Diseño del sistema de Diseño del sistema de descarga a la atmósferadescarga a la atmósfera

Diseño del sistema de descarga a la atmósferaDiseño del sistema de descarga a la atmósfera

Evaluar el caudal máximo (simultaneidad)Evaluar el caudal máximo (simultaneidad)Casos:Casos: Falla de utilities: complejo de analizar. Puede afectar a todo el Falla de utilities: complejo de analizar. Puede afectar a todo el

establecimiento industrial. (Corte total o parcial de energía o agua de establecimiento industrial. (Corte total o parcial de energía o agua de enfriamiento)enfriamiento)

Incendio: Considerar la máxima simultaneidad. En ausencia de otra Incendio: Considerar la máxima simultaneidad. En ausencia de otra información, se considera que el área afectada por el incendio se limita a información, se considera que el área afectada por el incendio se limita a una superficie de 230 a 460 m2 (API Std 521 Ed 2007 Secc 7.1.2)una superficie de 230 a 460 m2 (API Std 521 Ed 2007 Secc 7.1.2)

Diseño del sistema de descarga a la atmósferaDiseño del sistema de descarga a la atmósfera

Descarga directa a la atmósfera

Cuando no existe un sistema de flare (ej: gasoductos, plantas de almacenaje de LPG)Potenciales problemas a analizar:

•No formar mezclas inflamables a nivel de suelo.(analizar con modelos de dispersión o con gráficos del API 521.) Se requiere una buena velocidad en la descarga. En caso de ser necesario, agregar válvulas de seguridad escalonadas para manejar descargas pequeñas)

•No superar niveles de toxicidad a nivel de suelo (ej gases con SH2) Analizar con modelos de dispersión.

•En caso de ignición, no superar niveles admisibles de radiación

Diseño del sistema de descarga a la atmósferaDiseño del sistema de descarga a la atmósfera

Antorchas elevadasAntorchas elevadasPermiten la combustión en forma segura, con bajos niveles de radiación Permiten la combustión en forma segura, con bajos niveles de radiación

Tipos constructivos

Diseño del sistema de descarga a la atmósferaDiseño del sistema de descarga a la atmósfera

Antorchas elevadasAntorchas elevadas

Humo: por combustión incompleta. Se Humo: por combustión incompleta. Se elimina inyectando fluidos que elimina inyectando fluidos que promuevan turbulencia (vapor o aire)promuevan turbulencia (vapor o aire)

Diseño del sistema de descarga a la atmósferaDiseño del sistema de descarga a la atmósfera

Métodos para evitar el retroceso de llamaMétodos para evitar el retroceso de llama

Sellos líquidosVentajas:

•Mantiene presurizado el header

•Permite dirigir descargas a distintos sistemas según presión

•Reduce el consumo de N2 de purga en la puesta en marcha

Diseño del sistema de descarga a la atmósferaDiseño del sistema de descarga a la atmósfera

Métodos para evitar el retroceso de llamaMétodos para evitar el retroceso de llamaGas de purgaGas de purgaAPI 521: El gas de purga debe permitir reducir la concentración de O2 a un API 521: El gas de purga debe permitir reducir la concentración de O2 a un

6% a una altura de 25 ft por debajo del tip6% a una altura de 25 ft por debajo del tipQ(Sm3/h)= 31.25.DQ(Sm3/h)= 31.25.D3.463.46..ΣΣxxii

0.650.65.K.Kii

xi= fracción molar del componente ixi= fracción molar del componente iValores de KiValores de Ki H2: +5.783H2: +5.783 C2H6: -1.067C2H6: -1.067 He: +5.078He: +5.078 CO2 : -2.651CO2 : -2.651 CH4: +2.328CH4: +2.328 C3H8: -2.651C3H8: -2.651 N2: +1.067 (sin viento)N2: +1.067 (sin viento) C4+: -6.586C4+: -6.586 N2:+ 1.707 con vientoN2:+ 1.707 con viento

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Métodos para evitarMétodos para evitarel retroceso de llamael retroceso de llama

Sellos moleculares y sellos dinámicos

Permiten reducir el caudal de gas de purga

Sin sello: Velocidad de gas de purga: 0.2 a 0.5 fps

Con sello: 0.01 a 0.04 fps

Fórmula de TOTAL

Sin sello: Sm3/h = 24000D3.MW-0565

Con sello: Sm3/h=12000D3.MW-0565

D en metros

(valores mucho mayores)

Diseño del sistema de descarga a la atmósferaDiseño del sistema de descarga a la atmósferaEfectos de la radiación térmica

BTU/h.ft2 Kw/m2 Tiempo para alcanzar el umbral de dolor (seg)

550 1.74 60 Valor al cual personal con vestimentas apropiadas puede estar permanentemente expuesto

740 2.33 40 1500 4.73 16 Intensidad a la cual se pueden realizar

operaciones de emergencia de varios minutos de duración por personal sin escudos pero con vestimenta adecuada. Deshidratación de la vegetación

3000 9.46 6 Valor máximo admisible para lugares a los que el personal puede tener acceso (por ejemplo la base de la antorcha) La exposición se limita a algunos segundos (suficiente para escapar) Ignición de la madera

5000 Valor admisible para estructuras sin acceso de personal

6300 19.87 2

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Cálculo de la intensidad de radiación sobre un determinado punto del suelo

API RP 521 cubre el diseño de antorchas subsónicas. Se admite una velocidad en la descarga que produzca un número de Mach entre 0.2 y 0.5

Para antorchas sónicas consultar al proveedor

Diseño del sistema de descarga a la atmósferaDiseño del sistema de descarga a la atmósfera

Antorchas : Longitud de llama vs calor liberado

1: fuel gas

2: gas de pozo

3:gas reciclo de reforming catalitico

4: efluente reactor reforming catalítico

5: unidad deshidrogenación

6, 7 : H2

Y = Long de llama en metros X= calor liberado watts

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. .4. .F QDK

Cálculo de la intensidad de radiación sobre un determinado punto del suelo

Q= Energía liberada KW

D= Distancia al epicentro (m)

F= Fracción de calor irradiado

K= intensidad (KW/m2)

τ = Fracción transmitida a través de la atmósfera

1/16 1/16100 300.79humedad relativa % D

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Δy ΔxY= o L L

u velocidad vientoX=uj velocidad del jet

Distorsión de la llama por el viento

Diseño del sistema de descarga a la atmósferaDiseño del sistema de descarga a la atmósfera

Knock out drumKnock out drum Objeto: Separar líquidosObjeto: Separar líquidos Las cañerías deben tener pendiente hacia él. De no ser posible hay que Las cañerías deben tener pendiente hacia él. De no ser posible hay que

instalar otros en puntos intermedios con sus correspondientes sistemas de instalar otros en puntos intermedios con sus correspondientes sistemas de bombeobombeo

Diseñar como separador para eliminar gotas de 300 micrones según el Diseñar como separador para eliminar gotas de 300 micrones según el método del API 521método del API 521

Prever adecuada capacidad de bombeo. Tener cuidado con la posibilidadde Prever adecuada capacidad de bombeo. Tener cuidado con la posibilidadde descarga de líquidos fríos que podrían flashear en la bombadescarga de líquidos fríos que podrían flashear en la bomba

Diseño del sistema de descarga a la atmósferaDiseño del sistema de descarga a la atmósfera

Diseño de colectores (descarga Diseño de colectores (descarga subsónica)subsónica)

Componer el mapa de caudales Componer el mapa de caudales para cada escenariopara cada escenario

Adoptar velocidad de descarga Adoptar velocidad de descarga Ma= 0.2Ma= 0.2

Comenzando desde la punta del Comenzando desde la punta del flare a presión atmosférica ir flare a presión atmosférica ir calculando hacia arriba, verificar calculando hacia arriba, verificar que no se exceda la máxima que no se exceda la máxima contrapresión en ninguna válvula contrapresión en ninguna válvula ni se exceda el rating de las bridasni se exceda el rating de las bridas