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CONSTRUCCIÓN DE UNA BATERÍA DE SEPARACIÓN Y UNA ESTACIÓN

DE COMPRESIÓN PARA EL MANEJO DE LA PRODUCCIÓN DE ACEITE Y
GAS DEL CAMPO GUARICHO DEL ACTIVO INTEGRAL CINCO
PRESIDENTES

ANÁLISIS HIDRÁULICO DEL SISTEMA DE DESFOGUES (CABEZAL Y

LÍNEA AL QUEMADOR)

MC-A-001C

FECHA: Diciembre del 2009

REV: B

ELABORÓ: REVISÓ: COORDINÓ:

ING. CARLOS ENRIQUE SOTO MERCADER ARQ. GABRIELA CAMACHO ANGULO ING.JAVIER DE LA O L.

MC-A-009 Dimensionamiento del Rectificador de baja presión Página 1 de 7

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CONTENIDO

1.- OBJETIVO

2.- INTRODUCCIÓN

3.- CONSIDERACIONES DE DISEÑO

4.- MÉTODO DE CÁLCULO

5.- DESARROLLO

6.- CONCLUSIONES

7.- REFERENCIAS

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1. - OBJETIVO
Análisis hidráulico de las líneas pertenecientes al sistema de desfogues (cabezal de
desfogues y línea al quemador elevado) el cual se instalará en la Batería Guaricho,
perteneciente al Activo Integral 5 Presidentes.

2. - DESCRIPCIÓN DEL PROCESO

La Batería de separación Guaricho contará con un sistema de desfogues el cuál

consistirá en un cabezal de desfogues, el cuál recibirá los desfogues generados por
la operación de las válvulas de seguridad de presión. El cabezal de desfogues tendrá
como punto final un paquete de regulación para amortiguar el desfogue más crítico
que en este caso corresponderá al desfogue del separador S.H.A.P. - 100/200.

Tabla 2.1 Condiciónes de operación del quemador elevado QE-200

Instalación
Presión Temperatura (º Gas Líquidos
(kg/cm2) C) (MMPCSD) (BPD)
Gas de desfogues
(condición crítica) 2.0 30.00 30.00 0.00

3.- CONSIDERACIONES
Los flujos de gas así como sus condiciones se muestran en el DFP A-210 y las corridas
anexas a esta memoria. Se considera una presión en la punta de la boquilla de 14.7 psia
con una presión de llegada al quemador de 5 psig (ver punto 8.1.3.1, inciso b1 de la
NRF-031-PEMEX-2007). A fin de dimensionar las líneas de desfogues, se empleará el
método iterativo de L´apple para encontrar la presión de ajuste del paquete de
regulación de gas al quemador.
4.- MÉTODO DE CÁLCULO
Diámetro de flujo en función del número de Mach:
0 .5

Área de flujo gaseoso:

d
int
−5
2 =1. 702 x10 ×  W Z ×T
P 1 ×Ma1 MW   (1).

d (2).
int 2
A f =π ×
4
Flux másico:

W (3).
G=
Af
Número de Reynolds:
d int G
Re= (4).
μ

Factor de Fricción:
2

[
f =1 . 6434 / ln  0 .
135× ε
d int

6 .5
Re

] (5).

Factor de resistencia friccional:

f ×L (6).
N=
d in t

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Flux de masa crítico:

G Ci=12.6P 0  MW / ZT 0 0 .5 (7).

Despejando la presión de ajuste inicial:

G Ci
P 0= (7a).
12 . 6× MW / ZT 0 0 . 5

NOMENCLATURA SIGNIFICADO UNIDADES

W Velocidad másica del gas de desfogues. lb/h
P0 Presión absoluta a las condiciones iniciales de operación psia
P1 Presión absoluta a las condiciones de operación en el punto final psia
Z Factor de compresibilidad del gas. adimensional
T Temperatura de operación en el punto final. °R
T0 Temperatura en el punto inicial. °R
dint Diámetro interior de la tubería. pulg.
L Longitud de tubería. pies
G Flux másico. lb/ft2 s
Gci Flux másico crítico. lb/ft2 s
MW Peso molecular del gas. lb/lbmol
Ma1 Número de Mach evaluado a las condiciones finales adimensional
Af Área de flujo ft2
µ Viscosidad del gas lbm/ ft s
ε Rugosidad relativa (0.00015092 para tubería nueva de acero) ft
Re Número de Reynolds adimensional
f Factor de fricción de Moody. adimensional

5.- DESARROLLO
5.1 Datos de diseño:
Flujo volumétrico estándar de gas 30.00 MMPCSD (Capacidad en B.U.)
W = Flujo másico de gas 27034.60 kg/h (Corrida de Hysys)
59547.58 lb/h
MW = Peso molecular del gas 18.09 (Corrida de Hysys)
Z = Factor de compresibilidad 1.00 ft3/seg. (Corrida de Hysys)
T0 = Temperatura gas en el punto inicial 30.42 °C (Corrida de Hysys)
546.43 °R
T1 = Temperatura en base quemador 30.93 °C (Corrida de Hysys)
547.34 °R
P1 = Presión en base de quemador 5.00 psig (Corrida de Hysys)
19.70 psia
k = relación de calores específicos 1.28 (Corrida de Hysys)
L = Longitud de tuberìa 430 m. (PLG E-001)
1410.76 ft
µ = Viscosidad del gas 0.01 cP (Corrida de Hysys)
0 lbm/ ft s
ε = Rugosidad relativa 0 ft

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Ma = Número de Mach 0.37

5.2 Cálculo del diámetro óptimo de transporte en función del número de Mach(ecuación 1).

d 2= 0.675 ft
d= 0.822 ft
d in t= 9.862 in

Se tomará el diámetro inmediato superior para la tubería de desfogue, en este caso corresponde a un diámetro
de 10 pulgadas, cedula 40:

d nom= 10 pulgadas d int= 10.02 pulg

0.84 ft 0.82
5.3 Cálculo de àrea de flujo:

Af= 78.854 in2

0.548 ft2

5.4 Cálculo del flux màsico actual:

G= 30.206

5.5 Cálculo de nùmero de Reynolds:

Re= 3278245.78

ε/ d int= 0

5.6 Cálculo del factor de fricción:

f= 0.0148

5.7 Cálculo del factor de resistencia friccional:

N= 24.98

5.8 De aquí se deberá iterar hasta obtener valores de P0 que coincidan entre si.
Proponiendo P 0= 46.70 psia

P1 0.42
=
P0 P1
De la gráfica de Lapple (página 111 API STD 521) se tiene para los valores de y N = 25:
P0
G 0.3
=
G Ci
Calculando el flujo real de gas corregido:

G Ci= 100.69 lbm/ft2s

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Calculando la presión en el punto inicial por iteración:

P 0 i= 43.842

Segunda iteraciòn:
Proponiendo P 0= 43.842 psia

P1 0.449
=
P0
De la gráfica de Lapple (página 111 API STD 521) se tiene para los valores de P 1 y N = 25:
P0
G 0.3
=
G Ci
Calculando el flujo real de gas corregido:

G Ci= 100.688 lbm/ft2s

Calculando la presión en el punto inicial por iteración:

P 0 i=
43.842 psia
2.05 kg/cm2
Por lo que la presión de ajuste en el paquete de regulación será de 43.84 psia.

6.- CONCLUSIONES

1).-API STD 521 JAN 2007 . "Pressure Relieving and Depressuring Systems".
7.- REFERENCIAS
2).-NRF-031-PEMEX-2007, "Sistemas de desfogues y quemadores en instalaciones de Pemex Exploración y
Producción".

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