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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