Este documento trata sobre el ingeniero electromecánico y el gas natural. Explica que la carrera de ingeniero electromecánico combina las áreas de ingeniería mecánica y eléctrica. Luego describe algunos usos del gas natural como combustible e insumo industrial, así como su explotación, transporte y distribución. Finalmente, incluye detalles sobre el diseño de una red de distribución de gas natural para un centro tecnológico en Bolivia.

1. EL INGENIERO
ELECTROMECANICO
II CONGRESO BOLIVIANO DE INGENIERIA
MECANICA ELECTROMECANICA
Harold Yucra
Y.P.F.B. Oruro

2. INTRODUCCIÓN
• La carrera de ingeniero electromecánico combina
adecuadamente dos importantes áreas de la ingeniería como
son la mecánica y la eléctrica. Del área de ingeniería
mecánica se toman los siguientes campos: diseño mecánico,
ingeniería de materiales e ingeniería de manufactura. Del
área de ingeniería eléctrica: circuitos e instalaciones
eléctricas, máquinas eléctricas, electrónica aplicada y
sistemas eléctricos de potencia.
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3. Mercado de Trabajo
• Industria manufacturera
• Industria textil
• Industria de Hidrocarburos
• Industrias en general
• Servicios de mantenimiento.
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4. Aprovechamiento del
Gas Natural.
El gas natural se utiliza como combustible y como materia prima
en la industria petroquímica.
Como combustible es empleado por su poder calorífico, ser
fácilmente regulable, ser limpia y produce escasa
contaminación.
Como materia prima es la mas adecuada para la fabricación del
amoniaco producto base de los abonos nitrogenados,
metanol que se utiliza para la fabricación de plásticos y
proteínas sintéticas.
Actualmente se viene fabricando gasolina ecológica y diesel
ecológico.
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5. El Gas Natural
Comenzamos explicando lo que es el Gas natural
Es una mezcla de hidrocarburos con predominio de metano y
menores contenidos etano, propano, butano y otros.
El gas y el petróleo se encuentran impregnando una roca porosa,
arenisca o “arena” en lenguage petrolero corriente. Para que está
roca además de contener petróleo constituya una acumulación
comercial los poros deben estar comunicados lo que le da la
propiedad de ser además permeable. La capacidad de producir de
la arenisca queda en su mayor medida determinada por su porosidad
y su pearmabilidad.
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6. El Gas Natural
El petróleo con agua se sigue procesando hasta
Gas obtener petróleo libre de impurezas que va a los
oleoductos camino de la refinería.
A el gas se le debe sacar el máximo de agua que
técnica y comercialmente sea posible.
Si condensara agua en el gasoducto esta
disminuiría la sección útil de la cañería y disminuiría
Deshidratador
la capacidad de transporte de este Y lo que es peor
aún podrían combinarse las moléculas de agua e
Separador
hidrocarburos produciendo hidratos. Estos, a altas
presiones, se forman a temperaturas superiores al
0° C tienen el aspecto de granizos y pueden obstruir
los gasoductos. Para disolverlos hay que bajar la
presión….y sacar el agua.
A la entrada del separador
tenemos gas petróleo y agua y la
función del separador es separar
la fase líquida de la fase gaseosa
Hidratos
Agua
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8. Proceso de Explotación, Transporte y Distribución
Exploración Usuarios
Explotación Finales
Compresión Distribución
Tratamiento
Cyti Gate
Industrialización
Distribución
Exportación
Processing
Distribución
Producción
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9. GNS. Gas Natural Sintético
•En 1950 la AGA (American Gas Asociation) norma la
intercambiabilidad entre Gas Licuado-Aire y el Gas Natural
•Desde 1950 a la fecha se han instalado miles de sistemas
en todo el mundo para absorber peaks de consumo o como
respaldo.
Gas Natural A consumo
GNS
Gas Licuado (55 %) Aire (45 %)
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10. Diseño de una red de distribución de Gas Natural
Los requerimientos de energía en el País se van incrementando
debido al crecimiento demográfico y el aumento de las
necesidades tanto el sector industrial, comercial como
domestico.
En particular el presente trabajo presenta un trazado de una red
de tuberías de distribución de gas natural.
Partiendo del estudio del sistema de distribución, primario en
alta presión, secundario y la regulación.
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11. Tipos de redes
Redes Malladas.
Este tipo de trazado es
alimentado desde ambos
extremos del circuito.
Redes Ramificadas.
También denominado antena se
caracteriza por independizar
los circuitos
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12. Tabla de propiedades del gas natural
Vol. de Límite Límite
Densida Aire Vol. de Form
PCS PCI humos inf de sup de
Componentes..... Peso d teórico humos ula
(Kcal/N (Kcal/N húmed inflama- inflama-
...... molecular respecto (m3/m3 secos Quim
m3) m3) os bilidad bilidad
al aire ) (m3/m3) ica
(m3/m3) (%) (%)
Metano 16.043 0.5537 9.530 8.570 9.52 8.52 10.52 5 15 CH4
Etano 30.070 1.0378 16.860 15.390 16.67 15.17 18.17 3 12.5 C2H6
Propano 44.097 1.5219 24.350 22.380 23.81 21.81 25.81 2.2 9.5 C3H8
Butano 58.124 2.0061 32.060 29.560 30.95 28.45 33.45 1.7 8.5 C4H1
0
Anhídrido 44.011 1.5189 0 0 0 1 1 - - CO2
carbónico
Oxigeno 32.000 1.1044 0 0 0 1 1 - - O2
Hidrógeno 2.016 0.0695 3.050 2.570 2.38 1.88 2.88 12.5 7.4 H2
Nitrógeno 28.016 0.9669 0 0 0 1 1 - - N2
Aire 28.970 1 0 0 0 1 1 - - -
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13. Ubicación
UBICACION ESC. 1 : 100.000
Según la necesidad y las características del terreno tenemos el
ejemplo de la red de Centro Tecnológico Industrial de La Paz
Kallutaca.
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14. Ubicación
La localidad de Kallutaca, de topografía irregular, con una pendiente
orientada hacia el Noroeste está ubicada a 13 Kms del cruce Rio Seco
– Desaguadero perteneciente al municipio de Laja, con una superficie
de 425 hectáreas. que correspondería al area norte del proyecto,
permite de alguna manera zonificar, según el comportamiento del
consumo energético, de tal manera que, la distribución de Gas Natural
se practique de acuerdo a una escala de prioridades y requerimientos,
las zonas en cuestión que se indentifican son las siguientes:
Zona Industrial.- Conformada por 94 Industrias grandes con un
consumo de : 165.957 PCH
Zona Industrial Mediana.- Conformada por 284 Industrias medianas
con un consumo de: 200.560 PCH
Zona Artesanal .- Conformada por 471 pequeñas industrias con un
consumo de : 99.786 PCH
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15. Presiones de Diseño
Sistema de Alta Presión: de 300 PSIG.
Sistema de Regulación de Presión: De 300 PSIG hasta 200
PSIG.
Sistemas de Media Presión: de 200 PSIG
Sistemas de Baja Presión: desde 60 PSIG. Hasta la Presión de
utilización por el usuario quién tendrá diferentes opciones de los
Puentes de Regulación para poder elegir de acuerdo a sus
requerimientos.
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16. Caudal de Simultaneidad
N° USUARIOS HORNO CALDERO QUEMADOR GENERADOR
1 1.00 1.00 1.00 1.00
5 0.70 0.50 0.92 0.42
25 0.40 0.37 0.80 0.80
100 0.20 0.35 0.76 0.77
200 0.15 0.30 0.56 0.75
1000 0.14 0.29 0.56 0.68
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17. N
SIÓ
EXP AN
DE
EA
ÁR
PLANO DE RED DE DISTRIBUCION DE GAS NATURAL
Escala 1: 5000
UBICACION ESC. 1 : 100.000
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18. ECUACION DE RENOUARD
Q 1.82
P1 − P2 = K × S × 4.82 × L
2 2
D
Donde:
K = Constante en función de las unidades y la
viscosidad cinemática del Gas Natural
S = Densidad ficticia del Gas Natural
Q = Caudal del tramo ( m3/h )
D = Diámetro interior del tubo ( mm )
L = Longitud del tramo ( mts. )
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19. ECUACION DE WEYMOUTH
Q = 0.870 × D 2.67 × F 0.5
Donde:
Q = Caudal ( m3/h )
D = Diámetro interior del tubo ( mm )
P1 − P2
2 2
F=
L
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20. ECUACION DE PANHANDLE
0.5391
⎡ P1 2 − P2 2 ⎤
Q = 0.8675 × ⎢ ⎥ × D 2.6182
⎢
⎣ L ⎥
⎦
Donde:
P12 = Presión inicial del Gas Natural
P22 = Presión final del Gas Natural
D = Diámetro interior del tubo ( mm )
L = Longitud ( mts. )
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21. PUENTE DE PUENTE DE
REGULACION REGULACION
Y MEDICION Y MEDICION
PRM-01
PRM-02
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22. Derivacion TA DN 6quot; a 4quot;:
Derivacion TA DN 6quot; a 6quot;:
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23. Nº CIRCUITO CATEGORIA Nº USUARIOS CARGA PCH LONGITUD DIAMETRO
TUBERIA (MTS) TUBERIA (PULG.)
1 ARTESANAL 117 24,646.38 2,777.70 2
2 PEQ. INDUSTRIA 115 81,213.00 3,632.48 4
3 INDUSTRIAL 16 28,248.00 1,799.55 4
4 ARTESANAL 256 54,236.16 4,910.03 2
5 INDUSTRIAL 32 56,496.00 1,315.46 4
6 PEQ. INDUSTRIA 28 19,773.60 1,279.34 4
7 PEQ. INDUSTRIA 59 41,665.80 2,513.37 4
8 INDUSTRIAL 46 81,213.00 1,700.65 4
9 ARTESANAL 98 20,762.28 3,931.67 2
10 PEQ. INDUSTRIA 82 57,908.40 2,513.31 4
Longitud Línea Matríz Secundaria de Alimentación 2,867.82 6
Total Longitud Tubería de Acero Red Secundaria 29,241.38
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24. Resumen de Costos
Obras Civiles Sistema Primario $US.- 216.347,82
Obras Mecánicas Sist. Primario $US.- 1’104.983,01
Obras Civiles Sist. Secundario $US.- 552.058,73
Obras Mecánicas Sist. Secundario $US.- 1’493.826,64
TOTAL $US.- 3’367.216,20
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