Diseño Gasoductos RECARGADO (2).pptx

8/10/2019 Diseo Gasoductos RECARGADO (2).pptx

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Flores Martnez Jessica LizetteSantana Anaya Ricardo


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En Mxico, Pemex Gas abastece, entre otros, dos delos energticos ms utilizados en el mundo: el gasnatural y el gas licuado de petrleo (gas LP). Estosproductos se transportan y distribuyen a travs deductos subterrneos y terrestres.

El uso de este modo de transporte se ha extendido enel mundo, por sus bajos costos operativos, altosndices de seguridad, superiores a

cualquier otro medio de transporte, normas sobreproteccin del medio ambiente ms estrictas, ascomo la creciente demanda por energa.


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Pemex Gas, en sus sistemas de transporte por ducto, se haadaptado exitosamente al nuevo entorno de mercado,incrementando su rentabilidad. Para lograrlo, haintroducido tecnologa, ha construido nuevas estaciones decompresin y ha realizado alianzas estratgicas conempresas privadas.

Lo anterior hizo posible que durante 1998-2005 el volumende gas natural transportado creciera 3.3% en promedioanual, al pasar de 2,900 millones de pies cbicos por da a3,700 millones.

Por su parte, el transporte de gas LP por ducto se hamantenido estable, en torno a un volumen de 200 milbarriles por da.


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Sistema de tubera con diferentes componentes

tales como: vlvulas, bridas, accesorios,esprragos, dispositivos de seguridad o alivio,entre otros, por medio del cual se transportagas.


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Un ducto de transporte se extiende hasta laprimera vlvula de aislamiento dentro de lasfronteras de estaciones de almacenamiento,compresin, bombeo, entre otros. Se incluyen

sistemas de gas L.P, gas asociado y gas naturalprocesado.Por razones de seguridad, las normas de todos lospases establecen que a intervalos determinadosse siten vlvulas en los gasoductos mediante las

que se pueda cortar el flujo en caso de incidente.Adems, si la longitud del gasoducto esimportante, pueden ser necesario situarESTACIONES DE COMPRESIN a determinados

intervalos.


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El gas natural que fluye por los gasoductos lo hace a alta presin.Es de suma importancia sealar que las altas presiones en losgasoductos permiten incrementar la cantidad de productotransportado, ya que al aumentar la densidad se consigue unamayor masa de gas fluyente por unidad de volumen.

Las altas presiones son conseguidas en las estaciones decompresin, que peridicamente se van colocando en la red degasoductos para aumentar la presin del gas y compensar as laprdida de carga que en su avance va experimentando.


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El equipo bsico de una estacin de compresin consiste enuna o varias turbinas de gas

que mueven a su vez un compresor (las turbinas utilizanuna pequea parte del combustible que llega a laestacin).


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Por ejemplo, la empresa Premium Engineering S.R.L. equipa lasestaciones de compresin con compresores de pistn y centrfugosfabricados por la empresa norteamericana Cameron Compression

Systems (ex Cooper Compression).

Esta empresa propone utilizar como compresor principal el nicomotor-compresor de pistn integrado del mundo, Ajax: con motor dedos tiempos y un compresor sobre un cigeal. En calidad decombustible puede utilizar gas hmedo bombeado sin tratamientoadicional con un contenido de sulfuro de hidrogeno de hasta el 7% en

volumen, o gas seco comercial. El motor-compresor Ajax sesuministra completamente ensamblado sobre patines de acero, loque facilita el montaje/desmontaje y resulta ser una solucin muyatractiva para su uso en yacimientos que tienen una variacinsignificativa del volumen de extraccin de gas.

Adems este compresor, es ideal para el trabajo en condiciones decampo, en campos petroleros alejados carentes de infraestructura:para su funcionamiento no requiere de suministro de energaelctrica y agua de refrigeracin; este compresor est diseado parasu funcionamiento en condiciones difciles y desfavorables.


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Una opcin alternativa son los compresores de pistones conmotores de pistn a gas de marca Superior (CameronCompression Systems). Su diseo es compacto, de alta slidez,

resistencia y flexibilidad en toda la lnea: se adapta a laestructura del soporte, con cilindros intercambiables delcompresor Superior, que permiten adaptarse rpidamente a lascondiciones cambiantes del campo. Se debe indicar que para elfuncionamiento del compresor Superior se requiere de un gasnatural tratado.


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venteos, etc., que contribuyen a que el proceso decompresin se realice con mxima eficiencia y as obtenerlas presiones deseadas en los diferentes ramalesconfluyentes en la estacin de compresin, segn lasnecesidades de suministro.


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Los sistemas de transporte por ductos de Pemex Gas tienen unalongitud de 12,764 km.

Para asegurar el abasto oportuno de gas natural y gas licuado en

todo el territorio nacional, Pemex Gas cuenta con 15estaciones de compresin, as como 5 estaciones de bombeo.

Con esta infraestructura se transporta un promedio diario de 5,100millones de pies cbicos (MMpcd) de gas natural y 182 milbarriles (Mbd) de gas licuado.


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Trata sobre el diseo, construccin, inspeccin ymantenimiento de ductos terrestres para transporte yrecoleccin de hidrocarburos

Esta norma se debe revisar y actualizar, al menos cada 5aos o antes, si las sugerencias y recomendaciones decambio lo ameritan.


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Conexiones:Aditamentos que sirven para unir o conectar tubera, tales como: Tes,bridas, reducciones, codos, entre otros.

Corrosin:Degradacin o deterioro de un material por efecto del electrolito omedio en que se encuentra, los metlicos como el acero sufren una

reaccin electroqumica debido a la interaccin con el medio.


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Ducto de transporte:

Es la tubera que conduce hidrocarburos en unafase o multifases, entre estaciones y/o plantaspara su proceso, traslado en el que no se presentaningn proceso fsico o qumico de los fluidos. Seconsideran ductos de transporte los que seencuentran dentro de estaciones de: bombeo,compresin y almacenamiento.


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Presin interna de diseo (Pi):

Es la presin interna a la que se disea el ducto

y es igual a 1,1 veces la presin de operacinmxima.

Presin de operacin mxima (POM):

Es la presin mxima a la que se espera que unducto sea sometido durante su operacin.

Presin Interna:

Es la presin generada en las paredes internasde la tubera por efecto del fluido transportado.


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Vlvula de alivio:

Es un accesorio relevador automtico de

presin, actuando por presin estticaaplicada sobre la vlvula.

Vlvula de seccionamiento:

Accesorio que se utiliza para seccionartramos de tubera para reparacin,

mantenimiento o emergencia del ducto.


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Se establecen los requisitos para el diseo yseleccin de materiales de los ductos pararecoleccin y transporte de hidrocarburosconsiderando las condiciones de operacin,requisitos particulares del derecho de va y de la

construccin.

En el diseo deben evitarse condiciones quepuedan causar esfuerzos mayores a lospermisibles y que puedan causar fallas al

sistema. Se deben considerar los criteriosindicados en esta norma para proteger al ductocuando se encuentre expuesto a actividades quepuedan originarle daos.


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Los materiales y equipos deben seleccionarsede acuerdo con lo establecido en esta norma ycon lo indicado en aquellas a las que se haga

referencia. Asimismo, los materiales debenutilizarse de acuerdo a las recomendacionesdel fabricante o proveedor.


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Las bridas, conexiones soldables, esprragos,tuercas, empaques y dems accesoriosutilizados en los sistemas de transportacinde hidrocarburos, deben satisfacer losrequisitos de composicin qumica,capacidad mecnica, fabricacin, marcado,componentes y calidad, indicados en lanorma de referencia NRF-096-PEMEX-2004;Conexiones y accesorios para ductos derecoleccin y transporte de hidrocarburos.


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NRF-096-Pemex-2010Los materiales, fabricacin, inspeccin, pruebas, reparacin, tratamientotrmico y acabado para las conexiones, deben cumplir con lasespecificaciones indicadas en la Tabla 1 o sus equivalentes.


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El rea que solicite la construccin de un sistema deductos para la transportacin de hidrocarburos, debeexpedir las bases de usuario donde se indiquen las

caractersticas tcnicas que el ducto debe cumplir. Lamnima informacin que debe contener estedocumento es:

a) Descripcin de la obra.b) Alcance del proyecto.c) Localizacin.d) Condiciones de operacin.e) Caractersticas del fluido a transportar.

f) Informacin sobre el derecho de va sugerenciade trazo.g) Condiciones de mantenimiento.h) Instrumentacin y dispositivos de seguridad.


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El diseador es responsable de seleccionar loscomponentes que deben conformar el sistema

de transporte y stos deben ser capaces desoportar las condiciones de operacin delsistema, as como, las caractersticas del fluidotransportado sin demeritar la seguridad.

Los materiales (tuberas, vlvulas y accesorios)deben seleccionarse de acuerdo con loestablecido en esta norma y con lo indicado en

aquellas a las que se haga referencia. Asimismo,los materiales deben utilizarse de acuerdo a lasrecomendaciones del fabricante o proveedor.


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Todos los ductos deben disearse parasoportar una presin interna de diseo lacual debe ser igual a 1.1 veces la presin

de operacin mxima (POM).En caso de ductos sumergidos, debeconsiderarse en el diseo el diferencialpositivo mximo posible entre la presin

externa y la presin interna.


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Cargas vivas

El diseo debe incluir el peso del fluido transportado ycualquier otro material externo tal como hielo o nieve que

se encuentre adherido al ducto.

Cargas muertasEl diseo debe incluir el peso propio del ducto,

componentes o accesorios, recubrimientos y relleno de lazanja.

Cargas dinmicasEl diseo debe considerar las cargas dinmicas y losesfuerzos que stas producen en la tubera. Estas incluyensismo, impacto, movimiento del suelo, vibracin debida a

los vrtices generados por corriente.


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Efectos de incremento de presin por expansin delfluido

En el diseo deben tomarse medidas para proveer laresistencia suficiente o aliviar el incremento de presinocasionado por el calentamiento del fluido transportado.

Cargas por expansin trmica y por contraccin

Se deben tomar las medidas necesarias para prevenir los

efectos por expansin trmica y por contraccin en lossistemas de tuberas.

Interaccin suelo-tubera

En el diseo de ductos enterrados debe considerarse lainteraccin entre el suelo y la tubera, para determinar losdesplazamientos longitudinales y las deformaciones desta ltima, principalmente en suelos no homogneos.


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La presin interna de diseo para lossistemas de tuberas de acero o el espesor depared nominal para una presin de diseodada, ser determinado por la siguienteexpresin basada en la frmula de Barlow.


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Clasificacin por clase de localizacin

El rea unitaria debe ser la base para determinarla clasificacin por clase de localizacin enductos que transportan gas, la cual comprendeuna zona de 1600 m de longitud en la ruta de latubera con un ancho de 400 m, 200 m a cadalado del eje de la tubera.La clasificacin se debe determinar de acuerdo

con el nmero de construcciones localizadas enesta rea unitaria. Para propsito de esta norma,cada vivienda o seccin de una construccindestinada para fines de ocupacin humana ohabitacional se considera como una construccinpor separado.


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Clase de localizacin 1

Corresponde con la tubera que ensu rea unitaria se tienen 10 omenos construcciones destinadasa ocupacin humana.


Se tienen ms de 10 menos de 46

construcciones destinadas aocupacin humana.


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Cuando en su rea unitaria se

tengan 46 o ms construccionesdestinadas a ocupacin humana.

Clase de localizacin 4.Corresponde a la tubera que en su reaunitaria se encuentran edificios de 4 oms niveles contados desde el nivel de

suelo, donde el trfico sea pesado odenso; o bien, donde existan numerosasinstalaciones subterrneas.


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La tubera de acero al carbono debe tenerun espesor mnimo de pared requerido parasoportar los esfuerzos producidos por presininterna. Este espesor se determina mediantela siguiente expresin:


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Se debe utilizar un margen de corrosin conbase en resultados estadsticos en el manejodel producto que se va a transportar,informacin que debe ser proporcionada porPEMEX. De no contar con dicha informacinse debe utilizar un espesor adicional de0,159 mm (6,25 milsimas de pulgada) porcada ao de vida til considerada en eldiseo.


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Se debe obtener en funcin de los valores deporcentaje de tolerancia que se muestran enla siguiente tabla


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El ducto debe disearse con la suficiente flexibilidadpara absorber una posible expansin o contraccinque pueda ocasionar esfuerzos en el material,mayores a los permisibles indicados en esta seccin,momentos flexionantes de importancia en las juntas,fuerzas o momentos elevados en los puntos deconexin de equipos o en los puntos de gua oanclaje. Deben realizarse los respectivos anlisisdonde exista duda de la adecuada flexibilidad delsistema.La expansin trmica de los ductos enterrados puede

causar movimientos en los puntos terminales,cambios de direccin y cambio de dimensiones,acercndose o rebasando los esfuerzos permisibles.Dichos movimientos puedan reducirse a travs deanclajes.


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Todos los ductos sumergidos o aquellos tramolocalizados en zonas pantanosas, reas inundadas,reas inundables, cruces de ros, entre otros, debenser estables bajo la accin combinada de cargashidrostticas e hidrodinmicas. La estabilidad delducto puede lograrse con la colocacin de lastre deconcreto de acuerdo a lo establecido en la norma dereferencia NRF-033-PEMEX-2003, con un espesormnimo de 25 mm, anclajes puntualmente espaciadoso enterrado del tramo, para cualquier dimetro yespesor de tubera.

Deben tomarse consideraciones especiales enaquellos ductos instalados en suelos flojos, quecrucen diques, entre otros, donde el asentamientodiferencial puede llevar a prdida de la integridadmecnica.


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Se deben hacer por medio de tes y crucessoldadas a tope y su capacidad a la presin ytemperatura deben ser por lo menos para losmismos valores de esfuerzos que se usaron

para establecer las limitaciones de presin ytemperatura para la tubera.Las tes y cruces soldadas a tope puedenusarse para todas las relaciones entre eldimetro del ramal y el dimetro delcabezal, y para todas las relaciones entre elesfuerzo circunferencial de diseo y elesfuerzo de cedencia mnimo especificadodel cabezal y el ducto de ramal.


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Se deben implementar las medidasnecesarias para el control de la corrosin

interna y externa de la tubera, de acuerdo alas condiciones del sistema de ductos, elmedio en el cual se encuentre y a lo indicadoen los incisos subsecuentes de este apartado.


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Los ductos enterrados o sumergidos deben estarcatdicamente protegidos por medio de nodosgalvnicos o por un sistema de nodos concorriente impresa que mitigue la corrosin. Eldiseador debe solicitar a PEMEX informacin del

corredor de tuberas respecto a la cantidad deductos, potenciales de proteccin de cada unode ellos y resistividades del suelo, as como delas caractersticas y condiciones de operacin delos sistemas de proteccin catdicas existentes


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El ancho mnimo del derecho de va debe serde 10 a 25 m, de acuerdo a la siguientetabla


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El colchn mnimode suelo que debetener el ducto esel indicado en la

tabla para gas.Para vas fluvialesmayores a 30 m deancho debe

realizarse unestudio especficodel cruce.


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Los ductos deben considerar vlvulas deseccionamiento para limitar el riesgo y daoocasionado por rotura del ducto, las cualesdeben proporcionar un sello seguro en ambosextremos, independiente de la presin de lalnea; as como facilitar el mantenimiento delsistema, se deben instalar en lugares de fcilacceso y protegerlas de daos o alteraciones.


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Los cruces deben considerarse como una obraespecial debido a que requieren de consideracionesespecficas para su diseo y construccin dado queinterrumpen la instalacin de la lnea regular, por loque deben cumplirse los requisitos sealados acontinuacin para cada caso particular.

Cruzamiento con ros o cuerpos de agua

Los cruzamientos de los ductos con ros o cuerpos deagua, requieren de un anlisis y diseo para disminuirel riesgo de contaminacin en caso de fuga del

hidrocarburo. Estos cruzamientos pueden realizarsede dos formas: areos y subfluviales.Para efectuar los cruzamientos subfluviales debenusarse tuberas lastradas o anclajes con el fin degarantizar la estabilidad del ducto


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Los cruzamientos con vas de comunicacin,deben ser perpendiculares al eje longitudinalde carreteras o vas frreas, en caso de no

ser posible se permite una desviacinmxima de 30 con respecto a la normal. Enestos cruzamientos no se permite el uso decamisas de proteccin.


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Los instrumentos que se utilicen en la instalacindeben cumplir como mnimo con lo siguiente:

a) Ser de ltima tecnologa probada con xito en la industriay compatible con el software y protocolos abiertos deconversin de seales hacia el cuarto de control.

b) Proporcionar informacin en tiempo real de las variablesde operacin del sistema, de acuerdo con sus

requerimientos especficos (temperatura, composicin,densidad, flujo y presin).

c) La seal que emitan los instrumentos debe tener laclaridad necesaria para que no se preste a falsasinterpretaciones.

d) La medicin debe estar dentro de las tolerancias deexactitud fijadas por el fabricante.


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Los dispositivos de proteccin debencumplir como mnimo con lo siguiente:

a) Contar con un sistema de alarma quepermita al personal de operacin tomar

acciones correctivas oportunas cuando ocurrandesviaciones a las condiciones de operacin.

b) Actuar automticamente y en tiempo real.


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Durante la construccin se deben evitarcondiciones que puedan causar esfuerzosmayores a los permisibles y que puedanprovocar fallas al sistema. Los materiales yprocedimientos constructivos deben estar deacuerdo con una buena prctica deingeniera y seguridad.


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El diseo de un sistema de transporte debe incluir: el diagrama deflujo, los planos del proyecto, las especificaciones, la memoria declculo y la informacin bsica de los diferentes aspectosconsiderados en el diseo del ducto.

Los ductos se deben disear con un espesor de pared suficientepara soportar la presin interna y las cargas externas a las cuales seprev que estarn expuestos durante y despus de su instalacin.

En el diseo de las tuberas se deben considerar aspectos como:

a Caractersticas fsicas y qumicas del gasb Mxima presin de operacin en condiciones normales deflujo, yc Mxima temperatura de operacin.


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GASODUCTO DE TRANSPORTE

CENTRAL CICLO COMBINADO. TUXPAN III Y IV

FUERZA Y ENERGIA DE TUXPAN, S.A. proyecta

construir una Central de Ciclo Combinado parageneracin de electricidad denominada CCCTuxpan III-IV, en la Ciudad Tuxpan de RodriguezCano, Estado de Veracruz, Mxico. Se utilizarGas Natural como combustible.

El objeto de este proyecto es describir laingeniera bsica del Gasoducto a CCC Tuxpan III-IV.


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El Gas Natural ser suministrado desde elgasoducto de 48 Cactus-Reinosa, propiedadde PEMEX Ductos, en el punto decoordenadas x=678640,4629 y= 2303305.9130

de la carta topogrfica 1:50.000 Barra NorteF14D56, con el colector comn de 30 quesuministrar gas a la CCC Tuxpan II y a CCCTuxpan III-IV.

El ramal de transporte hasta la CCC TuxpanIII-IV tendr una longitud de 3.829 metros.


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Dentro de la Planta CCC Tuxpan III-IV, el gas

pasa a travs de un filtro separador de slidosy lquidos, despus, a travs de unprecalentador de gas y, posteriormente, el gaspasar por las vlvulas reguladoras de presin,

desde donde se alimentar a la turbina de gas.

Otra parte integral del proyecto es un sistemade deteccin y prevencin de corrosin, ya

que la tubera de alta presin, desde laEstacin de Medicin hasta la llegada a la CCCde Tuxpan III-IV es enterrada.


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La mxima capacidad diseada para

conduccin de la lnea de Transporte es deciento ochenta y ocho mil metros cbicosnormales a la hora (188.000 m3 n/h) y conuna vida til de veinticinco aos.

El gas natural que se inyecte a los sistemasde transporte, almacenamiento ydistribucin debe cumplir, con las

especificaciones siguientes:


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El Ramal de Suministro se ha diseado paratransportar el gas natural en Alta Presin. Elgasoducto de PEMEX al que se conectartiene los siguientes rangos de presin:

- Presin de diseo del gasoducto: 85 kg/cm2g.- Mxima presin: 70 kg/cm2g.

- Mnima presin: 38,67kg/cm2g. (37,93 bar a)- Presin normal de operacin: 59 kg/cm2g.


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El caudal de gas natural que va a transportarel gasoducto va a ser el requerido para elconsumo de las turbinas de gas de la CCC deTuxpan III-IV.

Caudal mximo: 188.000 m3(n)/hCaudal mnimo: 4.000 m3(n)/h (para el

arranque de 1 turbina)

Caudal en rgimen normal defuncionamiento: 2.529 km3/da, queequivalen a 105.375 m3(n)/h.


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Se toman como temperaturas lmites del gasnatural a la entrada del gasoducto, lassiguientes:

Mxima : 45 C Mnima : 10 C


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Las conducciones a utilizar sern de acero al carbono y tendrn lassiguientes caractersticas tcnicas:

Tubera de acero al carbono

- Tipo de material: grado X 60.

- Revestimiento de la conduccin: cobertura externa de resina epxica enpolvo (Fusion Bonded Epoxy Coating) y pintura epoxi interior.- Tipos de unin: Soldadura a tope con revestimiento mediante pinturas

epoxicas.- Todos los accesorios sern plenamente compatibles con la conduccin.


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El Caudal Mximo a transportar por lasconducciones objeto del presente Proyectoes de 188.000 m3(n)/h.


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Para el diseo del Gasoducto, se han consideradolas siguientes presiones:

Presin de Diseo: 85 kg/cm2g.

Presin Mxima en cabecera (punto de conexincon el Ducto de PEMEX): 70 kg/cm2g.

Presin Mnima en cabecera (punto de conexincon el Ducto de PEMEX): 38,67 kg/cm2g.

Presin Mnima recomendada en cola ( entradade la Estacin de Regulacin): 36,72 kg/cm2g.


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Las Condiciones Climatolgicas de lazona dnde se va a ubicar el

gasoducto son las siguientes:

- Temperatura de bulbo seco:

De Diseo: 24,7 C

Mxima: 43,6 C

Mnima: -0,9 C

- Humedad relativa:

De Diseo: 85%

Mxima: 99,4%

Mnima: 68%

- Temperatura del agua del mar:

De Diseo: 25,2 C

Mxima: 28,7 C

Mnima: 20,4 C

- Precipitacin:

Mxima diaria 372,4 mm

Promedio anual 1.285,5 mm


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El riesgo potencial, en lo que a accidentes enobras de conducciones de gas se refiere, procedefundamentalmente de la posibilidad,extremadamente remota, de fugas y/o roturasen la conduccin, hecho que la experiencia tantoa nivel internacional como nacional demuestraestadsticamente que tiene lugar muyexcepcionalmente, siendo la causa msfrecuente de las incidencias ocurridas lamotivada por agentes externos, tales como losque pueden ser ocasionados por la intervencinde maquinaria durante la ejecucin de obras enlas inmediaciones de la ubicacin de unacanalizacin de gas existente.

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