BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ACADÉMICO - PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA TESIS PARA OBTENER EL TITULO PROFESIONAL DE INGENIERO MECANICO DISEÑO DE UN SISTEMA DE TUBERIAS DE MATERIAL PE-AL-PE PARA LA INSTALACION INTERNA RESIDENCIAL DE GAS NATURAL SECO AUTOR: Edwin Ramiro Echeverre Mendoza ASESOR: Ing. Juan David Acosta Horna. TRUJILLO - PERÚ 2018 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN DEDICATORIA A Dios. Por haberme permitido llegar hasta este punto y Haberme dado salud para lograr mis objetivos, Además de su infinita bondad y amor. A mis padres y abuelos, por ser el pilar fundamental en todo Lo que soy, en toda mi educación, tanto académica, como de la vida, por su incondicional apoyo perfectamente mantenido a través del tiempo. Todo este trabajo ha sido posible gracias a ellos. 2 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN PRESENTACIÓN SEÑORES MIEMBROS DEL JURADO. SEÑOR DECANO DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA (UNT) SEÑORES DOCENTES DE LA ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA (UNT) De conformidad a lo contemplado por la ley universitaria 30220, Art. 45. Inc. 45.2, en concordancia con lo dispuesto en el Art. 133 de los Estatutos de la Universidad Nacional de Trujillo, presento a vuestra disposición, bajo la modalidad de elaboración de una TESIS, el presente trabajo de investigación titulado: “DISEÑO DE UN SISTEMA DE TUBERIAS DE MATERIAL PE-AL-PE PARA LA INSTALACION INTERNA RESIDENCIAL DE GAS NATURAL SECO” Mediante el cual postulo a optar el título de Ingeniero Mecánico. El presente trabajo de investigación, contempla el estudio y diseño para la instalación de tuberías de material PE-AL-PE para Gas Natural en zonas residenciales, siguiendo los reglamentos de la NTP- N° 111.011-2014, dando a conocer una opción de fuente de energía para el consumo doméstico, contribuyendo de esta manera en el campo de la ingeniería con conocimientos nuevos. Tengo a bien poner a disposición el presente trabajo, a fin que pueda motivar la realización de futuras investigaciones. Trujillo, junio del 2018 3 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN AGRADECIMIENTO A mi asesor, Ing. David Acosta Horna, por su ayuda y recomendaciones en la realización de mi trabajo. A los profesores de la Escuela Académico Profesional de Ingeniería Mecánica de la Universidad Nacional de Trujillo, que en su oportunidad contribuyeron con mi formación, no sólo académica sino también como ser humano. A mis amigos y compañeros de estudios, por su apoyo incondicional y por compartir gratos momentos siempre. Finalmente, a los miembros del jurado que aceptaron revisar el trabajo y contribuyeron con valiosas sugerencias y observaciones. 4 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN CONTENIDO DEDICATORIA................................................................................................................................. 2 PRESENTACIÓN .............................................................................................................................. 3 AGRADECIMIENTO ......................................................................................................................... 4 CONTENIDO ................................................................................................................................... 5 LISTA DE FIGURAS .......................................................................................................................... 8 LISTA DE TABLAS ............................................................................................................................ 9 RESUMEN .................................................................................................................................... 10 ABSTRACT .................................................................................................................................... 11 CAPITULO I................................................................................................................................... 12 INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................... 12 1.1. REALIDAD PROBLEMÁTICA............................................................................................ 12 1.2. ANTECEDENTES. ........................................................................................................... 18 1.3. OBJETIVOS .................................................................................................................... 20 1.3.1. Objetivo General............................................................................................... 20 1.3.2. Objetivos Específicos. .................................................................................... 20 1.4. JUSTIFICACIÓN DEL ESTUDIO. ....................................................................................... 21 1.4.1. Justificación Económica ................................................................................ 21 1.4.2. Justificación Ambiental .................................................................................. 22 1.4.3. Justificación Social ......................................................................................... 22 1.5. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA. ................................................................................... 22 1.6. HIPÓTESIS. .................................................................................................................... 22 CAPITULO II.................................................................................................................................. 23 MARCO TEORICO ......................................................................................................................... 23 2.1. GAS NATURAL DE CAMISEA .......................................................................................... 23 2.1.1. Composición ..................................................................................................... 23 2.1.2. Reservas ............................................................................................................ 24 2.1.3. Cadena de suministro del Gas Natural ........................................................ 25 2.1.4. Extracción y producción................................................................................. 27 2.1.5. Transporte ......................................................................................................... 27 5 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN 2.1.6. 2.2. Distribución ....................................................................................................... 28 EL GAS NATURAL. ......................................................................................................... 29 2.2.1. Propiedades del Gas Natural ......................................................................... 29 2.2.2. Características generales del Gas Natural .................................................. 31 2.2.3. Aplicaciones...................................................................................................... 32 2.3. TUBERIAS PARA EL DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN INTERNA RESIDENCIAL .................... 35 2.3.1. Tubería de Cobre .............................................................................................. 35 2.3.2. Tubería de Acero .............................................................................................. 36 2.3.3. Tubería de PE-AL-PE ....................................................................................... 37 2.4. ARTEFACTOS A GAS - GASODOMÉSTICOS...................................................................... 39 2.4.1. Artefactos de Gas -Tipo A .............................................................................. 39 2.4.2. Artefactos de Gas -Tipo B .............................................................................. 40 2.4.3. Artefactos de Gas -Tipo C .............................................................................. 41 2.5. PRECIO DEL GAS NATURAL............................................................................................ 42 2.5.1. Precio del Gas Natural en Boca de Pozo (PGBP) ...................................... 42 2.5.2. Tarifa de Transporte por Red Principal (TTRP) .......................................... 43 2.5.3. Tarifa Única de Distribución (TUD) ............................................................... 43 CAPITULO III................................................................................................................................. 45 MATERIALES Y METODOS ............................................................................................................. 45 3.1. MATERIALES Y ACCESORIOS. ......................................................................................... 45 3.2. HERRAMIENTAS ............................................................................................................ 46 3.3. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL .................................................................................... 46 3.3.1. Diseño General ................................................................................................. 46 3.3.2. Variables de Estudio........................................................................................ 46 3.4. PROCEDIMIENTO PARA EL DISEÑO................................................................................ 49 CAPÍTULO IV ................................................................................................................................ 53 RESULTADOS................................................................................................................................ 53 4.1. HABILITAR MATERIAL: TUBOS Y ACCESORIOS ................................................................ 53 4.2. DISEÑO PARA LA INSTALACION DE TUBERÍAS Y ARTEFACTOS PARA GAS NATURAL ........ 61 4.2.1. Calculo de Espacio Confinado en cada recinto ......................................... 62 4.2.2. Diseño de Rejillas de Ventilación: ................................................................ 69 4.2.3. Dimensionamiento de los tramos de las Tuberías .................................... 71 6 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN 4.2.4. Caudales nominales que pasa por cada tramo de tubería ....................... 72 4.2.5. Caída de presión y diámetros nominales internos .................................... 74 4.2.6. Consideraciones generales en la construcción del sistema de tuberías de PE AL PE...................................................................................................... 80 4.3. BENEFICIO ECONÓMICO ............................................................................................... 83 CAPÍTULO VI ................................................................................................................................ 86 DISCUSIÓN DE RESULTADOS ........................................................................................................ 86 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................................................................ 87 6.1. CONCLUSIONES. ........................................................................................................... 87 6.2. RECOMENDACIONES..................................................................................................... 88 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS..................................................................................................... 89 ANEXOS ....................................................................................................................................... 91 7 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN LISTA DE FIGURAS Figura N° 1: Concesiones de distribución de gas natural en el Perú .................................. 14 Figura N° 2: Estaciones de distrito ......................................................................................... 15 Figura N° 3: Reporte de avance tuberías de polietileno ....................................................... 16 Figura N° 4: Resumen de avance de masificación concesión en Lima y Callao – CÁLIDDA. .................................................................................................................................. 16 Figura N° 5: Redes de Distribución de Gas Natural Lima -Callao. ...................................... 17 Figura N° 6: Instalaciones residenciales proyectadas para el periodo 2014-2018 ............ 17 Figura N° 7: Estructura del suministro del gas natural en el Perú ....................................... 26 Figura N° 8: Procesamiento del gas natural .......................................................................... 27 Figura N° 9: Esquema del transporte de gas natural de Camisea al City Gate ................. 28 Figura N° 10: Propiedades físico químicas del gas natural y el GLP .................................. 30 Figura N° 11: Suministro de gas natural- instalación interna residencial ............................ 34 Figura N° 12: Tubería de Cobre ............................................................................................. 35 Figura N° 13: Tubo de acero negro de ½” cedula 40 sin costura ........................................ 36 Figura N° 14: Estructura de la tubería PE-AL-PE ................................................................. 37 Figura N° 15: Esquema de artefacto tipo A ........................................................................... 39 Figura N° 16: Esquema de artefacto tipo B1 ......................................................................... 40 Figura N° 17: Esquema de artefacto tipo B2 ......................................................................... 41 Figura N° 18: Composición del precio final del gas natural ................................................. 42 Figura N° 19: Herramientas para instalación ......................................................................... 46 Figura N° 20: Diagrama de conexión- gas natural para zona residencial........................... 52 Figura N° 21: Válvula de Servicio ........................................................................................... 58 Figura N° 22: Válvula de corte ................................................................................................ 58 Figura N° 23: Caja de protección, regulador de presión y medidor de diafragma ............. 60 Figura N° 24: Plano vista de planta recinto para el diseño de tuberías de PE AL PE ....... 61 Figura N° 25: Cocina marca Indurama para recinto N°1 ...................................................... 62 Figura N° 26: Terma marca Sole para reciento N°1 ............................................................. 63 Figura N° 27: Cocina marca Sole para recinto N°2 .............................................................. 64 Figura N° 28: Cocina marca Coldex para recinto N°2 .......................................................... 65 Figura N° 29: Calefactor marca Indurama para recinto N°3 ................................................ 66 8 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN Figura N° 30: Terma marca Sole para reciento N°3 ............................................................. 67 Figura N° 31: Modelo de ventilación por espacios en un mismo piso ................................. 69 Figura N° 32: Ahorro mensual en el uso del gas natural frente una fuente de energía alternativa .................................................................................................................................. 85 LISTA DE TABLAS Tabla N° 1: Composición de los reservorios de Camisea .................................................... 24 Tabla N° 2: Recursos de gas natural a nivel nacional .......................................................... 25 Tabla N° 3: Demanda de Gas Natural en Lima y Callao ...................................................... 32 Tabla N° 4: Comparación de tuberías .................................................................................... 38 Tabla N° 5: Precio del gas natural (US$/MMBTU) ................................................................ 42 Tabla N° 6: Tarifa de Red Principal (US$/mil m3) .................................................................. 43 Tabla N° 7: Categorías Tarifarias............................................................................................ 44 Tabla N° 8: Precios de sustitutos ............................................................................................ 44 Tabla N° 9: Operacionalización de variables ......................................................................... 47 Tabla N° 10: Diámetros para tubería PE-AL-PE para gas natural ....................................... 51 Tabla N° 11: Características técnicas de los reguladores de presión ................................. 59 Tabla N° 12: Características de los artefactos del recinto N°1 ............................................ 63 Tabla N° 13: Características de los artefactos del recinto N°2 ............................................ 65 Tabla N° 14: Características de los artefactos del recinto N°3 ............................................ 67 Tabla N° 15: Potencia total en los recintos internos .............................................................. 68 Tabla N° 16: Tramos y Longitud Equivalente ........................................................................ 71 Tabla N° 17: Valores de las potencias de los artefactos y PCS........................................... 73 Tabla N° 18: Longitud y diámetros para Cada Tramo de tubería PE AL PE ...................... 79 Tabla N° 19: Presión en líneas internas de suministro ......................................................... 80 Tabla N° 20: Distancias entre los dispositivos de anclaje..................................................... 80 Tabla N° 21: Costos por Tipo de Instalación ......................................................................... 83 Tabla N° 22: Categorías Tarifarias ......................................................................................... 83 Tabla N° 23: Requisitos para instaladores de gas natural.................................................... 84 Tabla N° 24: Gas natural respecto una fuente de energía alternativa ................................ 85 9 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN RESUMEN Como objetivo del presente trabajo de investigación, se ha establecido el diseño para instalaciones de tuberías de material PE-AL-PE para uso doméstico del gas natural seco como una alternativa de fuente de energía más económica, siguiendo los reglamentos de la NTP- N° 111.011-2014. Para lograrlo se estudió la realidad problemática de la distribución del gas natural seco en la región norte para instalaciones de uso residencial y los parámetros de diseño que involucran el montaje de una red de tuberías de material PE AL PE, para lo cual se identificó y habilito los diversos accesorios y herramientas para la instalación de acuerdo a la Norma Técnica Peruana NTP.111.011. El montaje se realizó en las instalaciones del centro de capacitación técnica Senati –Trujillo, el cual se ambiento un taller de 3 recintos o cuartos para la instalación de los diversos artefactos para gas natural seco. Para el diseño y selección de tuberías para gas natural seco, se dispuso el uso de tablas donde se tabulen longitudes, caídas de presión y los diámetros comerciales, de esta forma se evitan ser redundante en los cálculos y se obtiene valores comerciales. Se evaluó los requisitos que debe contar los instaladores para gas natural, siendo estos clasificados en IG1, IG2 e IG3 siendo registrados por Osinergmin. Por último se determinó que al emplear el gas natural seco como fuente de combustible para uso doméstico se logra un ahorro de 21 soles con respecto al balón de GLP y 86 soles con respecto a la electricidad en promedio al mes. 10 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN ABSTRACT The objective of the research work, the design of PE-AL-PE material pipe installations for the domestic use of dry natural gas as an alternative to the most economical source of energy, following the regulations of the NTP-N ° 111.0112014. To achieve this, we studied the problematic reality of the distribution of dry natural gas in the northern region for residential installations and the design parameters that involve the assembly of a network of PE-PE PE pipes, for which purpose it was identified and qualified. The various accessories and tools for installation according to the Peruvian Technical Standard NTP.111.011. The assembly was carried out at the facilities of the Senati-Trujillo technical training center, which set up a 3-room or multi-room workshop for the installation of the various devices for dry natural gas. For the design and selection of pipes for dry natural gas, the use of tables where tabulen lengths, pressure drops and commercial diameters were arranged, in this way avoid being redundant in the calculations and commercial values are obtained. The requirements that the installers have for natural gas were evaluated, being these classified in IG1, IG2 and IG3 being registered by Osinergmin. Finally, it was determined that by using dry natural gas as a source of fuel for domestic use, a saving of 21 soles is achieved with respect to the LPG balloon and 86 soles with respect to electricity on average per month. 11 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN CAPITULO I INTRODUCCIÓN 1.1. REALIDAD PROBLEMÁTICA A partir del descubrimiento del gas natural, éste se ha convertido en una de las fuentes de energía de gran utilidad para el hombre moderno, tanto para el uso doméstico como para la generación de energía, por lo que ha sido necesario buscar nuevas tecnologías para su explotación, producción, almacenamiento, tratamiento y distribución. A medida que la demanda de este combustible gaseoso aumenta, técnicos e ingenieros se han visto envueltos en la necesidad de voltear su atención al estudio de los procesos de separación, deshidratación y desulfurización del gas natural, para aplicar sus conocimientos y alcanzar los requerimientos necesarios para la refinación o simplemente, cumplir con los estándares de calidad para la comercialización del gas natural. [1] El aumento de la demanda de energía ha estimulado la ejecución de diversos proyectos de inversión para el descubrimiento y explotación de nuevas reservas de petróleo y gas natural, así como para expandir la disponibilidad de las reservas existentes en diferentes jurisdicciones, ricas en recursos naturales energéticos (Sudamérica, África, Canadá, el sudeste asiático, Australia y Estados Unidos). Recientemente, el gas natural ha cobrado una notoria importancia en el panorama energético mundial debido al descubrimiento de masivas reservas no convencionales de gas en depósitos conocidos como “esquistos” (shale gas, por su denominación en inglés). En ellas también se están desarrollando grandes proyectos de inversión para disponer de gas natural en Estados Unidos y los mercados de exportación. De acuerdo con la Agencia Internacional de la Energía, la revolución del shale gas puede generar en los próximos 30 años lo que se conoce como la “edad dorada del 12 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN gas natural”. Según los expertos, esto permitiría una transición ordenada desde el uso de las energías fósiles hacia las energías renovables. Sin duda alguna, el gas natural será una de las fuentes que va a liderar el desarrollo energético mundial en las próximas décadas y llamar la atención de grandes inversionistas del sector. El Perú no ha sido ajeno a esta tendencia global. A principios de la década de los ochenta, se descubrió uno de los yacimientos con mayor potencial gasífero en la zona sudamericana, el campo de Camisea (en la Selva Sur de la región Cusco). Su desarrollo era de vital importancia para el Perú, pues permitiría revertir el déficit de abastecimiento energético que se experimentaba en esa época por el declive de la producción de petróleo y el deterioro en la operatividad de su industria. El gas natural de Camisea ha sido la fuente clave de energía para sostener el crecimiento de la economía peruana (tasas por encima de 6% promedio anual) en los últimos 10 años. Un avance que es consecuencia del boom de las materias primas ocurrido en la última década, la modernización de la economía peruana por su inserción en la economía global y las reformas estructurales de mercado aplicadas en los últimos años. Los principales beneficiarios del gas de Camisea han sido los usuarios del servicio público de energía eléctrica, quienes han gozado de tarifas más baratas y una fuente de electricidad estable. El desarrollo de las redes de distribución de gas natural físicas, como aquellas que usan camiones cisterna en todo el país (conocidas como “transporte virtual”), permitirá que, en menos de cinco años, cerca de medio millón de hogares dispongan en sus casas suministros continuos de gas natural. El gas natural ha sustituido al petróleo (una fuente fósil cara y muy volátil en su cotización internacional) y a la fuerza hidráulica (sujeta a las variaciones climáticas que afectan al país, como el Fenómeno del Niño) en la matriz energética del sector eléctrico peruano. De esta manera se han diversificado las fuentes de energía que consumen las centrales de generación eléctrica 13 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN y se ha podido incrementar la eficiencia en la producción de electricidad mediante la introducción de la tecnología de generación de ciclo combinado a gas natural. Camisea también ha puesto a disposición el gas natural para la producción industrial y las actividades comerciales, permitiendo que se genere un mejor entorno de negocios y que se abaraten los productos en el mercado interno. [2] Las concesiones del gas natural en el territorio peruano, están distribuidos de la siguiente manera: Figura N° 1: Concesiones de distribución de gas natural en el Perú [3] 14 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN Durante el periodo 2017, la masificación del uso de gas natural a nivel nacional, mediante las Estaciones de Distrito (ED) de Lambayeque, Chiclayo, Trujillo, Pacasmayo, Cajamarca y Chimbote, cuentan con los equipos principales instalados (tanques de almacenamiento, gasificadores y odorizador). Las estaciones de distrito que solo han montado los equipos principales están conformadas de la siguiente manera: Figura N° 2: Estaciones de distrito [3] Trujillo: Se han instalado tuberías de polietileno de Ø32mm y Ø200mm, con un total de 4,010m. Chimbote: Se han instalado tuberías de polietileno de Ø200mm con un total de 6,000m. Cajamarca: Se han instalado 43 m de tubería de polietileno de Ø200mm. 15 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN Figura N° 3: Reporte de avance tuberías de polietileno [3] Figura N° 4: Resumen de avance de masificación concesión en Lima y Callao – CÁLIDDA. [3] 16 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN Figura N° 5: Redes de Distribución de Gas Natural Lima -Callao. [3] De acuerdo al Plan de Conexiones residenciales, las instalaciones proyectadas para el periodo 2014-2018 son: Figura N° 6: Instalaciones residenciales proyectadas para el periodo 2014-2018 Para el bicentenario, se espera que el 12.7% de la población peruana esté recibiendo los beneficios del Gas Natural (GN), ya que se proyecta que haya 17 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN 2,253 kilómetros de red de gasoductos y casi 1.2 millones de usuarios residenciales, poco más de 5 millones de personas. [3] Debido al avance del gas natural en el norte del país, el objetivo del siguiente trabajo de investigación se basa en el diseño de un sistema de tuberías de material PE-AL-PE para la instalación interna residencial de Gas Natural Seco, determinando conceptos básicos para el dimensionado de las instalaciones receptoras de gas. Para ello, se dan las bases para la determinación de los caudales de los diferentes tramos de instalación en función de la potencia consumida por los aparatos a gas y las condiciones de utilización de los mismos en las instalaciones, tanto individuales como comunes. La contrastación será realizada por confrontación directa de los resultados obtenidos en la recopilación de datos tanto en Norma Técnica Peruana NTP 111.011- 2014, como en las normas asociadas. 1.2. ANTECEDENTES. Se presenta los siguientes trabajos de investigación: Juan Freddy Ortega Zegarra, de la Universidad Nacional de Ingeniería, Facultad de Ingeniería de Petróleo, Gas Natural y Petroquímica, en su tesis para optar el título de ingeniero: Estudio Técnico Económico para la Aplicación del Gas Natural en Viviendas Multifamiliar. Lima-Perú. 2012. [4] El estudio concluyo en: El uso del gas natural como combustible doméstico minimiza la contaminación ambiental. En cualquier diseño de Instalación de gas natural seco para las instalaciones de tipo residencial se debe tomar en cuenta el uso de una válvula de corte y cierre general por razones de seguridad. Emplear tuberías metálicas flexibles, para disipar vibraciones y prevenir transmisión de esfuerzos, las tuberías deberán ubicarse longitudinalmente. 18 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN La presión de uso para artefactos a GN Seco para uso residencial deberá tener una presión mínima de 16 mbar y máxima de 23 mbar. En el caso que una tubería sea instalada contra una pared, esta tiene que estar como mínimo 5cm. por encima del nivel del suelo o del piso para evitar el contacto con el agua o productos químicos. La inversión se recupera entre el 17 y 18 mes de iniciado las operaciones, con lo cual se demuestra que el empleo doméstico del gas natural es más económico. Edgar Bruno Wong, de la Universidad Ricardo Palma. Facultad de Ingeniería, en su tesis para optar el título de ingeniero Civil: Metodología de Instalaciones de Gas y Sanitarias, Aplicación para un Mercado en el Callao (Asociación de Trabajadores del Mercado 1ero. de Mayo). Lima, Perú.2007. [5] El estudio concluyo en: Una cocina a gas natural genera un ahorro del 36% respecto a una cocina de GLP, e igual porcentaje de ahorro respecto a una terma de gas natural respecto a una de GLP. Debido a la expansión de las redes de gas natural por Lima se recomienda la gradual adopción o cambio a esta nueva fuente energética por sus ventajas que se describen en el proyecto, en el caso específico de su aplicación a mercados por sus demandas de rango comercial se prevé una pronta recuperación de la inversión por la instalación, siendo el sector industrial los primeros en adoptar el gas natural por sus altos consumos así como en la generación eléctrica en plantas de ciclo combinado. Para el diseño y desarrollo de los planos de gas y sanitarias se procedió con un esquema tipo de instalaciones, mediante un gráfico en elevación se mostró niveles y cotas, ayudándonos a determinar alternativas de solución, posteriormente se utilizó planos en planta y planos volumétricos (planos isométricos), teniendo presente las 19 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN normas respectivas, se procederá con el cálculo para terminar con los planos definitivos. Delgado Acevedo Aldo Max, de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos. Facultad de Ciencias Administrativas, en su tesis: Coyuntura del impacto Económico del Gas Natural dentro de un contexto comercial eficiente en el Mercado Peruano. Lima – Perú.2011. [6] El estudio concluyo en: Se estudió el impacto económico y financiero de la comercialización, distribución y transformación del gas natural de Camisea dentro del mercado interno peruano hacia el mediano y largo plazo; asimismo, intenta determinar el impacto de la comercialización, distribución y transformación del gas natural de Camisea sobre la matriz energética del país también hacia el mediano y largo plazo. El gas natural tiene un precio de mercado menor al de cualquier otro combustible fósil, es seguro, reduce los costos de mantenimiento, por ejemplo en el parque automotor se reduce entre el 20% y 30%, aumenta la eficiencia en el proceso de generación de energía, reduce los costos de operación, es de fácil conexión a través de tuberías, no requiere de almacenamientos costosos, tiene aplicación universal en todo tipo de maquinarias y vehículos donde es necesaria la energía. 1.3. OBJETIVOS 1.3.1. Objetivo General. Determinar el diseño y dimensionamiento de una instalación interna residencial de gas natural, utilizando tuberías y accesorios para gas PE- AL- PE para su construcción. 1.3.2. Objetivos Específicos. Identificar y habilitar los diversos materiales y herramientas para la instalación de tuberías de gas PE-AL-PE. 20 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN Determinar los caudales, diámetros nominales internos y la caída de presión de cada tramo por donde circulara el gas natural y las condiciones de utilización de los mismos en las instalaciones. Diseñar y desarrollar planos de instalaciones de gas natural para las distintas áreas internas, en que estén ubicados las tuberías de PE-AL- PE. Estudiar las diversas disposiciones del reglamento de la norma técnica peruana NTP 111.011-2014 de instalaciones internas y comerciales para gas natural seco, para efectos del diseño del sistema de tuberías de material PE-AL-PE. Dar a conocer los beneficios del Gas Natural sustituyendo al GLP y a otros combustibles, resaltando que este recurso energético al ser utilizado para consumo doméstico, tendrá un efecto multiplicador en la economía de los hogares. 1.4. JUSTIFICACIÓN DEL ESTUDIO. 1.4.1. Justificación Económica El alto grado de industrialización incrementa cada vez más, la demanda de recursos energéticos no renovables, es así que por más de una década de consumo del gas de Gas Natural, ha reportado un ahorro de S/37.300 millones para las industrias, comercios y transportes de Lima, debido a la sustitución de combustibles más caros y contaminantes por este hidrocarburo. El Gas Natural presenta oportunidades para el estado peruano en términos económicos, debido al ahorro generado por el uso del gas, en el mediano plazo, implicará el ingreso de nuevas inversiones en el sector industrial y en sectores como la construcción. Esto, a su vez, tendría como consecuencia una industria más competitiva, obteniendo una mejor posición para la exportación. 21 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN 1.4.2. Justificación Ambiental Por la composición química el gas natural se convierte en un combustible limpio y eficiente, con menos emisiones que el carbón. Además, gracias a su completa combustión prácticamente no presenta emisiones atmosféricas. Incluso no tiene olor (se odoriza antes de ser distribuido para su fácil identificación) y no es tóxico. Asimismo, se señala la mejora de los índices de calidad de aire en los centros industriales a través de la reducción de gases, tales como el Monóxido de Carbono (CO), Óxidos de Nitrógeno (NOx), Dióxido de Azufre (SO2), Hidrocarburos (HC) y Dióxido de Carbono (CO2). 1.4.3. Justificación Social No solo se verán beneficiadas las grandes empresas e industrias, en un nivel más doméstico también se verán mejoras, pues el gas natural puede ser utilizado muy fácilmente para la cocina, para termas, secadoras de ropa, aire acondicionado, sistemas de calefacción. Actualmente, los establecimientos que cuentan con aire acondicionado o sistemas de calefacción son de un número muy reducido debido al costo que significa su manutención, sin embargo, con el gas natural estos servicios se volverían accesibles a una mayor cantidad de la población, además de más oportunidades laborales para su instalación y mantenimiento. 1.5. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA. ¿Cómo diseñar un sistema de tuberías de material PE-AL-PE, para instalaciones internas residenciales de Gas Natural Seco? 1.6. HIPÓTESIS. Bajo los parámetros de la Norma Técnica Peruana NTP111.011 y con la fundamentación teórica y experimental recopilada, podemos realizar el diseño de un sistema de tuberías para instalaciones internas residenciales de gas natural seco. 22 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN CAPITULO II MARCO TEORICO 2.1. GAS NATURAL DE CAMISEA La industria peruana del gas natural presentaba un incipiente desarrollo hasta el inicio del Proyecto Camisea en agosto de 2004. La puesta en marcha de este emprendimiento significó un gran avance en el aprovechamiento de los recursos energéticos que dispone la nación, hecho que trajo consigo una menor dependencia respecto a los energéticos importados y una notable modificación de la matriz energética. Actualmente, el gas natural de Camisea se utiliza en una alta proporción en la generación eléctrica, desplazando a lugares menos relevantes a otros combustibles como el petróleo residual, el diésel y el carbón usados también para producir electricidad. Este cambio se ha reflejado en una mayor seguridad en el suministro eléctrico con menores precios para los consumidores. El gas de Camisea permite asimismo que las actividades propias de la industria, el comercio y el transporte se hayan beneficiado con su costo y sus ventajas medioambientales. El sector residencial ha encontrado en el gas natural un medio para reducir el costo de la canasta familiar y obtener ganancias en términos de modernidad, seguridad y confort. [7] 2.1.1. Composición Los elementos contenidos en los reservorios del yacimiento Camisea se muestran en la tablaN°1. En la cual se observa que el Metano (CH4) y el Etano (C2H6) son los elementos gaseosos predominantes, con cerca del 92% del total, además de una mínima proporción de gases inertes (Nitrógeno y Anhídrido Carbónico). 23 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN Tabla N° 1: Composición de los reservorios de Camisea Fuente: Perú - Camisea Feasibility Study. Elaborado por Shell El resto de los componentes está representado por los líquidos de gas natural (LGN), que una vez fraccionados producen gas licuado de petróleo (GLP), gasolinas naturales y diésel liviano. 2.1.2. Reservas Según el Libro Anual de Reservas de Hidrocarburos publicado por el Ministerio de Energía y Minas, las reservas probadas de gas natural al 31 de diciembre de 2017, a nivel nacional, se han estimado en 15,04 TCF (Tera pies cúbicos), cantidad que acusa una ligera disminución de 0,33 TCF respecto al año anterior. Según la misma fuente, las reservas probadas de los lotes 88 y 56, de Camisea, se estiman en 10,19 TCF y 2,75 TCF, respectivamente; que en total representan 12,94 TCF. [7] 24 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN Tabla N° 2: Recursos de gas natural a nivel nacional Fuente: Libro Anual de Reservas de Hidrocarburos 2017 - MINEM 2.1.3. Cadena de suministro del Gas Natural Camisea comprende tres actividades claramente definidas en el marco normativo del sector: Primero, las actividades de campo donde destacan la extracción del gas natural y la separación del gas natural seco de los líquidos de gas natural (explotación–producción). Segundo, las actividades de transporte que se efectúan a través de dos sistemas de ductos. Uno para el gas natural seco; y el otro para los líquidos de gas natural. Tercero, las actividades de distribución de gas natural en Lima y Callao, que comprende la instalación y operación de una red de ductos de alta y baja presión que hace posible poner el hidrocarburo en la puerta del domicilio de los consumidores. [7] 25 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN Figura N° 7: Estructura del suministro del gas natural en el Perú [2] 26 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN 2.1.4. Extracción y producción La extracción consiste en sacar el gas natural de sus reservorios naturales subterráneos y traerlo a la superficie terrestre. Una vez extraído el gas, el siguiente paso es la producción, que consiste en el acondicionamiento del producto para su posterior transporte. Primero el gas es tratado para eliminar las impurezas que acompañan al hidrocarburo en el momento de su extracción. Luego, el gas natural seco es separado de los líquidos. Es necesario precisar que no todo el gas natural que se extrae de los pozos puede ser transportado al mercado, motivo por el cual una buena proporción de la producción de gas natural se reinyecta al yacimiento. [7] Figura N° 8: Procesamiento del gas natural [4] 2.1.5. Transporte Para traer el gas natural desde Camisea a Lima se construyó un ducto de alta presión que tiene una longitud de 730 Km, cuyo trazo parte de Camisea en el Cusco y llega al City Gate ubicado en Lurín al sur de Lima. El diámetro del gasoducto es de 32” en la zona donde las condiciones del terreno son más difíciles, luego se reduce a 24” en la 27 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN sierra y a 18” en la costa. Estas reducciones del diámetro del ducto obedecen a razones técnicas, económicas y medioambientales. Paralelamente al ducto de gas natural seco, corre el poliducto que transporta los líquidos de gas natural, desde Camisea hasta la playa Lobería en Pisco, donde se encuentra la planta de fraccionamiento que opera Pluspetrol. Su longitud es de 540 Km. [7] Figura N° 9: Esquema del transporte de gas natural de Camisea al City Gate 2.1.6. Distribución La distribución de gas natural de Camisea en Lima y Callao se efectúa a través de una red de ductos operada por la empresa Cálidda, que comprende los siguientes sistemas: La red troncal de distribución que es un gasoducto (de acero) de alta presión que se inicia en el City Gate en el distrito de Lurín, donde el gas es odorizado con la finalidad de que pueda ser identificado; y atraviesa 13 distritos más de Lima Metropolitana, hasta llegar a Ventanilla, donde está ubicada la planta de generación eléctrica de Etevensa, que fue la primera en operar con gas natural. La red de distribución en media y baja presión, que comprende un conjunto de ductos por medio de los cuales se lleva el gas natural hasta el domicilio de los consumidores (residenciales, industriales, 28 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN comerciales, eléctricos y de GNV). Los ductos de esta red parten de la red troncal de distribución. [7] 2.2. EL GAS NATURAL. El gas natural es una mezcla de hidrocarburos gaseosos que se encuentra en yacimientos fósiles, no asociado (solo), disuelto o asociado (acompañando al petróleo o al carbón). Está compuesto principalmente de metano (alrededor de un 90%), acompañado de otros gases como nitrógeno, etano, CO2, propano y butano, entre otros. Esta composición hace que el gas natural sea un combustible más limpio que los derivados del petróleo. 2.2.1. Propiedades del Gas Natural 2.2.1.1. Poder Calorífico Se llama poder calorífico de un gas combustible a la cantidad de calor que desprende en la combustión completa una unidad de masa o volumen de gas. [4] El poder calorífico se mide en unidades de energía sobre volumen o unidades de energía sobre masa: Por unidad de masa: Mj /kg, kwh / kg, kcal / kg Por unidad de volumen: Mj /m3; kwh /m3, kcal /m3 Se distinguen dos tipos de poder calorífico: Poder Calorífico Superior (PCS), es la cantidad de calor que desprende en la combustión completa una unidad de masa o volumen de gas cuando los productos de combustión son enfriados hasta la condensación del vapor de agua que contiene. Poder Calorífico Inferior (PCI) es la cantidad de calor que desprende en la combustión completa, una unidad de masa o de volumen de gas cuando los productos de la combustión son enfriados sin que llegue a producirse la condensación del vapor de agua. 29 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN 2.2.1.2. Densidad relativa La densidad relativa de un gas con respecto al aire es la relación entre densidad absoluta del gas y la densidad del aire en las mismas condiciones referencia. [4] D=Densidad del Gas/ Densidad del Aire Si el valor D<1, el gas es menos denso que el aire, y en caso de una fuga tendería a subir. Son menos densos que al aire el gas manufacturado (gas ciudad) y el gas natural. Si el valor D>1, el gas es más denso que el aire, y en caso de una fuga, tendería acumularse en el suelo. Son más densos que el aire los G.L.P (gases licuados de petróleo), como por ejemplo, el gas butano y el gas propano. Figura N° 10: Propiedades físico químicas del gas natural y el GLP [7] 30 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN El GN y el GLP tienen similitudes en cuanto a su origen y aplicaciones, pero diferentes en cuanto a su composición, obtención, procesamiento, transporte y comercialización, y esto da lugar a sustantivas diferencias en su manipulación y precios. Tienen también similitudes en cuanto a su relación con el medio ambiente ya que ambos son combustibles limpios y menos contaminantes que otros de similar origen. El gas natural normalmente está compuesto de la manera siguiente, según su estado: Gas natural seco G.N.S (92.5%) con componentes metano y etano. Gas natural líquido L.G.N (7.5%) con componentes: G.L.P (propano 60%, butano 40%) Gasolinas (C5+ hasta C8) 2.2.2. Características generales del Gas Natural Origen: El gas natural se forma a partir de la descomposición de restos orgánicos que quedaron sepultados bajo capas de sedimentos por espacio de millones de años, en condiciones de temperatura y presión similares a las que dieron origen a la formación del petróleo. [7] Suministro: El gas natural llega a los consumidores mediante tuberías o redes de ductos, por ser ésta la vía más segura y económica para transportar el hidrocarburo a mercados con una demanda continua, en altas y bajas presiones. Además, el precio del GN, por ser más económico que el GLP, puede soportar los costos de instalación y operación de los ductos sin incrementar en demasía el precio final. [7] Color y olor: En su estado natural el gas natural es incoloro e inodoro, pero para ser distribuido con total seguridad, se le odoriza con un aditivo llamado etil mercaptano que permite su detección ante una eventual fuga. [7] Peso: 31 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN El gas natural es más liviano que el aire; y ante cualquier fuga se disipa rápidamente. Las gravedades específicas del gas natural y el aire son de 0,60 y 1,00, respectivamente. [7] Auto ignición: Este hidrocarburo necesita llegar a una temperatura de 537 °C para estallar. [7] Combustión: Su combustión da lugar a una llama de color azul bien definido, cuando los quemadores (hornillas y sopletes) y el suministro funcionan correctamente. Las llamas amarillas, anaranjadas o rojizas, son señal de una mala combustión del gas natural. [7] 2.2.3. Aplicaciones El gas natural es un combustible económico y versátil que se emplea como combustible en diferentes actividades a nivel doméstico, comercial e industrial; o como insumo para la obtención de otros productos, como en el caso de la petroquímica. [7] Tabla N° 3: Demanda de Gas Natural en Lima y Callao CATEGORÍAS TIPO DE SECTOR RANGO DE CONSUMO MENSUAL A Residencial Hasta 300 m3 B comercial De 301 a 17.500 m3 C industrial De 17.501 a 300.00 m3 D Gran industria y GNV Más de 300.00 m3 Fuente: Libro Anual de Reservas de Hidrocarburos 2017 - MINEM Su uso está distribuido en los siguientes sectores: 2.2.3.1. Sector industrial El gas natural es empleado con eficiencia en diferentes ramas industriales que utilizan hornos y calderos en sus procesos productivos. En la fabricación del acero es usado como reductor para la producción de hierro esponja. 32 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN Industria de Alimentos: El gas natural se utiliza, como combustible para disponer de energía calórica en procesos de esterilización, pasteurización, deshidratación, cocción y secado, entre otros. Industria textil: El gas natural permite la aplicación directa de la llama, aplicaciones de calentamiento por contacto, aplicaciones de calentamiento por radiación, el calentamiento directo de los equipos por convección en secadores y otros. Industria del vidrio: Las propiedades físico-químicas del gas natural han hecho posible la construcción de quemadores que producen una llama limpia, luminosa y radiante que permite una óptima transmisión de la energía calórica en la masa de cristal. Fundición de metales: Las características del gas natural lo hacen apto para el calentamiento de hornos en procesos metalúrgicos. Industria de cerámicas: El gas natural permite la producción de piezas de alta calidad con menores costos de producción. Industria del cemento: Los hornos de las cementeras que utilizan gas natural son más eficientes y tienen mayor vida útil; reducen sus costos de mantenimiento y los gases de la combustión del gas natural son menos contaminantes. Cogeneración: La cogeneración es la producción simultánea de energía eléctrica y energía térmica, empleando un único combustible como el gas natural. Las plantas de cogeneración producen electricidad y calor para aplicaciones descentralizadas. 2.2.3.2. Sector eléctrico En el sector eléctrico, el gas natural reemplaza con significativas ventajas económicas y ambientales a otros combustibles fósiles como el carbón, el Diesel y el petróleo residual, ya sea en 33 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN centrales de ciclo simple o ciclo combinado, dando como resultado un suministro eléctrico con menores tarifas. 2.2.3.3. Petroquímica En este sector, el gas natural es utilizado como materia prima en diversos procesos químicos e industriales. De manera relativamente fácil y económica se puede convertir en hidrógeno, etileno, o metanol, para la producción de plásticos y fertilizantes. 2.2.3.4. Sector transporte En transporte el gas natural es empleado como combustible (GNV) para activar los motores de los vehículos, ya que éste es un producto mucho más barato y más limpio. 2.2.3.5. Sector comercial El gas natural es empleado en comercios o negocios, como panaderías, restaurantes, hoteles, lavanderías, hospitales, clínicas, saunas, colegios, actividades artesanales y similares. 2.2.3.6. Sector residencial El gas natural se emplea en la cocción de alimentos, el calentamiento de agua en termas, la climatización (en sistemas de aire acondicionado o calefacción, dependiendo de la estación del año) y el secado de ropa. Figura N° 11: Suministro de gas natural- instalación interna residencial [2] 34 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN 2.3. TUBERIAS PARA EL DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN INTERNA RESIDENCIAL Según la Norma Técnica Peruana N° 111.011 versión 2014 [8], se pueden usar los siguientes materiales: 2.3.1. Tubería de Cobre Debe ser de material fabricado sin costura, que permita la continuidad de flujo por su pared lisa, además de poseer alta resistencia a las presiones internas de trabajo. [4] Alta resistencia a la corrosión. Su punto de fusión es de 1083 ºC el cual es elevado, lo que permite que en caso de incendios, la cañería tarde en fundirse. Es invulnerable a la eventual agresión que pudiera presentar los distintos gases por su constitución química. Pequeñas pérdidas de carga, debido a una superficie interior lisa. Figura N° 12: Tubería de Cobre Los tubos de cobre usados en gasfitería tanto para instalaciones de agua como para las de gas, son denominados tipo K, L, y se fabrican según los requerimientos de la norma ASTM B88. 35 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN Las tuberías de cobre tipo K son utilizadas para presiones de trabajo superiores a 1.4 kg/cm2 (1.37 bar) Las tuberías de cobre tipo L son utilizadas para instalaciones de gas natural a presiones bajas hasta 1.4 kg/cm2 (1.37 bar) 2.3.2. Tubería de Acero Las tuberías de acero se pueden instalar en toda la red de distribución e instalaciones dentro de la industria. [4] Se utilizan tuberías de acero negro y tubería de acero negro galvanizado con o sin costura según la norma ANSI/ASME B36.10, ASTM A 53 u otra norma equivalente. Su punto de fusión es de 1535 ºC. El hierro se oxida con mayor facilidad a no ser que se le dé un tratamiento especial (acero inoxidable) o protección (pintura epoxica). Figura N° 13: Tubo de acero negro de ½” cedula 40 sin costura 36 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN 2.3.3. Tubería de PE-AL-PE Los tubos multicapa de PE-AL-PE, están compuestas de una capa de aluminio traslapado y capa interna y externa de polietileno unidas fuertemente entre sí mediante un adhesivo sintético. Estos tubos reúnen la fuerza del metal y la durabilidad del plástico en un sistema de fácil manejo e instalación. [9] Figura N° 14: Estructura de la tubería PE-AL-PE [9] La tubería PE-AL-PE, es fabricada para conducción de gas natural y GLP, de acuerdo con las normas internacionales AS 4176, NFPA 54, ISO 17484-1:2006 Ventajas y Propiedades Libres de Corrosión: las capas interna y externa de los tubos multicapa, están constituidas de polietileno lineal (HDPE).en temperatura normal estos tipos de polietileno no se disuelven en soluciones conocidas y son resistentes a fluidos ácidos, alcalinos y sales de diverso género. Higiénicos y Saludables: los tubos multicapa revestidos en su interior de plástico anticorrosivo, no produce tóxicos, óxidos ni crecimiento de microorganismos. Fáciles de instalar: no necesitan accesorios, uniones difíciles, ni soldaduras, pues los tubos de PE-AL-PE son livianos, fáciles de enrolar y almacenar, lo cual permite instalar un sistema. 37 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN Aptos para instalar: los tubos de PE-AL-PE pueden ser instalados en paredes, pisos, techos o en superficies montadas. Pueden ser soportados horizontal y verticalmente debido a que su rigidez y nivel de expansión es similar al cobre. Mínimas contracciones y expansiones térmicas. Mínimas perdidas de presión. Menor costo de instalación frente a las tuberías tradicionales. Tabla N° 4: Comparación de tuberías [9] 38 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN 2.4. ARTEFACTOS A GAS - GASODOMÉSTICOS Los gasodomésticos son artefactos a gas de uso doméstico donde el combustible es Gas Natural o GLP. Estos artefactos se clasifican de la siguiente manera: 2.4.1. Artefactos de Gas -Tipo A Es el artefacto diseñado para ser usado sin conexión a un conducto de evacuación de los productos de la combustión (no necesita una chimenea para la expulsión de gases), dejando que estos se mezclen con el aire del recinto en que está ubicado el artefacto, el aire para la combustión se obtiene desde el recinto interior o espacio interno en que está instalado el artefacto a gas. Figura N° 15: Esquema de artefacto tipo A [8] Ejemplos de unos artefactos del tipo A: Cocinas domesticas Hornos domésticos Calentadores de agua de paso que no necesitan tubos de evacuación (caudal=5 litros /minuto o de menos de 11 Kw de potencia térmica). 39 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN 2.4.2. Artefactos de Gas -Tipo B Es el artefacto diseñado para ser usado con conexión a un sistema de conducto de evacuación de los productos de la combustión hacia el exterior del recinto en que está ubicado el artefacto; el aire para la combustión se obtiene desde el recinto interior o espacio interno en que está instalado el artefacto a gas. Se distingues dos tipos de artefactos tipo B: Tipo B1: Artefactos para conductos de evacuación por tiro natural (se utiliza una chimenea de una altura determinada por donde viajan los gases hacia el exterior.) Figura N° 16: Esquema de artefacto tipo B1 [8] Tipo B2: Artefactos para conductos de evacuación por tiro mecánico(los gases son expulsados por un extractor ubicado en la parte superior de la chimenea) 40 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN Figura N° 17: Esquema de artefacto tipo B2 [8] Ejemplos de unos artefactos del tipo B: Calentadores de agua de paso de 25 kw Acumuladores de aguas mayores o iguales a 30 galones Cocinas comerciales según su potencia Hornos industriales de pan, de pollo, etc. 2.4.3. Artefactos de Gas -Tipo C Es el artefacto diseñado para usarse con conexión a un sistema de conducto de evacuación de los productos de la combustión hacia el exterior del recinto en que está ubicado el artefacto; el aire para la combustión se obtiene desde el exterior del recinto en que está instalado el artefacto a gas. Los conductos deben ser herméticos con respecto donde se instalen. [8] 41 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN 2.5. PRECIO DEL GAS NATURAL El precio del gas natural para los usuarios finales tiene tres componentes principales: el primero, es el precio del gas en ‘boca de pozo’, que no es regulado por Osinergmin; el segundo, la Tarifa por Red Principal (transporte); y el tercero, la Tarifa Única de Distribución. Estos dos últimos regulados por Osinergmin. Figura N° 18: Composición del precio final del gas natural [10] 2.5.1. Precio del Gas Natural en Boca de Pozo (PGBP) Es pactado libremente por el productor y sus clientes en sus respectivos contratos de suministro. En la Tabla N°5 se muestran los precios del gas natural en ‘boca de pozo’ para las diferentes categorías de consumidores. Tabla N° 5: Precio del gas natural (US$/MMBTU) [10] 42 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN 2.5.2. Tarifa de Transporte por Red Principal (TTRP) Fijada por Osinergmin; para el caso de clientes regulados atendidos por Cálidda, mediante la Resolución N° 100-2009-OS/CD se precisó que la tarifa de transporte para clientes regulados será igual al Costo Medio de Transporte (CMT), el mismo que resulta del cociente entre el monto total de la factura por el servicio de transporte pagado y el volumen total transportado. En la Tabla N°6, se muestran las tarifas de la red principal vigentes. Tabla N° 6: Tarifa de Red Principal (US$/mil m3) [10] 2.5.3. Tarifa Única de Distribución (TUD) Fijada por Osinergmin, la cual establece categorías de consumidores, y para cada una de ellas fija una tarifa compuesta por un Margen de Distribución (MD) que es un componente variable y un Margen Comercial (MC) que es un componente fijo. En la tabla N°7, se muestran las Categorías Tarifarias de consumidores para la concesión de distribución de gas natural, aprobadas mediante Resolución Osinergmin N° 086-2014-OS/CD, modificada mediante Resolución Osinergmin N° 140-2014-OS/CD. 43 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN Tabla N° 7: Categorías Tarifarias [10] La tabla N°8, muestra los precios de los combustibles sustitutos por categoría incluyendo el IGV, así como el porcentaje del ahorro si se usara el gas natural respecto al combustible alternativo. Tabla N° 8: Precios de sustitutos [10] La Resolución OSINERGMIN No.086-2014-OS/CD, aprobó la actual Tarifa Única de Distribución de Gas Natural por Red de Ductos, para el periodo mayo 2014 – Abril 2018. 44 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN CAPITULO III MATERIALES Y METODOS 3.1. MATERIALES Y ACCESORIOS. Tuberías de PE AL PE de diámetro 16 y 20 mm. Tee con reducción diámetro 16 y 20 mm. Reductor de diámetro 20 y 16 mm. Válvula de bola de diámetro 16 mm. Válvula de cierre de diámetro 20 mm. Niple de ½”. Adaptador de presión y rosca. Codo de 90° de 16 mm. UNION ADAPTADPOR HEMBRA REDUCCION TEE ADAPTADOR MACHO VALVULA PE-AL-PE 45 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN 3.2. HERRAMIENTAS Aborcardador o emboquilladores. Cortadora de tubo. Prensa. Llave mixta de 1”. Martillo de goma, regla y wincha. Figura N° 19: Herramientas para instalación 3.3. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL 3.3.1. Diseño General El trabajo de investigación será realizado por confrontación directa de los resultados obtenidos en el diseño como en la recopilación de datos con la NTP- N° 111.011-2014.Ver en la parte de Anexos. 3.3.2. Variables de Estudio Variable Independiente. Diseñar un Sistema de tuberías de material PE-AL-PE para gas natural. 46 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN Variable Dependiente. Dar a conocen los beneficios del Gas Natural sustituyendo a otros combustibles, resaltando que este recurso energético al ser utilizado para consumo doméstico, tendrá un efecto multiplicador en la economía de los hogares. Tabla N° 9: Operacionalización de variables VARIABLES INDICADOR INSTRUMENTO Producción de gas natural Independiente Diseño de un Sistema de tuberías de Cálculo de material PE-AL-PE para gas natural. pérdidas de carga Diseño tecnológico Eficiencia Energética. Dependiente Reducción de costos. Ahorro Energético y Económico Normas Técnica Peruana N° 111.011-2014 Auto Cad, Inventor, Ms. Office Consumo de gas en la zona 47 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN VARIABLES DE ESTUDIO Variables no controlables: Temperatura del ambiente. Variables independientes Diseño tecnológico. Diseño de un sistema de tuberías de material PE-ALPE para la instalación interna residencial de gas natural Variables dependientes Eficiencia energética. Reducción de costos. seco. 48 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN 3.4. PROCEDIMIENTO PARA EL DISEÑO Para el cálculo de tuberías de gas a baja presión puede adoptarse las fórmulas presentes en la norma técnica peruana 111.011- 2014 para gas natural seco, para instalaciones internas residenciales y comerciales. La fórmula de Pole modificada que permite el cálculo del diámetro de la cañería, de acuerdo a lo siguiente: Dónde: Ø: Diámetro interior real (cm) L: Longitud (m) ΔP: Pérdida de presión (Pa) PCT: Potencia de cálculo total (M cal/h r) K: Factor de fricción Al trabajar en las instalaciones interiores de gas natural, se deben tener presentes los siguientes valores y fórmulas que hace posible el cálculo del diámetro de cañerías en baja presión. - Presión inicial: (Pi) = 1,8 KPa => 180mm columna de agua, aprox. - 1mm columna de agua = 10 Pascal, aprox. Para presiones bajas hasta un máximo de 5 KPa (50 mbar) se puede utilizar la formula simplificada de Poole, el cual nos queda: 𝑸=√ 𝑫𝟓 ∗ 𝑯 𝟐∗𝒔∗𝑳 Donde: Q: caudal en m3/h D: diámetro en cm H: perdida de carga en mm, de columna de agua S: densidad relativa del gas 49 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN L: longitud de tubería en metros, incluyendo la longitud equivalente de los accesorios que la componen. Para presiones bajas y de media presión hasta 100mbar, se utiliza la fórmula de Renouard (lineal), la cual tenemos: ∆𝑷 = 𝟐𝟐. 𝟕𝟓𝟗 ∗ 𝒅 ∗ 𝑳 ∗ 𝑸𝟏.𝟖𝟐 ∗ 𝑫𝟒.𝟖𝟐 Donde: ∆𝑷: Perdida de presión (mbar) d: densidad gas natural seco L: Longitud (m) Q: Caudal m3/h a condición estándar D: Diámetro (mm) Esta fórmula despejando nos permitirá determinar el diámetro “D”, el cual despejando nos quedaría: 𝑫= 𝟐𝟐𝟕𝟓𝟗 ∗ 𝝆 ∗ 𝑳𝒆𝒒𝒖𝒊𝒗 ∗ 𝑸𝟏.𝟖𝟐 √ 𝑷𝒕𝒆𝒐𝒓𝒊𝒄𝒂 𝟒.𝟖𝟐 Para el dimensionamiento de las tuberías, se admitirán fórmulas de cálculo reconocidas para las cuales deben consideras el rango de presión de cálculo. Para ello contamos con las siguientes formulas: Para determinar el caudal nominal de un aparato a gas (Qn) 𝑸𝒏 = 𝑷𝒐𝒕𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂 𝒕𝒆𝒓𝒎𝒊𝒄𝒂 𝑷𝑪𝑺 Donde: Qn en m3/h Potencia térmica en kcal/h PCS, es el poder calorífico superior del combustible en kcal/m3 50 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN Densidad del Gas Natural(𝝆) 𝝆 = 𝟎. 𝟔𝟐 𝒌𝒈/𝒎𝟑 Longitud Equivalente(Lequiv) 𝐋𝐞𝐪𝐮𝐢𝐯 = 𝟐𝟎%(𝟏. 𝟐) Potencia Teórica(Pteorica) 𝐏𝐭𝐞𝐨𝐫𝐢𝐜𝐚 = 𝟏. 𝟖 ( Diámetro Nominal(D) 𝑫= 𝑳𝒓𝒆𝒂𝒍 ) 𝑳𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 𝟐𝟐𝟕𝟓𝟗 ∗ 𝝆 ∗ 𝑳𝒆𝒒𝒖𝒊𝒗 ∗ 𝑸𝟏.𝟖𝟐 √ 𝑷𝒕𝒆𝒐𝒓𝒊𝒄𝒂 𝟒.𝟖𝟐 Potencia Real(Preal) 𝐏𝐫𝐞𝐚𝐥 = 𝟐𝟐𝟕𝟓𝟗 ∗ 𝝆 ∗ 𝑳𝒆𝒒𝒖𝒊𝒗 ∗ 𝑸𝒏𝟏.𝟖𝟐 𝑫𝟒.𝟖𝟐 Tabla N° 10: Diámetros para tubería PE-AL-PE para gas natural Los cálculos para el diseño de la instalación interna residencial deberán garantizar las condiciones de presión y caudal requerido por el artefacto a gas natural. La presión de uso para artefactos a gas natural para uso residencial deberá tener una presión mínima de 18 mbar y máxima de 23 mbar. [8] 51 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN Figura N° 20: Diagrama de conexión- gas natural para zona residencial. [3] 52 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN CAPÍTULO IV RESULTADOS 4.1. HABILITAR MATERIAL: TUBOS Y ACCESORIOS Para habilitar los accesorios y tuberías PE AL PE, se tiene en cuenta las siguientes consideraciones: Cumplir con la norma técnica la NTP- N° 111.011-2014 aplicable. Verificar las condiciones de instalación. Revisar que las tuberías y accesorios estén libres de impurezas. Utilizar las herramientas adecuadas y estén en buenas condiciones El procedimiento a seguir es el siguiente: 1. Seleccionar la tubería de PE AL PE, según los diámetros a utilizar (16 y 20 mm) indicadas en el plano a construir. 2. Cortar la tubería y preparar los accesorios, según las siguientes indicaciones: 53 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN PROCESO DESCRIPCION CORTE Desenrollar la Tubería Multicapa PEALPE, marcar la longitud que se necesite y proceder a cortar formando un ángulo recto con el eje longitudinal de la tubería. PROCESO BISELAR Y ABOCARDAR PROCESO CURVAR DESCRIPCION IMAGEN IMAGEN Al cortar el tubo, su sección transversal queda en forma elíptica. Con un biselador girar a 360º ejerciendo presión al mismo tiempo para abocardar el extremo, el cual permitirá devolver al tubo su forma circular sin rebabas para que los accesorios se introduzcan con facilidad sin dañar o desplazar los “O Rings”. DESCRIPCION IMAGEN Para realizar curvas en tramos cortos introducir en el interior del tubo el resorte interno. Para realizar curvas en tramos prolongados y donde no se tiene acceso al interior del tubo utilizar el resorte externo. 54 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN PROCESO DOBLADO PROCESO INTRODUCIR EL ACCESORIO PROCESO PRENSADO PROCESO DESCRIPCION IMAGEN Con un doblador curvar la tubería, usando la palanca multifunción para el avance y retroceso rápido. Evitando doblar la tubería a un radio menor de 2,5 veces el diámetro exterior del tubo. DESCRIPCION IMAGEN Introducir el casquillo y el accesorio, comprobando a través de los orificios del casquillo que ha llegado al final de la tubería. DESCRIPCION IMAGEN Colocar la mordaza según diámetro sobre el anillo plástico porta casquillos para fijar la posición y apretar hasta que la mordaza este totalmente cerrada o hasta que los dos puntos de los mangos se toquen mutuamente. DESCRIPCION IMAGEN Empujar la tuerca y el anillo por la tubería. Luego INTRODUCIR introducir el adaptador del EL accesorio o válvula dentro de ACCESORIO la tubería. Apretar y asegurar la tuerca Y AJUSTE con una llave ajustable, sin apretar mucho para no causar daños a la tubería. 55 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN 3. Unir la línea montante mediante codos y accesorios a las demás derivaciones de tuberías. 4. A través de una tee reductora unir con la línea montante conectando un tubo de diámetro 20mm para así obtener derivaciones, que nos servirá para unir los tubos de diámetro 16 mm o según lo indicado en el plano. 5. Al extremo de la línea montante se acopla un adaptador de presión y rosca que servirá para las pruebas de hermeticidad. 56 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN 6. Colocar las válvulas tipo bola en cada una de las derivaciones y la válvula de cierre general al inicio de la línea montante. 7. Preparar las conexiones para la instalación de la caja de protección, verificando las características técnicas del medidor, regulador de presión, válvula de corte y válvula de servicio. La válvula de servicio, es una válvula de cierre general del suministro del gas natural seco, instalada fuera del predio del usuario final y ubicado en la tubería de conexión de la distribuidora. La válvula de servicio constituye el punto de entrega del gas del distribuidor al usuario residencial o comercial. Las válvulas de corte deben ser de cierre rápido de un cuarto de vuelta con tope Las válvulas de corte y de servicio deben tener una clasificación de resistencia de 1000 KPa (10bar). El material de las válvulas debe tener correspondencia con el material del sistema de tuberías de la instalación interna. 57 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN Figura N° 21: Válvula de Servicio La válvula de corte que se intercala en una tubería de la instalación interna, antes del artefacto a gas para abrir o cerrar el suministro de gas natural seco. Figura N° 22: Válvula de corte 58 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN Los reguladores de presión, son aparatos que reducen la presión del fluido que recibe y la mantiene constante, independientemente de los caudales que permite pasar dentro de los rangos admisibles. Son aparatos mecánicos empleados para disminuir la presión de entrada y regular uniformemente la presión de salida del sistema. Tabla N° 11: Características técnicas de los reguladores de presión MODELOS DE REGULADORES CARACTERÍSTICAS B6 B10 B25 BCH30 B40/50 Pe Min(bar) 0.1 0.1 0.1 0.7 0.5 Pe Max(bar) 5 5 5 5 5 Ps Min (mbar) 9 20 9 150 9 Ps Max (mbar) 150 150 150 400 400 6 10 25 30 40/50 Caudal Diámetro entrada 3/4´´ 3/4´´ Diámetro salida 3/4´´ 3/4´´ Los medidores de gas, son instrumentos de medición, el cual mide y registra el volumen de gas que ha pasado por él, durante un determinado tiempo. Es un instrumento que efectúa la medición del gas en m3, siendo parte del centro de medición junto con el regulador de presión. El conjunto regulador y medidor debe tener fácil acceso para su inspección, reemplazo, toma de lectura y adecuado mantenimiento. Los medidores más usados son los medidores de diafragma y medidores rotativos. Caja de protección, las instalaciones de gas deben contar con una caja de protección para alojar el regulador de presión y el medidor, de manera que estén protegidos contra cualquier daño como la intemperie, la humedad, fuerzas externas ente otros. 59 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN La caja de protección en su conjunto deberá estar construido por un material de resistencia adecuada al fuego y calor, asimismo resistente a la corrosión. Figura N° 23: Caja de protección, regulador de presión y medidor de diafragma 8. Una vez terminado el montaje, se procede a realizar la prueba de hermeticidad a 32 psi o según lo indicado en la instalación. Ver en la parte de Anexo el informe. Las medidas de las distancias para los diferentes diámetros de las tuberías de PE AL PE, así como las potencias de los artefactos, se especificaran en el cálculo de las dimensiones de las tuberías que a continuación se determinara. 60 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN 4.2. DISEÑO PARA LA INSTALACION DE TUBERÍAS Y ARTEFACTOS PARA GAS NATURAL La metodología que se ha seguido para los cálculos es la misma en la descripción realizada anteriormente. El espacio en donde se diseñara el sistema de tuberías PE AL PE para gas natural seco, está constituido por 3 recintos o cuartos, correspondientes a las instalaciones de Senati –Trujillo, lugar donde se realizó el montaje. Figura N° 24: Plano vista de planta recinto para el diseño de tuberías de PE AL PE Posteriormente con los datos y los consumos de los artefactos que pasan por cada tramo se calculó los caudales y los diámetros definitivos, los cuales detallamos a continuación: 61 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN 4.2.1. Calculo de Espacio Confinado en cada recinto Según la NTP - 111.222 para Gas Natural Seco, los requisitos y métodos para ventilación de recintos interiores donde se instalan artefactos a gas para uso comercial y residencial se debe determinar el tipo de espacio, es decir: Espacio No Confinado: Reciento cuyo volumen es mayor o igual a 4,8 m3/kw de potencia nominal de todos los artefactos de gas instalados ene se reciento. Espacio Confinado: Recinto cuyo volumen es menor de 4,8 m3/kw de potencia nominal de todos los artefactos de gas instalados ene se recinto. Según estas aclaraciones se procede a realizar el cálculo de las potencias para los recintos: 4.2.1.1. Recinto N°1: Cocina Indurama Figura N° 25: Cocina marca Indurama para recinto N°1 62 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN Terma Sole: Figura N° 26: Terma marca Sole para reciento N°1 Para el cálculo de la potencia total en el recinto N°1, tenemos los siguientes datos: Tabla N° 12: Características de los artefactos del recinto N°1 ARTEFACTO POTENCIA (KW) POTENCIA (KCAL/H) Cocina Indurama 10.97 9434.2 Terma Sole de 10 Lt. 22.4 19264 Potencia Total 33.37 63 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN Calculo del Volumen del recinto N°1: V = ancho * largo* altura V = 2.67 x 1.72 x 2.30 = 10.562 m3 Calculo de Espacio Confinado: ∆= 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 10.562 𝑚 3 33.37 𝑘𝑤 = 0.316 m3/kw < 4.8 m3/kw Por lo tanto, el recinto N°1 es espacio confinado y necesitara rejillas de ventilación. 4.2.1.2. Recinto N°2: Cocina Sole y Coldex Figura N° 27: Cocina marca Sole para recinto N°2 64 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN Figura N° 28: Cocina marca Coldex para recinto N°2 Para el cálculo de la potencia total en el recinto N°2, tenemos los siguientes datos: Tabla N° 13: Características de los artefactos del recinto N°2 ARTEFACTO POTENCIA (KW) POTENCIA (KCAL/H) Cocina Sole 9.9 8514 Cocina Coldex 11.7 10062 Potencia Total 21.6 Calculo del Volumen del recinto N°2: V = ancho * largo* altura V = 2.67 x 1.80 x 2.30 = 11.053 m3 65 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. 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Para determinar si el espacio del taller que contiene a los 3 recintos es confinado o no, se determina de la siguiente manera: Datos del espacio total del taller: Altura (H)=3.5 m Largo=20 m Ancho=8.87 m Volumen total= ancho * largo* altura= 8.87 x 20 x 3.50 = 620.9 m3 Potencia total =R1 +R2 +R3 Tabla N° 15: Potencia total en los recintos internos RECINTO POTENCIA (KW) 1 33.37 2 21.60 3 34.42 Potencia Total 89.39 Calculo Total de Espacio del Taller: ∆= 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 620.9 𝑚3 89.39 𝑘𝑤 = 6.945 m3/kw > 4.8 m3/kw 68 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN El recinto total del taller, es espacio No Confinado, por lo tanto se puede extraer aire de dicho espacio, para el diseño de las rejillas de ventilación de los recintos menores. 4.2.2. Diseño de Rejillas de Ventilación: Según NTP 111.022 por cada 22 cm2 de rejilla equivale a 1 kw de potencia y abertura de rejilla >645 cm2 Figura N° 31: Modelo de ventilación por espacios en un mismo piso Recinto N°1: Potencia Total: 33.37 kw Área de la rejilla = 33.37 𝑘𝑤 𝑥 22 𝑐𝑚 2 1 𝑘𝑤 = 734.14 cm2 ≥ 645 cm2 Por lo tanto se instalaran 1 rejillas de 21 cm x 35 cm 69 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. 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Dimensionamiento de los tramos de las Tuberías El taller o espacio donde se realiza en montaje está constituido por 3 recintos, cada recinto contiene dos artefactos y los accesorios correspondientes para su instalación. Además la caja de protección con el medidor se encuentra afuera de los recintos (acometida) por lo tanto se tomó las medidas por cada tramo que conecta cada cuarto o recinto con su artefacto. Se obtuvo o dividió en 13 tramos en total para el taller donde se realiza el montaje de tuberías de PE AL PE, los cuales utilizaremos para determinar los diámetros internos y caudales. Las medidas para cada tramo de los recintos son las siguientes: Tabla N° 16: Tramos y Longitud Equivalente Long. Real Long. Equiv. (m) (m) AB 1.59 1.908 BC 3.65 4.38 BD 0.93 1.116 DE 1.52 1.824 DF 0.9 1.08 FG 3.85 4.62 FH 1.8 2.16 HI 3.12 3.744 HJ 0.11 0.132 JK 4.01 4.812 JM 0.77 0.924 MN 1.71 2.052 MO Long. Total Tubería Montante 1.25 1.5 TRAMO 7.46 71 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN Donde: La longitud Real: Expresa la cantidad en metros de tubería instalada en dicho tramo. Cuando se tienen accesorios en el tramo, la longitud considerada para el dimensionamiento tendrá en cuenta el efecto de los accesorios. Longitud Equivalente: Al circular gas por una tubería se produce una disminución de su presión, llamada perdida de carga que es debida en primer lugar por el roce del gas con las paredes de la tubería y en segundo lugar por el roce en los diversos accesorios de la misma. Para compensar este segundo efecto de perdida de carga y simplificar los cálculos se toma como longitud del tramo real incrementada en un 20%. Longitud Equivalente = 1.2 x Long. Real 4.2.4. Caudales nominales que pasa por cada tramo de tubería El caudal nominal de un aparato a gas depende de su potencia nominal y del poder calorífico del combustible. Para calcular el caudal nominal de un artefacto a gas, será suficiente dividir su potencia térmica sobre el poder calorífico superior o bruto (PCS) del combustible. El dato de la potencia térmica del artefacto se obtiene de la placa de las características técnicas del artefacto. El caudal nominal de un artefacto viene dato por la siguiente expresión: 𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 = 𝑄𝑛 = 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑇𝑒𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑒 𝐶𝑎𝑑𝑎 𝐴𝑟𝑡𝑒𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜 … … … . . (1) 𝑃𝐶𝑆 𝑑𝑒𝑙 𝐺𝑎𝑠 𝑁𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑙 Para las potencias de cada artefacto y el poder calorífico superior (PCS), se toman de la siguiente tabla: 72 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN Tabla N° 17: Valores de las potencias de los artefactos y PCS DESCRIPCIÓN Densidad relativa del Gas natural VALOR UNIDAD 0.62 kgr/m3 PCS Gas Natural 9500 (kcal/m3) 01 Calefactor 10337 (kcal/h) 02 Terma Sole 19264 (kcal/h) 9434.32 (kcal/h) 01 Cocina Sole 8514 (kcal/h) 01 Cocina Coldex Proyección(fuente de reserva para un artefacto) 10062 (kcal/h) 3000 (kcal/h) 01 Cocina Indurama Utilizando la ecuación (1), los caudales para cada tramo son los siguientes: 𝑸𝑴𝑶 = 3000 𝑘𝑐𝑎𝑙/ℎ 𝑚3 = 0.315 9500 𝑘𝑐𝑎𝑙/𝑚3 ℎ 𝑸𝑴𝑵 = 19264 𝑚3 = 2.028 9500 ℎ 𝑸𝑱𝑴 = 𝑸𝑴𝑶 + 𝑸𝑴𝑵 = 0.315 + 2.028 = 2.343 𝑚3 ℎ 10337 𝑚3 𝑸𝑱𝑲 = = 1.088 9500 ℎ 𝑸𝑯𝑱 = 𝑸𝑱𝑴 + 𝑸𝑱𝑲 = 2.343 + 1.088 = 3.430 𝑚3 ℎ 10062 𝑚3 𝑸𝑯𝑰 = = 1.059 9500 ℎ 𝑸𝑭𝑯 = 𝑸𝑯𝑱 + 𝑸𝑯𝑰 = 3.43 + 1.059 = 4.490 𝑚3 ℎ 73 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN 𝑸𝑭𝑮 = 8514 𝑚3 = 0.896 9500 ℎ 𝑚3 𝑸𝑫𝑭 = 𝑸𝑭𝑯 + 𝑸𝑭𝑮 = 4.49 + 0.896 = 5.386 ℎ 𝑸𝑫𝑬 = 19264 𝑚3 = 2.028 9500 ℎ 𝑸𝑩𝑫 = 𝑸𝑫𝑭 + 𝑸𝑫𝑬 = 5.386 + 2.027 = 7.414 𝑸𝑩𝑪 = 𝑚3 ℎ 9434.32 𝑚3 = 0.993 9500 ℎ 𝑸𝑨𝑩 = 𝑸𝑴𝑵 + 𝑸𝑫𝑬 + ∑ 𝑸𝒏 = 0.315 + 2.028 + = 6.074 1.088 + 1.059 + 0.896 + 0.993 2 𝑚3 ℎ 4.2.5. Caída de presión y diámetros nominales internos Para determinar los diámetros nominales internos y la caída de presión de cada tramo por donde circulara el gas natural, se utilizan las siguientes expresiones: ΔPotencial Teórico (mbar) = 1.8 ( Diámetro Teórico (mm) = 4.82 ΔPotencial Real (mbar) = √ 𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑅𝑒𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑇𝑟𝑎𝑚𝑜 𝑑𝑒 𝑇𝑢𝑏𝑒𝑟𝑖𝑎 𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑇𝑢𝑏𝑒𝑟𝑖𝑎 𝑀𝑜𝑛𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 ) 22759 𝑥 𝐷𝑒𝑛𝑠.𝑅𝑒𝑙𝑎𝑡.𝐺𝑁 𝑥𝐿 𝑜𝑛𝑔.𝐸𝑞𝑢𝑖𝑣𝑥𝑄1.82 ∆𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑇𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜 22759 𝑥 𝐷𝑒𝑛𝑠.𝑅𝑒𝑙𝑎𝑡.𝐺𝑁 𝑥 𝐿𝑜𝑛𝑔.𝐸𝑞𝑢𝑖𝑣𝑥𝑄1.82 (𝐷𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑇𝑎𝑏𝑙𝑎)4.82 Además se utilizó la siguiente tabla para los diámetros nominales: 74 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN Por lo tanto para cada tramo tenemos: TRAMO AB 𝐏𝐭𝐞𝐨𝐫𝐢𝐜𝐚 = 𝟏. 𝟖 ( 𝑫= 𝟏. 𝟓𝟗 ) = 𝟎. 𝟑𝟖𝟒 𝒎𝒃𝒂𝒓 𝟕. 𝟒𝟔 𝟐𝟐𝟕𝟓𝟗 ∗ 𝟎. 𝟔𝟐 ∗ 𝟏. 𝟗𝟎𝟖 ∗ 𝟔. 𝟎𝟕𝟒𝟏.𝟖𝟐 √ = 𝟐𝟎. 𝟎𝟏𝟏 𝒎𝒎 = ∅ = 𝟏 𝟏/𝟒"(𝒕𝒂𝒃𝒍𝒂) 𝟎. 𝟑𝟖𝟒 𝟒.𝟖𝟐 𝐏𝐫𝐞𝐚𝐥 = 𝟐𝟐𝟕𝟓𝟗 ∗ 𝟎. 𝟔𝟐 ∗ 𝟏. 𝟗𝟎𝟖 ∗ 𝟔. 𝟎𝟕𝟒𝟏.𝟖𝟐 = 𝟎. 𝟏𝟎𝟗 𝒎𝒃𝒂𝒓 𝟐𝟔𝟒.𝟖𝟐 TRAMO BC 𝐏𝐭𝐞𝐨𝐫𝐢𝐜𝐚 = (𝟏. 𝟖 − 𝟎. 𝟏𝟎𝟗) ( 𝑫= 𝟑. 𝟔𝟓 ) = 𝟎. 𝟖𝟐𝟖 𝒎𝒃𝒂𝒓 𝟕. 𝟒𝟔 𝟐𝟐𝟕𝟓𝟗 ∗ 𝟎. 𝟔𝟐 ∗ 𝟒. 𝟑𝟖 ∗ 𝟎. 𝟗𝟑𝟑𝟏.𝟖𝟐 √ = 𝟏𝟎. 𝟐𝟑𝟏 𝒎𝒎 = ∅ = 𝟏/𝟐"(𝒕𝒂𝒃𝒍𝒂) 𝟎. 𝟖𝟐𝟖 𝟒.𝟖𝟐 𝐏𝐫𝐞𝐚𝐥 = 𝟐𝟐𝟕𝟓𝟗 ∗ 𝟎. 𝟔𝟐 ∗ 𝟒. 𝟑𝟖 ∗ 𝟎. 𝟗𝟗𝟑𝟏.𝟖𝟐 = 𝟎. 𝟑𝟖𝟒 𝒎𝒃𝒂𝒓 𝟏𝟐𝟒.𝟖𝟐 TRAMO BD 𝐏𝐭𝐞𝐨𝐫𝐢𝐜𝐚 = (𝟏. 𝟖 − 𝟎. 𝟏𝟎𝟗) ( 𝑫= 𝟎. 𝟗𝟑 ) = 𝟎. 𝟐𝟏𝟏 𝒎𝒃𝒂𝒓 𝟕. 𝟒𝟔 𝟐𝟐𝟕𝟓𝟗 ∗ 𝟎. 𝟔𝟐 ∗ 𝟏. 𝟏𝟏𝟔 ∗ 𝟕. 𝟒𝟏𝟒𝟏.𝟖𝟐 √ = 𝟐𝟏. 𝟖𝟓𝟓 𝒎𝒎 = ∅ = 𝟏 𝟏/𝟒"(𝒕𝒂𝒃𝒍𝒂) 𝟎. 𝟐𝟏𝟏 𝟒.𝟖𝟐 75 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN 𝐏𝐫𝐞𝐚𝐥 = 𝟐𝟐𝟕𝟓𝟗 ∗ 𝟎. 𝟔𝟐 ∗ 𝟏. 𝟏𝟏𝟔 ∗ 𝟕. 𝟒𝟏𝟒𝟏.𝟖𝟐 = 𝟎. 𝟎𝟗𝟏 𝒎𝒃𝒂𝒓 𝟐𝟔𝟒.𝟖𝟐 TRAMO DE 𝐏𝐭𝐞𝐨𝐫𝐢𝐜𝐚 = (𝟏. 𝟖 − 𝟎. 𝟏𝟎𝟗 − 𝟎. 𝟎𝟗𝟏) ( 𝑫= 𝟎. 𝟗𝟑 ) = 𝟎. 𝟑𝟐𝟔 𝒎𝒃𝒂𝒓 𝟕. 𝟒𝟔 𝟐𝟐𝟕𝟓𝟗 ∗ 𝟎. 𝟔𝟐 ∗ 𝟏. 𝟖𝟐𝟒 ∗ 𝟐. 𝟎𝟐𝟕𝟏.𝟖𝟐 √ = 𝟏𝟑. 𝟓𝟓𝟏 𝒎𝒎 = ∅ = 𝟑/𝟒"(𝒕𝒂𝒃𝒍𝒂) 𝟎. 𝟑𝟐𝟔 𝟒.𝟖𝟐 𝐏𝐫𝐞𝐚𝐥 = 𝟐𝟐𝟕𝟓𝟗 ∗ 𝟎. 𝟔𝟐 ∗ 𝟏. 𝟖𝟐𝟒 ∗ 𝟐. 𝟎𝟐𝟕𝟏.𝟖𝟐 = 𝟎. 𝟏𝟒𝟔 𝒎𝒃𝒂𝒓 𝟏𝟔𝟒.𝟖𝟐 TRAMO DF 𝐏𝐭𝐞𝐨𝐫𝐢𝐜𝐚 = (𝟏. 𝟖 − 𝟎. 𝟏𝟎𝟗 − 𝟎. 𝟎𝟗𝟏) ( 𝑫= 𝟎. 𝟗𝟎 ) = 𝟎. 𝟏𝟗𝟑 𝒎𝒃𝒂𝒓 𝟕. 𝟒𝟔 𝟐𝟐𝟕𝟓𝟗 ∗ 𝟎. 𝟔𝟐 ∗ 𝟏. 𝟎𝟖 ∗ 𝟓. 𝟑𝟖𝟔𝟏.𝟖𝟐 √ = 𝟏𝟗. 𝟓𝟗𝟓 𝒎𝒎 = ∅ = 𝟏"(𝒕𝒂𝒃𝒍𝒂) 𝟎. 𝟏𝟗𝟑 𝟒.𝟖𝟐 𝐏𝐫𝐞𝐚𝐥 = 𝟐𝟐𝟕𝟓𝟗 ∗ 𝟎. 𝟔𝟐 ∗ 𝟏. 𝟎𝟖 ∗ 𝟓. 𝟑𝟖𝟔𝟏.𝟖𝟐 = 𝟎. 𝟏𝟕𝟓 𝒎𝒃𝒂𝒓 𝟐𝟎𝟒.𝟖𝟐 TRAMO FG 𝐏𝐭𝐞𝐨𝐫𝐢𝐜𝐚 = (𝟏. 𝟖 − 𝟎. 𝟏𝟎𝟗 − 𝟎. 𝟎𝟗𝟏 − 𝟎. 𝟏𝟕𝟓) ( 𝑫= 𝟑. 𝟖𝟓 ) = 𝟎. 𝟕𝟑𝟔 𝒎𝒃𝒂𝒓 𝟕. 𝟒𝟔 𝟐𝟐𝟕𝟓𝟗 ∗ 𝟎. 𝟔𝟐 ∗ 𝟑. 𝟖𝟓 ∗ 𝟎. 𝟖𝟗𝟔𝟏.𝟖𝟐 √ = 𝟏𝟎. 𝟏𝟗𝟖 𝒎𝒎 = ∅ = 𝟏/𝟐"(𝒕𝒂𝒃𝒍𝒂) 𝟎. 𝟕𝟑𝟔 𝟒.𝟖𝟐 𝐏𝐫𝐞𝐚𝐥 = 𝟐𝟐𝟕𝟓𝟗 ∗ 𝟎. 𝟔𝟐 ∗ 𝟑. 𝟖𝟓 ∗ 𝟎. 𝟖𝟗𝟔𝟏.𝟖𝟐 = 𝟎. 𝟑𝟑𝟔 𝒎𝒃𝒂𝒓 𝟏𝟐𝟒.𝟖𝟐 TRAMO FH 𝐏𝐭𝐞𝐨𝐫𝐢𝐜𝐚 = (𝟏. 𝟖 − 𝟎. 𝟏𝟎𝟗 − 𝟎. 𝟎𝟗𝟏 − 𝟎. 𝟏𝟕𝟓) ( 𝑫= 𝟏. 𝟖 ) = 𝟎. 𝟑𝟒𝟒 𝒎𝒃𝒂𝒓 𝟕. 𝟒𝟔 𝟐𝟐𝟕𝟓𝟗 ∗ 𝟎. 𝟔𝟐 ∗ 𝟐. 𝟏𝟔 ∗ 𝟒. 𝟒𝟗𝟏.𝟖𝟐 √ = 𝟏𝟖. 𝟕𝟑𝟗 𝒎𝒎 = ∅ = 𝟏"(𝒕𝒂𝒃𝒍𝒂) 𝟎. 𝟑𝟒𝟒 𝟒.𝟖𝟐 𝐏𝐫𝐞𝐚𝐥 = 𝟐𝟐𝟕𝟓𝟗 ∗ 𝟎. 𝟔𝟐 ∗ 𝟐. 𝟏𝟔 ∗ 𝟒. 𝟒𝟗𝟏.𝟖𝟐 = 𝟎. 𝟐𝟓𝟏 𝒎𝒃𝒂𝒓 𝟐𝟎𝟒.𝟖𝟐 76 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN TRAMO HI 𝐏𝐭𝐞𝐨𝐫𝐢𝐜𝐚 = (𝟏. 𝟖 − 𝟎. 𝟏𝟎𝟗 − 𝟎. 𝟎𝟗𝟏 − 𝟎. 𝟏𝟕𝟓 − 𝟎. 𝟐𝟓𝟏) ( 𝑫= 𝟑. 𝟏𝟐 ) = 𝟎. 𝟒𝟗𝟏 𝒎𝒃𝒂𝒓 𝟕. 𝟒𝟔 𝟐𝟐𝟕𝟓𝟗 ∗ 𝟎. 𝟔𝟐 ∗ 𝟑. 𝟕𝟒𝟒 ∗ 𝟏. 𝟎𝟓𝟗𝟏.𝟖𝟐 √ = 𝟏𝟏. 𝟑𝟎𝟖 𝒎𝒎 = ∅ = 𝟏/𝟐"(𝒕𝒂𝒃𝒍𝒂) 𝟎. 𝟒𝟗𝟏 𝟒.𝟖𝟐 𝐏𝐫𝐞𝐚𝐥 = 𝟐𝟐𝟕𝟓𝟗 ∗ 𝟎. 𝟔𝟐 ∗ 𝟑. 𝟕𝟒𝟒 ∗ 𝟏. 𝟎𝟓𝟗𝟏.𝟖𝟐 = 𝟎. 𝟑𝟔𝟗 𝒎𝒃𝒂𝒓 𝟏𝟐𝟒.𝟖𝟐 TRAMO HJ 𝐏𝐭𝐞𝐨𝐫𝐢𝐜𝐚 = (𝟏. 𝟖 − 𝟎. 𝟏𝟎𝟗 − 𝟎. 𝟎𝟗𝟏 − 𝟎. 𝟏𝟕𝟓 − 𝟎. 𝟐𝟓𝟏) ( 𝑫= 𝟎. 𝟏𝟏 ) = 𝟎. 𝟎𝟏𝟕 𝒎𝒃𝒂𝒓 𝟕. 𝟒𝟔 𝟐𝟐𝟕𝟓𝟗 ∗ 𝟎. 𝟔𝟐 ∗ 𝟎. 𝟏𝟑𝟐 ∗ 𝟑. 𝟒𝟑𝟏.𝟖𝟐 √ = 𝟏𝟕. 𝟔𝟐𝟑𝒎𝒎 = ∅ = 𝟏"(𝒕𝒂𝒃𝒍𝒂) 𝟎. 𝟎𝟏𝟕 𝟒.𝟖𝟐 𝟐𝟐𝟕𝟓𝟗 ∗ 𝟎. 𝟔𝟐 ∗ 𝟎. 𝟏𝟑𝟐 ∗ 𝟑. 𝟒𝟑𝟏.𝟖𝟐 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟗 𝒎𝒃𝒂𝒓 𝐏𝐫𝐞𝐚𝐥 = 𝟐𝟎𝟒.𝟖𝟐 TRAMO JK 𝐏𝐭𝐞𝐨𝐫𝐢𝐜𝐚 = (𝟏. 𝟖 − 𝟎. 𝟏𝟎𝟗 − 𝟎. 𝟎𝟗𝟏 − 𝟎. 𝟏𝟕𝟓 − 𝟎. 𝟐𝟓𝟏 − 𝟎. 𝟎𝟎𝟗) ( 𝟒. 𝟎𝟏 ) 𝟕. 𝟒𝟔 = 𝟎. 𝟔𝟐𝟔 𝒎𝒃𝒂𝒓 𝑫= 𝟐𝟐𝟕𝟓𝟗 ∗ 𝟎. 𝟔𝟐 ∗ 𝟒. 𝟖𝟏𝟐 ∗ 𝟏. 𝟎𝟖𝟖𝟏.𝟖𝟐 √ = 𝟏𝟏. 𝟒𝟒𝒎𝒎 = ∅ = 𝟏/𝟐"(𝒕𝒂𝒃𝒍𝒂) 𝟎. 𝟔𝟐𝟔 𝟒.𝟖𝟐 𝐏𝐫𝐞𝐚𝐥 = 𝟐𝟐𝟕𝟓𝟗 ∗ 𝟎. 𝟔𝟐 ∗ 𝟒. 𝟖𝟏𝟐 ∗ 𝟏. 𝟎𝟖𝟖𝟏.𝟖𝟐 = 𝟎. 𝟒𝟗𝟕 𝒎𝒃𝒂𝒓 𝟏𝟐𝟒.𝟖𝟐 TRAMO JM 𝐏𝐭𝐞𝐨𝐫𝐢𝐜𝐚 = (𝟏. 𝟖 − 𝟎. 𝟏𝟎𝟗 − 𝟎. 𝟎𝟗𝟏 − 𝟎. 𝟏𝟕𝟓 − 𝟎. 𝟐𝟓𝟏 − 𝟎. 𝟎𝟎𝟗) ( 𝟎. 𝟕𝟕 ) 𝟕. 𝟒𝟔 = 𝟎. 𝟏𝟐 𝒎𝒃𝒂𝒓 𝑫= 𝟐𝟐𝟕𝟓𝟗 ∗ 𝟎. 𝟔𝟐 ∗ 𝟎. 𝟗𝟐𝟒 ∗ 𝟐. 𝟑𝟒𝟑𝟏.𝟖𝟐 √ = 𝟏𝟓. 𝟐𝟖𝟓 𝒎𝒎 = ∅ = 𝟑/𝟒"(𝒕𝒂𝒃𝒍𝒂) 𝟎. 𝟏𝟐 𝟒.𝟖𝟐 77 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN 𝐏𝐫𝐞𝐚𝐥 = 𝟐𝟐𝟕𝟓𝟗 ∗ 𝟎. 𝟔𝟐 ∗ 𝟎. 𝟗𝟐𝟒 ∗ 𝟐. 𝟑𝟒𝟑𝟏.𝟖𝟐 = 𝟎. 𝟎𝟗𝟔 𝒎𝒃𝒂𝒓 𝟏𝟔𝟒.𝟖𝟐 TRAMO MN 𝐏𝐭𝐞𝐨𝐫𝐢𝐜𝐚 = (𝟏. 𝟖 − 𝟎. 𝟏𝟎𝟗 − 𝟎. 𝟎𝟗𝟏 − 𝟎. 𝟏𝟕𝟓 − 𝟎. 𝟐𝟓𝟏 − 𝟎. 𝟎𝟎𝟗 − 𝟎. 𝟎𝟗𝟔) ( 𝟏. 𝟕𝟏 ) 𝟕. 𝟒𝟔 = 𝟎. 𝟐𝟔𝟕 𝒎𝒃𝒂𝒓 𝑫= 𝟐𝟐𝟕𝟓𝟗 ∗ 𝟎. 𝟔𝟐 ∗ 𝟐. 𝟎𝟓𝟐 ∗ 𝟐. 𝟎𝟐𝟖𝟏.𝟖𝟐 √ = 𝟏𝟒. 𝟒𝟕𝟒 𝒎𝒎 = ∅ = 𝟑/𝟒"(𝒕𝒂𝒃𝒍𝒂) 𝟎. 𝟐𝟔𝟕 𝟒.𝟖𝟐 𝐏𝐫𝐞𝐚𝐥 = 𝟐𝟐𝟕𝟓𝟗 ∗ 𝟎. 𝟔𝟐 ∗ 𝟐. 𝟎𝟓𝟐 ∗ 𝟐. 𝟎𝟐𝟖𝟏.𝟖𝟐 = 𝟎. 𝟏𝟔𝟓 𝒎𝒃𝒂𝒓 𝟏𝟔𝟒.𝟖𝟐 TRAMO MO 𝐏𝐭𝐞𝐨𝐫𝐢𝐜𝐚 = (𝟏. 𝟖 − 𝟎. 𝟏𝟎𝟗 − 𝟎. 𝟎𝟗𝟏 − 𝟎. 𝟏𝟕𝟓 − 𝟎. 𝟐𝟓𝟏 − 𝟎. 𝟎𝟎𝟗 − 𝟎. 𝟎𝟗𝟔) ( 𝟏. 𝟐𝟓 ) 𝟕. 𝟒𝟔 = 𝟎. 𝟏𝟕𝟗 𝒎𝒃𝒂𝒓 𝑫= 𝟐𝟐𝟕𝟓𝟗 ∗ 𝟎. 𝟔𝟐 ∗ 𝟏. 𝟓 ∗ 𝟎. 𝟑𝟏𝟓𝟏.𝟖𝟐 √ = 𝟕. 𝟐𝟗𝟓 𝒎𝒎 = ∅ = 𝟏/𝟐"(𝒕𝒂𝒃𝒍𝒂) 𝟎. 𝟏𝟕𝟗 𝟒.𝟖𝟐 𝐏𝐫𝐞𝐚𝐥 = 𝟐𝟐𝟕𝟓𝟗 ∗ 𝟎. 𝟔𝟐 ∗ 𝟏. 𝟓 ∗ 𝟎. 𝟑𝟏𝟓 = 𝟎. 𝟎𝟏𝟔 𝒎𝒃𝒂𝒓 𝟏𝟐𝟒.𝟖𝟐 Por lo tanto para realizar el cálculo de una instalación interna de gas natural es necesario realizar todos estos procedimientos, para luego iniciar los dibujos isométricos de la instalación, indicando los artefactos a gas, tuberías y accesorios. En los dibujos isométricos se representa el recorrido real, con los codos, derivaciones tees, etc. también debe indicarse la longitud del recorrido de cada tramo. En la siguiente tabla se presenta el resumen de todos los cálculos para el diseño del sistema de tuberías de PE AL PE. 78 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN Tabla N° 18: Longitud y diámetros para Cada Tramo de tubería PE AL PE Long. Real Long. Equiv. Caudal Δpot. Teor. Δpot. Real AB (m) 1.59 (m) 1.908 (m3/h) 6.074 (mbar) 0.384 (mbar) 0.109 (mm) 20.011 (mm) 26 BC 3.65 4.38 0.993 0.828 0.384 10.231 12 1/2 BD 0.93 1.116 7.414 0.211 0.091 21.855 26 1 1/4 DE 1.52 1.824 2.028 0.326 0.146 13.551 16 3/4 DF 0.9 1.08 5.386 0.193 0.175 19.595 20 1 FG 3.85 4.62 0.896 0.736 0.336 10.198 12 1/2 FH 1.8 2.16 4.490 0.344 0.251 18.739 20 1 HI 3.12 3.744 1.059 0.491 0.369 11.308 12 1/2 HJ 0.11 0.132 3.430 0.017 0.009 17.623 20 1 JK 4.01 4.812 1.088 0.626 0.497 11.440 12 1/2 JM 0.77 0.924 2.343 0.120 0.096 15.285 16 3/4 MN 1.71 2.052 2.028 0.267 0.165 14.474 16 3/4 MO 1.25 1.5 0.315 0.179 0.016 7.295 12 1/2 Total línea Montante. 7.46 TRAMO Diam. Calc. Diam. Tabla Diam. Pulg 1 1/4 79 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN 4.2.6. Consideraciones generales en la construcción del sistema de tuberías de PE AL PE Para el diseño de las instalaciones para suministro de gas natural seco, se debe considerar los siguientes aspectos: El primer tramo de línea individual interior que sale de la caja de protección o similar y conduce el caudal total debe tener un diámetro nominal igual o superior a ½” de pulgada de acuerdo a los cálculos de diseño. La presión de distribución a la cual se distribuye el gas natural seco en una red de distribución, deacuerdo a la reglamentación nacional técnica es de 72.5 PSI o 5 BAR. Las presiones máximas en las líneas internas de suministro de gas Natural para uso residencial, se indican en la siguiente tabla: Tabla N° 19: Presión en líneas internas de suministro Líneas para suministro de gas natural para uso residencial Línea montante (red principal) Presión máxima KPa (mbar) 34 KPa (340 mbar) Línea individual interior 2.3 KPa (23 mbar) Las tuberías deben tener su soporte propio y no soportarse en otras tuberías. Las tuberías instaladas contra una pared deberán sujetarse con abrazaderas, soportes o grapas. En la siguiente tabla se indica las distancias entre los dispositivos de anclaje: Tabla N° 20: Distancias entre los dispositivos de anclaje Tubería Diámetro interno (mm) 12 PE-AL-PE 14 16 Separación máxima(m) Horizontal 2.0 m 20 26 >26 Vertical Un anclaje en la base de cada piso. Una guía a mitad del piso y una guía en la parte superior. 2.5m 80 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN Para el diseño de las instalaciones para tuberías de PE AL PE para gas natural seco, se utilizó el programa Inventor Autodesk, el cual se muestran a continuación: 81 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN Los demás planos de instalación se pueden observar en la parte de Anexo 82 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN 4.3. BENEFICIO ECONÓMICO Los costos asociados para una instalación residencial unifamiliar para gas natural empleando tuberías de PE AL PE, según las tarifas empleadas por la empresa Cálidda (empresa concesionaria del servicio público de distribución de gas natural) precisa los siguientes costos: Tabla N° 21: Costos por Tipo de Instalación Tipo de Instalación Costo por Mes (Soles) Costo de instalación interna a la vista (la tubería va sobre la pared) 16.23 Costo de la instalación interna empotrada (tuberías se instalan dentro de la pared) 14.57 Fuente: Cálidda Tiempo (Meses) Costo Total (Soles) 96 1558 96 1398 Según el pliego tarifario vigente aprobado por el ente regulador, para un cliente categoría A1 (rango de consumo hasta 30 metros cúbicos por mes) el cobro del servicio tiene componentes variables que dependen del consumo y un componente fijo que siempre se factura. Tabla N° 22: Categorías Tarifarias CATEGORÍA TARIFARIA RANGO DE CONSUMO DESCRIPCIÓN A1 hasta 30 m3/mes Residencial(unifamiliar) A2 31 - 300 m3/mes Residencial(multifamiliar) B 301 - 17,500 m3/mes Comercial C/IP 17,501 - 300,000 m3/mes Para Instituciones Públicas, independiente del consumo. D 300,001 - 900,000 m3/mes Industrial GNV Independiente del consumo Para estaciones de servicio y/o gasocentros de gas natural vehicular. E mayor a 900,000 m3/mes Consumidor Independiente GE Independiente del consumo Para generadores de electricidad 83 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN A partir de las tarifas medias presentadas en el cuadro anterior, la Tarifa Única de Distribución por Categorías A1, residencial unifamiliar es de 14 soles (tarifas empleadas por la empresa Cálidda para Lima y Callao) y sumados a los 16.23 soles por tipo de instalación, resultaría 30.23 soles tener gas natural domiciliario. Dicho costo incluye la conexión, que se paga durante 96 meses (ocho años), luego de ese periodo, la tarifa se reduce a 14 soles mensuales o según facturación. Se debe precisar que el cliente decide si la instalación interna la contrata con Gases del Pacifico (concesionaria norte) o con un instalador independiente registrado por Osinergmin. Si el cliente optara por realizarlo con Gases del Pacifico, tiene la facilidad de pagar el costo de instalación hasta en 8 años, cuyo monto viene en el recibo con su tarifa de consumo mensual. Si se opta por un instalador independiente registrado por Osinergmin, se debe contar con los siguientes requisitos: Tabla N° 23: Requisitos para instaladores de gas natural CATEGORÍA DESCRIPCIÓN Poseer título a nombre de la nación de técnico en instalaciones de gas natural otorgado por una entidad IG-1 pedagógica construcción, o haber recibido reparación y capacitación en mantenimiento de instalaciones internas de gas natural. En ambos casos la duración de la capacitación no será menor de 280 horas. (Anexo A) Poseer el grado de bachiller de ingeniería mecánica, civil, industrial/ramas afines. Cuenta con conocimientos IG-2 teóricos –prácticos en el diseño de instalaciones de tuberías de gas natural, según lo indicado en el reglamento de la NTP - 111.011. (Anexo B) 84 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN Poseer título profesional en ingeniería mecánica, civil, industrial / ramas afines. Habilita a diseñar, construir, IG-3 reparar, mantener o modificar cualquier tipo de instalaciones internas residenciales, comerciales e industriales de gas natural, según lo establecido en la NTP - 111.011 y 111.010. (Anexo C) Por lo tanto, si comparamos los precios si se usara el gas natural respecto al combustible alternativo, tenemos: Tabla N° 24: Gas natural respecto una fuente de energía alternativa FUENTE DE CANTIDAD PRECIO SOLES /MES AHORRO GAS NATURAL hasta 30 m3(A1) 14 El gas natural con respecto al GLP Un balón de 10 Kg 35 ELECTRICIDAD Continua 100 ENERGÍA GLP se ahorra 21 soles y con respecto a la electricidad en 86 soles en promedio al mes. Beneficio en el uso del Gas Natural 120 100 100 Precio 80 60 35 40 20 14 0 GAS NATURAL GLP ELECTRICIDAD Figura N° 32: Ahorro mensual en el uso del gas natural frente una fuente de energía alternativa 85 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN CAPÍTULO VI DISCUSIÓN DE RESULTADOS Para la evaluación del diseño de un sistema de tuberías de material PE-ALPE para la instalación interna residencial de Gas Natural Seco, se utilizó las instalaciones de Senati Trujillo, centro en el cual se capacitó sobre el curso de Gas Natural IG1.A su vez todos los materiales y accesorios que se utilizaron para el montaje fueron otorgados por la empresa capacitadora, logrando el montaje de las tuberías en un taller de 3 recintos para su posterior puesta a prueba con el gas natural seco. Por último, se determinó que el gas natural seco tiene ventajas económicas con respecto a los demás combustibles energéticos. FUENTE DE ENERGÍA PRECIO SOLES /MES GAS NATURAL 14 GLP 35 ELECTRICIDAD 100 En la tabla N° 4: Comparación de tuberías, se ve las ventajas de utilizar tubería PE AL PE frente a tuberías de otros materiales, además de ser económica, es de fácil manejo e instalación, tiene buena resistencia a la corrosión, tiene una durabilidad larga, tiene mínima perdida de carga, y mínimas contracciones y expansiones térmicas. En el trabajo de investigación del señor Juan Freddy Ortega Zegarra (2012), titulada “Estudio Técnico Económico para la aplicación del Gas Natural en Viviendas Multifamiliar” se determinó que la inversión se recupera en el 17 y 18 mes de iniciado las operaciones, el cual en comparación con nuestra investigación se han obtenido resultados similares. 86 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 6.1. CONCLUSIONES. Se identificó y habilito los diversos accesorios y herramientas para la instalación de tuberías de material PE-AL-PE para gas natural seco de acuerdo a la Norma Técnica Peruana NTP.111.011. Al calcular los diámetros de las tuberías se determinó que la línea montante tiene diámetros es de 1 ¼” o 26 mm y en cuyas derivaciones o líneas individuales se obtuvieron diámetros de 1”,3/4” y ½”. Se determinó que el recinto total del taller, es espacio No Confinado al ser 6.945 m3/kw > 4.8 m3/kw, por lo tanto se puede extraer aire de dicho espacio, para el diseño de las rejillas de ventilación de los recintos menores. Se dividió en 13 tramos las tuberías que pasan por el taller donde se realiza el montaje de tuberías de PE AL PE, los cuales se utilizó para determinar los diferentes caudales y caídas de presión que circulan por las tuberías. Para el diseño y selección de tuberías para gas natural, se dispuso el uso de tablas donde se tabulen longitudes, caídas de presión y los diámetros comerciales, de esta forma se evita ser redundante en los cálculos y se obtiene valores comerciales. Se determinó que al emplear el gas natural como fuente de combustible para uso residencial se logra un ahorro de 21 soles con respecto al balón de GLP y 86 soles con respecto a la electricidad en promedio al mes. 87 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN 6.2. RECOMENDACIONES. Si bien en los cálculos se utilizó las tuberías PE-AL PE, también se pueden utilizar tuberías de cobre y acero dependiendo de la NTP, que nos aseguren que los diseños serán seguros y confiables. En cualquier diseño de instalación de gas natural seco para tipo residencial, se debe tener en cuenta el uso de una válvula de corte y cierre general por razones de seguridad. Evitar instalar tuberías en espacios con poca ventilación y pocas facilidades de inspección de las personas, por ejemplo que atraviesan sótanos, cisternas, entresuelos, por debajo de pisos de madera o losas. Utilizar el código de color para las tuberías de PE-AL PE que conducen gas natural seco de color amarillo, mientras para las tuberías de acero y cobre es el amarillo ocre, con referencia en la NTP 399.012. En el caso que una tubería sea instalada contra una pared, esta tiene que estar como mínimo 5 cm por encima del nivel del suelo o del piso para evitar el contacto con el agua o productos químicos que puedan ser vertidos, que terminen dañando o produciendo corrosión en la tubería. Toda instalación realizada con tubería de Pe-Al-Pe, debe contar con una etiqueta de identificación del fabricante de la tubería instalada que indique la marca comercial utilizada. La etiqueta se instalará cerca al medidor, mas no directamente en éste; dada la posibilidad de que sea reemplazado y se pierda así la etiqueta. Esta precaución evitará que se empleen en futuras reparaciones o modificaciones, accesorios de una marca distinta, que pueden ser incompatibles con la tubería instalada. Antes de poner en servicio la instalación, esta debe probarse con aire o un gas inerte a presión, para verificar su hermeticidad. 88 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS [1] Zamora Torres María A. Conceptos Fundamentales de la Ingeniería de Producción de Gas Natural. Universidad Nacional Autónoma de México. Facultad de Ingeniería. México- 2015. [2] La industria del gas natural en el Perú, a diez años del Proyecto Camisea. Organismo Supervisor de la Inversión en Energía y Minería, Osinergmin. Lima, Perú. 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Coyuntura del impacto económico del gas natural dentro de un contexto comercial eficiente en el mercado peruano. Universidad Nacional Mayor de San Marcos. Facultad de Ciencias Administrativas. Lima – Perú.2011. 89 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN [7] El gas natural y sus diferencias con el GLP. Publicación de distribución gratuita, elaborada y editada por Teps Group S.A.C. por encargo de Osinergmin. Lima, Peru.2015. [8] Norma Técnica Peruana 111.011- 2014. GAS NATURAL SECO. Sistema de tuberías para instalaciones internas residenciales y comerciales [9] Manual del Sistema OKA para PE-AL-PE / PEX-AL-PEX. 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SISTEMA DE TUBERÍAS PARA INSTALACIONES INTERNAS RESIDENCIALES Y COMERCIALES 92 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN ANEXOS 2: PLANOS PARA EL DISEÑO DE INSTALACIONES DE TUBERÍAS PE AL PE PARA GAS NATURAL SECO. 93 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN ANEXOS 3: PRUEBA DE HERMETICIDAD 94 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
