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gasoducto

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11

VARIACIÓN DE LA TEMPERATURA EN

GASODUCTOSAsignatura Transporte de Gas-2013

Ing. Gustavo Cavallo(Fuente: “Gas Hydrates

and

theirrelation

to

the

operation

of

naturalaas

pipelines”

Monografia

8 deW. Deaton

y E. Frost

-1946Bureau of

Mines –USA)

Variación Estacional de Temperaturas Subterráneas

El registro de temperaturas fue hecho en la década ‘30 sobre un ducto de 22”

en

Amarillo –

Texas, con instrumental del Bureau of

Mines.

Las observaciones se tomaron a lo largo de 4 años.

Se usaron termómetros y termocuplas.

Variación Estacional de Temperaturas Subterráneas

Para mediciones de la temperatura del gas en el ducto se instalaron bulbos introducidos 150 mm

en la vena gaseosa.

Para mediciones de la temperatura del caño, las uniónes

de las termocuplas

fueron adheridas con cemento de base metálica y aislados con un revestimiento de felpa.

Variación Estacional de Temperaturas Subterráneas

Las mediciones de temperatura de suelos se realizaron con termómetros de mercurio empujados al fondo de perforaciones a la profundidad fijada.

Normalmente el tiempo de estabilización se logra en 5 min., se retiran rápido y se leen.

Exactitud de medición: 0,5 °C

Variación Estacional de Temperaturas Subterráneas

Se establecieron mediciones en los 547 km

del gasoducto de 22”

desde la PC

Bivins

en el Yac.Panhandle

hasta Denver. •

Para establecer cuando Tg = Tt

se

instalaron mediciones de temperatura en cada una de las VB.

Los datos colectados muestran que la Tg se iguala con la Tt

a 50 km

de la PC.

TemperatureTemperature

alongalong

pipe pipe lineline

downstreamdownstream fromfrom

BivinsBivins

compressorcompressor

stationstation..

Variación Estacional de Temperaturas Subterráneas

Durante el periodo de pruebas el caudal de gas a traves

de la linea

de 22”

promedió

1,7x106

m3/dia.•

En líneas de menor diámetro transportando volúmenes menores la distancia de alcance de la Tt

se acorta.

Varias termocuplas

se instalaron para determinar cuan lejos era afectado el terreno por la temperatura del gas (lateralmente).

DistributionDistribution

ofof

undergroundunderground

temperaturetemperature

at at rightright

anglesangles

toto

pipe 5 miles pipe 5 miles downstreamdownstream

fromfrom

BivinsBivins

compressorcompressor

stationstation..

Variación Estacional de Temperaturas Subterráneas

La temp.

del Gas en la linea, la temp. media Atmosférica y la temp.

del Terreno

a una profundidad de 15 y 45 cm en la zona de Black Forest

(Co.), se muestra a

continuación (las mediciones se hicieron durante 4 años).

(se muestra solo el año 1936)

TemperatureTemperature

record at Black record at Black ForestForest

stationstation, 1936, 1936

Variación Estacional de Temperaturas Subterráneas

La fig.

siguiente exhibe una sección ampliada para mostrar la temp.

del gas

atrasada 3 a 5 dias

detrás de los cambios de la temp.

atmosférica.

Las fluctuaciones diarias en el gas están completamente ausentes.

El retraso en los cambios de la temp.

del gas es típica para todas las observaciones en otros puntos de la línea

AtmosphericAtmospheric, , groundground, , andand

gas gas temperaturestemperatures at Black at Black ForestForest

stationstation

Variación Estacional de Temperaturas Subterráneas

Se observa que la temperatura superficial del terreno es mayor que la de la atmósfera.

La temp.

subterránea es afectada mas por la temp.

superficial que por la temp.

atmosférica.•

La clase de suelos (y su humedad) afecta la transferencia de calor e influencia el cambio de la temp.

subterránea.

ComparisonComparison

ofof

hourlyhourly

andand

dailydaily

average average atmosphericatmospheric

temperaturestemperatures at Laramie, at Laramie, WvoWvo..

ComparisonComparison

ofof

atmosphericatmospheric

andand

surfacesurface--groundground

temperaturestemperatures at Amarillo, Tex.at Amarillo, Tex.

Temperatura Promedio del Gas Transportado –

fuente IGU

t1

: temperatura del gas al inicio del tramo de gasoducto en °C•

tt

: temperatura del terreno a la profundidad del gasoducto en °C•

U: factor de transferencia de calor desde el gas al terreno W/m2. °C

CP

: capacidad calorífica del gas en J/kg.°C•

e: base de lo logaritmos naturales

Cρ: caudal de masa del gas en kg/s•

D: diámetro externo en mm

L: largo del tramo en Km

⎟⎟

⎜⎜

⎛−

−+=

−pCCLDU

p

tt e

CCLDU

ttt .

...

1prom 1

....

t ρ

π

υ

π

Determinación de la temperatura promedio del gas transportado

(Fuente IGU)

Ejemplo:

D = 18”

(457 mm); L = 100 km; Q = 3 x106 m3/dia; tt

=13 °C; t1

= 35 °C; ρr

= 0,62; U = 2,5 W/m2 °C

; Cp

= 2600 J/kg.

°C

329,7260037,26

1004575,3..

...==

xxxx

CQLDU

pr

πρπ

( ) ( ) C15312993,0329,7

133512993,0329,7

t 1prom °=+=

−+=

−+= t

tttt

Temperatura Promedio del Gas Transportado –

fuente GdF

( )axeTsToTsTx −−=− )(

Siendo: Tx: temperatura del gas en un punto de abcisa

x en °C

Ts: temperatura del terreno a la profundidad del gasoducto en °CTo: temperatura del gas al inicio del tramo en °C

Conociendo Ts

y Tx

en un punto del ducto, se puede determinar el exponente “a”

Determinación de la temperatura promedio del gas transportado

(Fuente GdF)

( ) 10 aLs eaL

TTTsTm −−−

+=

Ejemplo: L = 100 km; Ts

=13 °C; To

= 35 °C; y conociendo T2 = 14°C

para X2

= 25 km

T2 – Ts = 14 °C

12 °C

= 2 °C

T0 –Ts = 35 °C

12 °C

= 17 °C

2 = 17 e-2ª

2a = Ln

2 / 17 = 2,14 a = 1,07

Tm

= 13 + 0,16 = 13,6 °C

2020

VARIACIÓN DE LA TEMPERATURA EN GASODUCTOS

FIN

Asignatura Transporte de Gas2013

Ing. Gustavo Cavallo

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