GAS EN TUBERIA

1. Una tubería de gas, con diámetro nominal 18 y con 0.375 in de espesor de pared, transporta gas natural (gravedad especifica=0.6) con un caudal de 160 MMSCFD. Su temperatura promedio de 60°F asumiendo que es un proceso isotérmico, calcular la velocidad de entrada y de salida de la tubería, si la presión de entrada es de 1200 psig y la de salida es de 700 psig. La temperatura base y presión base son 60°F y 14.7 psia, asuma un factor de compresibilidad (Z=0.95). ¿Cuál es la longitud de la tubería para estas presiones, si la elevación es despreciable.

Re=0.0004778(P_b/T_b )(GQ/μD)(USCS)

Re=0.0004778(14.7/520)((0.6×160000000)/(7.23×〖10〗^(-6)×17.25))

Re=1039692.54

〖Re〗_critico=32.235(e/D)^(-1.1039)

〖Re〗_critico=32.235(0.0018/17.25)^(-1.1039)=800799.6

Como el régimen esta sobre el crítico decimos que el flujo es totalmente turbulento,

v_1=0.002122(Q_b/D^2 )(P_b/T_b )((Z_1 T_1)/P_1 )(USCS)

v_1=0.002122(160000000/〖17.25〗^2 )(14.7/520)((0.95×520)/1214.7)

v_1=13.12[ft/s]

v_2=0.002122(160000000/〖17.25〗^2 )(14.7/520)((0.95×520)/714.7)

v_2=22.3[ft/s]

A partir de esta expresión obtenemos una ecuación para hallar la longitud :

Q=38.77F(T_b/P_b ) ((〖P_1〗^2-〖P_2〗^2)/(GT_f LZ))^0.5 D^2.5 (USCS)

L=(〖P_1〗^2-〖P_2〗^2)/(((Q×P_b)/(38.77×T_b×F×D^2.5 ))×T_f×G×Z)

Hallamos factor de transmisión (F):

F=4 〖log〗_10⁡(3.7D/∈) F=4 〖log〗_10⁡((3.7×17.25)/0.0018)=18.20

L=(〖1214.7〗^2-〖714.7〗^2)/(((160000000×14.7)/(38.77×520×18.2×〖17.25〗^2.5 ))×520×0.6×0.95)=0.53[Mi]

2. Una tubería de gas natural de diámetro nominal 400, y un espesor de pared de 10 mm, transporta 3.2 Mm3/día. La gravedad especifica del gas es 0.6 y su viscosidad es de 0.0012 Poise. Calcule el valor para el número de Reynolds. Asuma como temperatura y presión base 15°C y 101Kpa respectivamente.

Re=0.5134(P_b/T_b )(GQ/μD) (SI)

D = 400 – 2 ×10 = 380 mm

Re=0.5134(101/288)((0.6×3.2×〖10〗^6)/(0.00012×380))=7580906,43

3. Una tubería de gas con diámetro nominal 20, espesor de pared 0.5 in y 50 millas de longitud, transporta 220 MMSCFD. La gravedad específica del gas es de 0.6 y su viscosidad de 0.000008 lb/ft-s. Calcule el factor de fricción usando la ecuación de Colebrook. Asuma una rugosidad en la tubería de 750x〖10〗^(-6) in. La temperatura y presión base son 60°F y 14.7 psia respectivamente. ¿Cuál es la presión de entrada para una presión de salida de 800 psig?

Re=0.0004778(P_b/T_b )(GQ/μD)(USCS)

Re=0.0004778(14.7/520)((0.6×220〖×10〗^6)/(0.000008×19))=11729796.56

1/√f=-2 log_10⁡(ϵ/3.7D+2.51/(Re√f)) (Colebrooke)

Despejando de la ecuación de Colebrooke se obtiene:

f=0.25/[log_10⁡((e⁄D)/3.71+5.74/〖Re〗^0.9 ) ]^2

f=0.25/[log_10⁡((〖750×10〗^6⁄19)/3.71+5.74/〖11729796.56〗^0.9 ) ]^2 =0.0101

Ahora hallamos la presión de entrada para un presión de salida de 814.7 psia

Q=38.77F(T_b/P_b ) ((〖P_1〗^2-〖P_2〗^2)/(GT_f LZ))^0.5 D^2.5 (USCS)

F=2/√f = 2/√0.0101=20

〖P_1〗^2=([(Q×P_b)/(38.77×T_b×F×D^2.5 )]^2×T_f×G×L×Z)+〖P_2〗^2

〖P_1〗^2=([(220000000×14.7)/(38.77×520×20×〖19〗^2.5 )]^2×520×0.6×50×0.95)+〖814.7〗^2

〖P_1〗^2=1024 [psia]

4. Para una tubería de gas el caudal es de 3.5 Mm3/día, la gravedad específica es de 0.6 y la viscosidad es de 0.000119 Poise, calcular el factor de fricción y el factor de transmisión, asumiendo un diámetro nominal de 400, 10 mm de espesor de pared, y una rugosidad de 0.015 mm. La temperatura y presión base son de 15°C y 101 Kpa respectivamente. Si el caudal es incrementado en un 50%, ¿Cuál será el impacto en el factor de transmisión y en el factor de fricción? Si la longitud de la tubería es de 48km, ¿cuál será la presión de salida para una presión de entrada de 9000Kpa?

Re=0.5134(P_b/T_b )(GQ/μD) (SI)

Re=0.5134(101/288)((0.6×3.5×〖10〗^6)/(0.000119×380)) (SI)

Re=8361293.86

〖Re〗_critico=32.235(e/D)^(-1.1039)

〖Re〗_critico=32.235(0.015/380)^(-1.1039)=2341874.6

Está en la zona totalmente turbulenta, se usa la ecuación AGA:

F=4 〖log〗_10⁡(3.7D/∈)

F=4 〖log〗_10⁡〖((3.7×7380)/0.015)=19.88〗

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