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instituto Politécnico NacionalEscuela Superior de Ingeniería Química
e Industrias Extractivas
ESTRUCTURA D E ACTIVIDADES EN INGEN IER IA DE SISTEM AS PARA PLANTAS D E R EFIN A CION
T E S I SQ U E P A R A O B T E N E R E L T I T U L O DE:
ingeniero Químico IndustrialP R E S E N T A :
JOSE LUIS RUIZ GARCIA
México, D . F . 1985
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL T '¿0t i f
ESCU E iA SUPERIOR DE IN G EN IER IA QU IM ICA £ INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
, ->V" D IV IS ION DE SISTEMAS DE TITULAC ION-u.
SI Í.H1 I \M | V
OIU»1.1UUML'UU Meneo, D F ¡ 3 ¡je jm,10 Q¿ ¡ jgc
c JOSE a i s RUIZ GARCIA.Pasante de Ingeniero QUIMICO INCjSTRlAl. 1972-1976Presente
El tema de rraba¡o vio tesis para su examen profesional en la opcion TES*S ^EMQPIA DE EX^tP] ENCIAS.
es proouesto por el C iN„ DJdEN „tvJ3 rfAr’RUN. quien sera el responsable
de la l-tildad de trabajo que usted presente refenda al tema EaTKUlTURA DE ACTIVIDADES EN INGENIERIA DESISTEMAS RARA PLANTAS DE REFINACION "el cual deberá usted desarrolla' tle acuerdo LCn el siguiente orden
RESUMEN.I.- INTRODUCCION.
1 1 .- Estructura y alcance de actividades del departa ien o deINGENIERIA DE SISTEMAS.
IíI.- IMPORTANCIA DE LAS ACTIVIDADES DEL DEPARTAMENTO DE INGEMEKIA DE SISTEMAS.
IV.- CONCLUSIONES.CIBLlOaRAFIA.
I l l G R l l R F n r m ü K R A P P n M ,_______________________ IN f í R IIR F N IF M I IS RABROfk.____El Jefe del Departamento de Opción El Profesor Orientador
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
E S C U E H SU PER IO R OE IN G E N IE R IA Q U IM IC A E IN DU STR IAS EX TRA C T IVA S
MEXICO, D F, 13 de ju m o de 198ó
< JOSE LUIb RUIZ GARCIA.
l’a-ante de Ingeniero QUIMICO INDUSTRIAL.
Pre«ente
Lo*> ■Miscrito's tenuno-» el agrado He «formar a usted que, habi«.nd> prootdido a re\isar el borrador de la modalidad de titulación < orrespondien^e, denominado ESTRUCTURA DE ACTIVJPrtDE$ EN --INGENIERIA DE SISTEMAS PARA PLANTrtS DE REFINACION.
encontramos que el oitado trabajo y/o provecto de tesis, reúne los requisitos para autorizar ei Examen Pro fesional v proceder a su impresión según el ca^o, debiendo tomar en oonsideidcion las indicaciones, y corree riones que al re&pecto se le hicieron
AtentamenteJURADO
SECRETARIA
O EO U C A C IO N P U B L IC A
m rg' r t p —-Expediente
R E S U M E N
En el presente trabajo se informa de las actividades - desarrolladas por el Departamento de Ingeniería de Sistemas; dicho departamento, estí agrupado con otros y en su conjunto constituyen la División de Proceso de la Subdirección de Ing£ niería de Proyectos de Plantas Industriales en el Instituto - Mexicano del Petróleo.
A manera de introducción, se describe la estructura y organización de una compañía de Ingeniería de Proyecto, indicando las especialidades que intervienen y su función en el - desarrollo de un proyecto industrial.
Posteriormente se explican y analizan las actividades del departamento en cuestión; en principio se comentan trabajos preliminares y fundamentales como es el caso del estudio de distribución de plantas y equipo. Asimismo los servicios - auxiliares tanto primarios como secundarios son abordados de manera similar. Se hace hincapié en los diagramas de tubería e instrumentos (servicios auxiliares).
Finalmente, se expone la relación existente de las actividades en estudio con las actividades realizadas por otras especialidades, haciendo uso de la ruta crítica para analizar de una manera má.s clara y simple esta relación.
I. INTRODUCCION
El presente trabajo tiene como objetivo, ofrecer al - -
Ingeniero Químico iniciado o interesado en las actividades de
sarrolladas en la especialidad de Ingeniería de Sistemas, dentro de la Ingeniería de Proyecto, un estudio global y suficien
te de estas actividades.
Primeramente se hará una descripción introductiva de la
Ingeniería de Proyecto, entendiendo ésta como la integración y coordinación de todas las actividades técnicas que han de rea
lizarse para diseñar una instalación productiva, lo cual origi^
na se formen varias divisiones que diseñan, coordinan, procu--
ran y desarrollan la ingeniería necesaria para la obtención --
del proyecto deseado. En una compañía de Ingeniería de Proye£ to con una estructura organizada y extensa se pueden citar las
divisiones de Ingeniería de Detalle, Investigación Química, -- Proceso, Administración y Control de Proyecto, Procura, Compu
tación Electrónica y Construcción.
En el Instituto Mexicano del Petróleo, de las divisiones mencionadas, es de interés especial la División de Proceso,
porque en esta división se encuentra el Departamento de Inge
niería de Sistemas. Los Departamentos involucrados en esta --
división, se indican en el diagrama de bloques 1 .1 .
A continuación se describe brevemente las funciones desempeñadas de Ingeniería de Proyecto por las divisiones mencio
nadas.El desarrollo de nuevos procesos y el mejoramiento de -
- 2 -
U DIAGRAMA DE BLOQUES INDICANDO LOS DEPARTAMENTOS
INVOLUCRADOS EN LA DIVISION DE PROCESO.
los existentes se inicia en las Divisiones de Investigación -- Química y de Ingeniería. El interés primordial son los nuevos
conceptos químicos e ingenieriles de importancia industrial y la creación y el mejoramiento de nuevas herramientas de inge
niería. Su campo de desarrollo abarca desde la investigación exploratoria -para determinar el potencial práctico y económi
co de nuevas ideas prometedoras- a la computación y correlación
de datos requeridos en el diseño de plantas comerciales.Cuando se ha comprobado que una nueva idea es factible,
los especialistas de investigación de procesos localizan las -
variables importantes, usando equipo a escala simulando unida
des comerciales. De esta manera, una planta piloto puede ser construida para probar la operabilidad del proceso y determi
nar la información necesaria para el diseño final.
Otra importante función de la División de Investigación
Química y de Ingeniería es el mantenimiento de los Libros de -
Datos Técnicos acumulados a partir de cientos de operaciones -
de plantas piloto, de los informes de operación de plantas en todo el mundo, de literatura sobre química e ingeniería quími
ca y de investigaciones especiales abarcando estudios químicos, metalúrgicos, de operación y mecánicos.
Toda esta información proporcionada por las Divisiones
de Investigación Química y de Ingeniería, sirven como base
para el desarrollo de ingeniería en la División de Proceso.Los ingenieros de desarrollo de procesos analizan det<í
nidamente la solidez de los estudios, extrapolaciones, y el -
enfoque analítico del diseño; asimismo evalúan la confiabili-
dad y suficiencia de la información de la planta piloto y los
problemas de escalamiento. Preparan el diseño inicial del -- proceso para su evaluación preliminar, hacen modificaciones -
al proceso basados en la información experimental y elaboran
el diseño final para la primera planta comercial que empleará
el nuevo proceso. El control técnico se mantiene durante el
diseño, puesta en marcha y operación de la planta.
Para determinar la secuencia de los procesos, se busca
el punto óptimo de equilibrio entre el costo de instalación y
el costo de operación, adaptando cada diseño del proceso para
ajustarlo al sitio en particular donde la planta será construí_
da y para obtener las máximas ventajas de la específica situa_ ción del cliente con -respecto a su materia prima, combustibles,
costos y características de los servicios auxiliares.Al establecer los requerimientos de una nueva planta, -
se hace una evaluación exhaustiva de los efectos de tales fac
tores como disponibilidad de materias primas, inversión inicial,
costos de operación, demanda del mercado, pureza de los produc tos y flexibilidad de la operación para alcanzar los requerimien
tos variables futuros.A través de un libre intercambio de ideas en todas las
áreas de ingeniería de proceso, las habilidades desarrolladas
por un grupo de especialistas son a menudo utilizadas por - otros grupos, lo cual da diferentes enfoques a la solución de
problemas específicos en el diseño de plantas.El ingeniero de proceso tiene como función principal el
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diseño de proceso de las plantas como punto de partida para la
ingeniería de detalle, construcción y operación de las mismas.
La ingeniería de proyecto en todas las fases de diseño
de una planta se debe llevar a cabo en una secuencia ordenada.
Debido a un gran número de equipo y materiales a diseñar y es
pecificar resulta complicado mencionarlas en su totalidad, - -
pero se puede indicar el caso de cimentaciones, hornos, inter-
cambiadores de calor, tanques, reactores, filtros, soportes es_
tructurales, bombas, compresores, equipos especiales, sistemas
eléctricos, tuberías, instrumentos y aislamientos.Se debe poner atención a los requerimientos de servicios
e instalaciones auxiliares para una planta industrial completa.
Entre los diversos servicios auxiliares se pueden menciorar los
sistemas de generación de fuerza, los sistemas de enfriamiento,
los sistemas de combustibles, el sistema de aire.Para mejorar la eficiencia de diseño y acelerar la inge
niería se utilizan dos herramientas importantes que son: la com
putadora electrónica y las maquetas o dibujos tridimensionales.
Se emplean computadoras para el diseño de hornos, intercambiadores de calor, torres de fraccionamiento y cimentaciones; en -
el diseño de tanques y recipientes, el análisis de esfuerzos de
sistemas complejos de tuberías y la tabulación de materiales.Las maquetas ofrecen una visión completa de la ínstala--
ción real por representar la altura de los equipos a escala.
Los ingenieros de diseño trabajan conjuntamente con los grupos de compras, con el objeto de ayudar técnicamente en las
actividades de procura, seleccionando los equipos que utilicen
mejor la energía, evaluando su rendimiento v sus requerimientos
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de mantenimiento e instalación.
La División de Procura tiene las funciones de compras,
inspección, expeditación y tráfico, menteniendo oficinas per
manentes en áreas determinadas del mundo para realizar compras
con mayores ventajas, simplificando además la selección de los
mejores proveedores de equipo y materiales.
Al integrar la División de Procura en una organización
de ingeniería y construcción se tiene la ventaja de poder comparar los plazos de entrega y los precios. De esta manera es
posible ajustarse perfectamente a la fecha de arranque de la -
planta, obteniéndose una adecuada rentabilidad de la inversión.
La división de procura se halla dividida en los siguien tes grupos:
El grupo de inspección se encarga de supervisar los mé
todos de fabricación de los proveedores para asegurar y mante
ner una conveniente calidad en los materiales y equipo para la
nueva planta.
El grupo de expeditadores de asistencia a los proveedores para resolver problemas en la programación de su producción
o en el abastecimiento de materiales. Se encargan de expeditar
planos y datos de los proveedores.El grupo de tráfico resuelve los problemas involucrados
en el transporte de equipos y materiales a los sitios de construcción, de la manera más adecuada y económica. El personal -
de tráfico esta encargado de los controles de importación y ex portación usados en todo el mundo, como también con las leyes de administración de aduanas, y finalmente la División de Cons_
tracción, organizada en personal de oficina y personal de campo con grupo
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permanente de administración. En esta división se planean todos
los trabajos de construcción, se analizan los controles, la ca
lidad y los costos hechos en la ohra, se desarrollan nuevos mé
todos programando el avance del trabajo y el uso de maquinaria
pesada^ se coordinan las actividades de seguridad, seguros y re
laciones laborales. Dentro del grupo de administración se tie
ne un gerente residente de construcción (cabeza del grupo), apo
yado por un grupo permanente de expertos en ingeniería y construcción y por un grupo temporal de supervisores para cada una
de las diversas especialidades.
Los gerentes de construcción ayudan en diferentes aspe£
tos en el establecimiento de los métodos de construcción, entre los1 cuales podemos citar;'
- Determinar la secuencia de construcción
- Definir el grado óptimo de fabricación en talleres- Establecer pronósticos de costos- Seleccionar herramientas y equipos de construcción
* Promover la armonía de las relaciones laborales en el
sitio de la obra.
Los estudios de maniobras ayudan a seleccionar los mejo res equipos y a planear las cimentaciones de las grúas. El gra
do de ensamble en el campo se establece también, para instalar talleres de fabricación en la obra que sean económicos. Se pla
nean caminos, servicios temporales para la construcción con el
fin de aminorar los problemas de tráfico. Se establecen formas
de entrenamiento para capacitar y calificar soldadores y radio- grafistas con el fin de utilizar la mano de obra local y elimi
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nar en lo posible la necesidad de importar mano de obra especia lizada desde sitios distantes.
Las actividades en la oficina y en el campo están ente
ramente ligadas con actividades de procura, de tal manera, que
la planta se termine de acuerdo con el programa, satisfaciendo
las normas de calidad a un costo mínimo de inversión.
La División de Coordinación y Control es la encargada de integrar el diseño y construcción de una --
nueva planta, controlar el trabajo de diferentes especialistas, de cientos de operaciones diversas y de innumerables detalles.
Provee al cliente con programas, especificaciones, dibujos y --
datos de costo cuando le son requeridos, v le mantiene informado sobre el desarrollo en construcción. Su función más importan te es el control que ejerce sobre los costos v tiempos de obra.
Usando sistemas de programación y control de costos, puede con
trolar las horas-hombre y los gastos dentó de los límites prefi^
3 ados.
El programa maestro de un proyecto es la herramienta --
principal del gerente para coordinar e integrar las funciones - de ingeniería, compras y construcción y dar un plan coherente -
al proyecto. El uso de computadoras ayuda a coordinar más de --
3Q,Q0Q actividades diferentes.Antes de incurrir en gastos en un proyecto, se debe con
tar con un sistema de control de cos-tos, el cual proporciona;
- Costos normales reales para cada segmento del trabajo con respecto al tiempo, a materiales o a ambos,
- Información periódica de los gastos realizados y fecha de terminación del proyecto,
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- Información periódica de pronósticos de costos a la -
terminación de obra.
- Revisión y análisis de diferencias entre el costo
final estimado y el presupuestado.Mediante este sistema se establece regularmente el cua
dro final de costos para ingeniería, compras y construcción, --
conforme se comprometen los fondos del proyecto. La evaluación
continúa durante todo el proyecto, ayuda a reconocer a tiempo -
los problemas potenciales y permite tomar prontas medidas correc
tivas para mantener el costo final de la planta dentro de lo --
especificado.El presente trabajo tiene como objeto describir algunos
sistemas de servicios auxiliares, como el sistema de aceite de
"Flushing" (usado para progeger superficies sujetas a fricción
y el líquido que fluye, contra el congelamiento en servicios -
sucios con lodos y sólidos contaminantes), sistema de enfria
miento, sistema de combustibles, sistema de aire, sistema de -
relevo de presión y purga, los cuales sirven de información al
Ingeniero Químico interesado en estas actividades. En estos --
sistemas se dan características para el diseño de equipos y tu
berías incluidos en los mismos, así como esquemas típicos de -
instrumentación de equipo. Este trabajo se inicia con la ela
boración del plano de localización de plantas industriales por la importancia que representa esta actividad en el Departamento
de Ingeniería de Sistemas y en el capítulo final se sigue el - camino crítico que tienen las actividades del departamento, lo
cual sirve de ayuda en el control de éstas.
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II. ESTRUCTURA Y ALCANCE DE LAS ACTIVIDADES DEL DEPARTAMENTO DE INGENIERIA DE SISTEMAS.
1.- Estructura de las actividades de la especialidad de Ingeniería de Sistemas.
A} Elaboración del plano de localización de plantas industriales .
B) Sistema de aceite de "Flushing".
C) Sistema de enfriamiento.
D) Sistema de combustibles.
E} Sistema de aire.
F) Sistema de relevo de presión y purga.
2.- Alcance de las actividades en la División de Proceso.
2.1 Alcance del paquete de Ingeniería Básica.
»2.2. Alcance de la Ingeniería de Detalle de especialidades de
proceso.
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A. ELABORACION DEL PLANO DE LOCALIZACION DE PLANTAS INDUS
TRIALES.
A.1 GENERALIDADES
Después de terminar los diagramas de flujo de proceso y antes de empezar el diseño detallado de estructuras, conductos
e instalaciones eléctricas, debe planearse la distribución de
las unidades de proceso
La distribución del equipo y áreas que integran una - -
planta resulta ser la clave para obtener una buena operación,
una mejor construcción económica, una localización funcional -
de equipos y edificios, un mantenimiento bien planeado y efi
ciente, así como la seguridad tanto del personal como del equi
po.
La distribución debe ser lógica y con estética con la -
finalidad de lograr mayor eficiencia y adaptación del personal
a su trabajo, reduciéndose de esta manera el número de acciden
tes y errores en la operación de los equipos.
Al plano de localización le corresponde informar acerca
de la distribución de todas las áreas de proceso, almacenamien
to, servicios auxiliares, administrativas y de futura amplia
ción, además de las estructuras de los soportes de tubería,
accesos y todo lo indispensable para que una planta se conside^
re funcional.
Para obtener una buena distribución se debe preveer el
caso de que falle el equipo parcial o totalmente, considerando
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además la situación en que sea necesario el uso de una grúa o
el acceso de un vehículo para el transporte de partes de los -
equipos a las áreas de mantenimiento.
En el plano de localización deben ser considerados como
críticos para la distribución de los equipos, los siguientes -
factores: orientación de la planta, dirección de los vientos -
dominantes y reinantes, ubicación de equipos que manejen subs
tancias peligrosas en zonas especiales. También se debe tener
como crítica la disponibilidad de espacio en un caso de emer
gencia, en donde se requiere un rápido acceso del personal a -
todas las áreas de trabajo.La secuencia lógica que debe seguirse en la distribución
de la planta está constituida por cuatro etapas principales:
PRIMERA: Determina el área a distribuir, que puede ser
una sección cuando se trate de una expansión,
o bien de una nueva planta, se le denomina de
"Localización".
SEGUNDA: Comprende un arreglo preliminar de toda la - -
planta; aún no se consideran detalles y está - sujeta a cambios sugeridos por el cliente o --
por los que intervienen en el proyecto, se le - denomina de "Distribución General".
TERCERA: La ordenación y localización detallada de maqui^
naria, equipos y todos los elementos que inte
gran la planta, se le denomina de "Distribución
Detallada".
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CUARTA: En esta fase queda afinada la distribución delos elementos de la planta. Se le denomina de "Instalación".
El tiempo dedicado a cada etapa, depende de la magnituddel proyecto.
Un análisis del tamaño de la planta o del complejo in- íustrial es básico para determinar el número de planos que de
ben elaborarse. Por ejemplo, en una planta pequeña será sufi
ciente un plano, en donde quedará definida la distribución to
tal de áreas de proceso, servicios, edificios, etc. Es clarc
que en una planta de mayor capacidad, se requerirá de la elabo
ración de una serie de planos llamados "unitarios", los cuales
mostrarán la distribución de equipos para cada área, pero ade
más se debe elaborar un Plano de Localización que integre todas
las áreas indicadas.
Se recomiendan tres tipos de recursos para la represen
tación de los equipos y áreas en planta, que tienen un solo --
objetivo; la visualización del proyecto.
El primer recurso consiste en planos y dibujos usados -
en todas las etapas del proyecto, este tipo de representación
tiene como ventaiasel de elaborarse con rapidez, bajo costo y -
resistente al uso constante, además que puede modificarse sin
mucha dificultad y elaborarse en varios tamaños usando una es
cala que permita observar todos los elementos que integran la
planta.
El segundo recurso consiste en el uso de plantillas. La
ventaja principal es que pueden ser cambiadas con facilidad, -
- i a -
lo cual ayuda a realizar varios simulacros de distribución. Su
uso principalmente se hace al inicio del proyecto para dar una visión inmediata y objetiva de la planta.
Como tercer recurso tenemos los modelos tridimensiona--
les o maquetas, en las cuales se muestra con mayor detalle la
distribución en la planta. Estos modelos ayudan a la prepara
ción del personal de arranque de ésta, ya que es una represen
tación a escala, que permite obtener una visualización más cía
ra de los espacios de operación.
La desventaja de estos modelos está en su costo. El --
material y mano de obra usados en los modelos tridimensionales
incrementan el costo del proyecto, debido a la inversión por - material y los consumos de horas-hombre excesivos en su reali
zación .La importancia del Plano de Localización lo lleva a si
tuarlo como un eslabón en el proyecto. Por ejemplo, el Departa
mentó de Ingeniería de Tuberías, encargado del trazado de las
líneas lo utiliza en todas sus actividades.Asimismo, resulta fundamental para el Departamento de -
Ingeniería Civil, encargado del diseño de los puentes, cimenta
ciones de todos los equipos y estructuras de la planta. El Departamento de Ingeniería Eléctrica cuya principal actividad consiste en do
tar de energía eléctrica todas las áreas de la planta que así lo requieran, lo utiliza también al hacer la distribución de fuerza. El Departamento de
Arquitectura encuentra en él las coordenadas de los edificios que se dise
ñarán, como son los cuartos de control, de compresores y ser vicios, además de talleres de mantenimiento, bodegas y --
15
todas las construcciones que necesite la planta.
Cuando el Plano de Localización ha reunido las caracte
rísticas necesarias para su terminación, se presenta al cliente con el objeto de recibir sus comentarios, principalmente --
los referentes al mantenimiento, seguridad y operación.
A. 2 SECUENCIA DE ELABORACION1 DE UN PLAN'O DE LOCALIZACION.
Determinar a escala el área requerida, si se prefiere -
se puede cuadricular el área en módulos de 1 0 m. x 1 0 m., con
línea delgada y tenue.
Señalar el norte de la construcción y el norte geográfico,
además de la dirección de los vientos dominantes y reinantes.
Determinación del origen de las coordenadas, preferente^
mente se elige la esquina inferior del lado izquierdo como - -
cero-cero y se desarrolla un sistema de coordenadas internas.
Representar los puentes de tubería, identificando los -
soportes y asignándoles sus coordenadas correspondientes.
Dibujar todos los equipos, indicando sus coordenadas y
la clave que les corresponda.
Mostrar las calles de acceso a la planta con línea som
breada.
Dejar un espacio para la lista de los equipos que com
prende la clave y nombre de éstos, la representación de ios nive
les en las -estructuras y su elevación.
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A. 3 DIFERENTES PLANOS DE LOCALIZACION
El número de planos de localización necesarios para in
cluir toda la planta, depende de la magnitud de la misma.
Para los estudios de distribución, resulta conveniente clasificar estos planos en: Plano de Integración y Plano de -- Localización General de Equipo.
A.3.1 PLANO DE INTEGRACION (Plano de Localización General).
La representación de todo el conjunto industrial (refinería ó com
piejo) genera este plano, el cual muestra la distribución relativa entre -
áreas de proceso y de servicios auxiliares, edificios administrativos,calles,
áreas de almacenamiento, áreas de carga y descarga, así como:
- Zona de tratamiento de condensado y combustible de
calderas.
- Zona de calderas, zona de turbogeneradores.
- Cuarto de compresores.
- Cuarto de equipos eléctricos.
- Subestaciones eléctricas.
- Cuarto de Control.
- Lagunas para tratamiento de afluentes.
- Trincheras.- Soporte de Tuberías entre áreas.- Bodegas.
- Almacenes
- Diques para tanques de almacenamiento.
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- Central contra incendio y laboratorio.
- Talleres y- estacionamiento.
- Terreno para futuras ampliaciones,
- Zonas verdes.Contendrá además los límites del complejo industrial, -
vías de acceso como carreteras, vías de ferrocarril.
La lista anterior se encuentra sujeta a alteraciones. -
Por ejemplo, un complejo industrial puede requerir se presenten
todas las áreas mencionadas; pero en cambio una planta pequeña
puede no incluir algunas de las áreas indicadas.
La elaboración de este plano, debe considerar la posi
ción de las plantas adyacentes para evitar la llegada de ven
teos flamables, malos olores o subtancias toxicas.
Es importante también conocer el mapa topográfico del -
terreno donde estará construida la planta. Las unidades de --
proceso se acondicionarán a superficies planas, en las partes
altas generándose un flujo por gravedad hacia tanques de alma
cenamiento de productos y las áreas de servicio se localizarán
en las partes bajas para ofrecer mayor seguridad al personal
que trabaje en el área de proceso y oficinas.
La localizacifln en las partes bajas para las áreas de -
almacenaje, carga y descarga de productos y materia prima, ayu
da al diseñador a especificar los sistemas de bombeo y en al
gunos casos eliminarlos.
Cuando se ha analizado el terreno y definido cada área,
corresponde a la especialidad de Ingeniería de Sistemas iniciar
el Plano de Localización General de Equipo.
13 -
p A R E c I P t e n t e s
E A C A M B I A O O R E S D E C A L O R
G A B O M B A 5
VD
06 94TER1A F I G . A lP LA N O OE LOCALIZAC IO N TIPICO
A C O T . S IN E S C A L A
I I M I T I - 5 I I L 0AT f cR I A
P L A N O O E L O l A L I Z A C I ON A C Ü T S I N £ S C A L A
A.3.2 PLANO DE LOCALIZACION GENERAL DE EQUIPO.
En este plano se encuentran distribuidos y loca
lizados todos y cada uno ¿le ios equipos que integran la
planta, por lo que es considerado como un documento crítico en
el diseño y construcción de la misma. Muestra además, una lo
calización de los edificios y todas las áreas necesarias que -
hacen funcional la planta junto con la localización de todas -
las estructuras, caminos, vías de ferrocarril, áreas de almace
namiento y administración, así como la soportería de tuberías.
Un diseño adecuado del plano, redundará en un menor - -
costo del proyecto, correspondiente a la disminución en el - -
empleo de tuberías y accesorios; se reducen los tiempos de cons
trucción en una buena distribución de los equipos, al evitarse
los problemas de interferencia entre las cimentaciones, se me
jora la operación de la planta y además se evitan futuros acci
dentes que producen pérdidas económicas.
La elaboración del plano de localización general de - -
equipo deberá estar apoyada por información confiable. Una --
parte es proporcionada por el cliente y la información faltan-
te deberá ser generada por las personas involucradas en la rea
lización del proyecto.
Como información importante necesaria para iniciar un -*
Plano de Localización está el Diagrama de Flujo de Proceso. --
Este diagrama muestra un panorama general del proceso, el cual
aunado a la descripción del mismo, proporciona en detalle la -
secuencia de elaboración de los productos. De esta forma se -
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conocen los equipos empleados, así como las características --
tanto de materias primas como de productos y de la forma en que
éstos serán suministrados y entregados, respectivamente, en los
límites de batería de la planta.
En la distribución del equipo se considera también como
información fundamental las bases de diseño. Este documento -
define todos los requerimientos de la planta, además de la localización geográfica y las características climatológicas del
sitio de construcción. Aunque no define el tamaño de los equi_
pos, si establece las limitaciones Jel proyecto y el área con que cuenta el ingeniero para integrar todos los elementos de -
la planta.
Además de contar con la información indicada se recomien
da disponer también con la siguiente:
- Mapa topográfico.
- Localización geográfica del área.
- Localización de caminos y carreteras de acceso al lugar.
- Condiciones delsuelo.
- Requerimientos del cliente.- Dimensiones preliminares de equipo.
- Dimensiones preliminares de edificios.- Información de plantas similares.
Al desarrollar este plano se deberá contar con la sufi
ciente información de los equipos para hacer un análisis de su
operación y mantenimiento, evitando de esta forma interferen
cias con los equipos adyacentes.
- 22
Se puede tomar como referencia información de espacia-
mientos mínimos recomendados como son las tablas Al, A2, A3, en
donde se muestra la distancia que debe existir entre los equi
pos, 8 bien la separación de una área a un equipo determinado.
Después de la distribución se deben analizar las áreas
más susceptibles de producir un incendio. Por lo cual deben --
conservarse las calles de acceso para vehículos de auxilio o -
del personal de emergencia y además, conservar los accesos a -
todos los equipos para extinguir el fuego.
Si la elaboración del plano de localización se basara -
completamente en la información proporcionada por las tablas -
de distancias mínimas, posiblemente se tendría una planta con
máxima seguridad, pero sería de un alto costo por consumo ma--
yor de área y tubería, además en mayores costos de urbaniza- -
ción. Con la finalidad de evitar este mayor costo, es necesa
rio combinar la experiencia con esta información.
CONTENIDO DEL PLANO DE LOCAL IZACION GENERAL
DE EQUIPO
Los elementos más comunes que intervienen en su dibujo,
son los siguientes:- Soportería de la tubería- Cuarto de control eléctrico (control de motores, alumbrado,
subestación).- Cuarto de control
- Caminos y accesos- Recipientes verticales- Recipientes horizontales
23 -
TABLA a . i . DISTANC IAS RECOMENDADAS PARA DISTRIBUCION
DE EQUIPOS EN PLANTAS INDUSTRIALES
762
12201525”3050
244
2 42!
762
1525 1525-3030
C O L U M N A OE
DESTILAC ION
R E A C T O R
CAMB IADOR DE
C A L O R
R E C I P I E N T E A
P R E S IO N
R E C IP I E N T E
A T M O S F E R IC O
B O M B A
C O M P R ESO R
C U A R T O DE
C O N T R O L
S O P O R TE DE
T U B E R IA
3 050
762
1525
1525
1525
1525
3050
Í525
3050
1525*3050 1525
2DIAM
30506100
NO TA S .
1.“ DISTANCIA EN cm2.- PARA HORNOS ARRIBA DE 2 4 .6 Kfl/cm2
EL ESPACIAMIENTO A UN HORNO ADYACENTE SERA DE 9 0 0 cm MINIMO
TABLA A 2
DISTANCIAS RECOMENDADAS PARA DISTRIBUCION
DE EQUIPOS EN PLANTAS INDUSTRIALES
I O ISTANCIA EN METROSEN HORNOS ADYACENTES A M AS DE 25Ka/cn¿Qí O PERAC ION L A DISTAN CIA ENTRE ESTOS ES 9n\ MINIMA
3 ENTRE HORNOS Y TANQUES DE LIGEROS LA SEPARACION ES Z3m
4-CON SISTEMA SOBRE LA AUTOlGNlClON
130 75
UN IDADES DE PROCESO 15o 30
C A LD ER A S
HORNOS A FUEGO
D IREC TO
REC IP IENTES DE PROCESO
CASA D E COMPRESORES
DE GAS
CASA D E BO M BAS DE
A C E IT E
CUARTO DE C O N TRO L
H a S O
QUEMADOR D E DESFOOUE 60 o 90 60o »0S0o90 60 o 90
TANQUES DE ALMACENA
M IEN T O DE PRODUCTO6 0 ú 9 0
TANQUES DE ALMACENA
M IEN TO DE PETRO LEO30Q60
I5 o75
BO M BAS CO NTRA
INC EN D IO15 a 3 0
TABLA A 3 DISTANCIAS EN METROS RECOMENDADAS PARA DISTRIBUCION DE EQUIPOS EN REFINERIASim
(CONSULTAN NOTAS DEL I AL II ) I* ' )
TANQUES DE MEZCLADO
SERVIC IOS D E CARGA
Y D ESC A RG A
- Compresores
- Bombas
- Cambiadores de calor
- Hornos o calentadores a fuego directo
- Torres
- Reactores
- Condensadores
- Coordenadas de equipo y estructuras
- Claves de los equipos
NOTAS:
1. Consideraciones especiales deberán ser dadas para la --
instalación de hidrantes y monitores contra incendio.
2. Fuentes con flama abierta serán localizadas a una dis
tancia no menor de 30.S m.(100 pies) de cualquier área
de vapores peligrosos.
3. Entre límites de batería.
4. Los tanques con capacidad mayor de 10,000 barriles de
berán localizarse a una distancia mínima de 76 m. (250
pies) y los de menos de 10,000 barriles a 46 m, (J50 --
pies).
5. Los tanques con capacidad superior a 5,000 barriles de
berán instalarse a una distancia mínima de 61 m. ( ' 2 0 0 -
pies) y los de menos de 5,000 barriles a 30.5 m. (100 -
pies).
6 . Considerando área de 7.6 m. (25 pies) a 15.2 m, (50 - -
pies).
29
7. Los controles pueden ser instalados adyacentes a, ó a - un lado del equipo.
8. Quemadores de desfogue menores de 23 m. (75 pies) estarán a una distancia de 92 m. (300 p i e s ) , con quemadores superiores a 23 m. (75 pies) a una distancia de 61 m. - (200 p i e s ) .
9. Tanques con capacidad superior a 10,000 b a r r i le s estarán
espaciados 1/2 diám etro, tanques de 10,000 a 50,000 bar r i l e s 1 diámetro de separación y tanques arriba de * -
2 50,000 barriles requerirán una consideración especial.10. Cuartos de edificios administrativos incluyen: oficinas,
talleres de mantenimiento, cafetería, laboratorios, hospital, estacionamiento.
11. Los tanques de propano, de preferencia, deberán estar - aislados en la sección más alejada de la planta,
A.4 CRITERIOS UTILIZADOS EN LA DISTRIBUCION DE EQUIPOS YAREAS EN UNA PLANTA.
Es indispensable para cumplir con las normas de seguridad y los requerimientos del cliente, establecer criterios para la distribución de equipos y áreas en el diseño de plantas.
Los criterios para el desarrollo de la distribución se -«pueden clasificar en dos tipos: Criterios Generales y Criterios Específicos-.
- 30 -
So utilizará la distribución por secuencia del proceso -
de preferencia, que consiste en hacer la localización de acuer
do al diagrama de flujo de proceso; la ventaja de esta técnica
es minimizar los recorridos de tubería.
Se debe considerar una futura expansión, que puede ser -
de una unidad o bien, de toda la planta. Cuando se planee una -
mínima expansión, debe dejarse un 20% de espacio en los soportes
de tubería para futuras líneas y un 25% para el caso de una - -
sola unidad.
El cuarto de control se localizará lo más cerca posible
de la unidad de proceso, pero considerando una distancia óptima
de 9 .m, (3Q pies],
El cuarto de compresores se deberá localizar lo más cer
ca del cuarto de control con objeto de vigilar la operación de
los compresores que en la mayoría de los casos son vitales para
la planta, por depender de ellos los sistemas de control y otros
servicias de mucha importancia.
En terreno accidentado las unidades de proceso se locali^
zarán en las partes más altas con el fin de evitar inundaciones
por derrames de los tanques, o bien por la fractura de los mis
mos y de esta forma evitar un incendio al llegar a una zona de
fuego externo.
Las líneas de aleación de diámetros mayores de 35,5. cm.
(14 pulg.) y líneas a dos fases deberán estudiarse con el obje
to de que los recorridos sean mínimos.
\.!.l CRI^..xO¿ g e n e r a l e s a c o n s i d e r a r s e
31
Las áreas de carga de carros tanque deberán localizar
se a una distancia conveniente del área principal de la plan
ta debido al peligro de fuego. Además se preverá también de
carreteras de acceso y espuelas de ferrocarril.
En torres de enfriamiento se conservará una distancia
de 15 m. (50 pies) a cualquier horno, orientándose de manera
que los vientos dominantes y reinantes tengan una dirección a
lo largo de la torre. La dirección de los vapores de agua no
deberá ser hacia las áreas de proceso y menos a lugares muy -
transi tados,
Cuando el área que se utiliza para la planta tiene ca
nales y ríos, se deherá indicar la dirección de la corriente
con el objeto de localizar las tomas y los servicios de trata
miento de agua adecuadamente.
Se deberán preveer carreteras de acceso o espacios li
bres atrás de la linea de equipos principales. Para los edifjl
cios tales como cuartos de compresores, control, mantenimiento
y eléctrico se deberán mantener en ambos extremos sus accesos
necesarios, de la misma manera para tanques de almacenamiento
y en general para los lugares que requieran equipos móviles -
para el manejo de materiales.
A.4.2 CRITERIOS ESPECIFICOS
A.4.2.1 BOMBAS
Normalmente se deben colocar abajo de los soportes de
tuberías; no se recomienda una área específica para todas.
- 3 2 -
La bomba deberá colocarse lo más cerca posible del -
tanque del cual succionarán, con el objeto de reducir las -
pérdidas por fricción y evitar la vaporización del liquido
en la succión de la bomba; es conveniente analizar por tanto,
la localización conjunta de recipiente-bomba.
La descarga se deberá situar a 60 cm. ( 2 pies) fuera
de la línea central de las columnas de los soportes de tube
ría previendo que la base de su cimentación no interfiera -
con las de la soportería.
Las bombas localizadas en línea pueden ser espaciadas
en aproximadamente 2.15 m. (7 pies) a centro de líneas para
bombas medianas, aumentando para bombas grandes y disminuyen
do para bombas pequeñas (ejemplo: dosificadoras).
A. 4.2.2 1NTERCAMBIADORES DE CALOR
Se recomienda distribuirlos de acuerdo al diagrama de
flujo de proceso con el objeto de disminuir los recorridos -
de tubería.
Los intercam&iadores pueden ser instalados verticalmen
te para conservar espacio en el piso. Los verticales pueden
ser cambiados a horizontales cuando la altura de la instala
ción es restringida.
Para el mantenimiento se deberá colocar el cabezal de -
tal forma que se comunique a una vía de acceso y así facili
te los movimientos de la grúa.
La cubierta final de la coraza quedará al frente de la
- 33
red de tuberías y alineada a 60 cm. C2 pies).Cuando se carezca de espacio, ios cambiadores se po
drán localizar estacados; siempre y cuando su altura no - - exceda de los 460 cm. (15 pies) arriba de la línea central.
En el caso de intercambiadores de servicios diferentes, deben contar con un espacio entre sus cuerpos lo suficientemente grande para facilitar el montaje de válvulas de control y bloqueos en paralelo con el cuerpo. El espaciona- miento mínimo que debe existir entre ellos es de 50 cm. (20 plg.), aunque en el desarrollo de un plano se usa un mínimo de 61 cm. ('2 pies) para considerar la línea de dibujo.
A. 4.2.3 RECIPIENTES
De acuerdo al tipo de recipiente;a) Recipientes verticales:
Se localizarán lo más cercano a la soportería de tub£ rías con el fin de reducir la longitud de las líneas de proceso o de instrumentos que salgan o lleguen a ellos.
Es importante tener una aproximación del tamaño de la base para no interferir con las cimentaciones de la soporte- ría.
En'el caso de que existan varios recipientes del mismo diámetro se deberán alinear todos en una misma línea central .bl Recipientes horizontales.
Su localización se hará de acuerdo al diagrama de flu
jo de proceso, tratando de acortar las líneas. Además se co locarán en posicifln perpendicular a los soportes de tuberías, con el objeto de economizar área y tamaño de éstos soportes, cj Tanques de mezclado.
Se aplican los mismos criterios que para el tipo vertical.
A.4.2.4 REHERVIDORES
Existen varios tipos y su localización se recomienda lo más cerca de las torres de fraccionamiento con el fin de tener ahorro de lineas y además mayor eficiencia en su opéra ción. A continuación se indican los criterios para los - -
dos tipos de rehervidores más usados:a) Tipo Kettle.
Son intercambiadores de tipo de tubo y coraza y son - los más usados. Se localizan a nivel de piso y cercanos a - la torre de fraccionamiento; se debe considerar que el cabezal posterior del rehervidor no es movible y deberá asentarse a 61 cm C2 pies! de las Torres de Fraccionamiento.b) Tipo Termosifón.
Se localizan lo más bajo que sea posible y cerca de - la Torre de Fraccionamiento a la cual dan servicio. Si es - de tipo vertical y está unido a la torre deberá localizarse en uno de-los cuadrantes frente a la red de tuberías,
- 3 5 -
A.4.2.S COMPRESORES
La localización se fiará de modo de obtener la línea - de succión lo más corta posible. Para compresores con recir culación se mantendrá el circuito de entrada lo más corto po sible con el objeto de tener una capacidad menor.
Antes de determinar la localización definitiva del --compresor, deberá conocerse el tamaño de la cubierta por medio de típicos en caso de no tener las dimensiones reales. - Se recomienda que esta cubierta se localice lo más alejado - posible de la tubería. Se deberá también, conservar un esp£ ció para una grtía hasta su área de operación.
En el caso de un compresor centrífugo deberá mantener^se un espacio adecuado para las consolas de aceite de sello y lubricante.
A.4.2,6 CUARTOS DE CONTROL
Se deberá destinar la mejor área de la planta al cuar to de control, debido a que la mayor parte del tiempo el per sonal permanece en éste. La localización óptima será al cen tro de la unidad de proceso, para que todos los operadores - tengan un rápido acceso a cualquier área y además, una visibilidad mayor.
Al localizarse en el centro se genera que los instrumentos de control que reciben señales desde las áreas más le_ janas de la planta, sean lo más cortas; mejorando además las
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señales y reduciendo el consumo de energía y mantenimiento.Se debe considerar un mínimo de 762 cm. (25 pies) en
tre el cuarto de control y las áreas de proceso, como una -- medida de seguridad.
El tamaño del cuarto de control varía y depende del - espacio que necesite la ingeniería de instrumentación del -- proyecto, considerando también, tableros futuros por ampliación de la planta, o bien, por un aumento de su automatiza-- ción. Deberá además contar con una oficina, servicios sanitarios, gavetas y comedor.
A. 4.2.7 CALENTADORES A FUEGO DIRECTO
Las áreas de localización de los calentadores a fuego directo y hornos deberán estar viento arriba de las unidades de proceso con el objeto de proteger a la planta de incendios provocados por los gases que se emitan al llegar a éstos, -- ocupando generalmente áreas en las proximidades del límite - de batería.
Las torres que se encuentren conectadas a hornos, se deben localizar lo más cercano posible a éstos, con el fin - de hacer más cortas las líneas a dos fases, las cuales generan grandes problemas operacionales cuando los recorridos -- son muy largos.
Deberán localizarse a 35 m. C5G pies} del equipo de - proceso.
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Para el caso en que una planta cuente con varios hor nos deberán agruparse en una área determinada.
En calentadores tipo caja con tubos horizontales y - cilindricos de tubos verticales tendrán un espacio libre d£ tras del calentador para poder remover y limpiar los tubos, asi como un acceso para grúas móviles.
A.4.2. 8 TANQUES DE ALMACENAMIENTO DE PRODUCTOS,
Se localizarán lejos de las unidades de proceso y la distribución puede ser individual o bien por grupo.
La distancia que se recomienda para su espaciamiento estará sujeta a condiciones de seguridad, riesgo de fuego y normas de operación.
Es recomendable rodear "1 área de almacenamiento con dique con altura máxima de 370 cm, C5.5 pies], debiendo ser de la capacidad de los tanques en caso de alguna rotura y - de esta forma evitar la inundaci8n de las áreas de proceso.
En tanques de almacenamiento de gran capacidad deberán separarse dos diámetros de sus líneas de centro.
A.4.2.9 EDIFICIO DE CONDENSADORES
La mejor alternativa para localizar condensadores de diámetro grande es hacerlo en forma agrupada en un edificio para tener recorridos cortos y disminuir el costo de tuberías .
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Los edificios de condensadores también pueden ser ocupados por acumuladores de líquidos, con lo que deberá requerirse de una determinada altura para cumplir con el NPSH para las bombas de dicho recipiente.
La distancia que deberá conservarse entre las torres y los condensadores que alimentan, será solamente la necesaria - para las plataformas de las torres y deberá también preverse una interconexión con el edificio para facilitar la operación y acceso a los instrumentos de control localizados en esas -- zonas.
A. 4.2.10 TORRES
Las torres (fraccionadoras, deshidratadoras, absorbedo ras, de destilación, etc.) deben ser localizadas cerca de la red de tuberías, tanto como sea posible. Se debe tener una - idea del tamaño de la cimentación y tratar de que ésta no interfiera con las de los soportes de tubería. Si todas son del mismo diámetro pueden alinearse en la misma línea central separándose 305 cm. (10 pies). Por uno de sus costados se debe dejar un espacio para transitar,
A.4.2.11 CONDENSADOR DE TORRE
Por lo general este tipo de condensadores son de tubo y coraza
La localización será lo más cerca posible de la torre
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preferentemente opuesto al rehervidor, cuando se localice - - árriba del acumulador deberá construirse una estructura para su instalación. Al presentarse este caso la estructura deberá establecerse cerca de la torre, previendo el área que ocupe la base del faldón y de esta forma evitar interferencias con las bases de la estructura.
Si el condensador de la torres es un enfriador por aire, se localizará sobre el soporte de tuberías cerca de la torre a la cual esta conectado.
A.4.2.12 QUEMADOR DE SISTEMAS DE RELEVO.
La localización preferida es viento arriba de las uni_ dades de proceso y sobre terreno alto, si éste es accidentado. La distancia mínima que deber! conservarse a las unidades de proceso, edificios, torres de enfriamiento, tanques, etc., puede ser de 61 m. (¿00 pies) y en caso de que su elevación sea menor de 23 m, (75 pies] entonces la distancia -- mínima será de 91.5 m. ( 300 pies]. Estas distancias mínimas son una recomendación sin ser limitativas, en todo caso se - deberá realizar un estudio de radiación de calor especifico para cada caso en particular.A.5 FORMAS DE EVALUACION DEL PLANO DE LOCALIZACION GENERAL
DE EQUIPO
Diferentes formas pueden ser utilizadas para predecir si la distribución de la planta, garantiza a todos los encar
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gados del proyecto que los trabajos que dependen de esta - - distribución no sufrirán cambios, para evitar retrasos que - se traducen como pérdidas económicas. A continuación se citan las siguientes:A.5.1 POR COMPARACION DE AREA OCUPADAA.5.2 POR COMPARACION DE RECORRIDO DE TUBERIAA.5.3 POR COMPROBACION DE SEGURIDADA.5.4 POR COMPARACION DE LA ESTETICA DE LA DISTRIBUCIONA.5.5 POR FUNCIONALIDAD DE LA PLANTA
La aplicación de las formas de evaluación anteriores, solo son posibles cuando se han elaborado varios simulacros de distribución, debido a que éstas consisten en la comparación contra las alternativas.
A.5.1 COMPARACION DE AREA OCUPADA
El área destinada para la planta depende de las condi_ ciones que presente el cliente. A continuación se presentan tres casos de los cuales, uno es considerado como una adapta ción.
El primero consiste en utilizar un área no limitada - en el proyecto, en. este caso la compañía de diseño deberá ge_ nerar el mejor arreglo, considerando que el área que ocupe - la planta estará dentro del tamaño óptimo Ces aquel que cubre todas- las recomendaciones de seguridad en distancias mínimas entre los equipos)..
El área que ocupe la planta debe también ser aquella
- 41 -
que no genere gastos de urbanización innecesarios por ser dj? masiado grande y que además, esté de acuerdo con las necesidades del cliente. En este caso, la firma de diseño garantí^ zará que el diseño de la distribución de equipos y áreas con cuerden con todos los criterios ingenieriles.
La evaluación deberá ser hecha comparando el tamaño - del área ocupada por cualquier alternativa propuesta, seleccionándose la que resulte de menor tamaño.
El segundo caso consiste en trabajar sobre un área con dimensiones limitadas, en esta situación deberán utilizarse otras formas de distribución, como la de los equipos localizados en estructuras o bien estacados, como sucede con los - trenes de precalentamiento de corrientes de proceso.
El tercer caso estriba en integrar determinado número de equipos a un área especifica. En este caso se vigilará - que la adaptación que se proponga no afecte la filosofía de distribución de los equipos y áreas ya existentes. Esta no podrá evaluarse por tamaño del área y por lo tanto, se utili_ zarán otros criterios comc son? la operacionalidad del equipo y la estética de la distribución. En general se utilizan estructuras para localizar el equipo, con el fin de destinar áreas más pequeñas de la planta.
A.5.2 EVALUACION POR RECORRIDO DE TUBERIAS
Debe considerarse que el mejor arreglo de equipos en una planta, es aquel que presente recorridos cortos de tube
42 -
ría. Este factor solo es optimizado si se realiza una distri bucióií de acuerdo al proceso, utilizando ambos lados del soporte de la tubería.
Cuando se obtienen recorridos cortos se garantiza que todas las máquinas hidráulicas utilizadas sean de menor potencia, con el consecuente menor consumo de energía; ya que - ¿ii tenerse una distancia menor de tubería se disminuyen las - perdidas de presión del fluido que se transporta a través de la misma, lo que representa un considerable ahorro en los eos tos de operación.
El recorrido deberá necesariamente disminuirse para el caso de emplearse tubería de aleación especial por requerimien tos de proceso, de tal forma que con esto se obtenga una importante disminución en la inversión.
La forma de evaluación en este caso consiste en trazar líneas coloreadas entre los equipos que estén interconectados, haciendo finalmente una medición a escala de los recorridos - de la tubería y obteniendo la suma total de los mismos.
La mejor alternativa será aquella que tenga el menor - recorrido de tubería y que presente trazados sencillos de las mismas,
A.5,3 EVALUACION POR COMPROBACION DE SEGURIDAD
Un-análisis de la seguridad operacional y de emergencia que se ofrece al personal y a la misma planta, es necesario - para poder lograr el objetivo del proyecto, tratando de evitar
- 43
al máximo el riesgo de accidente.La evaluación consiste en detectar las áreas que se -
consideran como fuentes probables de accidentes y analizar - como se verían afectados tanto el personal de operación como la planta en caso de incendio. Determinando en este punto - crítico si los accesos quedarían bloqueados para el personal y los medios de emergencia que serían utilizados en el área afectada,
La dirección de los vientos es importante en esta eva luación debido a que son los que actuarían directamente en - caso de incendio o explosiones, causadas por gases al llegar a un área dé fuego externo.
La mejor alternativa será aquella que cubra lo ante-- riQrmente dicho y que además considere las distancias mínimas que se recomiendan entre equipos establecidos por las normas de seguridad existentes o por la misma experiencia que se -- tenga en otras plantas similares,
A.5,4 EVALUACION POR COMPARACION DE LA ESTETICA DEDISTRIBUCION
La mejor anternativa para lograr una distribución con estética será aquella que presente un arreglo lógico, ordenó* do y simétrico de equipos y áreas; garantizando de ésta mane ra una mayor eficiencia de los operadores, lo cual implica - en una mayor productividad de toda la planta y una mejor adaj> tación a las áreas de traBajo.
- 44 -
Se recomienda alinear los equipos y si existen del - - mismo tipo que se coloquen en forma simétrica.
Con la finalidad de facilitar el tránsito se deben con servar los accesos de vehículos y del personal a las diferentes áreas que integran la planta.
Para lograr lo anterior, se distribuyen los equipos en forma horizontal y vertical, aprovechando los dos lados del - soporte de la tubería,
A.5.5 SELECCION POR FUNCIONALIDAD
La planta al diseñarse se considera funcional, cuando presenta facilidades para su.operación, mantenimiento y seguridad.
Una operación correcta se logra cuando el personal tie ne acceso a todos los equipos y accesorios, lo cual estará en función directa de la distribución que se les d§ a los mismos y del trazado que se realice con las líneas.
Un arreglo lógico de los equipos evita errores de ope*- ración. Se considera lógico cuando se sigue una distribución en función del proceso y esto ayuda a tener una mejor adaptación de la planta.
Es importante la funcionalidad que se registre en la - planta porque sirve para predecir los accidentes que pueden - ser provocados por los errores de operación y de esta forma, tomar las medidas de seguridad pertinentes.
- 45
Preveer el mantenimiento que tendrán los equipos es --
recomendable para evitar consumos elevados, tanto en tiempo -
como en inversión, por la complicación que se presentaría al
tenerse interferencia de un equipo con otro cercano, Para *»r
evitar este problema se recomienda dejar el suficiente espa
cio para remover el equipo, o las partes necesarias que tie
nen que revisarse o suplirse, según sea el caso; previendo --
además el acceso de una grúa con el objeto de transportarlos
al sitio donde se efectuará su mantenimiento.
La mejor alternativa, en este caso, debe ser la que --
resulte de un análisis detallado de la operación y del mante
nimiento, tanto preventivo como correctivo que deberá propor
cionarse a todo el equipo involucrado en el proceso particular
d é l a planta.
- 46 -
B. SISTEMA DE ACEITE DE "FLUSHING"
B.l GENERAL
a) En superficies sujetas a fricción ó en cualquier
tipo de orificio pequeño, bombas, etc., que manejan servicios
sucios como lodos y otros donde los sólidos contaminan, el -
líquido que fluye, puede ser protegido contra el congelamier
to, y las superficies contra la fricción excesiva, por medio
de la inyección de una corriente continua de aceite "Flushing
Oil" en los puntos convenientes.
b) Los instrumentos que manejan fluidos muy viscosos
ó que tienen un punto de escurrimiento bajo, deben ser prote
gidos contra taponamientos, por medio del uso del aceite de
"Flushing".
c) En el Departamento de Ingeniería de Sistemas se -
origina el diagrama de tubería e instrumentación de flujo de
aceite de "Flushing".
d) Este sistema se muestra como un diagrama de serví
cios auxiliares.
B.2 PROCEDIMIENTO DE ELABORACION
a] Normalmente en los diagramas de tubería e instru
mentos de proceso se indican los puntos de suministro de acei_
te de "Flushing", Este aceite suministrado se va con la co
rriente a la cual se inyectó, aunque debe considerarse además
- 4 7 -
una línea de retorno.
b) Cuando no se tiene disponible suministro normal de
aceite de "Flushing” , sohre todo en arranques, se deberá tener
una alternativa de abastecimiento que será determinada por el
Ingeniero de Sistemas, y que satisfaga además los requerimien
tos de presiSn.
c) Ocasionalmente se podrán indicar dos orígenes del -
aceite de "Flushing". Esto es, porque un aceite puede ser - -
apto para uso en una parte de la unidad, pero no para otra par_
te de la misma.
d) Las conexiones de presión en líneas de transferen
cia de hornos, las cuales conducen material que puede taponear
las, deberán proveerse con aceite de "Flushing",
B.3 SECUENCIA EN EL DISEÑO DE LOS SISTEMAS DE ACEITE DE
"FLUSHING"
Se suministrará aceite de "Flushing" a lo siguiente:
a) Bombas en servicios de lodos.
b) Instrumentos (medidores de flujo, indicadores de presiSn,
registradores, instrumentos de nivel, válvulas de control,
etc.) en lodos o servicio de aceite pesado,
c) Boquillas de salida en hornos que se pueden coquizar.
d) En válvulas de cuchilla para servicios de lodos 6 coque,
e) Válvulas de control tipo de ángulo.
En servicios en donde se espera coque y lodos, se le -
suministrará una corriente de "Flushing", con un orificio de -
- 48 -
restricción. La alimentación será al bonete para que se man
tenga limpio el vástago de la válvula, también a la válvula -
de bloqueo corriente abajo y a la válvula de compuerta o glo
bo del desvío deberá conectarse una corriente de vapor hacia
el lado corriente abajo de dichas válvulas.
B .4 ACEITE DE "FLUSHING" A BOMBAS
a) Los requerimientos de aceite de "Flushing" a las -
bombas será indicado por los fabricantes de éstas en sus dibu
jos; esta información se pasará a las hojas de datos de bombas
en su revisión final.
b) Los ingenieros de sistemas dimensionan los orifi
cios de restricción para los anillos de desgaste del frente y
atrás de la bomba, como se muestra en la figura B.l., para --
que la presión del aceite de "Flushing" en los puntos mencio
nados sea igual a la presión de descarga de la bomba más un -?
2 0 1 de la diferencial de la bomba o 1.06 kg/cm la que sea --
mayor.
El orificio del anillo de retención será dimensionado2
para que la presión del aceite de "Flushing" 0.7 kg/cm mayor -
que la presión de succión.
c) Cuando se suministra solamente una conexión para -
el aceite de "Flushing" en la bomba (fig. B.2.), las placas -
de desgaste son lubricadas por medio del anillo de retención,
es por esto que el orificio de restricción será dimensionado
para dar una presión del aceite de "Flushing", igual a la - -
- 49 -
presión de descarga de la bomba más un 2 0 % de la diferencial2de la bomba o 1.06 kg/cm , la que sea mayor.
d) Un sistema completo de "Flushing" incluyendo tube
ría y accesorios deberá ser diseñado por el Ingeniero de Sis
temas, cuando en la hoja de datos de la bomba se especifica -
que debe inyectarse aceite de "Flushing" al anillo de reten
ción, de una bomba reciprocante.
El sistema deberá incluir el suministro de aceite de
"Flushing", las válvulas de bloqueo, el filtro, el orificio -
de restricción, rotámetro, válvula de retención y válvula de
boqueo diseñados con la secuencia mencionada. Este sistema -
deberá estar a una presión aproximada 0.7 kg/cm , arriba de -
la presión de succión.
B.5 LOS ARREGLOS TIPICOS DE TUBERIA Y VALVULAS DE ACEITE
DE "FLUSHING" A LAS BOMBAS CENTRIFUGAS CONSISTIRA DE
LO SIGUIENTE (ver figura B.3)
a} Un cabezal de suministro.
b} Un sistema de filtrado.
el Un ramal de suministro a cada bomba.
d) Ramales con orificios de restricción.
e) Tubería suministrada con la bomba por el fabricantes de la
misma.
Para todos los servicios que incluyen purgas (sin de
finir una cantidad requerida), el orificio de restricción de
berá de tener un mínimo de 1/16 pulg. de diámetro para sumini¿
- 51 -
SU M IN ISTR O DE A C E IT E DE "F L U S H IN G *
FIG B 3 ARREGLO TIPICO DE TUBERIA Y VALVULAS DE ACEITE DE " F L US HI N G”
trar un flujo limitado y eliminar algunos problemas de tapona miento que existen en los orificios más pequeños.
B . 6 CONSUMO DE ACEITE DE "FLUSHING"
a) El aceite de "Flushing" deberá ser suministrado al2instrumento a una presión de 1.06 kg/cm arriba de la presión nor
mal de operación de éste como mínimo, a fin de hacer posible
la circulación y asegurar un flujo continuo al instrumento.
b) La presión de descarga de las bombas de suministro
del aceite de "Flushing", será establecida considerando el -
nivel de presión al cual operan los instrumentos que requie
ran este servicio; se recomienda una presión de descarga de -21.06. kg/cm arriba de la máxima presión de operación de cualquiera
de los instrumentos. Además, es conveniente que el sistema -
de bombeo conste de dos unidades, para tener una en operación
y otra de relevo.
c) El número de cabezales de distribución (Ver diagra
ma B.4,1, dependerá del rango de presiones de operación que -
se tienen en los diferentes instrumentos. El disponer de va
rios cabezales de suministro -más de 3 por ejemplo-, da como
resultado un menor consumo de aceite de "Flushing", lo cual -
es conveniente, porque la capacidad de las bombas de suminis
tro se ve disminuida y las dimensiones de las líneas son sus
tancialmente menores. Aunque, el disponer de más cabezales -
de suministro implica también, tener un número de estaciones
reguladoras de presicfn mayor. Considerando ahora el lado - -
mc/rjM & /zw wffiOCftOúu/m d /?{¿wcmá otWX05/MD
VAA*f oe X C & A |/5f '£5Pi/XGA
PURGA.AGUAñCAÜA, O A - /O /p
PVjñóA )oeoieezAL
O E VAPOR DE 17.6%
U ifír>*\ I D£ '4Z Kg/cm2
/¿1y¿Fo/í/oe rOAÍA/&
SA3 COMBUS-WVH tibie roteo
C. SISTEMA DE ENFRIAMIENTO
C.l GENERALIDADES
Las operaciones de la refinería son con frecuencia --
efectuadas a temperaturas elevadas. El calor es adicionado -
al material que va a ser procesado, por medio de calentadores
de fuego, intercambio con corrientes de proceso calientes, -
intercambio con vapor y contacto directo con vapor de agotamiento.
Los sistemas de enfriamiento son suministrados para -
eliminar el calor que sea necesario en secuencias de proceso
y artes de almacenaje de productos finales.
Las refinerías deben realizar aunque sea de una mane
ra aproximada un balance de calor total. Todo el calor adi
cionado en la forma de combustible quemado, vapor consumido 6
coque quemado, debe ser eliminado por el sistema de enfriamien
to. El intercambio de calor entre varias corrientes de hidro
carburos es una operación interna, la cual no tiene efecto en
un balance de calor total. Las pérdidas de calor a partir del
equipo o tubería son bastante pequeñas, por lo general, en --
comparación con el calor total. Similarmente el calor sobran
te en los productos puede ser también despreciado, para este
balance de calor total aproximado. TJn balance de calor exacto
considera todas las temperaturas de las corrientes de entrada
y salida, el cual podría realizarse pero no sería de utilidad
al proposito deseado, ya que el balance de calor aproximado se
- 56
C.2.2. ENFRIAMIENTO POR AIRE
Los enfriadores por aire (soloaires) son apropiados a
límites amplios de servicios de enfriamiento y condensación. -
La economía máxima es obtenida, cuando estos enfriadores se --
usan para enfriar fluidos a una temperatura de salida de apro
ximadamente 4.4°C más alta que la temperaturade diseño del aire.
Los enfriadores por aire usualmente consisten de un --
haz de tubos aletados. El aire es circulado sobre las aletas
por un ventilador. Los enfriadores ocupan un espacio algo - -
grande debido a sus dimensiones, pero son localizados frecuente
mente en estructuras sobre la ruta del puente de tuberías, de
esta manera reducimos el efecto causado sobre el tamaño del --
área de proceso. El uso de enfriadores por aire, los cuales -
están completamente dentro de las unidades de proceso, dan por
resultado un aumento en los costos de instalación de la unidad
de proceso, pero produce ahorros en los costos de operación.
El costo de mantenimiento para enfriadores por aire es
considerado como la mitad del costo de mantenimiento de un in
tercambiador de calor con agua. Los costos de operación aso
ciados con enfriadores por aire son regularmente más bajos que
los costos de operación de enfriadores con agua y equipo rela
cionado.
C.2.3 ENFRIAMIENTO CON AGUA
El agua es el material tradicional para servicios de -
condensación y enfriamiento en las refinerías.
- 58 -
Las máximas temperaturas de entrada del fluido que va a ser enfriado son limitadas por la calidad del agua para prevenir depósitos excesivos o corrosión de los tubos del intercambiador -
de calor. Las temperaturas mínimas a las cuales el fluido puede -
ser enfriado son aproximadamente 8.3°C, por encima de la temperatura de entrada del agua.
El sistema de agua de enfriamiento, a diferencia del enfriamiento con aire, normalmente no esta localizado por completo dentro de la unidad de proceso. El sistema de enfriamiento con - agua puede incluir intercambiadores de calor, equipo de bombeo, -
tubería de distribución y torres de enfriamiento. Este último m£
dio de servicio auxiliar se localiza usualmente fuera de la unidad de proceso. Los intercambiadores de calor pueden ser unidades
de tubo y coraza o caja de enfriadores. Estos son ubicados fre
cuentemente dentro de las unidades de proceso, ya sea en grupos o
espaciados entre otros tipos de equipo.
C.2.4 REFRIGERACION
Cuando se requieren temperaturas más frías que aquellas obtenidas por el uso de agua, se usa alguna forma de refrigeración.
Generalmente todas las instalaciones de refrigeración --usan aire o agua de enfriamiento de refrigerante. Para rangos de -
S9
temperatura abajo de aproximadamente 27.7°C, sistemas de enfria
miento evaporativos de agua fría son usados debido al bajo costo
del equipo. Aunque estos sistemas son relativamente ineficientes
en términos de evaporar y condensar agua. Cuando temperaturas --
más frías son requeridas para enfriamiento de proceso, los ciclos
de refrigeración son necesarios. Unidades de refrigeración paque
te pueden ser usadas para servicios pequeños, los sistemas más --
grandes están compuestos de grupos individuales de compresores, -
condensadores y recipientes empleando refrigerantes apropiados.
C .3 SISTEMA DE AGUA DE ENFRIAMIENTO
Se tienen 2 tipos de sistemas de agua de enfriamiento -
principalmente, el tipo de paso único o del tipo recirculado.
C.3.1 En el tipo de paso único, las bombas llevan a cabo la -
succión desde una fuente de suministro tal como un río, lago ú
otra extensión de agua y entregan ésta a las unidades de proceso.
Después que pasa a través del equipo de enfriamiento, el agua de
enfriamiento caliente se retorna al punto de suministro, por m e
dio de un sistema de presión de tubería, o bién, un sistema de --
flujo por gravedad. Los sistemas de retorno de flujo por grave
dad son frecuentemente una combinación de conductos abiertos o --
cerrados.
- 60 -
C.3.2 En el tipo recxrculado, las bombas efectúan la succión
desde un estanque de la torre de enfriamiento y entregan el agua
al equipo de enfriamiento. Después de pasar a través de los --
consumidores, el agua de enfriamiento caliente es des- -
cargada a través de un sistema de presión de retorno a la parte
superior de la torre de enfriamiento,
C . 4 SELECCION DEL SISTEMA
La selección del tipo de sistema se basa en la disponi
bilidad de suficiente agua de calidad satisfactoria, a la tempe
ratura de proceso, en condiciones atmosféricas y en costos de -
mantenimiento y operación del equipo.
Debido a la necesidad de utilizar grandes cantidades de
agua en varios procesos industriales, cuando los suministros --
disponibles permanecen limitados, se ha tenido que recurrir a -
varias formas de obtención del agua. Por ejemplo, en zonas - -
áridas se han tratado las agua negras. El costo del trata
miento, en adición a la distribución de este tipo de aguas
para recobrar el agua de enfriamiento, no es materialmente más
grande para efluentes de la planta de tratamiento de aguas ne
gras que para aguas moderadamente duras o corrosivas.
El agua de desperdicio en la refinería se puede también
volver a utilizar conforme es reunida en la torre de enfriamien
to. En esta torre se efectúa una reducción en fenoles y merca£
taños. En último caso,' se puede hacer uso de agua de mar, cuan
do ya no hay otras formas de agua diponibles. Pero debido a la
61
corrosión de este tipo de agua utilizada como agua de enfria—
miento, el costo del equipo utilizado incluyendo bombas y tube
ría es mucho mayor, ya que se tiene que hacer uso de materiales
más resistentes a la corrosión;asimismo se requiere material re
sistente a la corrosión, en el caso de aguas negras y de des
perdicio de la refinería.
Las temperaturas del proceso en conjunto con las tempera
turas del aire y la humedad pueden limitar el uso de torres de
enfriamiento. Para uso efectivo de enfriamiento en el proceso,
se requieren temperaturas suficientemente bajas, las cuales no
pueden ser alcanzadas por las torres de enfriamiento en áreas -
húmedas y calientes.
C.4J COMPARACION DE COSTOS
La selección de un sistema de agua de enfriamiento es a
veces predeterminado por la disponibilidad de agua. En áreas -
áridas donde el agua es escasa, el sistema de agua de enfriamien
to recirculada es seleccionado automáticamente. Similarmente,
en donde los suministros de agua fresca son limitados y el agua
salada está disponible, el sistema de paso único es selecciona
do. En plantas localizadas en ríos o lagos, o donde se cuente
con provisiones abundantes de agua fresca y salada, la selección
puede ser hecha entre cualquiera de los 2 sistemas.
La selección del sistema de agua de enfriamiento debe -
estar basado en las comparaciones de los costos inicial y de ope
ración. Cuando la distancia a partir de las bombas de agua de
- 62 -
enfriamiento a los consumidores de ésta es la misira para los -
sistemas a ser comparados, el costo de operación de un sistema
cerrado (agua recirculada) es aproximadamente 40° más grande -
que el costo de operación de un sistena de paso único. Los eos
tos iniciales relativos de un sistema varían con las condicio
nes climáticas, la distancia de las bombas hasta los consumido
res de agua, la complejidad de las estructuras de entrada y la
naturaleza corrosiva del agua. En general, el sistema de agua
de enfriamiento recirculada con una capacidad más pequeña que
17,000 gal./minuto tiene un costo inicial más bajo que el sis
tema de paso único.
C.S ESTABLECIMIENTO DE LOS REQUERIMIENTOS DE ENFRIAMIENTO
El paso inicial en el diseño de un sistema de agua de --
enfriamiento, es determinar las temperaturas de diseño y la ca
pacidad del sistema. La capacidad del sistema var ía con las
temperaturas de diseño que son fijadas por las condiciones de
proceso. Los rangos de enfriamiento usuales son entre 33.9 y
16.7°C. Las temperaturas de entrada a enfriadores de proceso
varían en general desde 24 a 29°C y las de salida entre 37.n y
46.10 C . Las temperaturas de entrada y salida al equipo de en
friamiento son establecidas por las condiciones del ambiente,
el tipo y calidad del agua. Las temperaturas máximas en éstos
equipos deben ser limitadas con el objeto de prevenir la corro
sión o el depósito de solidos.
Los requerimientos de agua de enfriamiento en proceso,
pueden ser considerados como la suma de requerimientos de agua
en los enfriadores, sin la adición de factores de seguridad. -
Esto daría por resultado una cantidad de agua de diseño 5 a - -
1 0 $ más grande que el requerimiento normal.
De una manera similar los requerimientos de agua de en
friamiento en servicios auxiliares, tal como en los condensado
res para accionadores de turbina ce vapor, enfriadores de acei_
te de lubricación y sello a bombas, pueden considerarse como
la suma de los requerimientos individuales de diseño.
C . 6 COMPONENTES DEL SISTEMA
En el sistema de agua’ de enfriamiento es un factor im
portante a considerar el diseño de las bombas.
Para un tipo seleccionado de sistema, las capacidades
de las bombas de agua deberán ser establecidas para minimizar
el costo inicial de la instalación incluyendo el equipo, la --
cimentación, el mecanismo de transmisión eléctrica (si es re
querido), y el cabezal de tubería, Los costos de operación --
serán considerados sólo si hay alternativa para escoger los ac
cionadores.
Para sistemas de agua de enfriamiento es económico usar
Bombas horizontales con accionador de turbina de vapor o motor,
Ó bien, bombas verticales con accionador de motor en capacida
des arriba de IQ.QQG a Í2,QQ0 galones/min.
- 64 -
C .7 CAIDAD DE PRESION EN TUBERIAS
Se establece una cafda de presión de la bomba de agua
de enfriamiento que incluye las pérdidas de presión en equipos
de proceso, en los cabezales de suministro y retorno, en las -
tuberías de succión y descarga de la bomba, así como también -
las pérdidas de cabeza estática. Para un sistema de paso úni
co, en el cual el agua es descargada a alcantarillas después **•
de pasar a través del equipo de enfriamiento, la presión en el
cabezal de suministro en límites de batería de la unidad de --2proceso puede ser e s t a b l e c i d a a aproximadamente 1.8 kg/cm' . Esta --
presión corresponde a la caída de presión total en tubería y -
equipo en la unidad.
Cuando se tiene una presión de retorno de un sistema -
de paso único 9 de recirculación, la caída de presión en tube
ría y equipo dentro de la unidad entre los puntos de entrada yO
salida será aproximadamente 2.1 Kg/cm".
Los cabezales de suministro y retorno son dimensionados
sobre una base conservadora. Se puede establecer un balance -
entre el incremento al costo de tubería y el incremento al cos_
to de bombas, accionadores y suministro de vapor o eléctrico.
En la mayoría de los sistemas el dimensionamiento óptimo de --
tubería para uso en cabezales de agua de enfriamiento tendrá -2una caída de presión igual o menor que 0.05 kg/cm cada - - -
30.5 m. Cuando se tienen longitudes del cabezal extremadamente
largos, son preferibles caídas de presión más bajas. Se reco
- 65 -
mienda checar la velocidad, la cual debe ser menos a 3.05 m./ -
segundo.
El diámetro de la tubería de succión en bombas de agua
de enfriamiento se dimensiona en base a una caída de presión --2que no exceda 0 . 0 3 5 kg/cm , por cada 3 0 . 5 metros de longitud y
el diámetro de la tubería de descarga en base a una caída de --
presión menor a 0 . 1 4 kg/cm^, por cada 3 0 . Sm, de esta manera el
diámetro en la tubería de succión siempre será mayor o igual --
al de descarga.
Las pérdidas por cabeza estática incluyen todas las di
ferencias en elevación entre las bombas de agua de enfriamiento
y el punto de descarga del agua caliente. En el sistema de paso
único, el punto de descarga será cualquier pendiente a la entra
da de la alcantarilla de agua caliente o la altura del extremo
de descarga de un retorno de presión. En un sistema de recircu
lación, la pérdida de cabeza estática es la diferencia en eleva
ción entre las bombas del agua de enfriamiento y la parte supe
rior de la torre de enfriamiento.
C . 8 TORRES DE ENFRIAMIENTO
La función de las torres de enfriamiento es la elimina
ción directa de calor a partir del agua, por flujo de aire y --
por vaporización de una porción'de agua. Ambas formas de enfria_
- 66 -
utilizaría como un instrumento de comprobación manual.
C .2 METODOS DE ENFRIAMIENTO
El enfriamiento en una refinería puede ser efectuado -
en varias formas, entre ellas tenemos: (1 ) Intercambio con - -
otras corrientes, (2) Enfriamiento por aire, (3) Enfriamiento
con agua y (4) Refrigeración. El método, o combinación de - -
métodos adaptables a una aplicación específica es a veces in
fluenciada por condiciones de proceso fijadas. El clima y - -
otras consideraciones geográficas también influyen en el méto
do de enfriamiento.
C.2.1 INTERCAMBIO DE CALOR
Los intercambiadores de calor transfiriendo calor des
de un fluido de proceso a otro son una aplicación especializa
da de enfriamiento. Se emplean intercambiadores de calor de -
coraza y tubo o tubo doble para éste servicio. Las temperatu
ras del fluido y diferenciales de temperatura deben estar den
tro de rangos apropiados para utilización económica de inter
cambio. En general, cuando la temperatura de entrada del flui^
do a ser enfriado es de 93.3°C o más alta, el intercambio de - -
calor será económico. El uso apropiado de intercambio de calor
para enfriamiento, da por resultado la reducción en costos com
binados de equipo de proceso y auxiliar, coincidentes en ahO'-
rros de operación y mantenimiento.
- 57 -
opuesto, o sea, un mínimo de cabezales, el número de unidades
reguladoras de presiín es menor, con el inconveniente de que
las diferenciales de presión entre el cabezal distribuidor y
el instrumento se ven incrementadas, repercutiendo en un ma
yor consumo de aceite.
La decisión final será responsabilidad del ingeniero
le sistemas, tomándose en cuenta lo expuesto.
d) El flujo suministrado a cada instrumento depende -
e la naturaleza del aceite utilizado, del diámetro y caracte
ísticas inherentes del orificio y de la diferencia de pre- -
ion entre el cabezal distribuidor y el instrumento al cual -
■ inyectó la corriente del aceite de "Flushing"; el flujo --
ministrado está dado por la ecuacifln siguiente:
Q= 30.3 X C X do 2 ( A P / S g r ) 0 ' 5
En donde:
Q= Flujo suministrado, en gal./min.
C= Coeficiente de flujo del orificio
do= Diámetro del orificio, en pulgadas
AP= Diferencial de presi 8 n, entre el cabezal distribui_
dor y el instrumento, el libras por pulgada cuadra
da (psi).
Sgr= Gravedad específica del aceite utilizado.
- 55
miento están acompañadas por un contraflujo de aire y agua. -
Las torres están construidas de madera, metal o concreto con
apoyos de madera o plástico para distribución del flujo de --
agua. Las torres pueden tener flujo de aire por gravedad, o
sopladores que pueden ser usados para tiro inducido o forzado
del flujo de aire. La torre de tiro natural tiene un mucho --
más bajo costo de operación que el tipo de tiro inducido o --
forzado.
Pérdidas en la torre. Como ya se había indicado, una -
porción del agua que fluye en una torre de enfriamiento es --
vaporizada. El agua contiene algunos sólidos que quedan reza^
gados al vaporizarse ésta, ocasionando un aumento en concentra
ción de sólidos y por lo tanto, su sedimentación sobre super
ficies de enfriamiento; para evitar esto, se limpia con una -
cantidad adicional de agua. Otra pérdida de agua ocurre cuan
do ésta es arrastrada fuera de la torre por el viento. Esta
pérdida se le denomina por arrastre.
Las pérdidas de la torre de enfriamiento son usualmen
te evaluadas de la siguiente manera:
1} Las pérdidas por evaporización son aproximadamente
igual al 10 de la capacidad total por cada S.5°C de diferencia
de temperatura de la torre de enfriamiento.
2) La pérdida por arrastre es fijada en el diseño de la
torre a 0 . 2 1 de la capacidad total de la torre de enfriamiento
3) Otras pérdidas de líquido diversas se asumen como -
un séptimo de la pérdida de evaporación menos la pérdida por
arrastre.
- 67 -
4) La limpieza por arrastre de sólidos con una cantidad
adicional de agua es determinada sobre la base de reducir la con
centración de sólidos a 4 ó 5 ciclos de concentración. Los galo_
nes por minuto requeridos para limpieza en 5 ciclos de concentra
ción, se pueden obtener por la fórmula siguiente:
B = 10.7 C A T) gpm^ x 10 5 [gal./min. requeridos - -
para limpieza), en la cual A T es la diferencia de temperatura
y gpm, es la capacidad total en gal./min.
C. 9 DETALLES DE DISEÑO
En cada sistema de agua de enfriamiento, hay ciertos
servicios, en los cuales el agua no es recuperada, tales como el
enfriamiento a bombas, el agua de lavado, etc. La pérdida de --
agua por estos consumidores puede ser igual o mayor que el volu
men de agua adicionada para limpieza, por lo tanto, no se nece
sitará apartar una porción de agua desde el sistema.
Válvulas de bloqueo o medios similares de aislamiento -
son instalados en la tubería de retorno a cada celda de la torre
de enfriamiento para permitir limpieza o control de la temperatu
ra durante tiempos fríos. Cuando la torre de enfriamiento salga
parcialmente de operación sin resultar en un paro completo de la
planta, se prefiere que el estanque o fosa del agua de enfriamien
to sea separada en compartimientos por cada celda o grupo de cel
das de la torre de enfriamiento.
- 68 -
Los estanques de la torre de enfriamiento se diseñan
lo suficientemente grandes para represar gastos totales de - -
agua por 10 minutos. Esto permite un suministro de agua fría,
en el caso de falla del ventilador. Con los ventiladores fue
ra de servicio, el agua de enfriamiento puede ser circulada -
por un período aproximado de 30 a 40 minutos antes de que au
mente la temperatura apropiada de enfriamiento. Este es un -
tiempo adecuado para permitir la restauración de los ventila
dores o el paro del equipo de proceso de una manera razonable
mente ordenada.
C.10 ESTACIONES DE BOMBEO Y TOMAS DE AGUA
Una amplia variedad de arreglos puede ser aplicada a
tomas de agua y estaciones de bombeo. Las estaciones de bom
beo son similares ya sea que se usen en torres de enfriamien
to, o en ríos, lagos ú otra extensión de agua para sistemas -
de un solo paso. Las estaciones de bombeo pueden servir a --
otros propósitos que el enfriamiento, tal como la alimentación
a una caldera, el agua para beber ó el agua de proceso.
Los factores que deben ser considerados en el diseño
de una estación de bombeo incluyen: 1 ) las características
geofísicas del lugar; 2 ) los materiales de construcción disp£
nibles; 3) los servicios existentes unidos con los costos re
- 69 -
lativos; 4) la calidad y temperatura en varias partes de la -
extensión de agua; 5] lo remoto de la localización para acceso
por operadores; y 6 ) los medios auxiliares necesarios tales -
como mamparas de refuerzo, el enrejado, tamices del agua que
corre, aparatos para clorar y formas de manipulación.
- 70 -
D. SISTEMA DE COMBUSTIBLES
El combustible en una refinería es usado para producción de calor, aplicaciones de proceso y generación de vapor en plantas de servicio a la refinería. El combustible es pr£ ducido y consumido en varias partes de la refinería. El sistema de combustibles incluye los medios de reunión, preparación y distribución de combustibles a los consumidores. Los - combustibles usados comúnmente en la refinería son aceite y - gas.
D.l SELECCION DE COMBUSTIBLE
La selección del combustible se basa en su costo. El material que no puede ser vendido fácilmente en los canales - comerciales tiene el menor valor monetario yes normalmente usa do como combustible en la planta. Los materiales líquidos -- comúnmente apartados para combustible en la refinería compren den alquitrán de la reductora de viscosidad, aceite decantado de la planta FCC (FLUID CATALYTIC CRACKING. CRACKING CATA
LITICO DE LECHO FLUIDIZADO), fondos torre de vacío, extractos lubricantes y parafinas. La mayoría de estos materiales serían difíciles de adaptar a un combustible comercial de especificación aceptable debido a la viscosidad, contenido de azu fre ó presencia de materia extraña. Los materiales gaseosos útiles como combustible en la refinería son aquellos que no - pueden ser procesados a productos vendibles económicamente y
71 -
frecuentemente incluyen H,, CH^, H,S y C,;Hg. Los valores relativos de todos los materiales mencionados como productos -- aprovechados para combustible, serán también afectados por la disponibilidad del gas natural para combustible de la planta.
La mayoría de las refinerías no producen una cantidad suficiente de gases y líquidos combustibles no vendibles, que encuentren los requerimientos de calor de los hornos de proce so y generadores de vapor. El combustible adicional requerido consiste en cualquier gas natural o productos combustibles de la carbonera.
En la mayoría de las refinerías ambos combustibles -- líquido y gaseoso son usados simultáneamente. Es práctica - - común quemar un combustible, gas o aceite como una base y usar el otro material para lograr alcanzar los requerimientos de - calor del horno o caldera. La mayoría de los hornos y calderas están equipados con combustión de quemadores adaptables, - para gas o aceite.
D.2 SISTEMA DE ACEITE COMBUSTIBLE
El propósito del sistema de aceite combustible es ase
- 72 -
gurar un suministro regulado constante de aceite a quemadores de hornos de proceso y calderas de vapor. El sistema incluye medios para almacenaje, Bombeo, calentamiento y distribución de aceite a presiones y viscosidades convenientes de tal mane ra que la atomización y la combustión sean posibles. Ver sis tema de aceite combustible de refinería, típico, en la figura D. 1.
En general, el aceite es obtenido a partir de un tanque de almacenamiento y bombeado a través de un cambiador de calor para elevar su temperatura, así bajamos la viscosidad - al valor deseado.
El aceite es distribuido a todos los lugares donde será consumido, y para asegurar la temperatura, viscosidad y presión apropiadas en los quemadores, un exceso de aceite es suministrado al cabezal a partir del cual se derivan las líneas a quemadores, Este exceso es recirculado a través de -- una línea de retorno de aceite combustible hacia los tanques de almacenamiento. El propósito fundamental en un diseño de sistema de aceite combustible deberá ser el asegurar que el - suministro de combustible a cada horno no fluctuará con los - cambios operacionales en otras partes de la refinería.
Almacenaje.- Se deberán suministrar uno o más tanques de aceite combustible. Estos tanques deberán tener una capacidad no menor que 5 días de suministro a hornos y calderas, los cuales están usualmente quemando aceite. Si el combustible de refinería es obtenido a partir de varias fuentes, puede ser necesario mezclar el material almacenado, en tal caso,
73 -
A B A JA P R E S IO N . P R E S IO N {)E A C E IT EFIG D I SISTEMA DE ACEITE CO M B US T I BL E DE LA REFINERIA TIPICO c o m b u s t i b l e .
al menos dos tanques son requeridos. Es a veces posible mez
clar el combustible en su recorrido conforme deja varias uni
dades sin control preciso de la mezcla.Los tanques son de techo cónico, con ser
pentines y/o calentadores en la succión. En la mayoría de --
las plantas los cambiadores de calor raramente se operan por
que el aceite deja las unidades de proceso a una temperatura
suficientemente alta para disminuir su viscosidad y permitir
un flujo adecuado. Esta temperatura deberá ser limitada, - - como quiera, a un máximo de 115.5°C para reducir la posibilidad
de borboteo debido a vaporización del agua en los tanques. En
climas fríos los tanques de almacenamiento son aislados, pero
esto no es necesario porque las pérdidas de calor son compen
sadas por medio del calor del material recirculado.Equipo de Bombeo y Calentamiento.- El equipo para ca
lentamiento y bombeo del aceite combustible a la temperatura
correspondiente, y viscosidad deseada, es usualmente instalado sohre una base común o estructura. Este equipo de aceite combustible es localizado en la planta de servicio de la refi_
nería con los tanques de almacenamiento de aceite combustible
inmediatamente adjuntos.El aceite debe ser descargado en los quemadores a una
2presión de aproximadamente 7.u kg / cm" para control - -
y atomización. Para suministrar esta presión y permitir pér
didas por tubería, el aceite deberá ser descargado a partir - del equipo de aceite combustible a una presión entre
8.8 y 10.5 kg/cm". Si se instala equipo para bombeo y calenta--
75 -
miento, la presión de descarga de la bomba debe también in- -
cluir pérdidas en el cambiador de calor, filtro y tubería de
conexión.
La temperatura a la cual el aceite es descargado desde
el equipo de aceite combustible variará de acuerdo con el --
material a ser bombeado. Para atomización apropiada, la tem
peratura a la salida del equipo de aceite combustible será -
suficiente para bajar la viscosidad del aceite a 30-40 es --
(140 a 180 SSU).La capacidad de diseño del equipo de bombeo y calenta
miento de aceite combustible será igual a 1 2 S°s de los reque
rimientos de diseño de la planta, asumiendo encendido sumul-
táneo, en diseño simétrico de todos los quemadores de aceite
combustible de hornos y calderas. Esto permite 251 para re
circulación del aceite.
Se requieren dos bombas preferiblemente de tipo rotat£
rio, con accionadores de motor y turbinas Los cambiadores de calor son calentadores con vapor del tipo de haz de tubos
fijo, en el cual tubos sencillos son rolados. En instalacio nes de equipos dobles, dos calentadores son suministrados. -
La temperatura de aceite combustible es regulada por control del flujo de vapor al cambiador de calor. Las válvulas de -
seguridad son localizadas en la descarga de las bombas y salida del intercambiador de calorcombustóleo-vapor de agua.
El flujo de descarga de las válvulas de seguridad es recirculado a los tanques de almacenamiento de aceite.
En la succión de las bombas se instala un filtro doble -
- 7 6 .
con malla de 1/16 de pulgada, para interceptar lodo y material
extraño. Un filtro dual con malla de 1/32 de pulgada es loca
lizado a la salida del cambiador de calor de aceite para tam_i
zar particulas de carBón precipitadas.
Tubería.’- La línea de succión al equipo de bombeo de
aceite combustible deberá ser dimensionada para una caída de2
presión que no e x c e d a de 0.021 Kg/cm cada 30.5m. Esta línea
será al menos del mismo tamaño que la boquilla de entrada a -
la Bomba. Las tuberías de descarga a quemadores y recircula
ción a almacenamiento serán dimensionadas para una caída de *2presión de 0.07 kg/cm cada 30.5 m, con calentamiento pro-
tectivo. Se diseñarán los tanques de almacenamiento con bo
quillas para reposición, recirculación y retiro del aceite.
Se orientarán estas Boquillas de tal manera que sea posible
reducir el circuito de aceite recirculado,
D .3 SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE
El propósito de un sistema de gas combustible es pro
veer un suministro de gas combustible a calderas de vapor, --
hornos de proceso, máquinas y turbinas de gas a una presión -
controlada y un valor de calentamiento razonablemente constan
te. El sistema incluye al separador de humedad del gas com
bustible y estaciones de control, así como la tubería de reco
lección y de distribución. Un sistema de gas combustible - -
Ctípicol, se muestra en la figura D.2,
El gas de desecho obtenido de varias unidades de pro-
- 77 -
ceso es reunido y conducido al separador de humedad de gas --
combustible. El gas natural o licuado a presión CLP), prove
niente de almacenamiento es alimentado a este separador - - -
controlado por una válvula controladora de presión para llevar
al producto esperado a un valor predeterminado de calentamien
to. El gas mezclado es distribuido a una presión controlada.
Cantidad en exceso de gas es descargado hacia los quemadores
por una válvula controladora de presión.
Recipiente separador de humedad de gas combustible.-
El gas es usualmente conducido a cabezales en quemadores de --2hornos y calderas a una presión de 1.05 a l^kg/cm". Para permitir
pérdidas en tuberías y válvulas de control, la presión de ope
ración del separador de humedad de gas combustible será de 2 . 12a 2.8Kg/cm . Cuando una turbina de gas es instalada en la plan
ta, la presión del gas en la turbina debe ser de 8.4 a 8 . 8 kg/
cm , variando con el fabricante. Este equipo será suministra
do por un sistema separado (usualmente operado directamente a
partir de gas natural), con un compresor para aumentar la pre
sión al valor deseado. El recipiente de gas combustible será
diseñado para un flujo igual al total de requerimientos simul
táneos de todos los quemadores de gas de hornos y calderas en
la planta. El gas será mezclado apropiadamente, si el recipien
te de gas combustible es suficientemente grande para separar -
todas las gotitas liquidas contenidas en el gas; de ésta mane
ra, el criterio general usado para dimensionar recipientes se
paradores de líquido es aplicable. La longitud del recipiente
deberá ser igual a aproximadamente dos diámetros. El recipien
te tendrá accesorios cano reguladores de flujo mezcla y un serpen tín de vapor para vaporizar el liquido sobrante o gas licuado a presión.
Tubería.- La tubería de distribución del gas entre el recipiente separador de humedad y los cabezales en los quemado^res, deberá ser dimensionada sobre la base de una caída de pre-
?sión entre 0.014 y 0.035kg/cm por 30.Sm.Las líneas para quemadores de baja capacidad aislados, tales como los pilotos pueden requerir calentamiento protectivo en climas fríos extremosos .
- 80 -
E. SISTEMA DE AIRE
La finalidad de los sistemas de aire en la refinería - es para suministrar aire seco a instrumentos y aire de planta a herramientas accionadas por aire y varios otros propósitos. El aire seco se usa también para motores de aire comprimido, los cuales son operados intermitentemente y por esto expuestos a congelamiento en climas fríos. El aire de planta es -- empleado en el decoquizado aire-vapor de agua de hornos, el - aumento de catalizador, la transferencia del catalizador y la regeneración del reformador. El aire de alta presión es usado en arranque de máquinas por accionadores de la refinería. Para ciertos productos adversamente afectados por humedad - - (por ejemplo: solventes solubles en agua y descolorantes de -aceite lubricante), el aire seco puede ser substituido por --gas inerte para protección de tanques de almacenamiento,
E.1 CONDICIONES DE DISEÑO
E.1.1 CONDICIONES DE DISEÑO DEL AIRE DE PLANTA
La capacidad de un sistema de aire de planta será esta^ blecida para suministrar aire en la regeneración del cataliza^ dor, en el mantenimiento de la planta, en el arranque de la - unidad de craqueo catalítico del fluido o en el decoquizado - aire-vapor de agua. Ya que todas estas operaciones pueden ser programadas, el sistema no será diseñado para operaciones - -
31
coincidentes. Cuando no se tienen criterios de diseño disponibles, un estimado de requerimientos probables puede ser hecho, basado en la capacidad de carga del crudo a la planta. - Un mínimo de 14 m^ / min. estándar será abastecido para - - plantas arriba a 10,000 barriles/día estandar de la capacidad de carga de crudo. Un mínimo de 37 m^ / min. estándar, - serán suministrados para plantas que tienen una capacidad de crudo de 70,000 barriles/dla estandar o más. Las plantas de tamaño intermedio caerán dentro del rango dado.
Los requerimientos de aire para regeneración del refo r mador catalítico y de las unidades de desulfurización varía - con la capacidad de carga y tipo de proceso. El rango usual requerido del aire es de 8.S a 17 / min. estandar.
El aire para aeración en el arranque de las unida de craking catalítico del fluido, es dependiente del gasto de carga de la planta. Con una alimentación de 6,00Q barriles/- día estándar a la unidad, puede requerir S.5 m / min. están dar para arranque de ésta. Este rango puede ser tan alto como 57 / min. estandar para áreas de proceso con carga de35,QQQ barriles/día estandar.
Cuando el aire de planta se suministra a motores de -- aire comprimido, la tubería debe .diseñarse de acuerdo al flu-
Zjo requerido ( 5.7 a 11.3 m /min. estandar por motorl. La ca»pacidad de otro equipo asociado usualmente no es afectada por
esta cantidad, ya que es intermitente.El aire para decoquizado de aire-vapor de agua es usado
durante la combustión. El aire requerido varía con el tamaño
- 8 2 -
del tubo del horno y es usualmente 101 del flujo de vapor de agua.
El aire deberá ser entregado a los cabezales de distr_i bución en la planta de servicio de la refinería a una presión de 7.0 kg /cm2 una temperatura no mayor a 37.7°C.
E.1.2 CONDICIONES DE DISEÑO AIRE SECO.
La capacidad del sistema de aire seco se establecerá de acuerdo a los requerimientos de éste en instrumentos. Es usual permitir 0.014 m ^/min. estandar de aire seco para cada instrumento en unidades de proceso. Los requerimientos totales varían con los tipos de medios de proceso e instrumentosinstalados. Estos requerimientos totales fluctúan entre 5.7
3y 25.5. m /min. estandar para plantas con capacidades de cru do de entre 20,000 y 70,000 barriles/día estandar.
La condición de diseño usual para entregar aire seco - al cabezal de aire de instrumentos es a una presión mínima de 40 psig. El aire seco para motores con aire comprimido, es - requerido a una presión de entrega de 100 psig en el cabezal de distribución que permita 90 psig mínimos en el motor. Por lo cual, se requiere separar en dos cabezales de aire seco.
Todo el aire seco estará a una temperatura que no exce da 37.7 °C y una temperatura de rocío en invierno compatible con las condiciones del ambiente. El preferible instalar un cabezal de aire seco separado para alimentar a tanques de almacenamiento por requerir una presión muy baja ( 3 . 8 a 5
- 83 -
cm de agua) de alimentación a éstos.
E.2 E Q U I P O
El equipo usado en sistemas de aire de plantas incluye
compresores, postenfriadores y recipientes de aire. Los sis
temas de aire seco incluyen secadores de aire en adición al -
equipo mencionado. Los arreglos comunmente usados para el --
equipo son los siguientes:
1) Dos compresores, cada uno con un postenfriador sepa
rado, pero amhos descargando a un recipiente de aire único. -
El recipiente de aire abastece al sistema de aire de planta y
al secador de aire. El aire a partir del secador de aire pasa
a través de una válvula reductora de presión, antes de entrar
al sistema de aire de instrumentos.
2) Dos compresores, cada uno con un postenfriador sepa
rado y cada uno descargando a un recipiente de aire separado.
El aíre de instrumentos es secado al pasarlo a través de un -)secador de aire, y conducido posteriormente a una válvula re
ductora de presión.
3) Dos compresores más un compresor de repuesto, cada
uno con un postenfriador separado y descargando a dos recipien
tes de aire. El aire es su&straído de cualquiera o de ambos
recipientes al sistema de aire de plantas y para el cisterna -
de aíre de instrumentos a través de un secador de aire y una
válvula reductora de presión.
- 84 -
E.2.1 COMPRESORES
Los compresores centrífugos, rotatorios o reciprocantes
pueden ser usados en servicios de aire. Estos compresores --
son utilizables con accionadores de turbina de vapor, motor,
o máquina de gas. Los servicios de aire de planta y aire de
instrumentos de la refinería pueden ser clasificados como ins_
talaciones de Baja capacidad y alta presión apropiados para -
uso de compresores tipo reciprocantes. El servicio de aire -
de planta es intermitente; por consiguiente los compresores -
con accionador de motor eléctrico y velocidad constante ope
rando con control de presión abierto o cerrado son apropiados.
Con este control, los compresores de etapa simple son usados.
Los compresores pequeños, con accionadores de aproxima^
damente 15 b.fi.p. (potencia al freno, en caballos de potencial
o menores, pueden ser operados continuamente con descarga a -
intervalos para mantener la presión en el sistema. El servicio
de aire de instrumentos es regularmente constante con referen
cia a la cantidad de flujo. Usualmente, la descarga normal -
es considerablemente menor que la descarga de diseño del com
presor, comoquiera, para igualar la descarga requerida es de
seable variar la velocidad de accionamiento con el uso de una
máquina de vapor o accionador de turbina de vapor. Si se de
sea un costo inicial mínimo, un compresor accionado por una -
turbina de vapor, descargando a la atmósfera será instalado.
- 8 5 -
E.2.2 ENFRIADORES
El post-enfriador puede ser proporcionado por el fabr¿
cante, o bien, este equipo puede ser seleccionado a partir de
enfriadores estandar del fabricante, basados sobre la tempera
tura de descarga del compresor.
E.2.3 RECIPIENTES
Los recipientes de aire son usados para proporcionar -
suficiente capacidad que evite el "surge" (acción inversa del
compresor) funcionando como amortiguadores de pulsación, para
reunir una suspensión de agua y grasa sujeta por aire compri
mido, para reducir la fricción del aire en los sistemas de tu
bería y para enfriar el aire antes de entrar a los sistemas - de transmisión. Los recipientes de aire deben ser lo suficien
temente grandes para proporcionar el SOI de la demanda total
por un período de 8 minutos, teniendo una presión del sistema
final igual al SOI de la presión inicial. Para un sistema de
1Q0 psig, esto es igual a 7,67 veces los pies cúbicos por minuto efectivos o una vez los pies cúbicos por minuto estandar
del sistema.Cuando el sistema de aire de plantas provee el servicio
auxiliar para aire a instrumentos, un recipiente de aire de - instrumento dimensionado nominalmente puede ser instalado y el recipiente de aire de plantas debe ser dimensionado para la -
capacidad combinada de los dos sistemas.
- 8 6 -
E.2.4 SECADORES
Los secadores de aire se utilizan para la eliminación
de humedad en sistemas de aire-seco. El aire comprimido, - -
enfriado y húmedo es pasado a través de un secador relleno de
desecante y sale como un gas seco. Se instalan dos secadores,
uno de los cuales es regenerado mientras que el otro es usado
para secado. Un prefiltro será colocado corriente arriba del
secador de aire, para proteger la cama del desecante en contra
de la contaminación por la entrada de aceite. Un filtro pos
terior de un tipo similar será localizado corriente abajo del
secador para atrapar cualquier desecante que pudiera ser arras
trado con el gas seco.
Los secadores de aire son usualmente comprados como --
paquetes completos montados sobre placas de base común, equipados para regeneración manual, semi-automática o automática. El aire seco caliente es usado para regeneración del deseca- te.
E ,2.S TUBERIA
La tubería de succión y descarga para compresores de -
aire será dimensionada de tal manera que los amortiguadores -
de pulsación no sean requeridos. Como mínimo, las líneas de
succión y descarga serán dimensionadas de acuerdo al tamaño - de las Boquillas de entrada o salida del compresor. Las lí
neas de succión y descarga tendrán un número mínimo de cambios
8
en dirección. En donde los cambios de dirección sean necesa
rios, se usarán codos de radio largo y las líneas serán suje
tadas firmemente. La tubería desde el compresor hasta el - -
post-enfriador y el recipiente de aire no deberá ser menor
que el tamaño de la boquilla de descarga. Las entradas a la
succión del compresor se suministran con mamparas de admisión
de aire seco.
La tubería de distribución de aire es dimensionada so
bre una base un poco libre. La caída de presión máxima per-
mitida desde el recipiente de aire al consumidor es de 0.7%#cnf
Aunque preferiblemente la pérdida en un siste
ma de distribución debe ser considerablemente menor que esta
cantidad. No hay criterio preciso para dimensionamiento de -
líneas de aire de planta. El cabezal principal para aire de
planta no debe ser menor que 3 pulgadas en tamaño y no excede
rá de & pulgadas. Las líneas de aire de instrumentos serán -
dimensionadas para una caída de presión total máxima desde el2recipiente de aire a las unidades de proceso de 0.7 kg/cm .
- 88 -
F. SISTEMA DE RELEVO DE PRESION Y PURGA
El primer factor que se debe obtener en una planta - -
química, petroquímica o de refinación es la seguridad. Se --
considera desde el diseño de la planta, hasta la construcción
y operación de la misma.
La seguridad se logra de diversas formas, pero aún así
pueden darse casos en que se crean riesgos por el proceso por
una falla inadvertida de operación.
Uno de los riesgos mayores que puede crearse por el --
proceso, es el aumento excesivo de presión que puede provocar
la fractura del equipo, tubería o conexión en donde se presen
ta. En el proyecto de una planta no es posible diseñar el --
equipo de proceso para todas las condiciones posibles, aún las
provocadas por operaciones anormales, por lo cual se protege
a los equipos por medio de un sistema de relevo de presión.
De acuerdo a sus características mecánicas, los equipos
son diseñados para trabajar a una presión máxima. Cuando - -
esta presión C3 c^pdida debido a una falla, el exceso se ali_
via desalojando los fluidos a través de un sistema de relevo.
Se llama sistema de relevo a aquel formado por disposi_
tivos y tuberías, que permiten el desfogar un exceso de pre
sión de un equipo, por medio del desplazamiento de una deter
minada masa de fluido desde el equipo presionado hacia un lu
gar seguro.
89
F .1 TIPOS DE SISTEMAS DE RELEVO
F.1.1 SISTEMA ABIERTO
Se llama así al sistema en el que la masa relevada entra en contacto directo con la atmósfera al ocurrir el desfogue.
Para permitir que la masa a relevar descargue a la - -
atmosfera directamente, deben haberse satisfecho los siguien
tes requisitos;
- La sustancia relevada no debe reaccionar químicamen
te con el aire, ni debe formar mezclas explosivas o inflama
bles con 61.
- Los compuestos químicos no peligrosos como amoníaco
(usar venteos altos y seguros}, vapor de agua, aire comprimi
do y agua pueden ser relevados hacia la atmósfera,
- Los hidrocarburos que tienen un peso molecular menor
que 80 y que descargan sobre una base intermitente, también -
pueden ser relevados a la atmósfera, a menos que existan res
tricciones por lo siguiente:
a} Reglamentos locales o normas de la planta requirien
do sistemas cerrados.
bl La concentración de contaminantes a nivel de piso o
adyacentes a los niveles de la plataforma excediendo el lími
te de explosividad y,
el Consideraciones meteorológicas tales como inversio
nes severas de la temperatura por larga duración.
- 90 -
F. 1 .2 SISTEMA CERRADO
Cuando el fluido relevado no debe entrar en contacto
con la atmósfera, deberá ser conducido hacia un sistema cerra
do.
El sistema cerrado consiste en un cabezal y ramales, -
a los cuales se integra la descarga de los distintos disposi
tivos, conduciendo la masa relevada hacia un lugar seguro.
Cuando se haya seleccionado el sistema cerrado, se de
berá analizar la forma en que se va a disponer de la masa re
levada.
Las mezclas de vapor y liquido, manejando condensables, pueden conducirse hacia un hurbujeo con agua, de modo que se
condense la fracción posible de hacerlo, Los incondensables
pueden entonces descargarse hacia la atmósfera o hacia un
quemador. En este último caso, se prevee un tanque separador
antes del quemador, para impedir que pase líquido que pudie
ra haber sido arrastrado.
En el caso de efectuarse un relevo húmedo, se dan las
siguientes alternativas; enviar mediante una bomba, la masa
relevada hacia un sistema de recuperación por separación, o
bien, enviar a la alimentación de la misma o de otra planta
para reprocesarla. La decisión está sujeta a las caracterís^
ticas del fluido y de las plantas involucradas.
- 91
F.2 E Q U I P O
La descarga de líquidos o vapores, a partir de equipos
tales como bombas, compresores y hornos, también debe ser con
siderada. Las descargas a partir de válvulas de seguridad lo
calizadas en la descarga de bombas o compresores a menudo son
recirculadas al recipiente a partir del cual se efectúa la --
succión.
Los serpentines de los hornos en servicios de hidrocar
buros y compuestos químicos peligrosos se suministran con los
medios necesarios para desfogue de emergencia. Las válvulas
para el desfogue en hornos son operadas remotamente por moto
res o instrumentos manuales.
Las válvulas de seguridad, válvulas de control de pre
sión, los cabezales de tubería, etc., relacionados a sistemas
de relevo de presión y purga, se encuentran generalmente den
tro de las unidades de proceso, por lo tanto, no se incluyen
en los dispositivos auxiliares a la planta de proceso.
Los equipos localizados normalmente, aunque no excluso^
vamente, fuera de la planta de proceso son los recipientes de
desfogue con agua de apagado, los recipientes de desfogue y -
venteo y los quemadores.
F .2.3 RECIPIENTES DE DESFOGUE CON AGUA DE APAGADO
El recipiente de desfogue con agua de apagado es un --
recipiente vertical con una chimenea de salida; en el cual, -
- 92 -
los líquidos calientes pueden ser enfriados antes de su dis
tribución final. Los hidrocarburos calientes entran al reci
piente por encima del nivel del líquido, y accionan automáti
camente el flujo de agua. Se instalan mamparas para completar
el enfriamiento. Agua adicional puede ser introducida manual
mente. Además se puede alimentar vapor de agua para disper
sión de los vapores en la chimenea. Un recipiente de desfo
gue con agua de apagado es mostrado en la figura F .1.
Normalmente se suministra un recipiente para servir a
dos unidades de proceso adjuntas, dependiendo sobre la distan
cia entre las unidades. Los recipientes deben estar siempre
aislados a partir de fuentes de ignición, así como de los dre_
najes en los cuales descargan.
El agua es generalmente obtenida a partir de una fuen
te independiente del agua de enfriamiento, tal como el agua -
contra incendio o el agua de servicios. La cantidad de agua
requerida es determinada sobre la base del flujo máximo de --
vapores que pueden ser apagados a presión atmosférica. Se --
fija que el 40 ó 50 por ciento del agua vaporizará. El dimen
sionamiento del recipiente esta basado sobre la cantidad de -
los vapores desfogados más el agua adicionada.
Las chimeneas son dimensionadas para tener una veloci
dad de salida que no exceda los 91.4 m / seg. Estas se e x
t i e n d e n normalmente a una altura de 3.05 m. por encima de la
plataforma más alta de trabajo, dentro de un radio de 21 m.
En la mayoría de las localizaciones fuera de la unidad de pro
ceso este requerimiento no aplica y la altura es controlada -
por la concentración de contaminante máxima permisible a - nivel de piso.
F.2.2 RECIPIENTE DE DESFOGUE Y VENTEOEl desfogue de hidrocarburos líquidos, los cuales no -
se espera vaporicen apreciablemente, es colectado en un recipiente horizontal accesorado con un venteo. El recipiente es dimensionado para recibir la cantidad total de líquido contenida en los serpentines del horno más grande, pero dejando -- espacio para el vapor formado. El venteo es hecho lo suficien temente grande para relevar el vapor de agua y los vapores de hidrocarburos formados (en pequeña cantidad).
Los recipientes son provistos con un derrame de emergen cia al drenaje, o Bien, si se desea enviar a una bomba para - recuperación. Los serpentines de calentamiento se utilizan en climas fríos para mantener fluyendo a líquidos viscosos. Un recipiente de desfogue y venteo es mostrado en la figura F.2.
Generalmente se utiliza un recipiente para dar servicio a dos unidades adjuntas, dependiendo de la distancia entre -- estas unidades. La altura del venteo es establecida únicamen te sobre la base de localización disponible, ya que no se esperan concentraciones de vapores peligrosos.
F.2.3 QUEMADORES Y RECIPIENTES SEPARADORES DE LIQUIDOS
En general un quemador es un medio efectivo para elimi nar económicamente por combustión corrientes gaseosas de -
- 95 -
desecho.
Existen dos tipos de quemador básicos:
- Quemador tipo fosa
- Quemador elevado o de chimenea
La decisión entre el uso de un quemador de fosa y un -
quemador de chimenea depende principalmente del espacio dispo
nible, las condiciones climatológicas, las normas locales, la
economía, etc. El quemador tipo fosa se utiliza cuando se --
dispone de terreno en cuyos alrededores definitivamente no --
habrá o no hay zonas habitacionales y donde el humo que se --
produzca no provoque molestias,
En los casos en que se manejan fluidos fríos y más pe
sados que el aire, existe el peligro de acumulación de gases
en un quemador de fosa, lo que podría conducir a una combus
tión incompleta debido a la falta de aire.
En un quemador de chimenea no existe este peligro, ya
que la mezcla gas-aire se forma adecuadamente, con la ventaja
adicional de una dispersión efectiva debido a la altura y ve
locidad de descarga para el caso de una combustión incompleta.
Desde el punto de vista de seguridad, el uso de un qu£
mador de chimenea es el más adecuado.
En quemadores elevados que son los más comunes, se en
cuentran tres tipos de acuerdo a su estructura:
a) Quemador tipo torre
b] Quemador cableado
c} Quemador autosoportante
- 97
El quemador tipo torre es ideal para instalaciones - - dentro de los límites de batería de la planta, donde se necesita altura para diminuir la radiación y donde las distancias disponibles con respecto a otros equipos están limitadas. Se utilizan hasta alturas de 120 m, sin ningún problema. Como - es más costoso que los otros tipos, su elección se basa principalmente en el espacio disponible, ver figura No. F.3.a.
El quemador cableado se utiliza en alturas de hasta -- 18Ü m. , necesarias en quemadores de gran diámetro. Este tipo de quemador necesita gran espacio, puesto que las anclas de -los cables forman un círculo cuyo diámetro es muy similar a -la altura del quemador. Normalmente este tipo es más econónúco que el tipo torre, ver figura No. F.4.
El quemador auto soportante es el más económico para - alturas de 77 m. o menores, porque es más fácil su erección y ocupa menos espacio, ver figura No. F.3.b.
A continuación se muestra una tahla con el análisis -- del costo de los tres tipos de quemadores.
TABLA F.l QUEMADORES ELEVADOS ANALISIS DE COSTOS
INVERSION DE CAPITAL (SOLO EQUIPOS}
MENOS CARO
1 *MAS CARO"
MENOR DE 45.7 m. DE 45.7 a 61 METROS
MAYOR DE 61 METROS
TIPO TORREAUTOSOPORTABLECABLEADO
TIPO TORRECABLEADOAUTOSOPORTABLE
CABLEADOTIPO TORRE 'iAUTOSOPORTABLE
- 9R -
F tG .F .4 . QUEMADOR E L E V A D O C A B LEA D O
INSTALACION MENOR DE 45.7 M. DE 45.'A 61 METROS MAYOR DE 6 1 M.MENOS CAROi AUTOSOPORTABLE TIPO TORRE CABLEADO
| CABLEADO AUTOSOPORTABLE(*) TIPO TORRE iMAS CARO TIPO TORRE CABLEADO (*) AUTOSOPORTABLE
(*) APROXIMADAMENTE IGUALES EN COSTO.Las corrientes gaseosas de desecho (vapores de hidrocar
buró generalmente) son conducidas a un separador de líquidos - antes de llegar al quemador.
Los quemadores se localizan usualmente viento arriba de la refinería y por lo menos 91 m. a partir de cualquier uni_ dad de proceso o equipo, que maneje materiales de bajo punto - de inflamación. La altura y localización dependen también de la topografía, la ubicación de terrenos agrícolas y habitaciones circunvecinas, así como de la intensidad del viento y de - un factor importante a considerar, la liberación de calor. Elcalor emitido al objeto más cercano deberá ser menos de 1000 -
2BTU/hr/pie basado en el 10 por ciento del máximo calor libera do por la flama.
Las alturas de la chimenea varían de 6 a 91 m.Estos quemadores son diseñados sobre la base de una velocidad de salida de 61 m./segundo máxima para flujo continuo. Para flujos de emergencia (descarga de válvulas de seguridad) , una velocidad de 91 m./seg. es permitida. Los quemadores son - suministrados con pilotos y sistemas de ignición para asegurar combustión continua de hidrocarburos. Ver figura F.6..
1 01
T U B E R IA DE A C ER O A L CARBON CON SO B R E E S P E S O R OE CORROSION OE 1 /8 OE PLG t A ISLA D A S IN TRAZO OE VAPOR
T U B ER IA OE GAS AC IDO ACERO AL CA RBO N , C E D U LA 40
777777777777777777
Q U EM A D O R OE C H IM E N E A
*77777777777777777
F 16.F .5 .TU B ER IA SEPARADA PARA CONDUCCION DE GASES ACIDOS AL QUEMADOR DE CH IM ENEA
i 4
jvrsx/~/+m oummo ateas aa*vm& iOttfOt+rrwft lataoo* ./x&n* causuxwac 4# Aññeito , Wffl eoMcs/QtJOfeurc.* *■’ €¿ <9*0**3400 oe T***A*3 S&9* fd/t/*Aoo 4áo***st*e*re + <03
• - rooos ta s O *w ct03 e e #f3n f*x*o* * r+ r**m r jxtfvr ¿e jto ’ a c •mcr* o f * * cf» r a /tos áoe vo tsm r* * o e otocM oooe m j o íanva* 9*f otos*** *** o* m ,4- IA M M W M CMCCM Cá íOO UUCA3 O t « 9 C 4 W OFo*-*?*) o r a M * 9&r axt&oe/mo* *oto * r mjyroreeoo# oe ota m m o u « o o»9 ---------- ----------é*rtw**o*B.
A t a u t m M /sc n t ta r m v M a m x v oc ■xmaps Mfjr/ut/m.
onv/rcocK* ¿x * r r r ccTorzm er
I
TUBERIA PARA IGNICION DE 3“ EXTREMO ABIERTO
F1G.F.6 QUEMADOR DE CHIMENEA Y REC IP IENTE SEPARADOR DE L IQUIDOS.
QUEMADOR OE CHIMENEA
Cuando se envían gases ácidos o corrosivos al quemador, una tubería separada será instalada, como se muestra en la fi_ gura F.S.
Los recipientes separadores de líquido son localizados de preferencia cerca del quemador con la finalidad de minimizar la condensación de líquido entre el recipiente y el quema dor. Estos recipientes, generalmente, son dimensionados a r M trariamente, porque la cantidad de líquido no se puede predecir. Se puede considerar un recipiente de 3metros de diáme-- tro por 12 metros delargo como correcto. Estos recipientes -- están accesorados con serpentines de calentamiento en climas fríos, y salida de drenaje, o bien, a una bomba para enviarse a recuperación del hidrocarburo líquido.
DETALLES MECANICOS Y MATERIALES
TUBERIA DE SISTEMA DE RELEVO
Las válvulas de seguridad en la mayoría de los casos - pueden ser localizadas de tal manera que se permita descarguen corriente abajo al punto de distribución final (ejemplo: reci piente separador de líquido), sin bolsas.
El cabezal de relevo entrará preferiblemente por la parte superior del recipiente separador de líquido, para permitir la,utilización máxima del recipiente. En el recorrido de tuberías es conveniente usar soportes elevados a partir de las unidades de proceso hacia el recipiente.
104
En algunos casos las bolsas en líneas de desfogue son inevitables. Las bolsas se pueden drenar a pequeños recipien tes separadores accesorados con serpentines de calentamiento y salida a bombas. En climas fríos, el calentamiento protec- tivo es necesario para prevenir la condensación de H7S (Sulfu ro de hidrógeno).
SISTEMA DE IGNICION
Varios tipos de sistemas de ignición son usados para - asegurar el encendido continuo de los pilotos y quemadores. - Los tipos más comúnmente usados son el tipo de propagación de la flama y el tipo de flama-frontal. El primero se muestra - en la figura F.6, donde se observa una tubería ranurada que - se instala desde el fondo hasta la parte superior del quemador. Una serie de boquillas de encendido de gas son localizadas -- dentro de la tubería ranurada sobre separaciones de 30 pulgadas. El flujo de gas es encendido por dos bujías cerca de la base del quemador y enciende sucesivamente las boquillas conforme asciende al quemador. La válvula de corte del gas y la estación de control de ignición son localizados lejos del qu<2 mador.
En el sistema de flama^frontal, el gas y el aire son - admitidos dentro de la tubería de ignición, siguiendo una pr£ porción de combustible-aire. Después de haber sido admitido suficiente gas para llenar la línea, el gas es encendido por una bujía. De esta manera, el gas encendido viaja a través -
105 -
ie la tubería hasta alcanzar el piloto. Las válvulas de corte de gas y aire, asi como la estación de control de ignición también son localizados lejos del quemador.
Se suministran uno o más pilotos sobre el quemador - - para asegurar encendido continuo. A bajo flujo, la flama de las boquillas y pilotos pueden ser extinguidos por vientos -- fuertes. Con el fin de reducir la extinción de la flama y - - prevenir llamaradas de retroceso en dirección al recipiente - separador y tuberías de las válvulas de seguridad, es recomen dable inyectar gas combustible hacia el sistema de desfogue; el uso de este gas combustible es mejor que instalar arresta- dores de flama o tanques de sello.
LLAMAS SIN HUMO
Los quemadores de chimenea generalmente encienden con una flama rojiza pesada humeante. En algunos lugares se requieren llamas sin humo para cumplir con los reglamentos reía clonados a la contaminación del aire y disminución del humo.- La causa principal del encendido humeante de las llamas es el insuficiente aire de combustión. Otra causa podría ser la -- polimerización que ocurre algunas veces en la llama, resultando en hidrocarburos pesados, los cuales encienden con llama - humeante.
Uno de los sistemas patentados más aceptados para tener el encendido de llamas sin humo utiliza una serie de boquillas para inyección de vapor de agua a la parte superior de la tube
- 106 -
ría de encendido para inducir flujo de aire mayor y además —
enfriar la flama. Este tipo de sistema de llama sin humo es bastante efectivo, obteniéndose una flama invisible. El flujo de vapor es regulado por una válvula de control que opera en el rango de encendido continuo. Unicamente en operaciones de emergencia de llama fulgurante, la llama está humeante. -- Este tipo de encendido utiliza un volumen grande de vapor, el cual varía de 0.2 a 0.4 Ib. de vapor por Ib. de hidrocarburo.
El tipo de llama sin humo es dependiente únicamente de la inducción de un flujo grande de combustión y aire secundario.
M A T E R I A L E S
Las válvulas de desfogue de los hornos son necesariamente del mismo libraje y material correspondiente a la línea de transferencia de los hornos. Corriente abajo de la válvula de desfogue en dirección al recipiente o quemador, se usa generalmente acero al carbón con el mismo libraje que la línea de transferencia del horno pero no más alta que 3Q0 Ib. - El uso de acero al carbón es justificable debido a la naturaleza de la operación intermitente y de corto término.
La descarga de las válvulas de seguridad a partir de - las unidades de proceso hacia los quemadores es generalmente a baja presión, permitiendo el uso de grosores mínimos de tubería de acero al carbón. El diseño del quemador es determinado por requerimientos estructurales más bien que de presión, resultando en un grosor de la pared mayor de lo usual.
1 0 "
Los 3 ó 4.6 metros superiores del quemador de chimenea - (incluyendo accesorios, plataformas, etc., dentro de este ran go) son fabricados de aleación de acero de 181 Cr - 8°0 Ni o -más alta. La porción superior de las líneas de gas ácido sontambién fabricadas de material de aleación.
Las líneas de gas ácido horizontales, son instaladas -generalmente como tubería de acero al carbón, cédula 40, y las verticales requieren tener un sobreespesor por corrosión permitido de 1/8 de pulg., debido a que estas líneas no se suministran con calentamiento protectivo.
II.2 ALCANCE DE LAS ACTIVIDADES DEL DEPARTAMENTO DE INGENIERIA DE SISTEMAS
2.1 ALCANCE DEL PAQUETE DE INGENIERIA BASICA
Los documentos que incluye un paquete de Ingeniería -- Básica son:
ACTIVIDADES DEL DEPARTAMENTO DE INGENIERIA DE PROCESO
1) Bases de Diseño.Es la información mínima necesaria para efectuar el di_
seño de la planta.2) Descripción del proceso.
La descripción se basa en el diagrama de flujo de proceso con detalles de operación,3) Criterios de Diseño.
Este documentos da la información básica requerida parael diseño del proceso y equipo priricipal.
Los criterios de diseño cubren aspectos generales y par ticulares, por ejemplo:
a) Criterios de sobrediseño de equipob) Expansiones futuras de plantac) Criterios de selección de equipo de relevod) Criterios de selección de accionadorese) Criterios para el calentamiento y enfriamiento de --
corrientes
109-
Criterios particulares:a) Preferencias y limitaciones en dimensionamiento de -
equipo.b) Porcentaje máximo de inundación en los platos y empa
ques.c) Requerimientos especiales de materiales de construc
ción.d) Factores de incrustación en cambiadores de calor.e) Flux máximo en calentadores de fuego directo.f) Velocidad mínima para agua de enfriadores:
4) Lista de Equipo.Este documentos muestra la lista de equipo de proceso -
completa para permitir su identificación.La lista de equipo proporciona la siguiente información:- Claves de equipos- Servicio de cada equipo.
5) Balance de materia y energía e información complementaria.Este documento suministrará los balances de materia y -
energía para la planta y la información complementaria necesa ria para el dimensionamiento de equipo, tuberías y selección de instrumentos.
La información incluye:Balance de materia (flujos másicos, volumétricos y mo
lares] para todas las corrientes de proceso. (Entradas, salidas y líneas de interconexión de equipos]. Incluye flujos y - composiciones molares para cada componente de todas las co- -
- 110 -
rrientes del proceso.Balance de calor. Incluye carga térmica para cada paso -
del proceso donde exista adición, remoción o generación de - - calor.
Condiciones normales, mínimas y máximas de flujo, pre- - sión y temperatura de cada corriente de proceso.
Propiedades termofísicas de las corrientes de proceso -- que sean requeridas para dimensionamiento de equipo y tuberías.6) Diagramas de flujo de proceso.
Este documento muestra en una forma concisa y breve la - siguiente información básica necesaria para el diseño de la -- planta.
Equipo en la planta (mostrando su interrelaciónl con cía ve y condiciones de operación. El diagrama también ncluye -- los instrumentos básicos de control del proceso.
Corrientes de proceso numeradas para su identificación. Sumario de balance de materia y energía (entradas y sa
lidas) .Lista de equipo, mostrando características como carga --
térmica para los intercambiadores, dimensiones de torres y recipientes, cabeza y capacidad de las bombas, etc,7) Diagrama de balance de servicios auxiliares preliminar.
Este documento da la información de requerimientos de —equipo de proceso necesaria para llevar a cabo el diseño prel:L minar de los diagramas de tubería e instrumentación de servicios .
La información proporcionada involucra la representación
111 -
de los equipos por bloques, mostrando los servicios que cada - equipo requiere. Se incluye numeración a las corrientes de entrada a cada equipo, e información de flujos, presiones y temperaturas para las mismas.
Se incluye también requerimientos normales y máximos para cada servicio a la entrada y a la salida de los límites de batería.
Los servicios considerados son?- Agua de enfriamiento- Agua de proceso,- Vapor a diferentes niveles de presión y condensado.- Combustible liquido y/o gas.- Aceite de calentamiento- Agua para generación de vapor
8) Requerimientos de servicios auxiliaresy agentes químicos edición preliminar:
Este documento presenta para cada servicio y agente qují mico, sus características y condiciones de entrada y de retor no, indicándose además una relación de consumos normal y máxi^ mo por equipo.
Incluye requerimientos de agua de enfriamiento, agua de proceso, agua para generación de vapor, vapor a diferentes -- niveles de presión, condensado, combustible líquido, combusti^ ble gas, aceite de calentamiento, electricidad a diferentes - tensiones y agentes químicos.9) Hojas de especificaciones de equipo de proceso.9.1) Recipientes, torres e internos.
112 -
Hojas de datos con dibujos esquemáticos mostrando dimen siones principales, diámetro y longitud, conexiones principales, presión y temperatura de operación y de diseño, número y tipo de platos y otros internos, dimensiones mandatorias y ma_ teriales de construcción, boquillas para instrumentos cuando se requiera; para platos se indican los flujos y condiciones de presión y temperatura; en los equipos que así lo requieran se indica si deberán ir aislados.9.2) Intercambiadores, enfriadores, condensadores y rehervi
dores .Las hojas de datos incluyen carga térmica, temperatura,
flujo, presión, factor de incrustación, presión y temperatura de diseño, caída de presión permisible, tipo de equipo recomen dado, propiedades físicas de fluidos y materiales de construc ción.9.3) Hornos
Hoja de datos estándar API, mostrando la información re querida para dimensionamiento térmico, incluyendo flujos, -- carga térmica, capacidad, caída de presión máxima permisible, condiciones de entrada y salida, flux térmico recomendado, -- propiedades físicas de los fluidos, condiciones de diseño, -- características del combustible y recomendaciones generales - para diseño mecánico y materiales de construcción.9.4) Bombas [actividad del Departamento de Ingeniería de Si¿
temas).Hojas de datos indicando capacidades normal y de diseño,
NPSH disponible tentativo, presiones de succión y de descarga,
- 113 -
temperaturas de operación, propiedades físicas de los fluidos, tipo de accionador, HP hidráulico, otros requerimientos especiales para accesorios y materiales de construcción.9.5) Compresores.
Hojas de datos indicando servicio, tipo de compresor, - composición y propiedades físicas del gas manejado, condiciones de succión y de descarga, tipo de accionador. Se incluyen también recomendaciones especiales para la mejor selección de la - máquina.9.6) Filtros.
Hoja de datos incluyendo servicio, tipo recomendado, gra do de filtración, flujo a filtrar, condiciones de temperatura y presión de operación y de diseño, boquillas, internos requeridos, materiales de construcción.9.7) Eyectores
Hoja de datos mostrando servicio, tipo de unidad recomen dado; (condensante o no condensante), número de etapas, número de elementos, tipo de condensadores; condiciones de operación - como presión y temperatura de succión, presión de descarga, pre sión de diseño de vapor motriz, rango de estabilidad de la unidad, características de la carga al eyector como flujos de condensables e incondensables y propiedades físicas necesarias; ma teriales de construcción de las partes principales.
ACTIVIDADES DEL DEPARTAMENTO DE INGENIERIA DE SISTEMAS
10) Diagramas de tubería e instrumentación de proceso.
1 1 4 -
En este diagrama se incluyen todos los equipos de la -- planta, tuberías, válvulas, instrumentos, líneas de servicio, válvulas de seguridad, etc.
A las líneas de proceso se les identifica con diámetro, servicio, número y especificación y se les incluyen los accesorios requeridos; en las válvulas de control se muestra su - arreglo [by-pass) indicando tamaño de las válvulas de control y de desvío; los instrumentos están numerados; las líneas de servicios muestran únicamente sus accesorios sin dimensiones; las válvulas de seguridad muestran su localización e idéntica ción sin indicar diámetro, número y especificación de las -- líneas de entrada y salida de las mismas; se indica altura -- tentativa de las torres y recipientes que lo requieran por -- NPSH, se indican notas para diseño de tuberías que requieren pendiente, simetría, etc,; el número indicado de serpentines a los calentadores es preliminar,11) Diagrama de tubería e instrumentación de servicios auxi^
liares preliminar.Estos diagramas se obtienen del diagrama de balance de
servicios auxiliares. Se muestra la distribución de diversos servicios a los equipos que así lo requieran, entre éstos se tienen agua de enfriamiento, vapor, condensado, combustible, aire de instrumentos y aire de planta. La información no incluye diámetro, número ni especificación de tubería.12) Lista de líneas de proceso.
Se preparará un sumario de las líneas de proceso y servicios auxiliares,
- 115 -
Se incluye el número de línea, diámetro, especificación, localización, procedencia y destino, presión y temperatura de diseño, condiciones de prueba, tipo y espesor de aislamiento.13) Plano de localización general de equipo (preliminar).
Se prepara solamente de manera preliminar de acuerdo alos diagramas de proceso, considerándose las necesidades de - operación y mantenimiento del equipo para cada unidad.
Este plano se elabora tomando en consideración aspectos operacionales, de mantenimiento, de seguridad y económicos. - Involucra el arreglo del equipo, mostrando "racks" de tube- - rías, áreas de mantenimiento, cuartos de control y accesos.
Se muestra el arreglo de los equipos, considerando vien tos dominantes y reinantes, indicando coordenadas al centro - para torres y recipientes verticales, a la línea de tangencia para recipientes horizontales, y al centro de los canales en cambiadores de calor; se representa la separación de equipos respecto a los"racks" de tubería. Las dimensiones indicadas - serán preliminares para bombas y cambiadores de calor; para -- recipientes y torres serán las indicadas por su diseño. Se - indican también los límites de batería del área requerida, -- así como la lista del equipo incluido en el plano,14) Diagrama de desfogue.
En forma esquemática se representa el conjunto de líneas que se envían al sistema de desfogue sin dimensiones.
ACTIVIDADES DEL DEPARTAMENTO DE INGENIERIA DE CONTROL
15) Indice de instrumentos.
Es el documento en el cual se enlistan los elementos del circuito de control identificados en los diagramas de tubería e instrumentación, indicándose: clave, servicio, local¿ zación y DTI donde aparecen.16) Hojas de datos para instrumentos
Este documento es un resumen de datos para instrumentos (flujo, nivel, presión, temperatura y varios), donde se muestra la identificación del instrumento, su servicio, localización en DTI, datos de presión, temperatura y flujo de acuerdo al tipo de instrumento, asi como las condiciones mínimas, ñor males y máximas de operación,17) Sumario de alarmas, paros y arranques.
Este documento contiene la información necesaria para - los instrumentos de protección y alarma donde se indica su -- identificación, servicios y valores de operación normales, -- alarma y puntos Aa, paro y arranque,18) Hojas de datos de válvulas de control (actividad del -
Departamento de Ingeniería de Sistemas).Este documento indica tipo de válvula, tamaño preliminar
del cuerpo, tipo de brida, característica del tapón, así como condiciones de flujo, presión, temperatura, densidad, etc.19) Válvulas de seguridad (actividad del Departamento de --
Ingeniería de Sistemas).Se da un sumario de válvulas de seguridad indicando flu
jo, temperatura y presión de relevo.
- 1 1 7 -
A C T I V I D A D E S DEL D E P A R T A M E N T O DE O P E R A C I O N Y S E R V I C I O S T E C N I C O S
20) Filosofías básicas de operación de la planta.
En este documento se analiza el comportamiento de la --
planta, definiéndose los lineamientos generales para su adecúa
da operación en situaciones normales y especiales. Se inclu
yen los siguientes tópicos:
20.1 Variables de operación v control
20.2 Procedimientos especiales
20.3 Procedimientos de control analítico
20.4 Recomendaciones para las operaciones de arranque, paro -
y emergencias.
21) Especificaciones generales.
Se incluyen especificaciones para tubería, instrumenta
ción, intercambiadores, calentadores, recipientes, eyectores
y equipo mecánico.
1 1 8 -
2.2 ALCANCE DE LA INGENIERIA DE DETALLE DE ESPECIALIDADES -
DE PROCESO
1) Ingeniería de cambiadores de calor
1.1) Ingeniería de detalle del diseño térmico y mecánico de
intercambiadores, enfriadores, condensadores y rehervi
dores .
Diseño Térmico;
Comprende el dimensionamiento térmico hidráulico de los
equipos, describiendo el número y características de los tu
bos de transferencia (diámetro, calibre, longitud, etc.); diá
metro y tipo de envolvente, número,tipo y corte de deflecto--
res; número, dimensión y localización de boquillas; número y
arreglo de envolventes; número de pasos, por el lado de los -
tubos y de la envolvente, etc. Todos estos datos están inclui_
dos en la hoja de datos correspondiente a cada equipo v repr£
sentan especificaciones mínimas que debe tener el equipo para
cumplir satisfactoriamente con las condiciones de proceso es
pecificadas en la misma hoja de datos.
Diseño Mecánico;
Comprende el dimensionamiento de cada una de las partes
constitutivas de los equipos, atendiendo a los requerimientos
del diseño térmico (presión, temperatura y fluidos), así como
de las geometrías requeridas en el mismo, hasta llegar a deta
llar para fabricación cada componente, obteniéndose los dibu
jos de fabricación "arreglo general" v "detalles", en los cua^
les se muestra el dimensionamiento general de los equipos, --
así como la localización, orientación y altura de Boquillas y de soportes, pesos del equipo, áreas requeridas para el mant£ nimiento de los mismos, datos de diseño, materiales de construcción, tablas de Boquillas, dimensiones de ensambles, maqui_ nados, etc.
Procura:Comprende la elaboración de los siguientes documentos:a) Lista de proveedores, que consiste en la lista de un
número de proveedores seleccionados de acuerdo a los requerimientos de fabricación de los equipos a suministrar,
B] Requisición, la cual consiste en la descripción de - los lincamientos y requisitos que deberán cumplir los fabricantes de los equipos, asi como el alcance de las garantías - que deben de aceptar dichos fabricantes,
el Especificaciones generales de equipo, que consisten en la descripción de aspectos que se contemplan en códigos tales corao el ASME y TEMA para el alcance de fabricación.
di Tabulación técnicas-comercial, que comprende el resumen de las cotizaciones presentadas por los proveedores invitados, así como el análisis de las mismas, para verificar que cumplan con todos los requisitos impuestos en el paquete de - la requisición, y la recomendación al cliente, debidamente -- argumentada, de uno o varios proveedores seleccionados,
e) Orden de compra, que es el documento final y oficial, por medio del cual se contrata la adquisición de los equipos en cuestión al o a los proveedores seleccionados que se emite como confirmación de cartas de intento.
- 120 -
2.3) Ingeniería de Sistemas2.3.1) Diagramas de tubería e instrumentación de proceso.
Estos diagramas incluyen:a) Todos los equipos que se muestran en los diagramas -
de flujo de proceso.b) Todas las líneas que se requieran para la operación
de la planta, tanto de proceso como de servicios identificadas con diámetro, servicio, número y especificación.
c) Los instrumentos estarán numerados.d) Las válvulas de control mostrarán su arreglo (by-pass)
identificando con su tamaño la válvula de control y la del desvío de acuerdo al API.
e) Las válvulas de seguridad mostrarán su localización, tamaño, diámetro e identificación de las líneas de entrada y - salida a éstas.
f) Se indicará la altura del faldón de torres y recipien tes que lo requieran por NPSH.
g) Altura de rehervidores.h) Notas para diseño de tuberías como líneas que requie
ran pendiente, simetría, etc.i) El número de serpentines a calentadores.j) Se indicarán las líneas que se requieran para la pue£
ta en operación de la planta.k) Tomas de muestra indicando el servicio.1) Filtros, coladores, etc.
121
m) Accesorios especialesn] Confirmación del número de serpentines de calentado
res, venteos y drenes de equipo.0) Información de fabricantes.
2.2) Diagramas de tubería e instrumentación de servicios - - auxiliares.
a) La distribución de los equipos será de acuerdo al -- arreglo que tienen en el plano de localización general.
b) Todos los equipos de proceso a los cuales se les al¿ mentan los diferentes servicios, mostrando su localización re lativa; en algunos casos para mejor referencia se mostrarán - equipos mayores como torres u hornos para referencia de localización, aunque no les llegue un servicio específico,
c) Todas las líneas y cabezales de servicios auxiliares indicando diámetro, servicio, número y especificación,
d) Todas las entradas y salidas de líneas de servicios indicando su localización relativa.
e) La instrumentación requerida y la instrumentación en límites de batería de acuerdo a las normas establecidas.
£] Modificaciones que surgieran por información de fabricantes.
g) Tamaños de válvulas de Control, incluyendo el dimensionamiento final en servicios de vapor.
h) Tamaños de válvulas de seguridad, diámetros e identi_ ficación'de las líneas de entrada y salida de estas,
1) Alimentación de Agua de Servicios a Bombas.j) En el caso de agua de enfriamiento y servicios, se -
- T22
indicarán la alimentación y retorno de agua a todos los equipos que la requieran y la alimentación a las estaciones de -- servicio.
k) En el caso de vapor y condensado se indicarán todos los equipos a los cuales se alimenta; el regreso de condensa- do; el tanque separador; solamente se indicarán trampas de -- vapor en los extremos del cabezal, todas las demás que se requieran para drenar el cabezal de vapor serán colocadas duran te el diseño de tuberías.2.31 Plano de localización general de equipo.
Este plano se elabora tomando en cuenta aspectos opera- cionales, de mantenimiento, de seguridad y económicos.
Un plano de localización de equipo es un dibujo de la unidad en la planta, en el cual se encuentran perfectamente - localizados todos y cada uno de los equipos, las estructuras y los edificios que componen la unidad.
En los planos generales de localización de equipo se -- limita el área de la unidad por líneas claramente definidas llamadas Límites de Batería de la unidad.
En este plano se incluye lo siguiente;a) El dibujo de los equipos, estará a escala,b) El área que ocupará la planta.el Se indican los“racfc.swde tubería,di La localización de todos los equipos de proceso.el El número de cuerpos y dimensiones de los cambiadores
de calor.f] Coordenadas de los equipos, torres y recipientes ver-
1 2 3 -
ticales, indicándolas al centro, recipientes horizontales a - línea de tangencia, separación de soportería, localización c. a,c. de boquillas de canales de cambiadores.
g) Localización de bombas con las coordenadas de las b<3 quillas de descarga, definiendo también en que lado estará el accionador.
h) Edificios de compresores y de condensadores.i) Localización final y dimensiones de calentadores, j) Dimensiones del cuarto de control de instrumentos y
eléctrico.k) Información de soloaires1) Información de fabricantes.
2.4) BombasHojas de datos indicando capacidades normal y de diseño,
NPSH disponible, presiones de succión y descarga, temperaturas de operación, propiedades físicas de los fluidos, tipo de ac-- cionador, HP hidráulico, otros requerimientos especiales para - accesorios y materiales de construcción,2.5) Lista de líneas
Se preparará un sumario de las líneas de proceso y servicios auxiliares.
Se incluye el número de la línea, diámetro, especificación, localización, procedencia y destino, presión y temperatura de diseño, condiciones de prueba y limpieza, tipo y esp£ sor de aislamiento, así como clave de acabado,2.6) Diagrama de desfogue
En forma esquemática se representa el conjunto de líneas
- 124 -
que se envían al desfogue, con número de la línea, diámetro y especificación así como una tabla indicando causas, masas a -- relevar con sus condiciones de presión y temperatura de relevo.2.7) Válvulas de seguridad
Se calculan y se especifican las válvulas de seguridad y también se hacen los trámites de adquisición de las mismas.2.8) O t r o s
En la etapa de Ingeniería de Detalle, el Departamento de Ingeniería de Sistemas, realiza entre otras actividades las -- siguientes:
- Se revisan dibujos de fabricante e internos de otros - Departamentos.
- Se realizan actividades de procura de las válvulas de seguridad, discos de ruptura, desobrecalentadores y arrestado- res de flama (cotizaciones, tabulación, orden de compra),
- Especificación de los circuitos lógicos de control.- También se realiza la verificación hidráulica de la
planta,3) Ingeniería de Control3.1) Diagramas de instrumentación
Es la representación esquemática que describe la intera£ ción que existe entre todos los componentes de un circuito de - instrumentación incluyendo su localización, tipo de sefialación, diferentes tipos de suministros y un listado de identificaciones a los cuales aplica.3.2) Plano de localización neumático
Este plano se elabora tomando en consideración los instru
- 1 2 5 -
mentos que tienen funcionamiento neumático así como su ubicación dentro de la planta para darles el suministro neumático adecuado.3.3) Plano de localización eléctrico.
En este plano se muestra la localización de los instrumentos dentro de la planta, para proporcionarles la señalización y suministro eléctrico adecuado.3.4) Semigráfico y distribución de instrumentos.
En este plano se muestra la distribución del proceso, - basándose en la instrumentación que va en el tablero principal de control, quedando de esta manera indicado únicamente el -- equipo y líneas de proceso que tienen instrumentación de tabl£ ro.
La distribución de instrumentos consiste en hacer un -- arreglo de instrumentos; los cuales deben estar de acuerdo a la indicación que se tiene de ellos en el semigráfico, para que puedan ser localizados con facilidad por el operador de - la planta.3.5) Sumario de válvulas de control
Este documento contiene la información necesaria de los elementos finales de control (Válvulas de control), en donde - se indica su identificación, servicio, tipo de válvula, tamaño del cuerpo, tipo de brida, características, modelo y condi ciones de proceso.3.6) Sumario de placas de orificio
Este documento contiene la información necesaria de los elementos primarios de medición de flujos en donde se indica
126 -
su identificación,servicio, diámetro de línea, libraje, cédula de tubería, diámetro de orificio y condiciones de proceso.3.7) Típicos de instalación.
Es el documento en donde se describe el procedimiento - recomendado y accesorios requeridos para la instalación adecúa da de los instrumentos.3.8) Elaboración de RM's,
Son documentos en los cuales se especifica que tipo de instrumentos o accesorios hay que comprar, indicando claramen te sus características técnicas y modelos.3.91 Requisición
Este documento se elabora para llevar a cabo el concurso técnico y comercial de los instrumentos y consiste en lo - siguiente; 4
a) Llenado de hojas de especificacionesb) Lista de proveedores invitados a concurso indicando
fecha de cierre de concurso técnico y comercial,c) Lista de requerimientos y obligaciones que tiene que
cumplir el proveedor invitado para que su cotización sea toma da en cuenta, así como la cantidad de instrumentos y partidas que aplican al concurso.3,]Ql Tabulación
Es una tabla comparativa en la cual se va a evaluar tan to técnica como comercialmente a los proveedores invitados, - teniendo como base de comparación los requerimientos y especia ficaciones mencionados en la requisición, seleccionándose al proveedor que cumpla técnicamente y que proporcione el mejor precio,
- 727 -
Es el documento en el cual se indican todas las caract£ rísticas técnicas y comerciales de los instrumentos, así como cantidades para que puedan ser adquiridos correctamente.3.12} Suplemento
Es un documento en el cual se efectúan los cambios y -- adiciones de nuevos instrumentos, especificSndose claramente el tipo de cambio a efectuarse y precio del mismo. En la adi
ciSn de nuevos instrumentos se indican todas las característi^ cas técnicas y comerciales para que sean adquiridos.3.13) Control de adquisiciones.
Es el documento en el cual se enlistan todas las adquisiciones basándose en las fechas programadas que se obtienen del programa general de proyectos y fechas reales en las cuales se emiten los documentos de compra.3.14) Control de suplementos
Este documento muestra las fechas y número de suplementos emitidos, obteniéndose con esto un control adecuado de -- éstos documentos,3.15) Revisión final y traducción de las hojas de especifica
ciones ,Consiste en actualizar y traducir al español todas las
hojas de especificaciones de acuerdo a las características y modelos del proveedor seleccionado.
3 . 1 1 ] O r d e n d e c o m p r a
1 2 8 -
III. IMPORTANCIA DE LAS ACTIVIDADES DEL DEPARTAMENTO DEINGENIERIA DE SISTEMAS
Las actividades desarrolladas en el Departamento de Ingeniería de Sistemas son de importancia vital en el desarrollo de un proyecto, porque sirven de enlace entre la Ingeniería - Básica y la Ingeniería de Detalle.
Con la finalidad de tener una visifin más clara del trabajo correspondiente a la Ingeniería Básica realizado por la División de Proceso, se indica a continuación una lista de —
actividades para cada uno de los departamentos que constituyen esta división, subdividiendo éstas en las diferentes ediciones emitidas en los casos que así se requiera. Posteriormente se elabora la matriz de antecedentes de las actividades del departamento. Después de formar esta matriz, se procede a efectuar una matriz de secuencias, así como el tiempo o duración de las actividades del departamento. Estas matrices servirán como base para realizar el diagrama de barras, con el - cual se calculan los recursos económicos y humanos que se deben asignar al proyecto, además es auxiliar en la programación y porcentaje de avance del proyecto.
A continuación se construye una red de actividades del departamento, acentuando el camino crítico que siguen éstas, basta la terminación del proyecto en Ingeniería Básica. La - red se realiza en dos partes, por el método de eventos sucesi^ vos, denominando la primera parte como red "A" y la segunda - como red "B".
- 1 2 9 -
En la red "A", se indican con líneas punteadas los enla ces existentes con las actividades efectuadas por los otros - departamentos involucrados en la división de proceso y con -- líneas continuas la secuencia de las actividades del departamento en estudio. La cantidad indicada en la parte baja de - la actividad es la duración de ésta y la cantidad encerrada en un círculo al final de ella nos da el tiempo acumulado.
En la red ,jBH, se representan los tiempos acumulados al final de cada actividad por separaciones iguales, sin importar la mayor o menor duración de cada una de ellas. Se acentúa igualmente el camino crítico, sin indicar en esta red el enlace de las actividades realizadas por otros departamentos.
La red de actividades es el instrumento principal que - usa el administrador o jefe de proyecto para asignar los recur sos humanos y materiales necesarios en la ejecución del proyec to, asegurando mediante su aplicación que los resultados correspondan cualitativa y cuantitativamente con los objetivos previstos, de acuerdo al presupuesto asignado y en cumplimien o de los programas y normas de diseño, construcción, pruebas
f arranque de las instalaciones proyectadas.Para iniciar las actividades en estudio, se requiere in
formación proporcionada por e Departamento de Diseño de Proceso y por el cliente, de esta manera se puede realizar la ac tividad B1A (Plano de Localización General de Equipo, en edición preliminar! y posteriormente en una junta de depuración, discutir los comentarios emitidos por los departamentos involucrados. En esta edición, se genera información en los depar
- 130
tamentos siguientes:Ingeniería Civil.- Formular requisición de Mecánica de Suelos. Ingeniería Eléctrica.- Efectuar trazos generales y prelimina
res de ductos, y derecho de vía. Ingeniería de Tuberías en conjunto con Ingeniería de Sistemas.
Elaborar Maqueta preliminar.A continuación se realiza la actividad B1b (PLG en edi
ción para aprobación), la cual se envía a todas las especialidades para verificar comentarios, actualizar la información ge neral y confirmar los estimados de horas-hombre y cargas de - - trabajo. Posteriormente se envía al cliente para sus comentarios.
La siguiente actividad B1c (PLG en edición para diseño), se utiliza en los departamentos siguientes:Coordinación y Control.- Coordinar la iniciación de trabajos -
de diseño.Ingeniería de Tuberías.- Inicia:
- Plano Clave de Maquetas y/o dibujos.-Bastidor, cuerpos de recipientes y torres .- Diagrama de rutas; orientación y localización de boquillas, plataformas y escaleras.
- Estudio de puentes de tuberíar Estudio de edificios, excepto el de compresores- Plano de líneas de entrada y salida en Límites de Bat£ ría (en edición preliminar)
- Cuerpos de cambiadores de calort> Estudios de parteaguas y de tubería subterránea.
-131-
Ingeniería Civil.* Inicia:- Diseño y dibujo de cimentaciones de recipientes, torres y además equipos cuyas coordenadas han quedado - definidas, exceptuando cambiadores, bombas y calentadores.
- Plano de áreas.Ingeniería Eléctrica.- Prepara:
- El plano de clasificación de áreas (para aprobación).- El dibujo preliminar de distribución de fuerza, de común acuerdo con los Departamentos de Ingeniería Civil e Ingeniería de Tuberías.
Arquitectura.- Prepara el anteproyecto del cuarto de control.Esta actividad continua en Ingeniería de Detalle con --
las ediciones: Aprobado para diseño final (06D2) y Aprobado - para construcción (07), originando información en los departa mentos siguientes:Coordinación y Control,- Coordinación de los trabajos de dise
ño de las diferentes especialidades.Ingeniería de Tubería:
- Tendido de líneas en todas las secciones, con excepción de los pendientes indicados en el P.L.G.
- Isométricos de líneas críticas y no críticas.- Continuación de la fabricación de cuerpos para la maqueta que dependan de información del fabricante.
- Datos de cimentaciones.- Dibujos de tubería subterránea.- Instalación de instrumentos de tubería.
- 1 3 2 -
- Plano de Líneas de entrada y salida en Límites de Batería. Para aprobación y APC (aprobado para construc ci6n.
Ingeniería Civil.-:- Cimentación de calentadores,- Dibujo de áreas de cimentaciones.- Dimensionamiento de edificios de condensadores.- Plataformas y escaleras.- Pavimentos,- Cálculo y dibujo de fosas, cisternas y cajas de en--
friamiento,- Análisis y diseño de estructura de soportería.
Arquitectura;- Terminar proyecto cuarto de control,
Ingeniería Eléctrica*- Sistema de tierras, alumbrado, fuerza, etc.- Plano de clasificación de áreas (edición APC). Posteriormente se efectúan revisiones para eliminar per
dientes, modificar la información del Plano de Localización - General, o bien completarla. Para evitar una revisión comple ta de este plano se listan los cambios y se indican con un -- triángulo, que encierra al número de revisión, en los puntos específicos donde se efectuó ésta.
De manera simultánea a la actividad B1 se elabora la a£ tividad B2a (Diagrama de Tubería e Instrumentación de Proceso, en edición preliminar), la cual utiliza información proporcio nada por el Departamento de Diseño de Proceso. Los diagramas
133
de tubería e instrumentación de proceso, en edición prelimi
nar, se envían a junta de depuración para estudiar los comen
tarios emitidos por los departamentos involucrados en la divi^
siSn de proceso.
Después de verificar los comentarios en la junta de de
puración y contar con una edición preliminar del índice de --
servicios (actividad B3a), se procede a ejecutar la actividad
B2b (DTI de proceso, edición para aprobación) que originará -
información para los departamentos siguientes:
Coordinación y Control.- Distribuir los diagramas para aproba
ción y comentarios del cliente.
Ingeniería de Control e Instrumentación.- Numeración de instru
mentos.
Para todos los otros departamentos (ver actividad B2a).
- Confirmar cargas de trabajo y estimado de horas-hombre.
Se requieren las actividades B2b, Ble e información pro
porcionada por el Departamento de Ingeniería de Proceso con el
ohjeto de elaborar las actividades siguientes:
R5a (Válvulas de Control y Mtezcladores en Línea, sin enü
siónl.
B7a (Hojas de Datos de Equipos Auxiliares, edición preli^
minar).
- Esta actividad origina la edición para diseño fi
nal de All (Diagrama de Balance de Servicios Auxi
liares),
B6 (Diagrama de Tufiería e Instrumentación de Servicios
Auxiliares).
- 134 -
- Esta actividad es utilizada en los siguientes departal
mentos:
Coordinación y Control,- Distribuir los diagramas para aproba
ción y comentarios del cliente.
Eléctrico, Análisis de Esfuerzos, Ingeniería de Control y Tu
berías.- Confirmar cargas de trabajo y estimado de horas-hom-
bre.
Ingeniería de Tuberías,- Estudios de Isométricos de Tuberías.
Ingeniería de Control.t Numeración de instrumentos.
Operación.- Comentarios a esta actividad,
- La actividad B7b es la secuencia de B6 y se utiliza -
en las actividades C2, C3, C4, C5 y C7 (Ver activida
des del Departamento de Ingeniería de Control), y A6b
(Lista de Equipo, edición final),
- Esta actividad B6 continua en Ingenieríade Detalle, -
emitiendose las revisiones Aprobado para Diseño (06-D)
y Construcción (07) , las cuales serán empleadas en los
Departamentos de Ingeniería de Tuberías, Análisis de -
Esfuerzos, Ingeniería de Control e Ingeniería Eléctri
ca en sus trabajos de diseño. El Departamento de Coor
dinación y Control se encarga de presentarlas al clien
te.
B8a (Plano de Notas Generales, leyendas y símbolos, edi
ción preliminar)
- Se envía al cliente para sus comentarios.
B4 (.Hojas de Datos de Bombas).
- Esta actividad es complementada en el Departamento
- 135 -
de Ingeniería Mecánica con la selección de los materia
les de construcción.
La secuencia de la actividad B4 es la actividad B3b - -
(Indice de Servicio, edición para diseño).
La actividad B2C (Diagrama de Tubería e Instrumentación
de Proceso, edición para diseño inicial) recibe y adiciona in
formación siguiente:
- Indice de Servicios (B3b)
- Comentarios emitidos en junta de depuración.
- Numeración de Instrumentos
- Cálculo de válvulas de control y mezcladores en línea
(B5a).
- Esta actividad es utilizada por los demás departamen
tos para iniciar el diseño de la planta, por ejemplo Ingenie
ría de Tuberías realiza estudio de rutas, isométricos de lí
neas críticas, tendido de líneas, etc. y es antecedente para
las actividades siguientes;
B9 (Hojas de Datos de Válvulas de Seguridad y Discos -
de Ruptura).
B5b (Válvulas de control y mezcladores en línea, edición
para diseño). Esta actividad es complementada en -
el Departamento de Ingeniería de Control para selec
cionar los materiales de construcción y adquisición
de las válvulas de control.
La secuencia de estas actividades (B2c, B9, BSb) es la
actividad B2d (Diagrama de Tubería e Instrumentación de Proce
so, edición para diseño final), la cual es empleada por los -
- 136 -
demás especialidades para continuar su diseño. Enseguida, se
ejecuta la edición aprobado para construcción, del diagrama -
de tubería e instrumentación de proceso, para confirmar infor
mación pendiente por fabricante o que se ha ido definiendo en
el transcurso del proyecto. De esta manera, las demás especia^
lidades continuarán su diseño. En el caso de Ingeniería de -
Tuberías es de utilidad en;
- El diseño de la tubería aérea de plantas y elevaciones
hasta "APC" (con pendientes).
- Isométricos de líneas críticas y tendido de líneas --
críticas hasta más del 70o.
- Colocación de instrumentos en la maqueta y montaje de
válvulas de control y seguridad.
- Codificación de isométricos.
Posteriormente, se efectúan revisiones con lista de cam
bios por comentarios que surgieron durante el diseño y la - -
aclaración de información pendiente. Por ejemplo se confirman
los tamaños de válvulas de control comparando estos contra --
los adquiridos de fabricantes.
A partir de esta actividad (B2d), continúan la secuen
cia las actividades siguientes;
B10 (Hojas de Datos de instrumentos de flujo). Antece
dente de la actividad C5 (Hojas de Especificación -
de Instrumentos).
B8b (Plano de notas generales, leyendas y símbolos, en
edición para diseño).
311 (Lista de Líneas de Proceso). Aunque de acuerdo al
diseño esta actividad es secuencia de la actividad —
B2d, generalmente se inicia posterior a B2c, para en
tregarse una semana posterior a B2d. Esto es debido
a la importancia que tiene para el Departamento de --
Ingeniería de Tuberías conocer las condiciones de tem
peratura, presión, procedencia, destino, líneas críti^
cas por Ingeniería de Sistemas y Análisis de Esfuer
zos, información contenida en la Lista de Líneas.
B12 (Diagrama de Tubería e Instrumentación de desfogue, --
edición para aprobación (06)).
” Esta actividad se utiliza en los departamentos si
guientes ;
Coordinación y Control,- Distribuir el diagrama para aproba
ción del cliente.
Ingeniería de Tuberías," Continuar el diseño de tuberías, es
pecíficamente, los cabezales de des
fogue.
Operación y Servicios Técnicos, t. Comentarios,
Posteriormente, se realiza una revisión a esta activi
dad, la edición aprobado para diseño (06d). Esta revisión --
servirá para continuar el diseño de tuberíasy contendrá los -
comentarios del cliente, los diámetros de las Líneas, etc.
Al terminar esta red C"A" o "B"), se advierte el camino
crítico seguido, que es el siguiente:
B2a-B2b-B4-B3b-B2c-B9-B2d-B12.
El tiempo acumulado, para este camino crítico es de - -
845 H.-H (horas-hombre.
138
En conclusión, cualquier cambio efectuado a las activi
dades clave (B1, B2} y en general a las actividades del Depar
tamento de Ingeniería de Sistemas, originará un retraso consi
derable al proyecto, por el enlace que tiene el trabajo rea
lizado por el departamento, con las actividades efectuadas --
por otros departamentos.
- 139 -
LISTA DE ACTIVIDADES DESARROLLADAS EN LA INGENIERIA BASICA POR
LA DIVISION DE PROCESO
(A) ACTIVIDADES DEL DEPARTAMENTO DE DISEÑO DE PROCESO.
1) Bases de Diseño
2) Criterios de Diseño, generales y de equipo
3} Diagrama de Flujo de Proceso
a) Edición Preliminar (04)
b) Edición para Aprobación (06 AP)
c) Edición Aprobado para Diseño (06 D)
d) Edición Aprobado para Construcción (06 APC)
4) Descripción del Proceso
a) Junta de Depuración CI)
b) Edición actualizada CU)
5) Balance de Materia y Energía
6) Lista de Equipo
a) Edición Tnicial (0)
bl Edición Final (11
71 Información Complementaria
al Edición para Aprobación CI)
b) Edición Actualizada C U )
81 Información para Diseño de Cambiadores de Calor y Hornos.*
9) Hojas de Datos de Equipos de Proceso
a) Edición Preliminar (04)
b) Edición para Aprobación (06 AP)
el Edición para Diseño Final CQ6 D)
- 140 -
10) Filosofías Básicas de Operación
a) Edición Inicial (04)
b) Edición para Diseño Final (06 D)
11) Diagrama de Balance de Servicios Auxiliares
a) Edición para Aprobación C06 AP)
b) Edición para Diseño Final (06 D)
12) Requerimientos de Servicios Auxiliares y Agentes Químicos
a) Edición para Aprobación (06 AP]
b) Edición para Diseño Final (06 D)
131 Libro de Ingeniería Básica.
(B1 ACTIVIDADES DEL DEPARrAMENTO DE INGENIERIA DE SISTEMAS
11 Plano de Localización General de Equipo
al Edición Preliminar (04)
bl Edición para Aprobación ( . 0 6 AP)
el Edición para Diseño (06 D)
2) Diagrama de Tubería e Instrumentación de Proceso
a) Edición Preliminar (04)
b) Edición para Aprobación (06 AP)
c) Edición para Diseño Inicial (06D1)
d) Edición para Diseño Final (Q6D2)
3) Indice de Servicios
al Sin emisión
b] Edición para Diseño (06 DI
41 Hojas de Datos de Bombas
51 Válvulas de Control y Mezcladores en Línea
- 141 -
a) Sin emisión
b) Edición para Diseño (06 D)
6) Diagrama de Tubería e Instrumentación de Servicios Auxi
liares (sin diámetros),
7) Hojas de Datos de Equipos Auxiliares
a] Edición preliminar (04)
b) Edición para Diseño (06 D)
8} Plano de Notas Generales, leyendas y símbolos.
a) Edición Preliminar (04)
b) Edición para Diseño (06 D)
9) Hojas de Datos de Válvulas de Seguridad y Discos de Rup
tura (06) .
10) Hojas de Datos de Instrumentos de Flujo (06)
11) Lista de Líneas de Proceso
12) Diagrama de Tubería e Instrumentación de Desfogue (sin -
diámetros].
(C) ACTIVIDADES DEL DEPARTAMENTO DE INGENIERIA DE CONTROL
1) Numeración de Instrumentos
21 Diagramas funcionales de instrumentación (04)
3] Indice de Instrumentos C04)
4) Hojas de Datos para Instrumentos
51 Hojas de Especificaciones de instrumentos
61 Sumario de alarmas, paros y arranques
71 Circuitos Lógicos de control.
142
(D) ACTIVIDADES DE LOS DEPARTAMENTOS DE DISEÑO DE CAMBIADORES
DE CALOR Y HORNOS
1) Hojas de Datos de Cambiadores de Calor (04}
2) Hojas de Datos de Hornos (04)
(E) ACTIVIDADES EXTERNAS A LA DIVISION DE PROCESO Y/O ACTIVI
DADES CONJUNTAS DE LA DIVISION DE PROCESO
1} Información del cliente ( para bases de diseño, de terre
no, coordenadas, área, acometidas y de vientos reinantes
y dominantes para el plano de localización general).
2) Juntas de depuración a:
a} Descripción del proceso y diagramas de flujo de pro
ceso.
h) Plano de localización genera] de equipo CQ4).
el Diagrama de tubería e instrumentación de proceso (04)
31 Comentarios de los departamentos de Ingeniería de Siste
mas e Ingeniería de Control y de la División de Operación
y Proyectos a;
a) Información complementaria
b) Hojas de Datos de Equipos de Proceso
c) Filosofías Básicas de operación
4) Comentarios y aprobación del cliente a;
a) Diagrama de Flujo de Proceso
b) Plano de Localización General de Equipo CQ6 AP)
c} Diagrama de Tubería e Instrumentación de Proceso (06AP)
- 1 4 3 -
d) Diagrama de Balance de Servicios Auxiliares
e) Plano de Notas Generales, Leyendas y Símbolos [04)
5) Clasificación de áreas para instrumentos
6) Definición de líneas de arranque
7) Diagramas lógicos de control (por la División de Opera
ción y Servicios Técnicos) .
- 1 4 4 -
TABLA 3.1 MATRIZ DE ANTECEDENTES DE LAS ACTIVIDADES DEL DEPAR
TAMENTO DE INGENIERIA DE SISTEMAS, EN INGENIERIA --
BASICA.
ACTIVIDAD ANTECEDENTES OBSERVACIONES
Bla Al,A3b,A6a,E1
Blb A3c,DI,A9b,E2b
B1c E4b,D2
B2a A3b,A6a
B2b A3c,E2c,E6,A11 a,B3a
B2c E4c,A9c,C1,A3d,A1lb,B3b,B5a
B2d B2c,B9,B5b
B3a A5,A3c
B3b B4,B3a
B4 A3c,Blc,B2b,B3a
BSa Ble,A3c,B2b
B5b B2c,BSa
B6 Al 1b,A3d,B2b ,B1c
B7a Al 2a,B2b
B7b Al 2b,B7a,B6
B8a A3d,B2b
B8b E4e,B6,B2d
B9 A3d,AHb,B2c
BIQ A7b,B2d
Bll B2d,A3d
B12 Ble,B2d,A3d
145 -
TABLA 3.2 MATRIZ DE SECUENCIAS Y TIEMPO (DURACION! DE LAS ACTI^
VIDADES DEL DEPARTAMENTO DE INGENIERIA DE SISTEMAS,
EN INGENIERIA BASICA.
ACTIVIDAD SECUENCIAS TIEMPO en ch -H)
B1a E2b 32
B1b E4b 80
B1c B4 ,B5a,B6,B12 64
B2a E2c 100 (Nota 1)
B2b B4,E4c,Cl,B6,B8a,B5a,B7a 100 (Nota 1)
B2c B2d,B5b,B9,C2,C3,C4,C5,C7 150 (Nota 1)B2d B8b,B10 ,B11,B 12 50 (Nota D
B3a B2b,B3b,B4 40
B3b B2c 40
B4 B3b,A2c 175 (Nota 2)
BSa B2c,B5b 120 (Nota 31
BSb B2d 40 (Nota 31
B6 B7b,B8b,C2,C3,C4,C5,C7 80
B7a A1Jb,B7b 40
B7b B6b 40
B8a E4e 40
B8b 0 35
B9 B2d 105 (Nota 41
B10 CS 15
B1 í 0 100
B U Q 305
146 -
NOTA Ti
NOTA 2:
NOTA 3:
NOTA 4;
Se consideran 8 equipos por diagrama y 4 diagramas
(incluye cálculo de líneasl.
Promedio de 2 5 bombas
Promedio de 40 válvulas de control
Promedio de 30 válvulas de seguridad
R E D D E A C T I V I D A D E S D E L D E P A R T A M E N T O D E I N G E N I E R I A D E S I S T E M A S
E N I N G E N I E R I A B A S I C A
P O R E L M E T O D O DE L A R U T A C R I T I C A
R E D "A"
R E D D E A C T I V I D A D E S D E L D E P A R T A M E N T O DE I N G E N I E R I A D E S I S T E M A S
E N I N G E N I E R I A B A S I C A P O R E L M E T O D O D E L A R U T A C R I T I C A
—i----------1
I I H - H )
C O N C L U S I O N E S
En el desarrollo de la Ingeniería de Proyecto de tina planta -
Industrial, hay ciertas actividades fundamentales como son el
diseño y elaboración del Plano de Localización General de - -
Equipo y los Diagramas de Tubería e Instrumentación de Proce*
so y Servicios Auxiliares ya que éstas definen ampliamente el
alcance del trabajo a realizar por la mayoría de las especia
lidades involucradas en la fase de Ingeniería de Detalle.
El ingeniero químico al ejecutar dichas actividades obtiene -
una gran responsabilidad, porque de él depende diseñar una --
planta segura, de bajo costo y altamente eficiente.
Por su importancia, los factores de seguridad, economía y efi
ciencia deben ser previstos y aplicados desde el inicio hasta
el final de las actividades tanto de Ingeniería Básica, como
durante la ejecución de la Ingeniería de Detalle.
Una irregular distribución de equipos, un diseño de proceso -
con errores y un sistema de desfogue inadecuado ocasionarían
pérdidas económicas por alto costo en la inversión y posterior
mente en la operación, aunado al evidente riesgo de explosión
u otros accidentes con daño a la planta y al personal de ope
ración. Es por esto que las actividades efectuadas en el De
partamento de Ingeniería de Sistemas revisten gran importancia
151
B I B L I O G R A F I A
1.- Frederick F. House, Badger Co.
An Engineer's Guide to Process-Plant Layout.
Chemical Engineering, Julio 28 , 1 969 , Pag. 120
2.- M.L. Kaura, Engineers India Ltd., New Delhi, India
Plot Plants Must Include Safety
Hvdrocarbon Processing, Julio 1980, Pag. 183.
3.- Robert Kern, Hoffmann - La Roche Inc.
How to Arrange The Plot Plan for Process Plants
Chemical Engineering, -Mayo 8, 19 78, Pag. 191
4.- Robert Kern, Hoffmann - La Roche Inc.
Specifications are the Key to Succesful Plant Design
Chemical Engineering, Julio 4, 1977, Pag. 123
5.- Robert Kern, Hoffmann - La Roche Inc.
Hovv to Find the Optimum Layout for Heat Exchangers
Chemical Engineering, Septiembre 12, 1977, Pag. 169
6.- Robert Kern, Hoffmann - ¿.a Roche Inc.
Arrangements of Process and Storage Vessels
Chemical Engineering, Noviembre 7, 1977, Pag. 93
152 -
B I B L I O G R A F I A
7.- Robert Kern, Hoffmann - La Roche Inc.
How to Get the Best Process - Plant Layouts for Pumps
and Compressors
Chemical Engineering, Diciembre 5, 1977, Pag. 131
8.- Robert Kern, Hoffmann - La Roche Inc.
Space Requirements and Layout for Process Furnaces
Chemical Engineering, Febrero 27, 1978, Pag. 117
9.- Oil Insurance Association
"General Recommendations for Spacing in Refineries"
Tablas.
10.- Howard F. Rase y M. H. Barrow
Ingeniería de Proyectos para Plantas de Proceso
Compañía Editorial Continental S.A. 1979
11.- George C. Patterson, M. W. Kellogg Co.
Fundamentáis of Engineering Offsites § Utilities for the HPI
Petro/Chem. Engineer 1966-1967
12.- APT RP 521, Septiembre, 1969
Guide for Pressure Relief and Depressuring Systems
15 3 -
B I B L I O G R A F I A
13.- Agustín Montaño G.
Iniciación al Método del Camino Crítico
Editorial Trillas, México, 1980
14.- Martino, R. L.
Determinación de la Ruta Crítica, Tomo I
Editora Técnica S.A., México, D.F., 1966
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