ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL - Repositorio Digital - EPN: Página de …bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/10787/1/CD-6319.… · · 2018-02-18brindarme una voz de aliento y

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA

EVALUACIÓN DE ESCENARIOS Y DETERMINACIÓN DE CONTINGENCIA CRÍTICA PARA EL DISEÑO DE UN SISTEMA DE ALIVIO DE UNA PLANTA DESTILADORA DE CRUDO PARA LA

EMPRESA DOWNSTREAMS.

PROYECTO PREVIO A LA OBTENCION DEL TÍTULO DE INGENIERO MECÁNICO

LÓPEZ CARRIÓN ALEXIS PAUL e-mail: [email protected]

DIRECTOR:

ING. EDUARDO JOSÉ ROJAS MORILLO e-mail: [email protected]

CO-DIRECTORES:

ING. ADRIÁN PATRICIO PEÑA IDROVO e-mail: [email protected]

ING. MIGUEL FERNADO ALDÁS CARRASCO

e-mail: [email protected]

Quito, Junio 2015

© Escuela Politécnica Nacional 2015 Reservados todos los derechos de reproducción

i

DECLARACIÓN

Yo, López Carrión Alexis Paúl, declaro bajo juramento que el trabajo aquí descrito

es de mi autoría; que no ha sido previamente presentada para ningún grado o

calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas que se

incluyen en este documento.

La Escuela Politécnica Nacional, puede hacer uso de los derechos

correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de Propiedad

Intelectual, por su Reglamento y por la normatividad institucional vigente.

__________________________

Alexis Paúl López Carrión.

ii

CERTIFICACIÓN

Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Alexis Paúl López Carrión, bajo mi supervisión.

_______________________

Ing. Eduardo Rojas DIRECTOR DEL PROYECTO

_______________________ ________________________

Ing. Adrián Peña Ing. Miguel Aldás CO-DIRECTOR DEL PROYECTO CO-DIRECTOR DEL PROYECTO

iii

AGRADECIMIENTO

A la Escuela Politécnica Nacional por brindarme los conocimientos necesarios y

fundamentales que me ayudan en el ámbito laboral en el cual me estoy

desenvolviendo en estos momentos como Ingeniero Mecánico.

A mi Director de Tesis Externo, Ing. Eduardo Rojas, por compartir sus amplios

conocimientos y por su acertada dirección para la elaboración de este proyecto.

A mi Director de Tesis Ing. Adrián Peña y Co Director de Tesis Ing. Miguel

Aldás por sus sugerencias y el apoyo brindado en el transcurso de la realización

del tema propuesto.

A las Ingenieros Francys Rivero, Arlenys Gonzales y Ricardo Acosta por su

valiosa colaboración en el desarrollo del proyecto.

A la Empresa Downstream Soluciones Integradas S.A, por otorgarme toda la

información necesaria acerca de planta destiladora la cual fue parte fundamental

del proyecto.

A mis compañeros Andrés, Jonathan y Leonardo por su continuo y afectuoso

aliento.

Y a todas las personas que ayudaron en la realización del este proyecto, de mi

parte hago extensivo mi más sincero agradecimiento.

iv

DEDICATORIA

Este proyecto va dedicado especialmente a dos pilares fundamentales en mi vida

Cristóbal López y Martha Carrión que gracias a sus enseñanzas y palabras de

aliento pude y podré culminar con mucho éxito todos los objetivos propuestos en

mi ámbito profesional y personal.

A mi hermano Christian que siempre fue ejemplo y guía en mi vida, indicándome

el camino académico por el cual debo seguir. A mi hermano menor Randy que le

sirva de motivación para su futuro y que cualquier cosa que se proponga en la

vida lo pueda lograr porque los mayores éxitos siempre están acompañados de

esfuerzo, sacrificio y dedicación.

A los mejores amigos que pude encontrar en la vida: Richi, Chino, Negro y Gabo

unidos desde hace 11 años en los patios del colegio Juan Pío Montufar y como

olvidarme de mi pana rosca Cristian, gracias amigos – hermanos por ser leales y

brindarme una voz de aliento y motivación en el transcurso de todo este tiempo.

A mis amigos de la infancia, Lenincho, Marleins, Oscarin, Davinchi, Locrif,

Petizo, Roly, Betoso, Mono y Piñucs, gracias muchachos por su amistad

sincera.

v

ÍNDICE DE CONTENIDOS

PÁGINA

CAPÍTULO 1 ....................................................................................................................... 1

1. GENERALIDADES .................................................................................................... 1

1.1 OBJETIVOS. ............................................................................................................. 1

1.1.1 OBJETIVO GENERAL. ................................................................................... 1

1.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS. ........................................................................... 1

1.2 ALCANCE. ............................................................................................................... 2

1.3 JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO. ...................................................................... 2

1.4 DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA. ........................................................................ 3

1.4.1 EXPERIENCIA. ................................................................................................ 3

1.4.2 MISIÓN. ............................................................................................................ 4

1.4.3 VISIÓN. ............................................................................................................. 4

CAPÍTULO 2 ....................................................................................................................... 5

2. MARCO TEÓRICO. ................................................................................................... 5

2.1 SISTEMAS DE ALIVIO DE PRESIONES. ............................................................. 5

2.2 VÁLVULAS DE SEGURIDAD (ALIVIO DE PRESIÓN). ..................................... 6

2.2.1 TIPOS DE VÁLVULAS DE ALIVIO. ............................................................. 8

2.2.1.1 Válvulas de Alivio Convencional. ............................................................. 8

2.2.1.2 Válvulas de Alivio Balanceada. ................................................................ 8

2.3 CABEZAL DE DESFOGUE. ................................................................................... 9

2.4 RECIPIENTE SEPARADOR DE LÍQUIDO KOD (KNOCKOUT DRUM). ........ 10

2.5 FLARE. ................................................................................................................... 11

2.6 BOMBAS DE DESCARGA. .................................................................................. 12

CAPITULO 3 ..................................................................................................................... 13

3. MARCO METODOLÓGICO .................................................................................. 13

vi

3.1 RECURSOS. ........................................................................................................... 13

3.1.1 RECURSOS HUMANOS. .............................................................................. 13

3.1.2 RECURSOS MATERIALES. ......................................................................... 14

3.2 METODOLOGÍA PARA EL DESARROLLO PROYECTO................................. 14

3.2.1 RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN. ......................................................... 16

3.2.2 ADAPTACIÓN DE LOS DIAGRAMAS DE TUBERÍA E

INSTRUMENTACIÓN (P&IDS). .............................................................................. 20

3.2.3 EVALUACIÓN DE ESCENARIOS POSIBLES DE CONTINGENCIA. ..... 20

3.2.3.1 Obtención de los parámetros de los equipos y la composición del gas. .. 21

3.2.3.2 Definición de las contingencias a evaluar ............................................... 23

3.2.3.3 Evaluación de Escenarios de Contingencia. ............................................ 24

3.2.3.4 Calcular las Cargas Alivio para cada contingencia. ................................ 26

3.2.3.4.1 Alivio por Caso Fuego. ........................................................................ 26

3.2.3.4.2 Alivio Térmico. .................................................................................... 29

3.2.4 CÁLCULOS HIDRAULICOS. ....................................................................... 32

3.2.4.1 Estructurar la simulación con el Programa INPLANT 4.0. ..................... 33

3.2.4.2 Resultados del Simulador Inplant Versión 4.0. ....................................... 38

3.2.5 SELECCIÓN DE VALVULAS DE ALIVIO Y DIMENCIONAMIENTO

DEL NUEVO KOD. .................................................................................................... 45

3.2.5.1 Selección de válvulas de alivio. ............................................................... 45

3.2.5.2 Dimensionamiento del Nuevo KOD........................................................ 47

3.2.5.2.1 Elección de los Soportes para el Recipiente KOD. .............................. 50

3.2.6 SELECCIÓN DE BOMBAS DE TRASFERENCIA DE CONDENSADOS

DESDE EL KOD. ........................................................................................................ 54

3.2.6.1.1 Premisas de Cálculos. .......................................................................... 54

3.2.6.1.2 Datos de Entrada. ................................................................................. 55

3.2.6.1.3 Cálculos Preliminares. ......................................................................... 56

3.2.7 ESPECIFICACIÓN DE MATERIALES. ....................................................... 69

3.2.7.1 Criterios de diseño para la Selección de Materiales ................................ 69

3.2.7.1.1 Presión de Diseño. ................................................................................ 69

3.2.7.1.2 Temperatura de Diseño. ....................................................................... 70

3.2.7.2 Especificaciones de Materiales. ............................................................... 70

3.2.7.2.1 Tubería. ................................................................................................ 70

vii

3.2.7.2.2 Bridas. .................................................................................................. 71

3.2.7.2.3 Válvulas. .............................................................................................. 71

3.2.7.2.4 Accesorios (Codos, Tee, Reducciónes, Coupling, Niples, Tapón) ...... 71

3.2.7.2.5 Empaquetaduras ................................................................................... 72

3.2.7.2.6 Espárragos y Tuercas. .......................................................................... 72

3.2.8 CÁLCULO DE ESPESOR DE TUBERIA. .................................................... 75

3.2.8.1 Cálculo de Espesores de Pared de Tubería .............................................. 75

3.2.9 HOJA DE DATOS. ......................................................................................... 78

3.2.10 PLANOS ISOMÉTRICOS Y LISTADO DE MATERIALES. .................. 78

3.2.11 PRESUPUESTO REFERENCIAL. ............................................................ 81

CAPÍTULO 4. .................................................................................................................... 84

4.1 CONCLUSIONES. .................................................................................................... 84

4.2 RECOMENDACIONES. .......................................................................................... 86

REFERENCIA BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................... 87

NORMAS UTILIZADAS ................................................................................................. 89

viii

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 3. 1 Taxonomía de Equipos Estáticos y Rotativos ................................................... 16

Tabla 3. 2 Válvulas de Alivio existentes ........................................................................... 18

Tabla 3. 3 Normas Internacionales utilizadas en el Proyecto ............................................ 19

Tabla 3. 4 Parámetros de Equipos. .................................................................................... 21

Tabla 3. 5 Dimensionamiento de Equipos. ........................................................................ 22

Tabla 3. 6 Composición del Gas. ....................................................................................... 23

Tabla 3. 7 Cargas de Alivio por Caso Fuego para cada equipo. ........................................ 31

Tabla 3.8 Cargas de Alivio por caso de Alivio Térmico para los Intercambiadores de

Calor ................................................................................................................. 31

Tabla 3. 9 Cargas de Alivio de las contingencias para cada equipo. ................................. 32

Tabla 3. 10 Resultado de Alivio para Válvula SV-16 / Equipo V-3 (Fraccionadora). ...... 38

Tabla 3. 11 Resultado de Alivio para Válvula SV-20 / Equipo VF-2 (Filtrador). ............ 39

Tabla 3. 12 Resultado de Alivio para Válvula SV-11 / Equipo V-2 (Desaladora). ........... 39

Tabla 3. 13 Resultado de Alivio para Válvula SV-9 / Equipo PE-7A (Intercam. de Calor).

........................................................................................................................ 40

Tabla 3. 14 Resultado de Alivio para Válvula SV-8 / Equipo PE-7B (Intercam. de Calor).

........................................................................................................................ 40


........................................................................................................................ 41


........................................................................................................................ 41

Tabla 3. 17 Resultado de Alivio para Válvula SV-5 Lado Casco / Equipo PE-6 (Intercam.

de Calor). ........................................................................................................ 42

Tabla 3. 18 Resultado de Alivio para Válvula SV-4 Lado Tubo / Equipo PE-6 (Intercam.

de Calor). ........................................................................................................ 42


de Calor). ........................................................................................................ 43


de Calor). ........................................................................................................ 44

ix

Tabla 3. 21 Diámetros Seleccionados para Tuberías de Salida de las Válvulas de Alivio.

........................................................................................................................ 45

Tabla 3. 22 Selección de Válvulas de Alivio. .................................................................... 46

Tabla 3. 23 Datos de Entrada para el Dimensionamiento del KOD. ................................. 48

Tabla 3. 24 Resultados del Dimensionamiento del KOD. ................................................. 49

Tabla 3. 25 Resumen de los resultados de la tabla anterior. .............................................. 50

Tabla 3. 26 Dimensiones Elegidas para las Silletas. ......................................................... 52

Tabla 3. 27 Datos de Entrada de la Bomba 1 .................................................................... 55

Tabla 3. 28 Pérdidas Secundarias de Accesorios en la succión. ........................................ 60

Tabla 3. 29 Pérdidas Secundarias de Accesorios en la Descarga. .................................... 64

Tabla 3. 30 Resultados de los Cálculos Preliminares de la Bomba 1. ............................... 68

Tabla 3. 31 Formato para la Especificación de Materiales del Sistema de Alivio. ........... 73

Tabla 3. 32 Espesores Comerciales seleccionados para las Tuberías del Sistema de Alivio.

........................................................................................................................ 77

Tabla 3. 33 Listado de Materiales para el Sistema de Alivio de la Planta Destiladora. .... 79

Tabla 3. 34 Continuación del Listado de Materiales para el Sistema de Alivio de la Planta

Destiladora. .................................................................................................... 80

Tabla 3. 35 Presupuesto Referencial del Listado de Materiales. ....................................... 82

x

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 2. 1 Régimen de Presiones para una válvula de seguridad con sobrepresión del

10%. .................................................................................................................. 6

Figura 2. 2 Válvulas de Alivio de Tipo Convencional y Balanceada. ............................... 9

Figura 2. 3 Cabezales de 36’’ de diámetro para el sistema de desfogue del Centro de

Distribución de Gas Marino ........................................................................... 10

Figura 2. 4 Recipiente Separador de Líquido KOD. ......................................................... 10

Figura 2. 5 Flare del CPF-Bloque 15 (Limoncocha-Petroamazonas EP) .......................... 11

Figura 3. 1 Esquema del Desarrollo del Proyecto ............................................................. 15

Figura 3. 2 Esquema de Tipos de Líneas para las Instalaciones de la Planta .................... 20

Figura 3. 3 Esquema del Sistema de Alivio de la Planta. ...... ¡Error! Marcador no definido.

Figura 3. 4 Tipo de Simulación. ........................................................................................ 34

Figura 3. 5 Selección del Tipo de Flare. ............................................................................ 34

Figura 3. 6 Composición del Gas que se introducen en el Simulador. .............................. 35

Figura 3. 7 Estructura del Sistema de Alivio. .................................................................... 35

Figura 3. 8 Ventana de Premisas de Operación para la Válvula SV-2. ............................. 36

Figura 3.9 Ventana de Longitud de Tubería y Diámetro Nominal de la línea L1 del

Sistema. .......................................................................................................... 37

Figura 3. 10 Posición del Nuevo KOD en el Nodo J011................................................... 47

Figura 3. 11 Silletas para Recipientes Horizontales. ......................................................... 51

Figura 3. 12 Detalle de las Silletas para Recipientes Horizontales. ................................. 52

Figura 3. 13 Distancia entre Sillas. .................................................................................... 53

xi

ÍNDICE DE ANEXOS

ANEXO I. Adaptación de PI&Ds. ................................................................................. 91

ANEXO II. Tabla 2 de la Norma API 521 ..................................................................... 92

ANEXO III Resultados De La Simulación con el Programa Inplant. ........................... 93

ANEXO IV Hoja de Cálculo para el Dimensionamiento de las Válvulas de Alivio para

cada equipo. ................................................................................................. 97

ANEXO V. Tabla 4.2 Dimensiones de Silletas para Recipientes. ................................. 108

ANEXO VI. Tablas A-24 para el factor “K” .................................................................. 109

ANEXO VII. Process Industry Practices ......................................................................... 111

ANEXO VIII Tablas ASME B31.3 para la Especificación de Materiales. ..................... 114

ANEXO IX. Dimensiones de Tuberías de Acero Comercial. ...................................... 116

ANEXO X. Tabla A-1 ASME B31.3 – Esf. de Fluencia para API 5L. ....................... 117

ANEXO XI. Factor de Calidad de Juntas de Soldadura y Coeficiente por efecto de la

Temperatura. ASME B31.3 ..................................................................... 119

ANEXO XII. Hojas de Datos. ........................................................................................ 120

ANEXO XIII. Imágenes en perspectiva Isométrica del Sistema de Alivio. ................... 123

ANEXO XIV. Planos Isométricos del Sistema de Alivio de la Planta Destiladora de

Crudo. ...................................................................................................... 130

xii

GLOSARIO DE TÉRMINOS

AARH: en español significa la media aritmética de rugosidad altura, y es el

método que se usa para expresar la rugosidad.

Caudal de Alivio Requerido: Es el flujo calculado de descarga de fluido en las

condiciones de alivio requeridas para mantener la presión en el equipo protegido

en el valor de la acumulación permitida o por debajo de ella.

Class o Clase en tubería: designación adimensional para clasificación de

componentes de tubería, que relaciona un rango de presión-temperatura con base

a las propiedades mecánicas de los materiales.

Contingencia: Evento anormal que causa una condición de emergencia por

sobrepresión en los equipos.

Contrapresión: Es la presión que existe a la salida de la válvula como resultado

de conectar la válvula a un sistema de tuberías; la contrapresión es un parámetro

muy importante en los sistemas de alivio, ya que puede causar restricción en la

apertura de la válvula, reducción del flujo de salida, inestabilidad y puede definir la

selección del tipo de válvula de alivio.

Evento: suceso que envuelve el comportamiento de un equipo, una acción

humana o un agente o elemento externo al sistema y que causa desviación de su

comportamiento normal.

Falla: Es la ocurrencia que origina la terminación de la capacidad de un

componente o equipo para realizar su función, bajo condiciones adecuadas de

operación.

Flare: mechero que se utiliza para la quema controlada y segura de gases

disminuyendo las características inflamables, tóxicas y corrosivas.

Knock-Out Drum: recipientes diseñados para separar mezclas con una relación

vapor/líquido alta, es decir la cantidad de vapor a manejar es grande con respecto

a la cantidad de líquido

xiii

Máxima Presión de Trabajo Permisible (MAWP): es la máxima presión que un

componente puede soportar con seguridad en servicio.

Peligro: Condición física o química que pueden causar daños a las personas, al

medio ambiente y/o a la propiedad.

Piping Class: es un documento que contiene las especificaciones de materiales

que deben ser empleados en cada uno de los servicios de los sistemas de

tuberías de una instalación.

Presión de Diseño: es la presión usada en el diseño de equipos y/o elementos

de una instalación.

Presión de Operación: es la presión requerida en el proceso y con la que la

instalación normalmente opera.

Riesgo: Es la probabilidad de causar pérdidas o daños personales, al medio

ambiente y/o a la propiedad como consecuencia de sucesos no deseados.

Sistema: Conjunto de elementos interrelacionados entre sí que cumplen con un

fin específico o función bajo unas condiciones determinadas.

xiv

ABREVIATURAS

ASME: American Society of Mechanical Engineers.

API: American Petroleum Institute.

ASTM: American Society for Testing and Materials.

BPD: Barrels per day (Barriles por día)

cf/D: Cubic feet per day (Pies cúbicos por día)

gpm: Gallons per minute (Galones por Minuto)

KOD: Knock-Out drum.

MAWP: Maximum Allowable Operating Pressure (Máxima Presión de Trabajo

Permisible).

NPS: Nominal Pipe Size. (Diámetro Nominal de Tubería)

NPSH: Net Positive Suction Head (Cabeza o Altura Neta Positiva de

Succión)

NPSHa: Net Positive Suction Head Available (Cabeza o Altura Neta Positiva

de Succión disponible)

NPSHr: Net Positive Suction Head Required (Cabeza o Altura Neta Positiva

de Succión requerida)

PFD: Process Flow Diagram. (Diagrama de Flujo de Proceso)

PIP: Process Industry Practices.

P&ID: Piping and instrumentation Diagram. (Diagrama de Tubería e

Instrumentación)

PSV: Válvulas de Seguridad y Alivio de Presión.

xv

RESUMEN

El proyecto que se realizó proporciona una ayuda muy útil para la planta

destiladora de crudo la cual no cuenta con un sistema de alivio que proteja al

personal, al ambiente y a los equipos en caso que suceda una desviación en los

parámetros operacionales de la instalación, es decir, que ocurra un evento crítico

en la instalación por una desviación en las variables de proceso o falla del

sistema. Se tiene como antecedentes reportes históricos de eventos con impactos

perjudiciales como fugas de hidrocarburos al ambiente, sobrepresiones y daño de

integridad en los equipos.

Para la elaboración de este proyecto se establece una estructura por fases o

etapas que se deben cumplir para su completa ejecución en base al alcance

establecido, estas etapas son las siguientes:

1. Visualización del Proyecto.

2. Ingeniería Conceptual.

3. Ingeniería Básica.

4. Ingeniería de Detalle.

El proyecto “Evaluación de Escenarios y Determinación de Contingencia Crítica

para el Diseño de un Sistema de Alivio de una Planta Destiladora de Crudo” se

enfocó en la Ingeniería Básica y de Detalle, teniendo en cuenta que en la última

se realizó un estimado de costos (presupuesto) que determinará la magnitud de la

inversión. La razón por la cual no se realizaron las etapas de Visualización y de

Ingeniería Conceptual es porque la planta destiladora de crudo se encuentra

operativa desde hace algunos años y desde el punto de vista de seguridad y

riesgo, se justifica el diseño de un sistema de alivio que garantice el cumplimiento

de las normas de seguridad y diseño aplicadas en instalaciones de manejo de

hidrocarburos, mitigando el posible riego de eventos en la instalación.

A continuación se indica la EDT (Estructura de Descomposición de Trabajo) de

las actividades de una forma lógica y sistemática del proyecto “Evaluación de

Escenarios y Determinación de Contingencia Crítica para el Diseño de un Sistema

de Alivio de una Planta Destiladora de Crudo”, la cual resume en forma general y

xvi

global todo lo que se ha realizado con el fin de alcanzar las metas y los objetivos

propuestos en un principio.

PROYECTO

xvii

INTRODUCCIÓN

El sistema de alivio es la protección de los equipos en operación, es un sistema

mecánico, sin restricciones al flujo, cuya función es proteger y evitar que la

instalación sufra sobrepresiones en equipos y líneas del proceso, llevando el flujo

de alivio hacia el separador KOD (Knock Out Drum) reteniendo los líquidos que

eventualmente están en la corriente y puedan ser retornados por el sistema de

bombeo al inicio del proceso de la planta y direccionar la formación de gases de

hidrocarburo hacia la quema segura por medio de un flare.

En la etapa de Ingeniería Básica y de Detalle se desarrolló una revisión y

comprobación de los documentos entregados por parte del personal de la

empresa, se analizaron los diagramas de tubería e instrumentación (P&IDs) de la

planta para la familiarización del proceso y detección temprana de deficiencias de

diseño y/o sistemas de seguridad. De la revisión de estos diagramas se

generaron los listados de los equipos estáticos, rotativos y el número total de

válvulas de alivio que posee la planta. El proyecto contempla en su alcance la

identificación de las válvulas de alivio de presión existentes que ventean a la

atmósfera en sus puntos de descarga, reemplazándolas por válvulas con nuevas

especificaciones, posteriormente se realiza el diseño de tuberías por medio de

simulación hidráulica que permita unir una red de tuberías por medio de un

colector de descarga a un separador KOD receptor de fluidos, que separa la

corriente en dos fases (líquido/gas), la fase líquida es desalojada del recipiente

(KOD) por medio de un sistema de bombeo que basa su funcionamiento por

interruptores de nivel y los vapores de hidrocarburo son llevados a un punto de

quema segura por medio de un flare.

En visitas realizadas a la planta destiladora de crudo se detectó y se recomendó

como parte de las mejoras de seguridad en el diseño implementar un sistema de

alivio, puesto que la instalación hasta la presente fecha opera con venteos

abiertos, produciendo como consecuencia, que en caso del accionamiento de las

válvulas de alivio estos fluidos se ventean a la atmósfera, lo que produce un alto

riesgo e impacto al ambiente y a la seguridad.

xviii

Por tal motivo es necesario la realización del proyecto “Evaluación de Escenarios

y Determinación de Contingencia Crítica para el Diseño de un Sistema de Alivio

de una Planta Destiladora de Crudo”, que garantice la reducción de fluidos hacia

el ambiente, enviando dichos fluidos hacia un sistema de alivio confinado,

protegiendo los equipos y tuberías de un exceso de presión, disminuyendo con

esto, cualquier evento no deseado dentro y fuera de la planta.

1

CAPÍTULO 1

1. GENERALIDADES

El capítulo contiene los objetivos y los alcances que debe cumplir el presente

proyecto, con su respectiva justificación que avala la realización del mismo, se

tendrá también una breve descripción de la Empresa DOWNSTREAM

SOLUCIONES INTEGRADAS S.A.

1.1 OBJETIVOS.

1.1.1 OBJETIVO GENERAL.

Evaluar los escenarios de contingencia más críticos que pueden impactar de

forma negativa al medio ambiente, al personal o comunidades alrededor y a la

operación de la planta, para posteriormente establecer el diseño de un sistema de

alivio para la planta destiladora de crudo.

1.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS.

· Desarrollar la Ingeniería Básica y de Detalle del Sistema de Alivio de una

Planta Destiladora atmosférica de 26.000 barriles de petróleo para las mejoras

de Operación, Seguridad y disminución del Impacto Ambiental, basado en

Normas Nacionales e Internacionales.

· Estimar los costos del proyecto considerando la relación costo beneficio para

la empresa.

· Aplicar los conocimientos adquiridos para desarrollar el proyecto de forma

adecuada, asegurando la confiabilidad y la seguridad integral de la instalación.

2

1.2 ALCANCE.

En el presente proyecto se recopilará y evaluará la información de las variables

del proceso de la instalación y se obtendrá por medio de simulaciones el caso

más crítico o de mayor riesgo.

Se seleccionarán las Válvulas de Alivio para los recipientes a presión e

intercambiadores de calor y se diseñará el sistema de tuberías (cabezal y sus

derivaciones) en base a los parámetros de procesos evaluados, con el cometido

de que las tuberías desalojarán el fluido a un separador KOD (Knock-out Drum).

El separador se diseñará de acuerdo a la Norma ASME Sección VIII División 1,

para confinar el fluido que provienen del sistema de alivio. Luego de la entrada de

fluido al recipiente se produce la separación o condensación de los fluidos más

pesados, dividiéndolos en dos corrientes; la corriente de gas continúa su

trayectoria por un cabezal que culminará en un flare, y la corriente líquida es

almacenada en el separador KOD hasta alcanzar el nivel máximo calculado.

El sistema de bombeo se calculará y seleccionará para desalojar el líquido del

recipiente KOD que tendrá su descarga o recirculación en un punto de entrada al

proceso de la instalación asegurando un menor impacto por perdida de

hidrocarburo.

Por último, se elaborarán los planos que proporcionarán todos los accesorios y

equipos del sistema de alivio, de esta forma se podrá dimensionar el área de

afectación y estimar los costos de materiales del proyecto.

1.3 JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO.

En la actualidad la fuente más importante de la economía del Ecuador es la

exportación de crudo y sus derivados que en los últimos 10 años ha oscilado

entre un 43 y 66% del total de exportaciones del país y entre un 43 y 59% del

presupuesto general del Estado.

Como parte de las mejoras a implantar por la Gerencia de Seguridad de Procesos

en una instalación petrolera que no cuentan con un sistema alivio de presión y

3

que opera con venteos abiertos produciendo como consecuencia que estos

fluidos vayan a la atmósfera en caso de accionamiento de las válvulas de

seguridad y alivio, lo que produce un alto riesgo e impacto al ambiente y la

seguridad. Por tal motivo es necesario la realización de este proyecto, para

disminuir las emisiones de fluidos hacia el ambiente de forma segura, evitando el

fallo de los equipos o tuberías por un exceso de presión, enviando los fluidos que

salen del sistema de alivio hacia sistemas cerrados y confiables, disminuyendo

con esto, cualquier evento no deseado dentro y fuera de la planta.

Desde el punto de vista teórico, el estudio permitirá conocer aspectos importantes

de la Ingeniería Básica y de Detalle para el diseño de un sistema de alivio de una

planta destiladora de crudo, lo que puede servir de soporte, para estudios

posteriores relacionados con otras instalaciones. Así mismo, con la realización de

este proyecto se establecerán procedimientos para adecuar sistemas de alivio de

fluidos asegurando la disponibilidad y confiabilidad de la instalación.

1.4 DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA.

DOWNSTREAMS SOLUCIONES INTEGRADAS está conformada por

profesionales especializados en Confiabilidad, Mantenimiento, Inspección,

Ingeniería, Optimización de Procesos, y Negocios; comprometidos en garantizar

soluciones integrales técnicas y económicas en la Industria, Comercialización y

Transporte mediante la utilización de Herramientas y Técnicas avanzadas que

garantizan a nuestros Clientes el cumplimiento de Estándares, Códigos y Normas

Nacionales e Internacionales en sus procesos.

1.4.1 EXPERIENCIA.

DOWNSTREAMS SOLUCIONES INTEGRADAS ha desarrollado Proyectos para

Clientes tanto del Sector Público como Privado, sobresaliendo en el Sector

Hidrocarburífero. Específicamente en Proyectos de Confiabilidad Integral e

4

Ingenierías Conceptuales, Básica y de Detalle en el área de Producción,

Transporte, Refinación y Comercialización; así como la presentación de

Propuestas Técnicas de Confiabilidad Operacional para mejora de Instalaciones.

1.4.2 MISIÓN.

Proveer soluciones integradas mediante la utilización de recurso humano

altamente calificado en el uso de herramientas y técnicas avanzadas, con el

objetivo de mejorar los procesos productivos de nuestros Clientes.

1.4.3 VISIÓN.

Identificarnos con las necesidades del Cliente a través del conocimiento previo de

los procesos objeto de evaluación, a fin de aportar soluciones técnicas eficientes

que permitan orientar esfuerzos hacia la excelencia productiva, con la debida

responsabilidad social.

5

CAPÍTULO 2

2. MARCO TEÓRICO.

Este capítulo cuenta con la información teórica resumida referente a Sistemas de

Alivio de Presiones, Válvulas de Seguridad, Cabezal de desfogue, Separador

KOD, Flare, y Bombas centrífugas. La información proporcionada en esta sección

será necesaria para el entendimiento de cada una de las partes que conforma el

Sistema de Alivio de la planta.

2.1 SISTEMAS DE ALIVIO DE PRESIONES.

Los sistemas de alivio de presiones están definidos como un grupo de tuberías y

accesorios que transportan fluidos peligrosos e inflamables desde la salida de

cualquier válvula de seguridad a un punto predeterminado donde son quemados y

descargados a la atmósfera. Son utilizados para proteger recipientes y/o equipos

que contienen líquidos inflamables, gases licuados y comprimidos.1 Este sistema

debe cumplir con los siguientes requisitos:

· Conducir los fluidos hacia el quemador.

· Recircular los desfogues líquidos directamente al proceso, de no ser

posible, enviarlos a tanques de almacenamiento para su posterior

recuperación (sistema de recuperación).

· Únicamente descargar a la atmosfera los desfogues de agua y aire.

1 LAURIMAR LUVO; Evaluación del Sistema de Despresurización del Complejo Operacional Rusio Viejo –PDVSA- Distrito Norte, Estado Monagas.

6

2.2 VÁLVULAS DE SEGURIDAD (ALIVIO DE PRESIÓN). 2

La válvula de seguridad con resorte, es el dispositivo más empleado para el alivio

de presión. Se la conoce también con los nombres de válvula de alivio, válvula de

alivio de seguridad, válvula de alivio de presión y válvula de seguridad de presión.

Se puede definir como un dispositivo que automáticamente sin otra asistencia de

energía que la del propio fluido implicado, descarga fluido para evitar que se

exceda una presión predeterminada y también está diseñada para que se vuelva

a cerrar y se evite el flujo adicional de fluido después de haberse restablecido las

condiciones normales de presión.

Para entender los diferentes tipos de válvulas de seguridad se debe conocer la

terminología empleada, una ayuda gráfica se indica en la Figura 2.1.

Figura 2. 1 Régimen de Presiones para una válvula de seguridad con sobrepresión del 10%.

2 www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Documentacion/FichasTecnicas/NTP/Ficheros/501a600/ntp_510.pdf

7

· Presión de diseño: Es la presión máxima de trabajo a la temperatura de

diseño. También se puede definir como la presión utilizada para el cálculo del

espesor de un recipiente o un sistema de tuberías.

· Presión de tarado o de Ajuste: Es la presión manométrica predeterminada a

la que empieza a ascender la válvula de seguridad.

· Sobrepresión: Es el incremento de presión sobre la presión de tarado durante

el ascenso de la válvula. Se alcanza el valor máximo cuando la válvula está

completamente abierta. Se expresa normalmente como un porcentaje de la

presión manométrica de tarado.

· Presión de alivio: Es la suma de la presión de tarado más la sobrepresión.

· Escape, Despresurización. Subpresión de reasiento. (Blowdown): Es la

diferencia entre la presión de tarado y la presión del cierre de nuevo cuando la

válvula retorna a su posición normal de descanso. Este término se expresa

normalmente como un porcentaje de la presión de tarado.

· Acumulación: Es el incremento de presión sobre la presión de diseño del

equipo durante la descarga a través del sistema de alivio. El término se refiere

al equipo a proteger y no al dispositivo de alivio de presión. La acumulación

máxima permitida está regulada por las normas y códigos de diseño o de

trabajo de los equipos y sistemas. La acumulación es el aumento permitido en

una situación de emergencia y puede variar del 10% de la presión de diseño,

hasta el 25% para situaciones de incendio.

· Presión acumulada máxima permitida: Es la suma de la presión de diseño y

la acumulación máxima permitida.

· Presión de trabajo o servicio: Es la presión normal de trabajo del aparato o

sistema a la temperatura de servicio.

8

2.2.1 TIPOS DE VÁLVULAS DE ALIVIO.3

Se pueden distinguir dos tipos según sea su accionamiento: Válvulas de Alivio

Convencional y Válvulas de Alivio Balanceadas como se indican en la Figura 2.2.

Para el proyecto se emplean las Válvulas de Alivio Balanceadas porque permite

contrapresiones mayores que las Convencionales.

2.2.1.1 Válvulas de Alivio Convencional.

Estas válvulas son usadas en la mayoría de las refinerías, son susceptibles de

contrapresión y no son recomendables cuando la contrapresión total excede en

un 10% la presión de ajuste. En presiones cercanas a la atmosférica o inferiores

el límite del 10% raramente se alcanza, por lo tanto, estas válvulas encuentran

aplicación principalmente en sistemas que alivian a la atmosfera

2.2.1.2 Válvulas de Alivio Balanceada.

Este tipo de válvula incorpora un cierre con fuelle, lo cual evita que la descarga de

fluido entre en el espacio del sombrerete. El fuelle tiene un área efectiva igual al

área del asiento de la válvula y esto hace que se disminuya los efectos de la

contrapresión. Están diseñadas para que se igualen las fuerzas ocasionadas por

la contrapresión a ambos lados del disco de cierre de la válvula.

3 https://prezi.com/vozqwvwkzxqa/valvulas-de-alivio-de-presion/

9

Figura 2. 2 Válvulas de Alivio de Tipo Convencional y Balanceada.4

2.3 CABEZAL DE DESFOGUE.

Es la tubería principal a la que se conectan todos los ramales de tubería del fluido

para su conducción hasta el KOD, como se indica en la Figura 2.3.

Seleccionar el diámetro de las tuberías de una planta es un parámetro crítico de la

economía y operatividad de la planta, y éste se define en los cálculos hidráulicos.

Se estima que en una planta de proceso, el costo de la tubería alcanza alrededor

del 20% del costo total de inversión, por esto, la optimización del sistema de

tubería representa ahorros sustanciales para el proyecto.5

4,4 LIRA, ROMAN; Diseño del Sistema de Alivio y Venteo de la Planta Compresora de Gas Led-6 de la Unidad de Explotación Oritupano Leona; Maracaibo; Junio 2011; pdf.

10

Figura 2. 3 Cabezales de 36’’ de diámetro para el sistema de desfogue del Centro de Distribución de Gas Marino6

2.4 RECIPIENTE SEPARADOR DE LÍQUIDO KOD (KNOCKOUT DRUM).

Los separadores, conocidos como KOD, Figura 2.4, son claves dentro de

cualquier sistema de venteo. Estos recipientes son horizontales y todas las líneas

que van al flare deben ser enviadas al KOD para que el líquido condensado drene

en el recipiente; usualmente, se instala cerca de la base del flare pero debe

considerarse la intensidad de radiación generada en la base del mismo.7

Figura 2. 4 Recipiente Separador de Líquido KOD.8

6 http://www.tradecoindustrial.com.mx/proyectos/desfogue-GasMarino.php 7 LIRA, ROMAN; Diseño del Sistema de Alivio y Venteo de la Planta Compresora de Gas Led-6 de la Unidad de Explotación Oritupano Leona; Maracaibo; Junio 2011; pdf. 8 LIRA, ROMAN; Diseño del Sistema de Alivio y Venteo de la Planta Compresora de Gas Led-6 de la Unidad de Explotación Oritupano Leona; Maracaibo; Junio 2011; pdf.

11

2.5 FLARE.

Es un dispositivo que se utiliza para el quemado de los gases de desecho

liberados por las válvulas de seguridad que protegen a los equipos de la planta

originados en refinerías, plantas químicas, terminales de almacenamiento, en

tuberías y facilidades de producción durante la operación normal o en

emergencias. Existen de diferente tipo: elevadas (Figura 2.5), cortas y fosos

crematorios. Siendo las elevadas las más usadas cuando se está trabajando con

hidrocarburos.9

El flare provee un medio de disposición seguro de las corrientes de vapores

provenientes de esas instalaciones, quemándolos bajo condiciones controladas

de modo que los equipos adyacentes o el personal no estén expuesto a peligro, al

mismo tiempo que se satisfacen los requerimientos de control de contaminación.10

Figura 2. 5 Flare del CPF-Bloque 15 (Limoncocha-Petroamazonas EP)

9 CARDENAS, CRISTHIAN; Especificaciones y Cálculos para el Diseño del Sistema de Alivio y TEA en una Estación compresora de Gas Natural; Bucaramanga; 2009; pdf. 10 ONSALO FABRICIO; Evaluación del Sistema de Alivio de las Unidades de proceso de conversión y tratamientos de la refinería El Palito; Caracas, 2013; pdf.

12

2.6 BOMBAS DE DESCARGA.

Para el proyecto “Evaluación de Escenarios y Determinación de Contingencia

Crítica para el Diseño de un Sistema de Alivio de una Planta Destiladora de

Crudo”, se eligieron bombas centrifugas, debido a que el fluido a manejar tiene

una baja viscosidad de 27.1° API, que las hace más eficientes en comparación

con las bombas de desplazamiento positivo las cuales se utilizan para fluidos con

viscosidad alta.

Debido a que se debe controlar la capacidad de líquido en el separador de

condensados KOD, y para evitar que gotas de líquido ingresen al flare cuando el

KOD tenga un nivel de líquido elevado, se hizo necesario agregar un sistema de

bombeo de transferencia de condensados cuyo funcionamiento es por

interruptores de nivel, y consta de dos bombas centrífugas, una para operación y

la otra como respaldo (back up), recirculando así el condensado hacia un punto

de operación de la planta.

13

CAPITULO 3

3. MARCO METODOLÓGICO

El tipo de investigación que se realizó consistió en recopilar la información, para

posteriormente analizar y evaluar los procesos. Con esto se obtuvo datos de

diseño, operación e históricos que ayudaron a desarrollar el diseño de ingeniería.

El capítulo establece la Metodología que se usó para desarrollar el proyecto, es

decir, se tendrá un proceso de seguimiento lineal, el cual empezará con la

recolección de la información de los equipos; teniendo es su parte medular las

evaluaciones, cálculos, especificaciones, hojas de datos, planos, listados de

materiales que ayudan al diseño del Sistema de Alivio de la planta y que

culminará con un presupuesto referencial del costo de diseño de todo el Sistema

de Alivio que se propone en el proyecto.

3.1 RECURSOS.

3.1.1 RECURSOS HUMANOS.

El proyecto contó con el apoyo del personal profesional de la Empresa

DOWNSTREAMS SOLUCIONES INTEGRADAS S.A., específicamente de los

Ingenieros Eduardo Rojas, Francys Rivero, Arlenys Gonzales y Ricardo Acosta.

Además del apoyo del Ingeniero Adrián Peña, y el Ingeniero Miguel Aldás,

docentes en la Escuela Politécnica Nacional en el Área de Ingeniería Mecánica y

Química respectivamente.

14

3.1.2 RECURSOS MATERIALES.

En los recursos que se utilizó para el proyecto se tienen:

· Bibliografías referentes a los temas que se trataron (Normas, Códigos, Libros y

otras fuentes de información).

· Equipos de oficina (Computadoras, Impresora, y otros equipos).

· Software: AUTOCAD 2011, INPLANT 4.0, CADWORX 2010, PAGINA

VIRTUAL DE SULZER PUMS, Programas de Microsoft Office (Word, Excel,

Power Point)

3.2 METODOLOGÍA PARA EL DESARROLLO PROYECTO.

Con el fin de cumplir los objetivos propuestos, el proyecto se estructuró de una

manera coherente y ordenada, siguiendo la secuencia de la Figura 3.1 que se

presenta a continuación:

15

Figura 3. 1 Esquema del Desarrollo del Proyecto11

11 Elaboración Propia.

16

3.2.1 RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN.

El proceso de recolección de información se basó en la búsqueda y recuperación

del levantamiento de información que proviene del Manual de Diseño de la Planta.

La verificación de este levantamiento se realizó con el personal de la Empresa

DOWNSTREAMS SOLUCIONES INTEGRADAS S.A., donde se ratificó por medio

de inspección visual la ubicación física de válvulas, equipos, y parámetros de

operación (presión, temperatura y caudal) asociadas al proyecto “Evaluación de

Escenarios y Determinación de Contingencia Crítica para el Diseño de un Sistema

de Alivio de una Planta Destiladora de Crudo”. Se identificó la estructura existente

para saber si hay áreas disponibles o limitaciones físicas de espacio que pudieran

causar interferencia o afectar a la implantación de los nuevos equipos del sistema

de alivio propuesto.

A partir de cada uno de los Diagramas de Tubería e Instrumentación (P&IDs) que

se recopilaron, se clasificó y elaboró la Tabla 3.1, en la cual se detallan los

siguientes aspectos como: la ubicación de cada equipo en los planos con su

respectiva etiqueta o tag, el tipo y la clase a la que corresponden cada uno de

ellos.

Tabla 3. 1 Taxonomía de Equipos Estáticos y Rotativos

DTI Nº TAG del Equipo

Categoría de Equipo

Tipo de Equipo Clase de Equipo

PLANO A-00 B-1A Equipo Rotativo Bomba Centrífuga

PLANO A-00 B-1B Equipo Rotativo Bomba Centrífuga

PLANO A-00 B-1C Equipo Rotativo Bomba Centrífuga

PLANO A-00 PE-1A Equipo Estático Intercambiador de Calor Carcaza y Tubos

PLANO A-00 PE-1B Equipo Estático Intercambiador de Calor Carcaza y Tubos

PLANO A-01 B-1E Equipo Rotativo Bomba Centrífuga

PLANO A-01 B-1F Equipo Rotativo Bomba Centrífuga



PLANO A-01 PE-3 Equipo Estático Intercambiador de Calor Carcaza y Tubos





17


PLANO A-02 PE-7C Equipo Estático Intercambiador de Calor Carcaza y Tubos

PLANO A-02 PE-7D Equipo Estático Intercambiador de Calor Carcaza y Tubos

PLANO A-02 PE-7E Equipo Estático Intercambiador de Calor Carcaza y Tubos

PLANO A-02 PE-7F Equipo Estático Intercambiador de Calor Carcaza y Tubos

PLANO A-03 V-1 Equipo Estático Vessel Desaladora Vieja


PLANO A-04 V-2 Equipo Estático Vessel Desaladora Nueva

PLANO A-04 B-21 Equipo Rotativo Bomba Centrífuga

PLANO A-06 B-3A Equipo Rotativo Bomba Reciprocante

PLANO A-06 B-3B Equipo Rotativo Bomba Reciprocante

PLANO A-07 H-2 Equipo Estático Horno Convección-Radiación

PLANO A-09 V-3 Equipo Estático Vessel Columna

Fraccionadora PLANO A-09 V-4 Equipo Estático Vessel Separador

PLANO A-09 V-5 Equipo Estático Vessel Separador


PLANO A-10 PE-8 Equipo Estático Intercambiador de Calor Aeroenfriadores








PLANO A-12 B-7 Equipo Rotativo Bomba Centrífuga



PLANO A-13 VF-1 Equipo Estático Vessel Filtro



PLANO A-14 B-3 Equipo Rotativo Bomba Reciprocante














18

PLANO A-16 PE-15A Equipo Estático Intercambiador de Calor Caja Enfriadora

PLANO A-16 PE-15B Equipo Estático Intercambiador de Calor Caja Enfriadora



PLANO A-19 B-2C Equipo Rotativo Bomba Centrífuga

Elaborado por: Alexis López

Se elaboró la Tabla 3.2 la cual contiene: las válvulas de alivio que existen en la

planta con su respectivo tag, el equipo a la que pertenecen cada una de ellas.

Con esto se detectó las válvulas que ventean a la atmosfera, tomando en cuenta

el fluido con el cual trabajan.

Tabla 3. 2 Válvulas de Alivio existentes

P&ID Nº TAG de Válvulas

Tipo de Válvulas Pertenece a

equipo: Ventea a la atmósfera:

Fluido:

PLANO A-00 SV-01 Válvula de Alivio B-1A No Crudo

PLANO A-01 SV-02 Válvula de Alivio PE 3 Si Crudo

PLANO A-01 SV-03 Válvula de Alivio PE 3 Si Diesel

PLANO A-01 SV-04 Válvula de Alivio PE 6 Si Crudo

PLANO A-01 SV-05 Válvula de Alivio PE 6 Si Diesel

PLANO A-01 SV-06 Válvula de Alivio PE 4B Si Crudo

PLANO A-01 SV-07 Válvula de Alivio PE 4A Si Diesel

PLANO A-02 SV-08 Válvula de Alivio PE 7B Si Crudo

PLANO A-02 SV-09 Válvula de Alivio PE 7A Si Residuo

PLANO A-03 SV-10 Válvula de Alivio V-1 No Crudo

PLANO A-04 SV-11 Válvula de Alivio V-2 Si Gas

PLANO A-06 SV-12 Válvula de Alivio B-3A No Crudo

PLANO A-06 SV-13 Válvula de Alivio B-3B No Crudo

PLANO A-07 SV-14 Válvula de Alivio H-2 Si Vapor

PLANO A-09 SV-15 Válvula de Alivio V-6 Si Gasolina



PLANO A-11 SV-18 Válvula de Alivio V-7 No Gas

PLANO A-11 SV-19 Válvula de Alivio V-9 No Gas

PLANO A-13 SV-20 Válvula de Alivio VF-2 Si Gasolina

PLANO A-13 SV-21 Válvula de Alivio VF-3 No Gasolina

PLANO A-19 SV-22 Válvula de Alivio B-2C Si Vapor


19

Se recopilaron Normas y Códigos que se muestran en la Tabla 3.3, con las cuales

se permiten obtener los lineamientos para que el proyecto se realice de una

manera confiable y segura. Estos documentos tienen la información necesaria,

que sirvió de base para el diseño satisfactorio del nuevo Sistema de Alivio de la

planta. Como se observa en la Tabla 3.3 las Códigos: API RP 520 y 521 ayudaron

para las definiciones y conceptos del sistema de alivio, el ASME B31.3 para las

líneas de proceso, y los demás códigos sirvieron para realizar el denominado

piping class o especificación de los materiales del sistema.

Tabla 3. 3 Normas Internacionales utilizadas en el Proyecto

CODIGO TITULO

API RP 520 Sizing, Selection and Installation of Pressure Relleving Devices in Refineries, Part 1 - Sizing and Selection.

API RP 521 Guide for Pressure-Relieving and Depressuring Systems. API 5L Specification for Line Pipe

ASME B16.5 Steel Pipe Flanges and Flanged Fittings NPS 1/2 Through NPS 24 Metric/Inch Standard

ASME B16.9 Factory-Made Wrought Steel Buttwelding Fittings ASME B16.10 Face-to-Face and End-to-End Dimensions of Valves ASME B16.11 Forged Fittings, Socket-Welding and Threaded

ASME B16.20 Metallic Gaskets for Pipe Flanges - Ring-Joint, Spiral-Wound, and Jacketed

ASME B16.34 Valves-Flanged, Threaded, and Welding End ASME B18.2.1 Square and Hex Bolts and Screws, Inch Series ASME B18.2.2 Square and Hex Nuts, Inch Series. ASME B31.3 Process Piping


20

3.2.2 ADAPTACIÓN DE LOS DIAGRAMAS DE TUBERÍA E INSTRUMENTACIÓN (P&IDS).

Los PI&Ds de la planta destiladora de crudo fueron modificado; y para distinguir

las tuberías e instalaciones existentes en la planta de los nuevos equipos y

tuberías que se instalarán, se realizó cambios en grosor y color de líneas. Luego

se graficaron en algunos PI&Ds las nuevas líneas del sistema de alivio que

partieron de cada válvula que venteaba a la atmósferas hacia un nuevo plano

(PLANO A-20.DWG) del Anexo 1, al cual llegan todas las líneas del sistema de

los PI&Ds intervenidos con los arreglos que se indican en la Figura 3.2.

Figura 3. 2 Esquema de Tipos de Líneas para las Instalaciones de la Planta

3.2.3 EVALUACIÓN DE ESCENARIOS POSIBLES DE CONTINGENCIA.

La carga de diseño al sistema de alivio se establecerá en base a la contingencia

individual que genere la mayor carga de alivio, considerando que sólo se

presentará un evento a la vez. En la Figura 3.3 se muestra un esquema simple de

los equipos que van a ser protegidos por el Sistema de Alivio de la Plan

El código ASME sección VIII Div. 1, recomienda que cada equipo estático

sometido a presión debe tener un medio de alivio, estos alivios se mostraron en la

Tabla. 3.2 Válvulas de Alivio existentes.

21

Figura 3. 3 Esquema del Sistema de Alivio de la Planta.

Los pasos para determinar los escenarios posibles de contingencia son los

siguientes:

3.2.3.1 Obtención de los parámetros de los equipos y la composición del gas.

Los parámetros de los equipos a proteger y la composición del gas están basadas

en la información suministrada por la empresa DOWNSTREAMS SOLUCIONES

INTEGRADAS S.A. y se encuentran en las Tablas 3.4, 3.5 y 3.6.

Tabla 3. 4 Parámetros de Equipos.

TAG DE EQUIPOS

Orientación Presión de Operación

(Psig)

Temperatura de Operación

(˚F)

PE-3* Horizontal Lado Casco 120 650

Lado Tubo 270 350

PE-4A Horizontal Lado Casco 120 450

Lado Tubo 270 370

PE-4B Horizontal Lado Casco 120 450

Lado Tubo 270 370

PE-6* Horizontal Lado Casco 120 650

Lado Tubo 270 350

22

PE-7A Horizontal Lado Casco 270 515

Lado Tubo 170 690

PE-7B Horizontal Lado Casco 270 515

Lado Tubo 170 690

V-2 Horizontal 150 250

V-3** Vertical Botton 45 720

Top 19 320

VF-2 Vertical 16 90


Tabla 3. 5 Dimensionamiento de Equipos.

TAG DE EQUIPOS

Orientación Diámetro externo (pulgs)

Número de Tubos Internos

Longitud / Altura (pulg)

Fluido

PE-3 Horizontal Casco 29

330 192 Diesel

Tubo 1 192 Crudo

PE-4A Horizontal Casco 37

546 192 Reflujo Lateral

Tubo 1 192 Crudo Desalado

PE-4B Horizontal Casco 37

546 192 Reflujo Lateral


PE-6 Horizontal Casco 29

330 192 Diesel pesado


PE-7A Horizontal Casco 35

444 192 Crudo Desalado

Tubo 1 192 Residuo

PE-7B Horizontal Casco 35

444 192 Crudo Desalado

Tubo 1 192 Residuo

V-2 Horizontal 120 - 360 Crudo Desalado

V-3 Vertical Botton

120 - 1260 Crudo Desalado Top

VF-2 Vertical 24 - 36 Gasolina


23

Tabla 3. 6 Composición del Gas.

GAS % VOLUMEN %PESO

Metano 0,013 0,052

Etano 0.013 0.052

Propano 0,269 0,159

Isobutano 0,193 0,128

Butano 0,798 0,546

TOTAL 1,286 0,937


3.2.3.2 Definición de las contingencias a evaluar

En esta parte se definen las contingencias para:

· Las válvulas de alivio SV-02 y SV-03 del intercambiador de calor de tubo y

coraza PE-3 que se encuentra en el Plano A-01. El intercambiador recibe la

corriente de dos fluidos: el primero que es crudo proveniente del

intercambiador de calor PE 1A/B, y el segundo que es el destilado N°1

desde la Bomba B-3 (Plano A-14).

· Las válvulas de alivio SV-04 y SV-05 del intercambiador de calor de tubo y

coraza PE-6 que se encuentra en el Plano A-01. El intercambiador recibe la

corriente de dos fluidos: el primero que es crudo proveniente de la

desaladora V-1 (Plano A-03), y el segundo que es diésel pesado desde las

bombas B-3/4/5A/5B (Plano A-14).

· La válvula de alivio SV-06 del intercambiador de calor PE-4B de tubo y

coraza que se encuentra en el Plano A-01. El intercambiador recibe la


desaladora V-1 y del PE-4A (Plano A-03), y el segundo que es reflujo

lateral diesel desde las bombas B-6A/6B (Plano A-01).

· La válvula de alivio SV-07 del intercambiador de calor PE-4A de tubo y

coraza que se encuentra en el Plano A-01. El intercambiador recibe la


24

desaladora V-1 y del PE-3 (Plano A-03), y el segundo que es reflujo lateral

diesel desde las bombas B-6A/6B y del intercambiador PE-4B (Plano A-

01).

· La válvula de alivio SV-08 del intercambiador de calor de tubo y coraza PE-

7B que se encuentra en el Plano A-02. El intercambiador recibe la corriente

de dos fluidos: el primero que es crudo proveniente del intercambiador PE-

7A (Plano A-02), y el segundo que es de residuos desde la bomba B-2B

(Plano A-19).

· La válvula de alivio SV-09 del intercambiador de calor de tubo y coraza PE-

7A que se encuentra en el Plano A-02. El intercambiador recibe la corriente

de dos fluidos: el primero que es crudo proveniente del intercambiador PE-

6 (Plano A-01), y el segundo que es de residuos desde la Bomba B-2B

pasando por PE-7B (Plano A-02).

· La válvula de alivio SV-11 de la desaladora nueva V-2 que se indica en el

Plano A-04.

· Las válvulas de alivio SV-15, SV-16 y SV-17 de la fraccionadora V-3 del

Plano A-09.

· La válvula de alivio SV-20 del Filtrador VF-2 que se indica en el Plano A-13,

recibe gasolina del filtrador VF-3 (Plano A-13).

3.2.3.3 Evaluación de Escenarios de Contingencia.

La determinación de las contingencias que puedan causar una sobrepresión en

los equipos presentes en la planta, se realizará de acuerdo a lo indicado en la

Norma API-521 (Guide for pressure relieving and depressuring systems – Guía de

alivio de presión y sistemas de despresurización), en la Sección 3 “Determinación

de los flujos individuales de alivio”.

El flujo de alivio para las válvulas de los equipos se determinará considerando

como contingencia:

25

a) Salida Bloqueada.

El cierre inadvertido de la válvula de salida de un equipo mientras la instalación

está en operación puede generar acumulación de fluidos, ocasionando así, una

sobrepresión no deseada en los equipos como lo indica la Norma API 521 en

Tabla 2 que se encuentra en el Anexo II. A continuación se indican las razones

por las cuales la contingencia por salida bloqueada no se aplica en los equipos

que forman parte del sistema de alivio.

Ø Desaladora V-2.

En este equipo se tendría la probabilidad de cierre de la válvula PV-001 (Plano A-

04), cuando esto suceda las protecciones de instrumentación sensarán este

aumento de presión y se tomarán acciones que restituyan las condiciones

normales o seguras de la instalación, adicional, en caso que no actúen estas

protecciones por alguna circunstancia, la instalación está conformada por bombas

de carga centrífuga B-1E y B-1F (Plano A-01) donde la presión de shut off de una

de ellas en servicio nunca sobrepasará la MAWP de los componentes que

conforma el sistema, evitando así que la desaladora tenga sobrepresiones, por

esta razón este equipo no se evaluó por Salida Bloqueada.

Ø Fraccionadora V-3 y Filtro VF-2.

Aguas abajo de estos equipos no existen válvulas que impidan el flujo normal del

fluido en el sistema, por tal motivo no existirá sobrepresiones por salidas

bloqueadas, por esta razón estos equipos no se evaluarán para este tipo de

contingencia.

Ø Intercambiadores de Calor.

Para los Intercambiadores de Calor la contingencia por Salida bloqueada no se

evalúa, sin embargo, para esta clase de equipos se aplica la evaluación de

contingencia por Alivio Térmico.

26

b) Alivio por Caso Fuego.

Todos los equipos estáticos en la instalación son susceptibles a presentar

acumulación y sobrepresión debido a la evaporación de líquidos que contienen,

en función del calor latente de vaporización de los fluidos en cada uno de los

equipos.12

Para los intercambiadores de calor se estudia el caso de contingencia por alivio

térmico pero el procedimiento para hallar el flujo de alivio de los equipos no es

diferente al de contingencia de alivio por caso fuego como se puede observar en

el ítem 3.2.3.4.

3.2.3.4 Calcular las Cargas de Alivio para cada contingencia.

3.2.3.4.1 Alivio por Caso Fuego.

La contingencia por fuego deberá considerarse debido a que los equipos de la

planta manejan fluidos inflamables y están sujetos potencialmente a ser

expuestos a un incendio, lo cual podría conducir a una sobrepresión por

vaporización de los líquidos contenidos. El procedimiento va a depender de la

orientación del recipiente para determinar el área mojada expuesta dentro de los

25 pie de altura como indica la Norma API 521 (Guide for pressure relieving and

depressuring systems – Guía de alivio de presión y sistemas de despresurización)

en su ítem 3.15.1.1 Efectos del Fuego en la Superficie Humedecida de un

Recipiente.

La sobrepresión de los equipos, causada por efecto de la vaporización del líquido

contenido, será manejada por las válvulas de alivio de cada recipiente, por lo que

deberá ser estimada su carga de alivio.

La estimación de cargas de alivio por contingencia fuego, se realizará utilizando

las siguientes ecuaciones que se encuentran en la Norma API 521 (Guide for

12 LIRA, ROMAN; Diseño del Sistema de Alivio y Venteo de la Planta Compresora de Gas Led-6 de la Unidad de Explotación Oritupano Leona; Maracaibo; Junio 2011; pdf

27

pressure relieving and depressuring systems – Guía de alivio de presión y

sistemas de despresurización) página 16:

Dónde:

M: Flujo Másico a Aliviar (lb/h)

Q: Cantidad de calor absorbida por la superficie mojada del recipiente (BTU/h)

l: Calor latente de vaporización (BTU/lb).

Para los cálculos hidráulicos posteriores se necesita transformar el flujo másico a

pie3/D, y para esto se tiene la ecuación 3.2.13

Dónde:

M”: Flujo Másico a Aliviar (pie3/D)

M: Flujo Másico a Aliviar (lb/h)

PM: Peso molecular del fluido (lb/lbmol).

La cantidad de calor absorbida por la superficie mojada del recipiente (Q), se

estimará a partir de la siguiente ecuación:

13 Downstremas Soluciones Integradas S.A; Evaluación De Escenarios Posibles De Contingencia; Proyecto No #AFE; Cod. Documento TIG-CPF-BP040-EST-001-Rev.0.

28

Dónde: F: Factor ambiental, para el caso de recipientes sin aislamiento es igual a 1.

A: Superficie mojada (pie2).

El área mojada para recipientes cilíndricos verticales, se determinó a partir de la

siguiente ecuación:14

Dónde:

A: Superficie mojada (pie2).

D: Diámetro del recipiente (pie).

h1: Altura de líquido en el recipiente, expuesta al fuego (pie)

Para recipientes cilíndricos horizontales, se utilizará la siguiente ecuación: 14

Dónde:

A: Superficie mojada (pie2)

De: Diámetro externo del recipiente (pie)

Di: Diámetro interno del recipiente (pie)

L: Longitud tangente/tangente (pie)

hi: Altura máxima de líquido, en el recipiente expuesto al fuego (pie)

14 Downstremas Soluciones Integradas S.A; EVALUACIÓN DE ESCENARIOS POSIBLES DE CONTIGENCIA; Proyecto No #AFE; Cod. Documento TIG-CPF-BP040-EST-001-Rev.0.

29

3.2.3.4.2 Alivio Térmico.

De acuerdo a la Norma API RP 521 (Guide for pressure relieving and

depressuring systems – Guía de alivio de presión y sistemas de

despresurización), el flujo másico aliviado por exposición al fuego en

intercambiadores de calor se determina asumiendo que estos se comportan como

recipientes a presión en lado coraza. Para el lado Tubo la carga de alivio puede

calcularse con la ecuación 3.6 y 3.3, utilizando el área de un tubo desnudo, no

obstante la forma de cálculo del área mojada varía.

Dónde:

F: Flujo másico a aliviar. (gpm)

B: Coeficiente de expansión cúbica = 0.0004 (Tabla 4 – API RP 521)15

Q: Cantidad de calor absorbida por los tubos. (BTU/h)

G: Gravedad especifica del fluido. (Adimensional)

C: Calor específico del fluido en los tubos. (BTU/lb °F)

Dónde:

A: Superficie mojada (pie2)

D: Diámetro del tubo (pie)

L: Longitud del tubo (pie)

n: Número de tubos.

15 API RP 521; Guide for Pressure-Relieving and Depressuring Systmes; 4ta Edición; Marzo 1997.

30

Ø Si el calor latente de vaporización no puede ser determinado la Norma API RP

521 (Guide for pressure relieving and depressuring systems – Guía de alivio

de presión y sistemas de despresurización) establece un valor mínimo de 50

BTU/lb para los hidrocarburos, como una aproximación aceptable.

Ø El peso molecular y el calor específico de los fluidos fueron suministrados por

la empresa DOWNSTREAMS SOLUCIONES INTEGRADAS S.A.

Ø La altura del nivel máximo del contenido líquido en los equipos V-2, V-3 y VF-2

es aproximadamente ¾ de la capacidad de cada equipo.

A continuación en las Tablas 3.7 y 3.8 se indican los resultados de las ecuaciones

anteriormente descritas obteniendo el resultado final de la carga de alivio para la

evaluación de contingencia caso fuego de cada equipo.

31

Tab

la 3

. 7 C

arga

s de

Ali

vio

por

Cas

o F

uego

par

a ca

da e

quip

o.

TA

G D

E

EQ

UIP

OS

L

on

git

ud

/Alt

ura

(p

ie)

h1

(p

ie)

Diá

me

tro

In

tern

o

(pie

)

Diá

me

tro

Ex

tern

o

(pie

)

Áre

a M

oja

da

(pie

2)

Q (

Cal

or

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sorb

ido

) (B

TU/h

)

Cal

or

Late

nte

d

e V

apo

riza

ció

n

(BTU

/lb

)

M

Flu

jo M

ásic

o

a A

livia

r (l

b/h

)

PM

(l

b/l

bm

ol)

M”

Flu

jo M

ásic

o

a A

livia

r (p

ie3/

D)

V-2

3

0 7

,41

9,8

8 1

0 7

86,3

8 4

9732

23,3

6

50

994

64,4

7

27

,93

3

2434

,60

V-3

1

05

75

,00

9

,96

10

242

4,2

6

125

1914

8,1

2

50

250

382

,96

2

7,9

3

816

47,9

7

VF

-2

3 2

,25

1,9

9 2

17

,17

2

1616

3,5

9

50

432

3,2

7

27

,93

1

409,

79

Ela

bo

rad

o p

or:

Ale

xis

Lóp

ez

Tab

la 3

. 8 C

arga

s de

Ali

vio

por

caso

de

Ali

vio

Tér

mic

o pa

ra lo

s In

terc

ambi

ador

es d

e C

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S

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itu

d/

Alt

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(p

ie)

h1

(p

ie)

Diá

me

tro

In

tern

o

(pie

)

Diá

me

tro

Ex

tern

o

(pie

)

Áre

a M

oja

da

(pie

2)

Q

(C

alo

r A

bso

rbid

o)

(BTU

/h)

Cal

or

Late

nte

d

e V

apo

riza

ció

n

(BTU

/lb

)

M

Flu

jo

Más

ico

a

Aliv

iar

(lb

/h)

PM

(l

b/l

bm

ol)

F F

lujo

M

ásic

o a

A

livia

r (g

pm

)

M”

Flu

jo

Más

ico

a

Aliv

iar

(pie

3/D

)

PE

-3*

Lad

o C

asc

o

16

2,3

84

2

,38

4 2,4

17

129

,00

112

9532

,04

5

0 2

2590

,64

2

7,9

3

- 7

366,

64

Lad

o T

ubo

16

-

0,0

65

0,0

83

324

,29

240

5372

,56

5

0 4

8107

,45

-

3,7

34

718

,93

PE

-4A

Lad

o C

asc

o

16

3,0

47

3

,04

7 3,0

83

168

,10

140

3445

,05

5

0 2

8068

,90

2

7,9

3

- 9

153,

05

PE

-4B

Lad

o T

ubo

16

-

0,0

65

0,0

83

536,5

5

363

4953

,74

5

0 7

2699

,07

-

5,6

43

108

6,4

3

PE

-6*

Lad

o C

asc

o

16

2,3

84

2,3

84

2,4

17

129

,00

112

9532

,04

5

0 2

2590

,64

2

7,9

3

- 7

366,

64

Lad

o T

ubo

16

-

0,0

65

0,0

83

324

,29

240

5372

,56

5

0 4

8107

,45

-

3,7

34

718

,93

PE

-7A

Lad

o T

ubo

16

-

0,0

65

0,0

83

436

,31

306

7997

,18

5

0 6

1359

,94

-

4,4

40

854

,81

PE

-7B

Lad

o C

asc

o

16

2,8

67

2

,86

7 2,9

17

157

,49

133

0385

,72

5

0 2

6607

,71

2

7,9

3

- 8

676,

57

Ela

bo

rad

o p

or:

Ale

xis

Lóp

ez

32

En la Tabla 3.9 se muestra un resumen de las cargas de alivio calculadas, que se

obtienen de los equipos de la planta.

Tabla 3. 9 Cargas de Alivio de las contingencias para cada equipo.

TAG DE EQUIPOS

Orientación

Cargas de Alivio por Fuego

pie3/D pie3/h

PE-3 Horizontal Lado Casco 7366,64 306,94

Lado Tubo 718,93 29,96

PE-4A Horizontal Lado Casco 9153,05 381,38

PE-4B Horizontal Lado Tubo 1086,43 45,27

PE-6 Horizontal Lado Casco 7366,64 306,94

Lado Tubo 718,93 29,96

PE-7A Horizontal Lado Tubo 854,81 35,62

PE-7B Horizontal Lado Casco 8676,57 361,52

V-2 Horizontal 32434,60 1351,44

V-3 Vertical 81647,97 3401,98

VF-2 Vertical 1409,79 58,74


Los equipos que presentan una mayor carga de alivio son la desaladora V-2 y la

fraccionadora V-3 con 1351,44 pie3/h y 3401,98 pie3/h respectivamente, mientras

que los intercambiadores de calor PE-3 y PE-6 (lado tubo) son los que presentan

las cargas de alivio más bajas con 29,96 pie3/h. Pero al momento de realizar las

simulaciones para el cálculo hidráulico se necesitaron todas las cargas de alivio

de los equipos que conformaran el sistema de alivio.

3.2.4 CÁLCULOS HIDRAULICOS.

Para el cálculo hidráulico se tomaron en cuenta los siguientes aspectos:

a) Las cargas de alivio para los equipos existentes fueron obtenidas de los

resultados de las contingencias analizadas en la sección anterior.

b) Las longitudes de tuberías están basadas en el levantamiento que realizó la

empresa DOWNSTREAMS SOLUCIONES INTEGRADAS S.A. en la planta.

33

c) La velocidad máxima del fluido en el sistema debe ser menor al 70% de la

velocidad crítica o velocidad del sonido.

d) Se comparará la velocidad obtenida para cada tramo, con la velocidad crítica

calculada, y si ésta velocidad en cada tramo es menor que su velocidad crítica

respectiva, entonces los diámetros evaluados serán suficientes para manejar

el caudal para la contingencia considerada.

e) De acuerdo al punto 7.3.1.3 Diseño de Tuberías de Descarga para Sistemas

de Alivio, de la Norma API 521 (Guide for pressure relieving and depressuring

systems – Guía de alivio de presión y sistemas de despresurización); la

máxima contrapresión permitida para el tipo de válvula convencional será del

10 % de la presión de ajuste de la misma. Para válvulas de alivio balanceadas

(tipo fuelle, pistón u operadas por piloto) la contrapresión no debe exceder del

30 al 50 %. Por lo que se establece una contrapresión máxima igual al 30 %

de la presión de ajuste de las válvulas de alivio existentes.

f) La presión máxima de operación se fijará en la presión de operación de cada

equipo más 30 psig, ya que no se cuenta con un reporte donde se indiquen

registros de las máximas presiones reportadas. Fijándose el set pressure de

las válvulas de seguridad y alivio para el caso fuego en el 1,15 de la presión

máxima de operación (escenario más crítico).

3.2.4.1 Estructurar la simulación con el Programa INPLANT 4.0.

Para el cálculo hidráulico se utilizó el simulador INPLANT Versión 4.0, el cual es

un simulador para el diseño y análisis de tuberías, permite la evaluación de los

sistemas de alivio, calcula las contrapresiones generadas en el sistema de alivio y

además permite realizar simulaciones para velocidades de flujo crítico.

La siguiente metodología fue utilizada en el simulador Inplant Versión 4.0 para el

desarrollo del sistema de alivio del proyecto:

a) Como se observa en la Figura 3.4 se selecciona el tipo de simulación

“Flare Analysis”.

34

Figura 3. 4 Tipo de simulación.

b) Se definió el problema como tipo “Flare Simulation”, el cual permite

simular sistemas de tuberías conectadas a un Flare como se indica en

la Figura 3.5

Figura 3. 5 Selección del Tipo de Flare.

35

c) Se incluye la composición del gas de acuerdo a la Tabla 3.6. como se

indica en la Figura 3.6.

Figura 3. 6 Composición del gas que se introducen en el Simulador.

d) Se estructura la simulación colocando todos los alivios conectados al

cabezal de venteo y luego este cabezal conectado al flare como en la

Figura 3.7.

Figura 3. 7 Estructura del sistema de alivio.

36

e) Una vez estructurado el sistema, en cada de las válvulas se introducen

las premisas de Presión, Temperatura y Flujo de Alivio, un ejemplo de

ello se establece en la Figura 3.8.

Figura 3. 8 Ventana de premisas de operación para la válvula SV-2.

f) Luego se introducen las distancias o medidas de longitud de cada una

de las líneas, es decir, la medida entre las válvulas y los nodos o entre

nodos y nodos. Posteriormente se selecciona un diámetro nominal

cualquiera en cada una de las líneas para comenzar con el análisis.

Las líneas del cabezal se seleccionaron con un diámetro de 4 pulgs.

Cédula 40 y para el caso de la línea secundaria L1 de la Válvula de

Alivio SV-2 se seleccionó un diámetro de 3 pulgs. Cédula 40, como se

indica un ejemplo en la Figura 3.9. Para las líneas restantes de las

demás Válvulas de Alivio se continúa con el mismo procedimiento de

este ítem.

37

Figura 3. 9 Ventana de longitud de tubería y diámetro nominal de la línea L1 del sistema.

g) De acuerdo a la capacidad de flujo para cada contingencia evaluada se

obtienen los resultados de las dimensiones de las tuberías requeridas,

así como las velocidades del fluido, en función a estos resultados se

disminuye o incrementa los diámetros, hasta alcanzar los criterios de

velocidad y contra presión establecidos en las premisas.

h) En función de los resultados obtenidos, se establecen los diámetros de

las tuberías asociadas a cada válvula de alivio.

38

3.2.4.2 Resultados del Simulador Inplant Versión 4.0.

En el Anexo III se encuentra el resultado de la simulación para la Válvula SV-16

en el formato real del Simulador Inplant. Los resultados de las válvulas fueron

organizados desde la Tabla 3.10 hasta la Tabla 3.20 como se indican a

continuación.

En la Tabla 3.10, se muestra los resultados de la salida de la válvula de alivio

SV-16, considerando un caudal de gas de 3401.99 pie3/h, este caudal por ser el

mayor obtenido en la evaluación de contingencias será utilizado para el

dimensionamiento del cabezal.

Tabla 3. 10 Resultado de Alivio para Válvula SV-16 / Equipo V-3 (Fraccionadora).

LINK Diámetro

(pulg)

Velocidad Calculada

(ft/s)

Límite de Velocidad

(ft/s)

Contrapresión Obtenida

(psig)

Contrapresión Permitida (psig)

(30 % del Set Pressure 86,25 psig)

SALIDA VÁLVULA 2” CABEZAL ALIVIO 4” LÍNEA KOD –FLARE 4”

L9 2 32,25 797,85

10,6 25,8

C9 4 21,31 798,15

C12 4 21,35 799,59

C14 4 21,35 799,68

C15 4 21,32 801,02


L9 3 24,76 787,63

10,1 25,8

C9 4 14,36 791,87

C12 4 14,38 795,63

C14 4 14,38 796,27

C15 4 14,35 800,83

Elaborado por: Alexis López.

39

En la Tabla 3.11, se indican los resultados de la salida de la válvula de seguridad

SV-20, considerando un caudal de gas de 58.71 pie3/h.

Tabla 3. 11 Resultado de Alivio para Válvula SV-20 / Equipo VF-2 (Filtrador).

LINK Diámetro

(pulg)

Velocidad Calculada

(ft/s)


(ft/s)


(psig)


(30 % del Set Pressure 53 psig)


L10 2 23,5 797,92

9,9 16 C12 4 3,8 797,91

C14 4 3,79 797,83

C15 4 3,79 797,83


L10 1 1,65 798,03

10,3 16 C12 4 0,11 797,91

C14 4 0,11 797,83

C15 4 0,11 797,83


En la Tabla 3.12, se muestran los resultados de la salida de la válvula de

seguridad SV-11, considerando un caudal de gas de 1351.44 pie3/h.

Tabla 3. 12 Resultado de Alivio para Válvula SV-11 / Equipo V-2 (Desaladora).

LINK Diámetro

(pulg)

Velocidad Calculada

(ft/s)


(ft/s)


(psig)




L11 2 12,59 759,71

10 62 C14 4 3,31 769,61

C15 4 3,31 770,59


40

En la Tabla 3.13, se establecen los resultados de la salida de la válvula de



LINK Diámetro

(pulg)

Velocidad Calculada

(ft/s)


(ft/s)


(psig)




L7A 2 2,16 732,66

10 69

L7 2 2,16 761,12

C8 4 0,15 761,42

C9 4 0,15 761,71

C12 4 0,15 763,02

C14 4 0,15 763,21

C15 4 0,15 764,52





LINK Diámetro

(pulg)

Velocidad Calculada

(ft/s)


(ft/s)


(psig)




L8 2 4,76 663,79

9,9 103,5

L7 2 4,75 664,13

C8 4 1,25 664,31

C9 4 1,25 664,48

C12 4 1,25 664,56

C14 4 1,25 664,65

C15 4 1,25 664,64


41




LINK Diámetro

(pulg)

Velocidad Calculada

(ft/s)


(ft/s)


(psig)




L5A 2 4,66 776,03

10,1 51,75

L5 2 4,64 778,1

C6 4 1,23 778,06

C8 4 1,23 777,94

C9 4 1,23 778,04

C12 4 1,23 778,24

C14 4 1,23 778,24

C15 4 1,23 778,47





LINK Diámetro

(pulg)

Velocidad Calculada

(ft/s)


(ft/s)


(psig)




L6 2 1,93 660,86

10 103,5

L5 2 1,93 661,8

C6 4 0,13 662,02

C8 4 0,13 662,25

C9 4 0,13 662,55

C12 4 0,13 663,66

C14 4 0,13 663,69

C15 4 0,13 664,65


42




de Calor).

LINK Diámetro

(pulg)

Velocidad Calculada

(ft/s)


(ft/s)


(psig)




L3A 2 4,61 723,12

10,1 51,75

L3 2 4,61 773,59

C4 4 1,21 778,04

C6 4 1,21 778,03

C8 4 1,22 778,06

C9 4 1,22 778,07

C12 4 1,21 778,27

C14 4 1,22 778,12

C15 4 1,22 778,31





de Calor).

LINK Diámetro

(pulg)

Velocidad Calculada

(ft/s)


(ft/s)


(psig)




L4 2 1,24 661,25

10,2 103,5 L3 2 1,24 662,01

C4 4 0,8 662,96

C6 4 0,8 662,13

43

C8 4 0,8 662,62

C9 4 0,8 662,71

C12 4 0,8 663,85

C14 4 0,8 663,93

C15 4 0,8 664,35





de Calor).

LINK Diámetro

(pulg)

Velocidad Calculada

(ft/s)


(ft/s)


(psig)




L1A 2 4,61 723,11

10,1 51,75

L1 2 4,62 773,31

C2 4 1,21 778,13

C4 4 1,22 778,06

C6 4 1,22 778,09

C8 4 1,22 778,04

C9 4 1,21 778,15

C12 4 1,21 778,34

C14 4 1,22 778,14

C15 4 1,22 778,39


44


seguridad SV-2, considerando un caudal de gas de 27026.66 lb/h.


de Calor).

LINK Diámetro

(pulg)

Velocidad Calculada

(ft/s)


(ft/s)


(psig)




L2 2 1,24 662,16

10 103,5

L1 2 1,24 662,54

C2 4 0,08 662,77

C4 4 0,08 662,96

C6 4 0,08 663,17

C8 4 0,08 663,27

C9 4 0,08 663,48

C12 4 0,08 663,89

C14 4 0,08 664,11

C15 4 0,08 664,22


De acuerdo a los resultados mostrados desde la Tabla 3.10 hasta la Tabla 3.20,

se dimensionaron las tuberías asociadas a las válvulas de alivio hasta el

respectivo cabezal, en función a los criterios de velocidad establecidos y la

contrapresión máxima permitida por las válvulas de alivio SV, en el caso de

presentarse la contingencia evaluada.

· A continuación en la Tabla 3.21 se indican en resumen los resultados del

diámetro del cabezal del sistema y los diámetros seleccionados para la tubería

de salida de cada una de las válvulas de alivio.

45

Tabla 3. 21 Diámetros Seleccionados para Tuberías de Salida de las Válvulas de Alivio.

TAG DE EQUIPOS

Orientación

Diámetro Línea de Salida SV (pulgadas)

Diámetro Cabezal Entrada

KOD (pulgadas)

Diámetro Cabezal Salida KOD

(pulgadas)

Contrapresión ejercida sobre

la Válvula (psig)

Válvulas de

Alivio

PE-3 Horizontal Lado

Casco 2

4 4

10,1 SV-3

Lado Tubo 2 10 SV-2

PE-4A Horizontal Lado

Casco 2 10,1 SV-7

PE-4B Horizontal Lado Tubo 2 10 SV-6

PE-6 Horizontal Lado

Casco 2 10,1 SV-5

Lado Tubo 2 10,2 SV-4

PE-7A Horizontal Lado Tubo 2 10 SV-9

PE-7B Horizontal Lado

Casco 2 9,9 SV-8

V-2 Horizontal 2 10 SV-11

V-3 Vertical 3 10,1 SV-16

VF-2 Vertical 2 10,1 SV-20


3.2.5 SELECCIÓN DE VALVULAS DE ALIVIO Y DIMENSIONAMIENTO DEL NUEVO KOD.

3.2.5.1 Selección de válvulas de alivio.

En el Anexo IV se visualiza la Hoja de Cálculo proporcionada por la Empresa

DOWNSTREAM SOLUCIONES INTEGRADAS que ayudó en el cálculo del

dimensionamiento de las válvulas de alivio de cada uno de los equipos

contemplados para el nuevo sistema de alivio.

Para los equipos V-2 y V-3 se colocaron dos válvulas de alivio del tamaño de

3”x4” en cada uno de ellos, ya que el diámetro de salida de la válvula

seleccionada originalmente de 6 pulgadas (Válvula de 4”x6”) es mayor al diámetro

del Cabezal de Alivio del Sistema que es de 4 pulgadas, tomando en cuenta que

46

para reducir el tamaño de las válvulas se debe cumplir que la suma del área del

orificio de cada una de ellas sea igual o mayor al área de la válvula selecciona

originalmente.

En la Tabla 3.22 se observan las válvulas de alivio que fueron seleccionadas para

cada equipo del sistema de alivio las cuales reemplazarán a las que actualmente

están en operación.

Tabla 3. 22 Selección de válvulas de alivio.

TAG DE EQUIPOS

Orientación TAG

Válvulas de Alivio

Tipo Válvulas de

Alivio

Tamaño de la

Válvula (In x Out)

Cantidad de

Válvulas de Alivio

PE-3 Horizontal Lado Casco SV-3 Balanceadas 3"x4" 1

Lado Tubo SV-2 Balanceadas 2"x3" 1

PE-4A Horizontal Lado Casco SV-7 Balanceadas 3"x4" 1

PE-4B Horizontal Lado Tubo SV-6 Balanceadas 2"x3" 1

PE-6 Horizontal Lado Casco SV-5 Balanceadas 3"x4" 1

Lado Tubo SV-4 Balanceadas 2"x3" 1

PE-7A Horizontal Lado Tubo SV-9 Balanceadas 2"x3" 1

PE-7B Horizontal Lado Casco SV-8 Balanceadas 3"x4" 1

V-2 Horizontal SV-11 Balanceadas 3"x4" 2

V-3 Vertical SV-16 Balanceadas 3"x4" 2

VF-2 Vertical SV-20 Balanceadas 1 1 /2"x2" 1


Ø En esta sección se ratifica que los diámetros que se utilizaron para la

simulación en el programa Inplant son los adecuados, puesto que ningún

diámetro a la salida de las válvulas mostradas en la tabla 3.22 es menor a los

diámetros de las líneas de salida que se encuentran en la tabla 3.21. Por

consiguiente se eligió el tamaño de las líneas de salida de las válvulas que se

encuentran en la tabla 3.22 para ser utilizadas como diámetros nominales en

las tuberías secundarias del sistema de alivio.

47

3.2.5.2 Dimensionamiento del Nuevo KOD.

La Norma que se utilizó para el cálculo del separador KOD, es el código

americano ASME, que en su sección VIII, división 1, indica los métodos de

cálculo, así como los requisitos mínimos exigidos a los materiales, detalles

constructivos y pruebas que deben satisfacer los equipos a presión.

Para el dimensionamiento del nuevo KOD que necesita el sistema de alivio

propuesto, se trabajó en una Hoja de Cálculo en la cual se introducen los datos

conseguidos en la simulación anterior de la válvula SV-16 (Anexo III). Los datos

que únicamente se deben introducir son los del Nodo J011, cuya ubicación se

indica en la Figura 3.10.

Figura 3. 10 Posición del Nuevo KOD en el Nodo J011.

NUEVO KOD

48

Los datos de entrada para llenar la Hoja de Cálculo se observan en la Tabla 3.23

y se encuentran en el Anexo III. En la Tabla 3.24, para empezar los cálculos se

introduce un diámetro supuesto del nuevo KOD.

Tabla 3. 23 Datos de Entrada para el Dimensionamiento del KOD.16

HOJA DE CÁLCULO PARA EL DIMENSIONAMIENTO

DE KNOCKOUT DRUM (KOD)Cálculo:

EQUIPO: KNOCKOUT DRUM (KOD) Fecha: 21/03/2015CONTINGENCIA.: ** D A T O S **

CAUDAL DE GAS A COND. STAND.(MMPCED) : 0,08

PESO MOLECULAR DEL GAS : 46,45

CAUDAL DE LÍQUIDO 2 ( el que arrastra el gas )(BPD) : 1,6VOLUMEN DE LÍQUIDO 1 (más denso) (pie3) : 0,00PRESIÓN DE OPERACIÓN (psia) : 24,8PRESIÓN DE DISEÑO (psig) : 40,1TEMPERATURA DE OPERACIÓN (F) : 719,6FACTOR DE COMPRESIBILIDAD DEL GAS (Z) Adimensional 0,998DENSIDAD DEL GAS (lb/pie3) : 0,0912

DENSIDAD DEL LÍQUIDO 2 (lb/pie3) : 55,70TIEMPO DE RETENCIÓN DE LÍQUIDO 2 (min) : 30VELOCIDAD DEL GAS A LA SALIDA (pies/seg) : 198,68VELOCIDAD DEL LÍQUIDO A LA SALIDA (pies/seg) : 3,00DIÁMETRO DE LA GOTA DE LÍQUIDO (300 micrones) ( pies ) : 0,000984VISCOSIDAD DEL GAS (cP) : 0,01720FACTOR K 2,5 <L/D< 6 : 0,500DENSIDAD DEL AGUA (lb/pie3) 62,3

En la Tabla 3.24 se encuentran los resultados proporcionados por la Hoja de

Cálculo para el dimensionamiento del nuevo KOD.

16 Empresa DOWNSTREAM SOLUCIONES INTEGRADAS.

49

Tabla 3. 24 Resultados del Dimensionamiento del KOD.17

** R E S U L T A D O S **

FLUJO MÁSICO DE GAS (lb/seg) 0,116

FLUJO MÁSICO DE LÍQUIDO 2 (lb/seg) 0,006

FLUJO VOLUMÉTRICO DE GAS (pie3/seg) 1,27

FLUJO VOLUMÉTRICO DE LÍQUIDO 2 (pie3/seg) 0,000104VOLUMEN RETENIDO DE LÍQUIDO 2 (pie3) 0,187* DIÁMETRO DEL KOD SUPUESTO (pies) 4,10* DIÁMETRO INTERNO DEL KOD (pies) 4,017ÁREA TRANSVERSAL TOTAL CALCULADA(pie2) 12,671RELACIÓN DE L/D SUPUESTA (Adimensional) 2,500* LONGITUD CALCULADA DEL KOD (pies) 10,25NIVEL NORMAL DE LÍQUIDO EN EL KOD =D/4 (pie) 1,004Angulo alfa α para el nivel normal de líquido (radianes) 1,047

AREA FRACCIONAL PARA EL NIVEL NORMAL DE LÍQUIDO 0,196AREA NORMAL DE LÍQUIDO (pie2) 2,477ÁREA DISPONIBLE PARA EL GAS (pie2) 6,352NIVEL ALTO DE LÍQUIDO (pie) 2,004Angulo alfa α para el nivel alto de líquido (radianes) 1,569

AREA FRACCIONAL PARA EL NIVEL ALTO DE LÍQUIDO 0,499AREA PARA EL NIVEL ALTO DE LÍQUIDO (pie2) 6,319NIVEL BAJO DE LÍQUIDO (pie) 0,004Angulo alfa α para el nivel bajo de líquido (radianes) 0,064

AREA FRACCIONAL PARA EL NIVEL BAJO DE LÍQUIDO 0,000AREA PARA EL NIVEL BAJO DE LÍQUIDO (pie2) 0,001VOL. DE LÍQUIDO ACUMULADO ENTRE EL NIVEL ALTO Y EL NIVEL BAJO (pie3) 64,762VELOCIDAD DEL GAS ( pies/seg) 0,20TIEMPO DE RESIDENCIA DEL GAS (seg) 46,328CONSTANTE "A" PARA ESTIMAR EL COEFICIENTE DE ARRASTRE 91,3258CONSTANTE "B" PARA ESTIMAR EL COEFICIENTE DE ARRASTRE 37,7123CONSTANTE "D" PARA ESTIMAR EL COEFICIENTE DE ARRASTRE 142,2673C(NRe)^2 1.552,75*COEFICIENTE DE ARRASTRE ( C ) 2,114VELOCIDAD DE SEDIMENTACIÓN DE LA GOTA ( pies/seg) 3,477TIEMPO NECESARIO PARA QUE LA GOTA SALGA DEL GAS (seg) 0,866LONGITUD DEL KOD SELECCCIONADA (pies) 10,25DÍAMETRO DEL KOD SELECCIONADO (pies) 4,10RELACIÓN L/D 2,50DENSIDAD DE LA MEZCLA ( LÍQUIDO+GAS ) (lb/pie3) 0,09575VELOCIDAD EN LA BOQ. DE ALIMENTACIÓN (pies/seg) 193,90DIÁMETRO CALCULADO A LA SALIDA DE LÍQUIDO (plg) 0,08

DIÁMETRO SELECCIONADO A LA SALIDA DE LÍQUIDO (plg) 2,00ESPESOR DE PARED (plg) 0,375PESO DE LA CARCAZA (kgs) 1.514

PESO TOTAL DEL KOD VACÍO (kgs) 1.514


50

En la Tabla 3.25 se indica en resumen los resultados de la tabla anterior que se

necesitaran para los cálculos y selección de las bombas de descarga.

Tabla 3. 25 Resumen de los resultados de la tabla anterior.18

DIÁMETRO DEL KOD (pies) 4,10 LONGITUD DEL KOD (pies) 10,25 CAPACIDAD DE MANEJO DE GAS (MMPCND) 0,08 CAPACIDAD DE MANEJO DE LÍQUIDO (BPD) 554 NIVEL ALTO DE LÍQUIDO (pulg) 24,05 NIVEL NORMAL DE LÍQUIDO (pulg) 12,05 NIVEL BAJO DE LÍQUIDO (pulg) 0,05 ESPESOR DE PARED CALCULADO (pulg) 0,375 DÍAMETRO NOMINAL BOQUILLA SALIDA DE LÍQUIDO (pulg) 2,00 ESPESOR SUGERIDO (pulg) 0,500 VOLUMEN DEL RECIPIENTE (pies3) 129,9 PESO DEL RECIPIENTE LLENO DE AGUA (Kgs) 5176,1 PESO DEL RECIPIENTE A CONDICIONES DE OPERACIÓN (Kgs) 7748,1 TIEMPO DE RESIDENCIA DEL LÌQUIDO (min) 30,0 CAPACIDAD DE DESALOJO DE LA BOMBA (gpm) 16,15

DIMENSIONES DEL KOD

3.2.5.2.1 Elección de los Soportes para el Recipiente KOD.

El método de diseño de los soportes para recipientes horizontales se basa en el

análisis que fue desarrollado por L.P. Zick en 1951, que consiste en analizar los

esfuerzos en el recipiente y en los soportes, cuando este es soportado por dos

sillas. ASME publicó el trabajo de Zick como práctica recomendada en el diseño

de tales componentes (Figura 3.11)


51

Figura 3. 11 Silletas para Recipientes Horizontales.

En este caso se trata de un recipiente horizontal KOD y existen varios métodos

que son usados para los soportes de recipientes a presión, y se los presenta a

continuación:

· Tipo Faldón

· Tipo Columna o pata

· Tipo Silletas

· Tipo Agarradera.

Ø Tipo Silletas.

Tanques y recipientes horizontales están sobre, “silletas”. El uso de más de dos

silletas depende de los cálculos. El código ASME especifica que el mínimo ángulo

de arco (el ángulo de contacto) es 120°.

Para absorber la expansión y contracción térmicas, debe permitirse el movimiento

de una de las silletas, de preferencia la del lado opuesto a de las conexiones de

tubería. En dichas silleta deben usarse ranuras en vez de agujeros circulares para

los tornillos de anclaje.

52

Figura 3. 12 Detalle de las silletas para recipientes horizontales.19

Los soportes para recipientes horizontales están diseñados bajo el Método Zick,

de lo cual se han definido ciertas dimensiones que satisfacen este método. En la

Tabla 4.2 del Pressure Vessel Handbook que se encuentra en el Anexo V, se

presentan las dimensiones según la nomenclatura de la Figura 3.12 de silletas

para recipientes de hasta 144 pulgadas.

Ø En la Tabla 3.26 se establecen las dimensiones de la silleta elegida, para un

Diámetro Nominal de 4 pies que es el valor del KOD calculado.

Tabla 3. 26 Dimensiones Elegidas para las Silletas.

DIMENSIONES ELEGIDAS PARA LAS SILLETAS DEL RECIPIENTE DISEÑADO

DIAM. NOMINAL.

KOD.

Pie-Pulg.

DIMENSIONES

NUMERO DE

PLATINAS

ESPESORES DE SOPORTE Pulg.

A B C D E DIAM. PERNO

BASE COSTILLAS PLANCHA

Pie-Pulg. Pie-Pulg. Pulg Pulg Pie-Pulg. Pulg. G H K

4-0 3-16 2-6 6 11 1-4 3/4 0 3/4 3/8 3/8


19 MEGYESY, EUGENE; “Pressure Vessel Handbook”; 2001.

53

Para ubicar las sillas debajo del recipiente se debe calcular la distancia de

separación como indica la Figura 3.13.

Figura 3. 13 Distancia entre sillas.20

El método de análisis de esfuerzos en las sillas por el método de Zick, determina

que la distancia óptima entre las sillas está dada por Ls, siendo Lt la longitud de

un cilindro completo equivalente a la longitud del cilindro con las cabezas.

20 NARVAEZ, DANIEL; Desarrollo de un aplicación computacional para la automatización de planos y dibujos en 3D para el diseño de recipientes a presión bajo el código ASME SEC,VIII Div. 1; pdf.

54

3.2.6 SELECCIÓN DE BOMBAS DE TRASFERENCIA DE CONDENSADOS DESDE EL KOD.

Debido a que se debe controlar la capacidad de líquido en el separador de

condensados KOD y para evitar que condensados ingresen a la tea, se hizo

necesario agregar al diseño dos bombas de transferencia de condensados, una

para operación y la otra de respaldo (back up).

3.2.6.1.1 Premisas de Cálculos.

El cálculo de las bombas centrífugas para el bombeo de líquido desde el KOD

hasta línea de salida de la Desaladora V-2 donde retorna el fluido al proceso,

obedece a las siguientes premisas para el cálculo, las condiciones de trabajo más

críticas para las bombas existentes:

· El Sistema de Bombeo está diseñado con un total de dos bombas de las

cuales una debe estar en operación y otra en reserva, instalada en paralelo.

· La gravedad API del crudo manejado por la instalación es de 27.1º API, de

acuerdo a información suministrada por personal de DOWNSTREAMS

SOLUCIONES INTEGRADAS S.A.

· Es recomendable que el NPSH disponible sea mayor a al NPSH requerido, en

5 pies en adelante.21

· Para el cálculo y selección de la bomba es necesario conocer las condiciones

de succión y las condiciones de descarga.

· El flujo máximo se calcula según los volúmenes de producción de líquido que

se generan en el proceso de separación del fluido bifásico que ingresa en el

KOD, de lo cual se deriva lo siguiente:

a) Para cada bomba la capacidad de desalojo o caudal se obtuvo de la Tabla

3.25 con un valor de 16.15 gpm más 20% de sobrediseño, de esta forma el

caudal total de diseño es 20 gpm que será manejado por cada bomba.

21 ARNOLD,K; Surface Production Operation, Design of Oil-Handing Systems and Facilities,; Second Edition; Vol 1.

55

b) Se considera la presión atmosférica 14,7 psig.

c) Se considera que el nivel más bajo de líquido en el KOD está a 4 pies de

distancia alejado de la línea de centro de la bomba.

d) Se toma como velocidades recomendadas para el flujo de tuberías los

siguientes valores: 3 a 10 pie/s en la tubería de descarga y 1 a 3 pie/s en la

de succión.22

3.2.6.1.2 Datos de Entrada.

En la Tabla 3.27 se encuentran los datos necesarios para determinar las variables

que se necesitan en la selección de bombas centrífugas.

Tabla 3. 27 Datos de Entrada de la Bomba 1

VARIABLES SUCCION DESCARGA FLUJO A MANEJAR Crudo Crudo

IDENTIFICACION BOMBA Bomba 1 Bomba 1

TEMPERATURA (°F) 90 90

PRESION EN EL RECIPIENTE DE SUCCION (psig) 10,1 -

PRESION DE VAPOR DE FLUIDO @ T (psia) 4,23 4,23 DIF. ALTURAS ENTRE RECIP. Y LINEA DE SUCCION BOMBA (pie)

4 -

PRESION EN EL RECIP. DESCARGA (psig) - 150 DIF. ALTURAS ENTRE RECIP. DESCARGA Y EJE DE BOMBA (pie)

0 0

DENSIDAD @ T (Lb/pie3) 55,7 55,7

GRADOS API (°) 27,1 27,1

TRAMO DESDE/HASTA SUCCION DESCARGA VISCOSIDAD (cP) 984,8 984,8

DIAMETRO NOMINAL (pulg) 2 1 1/2

DIAMETRO INTERNO (pulg) 2,067 1,610

CAUDAL (gpm) 20 20

LONGITUD RECTA DE TUBERIA (pie) 13,5 54,2

ACCESORIOS (CANTIDAD) SUCCION DESCARGA ENTRADA DESDE KOD 1 0

SALIDA A TUBERIA DE DESALOJO (DESLADORA V-2) 0 1

CODOS 90° 4 7

TEES FLUJO DESVIADO A 90° 1 2

TEES FLUJO DIRECTO 0 0

22, TOTAL, GS ECP 103 GENERAL SPECIFICATION PROCESOS, Process sizing criteria.

56

VALVULAS RETENCION (CHECK) 0 1

VALVULAS DE COMPUERTA 1 2


3.2.6.1.3 Cálculos Preliminares.

A continuación se presentan las fórmulas empleadas para el cálculo de las

variables necesarias para la selección de las bombas:

v Succión.

· Velocidad del Fluido.

Donde

V: Velocidad del fluido (pie/s)

Q: Caudal (gpm).

A: Área de la tubería (pie2).

d: Diámetro interno de la tubería (pulg).

57

De acuerdo a los resultados, la velocidad calculada cumple con la premisa de

cálculo expuesta anteriormente, ya que se encuentra en el rango de 1 a 3 pie/s

que son las velocidades permitidas.

· Número de Reynolds

Donde:

Re: Número de Reynolds (adimencional)

ρ: Densidad del fluido (lb/pie3).


d: Diámetro interno de la tubería (pie).

µ: Viscosidad del fluido (cP).

· Pérdidas en la Succión.

Donde:

hfs: Pérdidas en la succión (pie).

hfps: Pérdidas primarias por longitud de tramo recto de tubería (pie).

58

∑hfsst: Pérdidas secundarias totales por accesorios (pie).

A continuación se calcularon las pérdidas primarias y secundarias en la succión:

a. Pérdidas Primarias por longitud de tramo recto de tubería de Succión.

Donde:

hfps: Pérdidas primarias por longitud de tramo recto (pie).

f: Factor de Fricción (adimencional).


L: Longitud de la tubería recta (pie)

d: Diámetro interno de la tubería (pie).

g: aceleración de la gravedad (pie/s2).

Primero se calculó el factor de fricción “f”.

Como el Número de Reynolds es menor a 2000, se utiliza la siguiente ecuación:

Con este factor de fricción se encontró las pérdidas primarias de longitud de tramo

recto reemplazando en la ecuación [3.13]:

59

b. Pérdidas Secundarias por Accesorios en la Succión.

Como en la línea de succión existen algunos accesorios, aquí se indicará un

ejemplo de cálculo para un codo de 90°.

Primero se calculó el factor de fricción “k” para un codo de 90.

Primero se encontró el “k” de un codo de 90° en el Anexo VI, luego se halla el

factor fT que se encuentra en el mismo Anexo.

Con el valor de k encontrado, se reemplaza en la Ecuación [3.16] para halla la

pérdida del codo de 90°:

Donde:

hfss: Pérdidas secundarias por accesorios (pie).

k: Factor de Fricción (adimencional).


g: aceleración de la gravedad (pie/s2).

60

Luego se multiplica para el número total de codos de 90° que existan en esa línea

de succión y se obtuvo el siguiente resultado:

Para los demás accesorios se realiza el mismo procedimiento que se efectuó para

el codo de 90°, con la ayuda de una hoja de cálculo se presentan en la Tabla 3.28

los resultados donde se observar las Pérdidas Secundarias Totales para los

distintos accesorios de la succión.

Tabla 3. 28 Pérdidas Secundarias de Accesorios en la succión.

SUCCION ACCESORIOS FACTOR ft K hfss hfsst Entrada desde KOD 1 0,019 0,019 0,0010 0,0010 Codo 90° 30 0,019 0,57 0,0305 0,1220 Tee flujo desviado a 90° 60 0,019 1,14 0,0610 0,0610 Válvula de Compuerta 8 0,019 0,152 0,0081 0,0081

∑ hfsst = 0,1921


Ø Tanto el resultado de las pérdidas primarias por longitud de tramo recto y las

pérdidas secundarias por accesorios totales se reemplazan en la ecuación

[3.12], teniendo como resultado final las pérdidas en la succión.

61

· Presión de Succión de la Bomba.

Para calcular el NPSH disponible, inicialmente se requiere calcular la presión de

succión de la bomba.

Donde

PS: Presión de Succión (psig).

Pt: Presión en el tanque o recipiente (psig).

ρrelativa: Densidad relativa (adimensional). Densidad del Agua = 62.43 lb/pie3.

hmin: Cabeza mínima de líquido en la succión. (Pie).

hfs: Pérdidas por fricción en Succión de la Bomba (psi).

· Altura Neta Positiva de Succión Disponible. (NPSHd)

Donde

NPSHd: Altura Neta Positiva de Succión Disponible

PS: Presión de Succión (psia).

62

PV: Presión de Vapor del fluido (psia).

ρfluido: Densidad del fluido a T (Lbs/pie3).

hfs: Pérdidas en la succión (pies).

ΔAlt: Diferencia de Altura entre el Tanque y la Línea de Succión de la

Bomba

v Descarga.

Para hallar los resultados de los parámetros en la descarga se utilizan las mismas

ecuaciones que en la parte de Succión, es decir, desde la ecuación [3.9] hasta la

[3.17], obteniendo los siguientes resultados:

· Velocidad del Fluido.

De acuerdo a los resultados, la velocidad calculada cumple con la premisa de

cálculo expuesta anteriormente, ya que se encuentra en el rango de 3 a 10 pie/s

que son las velocidades permitidas.

63

· Número de Reynolds.

· Pérdidas en la Descarga.

Donde:

hfd: Pérdidas en la descarga (pie).

hfpd: Pérdidas primarias por longitud de tramo recto (pie).

hfsdt: Pérdidas secundarias total por accesorios (pie).

a. Pérdidas Primarias por longitud de tramo recto de tubería de Descarga.

Primero se calculó el factor de fricción “f”.

Como el Número de Reynolds en menor a 2000, se utiliza la siguiente ecuación:

Con este factor de fricción se establecen las pérdidas primarias de longitud de

tramo recto reemplazando en la ecuación [3.13]:

64

b. Pérdidas Secundarias por Accesorios en la Descarga.

Para estas pérdidas se realiza el mismo procedimiento que se efectuó para

establecer las pérdidas secundarias en la Succión, y con la ayuda de una hoja de

cálculo los resultados se presentan en la Tabla 3.29 donde se observar las

pérdidas secundarias totales para los distintos accesorios de la descarga.

Tabla 3. 29 Pérdidas Secundarias de Accesorios en la Descarga.

DESCARGA ACCESORIOS FACTOR ft K hfss hfsst Salida Tuberia Descarga (V-2) 1 0,021 0,021 0,003 0,003 Codo 90° 30 0,021 0,630 0,092 0,366 Tee flujo desviado a 90° 60 0,021 1,260 0,183 0,366 Válvula de Retención 50 0,021 1,050 0,153 0,153 Válvula de Compuerta 8 0,021 0,168 0,024 0,049

∑ hfsst = 0,937


Ø Tanto el resultado de las pérdidas primarias por longitud de tramo recto y las

pérdidas secundarias por accesorios totales se reemplazan en la ecuación

[3.20], teniendo como resultado final las pérdidas en la descarga.

· Presión de Descarga de la Bomba.

El trabajo requerido para el movimiento de líquido, depende del flujo que debe

bombearse y la cabeza que debe vencer ésta cantidad de líquido.

65

Donde

PD: Presión de Descarga (psig).

PL: Presión requerida en el punto de llegada (psig).

ρrelativa: Densidad relativa (adimensional).

hmax: Cabeza o altura máxima de la línea de descarga (pie).

hfd: Pérdidas por fricción en la línea de descarga (psi).

v Altura o Cabeza de Bombeo.

Es la altura de energía que la bomba adiciona a un sistema o altura dinámica

total, se obtiene a partir de la ecuación de la energía.

Donde:

HB: Altura o Cabeza de bombeo (pie).

(P2 -P1)/)/ : Diferencia de presiones entre la línea de descarga y la

superficie del líquido de la aspiración (pie).

(Z2 – Z1): Diferencia de cota entre la línea de descarga y el punto

de succión (pie).

hfs: Pérdidas en la succión (pie).

66

hfd: Pérdidas en la descarga (pie).

v Potencia Hidráulica.

Donde

HP: Potencia Hidráulica (HP)

Q: Caudal máximo (gpm).

PD: Presión de Descarga (psig)

Ps: Presión de Succión (psig)

v Potencia al Freno

La potencia al freno es la potencia real de la bomba y tiene en cuenta la eficiencia

debida a pérdidas incurridas por fricción de sus elementos.

67

Donde

BHP: Potencia al freno (BHP)

HP: Potencia Hidráulica (HP)

Ef: Eficiencia de la bomba rotativa (se asumirá 60%).

v Potencia del Motor Eléctrico. (PM)

Donde

PM: Potencia del Motor Eléctrico (HP)

BHP: Potencia al freno (BHP)

Ee: Eficiencia del motor eléctrico (se asumirá 90%).

Ø En la Tabla 3.30 se muestra en resumen todos los resultados de los cálculos

preliminares que se realizaron para la bomba 1 en la hoja de cálculo.

68

Tabla 3. 30 Resultados de los Cálculos Preliminares de la Bomba 1.

0,0231,85513,5

26,89

2,3809,9820,192

10,17420,07,7

40,84

0,0143,0654,2

34,53

1,854108,871

0,937109,81498,17192,41478,20

2,093,483,87

Como Reynolds < 2000 Flujo LaminarCOEFICIENTE DE FRICCION PERDIDAS PRIMARIAS POR LONGITUD DE TRAMO RECTO

AREAVELOCIDADLONGITUD DE TUBERIA TOTALNUMERO DE REYNOLDS

COEFICIENTE DE FRICCION PERDIDAS PRIMARIAS POR LONGITUD DE TRAMO RECTO

PERDIDA TOTAL EN LA SUCCION PRESION EN LA SUCCION (Pie de fluido fluyendo)

PRESION DE SUCCION NPSHdisponible

DESCARGA

PERDIDAS SECUNDARIAS POR ACCESORIOS

SUCCION AREAVELOCIDADLONGITUD DE TUBERIA TOTALNUMERO DE REYNOLDS

Como Reynolds < 2000 Flujo Laminar

ALTURA O CABEZA DE BOMBEOPOTENCIA HIDRAULICA

POTENCIA AL FRENOPOTENCIA ELECTRICA

PRESION EN LA DESCARGA (Pie de fluido fluyendo)PRESION DE DESCARGA

PERDIDAS SECUNDARIAS POR ACCESORIOS

PERDIDA TOTAL EN LA DESCARGA

( )

( f )


Ø SULZER uno de los principales fabricantes de bombas que ofrece soluciones

de bombeo según las necesidades específicas del sistema, tiene una página

virtual en la cual se introdujo los datos de la Tabla 3.27 y los resultados de la

Tabla 3.30, que ayudaron a encontrar la bomba centrífuga más idónea para

las condiciones establecidas en el sistema y cuya Hoja de Datos se encuentra

en el ítem 3.2.9.

69

3.2.7 ESPECIFICACIÓN DE MATERIALES.

La Especificación de Materiales o Piping Class indica una serie de requerimientos

cuya selección ha sido determinada en base a la presión, temperatura y

naturaleza corrosiva del fluido que transporta. También describe el espesor de las

tuberías, el tipo de conexión entre los distintos ramales y los códigos empleados

para la adquisición o clasificación de los materiales.23

3.2.7.1 Criterios de diseño para la Selección de Materiales

Los siguientes criterios fueron utilizados en la selección y especificación de

materiales de tuberías, válvulas, empaques, accesorios, y protecciones

necesarias para el aumento de la confiabilidad e integridad mecánica del proyecto

“Evaluación de Escenarios y Determinación de Contingencia Crítica para el

Diseño de un Sistema de Alivio de una Planta Destiladora de Crudo”

Los materiales seleccionados y especificados se basaron en Normas

Internacionales y criterios de buenas prácticas de Ingeniería empleadas por la

empresa DOWNSTREAM SOLUCIONES INTEGRADAS. Para la realización de

las especificaciones se tomó como referencia principal la Norma Técnica PIP

“Process Industry Practices” y la Norma ASME B31.3 “Process Piping”.

Se consideró el diseño de los materiales para una vida útil de 20 años. Las líneas

deberán proporcionar seguridad y confiabilidad durante el flujo de fluidos dentro

de las tuberías. Deberán diseñarse para las condiciones más severas de presión

y temperatura que coincidan en un momento dado.

3.2.7.1.1 Presión de Diseño.

La presión de diseño será la presión máxima de operación más 10%, o presión

máxima de operación más 25 psi, cual sea mayor; para tubería sometida a

23 CARDOZO, HERNAN; Actualización de la Planta Compresora Aguasay 5A; Sartenejas; Octubre; 2008; pdf

70

presión de operación por debajo de 1000 psi. En ningún caso la Presión de diseño

será menor de 50 psig.24

De acuerdo a los resultados que se obtuvieron en el simulador Inplant la Presión

de Operación del Sistema de Alivio es de 24.8 psia (10.1 psig), y en relación a lo

anteriormente establecido, la Presión de Diseño es de 35.1 psig, pero como no

puede ser menor a 50 psig, este último valor es la Presión que sirvió para

especificar los materiales y realizar los cálculos de diseño.

3.2.7.1.2 Temperatura de Diseño.

Para todos los servicios la temperatura de diseño será de 10°C (50°F) superior a

la temperatura de operación máxima. En el Anexo III se encuentran los resultados

que se obtuvieron del simulador y cuya Temperatura de Operación del Sistema de

Alivio es de 719.63 °F, entonces la Temperatura de Diseño será de 770 °F.

3.2.7.2 Especificaciones de Materiales.

Los materiales para tuberías, válvulas y accesorios se seleccionaron de acuerdo

al servicio, presión y temperatura máxima de operación tomando como guía la

Norma Técnica PIP “Process Industriy Practices” que se encuentra en el Anexo

VII y la Norma ASME B31.3 “Process Piping” en el Anexo VIII. Los materiales

elegidos son los que están descritos a continuación:

3.2.7.2.1 Tubería.

Las tuberías son de acero al carbono regidas por la Norma API 5L “Specification

for Line Pipe”. Para el desarrollo de esta ingeniería se utilizó el nivel de

Especificación de Producto PSL2 por presentar las propiedades mecánicas

adecuadas. La tubería ASTM A-53 Grado B tiene similares características que la

API 5L y cualquiera de las dos puede emplearse en el proyecto.

24 ASME B31.3; Process Piping.

71

Todas las líneas de procesos, serán soldadas a tope (“Butt Weld”).

3.2.7.2.2 Bridas.

La clase, dimensiones y el acabado de la cara de las bridas menores e iguales a

24” fueron determinadas por ASME B16.5 “Steel Pipe Flanges and Flanged

Fittings NPS 1/2 Through NPS 24 Metric/Inch Standard”.

Para bridas menores a 1 1/2” los extremos serán: roscados (THRD), y para bridas

mayores e iguale a 2” serán de bridas de cuello soldado (WN).

3.2.7.2.3 Válvulas.

Las válvulas deben estar fabricadas de acuerdo a lo especificado en la norma

ASME B16.34 “Valves-Flanged, Threaded, and Welding End”.

Las dimensiones entre cara y cara de las válvulas bridadas de acero deben estar

conforme a las especificaciones de ASME B16.10 “Face-to-Face and End-to-End

Dimensions of Valves”.

Las dimensiones y acabados de las bridas de las válvulas de acero deben

ajustarse a la norma ASME B16.5 “Pipe Flanges and Flanged Fittings NPS ½

Through NPS 24 Metric/Inch Standard”.

3.2.7.2.4 Accesorios (Codos, Tee, Reducciónes, Coupling, Niples, Tapón)

Los codos, tee y reducciones son de Acero al Carbono ASTM A-234 Grado WPB-

W y se regirán según la Norma ASME B16.9.

Los extremos de los accesorios con diámetros mayores a 2” serán soldados a

tope (BW), de acuerdo a la Norma ASME B16.9 “Factory-Made Wrought Steel

Buttwelding Fittings”.

72

Los extremos de los accesorios con diámetro menor o igual a 2” serán de:

Enchufe Soldado (SW) y/o Roscado (THRD).

Todos los accesorios deben ser de un espesor de pared que coincida con el de la

tubería a la cual van conectados.

3.2.7.2.5 Empaquetaduras

Todas las empacaduras a utilizar en el proyecto se regirán por la norma ASME

B16-20 “Metallic Gaskets for Pipe Flanges - Ring-Joint, Spiral-Wound, and

Jacketed”.

3.2.7.2.6 Espárragos y Tuercas.

Los espárragos y tuercas para bridas deben cumplir con la Norma ASME B18.2.1

“Square and Hex Bolts and Screws, Inch Series " y ASME B18.2.2 “Square and

Hex Nuts".

Los pernos cumplirán los requeridos en la Norma ANSI B16.5. Los espárragos

deberán ser ASTM A 193, Grado B7 “Standard Specification for Alloy-Steel and

Stainless Steel Bolting Materials for High Temperature or High Pressure Service

and Other Special Purpose Applications” y las tuercas ASTM A 194, Grado 2H

“Standard Specification for Carbon and Alloy Steel Nuts for Bolts for High

Pressure or High Temperature Service, or Both”.

Ø La Tabla 3.31 indica el formato que se estableció para el Piping Class o

Especificación de Materiales del Sistema de Alivio de la Planta Destiladora de

Crudo.

73

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75

3.2.8 CÁLCULO DE ESPESOR DE TUBERIA.

3.2.8.1 Cálculo de Espesores de Pared de Tubería

Las líneas deberán proporcionar seguridad y confiabilidad durante el flujo de

fluidos dentro de las tuberías.

Según el Código ASME B31.3 “Process Piping (Tubería de Procesos)” Sección

304 – “Presión de Diseño de Componentes”, el cálculo de espesores de pared

para líneas de flujo se realizó mediante las ecuaciones que se presentan a

continuación:

Dónde:

t: Espesor de la tubería requerida por presión interna, (pulg)

tm: Espesor mínimo requerido incluido presión interna, corrosión y erosión.

T: Espesor de pared que satisface la presión interna, corrosión y tolerancia de

fabricación k=12.5%. (pulg)

P: Presión interna de diseño. (psig)

D: Diámetro externo de la tubería. (pulg)

S: Esfuerzo admisible del material de la tubería (psi).

E: Factor de calidad de juntas de soldadura.

Y: Coeficiente por efecto de temperatura.

c: Sobre espesor por corrosión (0.063 pulgs).

76

La explicación de cada parámetro para establecer el espesor de tubería es el

siguiente:

· Espesor de pared (T).

Este valor corresponde al espesor de pared de la tubería mínimo necesario para

lograr la presión de diseño deseada.

· Presión de diseño (P).

Como se mencionó en el ítem 3.2.7.1.1 la presión de diseño para el sistema de

alivio será 50 psig.

· Diámetro externo (D):

Los valores de diámetro externo de las tuberías comerciales que se observan en

el Anexo IX son las que se necesitan para el proyecto “Evaluación de Escenarios

y Determinación de Contingencia Crítica para el Diseño de un Sistema de Alivio

de una Planta Destiladora de Crudo”.

· Esfuerzo admisible (S):

Este valor es una característica de los materiales y están estipulados en las

especificaciones bajo las cuales se fabrica la tubería.

Para el servicio previsto, se ha seleccionado el Grado B para las tuberías, cuyo

valor de resistencia al esfuerzo de fluencia es de 20.000 psi como se indica en el

Anexo X en la Tabla A-1 según clasificación API 5L”, de ASME B31.3.

· Factor de calidad de juntas de soldadura (E) y Coeficiente por efecto de la

temperatura (Y):

Estos valores se encuentran en el Anexo XI y se eligieron conforme a la Tabla A-

1B y la Tabla 304.1.1 del código ASME B31.3. Como se tiene una tubería sin

costura y la temperatura de operación será menor a los 482ºC el factor E es igual

1 y el coeficiente Y es igual a 0.4.

77

Ø Se indica a manera de ejemplo, el cálculo del espesor de tubería para el

Cabezal de 4 pulgadas del Sistema de Alivio.

·

Ø En la Tabla 3.32 se indican los espesores comerciales seleccionados para las

tuberías que entran y salen de las diferentes válvulas de alivio del sistema.

Tabla 3. 32 Espesores Comerciales seleccionados para las Tuberías del Sistema de Alivio.

Descripción Diámetros Nominales

(pulgs)

Diámetros Externos (pulgs)

t (pulg)

tm (pulgs)

T (pulgs)

Espesor Comercial

Elegido (pulgs)

Cédula

Cabezal Salida de la SV-3 Salida de la SV-7 Salida de la SV-5 Salida de la SV-8

Salida de la SV-11 Salida de la SV-16

4 4,5 0,0056 0,0686 0,0772 0,237 (STD) 40

Entrada a la SV-3 Entrada a la SV-7 Entrada a la SV-5 Entrada a la SV-8

Entrada a la SV-11 Entrada a la SV-16 Salida de la SV-2 Salida de la SV-6 Salida de la SV-4 Salida de la SV-9

3 3,5 0,0044 0,0674 0,0758 0,216 (STD) 40

78

Entrada a la SV-2 Entrada a la SV-6 Entrada a la SV-4 Entrada a la SV-9 Salida de la SV-20

2 2,375 0,0029 0,0659 0,0742 0,154 (STD) 40

Entrada a la SV-20 1 1/2 1,900 0,0024 0,0654 0,0735 0,145 (STD) 40


3.2.9 HOJA DE DATOS.

La Hoja de Datos debe contener información del proceso (Caudal, Presión,

Temperatura y servicios necesarios para la correcta operación de la planta) y

también información que debe cumplir el fabricante basado en Códigos y Normas

de diseño para la selección, fabricación y adquisición de los equipos mayores. En

este caso las Hojas de datos son del Flare, KOD y Bombas Centrífugas que se

encuentra en el Anexo XII.

3.2.10 PLANOS ISOMÉTRICOS Y LISTADO DE MATERIALES.

En esta parte del proyecto se utilizó un software que permite dibujar en tres

dimensiones todas las partes que conforma el Sistema de Alivio (AUTODESK-

CADWORX 2010), excluyendo los equipos mayores que se nombraron en el ítem

3.2.9. Las imágenes del Anexo XIII muestran el Sistema de Alivio simulado en el

programa CADWORX 2010.

El software genera los Planos Isométricos y el Listado de Materiales como se

indica en el Anexo XIV. En la Tabla 3.33 y Tabla 3.34 se indica el Listado de

Materiales de todos los planos Isométricos de una manera unificada e indicando

que cantidad de materiales se tienen que utilizar para hallar un prepuesto

referencial.

79

Tabla 3. 33 Listado de Materiales para el Sistema de Alivio de la Planta Destiladora.

ITEM UNIDAD CANTIDAD UNIDAD CANTIDAD

1

1.1

1.1.1 mm 220511 pies 724

1.1.2 mm 9467 pies 31

1.1.3 mm 7312 pies 24

1.1.4 mm 16708 pies 55

2

2.1

2.1.1 Und. 14

2.1.2 Und. 6

2.1.3 Und. 14

2.1.4 Und. 2

2.2

2.2.1 Und. 1

3

3.1

3.1.1 Und. 8

3.1.2 Und. 1

3.1.3 Und. 1

3.1.4 Und. 1

3.2

3.2.1 Und. 4

3.2.2 Und. 1

4

4.1

4.1.1 Und. 23

4.1.2 Und. 8

4.1.3 Und. 8

4.1.4 Und. 6

ø 3 pulgadas

ø 2"x2"

ø 1 1/2 pulgadas

Brida de Ciega, Material Acero al Carbono ASTM A-105

Acabado 125-200 AARH, 150Lb, RF, Según ASME B16.5

ø 4 pulgadas

ø 4"x4"

TEE

Tee, ASTM A-234 Gr. WPB-W, Según ASME B16.9, BW

ø 3"x3"

ø 1 1/2 pulgadas

ø 1 1/2"x 1 1/2"

Tee Reductora, ASTM A-234 Gr. WPB-W, Según ASME

ø 4"x 3"

CODOS

ø 4 pulgadas

ø 4"x 2"

ø 2 pulgadas


INGENIERÍA MECÁNICA

LISTADO DE MATERIALESEVALUACIÓN DE ESCENARIOS Y DETERMINACIÓN DE CONTINGENCIA CRÍTICA PARA EL

DISEÑO DE UN SISTEMA DE ALIVIO DE UNA PLATA DESTILADORA DE CRUDO.

DESCRIPCION

TUBERIAS

Tuberías de Acero al Carbono, API 5L Gr. B PSL 2 2 ó

ASTM A-53 Gr. B, sin costura, BW, SCH 40, Extremos

biselados.

ø 4 pulgadas

PROYECTO:

Codo 90°. Radio Largo, BW, Material Acero al Carbono

ASTM A-234 Gr. WPB-W, Según ASME B16.9.

BRIDAS

Bridas de Cuello Soldado, (WN), Material Acero al

Carbono ASTM A-105 Acabado 125-200 AARH, 150Lb,

RF, Según ASME B16.5

ø 2 pulgadas

ø 3 pulgadas

ø 2 pulgadas

ø 1 1/2 pulgadas

ø 4 pulgadas

ø 3 pulgadas


80

Tabla 3. 34 Continuación del Listado de Materiales para el Sistema de Alivio de la Planta Destiladora.

ITEM UNIDAD CANTIDAD UNIDAD CANTIDAD

5

5.1

5.1.1 Und. 12

5.1.2 Und. 11

5.1.3 Und. 19

5.1.4 Und. 3

6

6.1

6.1.1 Und. 5

6.2

6.2.1 Und. 2

7

7.1

7.1.1 Und. 5

8

8.1 Und. 8

8.2 Und. 4

8.3 Und. 1

VALVULA DE ALIVIO, 150 LBx150LB, FLG.

ø 3 x 4 pulgadas

Reducción Concentrica, Material AC ASTM A-234 GR.

WPB-W, Según ASME B16.9, BW.

ø 1 1/2 x 2 pulgadas

ø 2 x 3 pulgadas

ø 3 pulgadas

VALVULAS

Válvula de Compuerta, Cuerpo Acero al Carbono

ASTM A-216 Gr. WCB, Vástago Acero Inoxidable 410,

Volante Hierro Maleable.Apertura Completa. Acabado

de Brida 125-200 AARH, 150 Lb, RF, Diseño por API 600

ø 2 pulgadas

REDUCCION CONCENTRICA

ø 2 pulgadas

Válvula de Retención, Tipo Swing Check, Cuerpo Acero

al Carbono ASTM A-216 Gr. WCB, Clapeta WCB al 13%

Cromo. Asientos Duros de Acero al Carbono revestido

con Stellite 6. Pasador Acero Inoxidable. Acabado de

Brida 125-200 AARH, 150 Lb, RF, Diseño por API

6D/BS1868

ø 2" X 1 1/2"

ø 2 pulgadas

EMPACADURAS

ø 4 pulgadas

Empacadura, Espiro metalica 304SS con insertos de

ø 1 1/2 pulgadas



LISTADO DE MATERIALESEVALUACIÓN DE ESCENARIOS Y DETERMINACIÓN DE CONTINGENCIA CRÍTICA PARA EL


DESCRIPCION

PROYECTO:


81

3.2.11 PRESUPUESTO REFERENCIAL.

La implementación del proyecto “Evaluación de Escenarios y Determinación de

Contingencia Crítica para el Diseño de un Sistema de Alivio de una Planta

Destiladora de Crudo” es necesario realizarlo basado en el aumento de la

seguridad y mitigación de posibles eventos que pudiesen ocasionar daños

ambientales, perdida de los equipo en incluso lo más desfavorable ocasionar

daños al personal que labora en la planta.

La Empresa Clipper Energy Supply proporciona materiales a la industria del

campo petrolífero en América Latina y facilitó los precios necesarios para realizar

un presupuesto referencial del listado de materiales del Sistema de Alivio y cuyos

valores se presentan en la Tabla 3.35.

82

Tabla 3. 35 Presupuesto Referencial del Listado de Materiales.

ITEM UNIDAD CANTIDADPRECIO

UNITARIOPRECIO

1

1.1

1.1.1 pies 724 13,70$ 9.918,80$

1.1.2 pies 31 12,55$ 389,05$

1.1.3 pies 24 5,45$ 130,80$

1.1.4 pies 55 4,20$ 231,00$

2

2.1

2.1.1 Und. 14 17,25$ 241,50$

2.1.2 Und. 6 14,25$ 85,50$

2.1.3 Und. 14 11,00$ 154,00$

2.1.4 Und. 2 10,00$ 20,00$

2.2

2.2.1 Und. 1 18,00$ 18,00$

3

3.1

3.1.1 Und. 8 29,50$ 236,00$

3.1.2 Und. 1 20,00$ 20,00$

3.1.3 Und. 1 11,50$ 11,50$

3.1.4 Und. 1 8,00$ 8,00$

3.2

3.2.1 Und. 4 25,20$ 100,80$

3.2.2 Und. 1 23,20$ 23,20$

4

4.1

4.1.1 Und. 23 10,75$ 247,25$

4.1.2 Und. 8 7,50$ 60,00$

4.1.3 Und. 8 4,00$ 32,00$

4.1.4 Und. 6 4,00$ 24,00$

5

5.1

5.1.1 Und. 12 4,50$ 54,00$

5.1.2 Und. 11 3,50$ 38,50$

5.1.3 Und. 19 2,50$ 47,50$

5.1.4 Und. 3 2,00$ 6,00$

6

6.1

6.1.1 Und. 5 220,35$ 1.101,75$

6.2

6.2.1 Und. 2 920,45$ 1.840,90$

7

7.1

7.1.1 Und. 5 4,55$ 22,75$

8

8.1 Und. 8 3.890,00$ 31.120,00$

8.2 Und. 4 3.551,00$ 14.204,00$

8.3 Und. 1 3.292,00$ 3.292,00$

9 63.678,80$ PRECIO TOTAL

ø 2 x 3 pulgadas

ø 1 1/2 x 2 pulgadas

ø 2" X 1 1/2"

VALVULA DE ALIVIO, 150 LBx150LB, FLG.

ø 3 x 4 pulgadas

ø 2 pulgadas

REDUCCION CONCENTRICA

Reducción Concentrica.

Válvula de Compuerta.

ø 2 pulgadas

Válvula de Retención, Tipo Swing Check.

ø 2 pulgadas

ø 1 1/2 pulgadas

VALVULAS

Empacadura, Espiro metalica 304SS.

ø 4 pulgadas

ø 3 pulgadas

ø 2 pulgadas

ø 1 1/2 pulgadas

EMPACADURAS

Codo 90°. Radio Largo, BW.

ø 4 pulgadas

ø 3 pulgadas

ø 4"x 3"

ø 4"x 2"

CODOS

ø 2"x2"

ø 1 1/2"x 1 1/2"

Tee Reductora, ASTM A-234 Gr. WPB-W.

Tee, ASTM A-234 Gr. WPB-W.

ø 4"x4"

ø 3"x3"

Brida de Ciega.

ø 4 pulgadas

TEE

ø 3 pulgadas

ø 2 pulgadas

ø 1 1/2 pulgadas

BRIDAS

Bridas de Cuello Soldado.

ø 4 pulgadas

Tuberías de Acero al Carbono.

ø 4 pulgadas

ø 3 pulgadas

ø 2 pulgadas

ø 1 1/2 pulgadas



PRECIO DE MATERIALES

PROYECTO:EVALUACIÓN DE ESCENARIOS Y DETERMINACIÓN DE CONTINGENCIA CRÍTICA PARA EL


DESCRIPCION

TUBERIAS


83

Se debe insistir que el Costo Total estará sujeto a las fluctuaciones de los

diferentes costos parciales, esto se debe a los cambios de precios en el mercado.

v El Precio de $ 63.678,80 representa solamente el costo del listado de

materiales que necesita el Sistema de Alivio de la planta, por lo tanto

constituyen el costo antes de ser instalada. El costo del montaje de equipos,

Obra Electro-Mecánicas y Obra Civil asciende a $ 320.000,00

aproximadamente de acuerdo a la información de proveedores.

84

CAPÍTULO 4.

4.1 CONCLUSIONES.

· Con la implementación del Sistema de Alivio para la Planta Destiladora se

mitigará el posible escenario de contingencia que se puede presentar en la

planta y se garantizará un menor impacto al personal, al medio ambiente y se

asegurará la disponibilidad y la integridad de los equipos de los cuales se está

protegiendo.

· Debido a una recolección ordenada y confiable de información acerca de la

Planta Destiladora de crudo se logró conocer cuál de los equipos de la planta

tenían Válvulas de Alivio que venteaban a la atmosfera, clasificándolas como

se muestra en la Tabla 3.2, las cuales forman parte del Diseño del Sistema de

Alivio propuesto. También se pudo encontrar todos los parámetros de

operación y datos de los equipos que se necesitaron para los cálculos

posteriores en la etapa de Ingeniería Básica y de Detalle del proyecto.

· Mediante la Evaluación de escenarios de contingencia se concluye que el tipo

de contingencia para esta planta es de alivio por caso fuego para los equipos y

el caso de alivio térmico para los intercambiadores de calor, obteniendo los

máximos flujos a aliviar para los equipos V-3/ V-2/ PE-4A, cuyos valores son

indicados en la Tabla 3.9, en la cual se indica, que la contingencia que origina

la mayor carga de gas al Sistema de Alivio para la evaluación del cabezal de

alivio es la fraccionadora V-3 con flujo asociado de 81.647,97 pie3/D.

· Los diámetros seleccionados para el Sistema de Alivio, así como para el

cabezal de entrada y salida del KOD hacia el flare son los establecidos en la

Tabla 3.21. El cabezal será de 4 pulgadas de diámetro, para cumplir con los

criterios de velocidad y contrapresión máxima permitida, para un caudal de

diseño de 81.647,97 pie3/D, que es el caudal obtenido para el caso fuego en el

equipo V-3. Las líneas secundarias que salen del equipo V-3 tienen un

diámetro de 3 pulgadas y las líneas de los equipos restantes son de 2

pulgadas de diámetro que cumplen con los mismos criterios de velocidad y

85

máxima contrapresión permitida para los diferentes caudales que brinda cada

equipo.

· El sistema de alivio planteado donde el uso de un KOD es muy necesario ya

que permite la separación del fluido bifásico proveniente de los equipos a

proteger, asegurando su almacenaje y operación, evitando así que las gotas

de hidrocarburos líquidos ingresen y causen daños al Flare. El diseño

mecánico que garantiza lo anteriormente expuesto se reguló mediante la

Normas ASME Sección VIII División 1 obteniendo como resultado un

separador bifásico horizontal de 4 pies de diámetro con 10,25 pies de longitud,

también se agregó a la ingeniería dos bombas de transferencia de

condensados, una para operación continua y la otra como back up. La bomba

es de tipo centrifugo y de succión positiva con una capacidad de bombeo de

20 gpm, con una presión de succión y descarga de 7,7 psig y 192.41 psig

respectivamente, adicional la potencia hidráulica necesaria para esta bomba

es de 2.09 HP.

· Al obtener los diámetros nominales de tubería con el simulador Inplant se logró

establecer los espesores de pared de las tuberías y con esto se eligió los

diámetros estándar que comercialmente se encuentran y que se indican en la

Tabla 3.32.

· Los resultados que se obtuvieron a partir de las hojas de cálculos son la base

para el desarrollo de las hojas de datos (Anexo XII) y requisiciones de

materiales en el área de la parte mecánica las cuales sirven para la compra y

montaje final de los equipos. Adicionalmente, es la base para los cálculos de

las cimentaciones de equipos y soportes de tubería que se encarga la

especialidad Civil.

· Del análisis del presupuesto referencial se obtuvo que los costos del listado de

materiales es de $ 63.678,80 y el montaje de equipos, Obra Electro-Mecánicas

y Obra Civil asciende a $ 320.000,00 aproximadamente.

86

4.2 RECOMENDACIONES.

· Durante una parada de planta se deben desinstalar las válvulas de alivio y

probarlas en un banco de prueba para así tener información confiable de las

características y sobre todo de la capacidad de las válvulas existentes en la

planta.

· Es recomendable que las tuberías del sistema de alivio y venteo sean

instaladas con una configuración que no permita la formación de bolsillos

(acumulación de líquido no deseable). La pendiente de este cabezal deberá

tener por lo menos una inclinación del 1% en dirección al K.O.D.

· De concretarse y ejecutarse el proyecto se recomienda hacer una evaluación

de las rutas definitivas y también obtener todos los datos de operación de la

plata actualizados para poder realizar la ingeniería con la información actual y

siguiendo los códigos y Normas que rigen el diseño del sistema de alivio

propuesto en el presente proyecto de titulación.

87

REFERENCIA BIBLIOGRÁFICAS

· ARNOLD, K. and STEWART, M.; “Surface Production Operation, Design of

Oil-Handing Systems and Facilities”; Second Edition; Vol 1; pag. 350.

· MEGYESY, EUGENE; “Pressure Vessel Handbook”; 20th Edition; Oklahoma;

2001.

· DIVISIÓN DE INGENIERÍA DE CRANE; “Flujo de Fluidos en Válvulas,

accesorios y tuberías”; Mc. Graw-Hill

· DOWNSTREMAS SOLUCIONES INTEGRADAS S.A; “Evaluación De

Escenarios Posibles De Contingencia”; Proyecto No #AFE; Cod. Documento

TIG-CPF-BP040-EST-001-Rev.0; pags 15.

· PERRY, R.; Manual del Ingeniero Químico; Mc. Graw-Hill; 7ma Edición; 2001;

pag.100.

· TOTAL, GS ECP 103 GENERAL SPECIFICATION PROCESOS, Process

sizing criteria; pag. 23.

· LAURIMAR, L.; “Evaluación del Sistema de Despresurización del Complejo

Operacional Rusio Viejo (CORV)-PDVSA- Distrito Norte, Estado Monagas”;

Universidad de Oriente; Barcelona; Abril 2010; pdf.

· LIRA, ROMAN; “Diseño del Sistema de Alivio y Venteo de la Planta

Compresora de Gas Led-6 de la Unidad de Explotación Oritupano Leona”;

Universidad de Zulia; Maracaibo; Junio 2011; pdf.

· CARDENAS, CRISTHIAN; “Especificaciones y Cálculos para el Diseño del

Sistema de Alivio y TEA en una Estación compresora de Gas Natural”;

Universidad Industrial de Santander; Bucaramanga; 2009; pdf.

· ONSALO FABRICIO; “Evaluación del Sistema de Alivio de las Unidades de

proceso de conversión y tratamientos de la refinería El Palito”; Universidad

Central de Venezuela; Caracas, 2013; pdf.

· CARDOZO, HERNAN; “Actualización de la Planta Compresora Aguasay 5A;

Universidad Simón Bolívar: Sartenejas; Octubre; 2008; pdf.

· NARVAEZ, DANIEL; “Desarrollo de un aplicación computacional para la

automatización de planos y dibujos en 3D para el diseño de recipientes a

88

presión bajo el código ASME SEC. VIII Div.1; Escuela Politécnica del Ejército;

Sangolquí; 2008; pdf.

· NARVAEZ, DANIEL; Desarrollo de una aplicación computacional para la

automatización de planos y dibujos en 3D para el diseño de recipientes a

presión bajo el código ASME SEC, VIII Div. 1; pdf.

· http://www.sulzer.com/login?url=%2fen%2fProducts-and-Services%2fPumps-

Services%2fSpecial-Functionalities-Pumps%2fSulzer-Select-Welcome-Page

· http//:www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Documentacion/FichasTecnicas/NTP

/Ficheros/501a600/ntp_510.pdf

· http://www.tradecoindustrial.com.mx/proyectos/desfogue-GasMarino.php

· http://biblioteca.unet.edu.ve/db/alexandr/db/bcunet/edocs/TEUNET/2006/Pregr

ado/Mecanica/AngelE_Rafael-Mu%F1ozM_LeeJ/CapituloII.pdf

· http://es.wikipedia.org/wiki/Bomba_centr%C3%ADfuga#mediaviewer/File:Bom

ba_centrifuga.jpg

· http://repositorio.bib.upct.es/dspace/bitstream/10317/137/5/Anexo%206%20Ca

lculo%20de%20recipientes%20a%20presion.pdf.

· http://www.grupojpcalderas.com/bombas.php

89

NORMAS UTILIZADAS

· API RP 520; Sizing, Selection, and Installation of Pressure-Relieving Devices

in Refineries; 6ta Edición; Marzo 1993.

· API RP 521; Guide for Pressure-Relieving and Depressuring Systmes; 4ta

Edición; Marzo 1997.

· API RP 610; Centrifugal Pumps for Petroleum, Petrochemical and Natural Gas

Industries; 9na Edición; Enero 2003.

· API 5L; Specification for Line Pipe; Forty-Third Edición; Marzo 2004.

· ASME B16.5; Steel Pipe Flanges and Flanged Fittings NPS 1/2 through NPS

24 Metric/Inch Standard; 2003.

· ASME B16.9; Factory-Made Wrought Steel Buttwelding Fittings; 2003.

· ASME B16.10; Face-to-Face and End-to-End Dimensions of Valves; 2003.

· ASME B16.20; Metallic Gaskets for Pipe Flanges - Ring-Joint, Spiral-Wound,

and Jacketed; 2003.

· ASME B16.34; Valves-Flanged, Threaded, and Welding End; 2003.

· ASME B18.2.1; Square and Hex Bolts and Screws, (Inch Series); 1999.

· ASME B31.3; Process Piping; 2004.

· ASME - Sección VIII- División 1; Rules for Construction of Pressure Vessels;

July 1; 2009.

90

ANEXOS

91

ANEXO I. Adaptación de PI&Ds.

Tipo de Instalación P&ID Nº: Descripción del Sistema

Refinería de Petróleo PLANO A-00 Sistema de circulación de crudo








Refinería de Petróleo PLANO A-09

Sistema de Fraccionamiento. Sistema de Circulación de kerosene(Destilado Nº1) Sistema de Circulación de diesel liviano(Destilado Nª2) Sistema de Circulación de diesel pesado(Spray)

Refinería de Petróleo PLANO A-10 Sistema de Circulación de gasolina




Refinería de Petróleo PLANO A-14 Sistema de Circulación de kerosene(Destilado Nº1) Sistema de Circulación de diesel liviano(Destilado Nª2) Sistema de Circulación de diesel pesado(Spray)

Refinería de Petróleo PLANO A-15

Sistema de Reflujo lateral. Sistema de Circulación de kerosene(Destilado Nº1) Sistema de Circulación de diesel liviano(Destilado Nª2) Sistema de Circulación de diesel pesado(Spray) Sistema de Circulación Residuo fuel oil 4

Refinería de Petróleo PLANO A-16 Sistema de Circulación de kerosene (Destilado Nº1) Sistema de Circulación diesel liviano (Destilado Nª2) Sistema de Circulación Agua de Procesos

Refinería de Petróleo PLANO A-19 Sistema de circulación Residuo Fuel-oil 4

92

ANEXO II. Tabla 2 de la Norma API 521

93

ANEXO III Resultados De La Simulación con el Programa Inplant.

Resultados de la Fraccionadora V-3 para la Válvula de Alivio SV-16

Salida de Válvula 3” – Cabezal de Alivio 4”- Línea KOD a Flare 4”

BASE CASE

VELOCITY SUMMARY

PRESSURE

DEVICE DEVICE MIXTURE VELOCITY CRITICAL GRADIENT PRESSURE

LINK NAME TYPE (INLET/OUTLET) VELOCITY (INLET/OUTLET) DROP

(FPS) (FPS) (PSIFT) (PSIA)

---- ------ ------ ---------------- -------- -------------- --------

C12 P023 PIPE 14.38 14.38 799.59 -1.4E-4 -1.4E-4 -1.929E-2

C14 P022 PIPE 14.38 14.38 799.68 -1.4E-4 -1.4E-4 -3.058E-3

C15 P021 PIPE 14.36 14.36 801.02 -1.4E-4 -1.4E-4 -1.838E-2

C9 P020 PIPE 14.35 14.35 798.15 -1.4E-4 -1.4E-4 -5.714E-3

L9 P013 PIPE 24.76 24.76 797.85 -5.4E-4 -5.4E-4 -7.619E-2

VERSION 4.0 TM

SIMULATION SCIENCES, INC. INPLANT PAGE 14

PROJECT OUTPUT

PROBLEM NETWORK REPORT 03/13/15

=============================================================================

FLARE SYSTEM VALVE SIZING REPORT

================================

DEFAULT DISCHARGE COEFFICIENT USED IN API GAS RELIEF MODEL 0.975

DEFAULT DISCHARGE COEFFICIENT USED IN API LIQUID RELIEF MODEL 0.650

DEFAULT DISCHARGE COEFFICIENT USED IN HEM-DIERS RELIEF MODEL 0.975

94

NOTE : (1) NOT ALL VALVES SIZED WITH DEFAULT DISCHARGE COEFFICIENTS.

SEE DETAILED VALVE SIZE REPORT (BELOW) FOR INDIVIDUAL

DISCHARGE COEFFICIENTS.

(2) API-520 DESIGNATION OF SIZING ONLY VALID WITH A GAS

DISCHARGE COEFFICIENT = 0.975.

(3) CAPACITY CORRECTION CORRELATIONS FOR BELLOWS VALVES ARE

VALID FOR A LIMITED RANGE OF BACK/RELIEF PRESSURES.

COMPARE BELOW RESULTS WITH MANUFACTURER RECOMMENDATIONS.

UPSTREAM BACK PRES VALVE SIZE RELIEF

LINK NODE TEMP PRESSURE PRES DROP HEM API-520 MODE

(F) (PSIA) (PSIA) (PSIA) (IN2) (IN2)

---- ---- ---- -------- ------ ------ ----- ------- -------

L9 SV-1 720.00 39.7 24.8 14.9 0.172 0.169 GAS

VERSION 4.0 TM


PROJECT OUTPUT

PROBLEM NETWORK REPORT 03/13/15

==============================================================================

NODE J011 AT 719.6 DEG F AND 24.8 PSIA

--------------------MOLE FRACTION-------------------

----HYDROCARBON---- COMBINED TOTAL

COMPONENT VAPOR LIQUID1 VAP+LIQ1 LIQUID2 STREAM

----------------- -------- -------- -------- -------- --------

C1 0.160681 0.000000 0.160681 0.000000 0.160681

C2 0.085727 0.000000 0.085727 0.000000 0.085727

C3 0.178746 0.000000 0.178746 0.000000 0.178746

IC4 0.109170 0.000000 0.109170 0.000000 0.109170

NC4 0.465677 0.000000 0.465677 0.000000 0.465677

95

TOTAL RATE (INLET TO NODE IF JUNCTION)

LB/HR 416.4 0.0 416.4 0.0 416.4

MOLE/HR 8.96 0.00 8.96 0.00 8.96

WT FRAC LIQ 0.000000 0.000000

PHASE PROPERTIES

----------------

MASS FRACTION 1.000000 0.000000 1.000000 0.000000 1.000000

VOLUME FRAC 1.000000 0.000000 1.000000 0.000000 1.000000

DENSITY LB/FT3 0.09 0.00 0.00

ACTUAL SPGR 1.603276 0.000000 0.000000

VISCOSITY CP 0.0172 0.0000 0.0000

ENTHALPY BTU/LB 555.912 0.000 0.000 555.912

SURF TENS DYNES/CM 0.000 0.000

MOLECULAR WT 46.4501 0.0000 46.4501 0.0000 46.4501

==============================================================================

VESSEL SOURCE SV-1 VALVE SIZE REPORT

---------------------------------------

RELIEF VALVE OPERATION

VALVE FLOW RATE 416.417 LB/HR

UPSTREAM TEMPERATURE 720.000 DEG F

DOWNSTREAM TEMPERATURE 719.632 DEG F

UPSTREAM PRESSURE 39.704 PSIA

DOWNSTREAM PRESSURE 24.815 PSIA

OVERPRESSURE FRACTION 1.100 FRAC

GAUGE SET PRESSURE 22.731 PSIG

GAUGE BACK PRESSURE 10.115 PSIG

GAUGE RELIEF PRESSURE 25.004 PSIG

VALVE OVERPRESSURE 2.273 PSIG

INLET CONDITIONS GAS

API 520 VALVE SIZE MODEL

VALVE TYPE CONVENTIONAL

96

VALVE CLASS VC01

DISCHARGE MODE GAS

GAS DISCHARGE COEFFICIENT 0.975 (API DEFAULT)

LIQUID DISCHARGE COEFFICIENT 0.650 FRAC

VALVE SIZE ESTIMATE 0.169 IN2

AREA GAS RELIEF 0.169 IN2

AREA LIQUID RELIEF 0.000 IN2

HEAT CAPACITY RATIO (GAS) 1.061 FRAC

CRITICAL FLOW PRESSURE (GAS) 23.546 PSIA

COMPRESSIBILITY FACTOR (GAS) 0.998 FRAC

LIQUID SPECIFIC GRAVITY NOT APPLICABLE

VISCOSITY CORRECTION (LIQUID) NOT APPLICABLE

BACK PRESSURE CORRECTION (LIQ) 1.000 (API CONVENTIONAL DEFAULT)

BACK PRESSURE CORRECTION (GAS) 0.997 (API CONVENTIONAL DEFAULT)

LIQUID DISCHARGE RATE 0.000 LB/HR

LIQUID DISCHARGE RATE (VOLUME) 0.000 GAL/MIN

GAS DISCHARGE RATE 416.417 LB/HR

CALCULATION BACK PRES. (GAS) 24.815 PSIA

CALCULATION BACK PRES. (LIQ) 24.815 PSIA

HEM-DIERS VALVE SIZE MODEL

HEM DISCHARGE COEFFICIENT 0.975 FRAC

VALVE SIZE ESTIMATE 0.172 IN2

CRITICAL FLOW PRESSURE NOT APPLICABLE

VALVE SELECTION AND RATING

NOMINAL VALVE SIZE 0.196 IN2

NOMINAL VALVE IDENTIFICATION E

NOMINAL VALVE RATING 474.246 LB/HR

VERSION 4.0 TM


PROJECT OUTPUT

PROBLEM LINK REPORT 03/13/15

==============================================================================

97

ANEXO IV - Hoja de Cálculo para el Dimensionamiento de las Válvulas de Alivio para cada equipo.

Equipo V-3 (Fraccionadora)

98

Equipo VF-2 (Filtrador)

99

Equipo V-2 (Desaladora)

***DATOS***

MÁXIMA PRESIÓN DE OPERACIÓN DEL RECIPIENTE (psig) 180TEMPERATURA DE ALIVIO (°F) 300PESO MOLECULAR 46,45CONTRA PRESIÓN DEL SISTEMA (psig) 10PRESIÓN DE AJUSTE (psig) 207

CONTRA PRESIÓN PERMISIBLE (psig) 103,5SOBRE PRESIÓN PERMISIBLE 43,47

FACTOR DE COMPRESIBILIDAD Z 0,9CALOR LATENTE DE VAPORIZACIÓN A PRESIÓN ATMOSFÉRICA (Btu/lb) 50

RELACION DE CALORES ESPECIFICOS K 1,12

LONGITUD DEL RECIPIENTE (L) (pie) 30DIAMETRO INTERNO DEL RECIPIENTE (D) (pie) 9,98

NIVEL DE LÍQUIDO EN EL RECIPIENTE (F) (pie)

7,41ELEVACIÓN DEL RECIPIENTE (H) (pie) 4

Factor Ambiental1

COEFICIENTE DE DESCARGA DE LA VÁLVULA

(Kd) 0,975FACTOR DE CORRECCIÓN POR COMBINACIÓN

INSTALACIÓN DE DISCO DE RUPTURA (Kc) 1

FACTOR DE CORRECCIÓN POR EFECTO

DE LA CONTRAPRESIÓN (Kb)

1 k/k-1 (r)^2/k (r) (̂(k-1)/k)

***RESULTADOS*** 9,333 0,0144 0,7755

RELACIÓN: (CONTRAPRESIÓN abs/PRESIÓN DE ALIVIO abs)

(r)

0,0931

PRESIÓN DE ALIVIO (psia) 265,17 MENU

PRESIÓN DE DISEÑO DEL RECIPIENTE (psig) 204,7

CALOR LATENTE DE VAPORIZACIÓN A COND DE

OPERACIÓN (Btu/lb)36,74

ALTURA ALCANZADA POR LA LLAMA (pie) 11,41NIVEL DE LÍQUIDO EN EL RECIPIENTE ALCANZADO

POR LA LLAMA EFECTIVO (pie) 7,41

FLUJO MASICO (lb/h) 115346Área del Orficio

(pulg2) Tipo de OrificioTamaño de la

VálvulaPRESIÓN DE FLUJO CRITICO (psia) 154

COEFICIENTE C PARA FLUJO CRITICO 3296,3800 P 4"x6"

COEFICIENTE F2 PARA FLUJO SUB-CRITICO NO APLICA116,64 500 1000

TIPO DE FLUJO CRITICO

102,7 96,6

AREA REQUERIDA POR LA VALVULA DE ALIVIO

(pulg2)5,2037Relación: (PRESIÓN DE ALIVIO abs/

CONTRAPRESIÓN abs) (R)

10,736Tipo de Orificio

D

E

ESFERAS Awet = 3,1416*(Es)*(D) F

G

H

J

K

L

M

N

P

Q

R

T

CILINDROS VERTICALES CON BORDES PLANOS 11,05 6"x8"16,00 6"x10"

SI E<L Awet = 3,1416*(D)*(D/4+E), SI E=L; Awet = 3,1416*(D)*(D/2+E) 26,00 8"x10"

3,600 4"x6"

Awet = 3,1416*(D)*{E+(L-D)*B/180} 4,340 4"x6"6,380 4"x6"

1,838 3"x 4"CILINDROS HORIZONTALES CON BORDES ESFERICOS 2,853 3"x4"

CILINDROS HORIZONTALES CON BORDES PLANOS 0,785 1 1/2"x3"

Awet ={3,1416*(D)*(B)/180}*(L+D/2)-(D/2-E)*SEN(B) 1,287 2"x3"

0,307 1 1/2"x2"0,503 1 1/2"x 3"

CÁLCULO DEL ÁREA SUPERFICIAL HÚMEDA PARA RECIPIENTES HORIZONTALES, VERTICALES Y ESFÉRICOS (pie2) 0,110 1"x1 1/2"

0,196 1"x 2"

Área del Orificio (pulg2) Tamaño Válvula (pulg)0,100

INTENSIDAD DE RUIDO A CUALQUIER DIST (Dc)

VÁLVULA SELECCIONADA

INTENSIDAD DE RUIDO A 100 pies (Dc)

¿POSEE EL RECIPIENTE ADECUADOS SISTEMAS CONTRA INCENDIO, Y DRENAJES ADECUADO? (SI=1/NO=0)

1

100

Equipo PE-7A (Intercambiador de Calor - Lado Tubo)

***DATOS***

MÁXIMA PRESIÓN DE OPERACIÓN DEL RECIPIENTE (psig) 200TEMPERATURA DE ALIVIO (°F) 740PESO MOLECULAR 46,45CONTRA PRESIÓN DEL SISTEMA (psig) 10PRESIÓN DE AJUSTE (psig) 230CONTRA PRESIÓN PERMISIBLE (psig) 115SOBRE PRESIÓN PERMISIBLE 48,30FACTOR DE COMPRESIBILIDAD Z 0,987

CALOR LATENTE DE VAPORIZACIÓN A PRESIÓN ATMOSFÉRICA (Btu/lb) 50


LONGITUD DEL RECIPIENTE (L) (pie) 16

DIAMETRO INTERNO DEL RECIPIENTE (D) (pie)1,38

NIVEL DE LÍQUIDO EN EL RECIPIENTE (F) (pie)1,38

ELEVACIÓN DEL RECIPIENTE (H) (pie) 2Factor Ambiental

1


(Kd) 0,975

FACTOR DE CORRECCIÓN POR COMBINACIÓN

INSTALACIÓN DE DISCO DE RUPTURA (Kc) 1 FACTOR DE CORRECCIÓN POR EFECTO


1 k/k-1 (r)^2/k (r) (̂(k-1)/k)***RESULTADOS*** 9,333 0,0121 0,7672


(r)

0,0843PRESIÓN DE ALIVIO (psia) 293,00 MENU


CALOR LATENTE DE VAPORIZACIÓN A COND DE OPERACIÓN

(Btu/lb)35,35

ALTURA ALCANZADA POR LA LLAMA (pie) 3,38

NIVEL DE LÍQUIDO EN EL RECIPIENTE ALCANZADO POR LA

LLAMA EFECTIVO (pie)1,38

AREA HÚMEDA DEL RECIPIENTE (pie2) 69,0000


(pulg2)Tipo de Orificio

Tamaño de la

VálvulaPRESIÓN DE FLUJO CRITICO (psia) 170COEFICIENTE C PARA FLUJO CRITICO 329 1,2870 J 2"x3"COEFICIENTE F2 PARA FLUJO SUB-CRITICO NO APLICA 111,28 500 1000TIPO DE FLUJO CRITICO 97,3 91,3

AREA REQUERIDA POR LA VALVULA DE ALIVIO (pulg2) 1,0277

Relación: (PRESIÓN DE ALIVIO abs/


11,862

Tipo de Orificio

D

E


G

H

J

K

L

M

N

P

Q

R

T

16,00 6"x10"SI E<L Awet = 3,1416*(D)*(D/4+E), SI E=L; Awet = 3,1416*(D)*(D/2+E) 26,00 8"x10"

Awet = 3,1416*(D)*{E+(L-D)*B/180} 4,340 4"x6"6,380 4"x6"

CILINDROS VERTICALES CON BORDES PLANOS 11,05 6"x8"


3,600 4"x6"



0,196 1"x 2"

0,307 1 1/2"x2"0,503 1 1/2"x 3"

INTENSIDAD DE RUIDO A

Área del Orificio (pulg2) Tamaño Válvula (pulg)

0,100CÁLCULO DEL ÁREA SUPERFICIAL HÚMEDA PARA RECIPIENTES HORIZONTALES, 0,110 1"x1 1/2"


1

VÁLVULA INTENSIDAD DE RUIDO A

101

Equipo PE-7B (Intercambiador de Calor - Lado Casco)

TIPO DE VÁLVULA SELECCIONADA Convencional

***DATOS***

MÁXIMA PRESIÓN DE OPERACIÓN DEL RECIPIENTE (psig) 300TEMPERATURA DE ALIVIO (°F) 565PESO MOLECULAR 46,45CONTRA PRESIÓN DEL SISTEMA (psig) 9,9PRESIÓN DE AJUSTE (psig) 345







Factor Ambiental1





1 k/k-1 (r)^2/k (r) (̂(k-1)/k)

***RESULTADOS*** 9,333 0,0060 0,7356


(r)

0,0569










COEFICIENTE C PARA FLUJO CRITICO 3291,8380 K 3"x 4"



101,6 95,6





D

E


G

H

J

K

L

M

N

P

Q

R

T


1





CÁLCULO DEL ÁREA SUPERFICIAL HÚMEDA PARA RECIPIENTES HORIZONTALES, VERTICALES Y ESFÉRICOS (pie2) 0,110 1"x1 1/2"

0,196 1"x 2"

0,307 1 1/2"x2"0,503 1 1/2"x 3"


Awet ={3,1416*(D)*(B)/180}*(L+D/2)-(D/2-E)*SEN(B) 1,287 2"x3"1,838 3"x 4"

CILINDROS HORIZONTALES CON BORDES ESFERICOS 2,853 3"x4"3,600 4"x6"

Awet = 3,1416*(D)*{E+(L-D)*B/180} 4,340 4"x6"6,380 4"x6"

CILINDROS VERTICALES CON BORDES PLANOS 11,05 6"x8"16,00 6"x10"

SI E<L Awet = 3,1416*(D)*(D/4+E), SI E=L; Awet = 3,1416*(D)*(D/2+E) 26,00 8"x10"

CILINDROS VERTICALES CON BORDES ESFERICOS

Awet = 3,1416*(D)*E

102

Equipo PE-4B (Intercambiador de Calor - Lado Tubo)

***DATOS***

MÁXIMA PRESIÓN DE OPERACIÓN DEL RECIPIENTE (psig)300

TEMPERATURA DE ALIVIO (°F) 420PESO MOLECULAR 46,45CONTRA PRESIÓN DEL SISTEMA (psig) 10PRESIÓN DE AJUSTE (psig) 345CONTRA PRESIÓN PERMISIBLE (psig) 172,5SOBRE PRESIÓN PERMISIBLE 72,45FACTOR DE COMPRESIBILIDAD Z 0,987







1

COEFICIENTE DE DESCARGA DE LA VÁLVULA (Kd) 0,975

FACTOR DE CORRECCIÓN POR COMBINACIÓNINSTALACIÓN DE DISCO DE RUPTURA (Kc) 1 FACTOR DE CORRECCIÓN POR EFECTO DE LA CONTRAPRESIÓN (Kb)


RELACIÓN: (CONTRAPRESIÓN abs/PRESIÓN DE ALIVIO abs) (r)



CALOR LATENTE DE VAPORIZACIÓN A COND DE OPERACIÓN (Btu/lb)

28,39


NIVEL DE LÍQUIDO EN EL RECIPIENTE ALCANZADO POR LA LLAMA EFECTIVO (pie)

1,51AREA HÚMEDA DEL RECIPIENTE (pie2) 75,0000



Tamaño de la

VálvulaPRESIÓN DE FLUJO CRITICO (psia) 251COEFICIENTE C PARA FLUJO CRITICO 329 1,2870 J 2"x3"COEFICIENTE F2 PARA FLUJO SUB-CRITICO NO APLICA 112,58 500 1000TIPO DE FLUJO CRITICO 98,6 92,6


Relación: (PRESIÓN DE ALIVIO abs/CONTRAPRESIÓN abs) (R)


DE

ESFERAS Awet = 3,1416*(Es)*(D) FGH

JKLM

NPQRT


Awet = 3,1416*(D)*{E+(L-D)*B/180} 4,340 4"x6"6,380 4"x6"



3,600 4"x6"



0,196 1"x 2"

0,307 1 1/2"x2"0,503 1 1/2"x 3"



CÁLCULO DEL ÁREA SUPERFICIAL HÚMEDA PARA RECIPIENTES HORIZONTALES, 0,110 1"x1 1/2"


1


103

Equipo PE-4A (Intercambiador de Calor - Lado Casco)

TIPO DE VÁLVULA SELECCIONADA Balanceada***DATOS***

MÁXIMA PRESIÓN DE OPERACIÓN DEL RECIPIENTE (psig) 150TEMPERATURA DE ALIVIO (°F) 500PESO MOLECULAR 46,45CONTRA PRESIÓN DEL SISTEMA (psig) 10,1PRESIÓN DE AJUSTE (psig) 63CONTRA PRESIÓN PERMISIBLE (psig) 31,5SOBRE PRESIÓN PERMISIBLE 13,23FACTOR DE COMPRESIBILIDAD Z 0,967







1


(Kd) 0,975

FACTOR DE CORRECCIÓN POR COMBINACIÓN





(r)



CALOR LATENTE DE VAPORIZACIÓN A COND DE OPERACIÓN

(Btu/lb)45,45


NIVEL DE LÍQUIDO EN EL RECIPIENTE ALCANZADO POR LA

LLAMA EFECTIVO (pie)2,28525

AREA HÚMEDA DEL RECIPIENTE (pie2) 104



Tamaño de la

VálvulaPRESIÓN DE FLUJO CRITICO (psia) 53COEFICIENTE C PARA FLUJO CRITICO 329 3,6000 M 4"x6"COEFICIENTE F2 PARA FLUJO SUB-CRITICO NO APLICA 105,90 500 1000TIPO DE FLUJO CRITICO 91,9 85,9


Relación: (PRESIÓN DE ALIVIO abs/


3,667

Tipo de Orificio

D

E


G

H

J

K

L

M

N

P

Q

R

T


Awet = 3,1416*(D)*{E+(L-D)*B/180} 4,340 4"x6"6,380 4"x6"



3,600 4"x6"



0,196 1"x 2"

0,307 1 1/2"x2"0,503 1 1/2"x 3"



0,100CÁLCULO DEL ÁREA SUPERFICIAL HÚMEDA PARA RECIPIENTES HORIZONTALES, 0,110 1"x1 1/2"


1


104

Equipo PE-6 (Intercambiador de Calor - Lado Casco) TIPO DE VÁLVULA SELECCIONADA Convencional

***DATOS***

MÁXIMA PRESIÓN DE OPERACIÓN DEL RECIPIENTE (psig) 150TEMPERATURA DE ALIVIO (°F) 700PESO MOLECULAR 46,45CONTRA PRESIÓN DEL SISTEMA (psig) 10,1PRESIÓN DE AJUSTE (psig) 172,5







Factor Ambiental1





1 k/k-1 (r)^2/k (r) (̂(k-1)/k)

***RESULTADOS*** 9,333 0,020 0,7902


(r)

0,1110










COEFICIENTE C PARA FLUJO CRITICO 3292,8530 L 3"x4"



98,5 92,5





D

E


G

H

J

K

L

M

N

P

Q

R

T

0,100

0,110 1"x1 1/2"




1



0,503 1 1/2"x 3"0,785 1 1/2"x3"

0,196 1"x 2"

0,307 1 1/2"x2"

26,00 8"x10"

1,287 2"x3"

4"x6"

4,340 4"x6"

1,838

3,600

11,05 6"x8"

3"x 4"2,853 3"x4"

16,00 6"x10"

Awet = 3,1416*(D)*E

Awet = 3,1416*(D)*{E+(L-D)*B/180}

SI E<L Awet = 3,1416*(D)*(D/4+E), SI E=L; Awet = 3,1416*(D)*(D/2+E)

CILINDROS HORIZONTALES CON BORDES PLANOS

CILINDROS HORIZONTALES CON BORDES ESFERICOS

6,380 4"x6"CILINDROS VERTICALES CON BORDES PLANOS


CÁLCULO DEL ÁREA SUPERFICIAL HÚMEDA PARA RECIPIENTES HORIZONTALES, VERTICALES Y ESFÉRICOS (pie2)

Awet ={3,1416*(D)*(B)/180}*(L+D/2)-(D/2-E)*SEN(B)

105

Equipo PE-6 (Intercambiador de Calor - Lado Tubo)

***DATOS***


TEMPERATURA DE ALIVIO (°F) 400PESO MOLECULAR 46,45CONTRA PRESIÓN DEL SISTEMA (psig) 10,2PRESIÓN DE AJUSTE (psig) 345CONTRA PRESIÓN PERMISIBLE (psig) 172,5SOBRE PRESIÓN PERMISIBLE 72,45FACTOR DE COMPRESIBILIDAD Z 0,987







1








28,39






Tamaño de laVálvula

PRESIÓN DE FLUJO CRITICO (psia) 251COEFICIENTE C PARA FLUJO CRITICO 329 0,7850 H 1 1/2"x3"COEFICIENTE F2 PARA FLUJO SUB-CRITICO NO APLICA 111,61 500 1000TIPO DE FLUJO CRITICO 97,6 91,6




DE


JKLM

NPQRT


Awet = 3,1416*(D)*{E+(L-D)*B/180} 4,340 4"x6"6,380 4"x6"



3,600 4"x6"



0,196 1"x 2"

0,307 1 1/2"x2"0,503 1 1/2"x 3"





1


106

Equipo PE-3 (Intercambiador de Calor - Lado Casco)

TIPO DE VÁLVULA SELECCIONADA Convencional

***DATOS***

MÁXIMA PRESIÓN DE OPERACIÓN DEL RECIPIENTE (psig) 150TEMPERATURA DE ALIVIO (°F) 700PESO MOLECULAR 46,45CONTRA PRESIÓN DEL SISTEMA (psig) 10,1PRESIÓN DE AJUSTE (psig) 172,5







Factor Ambiental1





1 k/k-1 (r)^2/k (r) (̂(k-1)/k)

***RESULTADOS*** 9,333 0,020 0,7902


(r)

0,1110










COEFICIENTE C PARA FLUJO CRITICO 3292,8530 L 3"x4"



98,5 92,5





D

E


G

H

J

K

L

M

N

P

Q

R

T

0,100

0,110 1"x1 1/2"




1



0,503 1 1/2"x 3"0,785 1 1/2"x3"

0,196 1"x 2"

0,307 1 1/2"x2"

26,00 8"x10"

1,287 2"x3"

4"x6"

4,340 4"x6"

1,838

3,600

11,05 6"x8"

3"x 4"2,853 3"x4"

16,00 6"x10"

Awet = 3,1416*(D)*E

Awet = 3,1416*(D)*{E+(L-D)*B/180}

SI E<L Awet = 3,1416*(D)*(D/4+E), SI E=L; Awet = 3,1416*(D)*(D/2+E)

CILINDROS HORIZONTALES CON BORDES PLANOS

CILINDROS HORIZONTALES CON BORDES ESFERICOS

6,380 4"x6"CILINDROS VERTICALES CON BORDES PLANOS


CÁLCULO DEL ÁREA SUPERFICIAL HÚMEDA PARA RECIPIENTES HORIZONTALES, VERTICALES Y ESFÉRICOS (pie2)

Awet ={3,1416*(D)*(B)/180}*(L+D/2)-(D/2-E)*SEN(B)

107

Equipo PE-3 (Intercambiador de Calor - Lado Tubo)

***DATOS***


TEMPERATURA DE ALIVIO (°F) 400PESO MOLECULAR 46,45CONTRA PRESIÓN DEL SISTEMA (psig) 10PRESIÓN DE AJUSTE (psig) 345CONTRA PRESIÓN PERMISIBLE (psig) 172,5SOBRE PRESIÓN PERMISIBLE 72,45FACTOR DE COMPRESIBILIDAD Z 0,987







1








28,39






Tamaño de la

VálvulaPRESIÓN DE FLUJO CRITICO (psia) 251COEFICIENTE C PARA FLUJO CRITICO 329 0,7850 H 1 1/2"x3"COEFICIENTE F2 PARA FLUJO SUB-CRITICO NO APLICA 111,62 500 1000TIPO DE FLUJO CRITICO 97,6 91,6




DE


JKLM

NPQRT


Awet = 3,1416*(D)*{E+(L-D)*B/180} 4,340 4"x6"6,380 4"x6"



3,600 4"x6"



0,196 1"x 2"

0,307 1 1/2"x2"0,503 1 1/2"x 3"





1


108

ANEXO V. Tabla 4.2 Dimensiones de Silletas para Recipientes.

109

ANEXO VI. Tablas A-24 para el factor “K”

110

111

ANEXO VII. Process Industry Practices

112

113

114

ANEXO VIII Tablas ASME B31.3 para la Especificación de Materiales.

115

116

ANEXO IX. Dimensiones de Tuberías de Acero Comercial.

117

118

ANEXO X. Tabla A-1 ASME B31.3 – Esf. Admisible para API 5L.

119

ANEXO XI. Factor de Calidad de Juntas de Soldadura y Coeficiente por efecto de la Temperatura. ASME B31.3

120

ANEXO XII. Hojas de Datos de Equipos Mayores.

MBFD

BPD

MMSCFD

°F

Psig

°F

Psig

°F

FLUJOLb/hr

DENSIDADLb/pie3

0,095

6,96 0,0912

0,36 55,7

MAX. MIN. MAX. MIN.

750 700 60 8

750 700 60 8

750 700 60 8

REV. FECHA ELAB. REV. APROBADO.

A A.L. E.R.

DESCRIPCIÓN

EMISIÓN ORIGINAL PARA COMENTARIOS

719,6

10,1

10,1

10,1

NOTAS

TEMPERATURA (°F) PRESIÓN (Psig)

NORMAL NORMAL

719,6

719,6

LOCALIZACIÓN DE BOQUILLAS

PARTE SUPERIOR (CORAZA)

PARTE SUPERIOR (CORAZA)

PARTE INFERIOR (CORAZA)

FLUIDO

MEZCLA

GAS

LÍQUIDO

1

1

1

BOQUILLA DE ENTRADA

BOQUILLA DE SALIDA DE GAS

BOQUILLA DE SALIDA DE LÍQUIDO

N1

N2

N3

1

2

2

719,6

DATOS DE PROCESO DE BOQUILLAS

IDENTIFICACIÓN DE BOQUILLASTAMAÑO(PULG)

N° REQUERIDO DESCRIPCIÓN

PRESIÓN DE DISEÑO:

TEMPERATURA DE DISEÑO:

PRESIÓN DE OPERACIÓN:

TEMPERATURA DE OPERACIÓN INTERNA:

1,6

0,08

719,6

40,1

769,6

10,1

DATOS DE DISEÑO

FLUJO DE ENTRADA POR RECIPIENTE (CRUDO + GAS): MÁXIMO / NORMAL

FLUJO DE ENTRADA POR RECIPIENTE (CRUDO):

FLUJO DE ENTRADA POR RECIPIENTE (GAS):

TEMPERATURA DE ENTRADA DEL FLUIDO:

COEFICIENTE DE ARRASTRE: 2,114

DENDISAD DEL LA MEZCLA (LIQUIDO GAS): 0,095 Lb/pies3

DENSIDAD DEL LÍQUIDO: 55,7 Lb/pie3

VISCOCIDAD @ T Y P: 984,8 cP

PRESIÓN DE OPERACIÓN: 24,8 Psia

TEMPERATURA DE OPERACIÓN: 719,6 °F

DATOS DEL PROCESO

DATOS - GAS DATOS - LÍQUIDO

FLUJO MÁSICO GAS: 0,116 Lb/seg

FLUJO VOLUM. STD.: 0,127 pie3/seg

FLUJO VOLUM. ACTUAL: 0,127 pie3/seg

NOMBRE DEL EQUIPO: KOD SERVICIO: ALIVIO Y VENTEO

TAG: KD-1 N° REQUERIDO: 1

CÓDIGO DE DISEÑO/ESTANDAR: ASME BPVC VIII-1

PÁGINA: 1 DE 3

ORIENTACIÓN: HORIZONTAL.



HOJA DE DATOS

RECIPIENTE A PRESIÓN KOD



PESO MOLECULAR DEL GAS: 46,45

121

4 Pulg. 10,25 Pies

1/2 Pulg. 0,08 MMCFD

3337 LBM 129,9 Pie3

17081 LBM

ESCALERA:

RADIOGRAFIA:


A A.L. E.R.

NOTAS

DESCRIPCIÓN


A-36

A-36

ACERO AL CARBONO

A-105

ACERO INOXIDABLE

OREJAS DE IZAMIENTO

ACCESORIOS

PLACA DE IDENTIFICACIÓN

A-105

SA-516 Gr. 60

SA-516 Gr. 60

A-193 Gr. B7 / A-194 Gr. 2H

EMPACADURAS EXTERNAS

ESCALERAS

PLATAFORMAS

BRIDAS

PLACAS DE REFUERZO

SILLETAS

TORNILLOS / TUERCAS INTERNAS

PERNOS / TUERCAS EXTERNAS

EMPACADURAS INTERNAS

PRUEBAS:

MATERIALES

RECIPIENTE

CARCAZA

CABEZALES

CUELLO DE BOQUILLAS

SA-516 Gr. 60

SA-516 Gr. 60

A-106 Gr. B

POSICIÓN DEL EQUIPO:

CÓDIGO/ REQUERIMIENTO DE INSPECCIÓN

SELLO ASME:

ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS: TRATAMIENTO POST-SOLDADURA

DATOS MECÁNICOS

CORROSIÓN PERMISIBLE (PULG):

CABEZAL IZQUIERDO:

CABEZAL DERECHO:

TIPO DE SOPORTE:

SANDBLASTING:

PESO EN VACIO:

PESO EN OPERACIÓN:

LONGITUD T/T:

CAPACIDAD DE TRABAJO:

VOLUMEN DE RECIPIENTE T/T:

CÓDIGO DE DISEÑO/ESTANDAR: ASME BPVC VIII-1 ORIENTACIÓN: HORIZONTAL.

PÁGINA: 2 DE 3

CAPACIDAD Y PESO

DIÁMETRO INTERNO DE CARCAZA:

ESPESOR CARCAZA / CABEZAL:







HOJA DE DATOSRECIPIENTE A PRESIÓN KOD

CONOTORISFÉRICA HEMISFÉRICASEMI - ELÍPTICA 2:1

CONOTORISFÉRICA HEMISFÉRICASEMI - ELÍPTICA 2:1

OREJAFALDA SILLETA PATAS

SI NO

VERTICAL HORIZONTAL SI NO

SI NO PARCIAL SI NO

COMPLETA PUNTUAL

HIDROSTÁTICA NEUMÁTICA

122

BOQUILLAS

Nº CLASE TIPO - CARA

N1 4" 1 150# WN-RF CORAZA -0° 210 mm ENTRADA MEZCLAN2 4" 1 150# WN-RF CORAZA -0° 210 mm SALIDA GAS

N3 2" 1 150# WN-RF CORAZA -180° 105 mm SALIDA LÍQUIDO


A A.L. E.R.

NOTAS


CÓDIGO DE DISEÑO/ESTANDAR: ASME BPVC VIII-1 ORIENTACIÓN: HORIZONTAL.

PÁGINA: 3 DE 3

TABLA DE BOQUILLAS



HOJA DE DATOSRECIPIENTE A PRESIÓN KOD




DESCRIPCIÓN


SERVICIOTAMAÑO CANTIDADBRIDA

ORIENTACIÓN LONGITUD

123

0,08 MMSCFD

100 %

719,6 °F

50 Psig

14,7 Psia

POR FABRICANTE

POR FABRICANTE

POR FABRICANTE

1500 BTU/pie2hr

N/A

TIP 310 SS ESCALERAS

BRIDAS ASTM A-105 PLATAFORMA

STACA ASTM A-53 GR. B

SANDBLAST:

PRIMER CAPA:

CAPA INTERMEDIA: EPOXI AMIDA ALTO ESPESOR

CAPA FINAL: EPOXI ESMALTE POLIAMIDA GRIS COMERCIAL

CODIGO / NORMA: SISTEMA 9 NACE 1


A A.L. E.R. A.P.

STACA: POR FABRICANTE LONG=16,04 m. Ø= 8"TIP 250: LONG=3,048 m. Ø= 8"DIAMETRO EXTERIOR: 40"

NOTAS

NOTA 1: A SER SUMINISTRADO POR EL FABRICANTE.

DESCRIPCIÓN


ESTAMPE ASME:

RADIOGRAFÍA:

TRAT. TÉRMICO POST-SOLD:

ENSAYO CHARPY:

PRUEBA: PREPARACIÓN DE SUPERFICIE

CHORRO DE ARENA HASTA METAL BLANCO

PESOS Y DIMENSIONES FONDO INORGÁNICO RICO EN ZINC

PRESIÓN ENTRADA MEC.:

PRESIÓN ATMOSFÉRICA:

LIMITE DE RUIDO:

UBICACIÓN ESPECIFICACIÓN DE RUIDO

ESPECIFICACIÓN DE TASA DE FLUJO PARA RUIDO

ESPECIFICACIÓN DE LA RADIACIÓN:

ESPECIFICACIÓN DE TASA DE FLUJO PARA RADIACION:

ESPECIFICACIONES

PRUEBAS E INSPECCIÓN MATERIAL (NOTA 1)

SEP. EN LA BASE MEC

ESCALERA Y PLATAFORMAS

SISTEMA DE IGNICIÓN

SISTEMA DE IGNICIÓN

TIPO DE CLAS. SIT. IGN.

PARAMETROS DE DISEÑO DE PROCESO

CAUDAL DE GAS A COND. STAND.

PORCENTAJE DE QUEMA SIN HUMO:

TEMPERATURA DE GAS:

CÓDIGO DE DISEÑO/NORMA: API 537 ORIENTACIÓN: VERTICAL.

PÁGINA: 1 DE 2

DATOS DE DISEÑO

TIPO MECHERO

DISPOSITIVO RED. LLAMA

ESTACA

TIP

SEPARADOR



HOJA DE DATOS

FLARE



NOMBRE DEL EQUIPO: FLARE SERVICIO: GAS DE QUEMA

TAG: FL-1 N° REQUERIDO: 1

Mec. Serv. OtroAsis. AireMec. Vapor

Auto Sop. Vientos Torres Otro

K.O.D. Sello Liq. Combinado Ninguno

Si No

Si No

SM/FF FFG Piezo electricoSM/FF

Automatico Manual Ninguno

NEMA 7 NEMA 4X NEMA 4/7 Other

op.

K.O.D.

Elevado Encerrado En el piso

Sello Mol. OtroSello Liq.Arestallama

NoSi

Completa Por Ptos. BRParcial

Si

Si No

Hidrostatica Neumatica

Par

No

124

RATING TIPO-CARA

4" 1 150# BUTT WELD N1

24" 1 150# FAB PLATE N2

1/2" 1 3000 FNPT N3

120 V 15 Psig

120 V

NEMA 4 15 Psig

(NOTA 2)


A A.L. E.R.

POTENCIA ELÉCTRICA

NOTAS

NOTA 1: A SER SUMINISTRADO POR EL FABRICANTE.

DESCRIPCIÓN

CÓDIGO DE DISEÑO/NORMA: API 537 ORIENTACIÓN: HORIZONTAL.

PÁGINA: 2 DE 2

TABLA DE BOQUILLAS Y CONEXIONES (NOTA 1)



HOJA DE DATOS

FLARE



NOMBRE DEL EQUIPO: FLARE SERVICIO: GAS DE QUEMA

TAG: FL-1 N° REQUERIDO: 1


NOTA 2: REQUERIMIENTO DE GAS PILOTO Y DE PURGA A SER AJUSTADO POR EL FABRICANTE.

NOTA 3: EL EQUIPO CONTARA CON TERMOCUPLAS Y DETECTOR TIPO UV PARA LA DETECCION DE LLAMA EN EL TIP DEL MECHRRIO

SERVICIO

ENTRADA DE GAS

ENTRADA DE AIRE DE COMBUSTIÓN

GAS PILOTO

OBSERVACIONES

SISTEMAS AUXILIARES

BOQUILLAS

DIAMETROCANTIDAD

BRIDAS

CONTROL ELÉCTRICO

AREA ELÉCTRICA CLASIFIC.

GAS PILOTO

GAS PURGA

(NOTA 2)

125

ANEXO XIII. Imágenes en perspectiva Isométrica del Sistema de Alivio.

Figura a.- Sistema de Alivio de la Planta Destiladora de crudo.

126

Figura b.- Salida de los Intercambiadores de Calor al Cabezal.

Figura b.- Salida de la Fraccionadora V-3 al Cabezal.

127

Figura c.- Salida del Filtrador VF-2 al Cabezal.

Figura d.- Salida de la Desaladora V-2 al Cabezal.

128

Figura e.- Entrada del Cabezal al KOD y Salida del Cabezal al Flare.

Figura f.- Llegada del Cabezal al Flare.

SALIDA

LLEGADA

ENTRADA

129

Figura g.- Salida desde el KOD hacia las Bombas de Descarga.

Figura h.- Entrada a la Línea de 8” de la Desaladora V-2. (Retorno del fluido al Sistema)

SALIDA DEL KOD

ENTRADA A LINEA 8”

130

ANEXO XIV. Planos Isométricos del Sistema de Alivio de la Planta Destiladora de Crudo.

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