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MEMORIA DESCRIPTIVA
PROYECTO:
“CONSTRUCCIÓN DE OLEODUCTO DE 10”Ø X 18+966.875 KM DE BATERÍA SHISHITO A BATERÍA VERNET”
LUGAR:
Villahermosa, Tabasco
ELABORÓ: REVISÓ: COORDINÓ:
ING. CARLOS ENRIQUE SOTO MERCADER ARQ. ERIC W. PEREZ L. ING. JAVIER DE LA O LEON
REV-0 HOJA 1 DE 22
Fecha: Noviembre de 2009
Rev.: 0
PROYECTO: CONSTRUCCIÓN DE OLEODUCTO DE 10”Ø X 18+966.875 KM DE BATERÍA SHISHITO A BATERÍA VERNET
LUGAR: MACUSPANA, TABASCO
Í N D I C ENo. DE TEMA CONTENIDO PÁGINA
1. ANTECEDENTES 3
2. UBICACIÓN 4
3. INGENIERÍA DE PROCESOS 4
4. INGENIERÍA DE INSTRUMENTACIÓN 11
5. INGENIERÍA CIVIL 13
6. INGENIERÍA DE TUBERÍAS 15
7. TOPOGRAFÍA 19
8. MANIFIESTO DE IMPACTO AMBIENTAL 20
9. CÓDIGOS Y NORMAS APLICABLES 20
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1. ANTECEDENTES
Actualmente existe en el campo Shishito el módulo de separación Shishito 1, en el
cuál se encuentra instalado un cabezal de llegada de pozos con 4 peines; también se
encuentran instalados dos separadores horizontales y uno vertical para separar los
hidrocarburos en baja presión; asimismo se cuenta con dos tanques de almacenamiento de
500 barriles, dos bombas de 3500 BPD c/u, dos compresores para los vapores de la
separación en baja presión, dos ductos de 4”Ø hacia un cabezal denominado Shishito 5. En
esta pera se separan los pozos de aceite a 8 kg/cm2, el aceite se envía a dos tanques de
almacenamiento, de los cuales se envía por bombeo al cabezal Shishito 5, y a su vez a la
Batería Vernet por medio del oleoducto de 6”Ø x 7.9 km. Shishito – Fortuna Nacional y del
oleogasoducto de 6”Ø x 11.5 km Fortuna Nacional – Vernet. Cuando por alguna razón deja de
operar alguna de las bombas se refuerza el transporte de aceite hacia la batería Vernet por
autotanques. Por otro lado, el vapor producto de la separación es succionado por un
compresor (rentado), posteriormente descargado a 80 kg/cm2 por una línea de 3”Ø X 1.8 km.
Al cabezal Shishito 5 y posteriormente al km. 27 del gasoducto de 36ӯ CPGCP.
En diciembre del 2004, se proyectó construir una batería de separación en el área
donde actualmente se encuentra el cabezal Shishito 5, ya que se perforaron en la cuenca de
Macuspana los pozos Shishito 1, 2, 3, 4 y 12, siendo generadores de gas dulce y aceite de 36
°API. Se tiene proyectado además integrar la producción del campo Kupinel, la cual de
acuerdo a los pronósticos de producción presentados por P.E.P. presentará un máximo de
producción de 15500 BPD de aceite, mientras que el campo Shishito presentará un pico de
producción de 10440 BPD.
En diciembre del 2008, se presenta la alternativa de reacondicionar el módulo de
separación en la Macropera Shishito 1, para procesar los hidrocarburos de los pozos Shishito
6, 7 y 11, los cuales se integrarán al cabezal Shishito 5 existente. Se proyectó además un
oleoducto de 6ӯ x 1.8 km. que va de la macropera Shishito 1 que se integra al oleoducto de
6”Ø Shishito – Fortuna Nacional, localizado en el área del Cabezal Shishito 5, que transporta
el aceite de las bombas de la macropera Shishito 1, y un oleogasoducto de 6ӯ x 1.8 km que
va del cabezal Shishito 5 a la macropera Shishito 1.
En cabezal Shishito 5, existe un cabezal de llegada de pozos con 12 peines,
también está instalado un separador horizontal para rectificar el gas en alta presión;
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asimismo, un compresor (rentado) para la compresión del gas producido por el pozo Shishito
8. Además, existe una línea en 4”Ø para el desfogue hacia el quemador, un ducto de 3”Ø X
1.8 km de la macropera del Shishito 1 que transporta el gas comprimido y cinco líneas de
descarga de los pozos Shishito 8, 6, 7(5R), 10R y 11.
Debido al incremento en la producción del crudo, el alto pronóstico de producción de los
campos Kupinel y en necesidad de una flexibilidad operativa al entrar en operación la Batería
Shishito localizada en el Cabezal Shishito 5, se requiere la construcción de un oleoducto de
10”Ø que transporte el aceite tratado en la Batería Shishito hacia la Batería Vernet, para dar
mayor margen de operación al oleoducto de 6”Ø x 7.9 km. Existente.
2. UBICACIÓN
Punto inicial
El punto de origen del ducto será el área de trampas de envío de la Batería de Separación
Shishito, localizada en donde se encuentra el Cabezal Shishito 5, en el municipio de
Macuspana, en el estado de Tabasco.
Coordenadas referidas al sistema UTM
X = 533,298.8318 Y = 1,966,967.3187
Punto final
El punto final de acuerdo a lo presentado en bases de usuario será el área de trampas de
recibo localizada en Batería Vernet. En la misma batería se deberá disponer de una
interconexión hacia el oleoducto de 12”Ø Vernet – A.T. La ladrillera, con el fin de enviarse a la
Batería Samaria II, sin pasar a la Batería Vernet.
Coordenadas referidas al sistema UTM
X = 539,934.2278 Y = 1,978,292.3157
3. INGENIERÍA DE PROCESOS.
Para la elaboración de la ingeniería básica de este proyecto se tomaron en cuenta las
necesidades, condiciones de operación y objetivos presentados por PEMEX Exploración y
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Producción en sus bases de usuario, así como lo establecido en los códigos, estándares y
normas nacionales e internacionales última edición, a fin de contar con los medios requeridos
para preservar la operación segura y la integridad de las instalaciones a lo largo de su vida
útil.
3.1 Descripción del sistema.
El proyecto consiste en el diseño de un oleoducto de 10”Ø X 18+966.875 km. Que corre del
área de trampas de Batería Shishito y finaliza en el área de trampas de la Batería Vernet, con
las interconexiones propuestas en los puntos subsiguientes.
Los puntos más importantes a considerar en la construcción del oleoducto son:
Construcción de una trampa de envío de diablos de limpieza e inspección en el área
de trampas de envío de la Batería Shishito.
Construcción de una trampa de recibo de diablos en el área de trampas de recibo en
la Batería Vernet.
Especificación de un sistema de inyección de inhibidor de corrosión, en el área de
trampas en Batería Shishito.
Válvulas de seccionamiento en las acometidas e interconexiones del oleoducto.
Interconexión del ducto con el oleoducto de 12”Ø x 59 km. Vernet – La ladrillera.
3.1.1 Interconexión de la trampa de envío en Batería Shishito.
En la línea derivadora de la trampa de envío de diablos de 16” x 10” se dejará un arreglo de
tipo “T” con el objeto de interconectarse a la línea de descarga de las bombas de envío de
crudo de la Batería Shishito. Este arreglo dará la flexibilidad de alinear el bombeo en Batería
Shishito hacia el oleoducto de 10” x 18+966.875 km. De proyecto, o bien por flexibilidad
operativa hacia el oleoducto de 6ӯ x 7.9 km Shishito РFortuna Nacional. En caso de no
tenerse la línea de descarga de bombas (por otros), se deberán dejar los bloqueos con brida
ciega.
3.1.2 Acometida al Oleoducto de 6ӯ x 1.8 km. Shishito 1 РShishito 5.
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En la línea derivadora de la trampa de envío se requerirá un disparo de 6”Ø con el objeto de
interconectar el oleoducto de 10ӯ con el oleoducto de 6ӯ que va de Shishito 1 hacia
Shishito 5. Se deberá dejar la preparación necesaria, y además se deberá efectuar la
interconexión con el oleoducto de 6”Ø mediante hot – tapping.
3.1.3 Línea regular.
En la línea regular, se utilizara tubería de acero al carbón, especificación API 5L grado X-52
extremos biselados, con un espesor mínimo requerido calculado por presión interna de pared
del tubo el cual deberá determinarse conforme a la normatividad vigente. El espesor se
calculó por presión interna de acuerdo a la siguiente fórmula:
Donde:
t = Espesor mínimo de pared requerido por presión interna en in.
S = Esfuerzo permisible (psig)
D = Diámetro exterior del tubo (in)
Para la aplicación de esta fórmula se determinó además una tolerancia por corrosión de
0.125” la cual se adicionó al espesor calculado por presión interna; además de considerar en
la selección del espesor comercial la tolerancia de espesor de pared por fabricación
mencionada en la tabla 9 de la norma API 5L, “Specification for Line Pipe”.
3.1.4 Interconexión de la trampa de recibo en Batería Vernet.
En Batería Vernet se deberá instalar la trampa de recibo del oleoducto, la cual tendrá su línea
derivadora hacia el oleoducto de 12”Ø Vernet - La Ladrillera. Se deberá dejar un bloqueo y la
línea deberá integrarse a la entrada del separador existente FA – 150, usando hot – tapping.
3.1.5 Interconexión con oleoducto de 12”Ø Vernet – La Ladrillera.
Se requiere la interconexión con dicho oleoducto para derivar la producción de crudo sin
pasar por la Batería Vernet; en este caso, se deberá usar hot – tapping, para interconectar la
línea de derivación de la trampa de recibo de diablos con el oleoducto Vernet – La ladrillera.
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3.2 Equipo a instalar.
Se instalará una trampa de envío de diablos de limpieza e inspección de 16”x10” 600# ANSI,
la cual deberá estar diseñada conforme a la NRF-178-PEMEX-2007. Deberá tener las
dimensiones adecuadas para la utilización de diablos instrumentados de última generación.
Se deberá emplear tubería con especificación API 5L GR. 52, y contará con un sistema de
inyección de inhibidor de corrosión y niple tipo cosasco para su monitoreo.
En la trampa de envío se instalará una válvula de compuerta de paso continuado y completo
en la línea regular.
Además, se deberá instalar una trampa de recibo de diablos de 16”x10” 600# ANSI,
empleándose tubería con especificación API 5L GR. 52.
El sistema de inyección de inhibidor de corrosión deberá contar con un tanque de
almacenamiento de mezcla de químico, bombas de dosificación con su respectivo patín (una
en operación normal y la otra de relevo), instrumentación de medición de nivel y flujo, así
como sus accesorios para la adecuada instalación del sistema.
3.3 Condiciones de diseño.
Las condiciones de diseño se establecerán en base a los parámetros y datos proporcionados
en las bases de usuario de P.E.P.; además el diseño deberá realizarse con estricto apego a lo
especificado en la última edición de los códigos, estándares y normas nacionales e
internacionales aplicables a este tipo de proyectos (enlistados en el apartado final de estas
bases de diseño), a fin de contar con los medios requeridos para preservar la operación
segura y la integridad de las instalaciones a lo largo de su vida útil.
3.3.1 Flexibilidad del sistema
El ducto estará diseñado para manejar 30 MBPD de crudo a 70 kg/cm2 de presión y 42°C de
temperatura en toda la trayectoria del sistema.
3.3.2 Factor de Servicio
El sistema estará diseñado para operar las 24 horas los 365 días del año.
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3.3.3 Especificaciones del fluido.
Propiedades
físicas
Método Unidad Resultado Destilación
Engler ASTM-D 86
Peso esp a 60/60ºF ASTM-D
1298
0.853 TIE 51
Peso esp a 20/4ºC ASTM-D
1298
0.850 5% 86
Gravedad API ASTM-D
287
34.4 10% 103
Viscosidad Saybolt
a 21.1ºC
ASTM-D 88 SSU 39.4 20% 129
Viscosidad Saybolt
a 37.8ºC
ASTM-D
445 – 53T
SSU 37.3 30% 163
Viscosidad
Cinemática a
37.8ºC
ASTM-D
445-53T
cSt 2.70 40% 207
Viscosidad
Dinámica a 37.8ºC
ASTM-D
445-53T
cP 2.27 50% 254
Temperatura de
Inflamación
ASTM-D 92 ºC N/D 60% 302
Temperatura de
escurrimiento
ASTM-D 97 ºC N/D 70% 323
Agua y
centrifugación
ASTM-D
4007
1.3 T.F.E. 326
Sedimento y
Centrifugación
ASTM-D
4007
% vol TRAZAS Destilado
total
70
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Agua por
destilación
ASTM-D
4006
N/D Residuos 29
Salinidad UOP 22 Lb/1000BLS 69 Pérdida 1
Presión de vapor
Raid
ASTM-D
323
Lb/in2 3.8
Asfaltenos en
Heptano
IP-143/57 % peso N/D
Azufre total ASTM-D
4294
% peso 0.132
Carbón
Ramsbotton
ASTM-D
524
% peso N/D
Carbón Conradzon ASTM-D
189
%peso N/D
Parafina total UOP-46 % peso 0.165
Punto de Anilina ASTM-D
611
ºF 140
Factor de
caracterización
UOP 375 11.6
Poder calorífico
bruto
ASTM-D
240
19500
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3.3.4 Capacidad.
3.3.5 Presión
ORIGEN DESTINO
Presión mínima (kg./cm2) 25 17.6
Presión máxima (kg./cm2) 70 62.6
Presión de diseño
(kg./cm2)77 77
3.3.6 Temperatura
ORIGEN
Temperatura mínima (ºC) 25
Temperatura máxima (ºC) 42
Temperatura de diseño (ºC) 57
3.4 Servicios auxiliares.
3.4.1 Energía eléctrica.
Para el desarrollo del presente proyecto se requerirá del suministro de energía eléctrica para
impulsar las bombas de inyección de agentes químicos.
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CondiciónFlujo(BPD)
Máximo 30000
Normal 20000
Mínimo 10000
3.4.2 Drenajes.
Los drenajes de las trampas de envío y recibo de diablos deberán interconectarse en los
cabezales de drenaje a presión existentes en las Baterías Shishito y Vernet, respectivamente.
El proyecto no requiere la construcción y diseño de drenajes nuevos. En el caso del drenaje
de la Batería Shishito, se deberá dejar la preparación correspondiente.
3.4.3 Sistema de inhibidor de corrosión.
El sistema de inhibidor de corrosión deberá ser suministrado como equipo paquete y éste
servirá para inhibir el efecto del oxígeno, H2S y gases disueltos en el crudo, los cuales
ocasionan daños por corrosión a las paredes del oleoducto.
Para la inyección se recomienda implementar una conexión de tipo “niple cosasco” en el área
de trampas de la Batería Shishito, en la cual se interconectará el sistema de inhibidor de
corrosión.
3.5 Cálculo hidráulico.
Para el cálculo hidráulico Se aplico el método de cálculo de la bibliografía; Surface Production
Operation, Volumen 1, Design of Oil-Handling Systems and Facilities, pp 226-313, el cual
presenta un criterio de dimensionamiento para el transporte en dos fases (en su fase líquida y
gas), con el cual se desarrollo el cálculo de la caída de presión, a partir de la cual se
determinara si el diámetro de tubería propuesto en las bases de usuario es la adecuada para
el transporte de los hidrocarburos en su fase liquido-gas. Dicho método está aplicado de
manera óptima y concisa en la memoria de cálculo MC-A-002, “Análisis hidráulico de
oleoducto y balance de presiones”.
4. INGENIERIA DE INSTRUMENTACIÓN
La ingeniería de instrumentación que se desarrollo para el proyecto fue elemental para el
monitoreo local de presión y temperatura, para la simbología e identificación de los
instrumentos del sistema en los diagramas de flujo y de tubería e instrumentación se utilizaron
los estándares de la I.S.A.
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La instrumentación requerida para indicación local, fue integrada principalmente por los
siguientes instrumentos:
Indicadores de presión local:
Durante la ingeniería de detalle se ubicaron indicadores de presión tipo manómetro, para la
medición local en los siguientes puntos estratégicos:
Instalación de indicadores de presión en las acometidas de las trampas de envío y recibo.
Instalación de indicadores de presión en las líneas de salida de la trampa de diablos.
El instrumento local a instalar en este punto estratégico deberá tener las siguientes
características mínimas: caja de acero inoxidable tipo 304 de frente sólido con tapa de
seguridad en la parte posterior, carátula de 4 1/2”, arillo de retención roscado en polipropileno
con fondo blanco con caracteres negros de 4”, escala dual (Kg/cm2 - psig), exactitud de +/-
1% de la escala total, aguja indicadora en aluminio anodizado con ajuste micrométrico,
ventana de cristal estándar e inastillable, elemento de medición tipo bourdón en acero
inoxidable 316, conexión inferior de ½” NPT en acero inoxidable AISI 316SS, la precisión
requerida debe ser de ± 0.5% de la escala completa y soportar un sobrérrango de 1.3 veces
sin sufrir daños permanentes, el rango deberá estar de 0 hasta 100 Kg/cm2, los mecanismos
de movimiento deberán estar en acero inoxidable. Se consideraron las preparaciones
necesarias para el monitoreo remoto a futuro.
La preparación para la instalación de cada instrumento de presión por el área de tuberías,
requiere de un sockolet en material ASTM A-105 de 6”x3/4" en clase 6000#, para el ramal
integrado al sockolet se requirió de un niple en material ASTM A106 Gr. B sin costura con
ambos extremos planos en 3/4" x 4" de longitud en cedula 160, a la cual se integro una
válvula de compuerta de inserto soldable clase 800# y material ASTM A-105.
Indicadores de temperatura local:
Durante la ingeniería de detalle se ubicaron indicadores de temperatura del tipo bimetálico
para la medición local en los siguientes puntos estratégicos:
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Acometidas de salida de la trampa de envío en Batería Shishito y acometida de entrada en
la trampa de recibo en Batería Vernet.
El instrumento local a instalar en este punto estratégico deberá tener las siguientes
características mínimas: carátula de 5”, escala dual, caja en 304SS, vástago en 316SS,
fondo blanco con caracteres negros, ventana de cristal inastillable, longitud del vástago en
4”, rango de 0 hasta 100 ºC, la conexión de la pipeta bridada al instrumento será de ½” , la
precisión de +/- 1% del Span total, sellado herméticamente y con rangos adecuados a la
temperatura de las líneas. Durante la integración del instrumento a la pipeta bridada de ½”
se instalara un termopozo de ¾” en material de acero inoxidable 316. Se consideraron las
preparaciones necesarias para el monitoreo remoto a futuro.
La preparación para la instalación del instrumento de temperatura por el área de tuberías,
requiere de una pipeta bridada WFI. 1 ½" 600# R.F. para ser instalada en tubería de 6” y 8"
cedula 80.
5. INGENIERÍA CIVIL.
Cimentaciones y soporteria.
El diseño de las cimentaciones para soportería y plataformas de operación de válvulas
considera dimensiones adecuadas para su buen funcionamiento, serán de concreto
hidráulico f’c= 200 kg/cm2 de acuerdo a los requerimientos y alturas para la operación de
válvulas o equipos en el área de trampa de envío y en el área de válvula de seccionamiento.
Lastre de concreto.
Se considera el uso de tubería lastrada para los cruzamientos de la línea regular con ríos,
arroyos, pantanos y zonas inundables, y el espesor se calculo de acuerdo a la norma PEMEX
P.3.135.07, la densidad del concreto es de 2,250.0 kg/m3.
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Diseño constructivo de ductos.
Cruzamientos con vias de comunicación.
El cruzamiento de caminos pavimentados deberan ser mediante encamisado. En el caso de
los caminos pavimentados el cruzamiento deberá de ser tuneleado, y en los caminos de
terracería y engravados a cielo abierto.
Analisis de flexibilidad.
Con los resultados de los estudios de mecánica de suelos, se analizó el comportamiento
estructural de la tubería en base a un modelo matemático tridimensional suficientemente
aproximado y representativo de las condiciones reales a que estará sometida la línea
(considerando cargas fuertes externas, temblores, vibración, expansión y contracción
térmica, procedimientos de construcción del cruzamiento con perforación direccional
controlada, etc.), de acuerdo a lo indicado en el código ASME B31.4.
Se verificó que la combinación de esfuerzos axiales y circunferenciales a todo lo largo de la
tubería, no rebasen a los esfuerzos permisibles, así mismo, que sus desplazamientos
muestren una elástica de comportamiento confiable.
Se llevó a cabo el análisis de flexibilidad de trampa de recibo a punto de interconexión con el
oleoducto existente de 12”Ø X 59 km Vernet – La ladrillera incluyendo la tubería de las
interconexiones a instalaciones existentes.
Se seleccionaron tramos de la línea para su análisis donde se prevé que se presentaran
condiciones críticas de su comportamiento estructural.
El espesor definitivo de la tubería se justifico con los resultados de este análisis.
El empuje y esfuerzo cortante de la tubería sirvio para especificar la brida de anclaje.
El análisis de flexibilidad se llevo a cabo de acuerdo a los lineamientos o variables marcados
en el código ANSI/ASME B31.4, los cuales se mencionan a continuación:
a) fuerzas longitudinales
Este análisis se efectúa con el propósito de determinar las fuerzas que actúan sobre la
tubería debidas a los cambios de temperatura y la presión interna.
b) fuerzas laterales
Este análisis se efectúa para determinar la fuerza que actúa sobre curvas y codos enterrados
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c) esfuerzos de aro
Este análisis se efectúa para determinar el nivel de esfuerzos de tuberías en cruzamientos,
debido a presión interna y cargas externas.
El coeficiente de carga C, se determina en base a las características del suelo y de interpolar
los valores de una tabla que se deriva de la relación de trinchera h/b.
Anclajes para la tubería.
El ducto deberá protegerse contra los suelos inestables, deslizamientos de tierra u otros
riesgos que pueden causar el desplazamiento del ducto o someterlo a cargas
substancialmente anormales.
Se requiere utilizar muerto de anclaje para restringir los desplazamientos de la tubería en la
proximidad de sus arribos a las áreas de interconexiones determinados por el análisis de
flexibilidad.
Los muertos de anclaje se conectaran con la tubería mediante bridas de anclaje ahogadas
durante el colado. Estos serán de concreto hidráulico f’c= 250 kg/cm2.
6. INGENIERÍA DE TUBERIAS
Durante el desarrollo de la ingeniería básica y de detalle se aplico el Código ANSI/ASME
B31.4, y la norma NRF-030-PEMEX-2009 (Diseño, Construcción, Inspección y Mantenimiento
de Ductos Terrestres para Transporte y Recolección de Hidrocarburos) y estándares últimas
ediciones aplicables a este proyecto.
Aplicándose por diseño en la línea regular, para el transporte de los hidrocarburos entre
trampas de envió y recibo de diablos, tubería en acero al carbón microaleado de
especificación API 5L Gr. X-52 con extremos biselados, sin costura, eficiente para la
recolección y transporte de hidrocarburos amargos según NRF-001-PEMEX-2007 (Tubería de
Acero para Recolección y Transporte de Hidrocarburos Amargos). A este ducto se le
determino por cálculo el espesor comercial aplicado igual a 0.375 (ver resultado de cálculo
más adelante) en base al Código ANSI/ASME B314 y a la norma NRF-030-PEMEX-2009
(Diseño, Construcción, Inspección y Mantenimiento de Ductos Terrestres para Transporte y
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Recolección de Hidrocarburos), y demás códigos, normas y estándares últimas ediciones
como apoyo aplicables a este proyecto.
Dentro del cálculo de espesores se considero una tolerancia por corrosión de 6.25 milésimas
de pulgada por año para la instalación de la tubería de proyecto (NRF-001-PEMEX-2007
párrafo 8.1.6.2.2.), así también la tubería se diseño con un factor de tolerancia por corrosión
que cumpla con un tiempo de vida útil de 20 años, misma que se adiciono al espesor mínimo
requerido por presión, posteriormente se sumo la tolerancia de espesor de pared por
fabricación del 12.5% (NRF-030-PEMEX-2009 párrafo 8.1.6.2.3.), y por último se realizo la
selección del espesor de pared comercial estándar de acuerdo con la Tabla 6B del API 5L
(Especificación para Tuberías API 5L, Octubre del 2004).
De acuerdo a la clase de localización y al párrafo 8.1.6.2 de la NRF-030-PEMEX-2009, se
tiene que el factor de diseño por clase de localización será de 0.72.
El diseño mecánico, siendo la parte del diseño de tuberías que comprende el cálculo del
espesor de pared, tomó en cuenta las condiciones y propiedades del fluido a transportar
mostradas en la Tabla 1; así como los factores ambientales y cargas externas a las que se
pudiese someter durante la operación dicha tubería. Incluye por lo tanto, la definición de las
propiedades mecánicas que debe reunir, para soportar los esfuerzos a los que pueda estar
sometida.
La tubería y sus componentes se diseñaron a una presión interna de 77 Kg/cm2 con la cual se
garantiza la seguridad por cualquier represionamiento en el sistema así como también el de
soportar la presión de prueba igual a 96 Kg/cm2 sin que ésta presente daños, y de estar por
encima de la presión de carga hidrostática en cualquier punto del ducto en una condición
estática.
Cálculo de espesores.
La capacidad por presión interna para tuberías que transportan líquido o gas, según es el
caso, fue determinada por la expresión basada en la formula de Barlow (ASME B31.4), la cual
al estar referenciada por la norma NRF-030-PEMEX-2009, se aplicaron las formulas y
nomenclaturas para el cálculo de espesores en la línea regular (API 5L Gr. X 52).
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Formula de Barlow aplicada para el cálculo de espesor.
(11)
Donde:
t : Espesor de pared nominal requerido por presión, en pulg.
P: Presión de diseño, en psig
D : Diámetro exterior nominal del tubo, en pulg.
S : Esfuerzo de fluencia mínimo especificado del tubo, en psig.
F : Factor de diseño por presión interna o para construcción de ductos, obtenido de acuerdo a
la clase de localización del sitio de la instalación (párrafo 8.1.6.2 de la NRF-030-PEMEX-
2009).
E : Factor de eficiencia de junta longitudinal. (Ver Tabla 2 de la NRF-030-PEMEX-2009).
T : Factor de diseño por temperatura. (Ver Tabla 1 de la NRF-030-PEMEX-2009).
Formula despejada con la cual se desarrollara el cálculo del espesor requerido por presión.
(12)
Formula del espesor mínimo requerido por presión interna.
En la determinación del espesor mínimo requerido por presión para la tubería y sus
componentes, se incluyo la suma de la tolerancias por corrosión dentro del factor, C = 0.125
pulg.
Para una tubería con extremos biselados soldables según es el caso, solo aplicara la suma de
la tolerancia por corrosión (factor “C”) mediante la fórmula (13). Mismo que se deberá
considerar basándose en lo establecido con PEMEX, o lo establecido por PEMEX para una
vida útil mínima de 20 años y un margen de corrosión de 6.25 milésimas de pulgadas por año
(ver NRF-001-PEMEX-2000 párrafo 8.1.6.2.2.).
(13)
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Donde:
tr : Espesor mínimo requerido por presión, en pulg.
c: tolerancia por corrosión, en pulg.
Formula del espesor de tolerancia por fabricación.
Para la selección final del espesor de pared de la tubería, se tomaron en cuenta las
tolerancias debidas al proceso de fabricación. En el caso de tuberías sin costura según es el
caso, la tolerancia correspondiente es de -12.5% del espesor nominal mediante la aplicación
de la ecuación 4 del párrafo 8.1.6.3 de la NRF-030-PEMEX-2009.
Debe aplicarse este porcentaje de acuerdo a la siguiente ecuación:
tf = tr / 0.875 (14)
Donde:
tf = Espesor de pared que incluye la tolerancia de fabricación.
tm = Espesor de pared mínimo.
Una vez determinado tf, se consultó la Tabla 6B del API 5L (Especificación para Tuberías API
5L, Octubre del 2004), y se selecciono uno superior a tf.
De este desarrollo se obtuvieron los siguientes resultados:
Especificación de tubería aplicada
Presión de
Diseño psig
(Kg/cm2)
Temperatura de Diseño
°F (°C)
Presión de
Prueba psig
(Kg/cm2)
Diámetro
Nom.
pulg
(mm)
Diámetro
Exterior
pulg
(mm)
Diámetro
Interior
pulg
(mm)
Espesor
pulg
(mm)
API 5L Gr. X-52
1095.13(77)
134.6 (57)1364.99
(96.24) 10 (254) 10.75
(273.5)10.406
(264.31)0.344(8.73)
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Esfuerzo de fluencia mínimo
especificado (psi)
Tolerancia por
corrosión (pulg)
Factor de diseño
de acuerdo con
clase 2
“F”
Factor de
eficiencia de
junta longitudinal
“E”
Factor de diseño
por temperatura
“T”
52000 0.125 0.72 1.0 1.0
7. TOPOGRAFÍA.
se hicieron los estudios topográficos para el diseño del ducto, así como el de las áreas de
interconexiones para lo cual se efectuaron levantamientos en campo del derecho de vía de la
tubería, de las áreas de interconexiones, así como sondeos de dichas áreas y en el trayecto
de la tubería regular para la localización de tuberías existentes.
El D.D.V. deberá estar de acuerdo a la especificación PEMEX no.03.0.02 “derechos de vía de
las tuberías de transporte de fluidos”. Esta se llevo a cabo de acuerdo a las siguientes
actividades:
Localización.
Trazo y levantamientos de detalles.
Nivelación de perfil.
Referencias.
Cruzamientos.
Censos de propietarios.
Secciones transversales.
Propagación de coordenadas.
Orientaciones astronómicas.
Cálculo de afectaciones.
Levantamiento de areas para instalaciones.
Localización de líneas en operación.
Se levantaron los caminos de acceso al derecho de vía así como se considero el
diseño de peras de almacenamiento de tubería para la construcción y
mantenimiento del ducto.
Mecánica de suelos.
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El diseño de cimentaciones, anclajes, así como el modelo de interacción suelo-tubería tiene
como base un estudio de mecánica de suelos, resultado de sondeos que se realizaron en
lugares representativos del trayecto de la línea, así como en las áreas de interconexiones,
con el propósito de determinar la estrategia general del sitio y las propiedades del índice de
fricción tubo-suelo y suelo-concreto.
Se realizaron sondeos con tubo Shelby a dos metros de profundidad para la obtención de
muestras inalteradas a lo largo de la línea regular cada 1000 metros y a 3 metros antes de
cada muerto de anclaje y en el área donde se ubicaran la trampa de envío de diablos y la
trampa de recibo.
8. MANIFIESTO DE IMPACTO AMBIENTAL.
Se elaboraron los estudios de impacto ambiental modalidad particular a los que se refieren
los artículos 30º de la ley y 5º, 9º, 10º, 11º, 12º, 13º,17º,18º y 28º del reglamento de la ley
general del equilibrio ecológico y la protección al ambiente y los convenios de colaboración
celebrados entre el I.N.E. (instituto nacional de ecología) y P.E.P. (PEMEX exploración y
producción) respectivos estén vigentes, de acuerdo a las características de la zona donde se
ubica el proyecto y a lo que indique SEMARNAT.
También como complemento a la manifestación de impacto ambiental, se elaboró un estudio
de riesgo de ductos terrestres, los estudios que se ejecuten se apegan a lo establecido en los
instructivos formulados por la secretaria del medio ambiente y recursos naturales
(SEMARNAT), y a los convenios vigentes. En los estudios se considera el cumplimiento de
todas las leyes, reglamentos y convenios existentes tanto de P.E.P. como nacionales o
internacionales a que debe sujetarse la construcción de los proyectos.
9. CÓDIGOS Y NORMAS APLICABLES
Los procedimientos de diseño, cálculo, especificación e instalación de equipos y accesorios
de cada una de las especialidades que intervienen en el desarrollo del presente
proyecto estarán de acuerdo a las recomendaciones establecidas por las siguientes
organizaciones e instituciones en sus respectivos códigos, estándares, especificaciones,
normas en sus más recientes ediciones.
NRF-001-PEMEX-2007 Tubería de acero para recolección y transporte de hidrocarburos.
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NRF-004-PEMEX-2003 Protección con recubrimientos anticorrosivos a instalaciones superficiales de ductos.
NRF-005-PEMEX-2009 Protección interior de ductos con inhibidores.
NRF-010-PEMEX-2004 Espaciamientos mínimos y criterios para la distribución de instalaciones industriales en centros de trabajo de Petróleos Mexicanos y organismos subsidiarios.
NRF-026-PEMEX-2008Protección con recubrimientos anticorrosivos para tuberías enterradas y/o sumergidas.
NRF-030-PEMEX-2009Diseño, construcción, inspección y mantenimiento de ductos terrestres para el transporte y recolección de hidrocarburos.
NRF-032-PEMEX-2005Sistemas de tubería en plantas industriales – diseño y especificaciones de materiales.
NRF-033-PEMEX-2003 Lastre de concreto para tuberías de conducción.NRF-036-PEMEX-2003 Clasificación de áreas peligrosas y selección de equipo eléctrico.
NRF-047-PEMEX-2007Diseño, instalación y mantenimiento de los sistemas de protección catódica.
NRF-048-PEMEX-2007 Diseño de instalaciones eléctricas en plantas industriales.P.3.0223.01 Especificación para instalación de sistemas de conexión a tierra.
P.3.0403.01Colores y letreros para identificación de instalaciones y equipo de transporte.
P.3.120.01 Especificación para construcción de terracerías.P.3.120.02 Especificación para construcción de trazo y niveles.P.4.0411.03 Preparación y manejo de testigos corrosimétricos.P.1.0000.06 Estructuración de planos y documentos de ingeniería.P.2.0451.01 Instrumentos y dispositivos de control.P.2.0451.03 Simbología e identificación de instrumentos.P.3.0223.01 Especificación para sistemas de conexión a tierra.P.2.220.02 Canalizaciones eléctricas y telefónicas.ASME B31 Code for pressure piping.
ANSI/ASME B31.4Liquid transportation systems for hydrocarbons, liquid petroleum gas, anhydrous ammonia, and alcohols .
ANSI B16.5 Steel pipe flanged valves and fittings.ANSI B16.9 Factory-made wrought steel but-welding fittings.ANSI B-16.11 Forged steel fittings, socket-welding and threaded.ANSI B-16.34 Valves-flanged, threaded and welding end.ANSI B-36.10 Welded and seamless wrought steel pipe.API-SPEC. 5L API specification for high-test line pipe.
API-SPEC. 6DAPI specification for steel gate, plug, ball and check valves for pipeline service.
API STANDARD 602 Compact steel gate valves.API STANDARD 1104 Welding of pipe lines and related facilities.
API RP 500Classification of locations for electrical installations of petroleum facilities.
NFPA National electric code (NEC).ROIE Reglamento de obras e instalaciones eléctricas (SECOFI).NEMA No. IS1.1 Cajas y gabinetes.MSS SP-44 Steel pipe line flanges.
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MSS SP-58 Soportería para tubería: diseño y materiales.MSS SP-75 Specification for high test wrought butt welding fitting.ISA S5.1 Instrumentation symbols and identification.
ISA S20Specification forms for process measurement and control instruments, primary elements and control valves.
ISA S51.1 Process instrumentation terminology.NOM-008-SCFI-2002 Sistema general de unidades de medida.
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