El Oleoducto Nor Peruano (Figura 1) est formado por el Ramal Norte (ORN) de 16, el Tramo II Tramo Principal de 36 y el Tramo I de 24. Este sistema fue diseado y construido en la poca de los aos 70 para el transporte de crudos ligeros.El ORN va desde la Estacin inicial Andoas hasta la Estacin 5, con una Estacin de rebombeo en Morona. Tiene una longitud de 252 km. La capacidad de diseo de este ramal fue de 105 MBPD para un petrleo crudo de 12.1 cSt @ 70F y una gravedad especfica de 26.6 API.El Tramo II va desde la Estacin 5 hasta el Terminal Bayovar, con cuatro estaciones de rebombeo intermedias (Estaciones 6, 7, 8 y 9). Tiene una longitud de 550 Km. La capacidad de diseo de la tubera de este tramo es para transportar 500 MBPD y se le instal equipamiento para transportar 200 MBPD para un crudo de 38 cSt @ 70F y una gravedad especfica de 26.6 API.El Tramo I va desde la estacin inicial 1 hasta la Estacin 5. Tiene una longitud de 306 Km. Este Tramo no est involucrado por ahora en el Proyecto de Transporte de crudo Pesado.

Figura 1: Trazo del Oleoducto Nor PeruanoActualmente, el ORN transporta la produccin del Lote 1 AB y el Tramo I transporta la produccin del Lote 8 (en ambos casos el contratista es PLUSPETROL), mientras que por el Tramo II se transporta la produccin que viene por ambas lneas. La calidad de los crudos de los lotes 8 y 1AB ha disminuido progresivamente desde los inicios de operacin. En forma puntual la calidad del crudo del Lote 1 AB es 17.9-18.0 API con una viscosidad de 418.67 cSt @ 83F.El 12 de diciembre de 2006, la Empresa Barrett Resources (Per) LLC, con matriz en USA, realiz la Declaracin como Descubrimiento Comercial del Lote 67 de crudo de aproximadamente 14.6 API. Este lote est ubicado en la faja de crudo pesado en la selva norte del pas, zona de la Cuenca del Maran. En febrero de 2008, dicha empresa cedi los derechos de operacin del Lote 67 a la Ca Perenco (Francia), la cual a la fecha y de acuerdo a sus trabajos adicionales de exploracin, ha estimado iniciar una produccin temprana de 7 MBPD de petrleo crudo diluido a partir de julio de 2013 los cuales sern transportados por va fluvial desde el Lote 67 hasta la Estacin 1 del Tramo I del ONP y de all transportados hasta el Terminal Bayovar por el ONP. De acuerdo a sus estimados de produccin, consideran entregar a partir de enero de 2017 un volumen de 30 MBPD de petrleo crudo diluido en la Estacin Andoas del ORN para su transporte hasta el Terminal Bayovar. En ambos casos sern volumenes adicionales a los producidos por Pluspetrol en sus lotes anteriormente indicados y transportados por el ONP. Beneficios

Los principales beneficios del proyecto, en general, son: Incrementar la rentabilidad del Oleoducto Norperuano al utilizar mayor capacidad de transporte (actualmente solo se aprovecha el 22,5%). Revertir el deficit en la balanza comercial de hidrocarburos en el Per, en lnea con los objetivos del Sector Hidrocarburos, reduciendo las importaciones de crudo y con la posibilidad de convertir al Per en un pais exportador de petrleo crudo. Dar el real valor al crudo descubierto en la Selva, transportndolo a puerto de embarque. Genera sinergia con el Proyecto de Modernizacin de Refinera Talara. Los beneficios sern recibidos desde el primer da que se brinde el servicio de transportar las futuras producciones de petrleo crudo pesado diluido. A mayores volmenes mayores beneficios. Mayores impuestos y regalas para el Estado, derivados de la extraccin del petrleo crudo y por mayores impuestos recaudados por el servicio de transporte prestado por el Oleoducto.

Descripcin del proyecto

La mayor parte de Petrleo que se transportar por el Oleoducto Nor Peruano est clasificado como Crudo Pesado (densidad por debajo de 20 API), por lo que se hace necesario adecuar este sistema de transporte a fin de transportar dicho crudo. El proyecto se ha denominado Proyecto de Transporte de Crudos Pesados (PTCP).El crudo pesado de los Lotes ubicados en la Selva Norte del Per, ser transportado por el Ramal Norte del ONP desde Andoas a la Estacin 5 y de all a Bayvar por el Tramo II. El Tramo I del ONP (Estacin 1 - Estacin 5) se usar cuando la empresa Perenco transporte su produccin temprana de 7 MBPD (julio de 2013) por ro y lo entrega al ONP en la Estacin 1 (San Jos de Saramuro), para su traslado a Bayovar.TRANSPORTE DE PRODUCCIN TEMPRANA DEL LOTE 67(OPERADOR DEL LOTE: PERENCO PER)

Adecuacin del Oleoducto Nor PeruanoEl desarrollo del PTCP se determinar en base al mejor criterio tcnico-econmico-financiero y ser gestionado de acuerdo al planeamiento programado de la produccin. A la fecha y de acuerdo a los resultados del anlisis efectuado el PTCP se realizara en dos etapas.Primera Etapa: Para la Primera Etapa se viene trabajando en funcin a una produccin estimada de 90 a 100 MBPD, que incluira la actual produccin transportada de Pluspetrol (Lotes 8 y 1 AB) ms las estimadas de los lotes petroleros de las empresas Perenco, Repsol, Talismn, Burlington-Conoco y otras, que se vienen desarrollando. Por ello, se ha considerado instalar dos (2) Loops en el Ramal Norte del ONP (Ver figura siguiente), modificacin que permitir incrementar la capacidad de bombeo y transporte al volumen arriba indicado. Los Loops seran construidos con tubera de 24 de dimetro x 38.2 Km de longitud (Estacin Morona) y otro x 16.1 Km de longitud (Estacin 5), de acuerdo al resultado del Estudio de Ingeniera Bsica. El monto estimado de la inversin para la Etapa I asciende a 71.3 MMUS$ que seran financiados con la banca internacional. Se estima tener lista la Etapa I para diciembre de 2016 considerando que Perenco estima que a partir de enero de 2017 entregara mayor produccin de petrleo crudo diluido en la Estacin Andoas para su transporte hasta el Terminal Bayovar.ETAPA I - PROYECTO TRANSPORTE DE CRUDO PESADO

Segunda Etapa: La Segunda Etapa del Proyecto Integral de transporte de crudo pesado en mezcla con diluyente, alternativa de transporte definida en el Estudio de Factibilidad, se realizar si las producciones de los lotes de las empresas Perenco, Repsol, Pluspetrol, Talismn, Burlington-Conoco y otras, superan los 100 MBPD. La ejecucin del proyecto integral, an no tiene fecha estimada de inici y trmino. El monto estimado de la inversin de esta Segunda Etapa asciende a 912 MMUS$ que seran financiados por entidades bancarias o inversionistas internacionales.

1IntroduccinLa calidad del crudo bombeado a travs del Oleoducto Nor Peruano est disminuyendonotablemente a medida que pasa el tiempo, hacindose cada vez ms viscosos. El aumentode viscosidad en los crudos transportados limita el caudal a transportar por parte del equipode bombeo actual, exigiendo una potencia muy elevada que sobrepasa la capacidad delmotor actual. La unidad de bombeo al ser exigida al mximo aumenta su consumo decombustible y las piezas del equipo se daan mucho ms rpido, presentando elevadoscostos de operacin y mantenimiento.El objetivo principal de este trabajo de tesis es el estudio de las bombas de desplazamientopositivo tipo tornillo para el bombeo de crudos viscosos en el Tramo I del Oleoducto NorPeruano, haciendo ms eficiente y rentable la operacin del transporte de hidrocarburos.Dentro de este estudio se tienen en consideracin las caractersticas de calidad del crudo atransportar por dicho tramo.En el captulo I se da una explicacin del Oleoducto Nor Peruano con la finalidad deconocer y tener presente su funcionamiento, criterios de diseo y situacin actual a la queopera. El conocer todo lo mencionado anteriormente es til para el entendimiento de loque se plantea a lo largo de la presente tesis.En el captulo II se desarrolla la teora de las bombas centrfugas, detallando suscaractersticas principales. A travs de la investigacin bibliogrfica se logra tener unconocimiento certero de este tipo de bombas para poder estudiar su comportamiento en lasnuevas condiciones de funcionamiento a las que se encuentran operando actualmente.En el captulo III se desarrolla la teora de las bombas de desplazamiento positivo tipotornillo, detallando sus caractersticas principales. A travs de la bibliografa utilizada ycon informacin brindada por el proveedor de dichos equipos se logra tener la informacinnecesaria para tener una base terica suficiente. Con la teora brindada en este captulo seest en la capacidad de seleccionar la bomba de tornillo a utilizar segn sea el casoplanteado.En el captulo IV se presenta el estado de las bombas centrfugas en Estacin N 01 segnlas condiciones de bombeo actuales. En este captulo tambin se presentan los2fundamentos tcnicos, que son uno de los sustentos a tomar en cuenta para realizar elcambio de motobombas centrfugas a equipos de desplazamiento positivo de tornillo.En el captulo V se exponen los criterios de seleccin de la bomba de tornillo a utilizar,segn las condiciones de bombeo a la que se encuentra el Tramo I actualmente. Laseleccin se realiza con la ayuda del software WIPS proporcionado por IMO PUMP, quees el proveedor de las bombas de tornillo. Adems, se presenta el anlisis econmico delreemplazo de las bombas centrfugas por bombas tipo tornillo para determinar lafactibilidad o no del proyecto de tesis estudiado.Finalmente, se presentan las conclusiones de la tesis. La conclusin principal a la que sellega es la necesidad del cambio de los equipos de bombeo actual si se quiere trabajar concostos ms bajos y tener la posibilidad de bombear mayores volmenes a las condicionesde viscosidad que se manejan actualmente.Captulo IPetroper S.A. y Oleoducto Nor Peruano11.1 - Petrleos del Per-PetroPer S.A.Petrleos del Per - PETROPERU S.A. fue creado el 24 de julio de 1969. PETROPERU esuna empresa pblica del Sector Energa y Minas que tiene a su cargo las diferentesactividades de la industria petrolera como son transporte, refinacin y comercializacin. Suactividad actual se resume en la figura 1.1.Las actividades realizadas por PETROPERU son destinadas a sus distintas operaciones,tales como: Talara, Conchn, Selva y Oleoducto.Operaciones Talara, Conchn y Selva bsicamente estn relacionadas con los procesos derefinacin y bajo su cargo estn las Refineras Talara, Conchn e Iquitos, respectivamente.1 Este captulo ha sido desarrollado en base a la referencia [5].4Fig.1.1. Actividad actual de PETROPERUACTIVIDAD DE LA EMPRESAPETROPERU S.ATRANSPORTE DEPETRLEOREFINACIN DEPETRLEOCOMERCIALIZACINDE PRODUCTOSDERIVADOS DELPETRLEOOleoducto Nor - Peruano.Oleoducto Ramal Norte.Flota Martima y FluvialcontratadaRefinera Talara.Refinera Conchn.Refinera Iquitos.Refinera El Milagro.Refinera Pucallpa (enalquiler)Plantas de venta propias.Capacidad dealmacenamientocontratada en terminalesy plantas de venta.Red de estaciones deservicio afiliadas.5El proceso principal de Operaciones Oleoducto est conformado por:a) RecepcinEs el proceso que consiste en recibir el petrleo enviado desde los centros de produccin orefinacin hasta las estaciones recolectoras (Estaciones de Andoas y 01) de OperacionesOleoducto para transportarlo hasta la Estacin Terminal Bayvar.Los eventos ms importantes son:Fiscalizacin de petrleo recibido.Descarga de barcazas (Estacin 01).Segregacin de petrleo.b) AlmacenamientoEs el proceso de reunir el petrleo en tanques en las estaciones colectoras. Las Estaciones01 y de Andoas son consideradas colectoras principales, pues reciben el petrleo producidoen los campos de Pluspetrol Per Corporation para su posterior transporte a la Estacin 05.En Estacin 05 y Terminal Bayvar el almacenamiento es selectivo por calidad y porcliente.Los eventos ms importantes son:Fiscalizacin de petrleo.Drenaje.Control operativo.Seleccin de tanques para la recepcin del petrleo.c) TransporteEste proceso consiste en el bombeo del petrleo desde las estaciones recolectoras hasta elTerminal Bayvar para su posterior embarque.Los eventos ms importantes son:Operacin de bombeo.Plan operativoControl de parmetros de bombeo.d) Despacho de petrleoProceso que consiste en embarcar el petrleo en buque-tanques y barcazas por vamartima y fluvial, respectivamente, con destino a las diferentes refineras del pas y delextranjero.6Actualmente, se embarca petrleo desde Bayvar para las refineras de La Pampilla,Conchn y Talara; y desde la Estacin 01 con destino a la refinera de Iquitos.Los eventos ms importantes son:Fiscalizacin de petrleo.Operaciones portuarias.Plan operativo de embarques.1.2 - Breve resea histricaSe tena conocimiento que en la dcada de los 80, los pases compradores de petrleo y susderivados tendran que aceptar ser dependientes de un mercado dominado por los pasesexportadores de estos productos. El Per percibi con suma claridad el efecto econmicoque implica no poseer petrleo y la gran incidencia que tiene en el desarrollo industrial.El balance energtico proyectado indicaba que el petrleo y el gas natural representaran el60 por ciento de la energa utilizada, muy por encima de la hidrulica y otras noconvencionales.Se tenan dos campos de petrleo en la Amazona, el de Aguas Calientes y el de Maqua; yel campo de gas de Aguayta. Se inici un programa exploratorio en la Selva Norte,efectuando tres significativos descubrimientos que despertaron la atencin de los crculospetroleros. Occidental Petroleum, la primera empresa en suscribir un contrato conPETROPERU, tuvo dos hallazgos importantes. PETROPERU encontr nuevas reservaspetrolferas que sumadas a la produccin de los campos de Occidental se estimaban en135 000 barriles diarios, lo cual permitira cubrir ntegramente la demanda nacional en eseentonces.Por la ubicacin y por los volmenes de produccin de los campos petrolferos de la Selva,el medio ms rpido y viable de comercializar el crudo era el mercado brasileo, as serealiz desde 1974 hasta 1976, mediante transporte fluvial en barcazas (5 000 barriles/da).Esta operacin tena un alto costo, dependa mucho de las condiciones de navegacin delos ros y nuestro pas continuaba importando crudo, a un promedio de 40 000 barriles/da.Ante la promisora realidad que representaba nuestra Amazona, la declinacin de loscampos petroleros en Occidente y sobre todo, por la necesidad de superar la onerosacondicin de importador de petrleo y sus derivados, se decidi la construccin deloleoducto, para permitir recuperar el autoabastecimiento y generar divisas mediante laexportacin.En 1972 se iniciaron los estudios correspondientes y, una vez definido el proyecto, endiciembre de 1974 se suscribi el contrato para la construccin del Oleoducto.La etapa de construccin del Oleoducto Nor Peruano comenz el 26 de julio de 1974 conla firma del contrato entre PETROPERU Y BECHTEL, grandes y reconocidas empresastrabajaron para la construccin del Oleoducto y sus estaciones; tales comoWILLIAMS/SEDCO/HORN, TECHINT, COSAPI, WIMPEY.7Luego de 30 meses el petrleo amaznico lleg al puerto de Bayvar, por primera vez, enmayo de 1977. Pocos das despus, el 07 de junio, el buque-tanque Trompeterosrealizaba el primer embarque de crudo con destino a la Refinera La Pampilla.Posteriormente, PETROPER construy el Oleoducto Ramal Norte que va desde laEstacin de Andoas hasta la Estacin 05. Este Oleoducto inici su operacin el 24 defebrero de 1978.Para llevar a cabo la construccin del Oleoducto se requiri una inversin de 671 millonesde dlares, la cual fue financiada gracias a la cooperacin de los gobiernos de Japn,Repblica Federal Alemana, Estados Unidos de Amrica, Gran Bretaa, Unin Sovitica yArgentina.Luego del Oleoducto de Alaska, el Oleoducto Nor Peruano ha sido calificado como la obrade ingeniera ms compleja de su gnero en el mundo. Tiene 856 kilmetros de longitud ensu tramo principal que nace en San Jos de Saramuro, avanza en paralelo al ro Maran alcual cruza dos veces, pasa por zonas boscosas y pantanosas en la Selva Alta, asciende porlos Andes a 2400 metros de altura, y luego desciende para cruzar el desierto de Sechura yllegar, finalmente, a la baha de Bayvar en Piura.Actualmente este terminal tiene la posibilidad de desembarcar crudo de los buques quecirculan por el canal de Panam. Esto potencia an ms las actividades de PETROPERU,porque adems de tener una playa de almacenamiento para la produccin de la selva, sepuede almacenar crudo proveniente del exterior en Bayvar, cobrando segn las tarifasvigentes por este servicio de almacenaje.1.3 - Oleoducto Nor Peruano1.3.1 - Descripcin generalEl Oleoducto Nor Peruano se divide en dos partes: El Oleoducto Principal que fue elprimero en ser construido y va desde la Estacin 01 en San Jos de Saramuro hasta elterminal de Bayvar y el Oleoducto Ramal Norte que va desde la Estacin Andoas hasta laEstacin N 05 en Borja.El Oleoducto principal se divide en el Tramo I que va desde la Estacin N 01 hasta laEstacin N 05 y el Tramo II que va desde la Estacin N 05 hasta el Terminal de Bayvar.El Tramo Ramal Norte presenta una estacin intermedia llamada Estacin de Morona.El sistema del Oleoducto recibe petrleo crudo de las instalaciones colectoras de Pluspetrolubicadas en San Jos de Saramuro, al suroeste de Concordia, en un emplazamientoparalelo al curso del ro Maran y en Andoas, en la selva peruana, el que transporta hastaBayvar en la baha de Sechura.Al llegar ambos ramales a Borja, sigue una ruta orientada hacia el Oeste hasta Olmos,cruzando los Andes en el paso de Porculla a una elevacin de 2400 m.s.n.m.De Olmos el oleoducto contina directamente hasta Bayvar.8En la figura 1.2 se puede apreciar el mapa de la ruta del Oleoducto Nor Peruano, con susdistintas estaciones de bombeo.Fig.1.2. Oleoducto Nor PeruanoMapa de la ruta del Oleoducto Nor PeruanoEl mapa de la ruta muestra las instalaciones colectoras de Andoas y Estacin N 01 queconsisten en una playa de tanques y Estaciones de Bombeo respectivas, las instalacionesintermedias con las Estaciones de Bombeo Ns 05, 06, 07, 08 y 09, y una playa de tanques,instalaciones martimas de embarque y descarga de lastre en el terminal de Bayvar.La tubera tiene 24 pulgadas de dimetro, espesor de 0.25 pulgadas en su mayora y 0.5pulgadas en un pequeo tramo y adems una longitud de 303.4 kilmetros entre laEstacin de Bombeo N 01 y la Estacin de Bombeo N 05. Entre la Estacin de BombeoN 05, y Bayvar se tiene 36 pulgadas de dimetro, espesores entre 0.344 y 0.875 pulgadasy una longitud de 549 kilmetros.Entre los componentes principales de cada estacin de bombeo se encuentran las bombascentrfugas accionadas por motores y/o turbinas. Tambin, existen generadores accionadospor motores en todos los lugares de emplazamiento de las estaciones de bombeo y enBayvar.9En el Tramo Ramal Norte, la tubera tiene 16 pulgadas de dimetro, espesor promedio de0.7 pulgadas y una longitud de 252 kilmetros.Al igual que en el tramo anterior, los componentes principales de la mayora de lasestaciones de bombeo son las bombas centrfugas accionadas por motores y/o turbinas ylos generadores son accionados por motores en todos los lugares de emplazamiento de lasestaciones de Bombeo y en Bayvar.En las estaciones de Andoas y Morona hay motobombas centrfugas y se encuentranactualmente instalando un grupo de motobombas tipo tornillo. Cuenta tambin con losequipos de rutina, como son los motogeneradores, electrobombas, etc.La Estacin N 01 est ubicada dentro del recinto de playa de tanques en San Jos deSaramuro, la Estacin Andoas se encuentra dentro de la playa de tanques de dicha estaciny a lo largo del Tramo Ramal Norte tenemos la Estacin Morona.Las otras cinco estaciones estn ubicadas a lo largo del Oleoducto entre Borja y el Paso dePorculla.En el tramo entre Porculla y Bayvar no se utiliza ninguna estacin de bombeo.El terminal de Bayvar tiene un espign fijo completo con brazos de carga apropiados parael embarque y descarga de petrleo crudo en buques tanques de 250 000 Toneladas DWT.21.3.2 - Especificacin de las instalacionesLos principales equipos de bombeo y capacidad de almacenamiento disponible por cadaestacin de bombeo se resumen en las tablas 1.1 y 1.2.Tabla 1.1. Principales equipos de bombeoItem EstacinCantidaddeEquiposDescripcin1 Andoas 2 Turbobomba centrfuga marca Ruston-Bingham de4000 BHP por equipo.2 Motobombas centrfugas marca Caterpillar-IngersollRand de 750 BHP por equipo.2 Motobombas tipo tornillo marca Caterpillar-IMO de900 BHP por equipo.2 Morona 2 Motobombas centrfugas marca Caterpillar-Binghamde 825 BHP por equipo.2 Motobombas tipo tornillo marca Caterpillar-IMO de475 BHP por equipo.3 Estacin 01 1 Turbobombas marca Ruston-Bingham de 1500 BHP.1 Motobombas centrfugas marca Caterpillar-Binghamde 825 BHP por equipo.4 Estacin 05 2 Turbobombas marca Ruston-Bingham de 4000 BHP(Un equipo en Stand-by).5 Estacin 06 2 Turbobombas marca Ruston-Bingham de 4000 BHP(Un equipo en Stand-by).2 Unidades para hacer referencia al peso muerto, DWT ( Deadweight)106 Estacin 07 2 Turbobombas marca Ruston-Bingham de 4000 BHP(Un equipo en Stand-by).7 Estacin 08 2 Turbobombas marca Ruston-Bingham de 4000 BHP(Un equipo en Stand-by).8 Estacin 09 5 Turbobombas marca Ruston-Bingham de 4000 BHP(Dos equipo en Stand-by).Tabla 1.2. Tanques principales de almacenamiento de crudoItem EstacinCantidaddeEquiposDescripcin1 Andoas 3 01 Tanque de 125 MBls.302 Tanques de 35 MBls.2 Morona 1 01 Tanque de 5 MBls de alivio.3 Estacin 01 5 03 Tanques de 105 MBls.02 Tanques de 40 MBls.4 Estacin 05 7 06 Tanques de 120 MBls.02 Tanques de 12 MBls.5 Estacin 06 1 01 Tanque de 20 MBls de alivio.6 Estacin 07 1 01 Tanque de 20 MBls de alivio.7 Estacin 08 1 01 Tanque de 20 MBls de alivio.8 Estacin 09 1 01 Tanque de 20 MBls de alivio.9 Bayvar 15 14 Tanques de 120 MBls.01 Tanque de 20 MBls de alivio.1.3.3 - Otros datos de referenciaEn la tabla 1.3 y 1.4 se muestran algunos datos de referencia en lo concerniente a ubicaciny alturas topogrficas de los puntos ms resaltantes del Oleoducto Nor Peruano.Tabla 1.3.Ubicacin de las Estaciones del Oleoducto Nor PeruanoEstacin Progresiva (km) Altura (msnm)01 0 122Andoas 0 154Morona 170 12405 306.130 (*) 28206 417.818 36007 518.546 42808 593.440 81609 648.894 1,162Bayvar 855.420 161(*) Respecto a Estacin 1, respecto a Andoas es 252 km.3 MBls: Miles de Barriles.11Tabla 1.4. Puntos ms altos en el Oleoducto Nor PeruanoLugar Progresiva (km) Altura (msnm)Pupuntas 325.58 900Montenegro 457.4 875Porculla 671.9 23801.4 - Criterios de diseo del oleoducto Nor PeruanoEl Oleoducto Nor Peruano fue diseado en base a los siguientes criterios de diseo:1.4.1 - Caudal de diseoEl diseo del sistema de tuberas est basado en los siguientes caudales para el petrleocrudo especificado en el apartado 1.4.2.Tramo I: 250 MBPD (1656 hm3)Tramo II: 527 MBPD (3491 hm3)Tramo Ramal Norte: 105 MBPD (606 hm3)1.4.2 - Caractersticas del petrleo crudoEl sistema se dise en base a una temperatura de circulacin del crudo de 18 C,cumpliendo las siguientes caractersticas:Tramo I 24 pulgadas: API4 24.85 APIPeso especfico 0.905Viscosidad 52 centistokes @ 18 CTramo II 36 pulgadas: API 26.60 APIPeso especfico 0.895Viscosidad 38 centistokes @ 18 CTramo Ramal Norte 16 pulgadas: API 26.6 APIPeso especfico 0.895Viscosidad 12.1 centistokes @ 18 C4 La gravedad API es una caracterstica propia de los productos derivados del petrleo, para mayor detalle verApndice A, apartado A.2.5.121.4.3 - Prdidas por friccinLas prdidas por friccin en la tubera estn calculadas utilizando la ecuacin bsica deflujo, que es la siguiente:52Df Qh k[5] (1.1)Donde:k : constante igual a 603.9. (Resulta de simplificar la ecuacin A.30 del Apndice A ytomando en cuenta las unidades en las que se va a trabajar).h : prdida de carga en metros de agua por kilmetro.Q : caudal en 3 m por hora hm3.D : dimetro interno de la tubera en pulgadas.f : coeficiente de friccin determinado por el nmero de Reynolds y los datosexperimentales de acuerdo a Colebrook, para mayor detalle ver Apndice A,apartado A.2.7.1.4.4 - Tubera de la lnea principalEl dimetro exterior del Tramo principal es de 24 y de 36 pulgadas para el Tramo I y elTramo II, respectivamente.El acero de la tubera tiene un lmite a la fluencia de 52000 psi o de 36.6 mm2kg .Para el Tramo Ramal Norte el dimetro de la tubera es de 16 pulgadas y el acero utilizadopresenta un lmite a la fluencia de 52000 psi o 36.6 mm2kg , al igual que en el otro tramo.1.4.4.1 - Cdigos y Reglamentos GobernantesEl Oleoducto se encuentra construido de acuerdo al Cdigo B 31.4 del ANSI (AmericanNacional Standard Institute) para tuberas de presin, sistemas de tuberas para eltransporte de petrleo lquido (Liquid Petroleum Transportation Piping System).1.4.5 Presiones mximas admisiblesLa presin mxima admisible para la tubera est determinada utilizando la norma ANSI B31.4 y la siguiente frmula:DS t dP200[5] (1.2)13Donde:P: Presin mxima admisible, en cm2kg .S: Esfuerzo admisible, en mm2kg (En este diseo se consider como admisible el 72 % delmnimo punto de fluencia especificado anteriormente).t: Espesor nominal de la pared del tubo, en pulgadas.d: Coeficientes de acoplamiento ( Para este diseo se consider igual a 1)D: Dimetro exterior del tubo, en pulgadas.1.4.6 - Potencia de bombeoLa potencia de bombeo fue calculada en base a la siguiente frmula:bombabombeoQ HP274.1[5] (1.3)Donde:bombeo P : Potencia de bombeo. (HP)Q : Caudal en 3 m por hora. hm3.H : Carga en metros de columna lquida.: Peso especfico del lquido.bomba : Eficiencia de la bomba.1.5 - Diagnstico de la situacin actual1.5.1 - Segregacin de petrleo mediante batchesActualmente se utiliza la segregacin del crudo mediante batches. Esto consiste enseparar los crudos que van a ser transportados por el oleoducto con la finalidad de devolverel crudo a los clientes en las cantidades y calidades similares a las recibidas en lasestaciones colectoras. Este proceso se realiza tanto en el almacenamiento como en eltransporte. Adems se debe controlar el desplazamiento del crudo a lo largo del oleoductoen cada momento y estacin por estacin, para evitar las mezclas de los crudos.La segregacin de crudo en batches tiene por objetivo evitar las mezclas que se puedanproducir en el bombeo. Para lograr esto, se debe bombear por batches (volmenes de14crudo con calidad similar), los cuales se encuentran separados por raspatubos5 para evitarque se mezclen los diferentes batches.1.5.2 - Situacin actualEl Oleoducto Nor Peruano fue construido en 1974 y fue diseado para transportar 200MBPD6 de petrleo crudo extrado de la Selva, desde las Estaciones N 01, N05 y de lazona de Andoas.En la estacin de inicio del Oleoducto Ramal Norte (Estacin Andoas) se recibe laproduccin del Lote 1AB, que actualmente se encuentra en 30 MBPDO7aproximadamente, con un API de 17.9 a 18.1 y una viscosidad 425 cSt @ 87 F.Operativamente, su bombeo se realiza en forma continua y la calidad de crudo es nica enese ramal.El transporte de la produccin proveniente de la Cuenca de Maran (Estacin 01) serealiza mediante la segregacin por calidad de crudo, debido a que el menor volumentransportado permite la operacin a travs de sistema batch, desarrollado anteriormente.En Estacin N01, inicio del Tramo I, se recibe la produccin del Lote 8 y el Residualprimario de la Refinera Iquitos, conocido como Residual Petroper. El volumen promediodiario total de hidrocarburo que actualmente se enva de la Estacin N01 hacia la EstacinN05 es 13 MBPDO.Un primer batch de 7.5 MBPDO est conformado por una mezcla de Residual Maquila,Crudo Yanayacu y Crudo Mayna Pesado de propiedad de Pluspetrol, con calidades de 19API, 20 API y 24.8 API respectivamente; el producto final es una mezcla de 24.68 APIaproximadamente y una viscosidad de 334.53 cSt @ 25C.El segundo batch es de Residual Petroper que tiene un volumen promedio diario de 3.8MBPDO con calidad de 21.08 API y una viscosidad de 1022.59 cSt @ 25 C.Adicionalmente, en el Tramo I se tiene un tercer batch de un volumen promedio diario de1.7 MBPDO de crudo de 131.25 API, cSt @ 25C que es enviado a la Refinera de ElMilagro como carga, conocido como Mayna Pesado.Por lo tanto, en el Tramo I actualmente se manejan tres segregaciones, las cuales sonbombeadas en batches separados por calidad a la Estacin N 05 (Inicio del Tramo II delONP).En la Estacin N 05 (Inicio del Tramo II), punto de convergencia del ORN y el Tramo I,se reciben todos los crudos enviados desde la Estacin 01 y de la Estacin de Andoas. Enesta estacin, son almacenados en tanques separados, para luego ser bombeados enbatches separados hacia el Terminal Bayvar con una frecuencia de diez das por mes yun caudal de 140 MBPD aproximadamente.5 Dispositivos que viajan junto con el crudo y que tienen la funcin de separar un crudo de otro.6 MBPD: Miles de barriles por da.7 MBPDO: Miles de barriles por da operativo.15Por ltimo, cabe mencionar que en el Terminal Bayvar tambin se cuenta con un sistemade desembarque de Buques Tanques, con la finalidad de almacenar Petrleo CrudoImportado para luego enviarlo a las Refineras de PETROPERU, sto con el propsito deaprovechar la capacidad de almacenamiento del Terminal Bayvar y las oportunidades decompra de crudo importado. La frecuencia de desembarques es de aproximadamente unavez al mes en volmenes variables desde 160 MB hasta 450 MB por embarque.En el Anexo I se puede apreciar los distintos tipos de crudo bombeados en cada tramo delOleoducto reforzando lo descrito anteriormente.Actualmente, la capacidad utilizada del Oleoducto Nor Peruano equivale aaproximadamente 22.5% de la capacidad instalada, debido a la menor extraccin depetrleo crudo de la zona por el decaimiento de los pozos petroleros. Esta situacin hagenerado disminucin en la rentabilidad del negocio de transporte de petrleo crudo por elOleoducto Nor Peruano, lo cual influye directamente en los resultados de la Empresa.A continuacin se puede apreciar los volmenes de produccin de los ltimos aos en elOleoducto Nor Peruano.Tabla 1.5. Volumen bombeado por el Oleoducto Nor PeruanoDe continuar bajo el mismo sistema actual de bombeo, utilizando solo el 22.5% de lacapacidad instalada del Oleoducto Nor Peruano (la cual ir disminuyendo con el tiempodebido a la menor extraccin de petrleo crudo), se generarn mayores costos demantenimiento y operacin, reflejndose negativamente en los resultados econmicos de laEmpresa (ver Fig.1.3).8MBDC: Miles de barriles por da calendario.VOLUMEN BOMBEADO POR EL OLEODUCTO NOR PERUANO MBDC 8TRAMO 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007Andoas - Estacin 05 36.7 35.6 37.7 36.4 31.9 27.7 28.0 28.17Estacin01- Estacin05 20.7 20.0 20.6 17.1 14.0 12.1 12.3 11.70Estacin 05 - Bayvar 57.2 55.6 58.0 53.4 45.5 39.7 39.9 40.8916Fig.1.3. Evolucin del volumen de crudo transportado por el Oleoducto NorperuanoEn la actualidad, las caractersticas del crudo transportado por el Oleoducto Nor Peruanoson diferentes a las consideradas en el diseo, con tendencias a empeorar en el tiempo, encuanto a viscosidad y mayor peso especfico (menor gravedad API). En la figura 1.4 sepuede apreciar como la calidad va disminuyendo en los ltimos aos en el lote 1AB en lazona de Andoas.Evolucin del Volumen Transportado por el ONP0204060801001201401977197819791980198119821983198419851986198719881989199019911992199319941995199619971998199920002001200220032004200520062007AosC au d a l (M B P D )Tramo I ORN Tramo II17Fig.1.4. Evolucin de calidad del crudo producido en el Lote 1AB (Estacin deAndoas)Estas caractersticas influyen significativamente en las prdidas de carga por friccin tantoen la tubera como en el sistema de bombeo. Por otra parte, la proyeccin de produccinfutura en la Selva Norte del Per (Lotes 1-AB de Pluspetrol, 39 de Repsol-YPF y 67 deBarrett) con crudos pesados, tenindose como alternativa para el transporte de estos crudoshacia la costa el Oleoducto Nor Peruano, hace que las condiciones de diseo en el futurotendrn que sufrir ciertas modificaciones.Los equipos de bombeo usados actualmente, aparte de su antigedad (hace casi 30 aosque se construy el Oleoducto Nor Peruano), no se encuentran en la capacidad de bombearcrudos altamente viscosos ni grandes caudales de bombeo debido a que sus condiciones dediseo difieren de las condiciones actuales.Las bombas se encuentran fuera de su punto de funcionamiento ideal para el que fuerondiseadas. Durante la operacin de estos equipos se presenta un elevado consumo decombustible por parte de los motores y turbinas, adems los mantenimientos realizados alos equipos son demasiado costosos. Por lo tanto, desde el punto de vista tcnicoeconmicono es conveniente seguir usando los actuales equipos de bombeo.La mayor parte de equipos de bombeo principal en el Oleoducto Nor Peruano son bombascentrfugas, algunas accionadas con motores diesel y otras con turbinas. Las bombascentrfugas no trabajan eficientemente con fluidos viscosos ya que disminuye su punto defuncionamiento, dando mucha menor presin que la que brindara con algn otro fluidoms liviano como puede ser el agua. Tcnicamente no es recomendable el uso de este tipode bombas para el bombeo de fluidos muy viscosos al presentar muy bajos rendimientoscomo altos requerimientos de potencia.La elevada potencia requerida en el bombeo debido al incremento de viscosidad en loscrudos fuerza los equipos, y si bien es cierto, pueden usarse los equipos de stand-bycomo lo son las turbo bombas en algunos casos, stas consumen demasiado combustible,lo cual no es favorable econmicamente.Evolucin de Calidad del Crudo (Lote 1AB)17.0017.5018.0018.5019.0019.5020.001999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007AoCalidad (API)18Ante esta situacin, las bombas de tipo tornillo presentan un mejor comportamiento al estarespecficamente indicadas para bombear fluidos viscosos. En este tipo de bombas se puedeoperar con flujos fijos a su descarga, an cuando bombeen contra una red de presinvariable convirtindolas en excelentes equipos de bombeo a utilizar en redes derecoleccin de petrleo. En el caso de las bombas centrfugas el flujo entregado dependede la presin a su descarga.