TRABAJO IRG (ITI)

Guía de Proyectos de Instalaciones Receptoras de Gas Natural Instalaciones Térmicas Industriales

Ingeniería Industrial 5º Curso

Francisco Maldonado Cabrera Belén Matas Hinojosa

Carmen Rodríguez Morillo Jose María Rodríguez Muñoz

Antonio Vargas León

Mayo de 2010

Instalaciones Térmicas Industriales Manual de proyectos de IRG

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ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN……………………………………………………………………………………………………..… 3

1.1 Nomenclatura……………………….………………………………………………………………………………. 3

1.2 Normativa y reglamentación……………….…………….…………………………………………..………8

1.3 Características del combustible…………………………..……………………………………………...…7

2. CONTENIDO MÍNIMO DEL PROYECTO. ÍNDICE GENERAL………….……………………….. 11

3. ESQUEMA DE PRINCIPIOS……………………………………………….……………………………………… 14

4. DISEÑO DE LA INSTALACIÓN………………………………………………………………………………….. 15

4.1 Proceso de cálculo………………………………………………………………………….……………………. 15

4.2 Descripción y características de la acometida interior………………..………………………… 16

4.2.1 Generalidades………………………………….………………………………………………………….. 16

4.2.2 Cálculo del diámetro……………………………………………..……………………………………… 17

4.2.3 Cálculo del espesor………………………………………………………..…………………………….. 18

4.2.4 Trazado……………………………………………………………………………..…………………………. 19

4.2.5 Válvulas de seccionamiento…………………………………………..…………………………….. 19

4.2.6 Protecciones………………………………………………..………………………………………………. 20

4.3 Descripción y características de la ERM…………………………………….…………………………. 21

4.3.1 Datos de diseño……………………………………………………………..…………………………….. 22

4.3.2 Esquema general…………………………………………………………..……………………………… 22

4.3.3 Esquema de líneas de regulación…………….…………………………………………………… 23

4.3.4 Esquema del sistema de medición……………………..………………………………………… 24

4.3.5 Características y requisitos de los equipos………………………………………..…………..24

4.3.5.1 Sistema de filtrado……………………………………………………………………..……… 24

4.3.5.2 Sistema de regulación de presión……………………………………………..……….. 25

4.3.5.3 Sistema de regulación de presión de salida…………………………….…………. 27

4.3.5.4 Sistemas medición………………………………………………………….…………………. 27

4.3.5.4.1 Contadores…………………………………………………………..…………………. 27

4.3.5.4.2 Conversores…………………………………………….……………………………… 29

4.3.5.5 Sistema de control…………………..…………………………….………………………….. 30

4.3.5.5.1 Manómetros……………………………………….………………………………….. 30

4.3.5.5.2 Termómetro……………………………………………………………………………. 31

4.3.5.5.3 Sistema calentamiento……………………………………………………………. 31

4.4 Descripción y características de línea de distribución interior…………………..………..… 31

4.5 Descripción y características de los grupos de regulación………………..…...……………… 52

4.6 Descripción y características del sistema de almacenamiento……………………………… 33

4.6.1 Estación de compresión……………………………………………………………………………….. 34

4.6.2 Módulos de almacenaje……………………………………………………………………………….. 34

4.6.3 Seguridad……………………………………………………………………………………………………… 39

5. ANEXO GRÁFICO………………………………………………………………………..………………………………. 40


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1. INTRODUCCIÓN Con este trabajo se pretende realizar una guía de proyectos que tiene por objeto fijar los

requisitos mínimos que deben contener los proyectos de las Instalaciones Receptoras de Gas Natural. A su vez pretender servir de orientación al proyectista sobre los principales factores a tener en cuenta para la definición de una buena instalación receptora, para lo cual se introducen datos, características y criterios de diseño de los distintos elementos que pueden presentarse en la instalación.

En este mismo Capítulo, se hará un listado de la nomenclatura y abreviaturas utilizadas en

el documento, así como de las principales normas y legislación a tener en cuenta. También se hace una introducción sobre el combustible usado en la instalación en cuestión.

En el Capítulo 2 se describe la estructura formal de un proyecto tipo, indicándose de

forma esquemática la información necesaria. Ya en el Capítulo 3 se representa el esquema de principios de la instalación, indicándose el

objetivo de la misma y las partes globales que la componen. En el Capítulo 4 se describe cómo sería el proceso general de cálculo de la instalación. Se hace también hace un desglose de cada una de las partes de la Instalación Receptora de Gas Natural, indicando los requisitos de cada uno de sus elementos y cómo se dimensionan.

Por último, en el Capítulo 5 se añade un anexo gráfico con algunas imágenes de los

principales componentes de la instalación.

1.1 Nomenclatura

En las Instalaciones Receptoras de Gas Natural se emplean términos y denominaciones que se citan a continuación:

APA: Alta Presión A (presiones comprendidas entre 4 y 16 bar) DN: Diámetro Nominal ERM: Instalación de Regulación y Medida IRG: Instalación Receptora de Gas Natural MIP: Presión Máxima en caso de Incidente MPB: Media Presión B (presiones comprendidas entre 0,4 y 4 bar) MOP: Presión Máxima de Operación VES: Válvula de Escape de Seguridad VIS: Válvula de Interrupción de Seguridad

1.2 Normativa y reglamentación

Normativa legal española Entre la diversa normativa legal relacionada con las IRG y los aparatos

consumidores de gas natural asociados a las mismas, cabe destacar las siguientes disposiciones:

Decreto 2913/1973, de 26 de octubre, por el que se aprueba el Reglamento general del

servicio público de gases combustibles.


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Orden de 17 de diciembre de 1985, por la que se aprueba la Instrucción sobre

documentación y puesta en servicio de las instalaciones receptoras de gases combustibles y la Instrucción sobre instaladores autorizados de gas y empresas instaladoras.

Ley 21/1992, de 16 de julio, de industria. Real Decreto 2135/1980, de 26 de septiembre, sobre liberalización

industrial. Real Decreto 2200/1995, de 28 de diciembre, por el que se aprueba el

Reglamento de la infraestructura para la calidad y la seguridad industrial. Real Decreto 697/1995, de 28 de abril, por el que se aprueba el Reglamento del

registro de establecimientos industriales de ámbito estatal. Real Decreto 494/1988, de 20 de mayo, por el que se aprueba el Reglamento de

aparatos que utilizan gas como combustible. Real Decreto 1244/1979, de 4 de abril, por el que se aprueba el Reglamento de aparatos

a presión. Orden de 15 de diciembre de 1988, por la que se aprueban diversas Instrucciones

técnicas complementarias del Reglamento de aparatos que utilizan gas como combustible. Directiva 90/396 del Consejo, de 29 de junio de 1990, relativa a la

aproximación de las legislaciones de los estados miembros sobre los aparatos de gas (modificada por la DIR 93/68).

Directiva 93/68 del Consejo, de 22 de ju l io de 1993, por la que se modifican

directivas (entre ellas, las de aparatos de gas). Real Decreto 275/1995, de 24 de febrero, por el que se dictan las disposiciones de

aplicación de la Directiva 92/42/CEE, relativa a los requisitos de rendimiento para las calderas nuevas de agua caliente alimentadas con combustibles líquidos o gaseosos, modificada por la directiva 93/68/CEE.

Directiva 92/42/CEE del Consejo, de 21 de mayo de 1992, relativa a los

requisitos de rendimiento para las calderas nuevas de agua caliente alimentadas con combustibles líquidos o gaseosos.

Directiva 98/37/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 22 de junio de

1988, relativa a la aproximación de legislaciones de los Estados miembros sobre máquinas. (No es de aplicación para calderas y recipientes a presión. Deroga a la 89/392 sobre el mismo tema).

Normativa técnica Entre las dist intas normas técnicas de aplicación cabe citar las siguientes: UNE 60.620/88 de Instalaciones receptoras de gas natural suministradas en

alta presión (es de obligado cumplimiento, según la OM de 17 de diciembre de 1985, y


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constituye la base técnica fundamental del diseño de las IRG). UNE 60.621/96 de Instalaciones receptoras de gas para usos industriales

suministradas en media y baja presión. UNE 1.063/59 de Características de las tuberías en los dibujos e instalaciones

industriales. UNE 14.011/57 de Calificación de soldaduras. UNE 14.042/74 de Calificación de operarios soldadores. UNE 19.002/52 de Tuberías, escalonamiento de presiones. UNE 23.727/81 de Materiales de construcción. UNE 37.141/84 de Tuberías de cobre. UNE 53.333/90 de Tuberías de polietileno. UNE 60.002/73 de Clasificación de los combustibles gaseosos en familias. UNE 60.302/74 de Canalización para combustibles gaseosos. Emplazamiento. UNE 60.305/83 de Zonas de seguridad y coeficiente de cálculo según el

emplazamiento de las canalizaciones. UNE 60.309/83 de Espesores mínimos de tuberías de acero para combustibles

gaseosos. UNE 60.510/84 de Contadores de gas. UNE 60.520/88 de Correctores de volumen. DIN 1629 de Calidad de tubería de acero. DIN 2448 de Dimensiones de tubería. API 5 L de Calidad de tubería de acero. ASTM-A-106 de Calidad de tubería de acero. Se incluye además normativa adicional que hace referencia a alguna de las partes de

la Instalación Receptora de Gas Natural en concreto: Normativa específica para la cometida interior UNE 60.620.2 Instalaciones receptoras de gas natural suministradas a presiones

superiores a 5 bar Parte 2: Acometidas interiores. UNE 60.310 Canalizaciones de distribución de combustibles gaseosos con presión

máxima de operación superior a 5 bar e inferior o igual a 16 bar.


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UNE-EN 1594 Sistemas de suministro de gas. Canalizaciones con presión máxima de

operación superior a 16 bar. Requisitos funcionales.

Normativa específica de la ERM UNE 60.620.2 Instalaciones receptoras de gas natural suministradas a presiones

superiores a 5 bar Parte 3: Estaciones de Regulación y Medida. UNE-EN 334 Dispositivos de regulación de presión de gas (reguladores) para

presiones de entrada inferiores o iguales a 100 bar. UNE 60.312 Estaciones de regulación para canalizaciones de distribución de

combustibles gaseosos con presión de entrada no superior a 16 bar. UNE 60.510 Combustibles gaseosos. Medidas, conexiones y acabado superficial de

los contadores de volumen de gas de membranas deformables.

UNE-EN 1359 Contadores de gas. Contadores de volumen de gas de membranas deformables.

UNE 12.480 Contadores de gas de desplazamiento rotativo.

UNE 12.261 Contadores de gas. Contadores de gas de turbina.

UNE 12.405 Contadores de gas. Dispositivos de conversión. Parte 1: Conversión de volumen.

UNE-EN 1594 Sistemas de suministro de gas. Canalizaciones con presión máxima de operación superior a 16 bar.

Normativa específica de la línea de distribución interior

UNE 60.620.4 Instalaciones receptoras de gas natural suministradas a presiones superiores a 5 bar Parte 4: Líneas de distribución interior.

Normativa específica de los grupos de regulación

UNE 60.620.5 Instalaciones receptoras de gas natural suministradas a presiones superiores a 5 bar Parte 3: Criterios de regulación. Normativa específica del sistema de almacenamiento

UNE-EN 1089-3 Botellas para el transporte de gas. Identificación de las botellas de gas (excepto de GLP). Parte. 3: Código de colores.

ITC-MIE-AP7 Reglamento de Aparatos a Presión sobre botellas y botellones de gases comprimidos.

Real Decreto 2267/2004, de 3 diciembre, Reglamento de Seguridad contra incendios

en los establecimientos industriales.


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1.3 Características del combustible

El gas natural, como su nombre indica, es un recurso natural, no elaborado, por lo que puede tener variaciones importantes de composición según su origen. Fundamentalmente es una mezcla de hidrocarburos livianos, donde el principal componente es el metano (CH4) en un porcentaje del orden del 80%. El porcentaje restante está constituido por etano, propano, butano y otros hidrocarburos más pesados tales como pentanos, hexanos y heptanos.

Además del metano, el gas natural puede contener otros componentes como se

ilustra en el diagrama de la figura siguiente.

El papel del gas natural ha ido progresando durante los últimos años debido a sus ventajas en términos de protección ambiental y flexibilidad de uso. Reducciones sustanciales en los costes, conseguidas a través del progreso de la tecnología , han dado como resultado mayores distancias en el transporte del gas. Los progresos realizados en la industria del Gas Natural Licuado (GNL) también han contribuido en esta evolución.

De esta manera, la demanda de gas natural progresa a un ritmo firme: la tasa de

crecimiento prevista para los diez próximos años se sitúa entre 3 y 4 %. La participación de gas natural en el consumo de energía primaria debe aumentar del 18% en los años 80 a 25% en el año 2010.


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Diferentes tipos de gas natural De acuerdo con la proporción de hidrocarburos más pesados que el metano, cabe

considerar distintos tipos de gas natural:

a. Gas seco, no forma fase líquida y contiene una alta proporción de metano. b. Gas húmedo, forma una fase líquida y contiene una alta proporción de metano. c. Gas condensado, forma una fase líquida en el yacimiento durante la producción,

durante el proceso de agotamiento. d. Gas asociado, coexiste en el yacimiento con crudo.

En el caso de Gas seco, la región con dos fases es relativamente estrecha. En el caso extremo de metano puro, se reduce a la curva de saturación del metano. Los dos puntos representando las condiciones del yacimiento y superficie caen fuera de la región de dos fases.

En el caso del gas húmedo, la región de dos fases es más ancha. El punto que

representa las condiciones del yacimiento queda fuera de la región de dos fases, y ninguna fase líquida aparece durante la producción. En cambio, el punto que representa las condiciones de superficie cae dentro de la región de dos fases lo cual significa que una fase líquida se produce en cabecera de pozo junto con la fase gas.

En el caso de un gas condensado, la región de dos fases es aún más ancha. En el caso del gas asociado, el gas está próximo a su equilibrio con el crudo.


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Reservas y producción de gas natural Las reservas probadas de gas natural se elevan a 142 Gtep y representan reservas

para más de 60 años al nivel actual de consumo. Estas reservas son equivalentes a unas reservas de petróleo para 40 años .Con independencia de las reservas probadas, se estima que las reservas esperadas se encuentran en un rango entre 400 450 Gtep, tomando solo en consideración las reservas convencionales.

Las reservas no convencionales son más inciertas, alrededor de 650 Gtep podrían ser

recuperados de los yacimientos de lechos de carbón metanizados, de las formaciones de gases de difícil obtención, de las formaciones geológicas con gas presurizado, de los gases procedentes de pizarras fracturadas, o del gas ultra profundo.

Reservas de gas natural

En la siguiente tabla se resume la reserva y la producción en diferentes áreas

geográficas:


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Perspectivas del gas natural Debido a sus indudables ventajas, el gas natural se ha convertido en un corto plazo

de tiempo en la fuente de energía más prometedora para el presente siglo. Se prevé que su demanda seguirá creciendo de un modo acelerado como consecuencia de la aparición de mercados emergentes y la consolidación de los ya existentes.

La demanda de electricidad a partir de gas natural está creciendo a un ratio medio del 6 % anual.

El alto contenido en hidrógeno y comparativamente bajo en CO2 lo convierte en una alternativa como combustible de primer orden para el futuro, preparando la transición en lo que empieza a llamarse la “economía del hidrógeno”

Situación del gas natural en España La situación del gas natural en España se caracteriza por su relativamente reciente

incorporación al sector energético, así como por haber mantenido un continuado y fuerte crecimiento durante los últimos años, alcanzando porcentajes de crecimiento en la demanda sensiblemente superiores al crecimiento global de la demanda de energía.

España carece de gas natural prácticamente, por lo que el 98% del abastecimiento

proviene de otros países. Por otra parte España se encuentra en una situación muy alejada de los principales

mercados europeos y está débilmente conectada con la red europea. Asimismo, la proximidad con Argelia ha favorecido el abastecimiento de gas argelino

hasta el máximo permitido por la ley, del 60%.El Gas Natural es una mezcla de hidrocarburos livianos, donde el principal componente es el metano (CH4) en un porcentaje del orden del 80%. El porcentaje restante está constituido por etano, propano, butano y otros hidrocarburos más pesados tales como pentanos, hexanos y heptanos.


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2. CONTENIDO MÍNIMO DEL PROYECTO. ÍNDICE GENERAL Una vez firmado el contrato de suministro de gas natural, el paso siguiente es la definición

del proyecto, atendiendo a la satisfacción de las necesidades contratadas. El proyecto se estructura formalmente en las partes habituales: Memoria, Planos,

Cálculos, Pliego de condiciones y Presupuesto, así como un Estudio de Seguridad y Salud. A título orientativo, un índice tipo sería el siguiente: 1. MEMORIA

1.1 Introducción

1.1.1 Antecedentes. 1.1.2 Objeto del proyecto. 1.1.3 Datos del solicitante y emplazamiento de la instalación. 1.1.4 Datos de la empresa instaladora. 1.1.5 Fecha de emisión del proyecto. 1.1.6 Normas y reglamentaciones empleadas en el proyecto. 1.1.7 Características del gas natural. 1.1.8 Calendario de ejecución de los trabajos.

1.2 Datos básicos de la instalación

1.2.1 Aparatos receptores. 1.2.1.1 Marca, modelo, potencia máxima y mínima. 1.2.1.2 Potencia máxima y mínima de utilización simultánea. Régimen de

funcionamiento. 1.2.2 Elección de los elementos de medida. Justificación del contador.

1.3 Descripción y características de la acometida interior

1.3.1 Descripción de la calidad de los materiales. 1.3.2 Diámetros, longitudes y espesores de tuberías. 1.3.3 Descripción del trazado, cruces, paralelismos y distancias a puntos singulares. 1.3.4 Descripción del sistema de protección anticorrosiva, activa y pasiva.

1.4 Descripción y características de la ERM

1.4.1 Descripción del área de ubicación del recinto. Justificación de que cumple las distancias mínimas de seguridad.

1.4.2 Descripción del recinto y características de sus materiales. 1.4.3 Descripción del sistema de protección contraincendios. Carteles. 1.4.4 Descripción de los componentes mecánicos de la ERM. Caudal máximo

admisible para cada elemento. 1.4.4.1 Válvulas de corte. 1.4.4.2 Juntas dieléctricas. 1.4.4.3 Filtros. 1.4.4.4 Válvulas de seguridad y escape. 1.4.4.5 Reguladores. 1.4.4.6 Manómetros. Manómetro de precisión para facturación. 1.4.4.7 Contadores. 1.4.4.8 Correctores. 1.4.4.9 Termómetro.


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1.5 Descripción y características de la línea de distribución interior 1.5.1 Descripción de la calidad de los materiales. 1.5.2 Diámetros, longitudes y espesores de tuberías. 1.5.3 Descripción del trazado, cruces, paralelismos y distancias a puntos singulares. 1.5.4 Descripción del sistema de protección anticorrosiva, activa y pasiva.

1.6 Descripción y características de los grupos de regulación

1.6.1 Justificación de la necesidad de instalación. 1.6.2 Descripción de los componentes.

1.6.2.1 Válvulas. 1.6.2.2 Manómetro. 1.6.2.3 Regulador y válvula de seguridad. 1.6.2.4 Llave de aparato.

1.7 Descripción y características del sistema de almacenamiento

1.8 Pruebas de resistencia y estanquidad

1.8.1 Pruebas a realizar en la acometida interior. 1.8.2 Pruebas a realizar en la ERM. 1.8.3 Pruebas a realizar en la línea de distribución interior. 1.8.4 Pruebas a realizar en los grupos de regulación.

2. PLANOS

2.1 Generales. 2.2 Plantas, secciones y alzados. 2.3 Detalles y esquemas de la instalación.

3. CÁLCULOS

3.1 Bases de cálculo. 3.2 Fórmulas utilizadas. 3.3 Cuadro resumen de cálculo indicando tramos, diámetros, longitudes,

velocidades, pérdidas de carga, tipos de tubería según normas. 3.4 Definición de filtros. 3.5 Definición de reguladores. 3.6 Elección de contador.

4. PLIEGO DE CONDICIONES

4.1 Pliego de condiciones generales.

4.1.1 Características de equipos y materiales. 4.1.2 Normativa vigente. 4.1.3 Control de calidad. 4.1.4 Pruebas y ensayos reglamentarios. 4.1.5 Uso, mantenimiento y seguridad. 4.1.6 Certificados y documentación. 4.1.7 Condiciones facultativas. 4.1.8 Condiciones económicas y legales.


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5. PRESUPUESTO 5.1 Presupuesto global.

6. SEGURIDAD Y SALUD 6.1 Estudio completo de Seguridad y Salud. 6.2 Estudio Básico de Seguridad y Salud.


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3. ESQUEMA DE PRINCIPIOS Una Instalación Receptora de Gas Natural, conocida por las siglas IRG, pretende llevar gas

natural desde el punto de entrega de la red situado en el cerramiento o límite de propiedad de la industria hasta cada uno de los aparatos consumidores.

La instalación consta principalmente de acometida interior, la estación de regulación y

medida, líneas de distribución interior y los grupos de regulación. Asimismo se preverá un depósito de almacenamiento de gas natural licuado ante un posible corte de suministro.

La siguiente figura muestra un esquema tipico de una instalacion de gas natural en una

industria.


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4. DISEÑO DE LA INSTALACIÓN

La construcción de una IRG se regula según la norma técnica UNE 60.620, cuyo empleo resulta preceptivo para las industrias suministradas en APA. Para las industrias suministradas en MPB se aplica con carácter indicativo, pero no obligatorio, la norma UNE 60.621.

La instalación receptora puede ser de dos clases:

Clase MOP (bar)

I 5 < P ≤ 16 II P > 16

Las cuatro partes de las que consta son desarrolladas en la norma técnica UNE 60.620:

1. Acometida interior 2. Estaciones de regulación y medida 3. Líneas de distribución interior 4. Grupos de regulación

Además hay que considerar la parte referida al depósito de almacenamiento ya

mencionado. Los elementos (válvulas, filtros, etc.) o las líneas que componen las estaciones de

regulación o regulación y medida cubiertas por esta norma, deben cumplir los requisitos establecidos en la legislación de equipos a presión.

4.1 Proceso de cálculo

Es preciso averiguar o establecer los siguientes datos:

Caudal máximo. Presión mínima garantizada. Punto de entrega del gas. Velocidad máxima permitida en cada tramo. Longitud de cada tramo. Croquis de la instalación para medición de longitudes.

El proceso mediante un método de cálculo manual sería: Se calcula el valor provisional del diámetro de la tubería atendiendo a la

fórmula de la velocidad y sin tener en cuenta la pérdida de carga, cosa que se hace posteriormente.

Con la tabla indicativa de diámetros de tuberías comerciales se determina dicho

diámetro comercial. Se introducen los datos o valores del diámetro comercial, caudal máximo, presión

mínima garantizada, longitud equivalente en la fórmula de Renouard, determinando la presión al final del tramo que se está proyectando.

Con el valor de la presión al final del tramo volvemos al paso inicial y se calcula la


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velocidad. Puede haber dos casos:

1. Si la velocidad es mayor de 30 ó 20 m/s, según sea acometida o línea de distribución, se elige en la tabla el diámetro comercial superior. Recalculamos para este nuevo valor la pérdida de carga y comprobamos que la velocidad no supera el máximo permitido.

2. Si la velocidad es menor que las máximas aceptables, se da por bueno el

diámetro elegido.

El espesor teórico se determina con la fórmula indicada en la UNE 60.309. También pudieran darse dos posibilidades:

1. Si el espesor teórico es menor que el comercial, vale el adoptado. 2. Si es mayor, habría que buscar una tubería de mayor espesor.

Se repite el proceso para cada tramo de tubería. Una vez definidas las conducciones se

seleccionan los elementos de la ERM: Se selecciona el filtro. Se selecciona el regulador atendiendo al tamaño y a la criticidad del suministro para

la producción de la planta. Se selecciona el contador en tamaño y tipo. En la práctica, si se dispone de un programa de cálculo de redes de gas por

ordenador, el proceso de cálculo de las conducciones se realiza en dos veces. Una para la acometida interior y otra segunda para el conjunto de las líneas de distribución interior.

Para ello se representa el esquema o croquis, definiendo:

Presiones iniciales Nudos y puntos de consumo. Longitud de tuberías con diámetros inicialmente tentativos, según experiencia. Caudales en cada punto.

4.2 Descripción y características de la acometida interior

Es el primer tramo de la IRG e incluye el conjunto de conducciones y accesorios comprendidos entre la válvula general de la acometida de la compañía suministradora excluida ésta, y la válvula de seccionamiento existente a la entrada de la ERM, incluida esta última. Sus requisitos se desarrollan en la segunda parte de la norma UNE 60.620.

4.2.1 Generalidades Para las instalaciones de clase I se debe utilizar los criterios de diseño especificados

en la norma UNE 60.310, mientras que en las instalaciones de clase II se deben utilizar los criterios de diseño especificados en la norma UNE-EN 1594.


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El punto de entrega es un dato, incluido en el contrato de suministro, mientras que la ubicación del ERM es una variable muy importante que debe decidir el proyectista dy los responsables de la industria. Normalmente se utilizan criterios tales como:

- Acortar la acometida interior lo más posible, llevar las conducciones en trazado aéreo, mejor que en arqueta registrable o enterradas.

- Considerar las posibilidades de futuras construcciones o ampliaciones de naves.

- Contemplar distancias a otras instalaciones o servicios ya existentes o en proyecto.

La definición completa de la acometida interior requiere saber si el punto de entrega

se va a realizar por la empresa distribuidora mediante armario o arqueta, cosa que a veces no se encuentra determinada en el momento de la edición del proyecto de IRG. La empresa distribuidora de gas facilitará a la industria un tramo de conducción al que conectar su acometida interior.

La descripción de la calidad de los materiales contemplará el hecho de que el

suministro se realiza en APA, pudiendo oscilar entre 3 y 16 bar efectivos. Se indicará el diámetro, espesor y longitud de la tubería adoptada. Esta información

se complementa en el anejo de cálculos y en los planos de planta de instalaciones y trazado de las tuberías, así como de detalles constructivos, en su caso.

4.2.2 Cálculo del diámetro

A la hora de calcular el diámetro interior de la acometida interior se deben tener en cuenta los siguientes criterios:

a. Caudal de diseño El caudal a considerar debe ser el máximo horario, teniendo en cuenta las

particularidades de cada punto de utilización y las posibles ampliaciones de consumo. b. Presión

Se debe adoptar como presión inicial de la acometida interior la mínima

garantizada por la empresa distribuidora.

c. Pérdida de carga admisible

No existe un criterio normativo sobre pérdida de carga admisible. Habitualmente se utilizan los criterios siguientes:

La pérdida de carga de la acometida interior debe ser tal que asegure el buen

funcionamiento del regulador de la Estación de regulación en las condiciones de máximo caudal y mínima presión de suministro.

En la práctica se adopta como pérdida de carga admisible el 2,5 % de la presión

mínima en el punto de entrega.

El cálculo de la pérdida de carga se realiza aplicando la fórmula de Renouard:


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𝑃𝑎2 – 𝑃𝑏

2 =51,5 · 𝑠 · 𝐿𝑄1,82

𝐷−4,82

Siendo,

𝑃𝑎 , 𝑃𝑏 : presiones inicial y final absolutas en bar.

𝑠: la densidad ficticia, se suele considerar igual a 0.6, aunque la norma habla de 0.53.

𝐿: longitud de la conducción en metros.

𝑄: caudal en Nm3.

𝐷: diámetro interior en mm. d. Velocidad máxima de circulación

La velocidad máxima de circulación del gas natural dentro de la tubería debe ser

igual o inferior a 30 m/s para los caudales, presiones y diámetros considerados.

Para determinar la velocidad del gas se utiliza la fórmula de Renouard:

𝑉 =378 · 𝑄 · 𝑍

𝑃 · 𝐷2

Siendo,

𝑉: velocidad del gas en m/s. 𝑄: caudal en Nm3. 𝑍: factor de compresibilidad del gas. 𝑃: presión absoluta en bar. 𝐷: diámetro interior de la conducción en mm.

4.2.3 Cálculo del espesor

Los espesores de las tuberías se calculan de acuerdo con la UNE 60.309.

La fórmula para calcular el espesor siempre que la máxima temperatura de servicio no exceda de 120 ºC, es:

𝑒 =𝑃 · 𝑑

20𝜎·

1

𝐹 · 𝐶

Siendo,

𝑒: espesor de cálculo del tubo, en mm. 𝑃: presión de cálculo, en bar. 𝑑: diámetro exterior teórico del tubo, en mm 𝜎 : límite elástico mínimo especificado en N/mm2 𝐹: coeficiente de cálculo correspondiente a la categoría de emplazamiento, (que se define en la une 60.302), según la norma UNE 60.305. Para las presiones habituales se utiliza el valor 0.4. 𝐶 : factor de eficiencia de la soldadura (1 en tuberías sin soldaduras).

Por tanto, las bases de cálculo habituales, pero a comprobar en cada caso, son:


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- El caudal de cada tramo será el caudal máximo de utilización en los tramos existentes y con simultaneidad en los futuros.

- La presión de cálculo para el dimensionado será de 3 bar para la acometida interior.

- La presión de cálculo de los espesores será de 16 bar para la acometida interior.

- Los espesores reales de las tuberías construidas finalmente superan con creces los teóricos obtenidos. En la práctica basta con seleccionar los tubos entre los que cumplen la norma API 5 L Gr B, DIN 2448/61.

- La densidad ficticia, 𝑠, es 0.6.

- La longitud de cada tramo debe tener en cuenta la de los codos, reducciones, etc.; por ello se emplea la longitud equivalente, que es un 20% superior a la longitud rectilínea real.

Los datos de entrada para el dimensionamiento serán entonces: tramo, caudal

presión de entrada y longitud. Se obtiene como resultado: diámetro, longitud adoptada, presión de salida y velocidad del gas.

4.2.4 Trazado

El trazado adoptado se describe, breve y sucintamente, y se complementará con los

mismos documentos que en el caso anterior.

De acuerdo con la norma UNE 60.620.2, algunos de los requisitos que debe cumplir son:

- Se debe fijar la válvula de usuario lo más cerca posible del punto de entrega.

- Elegir de manera que facilite la conexión entre la válvula general de acometida de la empresa distribuidora y la ERM del usuario.

- Longitud lo más corta posible.

- Pueden ser enterradas o aéreas, siendo éstas últimas más idóneas.

- Se recomienda el trazado exterior a los edificios, y siempre sujeta mediante soportes anclados y protegido contra posibles golpes.

- Material eléctricamente aislante entre la tubería y el soporte para evitar el contacto.

- Podrán tener unos puntos fijos que habrán de servir de anclaje de la tubería para que los esfuerzos por dilatación se originen a partir de ellos.

- Se debe procurar que el número de uniones sea mínimo.

- Toma de tierra independiente de la obligada para la ERM.

4.2.5 Válvulas de seccionamiento

En la acometida interior van a estar presentes dos válvulas de seccionamiento:


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a. Válvula general del usuario

- Colocada después del general de acometida de la empresa distribuidora rebasado el límite de la propiedad.

- Ubicada en lugar de fácil acceso, señalizada, al abrigo de posibles golpes y preferentemente debe ser aérea.

- Cuando se encuentre en el interior de un edificio debe ser accesible desde el exterior al mismo.

- La válvula debe ser del tipo bola o mariposa con apertura y cierre por un cuarto de vuelta.

- Para DN superiores a 200mm se deben utilizar válvulas con volante y reductor o dispositivo similar.

b. Válvula de entrada a la Estación de Regulación y Medida

Antes de la entrada al recinto de la ERM debe existir una válvula de iguales características a las descritas anteriormente.

Esta válvula puede ser suprimida y sus funciones asumidas por la válvula general

de usuario si se cumplen las siguientes condiciones:

1. Que la válvula general del usuario sea visible y se pueda llegar a ella fácilmente desde la estación de regulación y medida.

2. Que la válvula general del usuario y la estacione de regulación y medida se encuentren al mismo nivel, tolerándose una diferencia de cota máxima de 3m.

3. Que el recorrido del trazado entre la válvula general del usuario y la estacione de regulación y medida sea inferior a 25m.

Para ERM en armarios y caudal menor de 100 m3 la válvula general de usuario y previo acuerdo con la empresa distribuidora se puede ubicar dentro del armario, sólo en el caso de que sea accesible desde el exterior. También deben cumplir las funciones de válvula de entrada a la ERM.

4.2.6 Protecciones

Para las instalaciones de clase I se deben utilizar las protecciones especificadas en la Norma UNE 60310, mientras que para las de clase II se utilizan las protecciones especificadas en la Norma UNE-EN 1594.

La parte de la conducción enterrada se protegerá pasivamente mediante cinta de soporte plástico y adhesivo adoptando un solape suficiente. Se dispondrá de un sistema de protección catódica mediante ánodo de sacrificio. La tubería se colocará a una profundidad no inferior a 80 cm, medidos desde la generatriz superior del tubo hasta la superficie del terreno. A una distancia de 20 cm encima de éste se colocará una malla de plástico de color amarillo, que sirva de aviso de seguridad en caso de nuevas obras en la zanja.


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Todo esto se debe poner en práctica teniendo en cuenta las siguientes salvedades reseñadas a continuación.

a. Protección de las tuberías aéreas

Las tuberías aéreas se deben recubrir con pintura u otros sistemas adecuados que eviten su corrosión y faciliten su señalización. Se recomienda que el color sea amarillo según la norma UNE 1063.

Este color puede ser modificado en tuberías situadas en el exterior de edificios, aunque en el caso de que no sea amarillo debe utilizar un sistema de señalización que identifique claramente la tubería de gas.

b. Juntas dieléctricas

Todos los tramos de tubería de hacer enterrados deben estar dotados de la correspondiente protección catódica y deben estar aislados mediante juntas dieléctricas. Estas juntas aislantes se deben instalar aéreas, lo más cerca posible del punto donde la tubería emerge de la zona enterrada. Los tramos de tubería comprendidos entre el nivel del suelo y las citadas juntas se deben proteger con un adecuado revestimiento aislante. Los tramos enterrados entre juntas aislantes deben ser eléctricamente continuos.

En el caso en que la acometida interior se encuentre unida eléctricamente a la red del empresa distribuidora, se debe instalar una junta dieléctrica aguas arriba de la válvula del usuario, o en la transición entre la parte enterrada ya la parte aérea de la acometida interior.

4.3 Descripción y características de la ERM

Su objetivo es eliminar del gas natural, y por medio del filtrado, las impurezas que pueda arrastrar en su movimiento en el interior de las tuberías, regular su presión a valores prácticos de distribución interior y medir la cantidad de gas natural suministrada al usuario.

La ERM constituye el núcleo fundamental de la IRG, por lo que su diseño requiere el

máximo cuidado. Las prescripciones se recogen en la tercera parte de la norme UNE 60.620, así como la forma típica de una ERM, las características de la obra civil y el recinto y las ubicaciones autorizadas. No obstante, para su ubicación es conveniente consultar las ordenanzas urbanísticas y las distancias de servidumbres de carreteras.

Además hay que comprobar si existe alguna línea de media o alta tensión cercana ya

que en caso afirmativo su ubicación en esa zona tiene que ser desechada por encontrarse dentro de la zona de influencia de dichas líneas.

En función del consumo y las necesidades particulares de las instalaciones, las ERM

pueden presentar disposiciones y tamaños muy variables. Constan, normalmente, de dos líneas de filtrado y regulación, una línea de contaje

formada por manómetro de facturación, contador y termómetro y, finalmente, una línea de derivación o by-pass para el caso de averías.

Entre otros, los principales componentes mecánicos de una ERM son:


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- Válvulas de corte

- Juntas dieléctricas

- Filtros

- Válvulas de seguridad y escape

- Reguladores

- Manómetros

- Contadores

- Correctores

- Termómetros

Las características de los componentes serán tales que deberán poder resistir la presión existente en cada parte de la ERM. Hasta los reguladores la presión estará comprendida entre 3 y 16 bar, siendo esta zona la zona de alta o APA. Tras los reguladores la presión suele ser menor de 3 bar, siendo esta parte la zona de baja o MPB.

4.3.1 Datos de diseño

Para el diseño de la ERM se deben tener en cuenta los siguientes datos de partida:

- Características del gas a suministrar.

- Presión máxima de operación facilitada por la Empresa Distribuidora.

- Presión mínima de operación garantizada por la Empresa Distribuidora.

- Presión de salida a línea de distribución interior requerida.

- Características de los consumos y sus modulaciones.

- Caudales horarios de gas máximo y mínimos.

- Consumo anual estimado.

- Posibles lugares de emplazamiento.

A partir de esto se debe poder determinar:

- Número de líneas de regulación y la configuración de la ERM y el sistema de medida

- Nivel de resistencia de los elementos situados en las zonas de entrada y salida de la ERM.

- Características del sistema de filtrado. - Características del sistema de control de la presión de salida. - Características del sistema de seguridades asociadas a la presión. - Características del sistema de medición de consumos. - Características del sistema de control de parámetros de operación. - Tipo de recinto y el emplazamiento.

4.3.2 Esquema general

La siguiente figura muestra un esquema general de la disposición de todos los

elementos que puede presentar una ERM.


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Se debe proyectar y realizar siguiendo la configuración genérica indicada y determinando en cada caso concreto el número de líneas de filtraje y regulación necesarios y elementos que la componen, y el esquema del sistema de medición. Todo ello según la norma UNE ya mencionada.

4.3.3 Esquema de las líneas de regulación

Las líneas de regulación son generalmente dos, una de reserva de la otra,

establecidas cada una de ellas para suministrar el 100% del caudal de diseño. En caso de que el consumo de gas pueda ser interrumpido sin causar problemas al usuario es posible disponer única mente de una línea.


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Los elementos mínimos que debe contener son:

- Válvula de entrada de línea.

- Filtro.

- Regulador.

- Válvula de seguridad (interrupción por máxima y mínima presión de salida).

- Válvula de seguridad de escape a la atmósfera.

- Válvula de salida de línea.

- Manómetro de entrada.

- Manómetro de salida.

- Precalentador y segundo dispositivo de seguridad por máxima presión de salida (en instalaciones de categoría II).

Los diámetros de la tubería de entrada y salida de la ERM se deben establecer

limitando sus velocidades de circulación a 30 m/s en la entrada y a 20 m/s en la salida.

4.3.4 Esquema del sistema de medición

Su configuración se detalla en el anexo B de la norma UNE 60.020.3. Se establece en función del caudal de diseño de la ERM, el consumo anual estimado y la presión de medición.

4.3.5 Características y requisitos de los equipos

4.3.5.1 Sistema de filtrado

Sirve para retener el polvo, partículas sólidas, agua, aceite y demás sustancias

que pudiera arrastrar el gas natural en su circulación, evitando así que alcancen los equipos aguas abajo del mimo. Existen numerosos tipos de filtros ya que es el dispositivo menos complicado y más sencillo de fabricar.

Sus requisitos son:

- Rendimiento del sistema, como mínimo: · Para el polvo: 98% para 5 micras · Para el agua: 100% para 20 micras

- Resistir como mínimo p=3 bar.

- Pérdida de carga máxima: · 0,1 bar en instalación de clase I · 0,5 bar en instalaciones de clase II

- Volumen mínimo de almacenamiento:

𝑉𝑚 í𝑛 = 2𝑐𝑚3

𝑛 𝑚3· 𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑜𝑟𝑎𝑟𝑖𝑎 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑙í𝑛𝑒𝑎


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Dimensionado

El filtro, por formar parte de la ERM y ser un dispositivo colocado en la zona de APA, conviene que su diámetro corresponda con el calculado para la tubería en ese tramo. El dimensionado se puede realizar mediante dos métodos:

· Fórmula · Ábaco (suministrado por el fabricante)

El método basado en fórmulas es más fiable, por ello es el que se va a explicar

a continuación. Para definir el tamaño del filtro se utiliza la siguiente fórmula:

𝑄 = 𝐾𝐺 𝑃𝑠 · (𝑃𝑒 − 𝑃𝑠) Siendo,

𝑄: caudal en Nm3/h. 𝐾𝐺: coeficiente de caudal, que depende del modelo de filtro y sus dimensiones, obteniéndose su valor en una tabla dada por el fabricante. 𝑃𝑒 : presión absoluta a la entrada del filtro, expresada en bar. 𝑃𝑠: presión absoluta de salida del filtro, expresada en bar.

Conocidos los valores del caudal y las presiones, se despeja el valor de 𝐾𝐺, se

entra en la tabla correspondiente del fabricante y se selecciona el modelo más conveniente, teniendo en cuenta el diámetro que se haya seleccionado para la acometida interior.

4.3.5.2 Sistema de regulación de presión

Los elementos que componen este sistema tienen como finalidad regular y

mantener la presión del gas dentro de unos límites adecuados para el buen funcionamiento de los equipos.

La presión que tienen que asegurar se establece en función de la MOP de la

línea de distribución interior alimentada por la estación de regulación y de acuerdo a la Tabla 1 de la norma UNE 60.620.3.

Generalmente existen dos líneas de regulación; una principal, que es la que

funciona habitualmente, y otra de reserva, que entra en funcionamiento en caso de fallo de la primera. En ocasiones en las que la interrupción del suministro resultase crítica, se adoptan sistemas más complejos con una doble regulación llamada “sistema monitos principal”, donde se asegura una presión de salida constante.

El objetivo del regulador principal es reducir la presión de entrada del gas

natural de la empresa suministradora, que para los casos de suministro en APA oscila entre 3 y 16 bar efectivos, hasta la presión que debe existir en la red de distribución interior de las instalaciones receptoras, que suele ser 2,5 bar efectivos para la línea de regulación principal.


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En su diseño se parte de la presión mínima garantizada por la empresa distribuidora descontando la pérdida de carga de la instalación aguas arriba, de la presión de salida requerida, y del caudal de diseño.

Sus requisitos son:

- Construido de acuerdo a la norma UNE-EN 334 para dispositivos de regulación de presión de gas para presiones de entrada hasta 100 bar.

- Tipo: · Para clase I: acción directa o pilotado · Para clase II: pilotado

- El circuito de gas que lo alimenta debe estar provisto de un filtro.

- Puede llevar incorporada una válvula VIS por máxima y mínima, si el dispositivo de seguridad es independiente del de regulación.

- Debe ser completamente estanco en posición de cierre.

- La presión de tarado deber ser inferior o igual a la MOP de salida de la Estación o de la red de distribución interior.

- Sobrepresión de cierre como máximo de un 10% de la presión de regulación de servicio.

Dimensionado

En primer lugar hay que seleccionar uno de los dos tipos de reguladores

mencionados anteriormente así como el sistema de regulación (simple o doble), todo ello en función del proyecto. Posteriormente hay que elegir el tamaño.

El regulador se elige basándose en el coeficiente de válvula 𝐶𝑔 y en una

fórmula dada generalmente por el fabricante. Asimismo, el caudal para la máxima apertura y los diferentes parámetros de trabajo se definen con unas fórmulas que dependen del régimen del flujo del gas:

· Régimen sónico o de salto crítico: si se cumple que 𝑃𝑒 ≥ 2 · 𝑃𝑠

𝑄 = 6,61 1

𝑑 · 𝑡· 𝐶𝑞 · 𝐶2 · 𝑃𝑒

· Régimen subsónico o de salto no crítico: si se cumple que 𝑃𝑒 < 2 · 𝑃𝑠

𝑄 = 6,61 1

𝑑 · 𝑡· 𝐶𝑞 · 𝐶2 · 𝑃𝑒 · 𝑠𝑒𝑛

3417

𝐶1 · 𝐶2 𝑃𝑒 − 𝑃𝑠

𝑃𝑒


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Siendo en ambas fórmulas,

𝑄: caudal en Nm3. 𝑃𝑒 : presión de entrada al regulador expresada en bar absolutos. 𝑃𝑠: presión de salida del regulador expresada en bar absolutos. 𝑑: densidad relativa del gas natural. 𝑡: temperatura absoluta expresada en grados Kelvin. 𝐶𝑞 : coeficiente de caudal del regulador.

𝐶1: factor de forma del regulador. 𝐶2: factor de corrección del regulador.

Los parámetros 𝐶𝑞 , 𝐶1, 𝐶2 tienen que ver con las características del regulador y

se corresponden con su tamaño, modelo y marca comercial. Conocidos el caudal, las presiones, la densidad y temperatura, y los

parámetros del regulador, se despeja el valor de 𝐶𝑔 y se entra con dicho valor en la tabla

del fabricante.

4.3.5.3 Sistema de regulación de presión de salida Los requisitos funcionales que debe cumplir este sistema son:

- No se sobrepase la presión máxima en caso de incidente (MIP) de la canalización de salida.

- Todas las líneas de regulación deben disponer de una válvula de interrupción de seguridad por máxima presión (VIS máx.).

- VIS no necesaria si MOPe < MIPs.

- Es necesaria una válvula de seguridad con escape a la atmósfera (VES).

- VIS: precisión de funcionamiento inferior al ±10% del valor de tarado.

- VES: intervalo de funcionamiento mínimo entre el 90% y el 110% de la presión de tarado de la válvula, con una precisión del ±10% del valor de tarado.

- VES: lograr una evacuación del orden del 5% del caudal nominal de la ERM, con un diámetro de paso mínimo de 15mm.

4.3.5.4 Sistema de medición

La función del sistema de medición es la medir los volúmenes de gas

suministrados al usuario expresados en condiciones de referencia.

Los requisitos que ha de cumplir son:

- El sistema de medición debe disponer de las Unidades de Medición necesarias para cubrir los caudales máximos y mínimos del conjunto de instalaciones suministradas.


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- Las características mínimas de los sistemas de medición son los indicados en las tablas y figuras del anexo B de la norma UNE 60620.3.

- Los contadores deben de disponer de un by-pass que permita el paso de la totalidad de gas y/o la colocación de otro medidor, cuando el contador principal tenga que ser reparado o bien durante las operaciones de contrastación y/o de mantenimiento. El by-pass debe ser precintable y bloqueable.

- Pueden disponer de un sistema de medición secundario que pueda suplir al de medida principal en caso de avería o mantenimiento del mismo y debe cumplir los requisitos metrológico que el sistema de medida principal.

4.3.5.4.1 Contadores

Los contadores sirven para medir la cantidad de gas natural

suministrada al usuario. Debe elegirse con cuidado ya que es un aparato delicado y caro.

Pueden ser volumétricos de pistones rotativos, de turbina o de

cualquier otro tipo que se encuentre metrológicamente aceptado. Los contadores deben de disponer de emisores de impulsos

proporcionales a los volúmenes brutos de gas que le llega por lo que su plazo de entrega, sobre todo en los modelos menos comunes, puede llegar a ser largo.

Los contadores han de cumplir los requisitos indicados en las normas correspondientes especificadas en el apartado correspondiente.

Selección de contadores

Los contadores han de cumplir los requisitos indicados en las Normas UNE 60510, UNE-EN 1359, UNE-EN 12.480 o UNE-EN 12.261, según corresponda. Los volúmenes brutos son medidos según la norma UNE-EN 12.405.

La elección del contador viene condicionada por el régimen de consumo y el campo de medida según la dinámica elegida, que se encuentre disponible en el catálogo de proveedores y las normas técnicas de la empresa suministradora. Además buscar un contador con un rango de funcionamiento lo suficientemente grande como para admitir futuras ampliaciones.

La instalación a la que se destine el contador se debe tener en cuenta el diseño y dimensiones de la estación y las distancias a respetar libres de cualquier accesorio o dispositivo, anteriores o posteriores al contador.

El grupo de gas Natural tiene una norma de selección de contadores para tamaños comprendidos entre G-186 y G-2500.

Los datos necesarios son:

·Caudal máximo (Nm3)

·Caudal mínimo (Nm3)


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·Presión a la entrada del contador (bar)

La presión de contaje suele ser inferior a 4bar, generalmente de 2,5 bar manómetros, que corresponde a 3,5 absolutos.

La designación G del contador se determina relacionando las condiciones de línea con las condiciones de referencia en Nm3

𝑄𝑙𝑖𝑛𝑒𝑎 =𝑄𝑟𝑒𝑓

𝑃𝑟𝑒𝑓+ 1 =

𝑄𝑟𝑒𝑓

2,5 + 1 =

𝑄𝑟𝑒𝑓

3,5

Y se entraría en la tabla de contadores seleccionando el más conveniente.

En las instalaciones industriales se usan contadores de tres tipos: de membrana, de pistones rotativos y de turbina. Según el tamaño G que corresponda al caudal máximo, se seleccionará el tipo de contador más conveniente desde el punto de vista técnico y económico:

· Con tamaños desde G-16 a G-40 se utilizarán preferentemente contadores de membranas.

· Con tamaños desde G-65 a G-100 se se utilizarán preferentemente contadores de pistones rotativos.

· Con tamaños desde G-160 a G-2500 se utilizarán preferentemente contadores de turbinas.

Un factor importante a tener en cuenta es el de la llamada dinámica o extensión de medida, que es la relación entre el caudal máximo y mínimo que puede medir con exactitud un contador en condiciones de línea. Esta dinámica varía con los tamaños, causas comerciales y tipos de contadores utilizados. En general se puede considerar que los contadores admiten de 1 a 150, los de pistones rotativos dinámicos de 1 a 50 y los de turbina de 1 a 20 o de 1 a 30, según modelos, aunque hay algunos que admiten el 1 a 50. En todo caso como dijimos anteriormente debe ser aceptado por empresa suministradora de gas.

El contador debe ser capaz de contar en máxima y mínima, es decir, el rango de los valores de consumo de la instalación tiene que ser inferior al del contador atendiendo a su tipo, dinámica y homologación, considerando el caudal mínimo que corresponda al menor consumo mínimo de entre los aparatos de la instalación que puedan funcionar de modo independiente, por ello la dinámica de la instalación resulta muy importante cuando el rango de consumos de la instalación es muy grande.

El tamaño del contador puede dar lugar a diferencias en los llamados derechos de acometida, lo que constituye otro motivo de carácter económico que fuerza la importancia que tiene una buena elección del mismo.

4.3.5.4.2 Conversores

Los conversores sirven para:

- Convertir el volumen bruto medido por un contador a volumen de referencia mediante conversores de volumen.


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- También permiten una medición en paralelo que sirve para cotejar ambas mediciones y asegurar la precisión de las mismas.

Su empleo debe preferirse al del manotérmógrafo en los casos en que aquél no sea obligatorio, debido a que hay muchas más diferencias de prestaciones que de precio.

La facturación se hace teniendo en cuenta ambas mediciones del conversor, ya que un mal funcionamiento puede suponer mucho dinero.

Los servicios técnicos de la empresa suministradora comprobarán los cuadros de definición de los elementos de contaje que se han de instalar de acuerdo con los caudales horarios y el consumo anual.

La corrección se realiza mediante un conversor de volumen construido de acuerdo a la Norma UNE-EN 12.405.

Selección de conversores

Cuando la instalación permite caudales de al menos 150 Nm3 o consumos anuales de al menos 5 milliones de terminales, se instalarán correctores que pueden ser de dos tipos calculadas a partir de las características físico-químicas del gas y la Norma UNE 60.560:

- Tipo PT, con corrección por presión y temperatura, con posibilidad de introducción de un factor de comprensibilidad fijo

- Tipo PTZ, con corrección por presión y temperatura y factor de comprensibilidad

Deben ser de clase C con un error máximo de ±0,5%, y deben incorporar una pantalla de consulta que permita la visualización del volumen bruto, volumen convertido, presión y temperatura de medición, factor de corrección global y factores de comprensibilidad.

Disponen de datos acumulados de al menos 15 días y salidas de pulsos libres de contacto habilitadas proporcionales a los caudales brutos y convertidos.

Los esquemas de la instalación son los indicados en las figuras del anexo B de la norma UNE 60.620.3 adjuntada.

4.3.5.5 Sistema de control

4.3.5.5.1 Manómetros

El manómetro de facturación responderá a las características señaladas en los datos básicos de la instalación.

Elección de manómetros

Su elección se debe hacer en función de las presiones a indicar, recomendándose que la zona de trabajo de los mismos esté entre el 50% y el 75% del fondo de escala.


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El diámetro de las esferas no debe ser inferior a 80 mm, salvo el manómetro de facturación o contratación situado inmediatamente aguas arriba del contador, que no debe ser inferior a 100 mm. La instalación debe llevar incorporada una válvula de seccionamiento.

La clase de exactitud de los manómetros debe ser 1, excepto el utilizado para facturación o contrastación situado aguas arriba del contador, cuya clase debe ser al menos de 0,6, y debe incorporar una válvula de tres vías para facilitar su contrastación.

Para los manómetros con tope de aguja, la clase de exactitud debe cubrir del 10% de la escala. Para manómetros con cero libre, la clase de exactitud debe cubrir del 0% al 100% de la escala y el cero debe de servir de punto de control de la exactitud.

Para presiones de salida inferiores o iguales a 0,4bar, la clase de exactitud del manómetro para la facturación o contratación, debe ser al menos 1.

4.3.5.5.2 Termómetro

El termómetro deberá disponer de una protección del tipo capilla y colocarse dentro de vainas resistentes de acero o latón que permitan extraer el termómetro sin interrumpir el servicio.

La escala de medición para los termómetros debe ser orientativamente de -10 ºC a 50 ºC. Su grado de exactitud debe ser como mínimo de ±0,05 ºC.

Cuando el diámetro de la vaina no permita la colocación adecuada de la vaina del termómetro, se deben construir botellas o ensanchamientos que permitan la introducción de las vainas con la longitud necesaria para la introducción del bulbo, según instrucciones del suministrador del termómetro.

En todos los casos se deben llenar las vainas con aceite mineral fluido para mejorar las condiciones de transmisión de calor.

4.3.5.5.3 Sistema de calentamiento

El sistema de calentamiento se debe instalar con el fin de evitar bajas temperaturas y formación de hielo y/o hidratos debidos a las expansiones del gas en el regulador, que podrían perturbar el buen funcionamiento del regulador y los aparatos situados a continuación del mismo, y básicamente consiste en la instalación de un intercambiador aguas arriba de la regulación.

4.4 Descripción y características de la línea de distribución interior

La línea se distribución incluye las tuberías con sus accesorios y elementos auxiliares comprendidas entre la válvula de salida de la ERM, incluida ésta, y la válvula de entrada a los grupos de regulación o, en su defecto, a la primera válvula anterior al punto de consumos, incluyendo la misma en cualquiera de los dos casos.

La parte que comprende de la instalación se muestra en la siguiente figura.


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Para definición y cálculo de las líneas de distribución se hace uso de la norma UNE 60.620.4, a la que el proyectista debe referirse de forma obligada. Esta norma es de aplicación a las instalaciones receptoras de gases de la 2ª familia que los utilicen para su propio consumo siendo instalaciones de clase II. Para instalaciones de clase I es de aplicación la norma UNE 60.670.

El apartado cuarto de la norma UNE 60.620 tiene como objetivo establecer los requisitos mínimos a considerar en el proyecto y realización de una línea de distribución interior, a fin de obtener una forma apropiada de explotación y unos niveles de seguridad apropiados.

Una línea de distribución interior consta, desde que parte de la ERM, de una válvula de seguridad, tubería de transporte del gas hacia un punto de consumo, donde antes de desembocar en el aparato final de consumo se instala un filtro, un regulador de presión, una válvula de seguridad, un manómetro, y una válvula de bloqueo.

Generalmente trabajan a media presión B, pero pueden hacerlo también a media presión A, o a baja presión. En el caso en que trabajen a alta presión B, o alta presión A, el procedimiento será análogo al de las acometidas anteriores.

Dimensionado El cálculo de los diámetros y espesores se realiza de forma similar a lo ya explicado

en el apartado 4.2 (Descripción y características de la acometida interior), sólo que en este caso la velocidad máxima permitida por la norma UNE 60.620.4 para las líneas de distribución interior es de 20 m/s.

4.5 Descripción y características de los grupos de regulación

Los grupos de regulación se asemejan a pequeñas ERM que acomodan la presión de regulación de la ERM a la presión que cada aparato de consumo requiere. Por ello, su regulación dependerá de la presión de servicio indicada en la documentación de cada aparato a conectar a la IRG.

Se seguirá lo indicado en la UNE 60.620.5, dimensionándose para atender el caudal

que requiera cada aparato, de modo semejante seguido para la ERM.


33

4.6 Descripción y características del sistema de almacenamiento

Se trata de almacenar el gas natural en módulos de almacenamiento de alta presión, para poder satisfacer la demanda de la industria ante posibles cortes en el suministro de la red por un tiempo determinado. Para ello ubicaremos una instalación en paralelo a la principal en la que se almacenará el gas como reserva.

Para ello dispondremos de una derivación que conducirá el gas hasta la estación de

compresión. Aquí se aumentará la presión hasta el valor de diseño para el almacenaje, que se obtendrá teniendo en cuenta las necesidades del mismo, el volumen de almacenamiento, la autonomía de la instalación, etc. El gas a alta presión se conducirá hasta los módulos de almacenamiento, contando estos con todos los elementos de seguridad y accesorios correspondientes.

En una situación de corte del suministro el gas se extraerá a través de las válvulas de

salida de los módulos, y se reducirá su presión para canalizarlo de nuevo a la línea principal, pudiendo ser esta reducción en varias etapas.

Las fracciones condensables que pudieran generarse durante el proceso de

compresión del gas serán separadas en filtro coalescente instalado en la posición de válvulas de salida de cada uno de los módulos de almacenamiento. Dicho filtro descargará las fracciones líquidas y las fracciones gaseosas en un depósito de recogida de condensados conectado directamente a la instalación de venteos a la atmósfera.

El sistema de venteo será necesario en las operaciones de vaciado de los depósitos para su mantenimiento. Mediante la operación de las válvulas el gas procedente del almacenamiento pasará a unos colectores de alta presión, y de aquí serán descargado a la atmósfera. Todos los colectores y drenajes se conducirán con el fin de concentrar en un único punto las descargas a la atmósfera.

4.6.1 Estación de compresión

Las necesidades de compresión vienen impuestas por la presión de almacenamiento, la presión de aspiración y el caudal de llenado. La presión de salida será la necesaria para almacenar el gas en el volumen de diseño, y la de aspiración vendrá impuesta por la de suministro de la empresa distribuidora, siendo esta normalmente en APA –de 4 a 16 bar-.

El caudal de diseño en los compresores deberá ser el necesario para realizar la operación de llenado en el menor tiempo posible, por lo que en general se necesitarán caudales elevados.

Existe una amplia gama de compresores en el mercado para satisfacer las necesidades de compresión. En la siguiente página dejamos como ejemplo un catálogo de la empresa COMPAIR.


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4.6.2 Módulos de almacenaje 1. Capacidad de almacenamiento

La capacidad de almacenaje de los módulos se calculará teniendo en cuenta las necesidades energéticas de la industria y el tiempo de autonomía deseado. Para ello se calculara la cantidad de gas necesaria a partir de los caudales de diseño y del tiempo de autonomía:

𝑀 = 𝑄𝑣 ∙ 𝑇𝑎 ∙ 𝜌

Siendo,


35

𝑀: Masa de gas en Kg. 𝑄𝑣 : Caudal volumétrico de gas en m3/h. 𝑇𝑎 : Tiempo de autonomía en horas. 𝜌 : Densidad relativa del gas natural, en kg/m3, a las condiciones de presión y

temperatura de funcionamiento del aparato.

El caudal volumétrico se obtendrá a partir de la potencia útil dada por el fabricante, el rendimiento del equipo y el poder calorífico por unidad de volumen para las condiciones de presión y temperatura. La elección del poder calorífico superior o inferior dependerá de si el equipo es de condensación o no.

𝑄𝑣 =𝑃𝑢

𝜂 ∙ 𝑃𝐶

Siendo,

𝑀: Masa de gas en Kg. 𝑃𝑢 : Potencia útil de la caldera en KW 𝜂: Rendimiento de la caldera. 𝑃𝐶 : Poder calorífico del gas natural en KWh/m3.

Para condiciones de almacenamiento en temperatura ambiente y estado

gaseoso convendrá aumentar lo máximo posible la presión para reducir el volumen de almacenamiento, estando limitada por las necesidades de espacio y consideraciones económicas.

Ejemplo:

Para una caldera industrial de 90 KW –la más pequeña encontrada en los catálogos-, con un rendimiento aproximado del 85%, unas condiciones de almacenamiento de 200 bar y 20º C y una autonomía de 1 día calculamos el volumen geométrico del almacenamiento:

𝑃𝑢 = 90 𝐾𝑊 𝜂 = 0,85 𝑃𝐶𝐼 ≈ 10000𝐾𝑐𝑎𝑙

𝑚3 𝑛 ≡ 41840

𝐾𝐽

𝑚3(𝑛)

𝑄𝑣 =𝑃𝑢

𝜂 ∙ 𝑃𝐶𝐼= 9,11

𝑚3

Siendo,

𝑃𝑢: Potencia útil de la caldera en KW. 𝜂: rendimiento de la caldera. 𝑃𝐶𝐼: Poder calorífico inferior del gas natural en KJ/m3. 𝑄𝑣: Caudal volumétrico de gas en m3/h.

Tomamos las condiciones normales como P=1 atm, T=20ºC. El peso molar del gas natural se aproxima como PM=18 gr/mol -depende de la composición del mismo-.

𝑉𝑚 =𝑅 ∙ 273 + 𝑇

𝑃= 24,026

𝑙

𝑚𝑜𝑙≡ 0,024

𝑚3

𝑚𝑜𝑙


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𝑁º 𝑑𝑒 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 = 𝑄𝑣 ∙1

𝑉𝑚= 379,58

𝑚𝑜𝑙

𝑄𝑚 = 𝑁º 𝑑𝑒 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 ∙ 𝑃𝑀 = 6,83 𝐾𝑔

Siendo,

𝑉𝑚: Volumen molar en m3/mol. 𝑄𝑚 : Caudal másico en kg/h. 𝑅: Constante de los gases. 𝑇: Temperatura en grados Kelvin. 𝑃 : Presión en atmósferas.

Para conocer la masa total a almacenar basta con multiplicar por el número de horas correspondiente a 1 día de autonomía.

𝑀𝑔 = 𝑄𝑚 ∙ 𝑇𝑎 = 163,92 𝐾𝑔

En las condiciones de almacenamiento -P=200 bar, T= 20 ºC- deberemos calcular el volumen específico del gas para obtener el volumen de almacenamiento.

𝜈 = 𝑉𝑚 ∙1

𝑃𝑀= 6,66 ∙ 10−3

𝑚3

𝐾𝑔

𝑉𝑚 =𝑅 ∙ 273 + 𝑇

𝑃= 1,2 ∙ 10−4

𝑚3

𝑚𝑜𝑙

𝑉𝐴 = 𝑀𝑔 ∙ 𝜈 = 1,09 𝑚3

Siendo,

𝑉𝑚: Volumen molar en m3/mol. 𝑣 : Volumen específico en m3/Kg. 𝑅: Constante de los gases. 𝑇: Temperatura en grados Kelvin. 𝑃 : Presión en atmósferas. 𝑉𝐴: Volumen de almacenamiento en m3.

Vemos que nos sale un volumen bastante reducido para estas condiciones, aunque como dijimos al principio se escogió una potencia de caldera lo más pequeña posible. Podríamos comprobar qué nivel de potencia máximo podría alimentar el almacenamiento si consideramos un volumen máximo admisible de, por ejemplo, 80 m3, que podríamos considerar como un almacenamiento razonable para los propósitos del proyecto.

Bajo estas consideraciones y considerando las mismas condiciones de almacenamiento, autonomía, propiedades del gas y rendimiento de la caldera tendríamos:

𝑃𝑢 = 𝜂 ∙ 𝑄𝑣 ∙ 𝑃𝐶𝐼 = 6605,5 𝐾𝑊 Que podríamos considerar como un límite superior para la potencia de caldera

teniendo en cuenta el volumen de almacenamiento.


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El ejemplo muestra claramente la necesidad de comprimir el gas para el almacenamiento, ya que de otro modo resultarían volúmenes de almacenamiento inaceptables.

El almacenaje se realizará en módulos compuestos por botellas a alta presión, y deberán cumplir lo expuesto en la normativa correspondiente, en particular en las instrucciones técnicas para aparatos a presión ITC-MIE-AP7.

2. Accesorios

La instalación de botellas de gas a alta presión se realizará por módulos, lo que permitirá adaptarse a las necesidades de almacenamiento y tener la suficiente flexibilidad para posibles ampliaciones. En cada módulo las botellas se conectarán al colector principal mediante una llave de paso con válvula antirretorno, incluyéndose en el dispositivo una llave de purga con válvula antirretorno que conectará con el sistema de venteo.

Inmediatamente después se instalará un reductor de presión equipado con manómetro y válvula de seguridad, que reducirá la presión del gas de AP a MP para su distribución, seguido del filtro coalescente para la separación de las fases líquidas, con salida de condensados al sistema de venteo. A la salida del compresor también será necesario un filtro coalescente para la eliminación del aceite sobrante de la lubricación, que se pierde por arrastre en la corriente de gas saliente del compresor.

El llenado se realizará a través de una boca de carga con llave de paso y válvula antirretorno, que conectará con los colectores de gas a alta presión provenientes de la estación de compresión.

La conexión entre las válvulas y las botellas se hará según lo especificado en la normativa correspondiente ITC-MIE-AP7.


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Válvula antirretorno Permite el paso del fluido que la atraviese en un solo sentido, cerrándolo en el

sentido contrario. Se compone de los siguientes elementos:

Parte móvil: Un eje porta obturador que se desliza por un cilindro ajustado.

Parte fija: Un cuerpo que aloja el eje (se intercala en el conducto de gas del que forma parte)

Un muelle que tiende a mantener la válvula en posición cerrada.

Mientras no fluya gas, la válvula se encuentra en posición cerrada. Si el gas circula en la dirección correcta el flujo vence la reducida resistencia del muelle y la válvula se abre. Si el flujo circula en la dirección contrario el flujo y la fuerza del muelle cierran automáticamente la válvula.

Regulador de presión Los reguladores de presión controlan la presión de salida estabilizándola por

medio de un muelle de regulación ajustable que interactúa con la fuerza de las presiones de entrada y salida. La fuerza del muelle se ajusta girando el mando/vástago, que estabiliza la presión de salida al valor deseado.

Válvula de seguridad En los módulos de almacenaje puede aumentar la presión debido a los

siguientes motivos:

Aumento de la temperatura del gas

Sobrellenado

La válvulas de seguridad se abren automáticamente por efecto de la presión, y su misión es la de dar salida a cierta cantidad de gas para que la presión en el interior de

1. Botella de gas natural.

2. Llave de paso con válvula antirretorno.

3. Llave de purga con válvula antirretorno.

4. Reductor de presión con manómetro que

indica la presión en la botella y válvula de

seguridad.

5. Filtro coalescente.


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las botellas no sobrepase el valor límite (presión de timbre), cerrándose automáticamente cuando la presión adquiera un valor admisible.

Constan de un platillo-obturador con vástago guía que cierra la salida del gas por efecto de la acción de un muelle. Cuando la presión del gas es superior a la ejercida por el muelle éste cede, permitiendo el desplazamiento del platillo y abriendo la válvula. Una vez aliviada la presión el muelle se recupera cerrando de nuevo la válvula.

La evacuación se realizará directamente a la atmósfera, a través del sistema de venteo.

Manómetro Los manómetros son instrumentos destinados a medir presiones de forma

continua. Los valores son relativos porque se cuentan a partir de la presión atmosférica del lugar.

Los manómetros se instalan intercalando una llave de corte o una válvula automática, con depresor con el fin de que no estén bajo presión cuando no se utilicen y de poderlos sustituir en caso de avería sin que se produzcan fugas de gas.

4.6.3 Seguridad

En las instalaciones de almacenamiento de gas natural se deberán tener en cuenta ciertas medidas de seguridad que garanticen el buen funcionamiento de la instalación y la protección de los usuarios en caso de accidente. El gas natural no es tóxico pero puede provocar la asfixia por desplazamiento de oxígeno, por lo que la instalación deberá realizarse en locales apartados y bien ventilados, y se instalará un detector de gas en ambiente con alarma para detectar altas concentraciones de gas.

Las botellas deberán estar debidamente etiquetadas y codificadas con el color correspondiente al tipo de gas, según se explica en la norma EN 1089-3.

El gas natural es altamente inflamable y puede formar mezclas explosivas fácilmente con el aire, por lo que serán aplicables todas las disposiciones descritas en el RD 2267/2004 de protección contra incendios. Como norma general el almacenamiento se deberá hacer en locales apartados y bien ventilados, lejos de focos de ignición y de materiales combustibles, y en los que la temperatura ambiente no supere los 50 ºC.


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5. ANEXO GRÁFICO

Industria de gas natural


41

Válvula de corte

Junta dieléctrica para gas

Filtros


42

Válvula de seguridad y escape

Reguladores de gas

Manómetro


43

Contadores


44

Distintas imágenes de contadores y de medición del gas

Correctores


45

Termómetros

Documents

TRABAJO IRG (ITI)