FACULTAD DE INGENIERA ESCUELA ACAD!MICO PROFESIONAL DE INGENIERA MECÁNICA ESTUDIANTE: •
JULCA ULLOA, Jesus Alberto
CURSO:
TRANSPORTE TRANSPORT E MECÁNICO
GASODUCTOS
DOCENTE:
ING. AGUADO MERE HECTOR tr
CICLO:
X
2015
INDICE
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO DE INGENIERIA MECÁNICA I.
ESCUELA
Gas Combustb Combustb!"... !"....... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ .......... ............. ......... ..# #
II. I$sta!a% I$sta!a%o$"s o$"s &" Gas..... Gas......... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ......... ............ .............. ...........# ....# III.
T'os T'os &" &" I$sta!a% I$sta!a%o$"s o$"s &" Gas..... Gas......... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ .......... ..........5 ....5
R"&"s R"&"s &" &st(bu%)$ a !as %u&a&"s.............. %u&a&"s......................... ............................................ ................................. 5 I$sta!a%o$"s %o!"%t*as............... %o!"%t*as.......................... ..................... .................................................... .......................................... 5 I$sta!a%o$"s $&*&ua!"s................ $&*&ua!"s........................... ..................... ................................................ ...................................... 5 IV. IV.
GASODUCT GASODUCTO. O..... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ......... ............ ............... ............... ......... +
#.1. R"s",a R"s",a -st)(%a -st)(%a..... ......... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ .......... ............. .............+ ......+ #.2. D" D"$%)$ $%)$ &" Gaso&u%to. Gaso&u%to..... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ .......... ............. ........./ ../ #.. E!"m"$tos u" %o$o(ma$ %o$o(ma$ u$ 3aso&u%to4.................... 3aso&u%to4............................................ ........................ #.2. T'os &" R"&"s 6 Tub"(7as................. ub"(7as........................... ..................... ..................... ..................... .................. ....... #.2.1. #.2.1. Sst"mas Sst"mas &" R"%o!"%%)$. "%o!"%%)$..... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ .......... ............. .............. ........... .... #.2.2. #.2.2. Sst"mas Sst"mas &" t(a$sms t(a$sms)$.. )$...... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........... ............... ............... ..............10 .......10 Ca(a%t"(7st%as Ca(a%t"(7st%as &" !as tub"(7as................ tub"(7as.......................... ..................... ..................... ............................. ................... 10 Co$st(u%%)$ &"! Gaso&u%to............... Gaso&u%to.......................... ..................... ..................... ..................... .......................10 .............10 C(t"(os O'"(at*os 6 &" Ds",o................. Ds",o............................ ...................... ..................... ........................11 ..............11 8a%to("s u" I$9u6"$ "$ "! T(a$s'o(t" &" Gas Natu(a! 'o( Tub"(7as.........11 #./.1
:("s)$ :("s)$ 6 T"m'"(atu "m'"(atu(a4.. (a4...... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ............11 ........11
#./.2
Com'(" Com'("sb! sb!&a& &a& &"! Gas..... Gas......... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ............ ...........12 ...12
:(o%"sos u" I$9u6"$ "$ "! T(a$s'o(t" &"! Gas Natu(a! 'o( Tub"(7as.......12 #..1
8o(ma 8o(ma%)$ %)$ &" -&(atos4.. -&(atos4...... ........ ........ ........ ........ ........ ......... ............. ............... .............. ...............12 ........12
#..2
8o(ma 8o(ma%)$ %)$ &" L7u&o L7u&os... s....... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........... ........1 .1
#..
D"'os%)$ D"'os%)$ &" As;!t"$ As;!t"$os.. os...... ........ ........ ........ ........ ........ ........... .............. .............. ............... ...........1 ...1
V. Im'a%to Im'a%to amb"$ta amb"$ta!! &" !os 3aso&u%tos 3aso&u%tos4..... 4......... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ......... ......1 .1 VI.
Ma$t"$m Ma$t"$m"$to "$to &" u$ Gaso&u%to Gaso&u%to..... ......... ........ ........ ........ ........ ........ ........ .......... .............. ............... .........15 ..15
+.1. V3!a$% V3!a$%a a :"()&%a :"()&%a &" !os Gaso&u%to Gaso&u%tos.... s........ ........ ........ ........ ........ .......... .............. ..............15 ......15 +.2. :at(u!!a<" at(u!!a<" &"! Gaso&u%to Gaso&u%to..... ......... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........... .............. ..............15 .......15 +.. Estu&o &" 8u3as......... 8u3as.................... ..................... ..................... ...................... ..................... ..................... ................ .....15 15 +.#. R"%ub( R"%ub(m"$ m"$tos tos :(ot"% :(ot"%to( to("s... "s....... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........... .............. ...........15 ....15 +.5. La Co((&a Co((&a &" -"((am -"((am"$ta "$ta..... ......... ........ ........ ........ ........ ......... ............ ............... ............... .............. ..........1+ ...1+ +.+. M"&%)$ M"&%)$ &" 'ot"$%a 'ot"$%a!! a $t"(*a!os $t"(*a!os %o(tos.... %o(tos........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ .......... ........1/ ..1/ +.=. M"&%)$ M"&%)$ &" Es'"so( Es'"so("s... "s....... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ............ ............... .............. ............... ...........1 ...1 VII.
:ROCESO :ROCESO DE D"s'(" D"s'("su(> su(>a%) a%)$ $ &" u$ Gaso&u%to. Gaso&u%to..... ........ .......... ............. ............... .........1 .1
VIII. VIII. :(o%"s :(o%"so o &" Co((os Co((os)$ )$ "$ Gaso&u%to Gaso&u%tos.... s........ ........ ........ ........ ........ ........ ......... ............ .............. ..........1 ...1 /.1. T'os T'os &" Co((os)$. Co((os)$..... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ .......... ............. ............... .............20 .....20 TRANS:OR TRANS:ORTE TE MECÁNICO MECÁNICO
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/.2. :(u"bas :(u"bas 'a(a 'a(a !a &"t"%%)$ &"t"%%)$ &" %o((os)$. %o((os)$..... ........ ........ ........ ........ ........ ........... .............. ...........22 ....22 /.. M@to&os M@to&os 'a(a 'a(a '("*"$( '("*"$( !a %o(( %o((os)$ os)$..... ......... ........ ......... ............ .............. ............... ............... .........2 ..2 IX.
S"3u(&a& S"3u(&a& "$ !os Gaso&u%to Gaso&u%tos.... s........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ..........2# ......2#
X. No(mas No(mas A'!%ab!" A'!%ab!"s... s....... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........... ............... ............... .............. ............25 .....25 XI. XI.
C(t" C(t"(o (oss &" &s",o &s",o 6 %o$st( %o$st(u%% u%%)$ )$ &" 3aso&u% 3aso&u%to.. to..... ...... ..... ..... ...... ...... ...... ..... ...... ........2 ....25 5
11.1.
:("so :("so$"s $"s o'"(at* o'"(at*as.. as...... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ .......25 ...25
11.2. 11.2. No(ma No(mass %)&3o %)&3oss 6 "st; "st;$&a $&a(("s ut!> ut!>a&o a&oss "$ !a %o$s %o$st(u t(u%% %%)$ )$ &" sst"mas &" tub"(7as............... tub"(7as......................... ..................... ..................... ..................... ................................... ........................ 2+ 11.. 11..
D"t"(m$ D"t"( m$a% a%)$ )$ &" &" "s'" "s'"so( so( '("s) '("s)$ $ 6 t"m'"( t"m'"(atu atu(a (ass &" &s",o &s",o.. 2+
11..1. :("s)$ :("s)$ &" &s",o Bm;ma 6 m7$ma...................................... 2+ 11..2. T"m'"(atu(a "m'"(atu(a &" &s",o &s",o Bm;ma 6 m$ma............ m$ma..............................2= ..................2= 11... Es'"so( &" 'a("&............. 'a("&........................ ..................... ..................... ..................... ..................... ................ .....2= 2= 11.#.
BASME BASME 1/ COVENIN COVENIN 5+=2000.. 5+=2000...... ........ ........ ......... ............. ............... .............. .............2/ ......2/
11.5.
8)(mu!as 8)(mu!as &" %;!%u!o %;!%u!o.... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........... ..............2 .......2
11.+.
:(ot"%% :(ot"%%)$ )$ a$t%o(( a$t%o((os*a os*a.... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ............ ............... .............. ............... .........0 .0
11.=.
Es'"%%a Es'"%%a%o$" %o$"ss &" &" so!&a&u(a so!&a&u(a..... ......... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ......... .............1 ........1
11./.
:!a$os :!a$os 6 "s'"%%a "s'"%%a%o$" %o$"ss t@%$%as.. t@%$%as...... ........ ........ ........ ........ .......... ............. .............. ............2 .....2
11..
S"3u(&a&. S"3u(&a&..... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ............ ............... .............. ......... ..+ +
11.10. 11.10. :("*s :("*s)$ )$ &" !a &"ma$&a.. &"ma$&a...... ........ ........ ........ ........ ........ ......... ............ ............... ............... .............. .........+ ..+ 11.11. :(u"bas.......... :(u"bas.................... ..................... ..................... ..................... ...................... ..................... ..................... ................ .....+ + 11.12. 8o(ma%)$ 8o(ma%)$ &" F&(atos................ F&(atos........................... ..................... ..................... ............................. .................. = XII.
Co$%!uso$ Co$%!uso$"s.. "s...... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........... ......... ../ /
XIII. b!o3(a7a.............. b!o3(a7a........................ ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ........................ .............
INTRODUCCION
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Toda sustancia que se halle en fase gaseosa en la naturaleza y que intervenga en los equilibrios químicos que tiene lugar bajo la corteza terrestre o en su superficie se considera gas natural. Este contiene elementos orgánicos importantes como materias primas para la industria petrolera y química. De allí radica la importancia de su extraccin. El gas natural natural se extrae extrae de pozos pozos subterr subterráne áneos os o submari submarinos nos!! este este proces proceso o de extraccin es muy similar al del petrleo. "osteriormente se le extrae el exceso de agua! así como tambi#n sus impurezas. $omo generalmente los yacimientos de gas natural están alejados de las zonas urbanas! se debe transportar a trav#s de un tubo subterráneo! denominado gasoducto %resultado de la suma de las palabras gas y ducto&! hasta los centros de consumo El sistema sistema de transporte transporte de 'as (atural en )enezuela )enezuela conecta conecta las diferentes diferentes regiones regiones productoras con los centros de consumo y exportacin! los cuales están separados en al menos *+++ ,m! estando las diferentes zonas productoras del país. -n sistema de gas está conformado por un conjunto de instalaciones y equipos necesarios para el manejo de gas desde su extraccin hasta los sitios de utilizacin. El gas es transportado a trav#s de tuberías denominados gasoductos! tambi#n conocidos como líneas de distribucin y recoleccin de gas! cuyos diámetros dependen del volumen de gas a transferir y la presin requerida de transmisin! su longitud puede variar de cientos de metros a miles de ,ilmetros! dependiendo de la fuente de origen! y el objetivo a donde debe de ser transportado. En los campos campos petrol petrolífe íferos ros yo gasífe gasíferos ros se habla habla de gas de baja! baja! mediana mediana y alta alta presin. Estas designaciones son importantes porque determinan la capacidad o fuerza propia %presin& de flujo que por sí tiene el gas producido de los pozos. /a presin hace posible la recole recolecci ccin n del gas y su transmi transmisi sin n por tuberí tubería a %gasod %gasoduct ucto& o& de determi determinada nada longitud longitud y diámetro. El gas como componente esencial de los hidrocarburos se relaciona en diferentes aspec aspecto toss con con el petr petrl leo eo!! entr entre e ella ellass está está las las carac caracte terí ríst stic icas as de su compo composi sici cin n!! su comportamiento volum#trico bajo la accin de la presin y la temperatura y su compresibilidad! su contenido de hidrocarburos líquidos! su utilizacin como energ#tico! el gas en las refinerías y en la petroquímica como materia prima y otros aspectos tecnolgicos referentes al manejo y a la utilizacin del gas. 0ucho de lo anteriormente anteriormente mencionado mencionado tiene aplicacin aplicacin en el transporte transporte de gas por gasoductos. gasoductos. /a construccin construccin de los gasoductos precisa de una tecnología especializada especializada para obtener los resultados deseados.
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'23 $405-3T15/E. -n gas combustible es un gas que se utiliza como combustible para producir energía
t#rmica mediante un proceso de combustin.
Gas Natural El gas natural es una fuente de energía no renovable formada por una mezcla de gases que se encuentra frecuentemente en yacimientos fsiles! no6asociado! disuelto o asociado con petrleo o en depsitos de carbn. Está compuesto principalmente por metano en cantidades que com7nmente pueden superar el 8+ 89:! y suele contener otros gases como nitrgeno! etano! $4;! <;3! butano! propano! mercaptanos y trazas de hidrocarburos más pesados. 3us principales usos son= > En instalaciones de aprovechamiento de tipo dom#stico! comercial e industrial. > En procesos en los que se requiere gran cantidad de energía t#rmica como lo es en hornos para procesamiento de metales! vidrios! cerámica! pasteurizacin! corte de metales! soldaduras! etc. El gas natural es el gas combustible más habitual! pero existen otros como= •
Gas licuado del petróleo (GLP)! como propano o butano. 3e obtienen mayoritariamente en la destilacin fraccionada del petrleo. 4tra parte es obtenida al separarlos del gas natural.
•
Hidrógeno. 3e obtiene a partir de la electrlisis del agua invirtiendo energía el#ctrica! o a partir de gas natural. Es un vector energ#tico y no una fuente de energía primaria. "uede llegar a ser utilizado en el futuro como gas combustible con una mejora de la tecnología.
II"
•
Gas de alu!rado %<; y $4;&! tambi#n conocido como gas de hulla o gas ciudad.
•
Gas de agua %<; y $4&. IN#T$L$CIONE# DE G$#" /as 1nstalaciones de
gas! se
conocen
tambi#n como
?1nstalaciones
de
2provechamiento? las cuales constan de recipientes %portátiles y estacionarios&! redes de tuberías! conexiones y artefactos de control y seguridad necesarios y adecuados seg7n ?(ormas de calidad? que correspondan para conducir el gas desde los recipientes que lo contienen hasta los aparatos de consumo.
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III"
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TIPO# DE IN#T$L$CIONE# DE G$#"
/as instalaciones las podemos dividir en cuatro tramos= *. ;. @. A.
/as redes de distribucin en las ciudades. /as instalaciones colectivas. /as instalaciones individuales. /os gasoductos.
Bedes de distribucin a las ciudades /as redes de distribucin distribuyen el combustible dentro de las ciudades. )an desde la estacin de regulacin y control hasta el regulador que adecua la presin a la instalacin privada %com7n o individual&. El gas es distribuido en media presin= • •
0edia presin 2 %+.+9 bar C " C +.A bar& 0edia presin 5 %+.A bar C " C A bar&
Están construidas con tubos de polietileno de alta densidad unidos mediante fusin o de acero unidos mediante soldadura el#ctrica. El trazado se hace en forma de malla para evitar las interrupciones de suministro en caso de avería en alg7n punto.
Instalaciones colecti%as" 3on de propiedad privada. Distribuyen el gas desde la red de distribucin de la compaía hasta las instalaciones individuales de cada usuario. Empiezan en la llave de acometida o de edificio y acaban en la llave de entrada a los contadores individuales. Están construidas en= • •
6tubos de acero unidos mediante soldadura el#ctrica. 6tubos de cobre unidos mediante soldadura blanda.
"ueden estar alimentadas a media 5 %+.+9 bar C " C +.A bar& o baja presin %" C +.+9 bar&. 1nstalaciones individuales "ertenecen a cada usuario. El gas conducido lo es en baja presin %" C +.+9 bar& $onectan la instalacin com7n con los aparatos de consumo. /a instalacin va desde la llave de abonado! donde se conecta con la instalacin com7n! hasta la llave que tiene que existir en cada uno de los aparatos de consumo %calderas! calentadores! cocinas...&. 1ncluye el contador individual y los reguladores de presin. Están realizadas con tubos de cobre unidos mediante soldadura blanda! algunos elementos pueden unirse mediante roscas.
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G$#ODUCTO"
'"" Resea Histórica" El gas natural es hoy en día una fuente de energía que circula bajo el suelo de la mayor parte de las ciudades del mundo civilizado aporta comodidad dom#stica y provee a la industria de la energía que necesita. "aradjicamente! el gas natural que ahora llamamos ?la energía del futuro? es conocido por la humanidad hace miles de aos. /os hombres primitivos observaban las llamaradas que se producían en los pantanos cuando caía un rayo. Desde entonces! el tercer estado de la materia! el gaseoso! no ha dejado de inspirar curiosidad y temor! por lo misterioso e intangible de su naturaleza. /os primeros descubrimientos de yacimientos de gas natural fueron hechos en 1rán entre los aos F+++ y ;+++ a.$. Estos yacimientos de gas! probablemente encendidos por primera vez mediante alg7n relámpago! sirvieron para alimentar los ?fuegos eternos? de los adoradores del fuego de la antigua "ersia. Tambi#n se menciona el uso del gas natural en $hina hacia el 8++ a.$. "recisamente en $hina se reporta la perforacin del primer pozo conocido de gas natural! de *9+ metros de profundidad! en el ;** a.$. /os chinos perforaban sus pozos con varas de bamb7 y primitivas brocas de percusin! con el propsito expreso de buscar gas en yacimientos de caliza. Guemaban el gas para secar las rocas de sal que encontraban entre las capas de caliza. En el siglo )11 en Hapn se descubri la existencia de un pozo de gas. /as civilizaciones griega y romana! así como la Edad 0edia! conocieron los efectos de la combustin del gas. En el siglo I)1 "aracelso! alquimista y m#dico suizo! produjo por primera vez gas combustible %hidrgeno& por contacto de ácidos con metales y lo llam ?espíritu salvaje? Huan 5autista van
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1nstalacin de Tubería de bamb7 por los chinos %3iglo I& Tambi#n en 2lemania! en *L;L! se alumbraron las calles de Dresden en un gran acontecimiento! en presencia del Bey de 3ajonia. 'racias al aporte del austriaco $arl 2uer %con el mechero que lleva su nombre&! a partir de *L89! el gas de alumbrado adquiri gran importancia en las principales ciudades del mundo. 3u aplicacin como fuente de luz y calor se desarroll aceleradamente por su facilidad de transporte por tuberías y la sencillez de la regulacin y control de la llama! en una #poca en que no existía la electricidad.
De acuerdo con lo anterior! en principio el gas que comenz a utilizarse en las ciudades europeas fue de origen manufacturado! obtenido de la destilacin o carbonizacin de la hulla. Este gas prepar el camino tecnolgico a la posterior utilizacin del gas natural. /os Estados -nidos fueron los pioneros de la exploracin y explotacin del gas natural. En *L;*! los habitantes de Mredonia %cerca de (ueva Nor,&! hicieron un pozo de nueve metros de profundidad y condujeron el gas por tuberías de madera y de plomo a varias casas para su alumbrado.
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2 lo largo del siglo I1I! el uso del gas natural permaneci localizado porque no había forma de transportar grandes cantidades de gas a trav#s de largas distancias! razn por la que el gas natural se mantuvo desplazado del desarrollo industrial por el carbn y el petrleo. 2 comienzos de *8++ el gas manufacturado es implementado en 2rgentina! país con mayor historial en /atinoam#rica en este tema. 2 partir de *8@+ comenzaron a explotarse en los Estados -nidos los yacimientos de gas! independientemente de los petrolíferos.
'"*" De+inición de Gasoducto" 3on conducciones de acero o polietileno! que sirven para transportar gases combustibles a gran escala! por las que circulan a alta presin. /os gasoductos son tubos inmensos empleados para transportar gas natural. /os gasoductos pueden transportar combustible desde los pozos de produccin hasta las refinerías y luego a terminales de almacenamiento y distribucin. 0uchos gasoductos son subterráneos. /os construidos sobre el terreno se usan a menudo para transportar combustible hasta terminales marinas y desde ahí a otros lugares.
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/as terminales marinas emplean gasoductos para cargar y descargar buques cisterna y otros barcos que transportan gas natural licuado. En las terminales marinas! los gasoductos transportan combustible a tanques de almacenamiento y luego a barcos para transporte a instalaciones de procesamiento y refinamiento. El combustible se descarga por medio de gasoductos de los buques cisterna a tanques de almacenamiento y se carga a pequeas embarcaciones como barcazas para transporte posterior. 2unque los gasoductos tienen una buena trayectoria en materia de seguridad! pueden averiarse y causar escapes! derrames o explosiones. "ueden averiarse por causa de corrosin! daos por excavacin! daos por las condiciones del tiempo u otras fuentes externas o por defectos de los materiales. Esas averías pueden ocasionar daos al ser humano y aun la muerte! exponer a las personas y a la vida silvestre a contaminantes peligrosos y causar dao al medio ambiente y a la propiedad.
'"," Eleentos -ue con+oran un gasoducto.
H /a tubería misma. H /os caminos de acceso o mantenimiento. H /as estaciones de recepcin! de despacho! y de control! y las estaciones de compresores o bombeo.
H Debido a la friccin interna y los cambios de elevacin a lo largo de la línea! se requieren estaciones de refuerzo a intervalos regulares %por ejemplo! aproximadamente cada K+ ,m en los gasoductos! o poliductos que son muy largos! se instalan las estaciones de compresin a intervalos apropiados a lo largo de las líneas de transmisin de gas para mantener la presin. El oleoducto o gasoducto puede transportar petrleo crudo o gas desde el cabezal del pozo hasta la planta de transferencia o procesamiento. El petrleo o gas refinado pueden ser transportados al usuario final! que puede ser una planta petroquímica o termoel#ctrica.
'"*"
Tipos de Redes / Tu!er0as
Existen dos tipos de redes y tuberías de gas=
'"*""#isteas de Recolección Es uno o más segmentos de gasoducto! usualmente interconectados para conformar una red! que transporta gas desde una o más instalaciones de produccin a la salida de una planta de procesamiento de gas. El gas es transportado desde los pozos hasta una estacin de flujo. El n7mero de estaciones de flujo en el campo depende de la extensin geográfica del mismo! ya que la distancia entre los pozos y sus correspondientes estaciones deben permitir que el flujo se efect7e por la propia presin que muestran los pozos. 2demás estos sistemas consisten de varias líneas quizás interconectadas de diámetros pequeos de AP a LP y presiones en el rango de + a 9++ psia.
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'"*"*"#isteas de transisión Es uno o más segmentos del gasoducto! usualmente interconectados para conformar una red! que transportan gas de un sistema de recoleccin! desde la salida de una planta de procesamiento! o un campo de almacenamiento! hacia un sistema de distribucin de alta o baja presin! un cliente que compra un gran volumen! u otro campo de almacenamiento. 3e usan para transportar el gas natural! desde la estacin de compresin hasta la estacin de distribucin para su comercializacin o procesamiento. Bequieren el uso de acero como material de construccin! ya que las tuberías son de grandes diámetros %*;P a ALP& y presiones típicas entre K++ y *;++ psia.
Caracter0sticas de las tu!er0as" /as características de las tuberías para la construccin de gasductos! oleoductos! poliductos y acueductos en la industria petrolera aparecen en las recomendaciones publicadas por el 2"1! como tambi#n en los textos y publicaciones especializadas. /as tuberías disponibles son capaces de satisfacer todas las exigencias. /a verdadera escogencia está en que la tubería satisfaga los requisitos de funcionamiento y que esto se cumpla con la mayor economía posible de diseo sin comprometer la eficacia de la instalacin. Es menester recordar que cuando se trata de la construccin de este tipo de instalaciones se está haciendo una obra para *9 ;+ aos de servicio. 3u funcionamiento está atado a la vida productiva de los yacimientos que sirve.
Construcción del Gasoducto" $onsiste en una conduccin de tuberías de acero! por las que el gas circula a alta presin! desde el lugar de origen. 3e construyen enterrados en zanjas a una profundidad habitual de * metro. Excepcionalmente! se construyen en superficie. "or razones de seguridad! las normas de todos los países establecen que a intervalos determinados se sit7en válvulas en los gasoductos mediante las que se pueda cortar el flujo en caso de incidente. 2demás! si la longitud del gasoducto es importante! puede ser necesario situar estaciones de compresin a intervalos. El inicio de un gasoducto puede ser un yacimiento o una planta de regasificacin! generalmente situada en las proximidades de un puerto de mar al que llegan buques %para el gas natural! se llaman metaneros& que transportan gas natural licuado en condiciones criog#nicas a muy baja temperatura %6*F* Q$&. "ara cruzar un río en el trazado de un gasoducto se utilizan principalmente dos t#cnicas! la perforacin horizontal y la perforacin dirigida. $on ellas se consigue que tanto la flora como la fauna del río y de la ribera no se vean afectadas. Estas t#cnicas tambi#n se utilizan para cruzar otras infraestructuras importantes como carreteras! autopistas o ferrocarriles.
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El tendido por mar se hace desde barcos especialmente diseados! los cuales van depositando sobre el lecho marino la tubería una vez que ha sido soldada en el barco. /as normas particulares de muchos países obligan a que los gasoductos enterrados est#n protegidos de la corrosin. 2 menudo! el m#todo más econmico es revestir el conducto con alg7n tipo de polímero de modo que la tubería queda el#ctricamente aislada del terreno que la rodea. 'eneralmente se reviste con pintura y polietileno hasta un espesor de ;6@ mm. "ara prevenir el efecto de posibles fallos en este revestimiento! los gasoductos suelen estar dotados de un sistema de proteccin catdica! utilizando ánodos de sacrificio que establecen la tensin galvánica suficiente para que no se produzca corrosin.
Criterios Operati%os / de Diseo /os ductos y los tubos de salida! deberán ser diseados para resistir los siguientes posibles modos de falla! seg7n resulte apropiado= • • • • • • • • •
fluencia excesiva pandeo falla por fatiga fractura d7ctil fractura frágil p#rdida de estabilidad en sitio fractura en propagacin corrosin colapso
2simismo! se deberá considerar los impactos debidos a= • • • •
objetos extraos anclas tablas de pesca de rastra embarcaciones! quillas con hielo! etc.
1actores -ue In+lu/en en el Transporte de Gas Natural por Tu!er0as" "ara transportar el gas por tuberías! es necesario que se tomen en cuenta varios factores que influyen en forma directa en el mismo! entre los más importantes se tienen=
'"2"
Presión / Teperatura.
Esta afecta de manera proporcional la viscosidad del fluido! puesto que al incrementar la temperatura a una "C;+++ /pca! la viscosidad aumentará! debido a que las mol#culas tienden a unirse y por ende el gas opondrá más resistencia a fluir de manera eficaz por la tubería. De forma contraria! si la temperatura aumenta a una presin mayor de ;+++ /pca! la viscosidad disminuirá. "or tal motivo! se deben controlar estos parámetros! ya que además toman en cuenta este factor! tambi#n toman otros como= la velocidad del fluido! n7mero de Beynolds! factor de friccin! diámetro y espesor de la tubería! entre otros.
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2demás! se debe considerar que si hay un incremento exagerado de presin! hay muchas probabilidades de que el espesor de la tubería no está diseado para soportar tal presin y por consiguiente! la velocidad del fluido cambiará! afectando de igual manera el tipo de fluido %n7mero de Beynolds&! el cual va a tender a producir líquidos! estallidos en la tubería y en casos más graves p#rdidas por cierre de la tubería. Esto! se puede reducir controlando el calibre de la tubería! la clase o tipo de material del mismo! la manufactura! la máxima temperatura de operacin! el medio ambiente! etc.! todo esto con la finalidad de un mejor manejo del gas al ser transportado por redes y tuberías.
'"2"*
Copresi!ilidad del Gas"
Este factor es muy importante debido a que la mayoría de los gasoductos son de miles de ,ilmetros de longitud y para obtener un transporte eficaz! pese a las distancias! se requiere la compresin del gas a presiones elevadas. Esta se puede realizar en tres etapas con la finalidad de lograr las presiones requeridas! tomando en consideracin= la presin de entrada! la presin de salida! relacin de compresin! la temperatura de entrada y de salida! y muy importante el peso molecular del gas! para así determinar la potencia de compresin.
Procesos -ue In+lu/en en el Transporte del Gas Natural por Tu!er0as" Entre los procesos que influyen en el transporte de gas por tuberías se tienen=
'"3"
1oración de Hidratos. /os hidratos son compuestos slidos que se forman como cristales! tomando
apariencia de nieve. 3e forman por una reaccin entre el gas natural y el agua y su composicin es de aproximadamente un *+: de hidrocarburos y un 8+: de agua. Tambi#n pueden existir hidratos compuestos por dixido de carbono! ácido sulf7rico y agua líquida. 3u gravedad específica es e +.8L y flotan en el agua! pero no se hunden en los hidrocarburos. /a formacin de hidratos en el gas natural ocurrirá si existe agua libre y se enfría el gas por debajo de la temperatura de formacin de hidratos! llamada tambi#n Rde formacin de rocíoP. En general se forman a bajas temperaturas! altas presiones y altas velocidades. Estos causan algunos problemas a la industria! entre estos están= congelamiento del gas natural! logrando taponar la tubería y por ende reduciendo el espacio permisible para transportar el gas! no se obtiene el punto de rocío requerido para las ventas de gas equivalente a K lbs00"$(! corrosin de la tubería y en casos más graves ocasionaría el reemplazo de la tubería y detencin de las operaciones de las plantas! entre otros. Es por eso que las industrias tienen que implementar t#cnicas para deshidratar el gas natural y así evitar la formacin de hidratos. Tambi#n se puede evitar removiendo el agua del gas antes del enfriamiento de los hidrocarburos por debajo de la temperatura a la cual podrían aparecer los problemas! mediante el uso de un inhibidor que se mezcle con el agua que se ha condensado.
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1oración de L0-uidos" Esto ocurre cuando los componentes más pesados del gas natural alcanzan su
punto de rocío y se condensan depositándose en el interior de la tubería. $ontienen oxígeno! sulfuro de hidrgeno! sales ácidas y sustancias corrosivas. /a formacin de estos ocasiona grandes p#rdidas de presin! disminucin del caudal! reduccin de la eficiencia de transmisin en cuanto a los equipos de medicin y regulacin! puede causar= mediciones inadecuadas! daos de equipos! fugas! vibraciones! etc. Existen m#todos para eliminar los líquidos en los gasoductos! el más usado en la industria es el cochino limpiador.
'"3",
Deposición de $s+4ltenos" /os asfáltenos son hidrocarburos constituyentes del petrleo! de elevado peso
molecular! su estructura es amorfa! entre otras cosas. Este fenmeno ocurre cuando se transporta por las tuberías gas asociado con petrleo! aunque pareciera difícil porque antes de transportar el gas! este es sometido por procesos de separacin y depuracin que lo hacen considerar relativamente limpio! pero este evento se ha presenciado! posiblemente por deficiencia de los equipos de separacin y quizás por la formacin de espumas en el separador! ya que todos los crudos al ser desgasificados forman espumas! lo cual conlleva a arrastres en las corrientes de gas ocasionando disminucin en la capacidad del sistema! aumento en la frecuencia de limpieza en los gasoductos! atascamientos de las herramientas de limpieza! entre otros.
&"
I5P$CTO $56IENT$L DE LO# G$#ODUCTO#. El impacto ambiental que producen los gasoductos! se centra en la fase de construccin.
-na vez terminada dicha fase! pueden minimizarse todos los impactos asociados a la modificacin del terreno! al movimiento de maquinaria! entre otras consideraciones. Gueda! 7nicamente! comprobar la efectividad de las medidas correctivas que se haya debido tomar en funcin.
/os !ene+icios generados por el 'asoducto sobre los recursos naturales pueden
'eneralizarse en=
H En algunos casos! se puede considerar que los gasoductos contribuyen a la calidad del medio ambiente porque facilitan la disponibilidad de combustibles más limpios %p.ej.! el gas con poco azufre versus el carbn con un alto contenido de azufre& para producir energía yo para uso industrial. En las áreas costa afuera.
En general los daos originados por los gasoductos sobre los recursos naturales pueden generalizarse en=
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H /os gasoductos costa afuera y cerca de la orilla afectan los recursos acuáticos marítimos y de los deltas. /os gasoductos en tierra alta pueden afectar los recursos de agua dulce. Dependiendo de la ubicacin del derecho de vía! la construccin de un gasoducto! en el cauce mayor de un arroyo! río! o cerca de los arroyos! ríos! lagos o esteros puede causar impactos importantes en la calidad del agua debido a la sedimentacin y erosin. 2demás! las funciones de almacenamiento de inundaciones que poseen estos sistemas pueden ser alteradas debido a los cambios en el drenaje
•
del agua y la construccin de instalaciones dentro de estas extensiones de agua. H /a construccin de gasoductos en el fondo del mar puede impactar en los recursos marítimos y costaneros importantes %por ejemplo= arrecifes de coral! áreas de hierba marina! entre otros&! y afectar las actividades de la pesca. /as roturas del gasoducto o derrames casuales de gas en los terminales! afectaría! significativamente! la calidad del agua de los arroyos! ríos! lagos! esteros y otras extensiones de agua a lo largo del derecho de vía del gasoducto. "uede haber contaminacin del agua freática debido a estos derrames! dependiendo de su tipo y extensin y las características
•
hidrogeolgicas del área. /os gasoductos largos pueden abrir las áreas naturales poco accesibles! como las tierras silvestres! para la actividad humana %agricultura! cacería! recreacin!&. Dependiendo de la tolerancia de los recursos ecolgicos de estas áreas y las características socioculturales de la poblacin! estas actividades pueden tener un
•
impacto adverso. H /as roturas y fugas! así como los desechos generados en las estaciones de bombeo y transferencia! pueden causar! potencialmente! la contaminacin de los suelos! aguas superficiales y el agua freática. /a importancia de esta contaminacin depende del tipo y magnitud de la fuga! y el tipo y volumen de los desechos que se generen! y el grado en el que se afecte el recurso natural. /a rotura de los gasoductos que cruzan los ríos u
•
otras extensiones de agua pueden causar importantes daos ambientales. H /as fugas o roturas de los gasoductos pueden causar explosiones e incendios. En las áreas desarrolladas! estos accidentes representan un riesgo importante para la
•
salud humana. H En las áreas desarrolladas! los gasoductos pueden interferir con el uso del suelo y desplazar la poblacin! debido a la instalacin de la tubería y las subestaciones. 2lgunos tipos de actividades agrícolas pueden ser afectadas! solamente a corto plazo! durante el periodo de construccin.
&I"
5$NTENI5IENTO DE UN G$#ODUCTO" $omo es sabido! el mantenimiento de un gasoducto es la etapa más importante en
el transporte! ya que de este factor depende la eficiencia del mismo. "or tal motivo! se debe tener en cuenta= dnde está la tubería! el tipo de caudal y realizar operaciones peridicas de la estructura.
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El mantenimiento de 'asoductos se fundamenta en lo establecido en (orma 230E 5@*.L %$onstruccin de 'asoductos&! la cual establece lo siguiente=
7""
&igilancia Periódica de los Gasoductos" 3e deberá implementar y establecer procedimientos para la vigilancia de
gasoducto! en los cuales se deberán estudiar las condiciones y tomar acciones apropiadas cuando ocurran fallas! fugas! caída de eficiencia de flujo! entre otros.
7"*"
Patrulla8e del Gasoducto" 3e debe mantener un programa de patrullaje del 'asoducto para observar las
condiciones de superficie del gasoducto! para buscar indicadores de fugas! peligros naturales y cualquier otro factor que afecten la seguridad y operacin del gasoducto.
7","
Estudio de 1ugas 3e deben efectuar estudios de fugas peridicos sobre las líneas como parte del
plan de operacin y mantenimiento. /a frecuencia de los estudios de fugas se determinarán de acuerdo a la presin! edad de la tubería! clase de localidad y si es que la línea transporta gas sin un odorizador. 2demás de los m#todos de mantenimiento mencionados anteriormente tambi#n se utilizan=
7"'"
Recu!riientos Protectores Estos recubrimientos se utilizan para aislar el metal del medio agresivo! el cual
puede ser metálico o no metálico. Entre los recubrimientos no metálicos se tienen las pinturas! barnices! lacas! resinas naturales o sint#ticas! entre otros y! entre los metálicos pueden lograrse mediante el electro deposicin de metales como= el níquel! zinc! cobre! cadmio! estao! cromo! etc.
Becubrimiento externo de un gasoducto.
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Becubrimiento interno de tuberías.
$omo el acero es el material de más amplia utilizacin! la seleccin de un determinado recubrimiento metálico se efect7a en base a las siguientes propiedades físicas! para transportar el gas de una manera eficaz y econmica la superficie del acero en condiciones determinadas! entre estas tenemos= 1mpermeabilidad! esto es que el recubrimiento sea continuo y de espesor suficiente! lo cual permitirá aislar la superficie del acero de los agentes agresivos Besistencia mecánica de los metales utilizados en los recubrimientos! para garantizar una buena resistencia a los choques! rozamientos ligeros o accidentes! etc. y buena adherencia al acero.
/a limpieza y puesta a punto de la superficie del acero antes de la aplicacin de un recubrimiento metálico! son operaciones indispensables! sea cual sea el procedimiento de aplicacin escogido. De la calidad de la preparacin de la superficie dependerá la adherencia y! en consecuencia! la eficacia de la capa protectora. 3eg7n el estado actual de la superficie por proteger! más o menos oxidada! se puede seleccionar el procedimiento mecánico de limpieza más adecuado! desde el granallado! chorreado de arena! pasando por una limpieza química o electroquímica! como los baos ácidos! con corrientes el#ctricas o sin ella. En conclusin! la seleccin de un recubrimiento está en funcin de las dimensiones de los objetos y de la extensin de la superficie que se quiere recubrir. Tanto la naturaleza como el espesor del metal protector son funcin de muchos parámetros! entre los cuales uno de los más importantes es el precio. 2simismo! es muy importante conocer con la mayor precisin posible el medio ambiente al cual va a estar sometida la pieza.
7"9"
La Corrida de Herraienta"
Tambi#n llamado cochino limpiador. El t#rmino R$ochinoP o R"igP se refiere a cualquier dispositivo que puede ser usado en tuberías para realizar operaciones como= remocin de parafinas! sucio y agua acumulada en una línea llenado de tuberías para efectuar pruebas hidrostáticas drenajes de líneas despu#s de haber realizado una prueba hidrostática secado de líneas e inspeccin de tuberías! para detectar si existen abolladuras! hendiduras! pandeo o corrosin excesiva para determinar esto 7ltimo se emplea un cochino electrnico o de calibracin.
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Esta herramienta de limpieza es enviado por una trampa lanzadora y recuperado por una trampa receptora! posee unos cepillos que permiten limpiar internamente el gasoducto #ste requiere de mucho cuidado! de lo contrario puede originar efectos secundarios durante la limpieza de la tubería. 'eneralmente! la limpieza de los gasoductos se realiza cuando existen líquidos o impurezas! cuando la eficiencia de transmisin es menor del K+: de su capacidad terica y cuando se va a operar un nuevo gasoducto. "ara el análisis hidráulico de la tubería durante la corrida de la herramienta de limpieza en el gasoducto! se deben considerar las siguientes premisas básicas= longitud de la tubería! diámetro interno! temperatura del fluido! presin de la trampa de envío! peso molecular del gas! caudal del gas a manejar! entre otros.
Trampa de la
"ara desplazar un cochino a trav#s de una línea es requerida una presin diferencial de empuje. Esta presin diferencial provee la fuerza necesaria para vencer la friccin existente entre el cochino y las paredes internas del tubo.
Existen diversos tipos de cochinos de acuerdo al uso que van a tener. Esencialmente! un RcochinoP está constituido en su interior de un cuerpo de acero! el cual está cubierto con material de caucho o copas plásticas! cuya funcin es ejercer un sello contra la tubería. 3e tienen Rcochinos con cepillos o raspadores en su cubierta exterior para operaciones de limpieza en las paredes internas de la tubería.
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Co%F$o Lm'a&o( &" C"'!!os 2lgunos RcochinosP son largos a fin de poder pasar finalmente a trav#s de válvulas de retencin algunos en cambio son cortos a fin de no quedar atascados en los codos de las líneas. Tambi#n están las llamadas esferas o bolas! las cuales están formadas por un material poroso que puede ser llenado con líquido. Estas bolas pueden ser infladas hasta el diámetro requerido e introducidas en la tubería.
$ochino /impiador de Esfera.
$ochino /impiador /iso.
7"7"
5edición de potencial a inter%alos cortos
3irve para analizar los niveles de proteccin catdica de las tuberías enterradas. Esta t#cnica permite determinar la entrada y salida de corriente! contacto con otras estructuras! estado general del revestimiento y fallas localizadas del revestimiento.
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5edición de Espesores
Esta t#cnica se base en medir los espesores de pared de una tubería o recipiente a trav#s de ondas ultrasnicas de haz recto y posicionado seg7n las normativas. Esta inspeccin tiene la ventaja de detectar secciones de tubería que no cumplen con el mismo espesor de paredes requeridos de acuerdo a la máxima presin que pueda alcanzar el sistema.
&II"
PROCE#O DE DE#PRE#URI;$CI
gas contenido en el tubo mediante la disminucin progresiva de la presin del sistema. En las operaciones de mantenimiento de los gasoductos! generalmente se requiere como premisa! crear condiciones que permitan la intervencin del personal y equipos para realizar mantenimientos correctivos y preventivos en dichas tuberías! tales como reduccin de los riesgos potenciales de accidentes causados por fuga de gas! reemplazo de secciones de tuberías cuando disminuye su espesor! instalacin de equipos o herramientas! perforacin en caliente! reparacin de revestimientos! reemplazo de válvulas u otros accesorios. "ara ello se requiere el proceso de despresurizacin parcial yo total seg7n sea el caso. El tiempo de ejecucin de las operaciones! la produccin asociada al sistema de tuberías %gas! petrleo y /'(& y los costos asociados a todas estas actividades por concepto de maquinarias! equipos! personal! se ven afectados de alg7n modo por el tiempo de despresurizacin. 2sí se ha detectado que es importante conocer dicho tiempo y no siempre se logra determinar con precisin! situacin que incrementen los costos cuando hay un lapso de espera fuera de la planificacin.
&III"
PROCE#O DE CORRO#I
con el medio ambiente. /a corrosin de un de un metal es proceso electroquímico debido al flujo de electrones que se intercambian entre los diferentes componentes del sistema. /a corrosin es la principal causa de falla alrededor del mundo. $uando una tubería falla ocasiona grandes impactos en t#rminos de perdida de produccin! daos a la propiedad! contaminacin y riesgos a vidas humanas. /os costos asociados para el mantenimiento correctivo! preventivo y predictivo de estructuras atacadas por corrosin son de alrededor de 9++ 0053 anuales %cifra estimada para *88F para el Dto. de 2naco "D)32& dichos costos solo incluían aquellos asociados con el reemplazo de equipos y la mano de obra asociada. Existen además otros costos indirectos como son= •
3obre6diseo de equipos para prevenir la corrosin.
•
0antenimiento preventivo! entre ellos revestimientos.
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•
"aro de equipos %p#rdida de produccin&
•
$ontaminacin del producto.
•
"#rdida de eficiencia en equipos. Daos a equipos adyacentes a aqu#l que fallo por corrosin.
•
2""
Tipos de Corrosión" Existen diversos tipos de corrosin! pero en este capítulo solo se analizarán
aquellos que afectan los sistemas de redes y tuberías= a&
Corrosión Uni+ore = Es la forma más com7n de corrosin!
por el desgaste uniforme
se caracteriza
y general del material! por una reaccin electroquímica que
ocurre en la superficie de este! el material se va adelgazando progresivamente hasta que falla. -n ejemplo de este tipo de corrosin es el desgaste de una tubería expuesta continuamente a un fluido corrosivo en forma más o menos uniforme y sobre toda la superficie. Es la corrosin vista com7nmente en superficies metálicas expuestas al medio ambiente.
b&
Corrosión Gal%4nica= Es un proceso electroquímico de corrosin acelerado!
que ocurre cuando dos materiales disímiles! en contacto el#ctrico en un medio corrosivo o solucin conductora! produce una diferencia de potencial entre ellos. 3i están en contacto directo uno disminuirá rápidamente! mientras que el otro se protegerá se dice entonces que el metal menos resistente se convertirá en andico y el más resistente en catdico.
$orrosin 'alvánica. Existen una serie de factores que influyen sobre la corrosin galvánica tales como= •
Tiepo= El potencial generado por celdas galvánicas formadas por metales diferentes pueden cambiar con el tiempo.
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$!iente= la humedad atmosf#rica juega un papel importante y se puede
•
decir que la severidad de la corrosin galvánica depende de la cantidad de humedad presente.
Distancia= 'eneralmente la corrosin galvánica es más severa en las
•
uniones y el ataque disminuye a medida que nos alejamos de ella.
=rea= Es muy importante la relacin área catdica! área andica! siendo el
•
caso más desfavorable un área catdica muy grande en comparacin con el área andica! debido a que para un flujo de corriente determinado! la densidad de corriente es mayor al área andica y por tanto la velocidad de corrosin será mayor. c&
Corrosión por Picaduras. Es un ataque electroquímico muy localizado que
lleva al desarrollo de agujeros o picaduras que penetran rápidamente en el metal esta picaduras se desarrollan como pequeos huecos o perforaciones muy agudas! que generalmente crecen en la direccin de la gravedad! requieren de tiempo para formarse antes de ser visible! aunque al aumentar el ataque! la velocidad del picado se hace mayor. Este tipo de corrosin son características de medios que contienen <;4 y $4; .
$orrosin por "icaduras.
d)
Corrosión>Erosión.
Es un ataque químico y mecánico acelerado que
resulta cuando un flujo de un material abrasivo continuamente desgasta por accin mecánica y expone material nuevo y no protegido al medio corrosivo. En aquellos casos en que los metales están protegidos por finas películas protectoras! xidos! productos de corrosin adherentes! flujo turbulento de gases y fluidos! aumentándose así la taza de corrosin. Esta accin es acelerada si en la corriente del fluido se encuentran presentes slidos suspendidos o gases contaminados. Existen diferentes formas por las cuales ocurre el proceso de corrosin6erosin! estos son= corrosin localizada o inducida por el flujo! impacto líquido! impacto slido! cavitacin y roce o friccin.
Corrosión en Gasoducto causada por las ipure?as del Gas"
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El gas natural contiene ácido sulfhídrico y dixido de carbono en su composicin! estos compuestos en presencia de agua crean condiciones sumamente corrosivas en los sistemas de redes y tuberías. El dixido de carbono disuelto en el agua corroe el acero al carbono. En la industria petrolera esta corrosin es encontrada con más frecuencia en pozos de agua! en los que el dixido de carbono está presente. 3i el vapor de agua condensa en las tuberías o líneas de flujo! el ácido carbnico formado produce corrosin por picaduras en el metal expuesto. Existen diversos factores que influyen en la corrosin por $4 ;! entre los cuales se encuentran= p
$on la finalidad de minimizar el proceso de corrosin a trav#s de los sistemas de redes y tuberías y de la misma forma incrementar la capacidad de transporte en los mismos! es necesario someter el gas a transportar a procesos de deshidratacin y endulzamiento seg7n sea su requerimiento! para la extraccin de dichas impurezas.
2"*"
Prue!as para la detección de corrosión a& Prue!as -u0icas. el tipo y la cantidad de gases ácidos u oxígeno disuelto
en agua o en corriente de gas! zonas de vapor y cubiertas de gas pueden ser determinada con pruebas químicas que tienen la capacidad de identificar un indicio del tipo y severidad de la corrosin. -na capa! como ácido de hierro! formada por corrosin puede ser analizada químicamente. /a composicin usualmente indicara la posible causa.. b&
Prue!as por !acteria =
/a gran parte de las aguas en los campos
petroleros contienen bacterias bien sean anaerbicas y aerbicas. /a bacteria sulfato6 reductora es la principal causa de
corrosin
relacionada con bacterias en las
operaciones de los campos petroleros. 3i repentinamente aparece sulfuro de hierro
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negro en el agua! o se percibe un olor a huevo podrido! es evidencia de que se debe realizar esta prueba. c)
Prue!as electro-u0icas= se utilizan para revisar o chequear las líneas de
flujo superficiales! revestimientos de pozos u otras estructuras de acero enterrada. d&
Prue!as para l0neas de distri!ución= los suelos contienen humedad y
conducirán electricidad. $eldas corrosivas se desarrollan a lo largo de la línea de distribucin y la p#rdida del metal ocurre como un flujo de corriente desde el área andica hacia la catdica. /a bajo resistencia el#ctrica del suelo! como en áreas contaminadas con agua salada! permitirán una rápida corrosin esta prueba se encargara de determinar la resistividad de los suelos y pueden ser medidas a lo largo de rutas propuestas para localizar áreas de baja resistividad y alta corrosividad en el suelo. $on esta informacin la línea podrá ser protegida o ubicada en aquellas zonas menos corrosiva.
2","
5@todos para pre%enir la corrosión" /a corrosin se puede controlar! a trav#s de los siguientes mecanismos= a&
Recu!riientos / re%estidores. se considera que estos son las principales
herramientas para prevenir la corrosin! con frecuencia son aplicadas en conjunto con la proteccin catdica con el fin de minimizar los cost de la proteccin en las tuberías. /os recubrimientos se utilizan para aislar el metal del medio agresivo se utilizan para el control de la corrosin en las siguientes áreas= •
"roteccin atmosf#rica de estructuras de acero.
•
"roteccin de tanques y recipientes.
•
Bevestimiento interno de tuberías.
•
"roteccin de tuberías enterradas y sumergidas.
/os procedimiento de aplicacin son de suma importancia en cuanto a la eficacia de la proteccin contra la corrosin! pues tanto el espesor! porosidad! como la naturaleza misma de las capas obtenidas son funcin del proceso de aplicacin. /os tipos más comunes de revestimiento líquido son= •
4rgSnicos! 2crílicos! gomas crolinadas! fenlicas! uretano! vinil! vinil acrílico! etc.
•
1norgánicos= ricos en cinc! cemento! revestimiento plástico! tapes! etc. b&
Protección Catódica= /a corrosin suele ser un fenmeno electroquímico por lo
que se puede intentar combatirlo conectando el metal que se quiere proteger a otro metal menos noble! seg7n la serie galvánica este m#todo utiliza corriente el#ctrica
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directa para contrarrestar la corrosin externa. /a proteccin catdica es uno de los grandes beneficios que tiene la corrosin galvánica! es decir! como ya antes se mencion! esta 7ltima se produce cuando do metales distintos permanecen en contacto! en una solucin conductora o medio corrosivo! en este caso el metal más d#bil comienza a ceder electrones quedando cargado positivamente %ánodo&! mientras que el otro metal empieza a recibir electrones liberados desde el ánodo! convirti#ndose en un material cargado negativamente %cátodo&. De la misma manera ocurre con la proteccin catdica! a diferencia
que ahora se elige el material a
proteger y el que será utilizado como ánodo de sacrificio.
/a proteccin catdica requiere de una corriente continua! la cual puede ser generada por ánodos galvánicos o por cualquier fuente generadora de corriente continua! que actuará entonces como ánodo de sacrificio o bien conectándolo al polo negativo de una fuente exterior de corriente continua de acuerdo a la forma de generar corriente! esta proteccin puede ser=
b6*&
Por corriente gal%4nica = los ánodos son colocados
alrededor de la
estructura a proteger! a fin de que estos generen los electrones necesarios para su proteccin. En este caso basta utilizar un metal que sea más electronegativo que la estructura que se requiere proteger. $on la corriente galvánica se manejan voltajes pequeos por ende el área a proteger es pequea.
b6;&
Por corriente ipresa= utiliza ánodos que son energizados por una fuente
externa de corriente directa! que se inyecta a la estructura a proteger. En este caso los ánodos son colocados de manera uniforme y la corriente producida por estos! es convertida en corriente continua a trav#s de un rectificador! para luego ser dirigida al interior de la estructura que se desea proteger. Este tipo de corriente es la más utilizada en la proteccin de pozos petroleros.
IA"
#EGURID$D EN LO# G$#ODUCTO# El principal aspecto que siempre se debe tener en cuenta! a parte del sistema de
operacin y mantenimiento de los gasoductos! es la seguridad 1ndustrial! esto debido a que mediante esta podemos prevenir los riesgos y preservar la integridad mecánica de las instalaciones! personal! del medio ambiente y el entorno. "ara ello se debe= *. "reparar un plan escrito que cubra los procedimientos de operacin y mantenimiento en conformidad con el alcance y propsito de la (orma 230E 5@*.L. ;. Tener un plan escrito de emergencia que abarque la falla de las instalaciones u otras emergencias.
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@. 4perar y mantener las instalaciones en conformidad con dichos planes. A. 0odificar los planes peridicamente seg7n lo dicte la experiencia y la exposicin al p7blico que tienen las instalaciones y los cambios de condiciones operativas que se requieran. 9. "roveer entrenamiento a los empleados en los procedimientos establecidos para las funciones de operacin y funcionamiento de sus instalaciones. /a capacitacin deberá ser completa e integral! y deberá estar diseada para preparar a los empleados para el servicio en sus propias pareas de responsabilidad. F. 0antener registros para administrar apropiadamente los planes y la capacitacin.
A"
NOR5$# $PLIC$6LE#" 230E 5@*.L %/a 3ociedad Estadounidense de 1ngenieros 0ecánicos The 2merican 3ociety of 0echanical Engineers6 230E&
AI"
CRITERIO# DE DI#EBO CON#TRUCCI
El gasoducto será diseado conforme a la (orma más reciente de 230E 5@*.L! norma industrial norteamericana para R3istemas de Ductos para Transporte y Distribucin de 'as.P 3e recopilará la informacin siguiente= carga de operacin! condiciones! topografía de la ruta! suelos y datos ambientales. 3eg7n el cdigo para gasoducto 230E 5@*.L! el diseo de espesor de pared de ducto tiene por base la frmula para esfuerzo tangencial y tres factores de seguridad. /a verificacin final de diseo tomará en cuenta= expansin t#rmica! fijacin del ducto! vibracin! fatiga! cruces del gasoducto y condiciones de carga especiales tales como eventos sísmicos. 3e tiene la intencin de que los datos del diseo básico constituyan la base para el diseo detallado una vez que queden bien definidos los datos de levantamiento topográfico de la ruta y demás parámetros. "or lo tanto! se efectuarán cálculos de esfuerzo combinado seg7n la $láusula L@@ de 230E 5@*.L. El diseo del gasoducto tambi#n atiende a los aspectos de integridad permanente para todo el gasoducto o gasoductos. "or ejemplo! serán necesarias corridas peridicas de poly pigs inteligentes para inspeccionar la superficie interior y exterior de los ductos en cuanto a corrosin! p#rdida de metal y posibles mellas. "or consiguiente! el sistema permitirá la instalacin de lanzadores yo receptores de poly pigs en ubicaciones estrat#gicas dentro del sistema de Transporte.
""
Presiones operati%as
2l definir la presin de operacin de un gasoducto de transporte! si bien el caudal transportado será mayor cuanto más alto sea la presin de ingreso al gasoducto! será tambi#n mayor la potencia necesaria de las plantas compresoras y más resistentes todas las demás partes que componen el sistema.
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"or lo tanto! la decisin de adopcin de una presin de diseo deberá estar en cada caso condicionada! como contrapartida de los mayores caudales transportados! a los mayores costos de inversin y operacin en que se incurrirá por la necesidad de utilizar materiales más resistentes. En la actualidad los gasoductos de transporte se dimensionan para presiones comprendidas entre *!;@+ "sig %presin de operacin& *!A9+.++ "sig presin operativa! dependiendo de la seleccin de los valores intermedios entre los valores mencionados! de las características de los consumos en ruta.
"*"
Noras códigos / est4ndares utili?ados en la construcción de sisteas de tu!er0as
/as normas más utilizadas en el análisis de sistemas de tuberías son las normas conjuntas del 2merican Estándar 1nstitute y la 2merican 3ociety of 0echanical Engineers 2(31230E 5@*.*! 5@*.@!
etc.
$ada
uno
de
estos
cdigos
recoge
la
experiencia
de
numerosas empresas especializadas! investigadores! ingenieros de proyectos e ingenieros de campo en áreas de aplicacin específicas! a saber= •
•
5@*.*. %*8L8& "oer "iping %tuberías de alimentacin. "ublicado *8L8 "4B la 3ociedad 2mericana de 1ngenieros 0ecánicos en (ueva Nor,& 5@*.@ %*88+& $hemical "lant and "etroleum Befinery "iping %planta química y de refinería de petrleo $digo de tuberías&
•
5@*.A %*8L8& /iquid Transportation 3ystem for
•
5@*.9 %*8LK& Befrigeration "iping %tuberías de refrigeracin&
•
5@*.L %*8L8& 'as Transmisin and Distribution "iping 3ystem %Transmisin y Distribucin del sistema tubería de 'as&
•
5@*.8 %*8LL& 5uilding 3ervices "iping %3ervicios de tuberías de Edificio&
En lo que concierne al diseo todas las normas son muy parecidas! existiendo algunas discrepancias con relacin a las condiciones de diseo! al cálculo de los esfuerzos y a los factores admisibles
","
Deterinación de de espesor presión / teperaturas de diseo"
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","" Presión de diseo (4ia / 0nia) /a presin de diseo no será menor que la presin a las condiciones más severas de presin y temperatura coincidentes! externa o internamente! que se espere en operacin normal. "ara cumplir con 230E 5@*.L el gasoducto deberá tener un flujo estándar de @@.8L 00m @día %*.; 5$M&! la presin operativa mínima del gas natural a ser suministrada en el 3istema de Transporte de 'as (atural es de L!AL+.99 ,"a %*!;@+ "sig&. $on una presin de diseo o máxima de 8!88K.A+ ,"a %*!A9+.++ lpc&.
","*" Teperatura de diseo (4ia / inia) /a temperatura de diseo es la temperatura del metal que representa la condicin más severa de presin y temperatura coincidentes. /os requisitos para determinar la temperatura del metal de diseo para tuberías son como sigue= "ara componentes de tubería con aislamiento externo! la temperatura del metal para diseo será la máxima temperatura de diseo del fluido contenido. "ara componentes de tubería sin aislamiento externo y sin revestimiento interno! con fluidos a temperaturas de @;QM y mayores! la temperatura del metal para diseo será la máxima temperatura de diseo como por ejemplo el acero donde su temperatura máxima es de A9+ QM.
","," Espesor de pared El mínimo espesor de pared para cualquier tubo sometido a presin interna o externa es una funcin de= a. El esfuerzo permisible para el material del tubo b. "resin de diseo c. especificacin del acero utilizado d. Diámetro de diseo del tubo e. tipo de junta de la tubería f.
temperatura
g. Diámetro de la corrosin yo erosin h. clasificacin del área i.
construcciones existentes a lo largo de la ruta
2demás! el espesor de pared de un tubo sometido a presin externa es una funcin de la longitud del tubo! pues #sta influye en la resistencia al colapso del tubo. El mínimo espesor de pared de cualquier tubo debe incluir la tolerancia apropiada de fabricacin.
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($#5E ,2 CO&ENIN ,97:>*FFF)"
$#5E ,2 El 5@*.L $digo abarca el diseo! fabricacin! instalacin! inspeccin! pruebas y otros aspectos de seguridad de la operacin y mantenimiento de sistemas de transmisin y distribucin de gas! incluidas las tuberías de gas! estaciones de servicio del compresor! la medicin de gas y estaciones de regulacin! red de gas! y líneas de servicio hasta la salida de la asamblea del cliente metros establecidos.
CO&ENIN ,97:>*FFF Esta norma venezolana establece la clasificacin de áreas por las que atraviesan gasoductos! basándose en la cantidad de unidades habitacionales contenidas a lo largo de una franja del mismo. /a clasificacin de áreas se toma como base para prescripciones de diseo construccin y m#todos de prueba en el caso de instalar gasoductos nuevos o rediseando y remplazando en el caso de gasoductos existentes. /a unidad de medicin será una indicacin de la densidad poblacional. 2dicionalmente se indica en esta norma! las consideraciones que se deben seguir para el cálculo de la máxima presin de operacin admisible %0"42& de un gasoducto y los valores de las pruebas hidrostáticas
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1órulas de c4lculo"
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1orula de !arlo
Calculo de presión El espesor de la pared de la tubería debe ser suficiente para soportar los esfuerzos que serán ejercidos sobre ellas! tales como los producidos por la presin interna del gas y los provenientes de las fuerzas externas que act7an sobre la tubería! como lo son su propio peso! los esfuerzos geostaticos! los esfuerzos generados en el traslado! las fuerzas del viento. /as fuerzas sísmicas! etc. En tuberías de trasmisin de gas la presin interna generada produce los mayores componentes de esfuerzo! así que el espesor de la pared de la tubería requerida para operaciones a altas presiones se obtiene del calculo con la formula de barlo! para el diseo de tuberías de acero sometidas a presin interna! utilizada en la trasmisin y distribucin de gas! la cual se define de la siguiente manera "U %%;V3Vt& D&VMVEVT Donde= " U "resin de diseo 3U Esfuerzo de fluencia mínimo especificado! En /"$ DU Diámetro externo nominal de la tubería! E( "-/' T U Espesor de la pared nominal del tubo! E( "-/' M U Mactor de diseo E U Mactor seg7n el tipo de unin longitudinal TU Mactor de reduccin por efecto de temperatura
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Protección anticorrosi%a"
Becubrimiento Externo /a proteccin anticorrosiva se debe efectuar mediante aplicacin en fábrica de un recubrimiento externo sobre la superficie limpiada del ducto. El recubrimiento externo será un sistema epxico ligado por fusin %M5E& aplicado de acuerdo con las normas aceptadas internacionalmente. /os empalmes en campo deben ser protegidos usando M5E aplicado en el campo o mangas contraídas por calor de polietileno. $ualquier dao o imperfeccin en el recubrimiento debe ser detectado y reparado en campo antes de la instalacin! empleando material compatible con el sistema de recubrimiento original.
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3e le debe aplicará recubrimiento protector adicional al ducto que vaya a ser instalado en cruces taladrados o perforados. Este recubrimiento adicional será diseado de manera que impida la abrasin del recubrimiento protector primario del ducto durante el proceso de instalacin en el espacio perforado. Tambi#n se debe instalar un recubrimiento de tipo apropiado sobre el recubrimiento protector anticorrosivo para asegurar una liga adecuada al aplicar concreto al ducto para los fines de proporcionar flotacin negativa en cruces de ríos o pantanos o espejos de agua.
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Especi+icaciones de soldadura"
/a soldadura podrá ser efectuada por cualquier proceso o combinacin de procesos que produzcan soldaduras que cumplan con los requerimientos de calificacin de procedimiento del $digo 230E65@*L.
#in costura %sin soldadura&. /a tubería se forma a partir de un lingote cilíndrico el cual es calentado en un horno antes de la extrusin. En la extrusin se hace pasar por un dado cilíndrico y posteriormente se hace el agujero mediante un penetrador. /a tubería sin costura es la mejor para la contencin de la presin gracias a su homogeneidad en todas sus direcciones. 2demás es la forma más com7n de fabricacin y por tanto la más comercial.
Con costura longitudinal . 3e parte de una lámina de chapa la cual se dobla dándole la forma a la tubería. /a soladura que une los extremos de la chapa doblada cierra el cilindro. "or tanto es una soldadura recta que sigue toda una generatriz. )ariando la separacin entre los rodillos se obtienen diferentes curvas y con ello diferentes diámetros de tubería. Esta soldadura será la parte más d#bil de la tubería y marcará la tensin máxima admisible.
Con soldadura elicoidal %o en espiral&. /a metodología es la misma que el punto anterior con la salvedad de que la soldadura no es recta sino que recorre la tubería siguiendo la tubería como si fuese roscada.
3e deberán usar los estándares de aceptabilidad para las soldaduras de sistemas de tubería que operen a ;+: o más de la tensin mínima especificada de fluencia! seg7n se establece en 2"1 **+A. /os procedimientos de soldadura y los soldadores que efect7en el trabajo bajo esta clasificacin! deberán estar calificados bajo le $digo de $alderos y Becipientes a "resin de 230E! 3eccin 1I! o 2"1 **+A.
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Planos / especi+icaciones t@cnicas" "lanos y especificaciones seg7n asme 5@*.L
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#eguridad"
Durante el período de ;L aos transcurrido desde que se promulg la primera legislacin de seguridad para gasoductos y el establecimiento de la oficina de seguridad de los gasoductos %dot 4"3&! ha habido determinados hechos básicos e informaciones relativas a la seguridad de los gasoductos que han ido evolucionando. /as estadísticas obtenidas a partir de las exigencias mínimas de informacin sobre incidentes en sistemas de gasoductos indican lo siguiente= el transporte de mercancías y productos por tubería en con mucho el medio de transporte más seguro que existe hoy día más del 9+: de los incidentes de fallos en las tuberías son debidos a actividades de excavacin! seguidos a continuacin por corrosin interior y exterior el n7mero total de incidentes comunicados cada ao y sus causas se mantiene relativamente estable para todo tipo de conducciones los requisitos de reglamentacin promulgados hasta la fecha han contribuido a reducir al mínimo las potenciales consecuencias de seguridad en la explotacin de una infraestructura de gasoductos que están creciendo constantemente.
"F" Pre%isión de la deanda /a manera mas fácil de prever la demanda consiste en disear el gasoducto para que posea una resistencia @+ veces mayor a la de operacin y así en el futuro poder aumentar flujo de gas sin que la línea de transporte sufra daos considerables! tomando en cuenta en el diseo de dichas líneas la ampliacin y realizar la ingeniería necesaria para acoplar nuevos accesorios y plantas compresoras. 4tra forma de satisfacer la demanda comprende la construccin de nuevos RloopsP %tramos de ductos paralelos a los ya existentes& en los gasoductos y la construccin de "lantas $ompresoras instaladas a lo largo de los mismos! para así aumentar la capacidad de transporte del gas.
"" Prue!as" Prue!as Hidr4ulicas %5omba de "resin&. (ormalmente! se usa una bomba de desplazamiento positivo de tipo reciprocante! para presurizar el ducto durante la prueba. /a capacidad del caudal de la bomba deberá ser adecuada para proveer una tasa de presurizacin razonable. /a capacidad especificada de la bomba deberá ser mayor que la máxima presin de prueba anticipada.
Prue!as idrost4tica %"resiones de "rueba! Tubería y )álvulas&. /a presin de diseo de los terminales de prueba y la tubería! y las capacidades especificadas de mangueras y válvulas en
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el m7ltiple de prueba %manifold&! no deberán ser menores a la presin de prueba anticipada. Todo el equipo deberá ser inspeccionado antes de la pruebe para determinar que se halla en condiciones satisfactorias. %a& "resurizacin. En las líneas siguientes se da una secuencia de presurizacin. > Elevar la presin en la seccin! hasta no más de un L+: de la presin de prueba anticipada y mantener la misma por un período de tiempo! para determinar que no existan fugas mayores. > Durante este período de tiempo! monitorear la presin y revisar la seccin de prueba! para detectar fugas. Beparar las fugas mayores a medida que se las encuentra. > Despu#s del período de retencin! presurizar la línea a una tasa constante hasta la presin de prueba. 0onitorear si hay desviaciones de una línea recta mediante el uso de una gráfica de presin W volumen! gráficas de registro o trazador automático %plotter&. %A& $uando se alcance la presin de prueba y se haya estabilizado la misma de las presiones de operacin. 3e podrá iniciar un período de retencin. Durante este período le medio de prueba puede ser aadido! seg7n sea requerido! par mantener la mínima presin de prueba
"*" 1oración de idratos Estos son compuestos slidos que se forman como cristales tomando apariencia de nieve. /os hidratos se producen por la reaccin entre el agua condensada del gas natural y los hidrocarburos más volátiles! que se encuentran en el gas natural. /a composicin de los hidratos es aproximadamente 8+: de agua y *+: de hidrocarburos. /a teoría indica que una mol#cula de 0etano! por ejemplo puede utilizar en la formacin de hidratos de hasta ;L mol#culas de agua. "roblemas producidos por la formacin de hidratos= -no de los problemas más graves de la formacin de hidratos! es que causan congelamiento del gas natural produciendo taponamiento! reduccin del espacio permisible para el transporte de gas. El proceso de la formacin de hidratos! depende fundamentalmente de tres factores! que son composicin del gas natural! la temperatura y la presin. 3ustentado en estas premisas! es que se hace posible determinar mediante el uso de gráficos y relaciones empíricas las condiciones de presin y temperatura! bajo las cuales ocurre la formacin de hidratos. En t#rminos generales se puede indicar que para evitar la formacin de hidratos se requiere una presin elevada y una temperatura baja.
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CONCLU#IONE#"
-n gasoducto es una conduccin que sirve para transportar gases combustibles a gran escala. $onsiste en una conduccin de tuberías de acero! por las que el gas circula a
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alta presin! desde el lugar de origen. Esta es una t#cnica de transporte de gas! que consiste en la construccin de un sistema de transmisin por medio de tuberías de diferentes diámetros! recomendado para recorrer largas distancias! de forma eficiente y
con menor costo. /os gasoductos son más largos que otros ductos pues en muchos casos el gas es usado para la generacin de electricidad en el propio país de origen del gas! o en países vecinos. Debido a su longitud! los oleoductos y gasoductos atraviesan vastas zonas! incluyendo áreas pobladas tanto urbanas y rurales! áreas protegidas!
ecosistemas frágiles! etc. El impacto ambiental que producen los gasoductos! se enfoca más que todo en la fase de construccin de los mismos causan diferentes impactos ambientales! seg7n su tipo! /a magnitud de los impactos dependerá del tipo y tamao de la tubería su significado dependerá del grado en que se afecten los recursos naturales y sociales. 3e puede considerar que los gasoductos contribuyen a la calidad del medio ambiente porque
facilitan la disponibilidad de combustibles más limpios El transporte de gas natural por gasoducto incluye alg7n grado de riesgo para el p7blico en caso de un accidente y el subsiguiente escape de gas. El riesgo más grave
es el de un incendio o explosin despu#s de una ruptura importante en el gasoducto. En la actualidad! la construccin de gasoductos es una gran obra de ingeniería! que provee muchos beneficios en los países! reduciendo el d#ficit del balance de oferta y demanda de derivados de petrleo al igual que genera significativos impactos socio6
econmicos. $onsiderando que el gas se consume en quehaceres industriales y dom#sticos! al aspecto de su manejo y acondicionamiento para tales fines requiere especial atencin a ciertos factores. 3obre los detalles del uso de la tecnología de diseo y funcionamiento del gasoducto y sus instalaciones conexas existen aspectos que
requieren tratamientos diferentes al oleoducto! por razones obvias. -n gasoducto es una conduccin que sirve para transportar gases combustibles a gran escala. 3u funcin cumple un papel de suma importancia en la actualidad econmica ya que está basado principalmente en la parte 7ltima del gas natural como lo es su
medio de transporte. El inicio de un gasoducto puede ser un yacimiento o una planta de regasificacin! generalmente situada en las proximidades de un puerto de mar al que llegan buques que transportan gas natural licuado en condiciones criog#nicas a muy baja temperatura
%6*F* Q$&. "ara prevenir el efecto de posibles fallos en este revestimiento! los gasoductos suelen estar dotados de un sistema de proteccin catdica! utilizando ánodos de sacrificio que
establecen la tensin galvánica suficiente para que no se produzca corrosin. /as características de las tuberías para la construccin de gasoductos! oleoductos! poliductos y acueductos en la industria petrolera aparecen en las recomendaciones publicadas por el 2"1! como tambi#n en los textos y publicaciones especializadas. /as tuberías disponibles son capaces de satisfacer todas las exigencias. /a verdadera escogencia está en que la tubería satisfaga los requisitos de funcionamiento y que esto
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