreno los cimientos de un edificio o la sección
horizontal de las paredes en cada uno de los diferentes pisos.
El Reglamento de Planeamiento Urbanístico, en su Artículo 65 establece, los
planos de detalle tienen como finalidad establecer alineaciones, completando las
que ya estuvieren señaladas en el suelo urbano por el plano general, normas
complementarias y subsidiarias de planeamiento o proyecto de delimitación de
suelo urbano, en las condiciones que estos documentos de ordenación fijen, y
reajustar y adaptar las alineaciones previstas en los instrumentos de ordenación
citados, de acuerdo igualmente con las condiciones que al respecto fijen.
2.3.5 Estimado de costos clase IV
Para la empresa L.C. diseño ingeniería e inspección, realizar un estimado de
costos representa tener en cuenta dos parámetros fundamentales para su
realización como lo son estatutos de ley y la información que deben contener los
precios unitarios de los productos y servicios necesarios para la realización de una
ingeniería conceptual, como lo es en este caso la ingeniería conceptual de la red
de distribución de gas domestico para el sector cujizal.
Estatutos de ley ONAPRE, 2009:
DERECHOS RESERVADOS
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Partida presupuestaria; constituye el mayor nivel de desagregación del
grupo de cuentas de “egreso” determinadas en el clasificador presupuestario de
recursos y egresos, generado por la oficina nacional de presupuesto (ONAPRE)
Partida 402.00.00.00 materiales, suministros y mercancías: comprende los
materiales de consumo, que tiene un periodo corto de uso y de durabilidad no
mayor de un año cuyo costo unitario es relativamente bajo.
Partida 403.00.00.00 servicios no personales: comprende los servicios
prestados por personas jurídicas, así como las acciones jurídicas, administrativas
o de índole similar, para mantener los bienes de la institución en condiciones
normales de funcionamiento. Incluye alquileres de inmuebles y equipos, servicios
básicos, servicios profesionales y técnicos, viáticos y pasajes, reparaciones
menores e impuestos indirectos.
Partida 404.00.00.00 activos reales: comprende los gastos por adquisición
de maquinarias y equipos nuevos y sus adiciones, reparaciones mayores y
construcciones, adiciones y reparaciones mayores de edificios y obras de
infraestructura del privado y público que realiza el estado con terceros.
Partida 411 Disminución de pasivos: comprende la cancelación de
compromisos válidamente adquiridos en ejercicios anteriores, que representan
deudas u obligaciones del organismo frente a terceros.
Definiciones básicas acerca del contenido de un análisis de precio unitario
Según Rodríguez, (1999). Se entiende por presupuesto de una obra o proyecto
la determinación previa de la cantidad en dinero necesaria para realizarla, a cuyo
fin se tomo como base la experiencia adquirida en otras construcciones de índole
semejante. La forma o el método para realizar esa determinación son diferentes
según sea el objeto que se persiga con ella.
El Análisis de precio unitario no puede estar desligado de la contabilidad,
puesto que ésta es el registro, control e información de las operaciones realizadas;
DERECHOS RESERVADOS
Page 57
es decir, resulta ser la obtención de la información financiera; así misma, en la
actualidad la contabilidad no está comprendida como un conjunto de hechos
referidos al pasado, sino que en muchos casos prevé situaciones, siendo su
información congruente, por lo que resulta ser una eficaz ayuda a la
administración de la empresa, con sentido económico, de ahí que resulte
necesario conocer y aceptar las definiciones que ésta señala, como términos
contables. Algunas definiciones importantes para realizar el análisis de precio
unitario:
Costo indirecto; Es la suma de gastos técnico – administrativos necesarios
para la correcta realización de cualquier proceso productivo.
Costo indirecto de operación; Es la suma de gastos que, por naturaleza
intrínseca, son de aplicación a todas las obras efectuadas en un tiempo
determinado, ejercicio fiscal o año fiscal, año calendario, etc.
Costo indirecto de obra; Es la suma de todos los gastos que, por su
naturaleza intrínseca, son aplicables a todos los conceptos de una obra en
especial.
Costo directo; Es la suma de material, mano de obra y equipo necesarios
para la realización de un proceso productivo.
Costo directo preliminar; Es la suma de gastos de material, mano de obra y
equipo necesarios para la realización de un subproducto.
Costo directo final; Es la suma de gastos de material, mano de obra, equipo
y subproductos para la realización de un producto.
Lo anterior permite tener una visión de los elementos componentes de un
costo, que finalmente permita llegar al análisis de precio unitario.
DERECHOS RESERVADOS
Page 58
2.4 Sistema de variable
Objetivo General: Desarrollar la ingeniería conceptual de una red de
distribución de gas domestico para el Sector Cujizal, Parroquia la Concepción,
Municipio la Cañada de Urdaneta.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS VARIABLE DIMENSION INDICADORES
1. Establecer las
bases y criterios de
diseño de la red de
distribución de gas
domestico para el
Sector Cujizal,
Parroquia la
Concepción, Municipio
la Cañada de
Urdaneta.
Red
de
dist
ribuc
ión
de g
as d
omes
tico
Bases y
criterios de diseño
de la red de
distribución de gas
domestico
Origen del gas
Composición del gas
Presión
Temperatura
Velocidad
Gravedad especifica
Nombre del sector
Número de actual
habitantes
Especificaciones de las
características que
presenta el sector
Condiciones a puerta
de usuario
Condensado en la red
Presencia de
condensado en la red
Características de la
red de distribución de
gas domestico
Estimado de costos
DERECHOS RESERVADOS
Page 59
2. Especificar
materiales y equipos
para el diseño de la
red de distribución de
domestico para el
Sector Cujizal,
Parroquia la
Concepción, Municipio
la Cañada de
Urdaneta.
Materiales y
equipos
Polietileno de alta
densidad
Acero
Bronce
Cobre
Válvulas
Reguladores de presión
Manómetros
Tee
Codos
Tapones
3. Simular la red
de distribución de gas
domestico para el
Sector Cujizal,
Parroquia la
Concepción, Municipio
la Cañada de
Urdaneta.
Caudal de
diseño Caudal total
Simulación de
la red de gas
Caudal en cada tramo
de tubería
Diámetro interno de las
tuberías
Presión de entrada
Presión de salida
Densidad de salida
Velocidad de erosión
Velocidad de salida
DERECHOS RESERVADOS
Page 60
Presión de entrada
Presión de salida
4. Elaborar los
documentos de detalle
de la red de
distribución de gas
domestico para el
Sector Cujizal,
Parroquia la
Concepción, Municipio
la Cañada de
Urdaneta.
Planos de
planta y detalle
Especificaciones
técnicas
5. Elaborar la
documentación
relacionada con una
ingeniería conceptual,
en este caso con la de
la ingeniería
conceptual de la red
de distribución de gas
domestico para el
Sector Cujizal,
Parroquia la
Concepción, Municipio
la Cañada de
Urdaneta.
Documentación
relacionada con la
ingeniería
conceptual
Pfd
Lista de equipos
mayores.
Normas que se utilizan
en la ingeniería
conceptual.
DERECHOS RESERVADOS
Page 61
6. Realizar el
estimado de costos
clase IV. Estimado de
costos
Precios actuales de los
equipos.
Mano de obra.
Costos relacionados a
la construcción de la
red
DERECHOS RESERVADOS
Page 62
2.5 Definición de términos básicos
Acometida:
Según las Normas para la Instalación de Sistema de Gas Natural en
Edificaciones y para la Construcción de Red de Gas en la Ciudad (1970), la
acometida o toma de gas, es generalmente colocada en la acera y conectada
a la red de distribución de gas de mediana presión, ubicada en sitio público,
que incluye una tanquilla, válvula y una junta aislante que conecta la red de
distribución con la tubería de la vivienda.
Estación de distrito:
Según las Normas para la Instalación de Sistema de Gas Natural en
Edificaciones y para la Construcción de Red de Gas en la Ciudad (1970), las
estaciones de distrito son aquellas instalaciones colocadas entre la tubería de
alimentación y las redes de distribución. Sus funciones principales son las de
limpieza, odorización, regulación y medición del gas.
Estación Reguladora:
Según las Normas para la Instalación de Sistema de Gas Natural en
Edificaciones y para la Construcción de Red de Gas en la Ciudad (1970), la
estación de distrito debe estar ubicada entre la tubería de alimentación y las
redes de distribución. Tiene la única función de regulación del gas de alta
presión, a la presión de distribución (50psig.).
Gas:
La industria del gas en Venezuela CORPOVEN filial de PDVSA (1988), define
al gas como una sustancia en uno de los tres estados diferentes de la materia
ordinaria, que son el sólido, el líquido y el gaseoso. Los sólidos tienen una forma
DERECHOS RESERVADOS
Page 63
bien definida y son difíciles de comprimir. Los líquidos fluyen libremente y están
limitados por superficies que forman por sí solos. Los gases se expanden
libremente hasta llenar el recipiente que los contiene, y su densidad es mucho
menor que la de los líquidos y sólidos.
Gas domestico:
La Ley Orgánica de Hidrocarburos Gaseosos (2000), define al gas domestico
como, una mezcla de hidrocarburos gaseosos que contienen principalmente
metano (CH4) y cumple, a su vez, con las especificaciones de las normas técnicas
aplicables para su transporte y comercialización, que puede ser obtenido a través
del tratamiento, procesamiento o mezcla del gas, de la refinación del petróleo o de
la explotación directa de los yacimientos de hidrocarburos naturales o de otros
fósiles.
Gas natural:
Se denomina gas natural al formado por los miembros más volátiles de la serie
parafínica de hidrocarburos, principalmente metano, cantidades menores de
etano, propano, butanos, pentano, hexano, hasta el heptano llamado (C7+), y
finalmente, puede contener en varias cantidades, gases no hidrocarburos, como
dióxido de carbono (CO2), sulfuro de hidrógeno o ácido sulfhídrico (H2S),
nitrógeno, helio, vapor de agua, etc.
El gas natural según El Programa de Educación Petrolera PDVSA (2001), es
un combustible que se obtiene de rocas porosas del interior de la corteza terrestre
y se encuentra mezclado con el petróleo crudo cerca de los yacimientos. Como se
trata de un gas, puede encontrarse sólo en yacimientos separados. La manera
más común en que se encuentra este combustible es atrapado entre el petróleo y
DERECHOS RESERVADOS
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una capa rocosa impermeable. En condiciones de alta presión se mezcla o
disuelve aceite crudo.
Propiedades del gas natural:
El gas natural es un combustible fósil, lo que significa que se deriva de algún
material orgánico depositado y enterrado en la tierra hace millones de años.
La Industria del Gas en Venezuela CORPOVEN filial de PDVSA (1988),
establece que el componente principal del gas natural es el metano. Además,
pueden hallarse en el gas natural pequeñas cantidades de nitrógeno, oxígeno,
dióxido de carbono, componentes de azufre y agua. El proceso de enfriamiento y
condensación del gas natural para convertirlo en el GNL (licuación) requiere que
los componentes no metanos, por ejemplo, el dióxido de carbono y el azufre, se
eliminen. El resultado final de este proceso es un producto sumamente puro de
combustión limpia y eficiente para transportar y almacenar.
Usos del gas natural:
El gas natural se utiliza como materia prima o como combustible en los
sectores industrial, petroquímico, termoeléctrico, doméstico, comercial y de
transporte terrestre. Sus principales usos por sector son los siguientes:
Industrial: Refinerías de petróleo, industria del vidrio, industria alimenticia.
Petroquímico: Urea, alcoholes, etileno.
Termoeléctrico: Plantas de ciclo combinado, calderas (turbinas a vapor).
Doméstico y comercial: Cocinas, refrigeración y acondicionamiento de aire.
Tipos de gases naturales:
Gas rico (húmedo):
Según El Programa de Educación Petrolera PDVSA (2001), es gas rico es
aquel que está compuesto principalmente por la serie parafínica de hidrocarburo y
por los componentes pesados de esta serie (del propano en adelante son
pesados). En los sistemas de compresión (plantas) se refiere a la cantidad de
agua que contenga el gas a comprimir.
DERECHOS RESERVADOS
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Gas dulce:
Según Programa de Educación Petrolera PDVSA, (2001) el gas dulce es aquel
gas que contiene solamente hidrocarburos de la serie parafínica, no presenta
ninguna impureza ó bajo proporción de impurezas.
Gas agrio:
Según El Programa de Educación Petrolera PDVSA, (2001) el gas agrio es
aquel que contiene cantidades de hidrocarburos más impurezas de sulfuro de
hidrógeno.
Gas acido:
Según El Programa de Educación Petrolera PDVSA, (2001) el gas acido es
aquel que contiene cantidades apreciables de sulfuro de hidrógeno y CO2 por lo
tanto es muy corrosivo.
Gas pobre (seco):
Según El Programa de Educación Petrolera PDVSA, (2001) el gas pobre está
formado principalmente por metano y por muy pocos hidrocarburos factibles de
licuar. Presentando además cantidades apreciables de CO2.
Gas doméstico:
Las Normas para la Instalación de Sistema de Gas Natural en Edificaciones y
para la Construcción de Red de Gas en la Ciudad, (1970) establecen que el gas
DERECHOS RESERVADOS
Page 66
domestico es aquel gas natural limpio y odorizado que es utilizado por el usuario
como combustible.
Valor calorífico bruto (VCB):
El poder calorífico del gas natural es variable y depende de su composición:
cuanto mayor sea la cantidad de gases no combustibles que contenga, menor
será el valor calorífico. Además, la masa volumétrica de los diferentes gases
combustibles influye sobre el valor calorífico de gas natural. Cuanto mayor sea la
masa, mayor será la cantidad de átomos de carbono para el gas considerado y,
por consiguiente, mayor será su valor energético.
Diversos análisis sobre el valor calorífico del gas natural son realizados en
cada etapa de la cadena del producto. Se utilizan para esto analizadores con
proceso cromatográfico del gas, para poder realizar análisis fraccionales de las
corrientes de gas natural, separando el gas natural en sus componentes
identificables. Los componentes y sus concentraciones se convierten en valor
calorífico bruto en unidades de energía (BTU, Kcal.).
El Valor Calorífico Bruto en el libro de texto, Ingeniería de gas, principios y
aplicaciones del Centro de Formación y Adiestramiento de PDVSA y sus filiales
(CEPET) (1996), es definido como la energía liberada por cada 1000 pies3 de gas
natural considerando los contaminantes del gas como el CO2, H2O y N2.
Valor calorífico neto (VCN):
El valor calorífico en el libro de texto, Ingeniería de gas, principios y
aplicaciones. CEPET (1996), es definido como la energía liberada por cada 1000
pies3 de gas natural sin las impurezas del gas como el CO2, H2O y N2.
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Contenido liquido en el gas natural (GPM):
En el libro de texto Ingeniería de gas, principios y aplicaciones. CEPET (1996),
define el contenido líquido en el gas natural como los galones de líquido por cada
1000 pies3 de gas natural. Medida del contenido de componentes hidrocarburos
factibles de licuar.
Gasoducto de alimentación:
Las Normas para la Instalación de Sistema de Gas Natural en Edificaciones y
para la Construcción de Red de Gas en la Ciudad (1970), establecen que el
gasoducto de alimentación también llamado tubería de alimentación, es una
tubería de acero conductora de gas natural perteneciente a la red y ubicada en el
dominio público, la cual transporta gas de los gasoductos, hasta las estaciones
reguladoras y/o de distrito pertenecientes a la red.
Planimetría:
Del sitio web lycos.es/geografia2/twodesphotos.html, se extrajo el concepto de
la planimetría, la cual tiene como objetivo la representación bidimensional del
terreno proporcionándole al usuario la posibilidad de proyectar su trabajo sobre un
papel o en pantalla sin haber estado antes en el sitio físico del proyecto. El fin de
la planimetría es que el usuario tenga un acceso a la información del predio; por
ejemplo, saber qué cantidad de terrenos desocupados se encuentran en el lugar,
o qué cantidad de postes telefónicos necesita para ampliar su red, o qué cantidad
de cable necesita para llegar hasta un cliente, o emplearlo en soluciones, o
utilizarlo como plataforma de archivos GIS.
En otras palabras, permite el usuario visualizar de forma clara y con gran
exactitud la información que se encuentra dentro de su proyecto. Existen distintos
tipos de planimetría, que van de la más básica a la más completa. La elección del
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tipo de planimetría depende del tipo de información que el usuario vaya a
necesitar para su proyecto.
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Capítulo III
3.1 Tipo de Investigación
Según Finol y Camacho, (2006). “los proyectos factibles constituyen
propuestas para transformar una realidad, al cubrir una necesidad o solucionar un
problema, aportando el diseño o creación de un modelo”. Por lo tanto, el presente
trabajo de investigación se considera un proyecto de tipo factible, ya que permitirá
satisfacer una necesidad en la población de El Cujizal Municipio la Cañada de
Urdaneta, la cual se encuentra carente del servicio de gas domestico a través de
una red de distribución, permitiendo obtener el mismo a un precio más bajo.
3.2 Diseño de Investigación
Toda investigación para dar respuesta a los objetivos que persigue y las
inquietudes que se originan, debe desarrollar un diseño. El término diseño se
refiere, Hernández; Fernández y Batista, (2003), al “plan o estrategia que se
desarrolla para obtener la información que se requiere en una investigación”. En
este orden de ideas, Finol y Camacho (2006), define el diseño de campo como
“los métodos a emplear cuando los datos de interés se recogen en forma directa
de la realidad”.
Es preciso señalar que, Sabino (1992), dice que los diseños de campo “son los
que se basan en informaciones o datos primarios, obtenidos directamente de la
realidad”. Posteriormente añade que, “los diseños de campo más frecuentes son:
el diseño experimental, el diseño post-facto, el diseño encuesta, el diseño panel y
el diseño de casos”. Por tal motivo, el tipo de diseño es de campo, ya que la
información se recolectará directamente en el campo de estudio, donde se va a
realizar el diseño de la red de gas domestico, en este caso, se van a recolectar
datos fundamentales para la realización esta ingeniería conceptual.
DERECHOS RESERVADOS
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3.3 Técnicas de recolección de información
Según Ortiz y García (2006), La investigación documental es la presentación de
un escrito formal que sigue una metodología reconocida. Consiste primordialmente
en la presentación selectiva de lo que expertos ya han dicho o escrito sobre un
tema determinado. Generalmente se le identifica con el manejo de mensajes
registrados en la forma de manuscritos e impresos, por lo que se le asocia
normalmente con la investigación archivística y bibliográfica. El concepto de
documento, sin embrago, es más amplio. Cubre, por ejemplo: micropelículas,
microfichas, diapositivas, planos, discos, cintas y películas. Por tanto esta
investigación fue seleccionada como una investigación documental, ya que cumple
con las características de la misma.
Ortiz y García (2006), esta investigación documental es de tipo Informativa.
Este tipo de escrito es básicamente una panorámica acerca de la información
relevante de diversas fuentes confiables sobre un tema específico, sin tratar de
aprobar u objetar alguna idea o postura. Toda la información presentada se basa
en lo que se ha encontrado en las fuentes. La contribución del estudiante radica
en analizar y seleccionar de esta información aquello que es relevante para su
investigación. Por último, el estudiante necesita organizar la información para
cubrir todo el tema, sintetizar las ideas y después presentarlas en un reporte final
que, a la vez, sea fluido y esté claramente escrito.
Ortiz y García (2006), Y la técnica de recopilación de información es la
observación, este es un método fundamental de obtención de datos de la
realidad, toda vez que consiste en obtener información mediante la percepción
intencionada y selectiva, ilustrada e interpretativa de un objeto o de un fenómeno
determinado. Este método tiene como principal ventaja, que los datos se recogen
directamente de los objetos o fenómenos percibidos, tiene la característica de ser
un hecho irrepetible en el área de las ciencias, de ahí que el acontecimiento deba
ser registrado en el acto, y sólo en ese momento.
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75
Ortiz y García (2006), la observación consiste en mirar detenidamente las
particularidades del objeto de estudio para cuantificarlas. En las ciencias sociales
el objeto de estudio lo constituyen conductas manifiestas por uno o varios
individuos en su contexto. Existen diversos tipos y clases de observación, éstos
dependen de la naturaleza del objeto o fenómeno a observar, y de las condiciones
en que ésta se ha de llevar a cabo, modalidad, estilo e instrumentos.
Ortiz y García (2006), el tipo de observación aplicada en esta investigación es
la observación directa y se caracteriza por la interrelación que se da entre el
investigador y los sujetos de los cuales se habrán de obtener ciertos datos. En
ocasiones este mismo investigador adopta un papel en el contexto social para
obtener información más “fidedigna” que si lo hiciera desde fuera.
3.4 Instrumentos
Tabla 1. Instrumentos de la investigación.
Presion de operación de
la red de gas del Sector
Cujizal
50 psig (medición 1)
50 psig (medición 2)
50 psig (medición 3)
Se midió en tres
oportunidades en tres
días consecutivos la
presión en el punto de
entrega del gas para el
Sector Cujizal, para esto
se uso un tubo Bourdon y
se determino por
apreciación visual que no
existe una caída
representativa de presión
en ese punto.
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3.5 Fases de la investigación
Fase 1: bases y criterios de diseño
Origen del gas domestico que se va a destinar al uso de este sector:
Información suministrada por PDVSA GAS, GASDURCA.
Caracterización del gas que se destinara al consumo del sector cujizal:
• Composición: Información suministrada por PDVSA GAS
• Presión: Información suministrada por GASDURCA, medida en la estación
de distrito del Sector Parral del Norte
• Temperatura: Información suministrada por GASDURCA, medida en la
estación de distrito del Sector Parral del Norte
• Gravedad especifica: información suministrada por GASDURCA, medida en
la estación de distrito del Sector Parral del Norte
Nombre del sector
Sector Cujizal información suministrada por la empresa L.C. Diseño Ingeniería
e inspección.
Número actual de habitantes
Información suministrada por la Alcaldía de la Cañada de Urdaneta
Especificaciones de las características del sector:
• Se verifico la existencia de servicios públicos presentes en el área.
• Se verifico si el sector cuenta con asfaltado, aceras y brocales.
Condiciones del gas a puerta de usuario:
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• Caudal asignado para cada vivienda: Norma PDVSA
• Presión asignada a cada vivienda: Norma ASME
El descarte del condensado en la entrada de la red se realizo con la utilización
del simulador Pipephase 9.1.
Características para el diseño de la red de distribución de gas domestico se
realizo con la utilización del simulador GASNET.
Estimado de costos de costos se realizo con la utilización del Software
datalaing MaPreX.
Fase 2: Selección de materiales y equipos
La especificación de los materiales y equipos para el diseño de la red de gas
domestico, es esencial para el levantamiento de los planos de detalles. Las
especificaciones se realizaron según Norma ASTM D-12487, ASTM D- 2513 y
COVENIN 1977-83 (Tubos de polietileno de alta densidad para la conducción de
gas natural), 1774-81 (Tubos de PEAD. Requisitos) y 2041-83 (Accesorios de
PEAD. Requisitos); para la red de distribución.
Fase 3: Simulación de la red de gas
Para el dimensionamiento de la red de gas de gas para el Sector Cujizal se
usaron 80 pies cúbicos normales diarios (recomendado por PDVSA GAS).
La población futura sirvió para determinar el flujo de diseño de la red de
distribución de gas domestico. Para el caudal residencial se necesito del número
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de viviendas futuras para ello se multiplicó el número de habitantes futuros por el
número de habitantes por vivienda (5,5 hab./viviendas según Instituto Nacional de
Estadística 2002). Como siguiente paso, el número de viviendas obtenido se
multiplicó por el caudal doméstico recomendado por PDVSA GAS de 80 pies
cúbicos diarios.
Posteriormente, a partir de los datos obtenidos se procedió a la simulación de
la red de distribución de gas metano, utilizando el simulador GASNET. Dicho
simulador utiliza la ecuación de Weymouth (ecuación más favorable para la
estimación de caudales y diámetros internos de tuberías) para el cálculo de las
presiones de la red de distribución de gas, usando el criterio de seccionar la red
por sectores aplicando el método de Hardy Cross. Como primer paso se realizó el
diagrama de flujo de la red, asumiendo el sentido de los flujos y seccionando la
red por sectores o mallas. La red de distribución quedó seccionada en 5 mallas
que contienen 12 nodos. El siguiente paso fue la introducción de los datos de
entrada al simulador, entrando en el icono de redes cerradas:
Figura 10. Simulador GASNET. Sección Redes Cerradas.
Fuente: Ingenieros Consultores y Asociados C.A. (“ICONSA”), Martínez (1994).
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Luego, se procede a la introducción de datos haciendo clic en el icono “Datos”.
Figura 11. Simulador GASNET. Sección Redes Cerradas “Datos”.
Fuente: Martínez, “ICONSA” (1994).
Seguidamente el simulador mostrará la ventana para los datos iniciales
(Generalidades) las cuales son el nombre de la red, el número de nodos, el
número de mallas, la gravedad específica del gas, temperatura del flujo, eficiencia
y número de tramos de la red. Además en la misma sección, se introduce la
presión de alimentación o presión del nodo 1 y el número de tramos de cada
malla.
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Figura 12. Simulador GASNET. Sección Redes Cerradas. Datos/ Generalidades.
Fuente: Martínez, “ICONSA” (1994).
Posterior a las generalidades, en la sección de detalles se especificaron cada
una de las mallas introduciendo los nodos, el caudal, el diámetro interno y la
longitud de cada tramo. El flujo volumétrico de cada tramo de la red se distribuyo a
partir del flujo de diseño aplicando el Método de Hardy Cross (el caudal de entrada
es igual al caudal de salida en cada nodo del sistema).
En la Norma COVENIN 1977-83.”Tubos de PEAD para la conducción de Gas
Natural”, se establece que los diámetros de tubería utilizados corresponden a los
diámetros internos de la tubería de polietileno de alta densidad una afirmación
necesaria para el dimensionamiento de redes de gas domestico.
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Figura 13. Simulador GASNET. Sección Redes Cerradas. Datos/Detalles.
Fuente: Martínez, “ICONSA” (1994).
Finalmente, luego de cerrar los datos, se procedió a revisar el informe de los
resultados,
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Figura 14. Simulador GASNET. Sección Redes Cerradas. “Resultados”.
Fuente: Martínez, “ICONSA” (1994).
Los resultados muestran los caudales corregidos, las presiones de entrada y
salida de cada tramo y las velocidades de erosión, densidad de salida y velocidad
de salida. Además de la longitud equivalente que es la longitud de la tubería
paralela a cada tramo, evitando el corte de circulación vial al momento de la
instalación de la tubería y que además funciona como un lazo que aumenta la
capacidad del sistema favoreciendo el cálculo de la red de distribución.
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Figura 15. Simulador GASNET. Sección Redes Cerradas. Resultados/Presiones
de la Red.
Fuente: Martínez, “ICONSA” (1994).
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Figura 16. Simulador GASNET. Sección Redes Cerradas. Resultados/Velocidad
de erosión, Velocidad de salida y densidad de salida.
Fuente: Martínez, “ICONSA” (1994).
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Fase 4: Elaborar los documentos de detalle de la red
En el plano de planta se trazo la red de distribución de gas domestico en la cual
deben aparecer trazados todos tramos de la red, diferenciando los tramos con
tuberías de diferentes diámetros.
En el plano de detalles deben aparecer todos los detalles referentes a la
instalación y particularidades relacionadas a la instalación de tuberías y
acometidas de la red.
Fase 5: Elaborar la documentación relacionada a la ingeniería conceptual
En el diagrama de flujo se indica la dirección de los flujos en los distintos
tramos de la red.
Lista de equipos mayores
Se realiza una lista de los equipos mayores necesarios para el diseño de la red
de gas domestico del sector Cujizal.
Normas usadas en la ingeniería conceptual de la red de gas domestico:
Para la realización de una ingeniería conceptual de una red de gas domestico
es necesario hacer uso de algunas normas o estándares, estas facilitaran el
diseño de las misma. Es importante nombrarlas debido a que estas son de
esencial importancia para el desarrollo de las distintas fases del proyecto.
Fase 6: realización del estimado de costo
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Para el estimado de costo también es necesario incluir como datos, las
longitudes de las tuberías medidos desde el plano de planta del sector, la presión
de operación de la red de distribución, el número de viviendas y terrenos del
sector, si se cuenta o no con aceras, brocales y asfaltado en el sector (para no
incluir las partidas). Como es una toma de otra red de gas aledaña al sector no se
incluye los costos de la estación de distrito.
Los costos de la red de gas se generan por partidas solo es necesario saber los
datos anteriores y los precios actuales de materiales e insumos (datos
suministrados por Revinca C.A, tercer trimestre del 2010) mano de obra,
transporte, para introducirlos en el software de análisis de costos de obras
Datalaing MaPreX, 2009; el cual calcula los costos del proyecto y genera los
resultados por partidas, en cada partida el precio unitario incluye el costo de la
tubería, accesorios y mano obra.
Con estos datos introducidos en este software, este debe arrojar los costos
totales del proyecto y los genera en partidas cada una de las cuales será incluida
en este trabajo de investigación.
3.5 Procesamiento de Datos
En el cuarto capítulo, se analizaron e interpretaron los resultados obtenidos de
la simulación.
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Capítulo IV
4.1 Bases y criterios de diseño
Origen del gas domestico que se va a destinar al uso de este sector proviene
primeramente de la estación de distrito en el Sector Parral del Norte este es
conducido hasta la red de gas domestico del Sector la Plaza en la cual es en la
que se realiza el punto de toma para el Cujizal.
Caracterización del gas que se destinara al consumo del Sector Cujizal, de los
datos suministrados por PDVSA GAS tenemos:
Figura 17. Composición de gas doméstico
Fuente: PDVSA GAS, (2009)
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Para fines de diseño, se utilizó una presión de 50,0 psig y una temperatura de
salida de la estación de distrito, la cual distribuirá el flujo de gas a través de las
líneas troncales y de distribución a los usuarios
Características del Sector
Nombre:
Sector Cujizal, este Sector se encuentra en La Parroquia la Concepción
Municipio la Cañada de Urdaneta.
Número actual de habitantes:
226 personas
Especificaciones de las características del sector:
• No cuenta con asfaltado.
• No cuenta con aceras y brocales.
• Tiene redes de aguas blancas y agua negras.
Condiciones del gas a puerta de usuario:
• Caudal: 80 pie³ND
• Presión asignada a cada vivienda: Se debe de mantener en cada tramo de
la red.
Para descartar la presencia de condensado en la red de gas domestico del
sector en cuestión se introdujeron los datos en el simulador pipephase 9.1.
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Como primer paso es necesario colocar el tipo de simulación que se va a
utilizar, el tipo de fluido, y hay que designar la fase del fluido.
Figura 18. Simulador pipephase 9.1.Tipo de Fluido
Fuente: proveedor de software pipephase 9.1, (2006)
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En este paso se debe de colocar el tipo de ecuación utilizara el simulador.
Figura 19. Simulador pipephase 9.1.Tipo de Ecuación
Fuente: proveedor de software pipephase 9.1, (2006)
En este paso se colocan las propiedades del fluido:
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Figura 20. Simulador pipephase 9.1. Propiedades del fluido
Fuente: proveedor de software pipephase 9.1, (2006)
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Como resultado se genera un diagrama que muestra las condiciones de
operación del gas del sector.
Figura 21. Simulador pipephase 9.1.Condiciones de operación
Fuente: proveedor de software pipephase 9.1, (2006)
Una vez se han colocado las condiciones de operación del gas, se procedió a
asignar la composición del gas.
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Figura 22. Simulador pipephase 9.1.Composicion del gas
Fuente: proveedor de software pipephase 9.1, (2006)
Una vez se ha colocado la composición del gas, se procedió a pedirle al simulador
que muestre los resultados:
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Figura 23. Simulador pipephase 9.1.Tipo de Resultados
Fuente: proveedor de software pipephase 9.1, (2006)
Como se ve en los resultados de el simulador la fracción de vapor es 1, es decir,
que el fluido siempre bajo la condiciones de operación va a permanecer gaseoso.
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4.2 Selección de materiales y equipos
En esta fase se seleccionaron los materiales y equipos que se utilizaran en la red
de gas del Sector Cujizal según las normas que ya se hicieron referencia.
Materiales y Equipos
Tuberías y Accesorios de la Red
Polietileno de Alta Densidad (PEAD),
Clase C, Negra y resistente a los rayos
ultravioleta.
Líneas de Servicio
Tuberías de cobre ASTM B-280,
Conexiones de Bronce.
Piezas de Transición Acero – PEAD de ½ pulg por 20 mm.
Válvulas de Seccionamiento para la
Red
Válvulas bridadas, cuerpo de acero,
trim estándar, ANSI 150, tipo bola.
Válvulas para las Acometidas
Cuerpo de Bronce de ½ pulg de
diámetro, con extremos roscados en
diámetro ½ pulg, tipo bola, asiento
teflón, ANSI 150.
Reguladores
Tipo convencional de fuelle, y:
Cuerpo de Aluminio
Presión de Entrada: 60-125 lpcm
Presión de Salida: 0.25 – 0.54 lpcm
Caudal: 4 m3/hr, Diámetro de
Orificio: ¼ pulg (6.35 mm)
Conexiones de Entrada y Salida: ½
pulg NPT.
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4.3 Datos de entrada para el simulador
El número de viviendas fue obtenido a partir de datos suministrados por la
Alcaldía del Municipio La Cañada de Urdaneta y el consejo comunal del Sector
Cujizal, la cual contempla un número de 59 viviendas, sin comercios y con 3
terrenos baldíos, que permiten conocer el consumo de gas por vivienda con una
proyección poblacional propia del diseño de red de gas domestico.
Luego se procedió a realizar el cálculo del caudal de diseño de la red. Esto se
realizo de realizo mediante una proyección de la a través del método de expansión
normal y rápida.
La población actual de cujizal es de 226 personas, se establece una tasa de
crecimiento poblacional de 3,5% anual y se introduce el dato de la proyección a 25
años esto da el numero de pobladores que habrá en el Sector Cujizal en 25 años.
Luego con ese número de personas se divide entre número de personas por
vivienda según INE y se obtiene el número de viviendas que habrá en el sector
cujisal en 25 años:
Luego con esos datos se obtuvo el caudal total de diseño que se destinara al
dimensionamiento de la red de gas:
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El volumen de gas requerido para el Sector Cujizal fue de 0.00768 MMPCND
obtenidos a partir de un número de viviendas proyectadas a 25 años de 96
viviendas. El caudal comercial no fue requerido debido a que el número de
viviendas y el sector son muy pequeños por ende no es necesario proyectar un
establecimiento de alto consumo de gas, este sector es un sector recién fundado y
las viviendas levantadas.
Las características de diseño del punto de alimentación o entrega, se indican a
continuación:
Presión Inicial Máxima: 60 lpcm.
Presión Inicial Mínima: 40 lpcm.
Flujo de Diseño: 0,00768 MMPCND.
Utilización de válvulas y bridas de acero al carbono con clasificación ANSI
150 (275 lpcm a 100ºF). Todo el diseño de la red de distribución se hizo basado en
el código ASME B31.8 “Gas Transmission and Distribution Systems” (2002).
Para llevar a cabo el diseño de la red se evaluaron las alternativas técnico-
económicas, utilizando el criterio de minimizar los costos de inversión y
asegurándose de obtener la máxima presión posible en el nodo más desfavorable
de la red (igual o mayor a 20.0 lpcm). Para ello se utilizó el criterio de seccionar la
red por sectores.
Para fines de diseño, se utilizó una presión de 50,0 psig a la salida de la
Estación de Distrito, la cual distribuirá el flujo de gas a través de las líneas
troncales y de distribución a los usuarios. El criterio de utilizar estos niveles
de presión permitió el uso de tubería de polietileno de alta densidad (PEAD) en
toda la extensión de la red de distribución, sin la necesidad de construir nuevas
estaciones o subestaciones de distrito.
Fueron los siguientes:
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Figura 24. Datos de Entrada Simulador GASNET. Sección Redes Cerradas.
Datos/ Generalidades.
Fuente: Martínez, “ICONSA” (1994).
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Figura 25. Datos de Entrada Simulador GASNET. Sección Redes Cerradas.
Datos/ Detalles “Malla 1”.
Fuente: Ingenieros Consultores y Asociados C.A. (ICONSA), Macías Martínez
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Figura 26. Datos de Entrada Simulador GASNET. Sección Redes Cerradas.
Datos/ Detalles “Malla 2”.
Fuente: Martínez, “ICONSA” (1994).
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Figura 27. Datos de Entrada Simulador GASNET. Sección Redes Cerradas.
Datos/ Detalles “Malla 3”.
Fuente: Martínez, “ICONSA” (1994).
DERECHOS RESERVADOS
Page 98
Figura 28. Datos de Entrada Simulador GASNET. Sección Redes Cerradas.
Datos/ Detalles “Malla 4”.
Fuente: Martínez, “ICONSA” (1994).
DERECHOS RESERVADOS
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Figura 29. Datos de Entrada Simulador GASNET. Sección Redes Cerradas.
Datos/ Detalles “Malla 5”.
Fuente: Martínez, “ICONSA” (1994).
DERECHOS RESERVADOS
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Los resultados fueron los siguientes:
Figura 30. Simulador GASNET. Sección Redes Cerradas
Resultados/Presiones de la Red “Malla 1 y 2”.
Fuente: Martínez, “ICONSA” (1994).
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Figura 31. Simulador GASNET. Sección Redes Cerradas
Resultados/Presiones de la Red “Malla 3 y 4”
Fuente: Ingenieros Consultores y Asociados C.A. (ICONSA), Macías Martínez
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Figura 32. Simulador GASNET. Sección Redes Cerradas
Resultados/Presiones de la Red “Malla 5”
Fuente: Martínez, “ICONSA” (1994). DERECHOS RESERVADOS
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Figura 33. Simulador GASNET. Sección Redes Cerradas.
Resultados/Velocidad de erosión, Velocidad de salida y densidad de salida “Malla
1, 2 y 3“
Fuente: Martínez, “ICONSA” (1994).
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Figura 34. Simulador GASNET. Sección Redes Cerradas.
Resultados/Velocidad de erosión, Velocidad de salida y densidad de salida “Malla
4, 5“
Fuente: Martínez, “ICONSA” (1994).
La presión de operación de 50 psig se mantiene a través de la red, valores
deseados ya que con dicho valor de presión se pueden implementar expansiones
futuras. Por otro lado, los caudales cumplen con el método de Hardy Cross lo que
garantizó la buena distribución a través del sistema, manteniendo flujos de gas
adecuados al consumo de cada tramo de la red.
En cuanto a la dirección de los caudales, fueron corregidos los tramos que van
del nodo 3 al 4, y del nodo 12 al nodo 3, del nodo 8 al nodo 7, los cuales fueron
asumidos inicialmente para el cálculo en sentido de las agujas del reloj. Además
DERECHOS RESERVADOS
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el simulador permitió conocer las velocidades de erosión, velocidad de salida y
densidad de salida del gas, así como también la longitud equivalente de tubería.
Esto es de gran importancia, ya que el sistema requiere de la instalación de
una tubería paralela por cada tramo, evitando el corte de circulación vial
(COVENIN 928.78). Se puede notar las diferencias de longitudes equivalentes
con respecto al diámetro de 2,252 pulg., esto debido a que el diámetro de la otra
tubería (paralela) suele ser diferente favoreciendo el cálculo de la red también, ya
que funciona como un lazo aumentando la capacidad del sistema.
4.4 Diagramas de flujo
Diagrama de flujo
Los diagramas de flujo fueron anexados en la última parte de este trabajo de
grado, (anexo 1 y 2).
Lista de equipos mayores
• Tuberías
• Válvulas
Normas usadas en la ingeniería conceptual de la red de gas domestico:
• Normas, leyes e instituciones públicas:
• Norma, American Society of Mechanical Engineers (ASME).
• Norma ,American Society for testing materials (ASTM)
• Centro de Formación y Adiestramiento de Petróleos de Venezuela y sus
filiales (CEPET)
• Comisión Venezolana de Normas Industriales (Normas COVENIN)
• Ley Orgánica de Hidrocarburos Gaseosos. (2000).
DERECHOS RESERVADOS
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• La Industria del Gas en Venezuela (CORPOVEN). (1998)
• Normas para la Instalación de Sistema de Gas Natural en Edificaciones y
para la Construcción de Red de Gas en la Ciudad. (1970).
• PDVSA GAS.
• Resoluciones del Ministerio de Energía y Petróleo (MEP) Unificación de
• Unificación de Normas Españolas, (normas UNE).
4.5 Planos de planta y detalle
En los planos de la red de distribución aquí presentados se incluyen todas las
especificaciones, observaciones, modificaciones y detalles realizados durante la
ejecución del proyecto y estos están a una escala 1:1000. A continuación se
presenta la siguiente planimetría:
Plano general del sistema de distribución. Urbanismo del sector
especificando los ramales de distribución (ver anexo 4).
Plano general de detalles (ver anexo 5).
4.6 Otros resultados
El estimado de costos clase IV se incluyo en los anexos (ver anexo 3)
DERECHOS RESERVADOS
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Conclusiones
En el Sector Cujizal, con este sistema de redes de gas de mediana presión,
si a la alcaldía se le aprueba el presupuesto para la construcción del mismo se
solventará uno de los problemas que afecta a la población de este los cuales
carece de una red distribución de gas domestico, teniendo así un sistema de gas
doméstico eficiente, continuo y seguro.
El diseño de la red proyectado a 25 años permitirá que la red se siga
expandiendo a medida que la población del Sector Cujizal valla en crecimiento de
número de pobladores.
Los diámetros internos de la tubería de PEAD son mayores con respecto al
acero al carbono también utilizado para las redes de distribución de gas,
favoreciendo el flujo volumétrico y la caída de presión en el sistema.
Los resultados arrojados por el simulador fueron los deseados, ya que la
presión de operación de 50 psig se mantiene en toda la red
y la distribución del flujo es apropiada al consumo del gas en cada tramo,
cumpliendo con el Método de Hardy Cross.
La aplicación de la rata de consumo de 80 PCND (pies cúbicos
normales diarios) permitió que el cálculo de la red fuera a condiciones más
reales. El Ministerio de Energía y Petróleo establece en su resolución 323
una rata de consumo doméstico de 40 m3/mes luego de mediciones en la
Región Central Venezolana, pero en otros estudios de PDVSA GAS en el
Occidente del país arrojaron que en dicha región existe un mayor consumo
doméstico del gas.
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La simulación del proceso permitió cálculos adicionales para la red
como longitud equivalente de tubería, velocidad de erosión, velocidad de
salida y densidad de salida de gas, de gran importancia para evitar cortes de
circulación vial, contaminación ambiental (entre ellas sónica) y estimar
pérdidas de energía y daños al material.
El análisis de costo se realizo con datos suministrados por la Alcaldía
de la cañada de Urdaneta y por la empresa REVINCA, los datos
suministrados por estas dos entidades fueron fundamentales para que
pudiera hacerse el análisis de costos mediante el software MAPREX
especialmente diseñado para realizar análisis de costos.
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Recomendaciones
Se recomienda:
En cuanto al sistema de red de gas, se hace necesaria la construcción de
este por etapas de manera progresiva y con la participación de la comunidad para
ofrecerle un servicio digno en función de sus necesidades con el propósito de
mediar el problema existente.
En todo diseño de una red de distribución de gas, las bases y criterios
deben estar fundamentadas y regidas por normas, resoluciones, gacetas oficiales,
estadísticas, etc. Además de establecer dichos criterios bajo condiciones reales
para garantizar el buen funcionamiento de la red de distribución y bajo
proyecciones que permitan el crecimiento de la misma.
Se recomienda simular la red ya que se realiza un cálculo rápido y real, es
una experimentación económica, permite la repetición del ensayo y extrapolar
los valores de las variables.
El simulador GASNET resulta muy apropiado y fácil de manipular para el
cálculo de caídas de presiones en redes cerradas. Es por eso, que se
recomienda su uso para posteriores diseños de sistemas de distribución, ya que
cuenta un con método sencillo como el de Hardy Cross y una ecuación favorable
para los cálculos de caudales, diámetros internos de tubería y caídas de
presiones como la ecuación de Weymouth.
Es recomendable verificar en campo cada una de las calles, tramos,
revisar que todo correcto en los planos existentes, ya que el plano de planta
general es de gran ayuda para el seccionamiento de la red y sobre el mismo se
dibujará la red que permite construir organizadamente el sistema finalmente.
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La metodología utilizada se recomienda ya que con la misma se pueden
realizar los cálculos no solo de caída de presión. En caso de contar con este
dato, se pueden estimar también los diámetros internos de tubería, longitudes
equivalentes de tubería, velocidades de erosión, velocidades de salida y
densidad de salida del gas.
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