instituto Politécnico NacionalEscuela Superior de Ingeniería Química

e Industrias Extractivas

ESTRUCTURA D E ACTIVIDADES EN INGEN IER IA DE SISTEM AS PARA PLANTAS D E R EFIN A CION

T E S I SQ U E P A R A O B T E N E R E L T I T U L O DE:

ingeniero Químico IndustrialP R E S E N T A :

JOSE LUIS RUIZ GARCIA

México, D . F . 1985

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL T '¿0t i f

ESCU E iA SUPERIOR DE IN G EN IER IA QU IM ICA £ INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

, ->V" D IV IS ION DE SISTEMAS DE TITULAC ION-u.

SI Í.H1 I \M | V

OIU»1.1UUML'UU Meneo, D F ¡ 3 ¡je jm,10 Q¿ ¡ jgc

c JOSE a i s RUIZ GARCIA.Pasante de Ingeniero QUIMICO INCjSTRlAl. 1972-1976Presente

El tema de rraba¡o vio tesis para su examen profesional en la opcion TES*S ^EMQPIA DE EX^tP] ENCIAS.

es proouesto por el C iN„ DJdEN „tvJ3 rfAr’RUN. quien sera el responsable

de la l-tildad de trabajo que usted presente refenda al tema EaTKUlTURA DE ACTIVIDADES EN INGENIERIA DESISTEMAS RARA PLANTAS DE REFINACION "el cual deberá usted desarrolla' tle acuerdo LCn el siguiente orden

RESUMEN.I.- INTRODUCCION.

1 1 .- Estructura y alcance de actividades del departa ien o deINGENIERIA DE SISTEMAS.

IíI.- IMPORTANCIA DE LAS ACTIVIDADES DEL DEPARTAMENTO DE INGEMEKIA DE SISTEMAS.

IV.- CONCLUSIONES.CIBLlOaRAFIA.

I l l G R l l R F n r m ü K R A P P n M ,_______________________ IN f í R IIR F N IF M I IS RABROfk.____El Jefe del Departamento de Opción El Profesor Orientador

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

E S C U E H SU PER IO R OE IN G E N IE R IA Q U IM IC A E IN DU STR IAS EX TRA C T IVA S

MEXICO, D F, 13 de ju m o de 198ó

< JOSE LUIb RUIZ GARCIA.

l’a-ante de Ingeniero QUIMICO INDUSTRIAL.

Pre«ente

Lo*> ■Miscrito's tenuno-» el agrado He «formar a usted que, habi«.nd> prootdido a re\isar el borrador de la modalidad de titulación < orrespondien^e, denominado ESTRUCTURA DE ACTIVJPrtDE$ EN --INGENIERIA DE SISTEMAS PARA PLANTrtS DE REFINACION.

encontramos que el oitado trabajo y/o provecto de tesis, reúne los requisitos para autorizar ei Examen Pro fesional v proceder a su impresión según el ca^o, debiendo tomar en oonsideidcion las indicaciones, y corree riones que al re&pecto se le hicieron

AtentamenteJURADO

SECRETARIA

O EO U C A C IO N P U B L IC A

m rg' r t p —-Expediente

R E S U M E N

En el presente trabajo se informa de las actividades - desarrolladas por el Departamento de Ingeniería de Sistemas; dicho departamento, estí agrupado con otros y en su conjunto constituyen la División de Proceso de la Subdirección de Ing£ niería de Proyectos de Plantas Industriales en el Instituto - Mexicano del Petróleo.

A manera de introducción, se describe la estructura y organización de una compañía de Ingeniería de Proyecto, indi­cando las especialidades que intervienen y su función en el - desarrollo de un proyecto industrial.

Posteriormente se explican y analizan las actividades del departamento en cuestión; en principio se comentan traba­jos preliminares y fundamentales como es el caso del estudio de distribución de plantas y equipo. Asimismo los servicios - auxiliares tanto primarios como secundarios son abordados de manera similar. Se hace hincapié en los diagramas de tubería e instrumentos (servicios auxiliares).

Finalmente, se expone la relación existente de las ac­tividades en estudio con las actividades realizadas por otras especialidades, haciendo uso de la ruta crítica para analizar de una manera má.s clara y simple esta relación.

I. INTRODUCCION

El presente trabajo tiene como objetivo, ofrecer al - -

Ingeniero Químico iniciado o interesado en las actividades de­

sarrolladas en la especialidad de Ingeniería de Sistemas, den­tro de la Ingeniería de Proyecto, un estudio global y suficien

te de estas actividades.

Primeramente se hará una descripción introductiva de la

Ingeniería de Proyecto, entendiendo ésta como la integración y coordinación de todas las actividades técnicas que han de rea­

lizarse para diseñar una instalación productiva, lo cual origi^

na se formen varias divisiones que diseñan, coordinan, procu--

ran y desarrollan la ingeniería necesaria para la obtención --

del proyecto deseado. En una compañía de Ingeniería de Proye£ to con una estructura organizada y extensa se pueden citar las

divisiones de Ingeniería de Detalle, Investigación Química, -- Proceso, Administración y Control de Proyecto, Procura, Compu­

tación Electrónica y Construcción.

En el Instituto Mexicano del Petróleo, de las divisio­nes mencionadas, es de interés especial la División de Proceso,

porque en esta división se encuentra el Departamento de Inge­

niería de Sistemas. Los Departamentos involucrados en esta --

división, se indican en el diagrama de bloques 1 .1 .

A continuación se describe brevemente las funciones de­sempeñadas de Ingeniería de Proyecto por las divisiones mencio

nadas.El desarrollo de nuevos procesos y el mejoramiento de -

- 2 -

U DIAGRAMA DE BLOQUES INDICANDO LOS DEPARTAMENTOS

INVOLUCRADOS EN LA DIVISION DE PROCESO.

los existentes se inicia en las Divisiones de Investigación -- Química y de Ingeniería. El interés primordial son los nuevos

conceptos químicos e ingenieriles de importancia industrial y la creación y el mejoramiento de nuevas herramientas de inge­

niería. Su campo de desarrollo abarca desde la investigación exploratoria -para determinar el potencial práctico y económi­

co de nuevas ideas prometedoras- a la computación y correlación

de datos requeridos en el diseño de plantas comerciales.Cuando se ha comprobado que una nueva idea es factible,

los especialistas de investigación de procesos localizan las -

variables importantes, usando equipo a escala simulando unida­

des comerciales. De esta manera, una planta piloto puede ser construida para probar la operabilidad del proceso y determi­

nar la información necesaria para el diseño final.

Otra importante función de la División de Investigación

Química y de Ingeniería es el mantenimiento de los Libros de -

Datos Técnicos acumulados a partir de cientos de operaciones -

de plantas piloto, de los informes de operación de plantas en todo el mundo, de literatura sobre química e ingeniería quími­

ca y de investigaciones especiales abarcando estudios químicos, metalúrgicos, de operación y mecánicos.

Toda esta información proporcionada por las Divisiones

de Investigación Química y de Ingeniería, sirven como base

para el desarrollo de ingeniería en la División de Proceso.Los ingenieros de desarrollo de procesos analizan det<í

nidamente la solidez de los estudios, extrapolaciones, y el -

enfoque analítico del diseño; asimismo evalúan la confiabili-

dad y suficiencia de la información de la planta piloto y los

problemas de escalamiento. Preparan el diseño inicial del -- proceso para su evaluación preliminar, hacen modificaciones -

al proceso basados en la información experimental y elaboran

el diseño final para la primera planta comercial que empleará

el nuevo proceso. El control técnico se mantiene durante el

diseño, puesta en marcha y operación de la planta.

Para determinar la secuencia de los procesos, se busca

el punto óptimo de equilibrio entre el costo de instalación y

el costo de operación, adaptando cada diseño del proceso para

ajustarlo al sitio en particular donde la planta será construí_

da y para obtener las máximas ventajas de la específica situa_ ción del cliente con -respecto a su materia prima, combustibles,

costos y características de los servicios auxiliares.Al establecer los requerimientos de una nueva planta, -

se hace una evaluación exhaustiva de los efectos de tales fac­

tores como disponibilidad de materias primas, inversión inicial,

costos de operación, demanda del mercado, pureza de los produc tos y flexibilidad de la operación para alcanzar los requerimien

tos variables futuros.A través de un libre intercambio de ideas en todas las

áreas de ingeniería de proceso, las habilidades desarrolladas

por un grupo de especialistas son a menudo utilizadas por - otros grupos, lo cual da diferentes enfoques a la solución de

problemas específicos en el diseño de plantas.El ingeniero de proceso tiene como función principal el

- 5 -

diseño de proceso de las plantas como punto de partida para la

ingeniería de detalle, construcción y operación de las mismas.

La ingeniería de proyecto en todas las fases de diseño

de una planta se debe llevar a cabo en una secuencia ordenada.

Debido a un gran número de equipo y materiales a diseñar y es­

pecificar resulta complicado mencionarlas en su totalidad, - -

pero se puede indicar el caso de cimentaciones, hornos, inter-

cambiadores de calor, tanques, reactores, filtros, soportes es_

tructurales, bombas, compresores, equipos especiales, sistemas

eléctricos, tuberías, instrumentos y aislamientos.Se debe poner atención a los requerimientos de servicios

e instalaciones auxiliares para una planta industrial completa.

Entre los diversos servicios auxiliares se pueden menciorar los

sistemas de generación de fuerza, los sistemas de enfriamiento,

los sistemas de combustibles, el sistema de aire.Para mejorar la eficiencia de diseño y acelerar la inge­

niería se utilizan dos herramientas importantes que son: la com

putadora electrónica y las maquetas o dibujos tridimensionales.

Se emplean computadoras para el diseño de hornos, intercambia­dores de calor, torres de fraccionamiento y cimentaciones; en -

el diseño de tanques y recipientes, el análisis de esfuerzos de

sistemas complejos de tuberías y la tabulación de materiales.Las maquetas ofrecen una visión completa de la ínstala--

ción real por representar la altura de los equipos a escala.

Los ingenieros de diseño trabajan conjuntamente con los grupos de compras, con el objeto de ayudar técnicamente en las

actividades de procura, seleccionando los equipos que utilicen

mejor la energía, evaluando su rendimiento v sus requerimientos

- 6 -

de mantenimiento e instalación.

La División de Procura tiene las funciones de compras,

inspección, expeditación y tráfico, menteniendo oficinas per­

manentes en áreas determinadas del mundo para realizar compras

con mayores ventajas, simplificando además la selección de los

mejores proveedores de equipo y materiales.

Al integrar la División de Procura en una organización

de ingeniería y construcción se tiene la ventaja de poder com­parar los plazos de entrega y los precios. De esta manera es

posible ajustarse perfectamente a la fecha de arranque de la -

planta, obteniéndose una adecuada rentabilidad de la inversión.

La división de procura se halla dividida en los siguien tes grupos:

El grupo de inspección se encarga de supervisar los mé­

todos de fabricación de los proveedores para asegurar y mante­

ner una conveniente calidad en los materiales y equipo para la

nueva planta.

El grupo de expeditadores de asistencia a los proveedo­res para resolver problemas en la programación de su producción

o en el abastecimiento de materiales. Se encargan de expeditar

planos y datos de los proveedores.El grupo de tráfico resuelve los problemas involucrados

en el transporte de equipos y materiales a los sitios de cons­trucción, de la manera más adecuada y económica. El personal -

de tráfico esta encargado de los controles de importación y ex portación usados en todo el mundo, como también con las leyes de administración de aduanas, y finalmente la División de Cons_

tracción, organizada en personal de oficina y personal de campo con grupo

- 7 -

permanente de administración. En esta división se planean todos

los trabajos de construcción, se analizan los controles, la ca­

lidad y los costos hechos en la ohra, se desarrollan nuevos mé­

todos programando el avance del trabajo y el uso de maquinaria

pesada^ se coordinan las actividades de seguridad, seguros y re

laciones laborales. Dentro del grupo de administración se tie­

ne un gerente residente de construcción (cabeza del grupo), apo

yado por un grupo permanente de expertos en ingeniería y cons­trucción y por un grupo temporal de supervisores para cada una

de las diversas especialidades.

Los gerentes de construcción ayudan en diferentes aspe£

tos en el establecimiento de los métodos de construcción, entre los1 cuales podemos citar;'

- Determinar la secuencia de construcción

- Definir el grado óptimo de fabricación en talleres- Establecer pronósticos de costos- Seleccionar herramientas y equipos de construcción

* Promover la armonía de las relaciones laborales en el

sitio de la obra.

Los estudios de maniobras ayudan a seleccionar los mejo res equipos y a planear las cimentaciones de las grúas. El gra­

do de ensamble en el campo se establece también, para instalar talleres de fabricación en la obra que sean económicos. Se pla­

nean caminos, servicios temporales para la construcción con el

fin de aminorar los problemas de tráfico. Se establecen formas

de entrenamiento para capacitar y calificar soldadores y radio- grafistas con el fin de utilizar la mano de obra local y elimi­

- 8 -

nar en lo posible la necesidad de importar mano de obra especia lizada desde sitios distantes.

Las actividades en la oficina y en el campo están ente­

ramente ligadas con actividades de procura, de tal manera, que

la planta se termine de acuerdo con el programa, satisfaciendo

las normas de calidad a un costo mínimo de inversión.

La División de Coordinación y Control es la en­cargada de integrar el diseño y construcción de una --

nueva planta, controlar el trabajo de diferentes especialistas, de cientos de operaciones diversas y de innumerables detalles.

Provee al cliente con programas, especificaciones, dibujos y --

datos de costo cuando le son requeridos, v le mantiene informa­do sobre el desarrollo en construcción. Su función más importan te es el control que ejerce sobre los costos v tiempos de obra.

Usando sistemas de programación y control de costos, puede con­

trolar las horas-hombre y los gastos dentó de los límites prefi^

3 ados.

El programa maestro de un proyecto es la herramienta --

principal del gerente para coordinar e integrar las funciones - de ingeniería, compras y construcción y dar un plan coherente -

al proyecto. El uso de computadoras ayuda a coordinar más de --

3Q,Q0Q actividades diferentes.Antes de incurrir en gastos en un proyecto, se debe con

tar con un sistema de control de cos-tos, el cual proporciona;

- Costos normales reales para cada segmento del trabajo con respecto al tiempo, a materiales o a ambos,

- Información periódica de los gastos realizados y fe­cha de terminación del proyecto,

- 9 -

- Información periódica de pronósticos de costos a la -

terminación de obra.

- Revisión y análisis de diferencias entre el costo

final estimado y el presupuestado.Mediante este sistema se establece regularmente el cua­

dro final de costos para ingeniería, compras y construcción, --

conforme se comprometen los fondos del proyecto. La evaluación

continúa durante todo el proyecto, ayuda a reconocer a tiempo -

los problemas potenciales y permite tomar prontas medidas correc

tivas para mantener el costo final de la planta dentro de lo --

especificado.El presente trabajo tiene como objeto describir algunos

sistemas de servicios auxiliares, como el sistema de aceite de

"Flushing" (usado para progeger superficies sujetas a fricción

y el líquido que fluye, contra el congelamiento en servicios -

sucios con lodos y sólidos contaminantes), sistema de enfria­

miento, sistema de combustibles, sistema de aire, sistema de -

relevo de presión y purga, los cuales sirven de información al

Ingeniero Químico interesado en estas actividades. En estos --

sistemas se dan características para el diseño de equipos y tu

berías incluidos en los mismos, así como esquemas típicos de -

instrumentación de equipo. Este trabajo se inicia con la ela­

boración del plano de localización de plantas industriales por la importancia que representa esta actividad en el Departamento

de Ingeniería de Sistemas y en el capítulo final se sigue el - camino crítico que tienen las actividades del departamento, lo

cual sirve de ayuda en el control de éstas.

10

II. ESTRUCTURA Y ALCANCE DE LAS ACTIVIDADES DEL DEPARTAMEN­TO DE INGENIERIA DE SISTEMAS.

1.- Estructura de las actividades de la especialidad de In­geniería de Sistemas.

A} Elaboración del plano de localización de plantas indus­triales .

B) Sistema de aceite de "Flushing".

C) Sistema de enfriamiento.

D) Sistema de combustibles.

E} Sistema de aire.

F) Sistema de relevo de presión y purga.

2.- Alcance de las actividades en la División de Proceso.

2.1 Alcance del paquete de Ingeniería Básica.

»2.2. Alcance de la Ingeniería de Detalle de especialidades de

proceso.

- 11 -

A. ELABORACION DEL PLANO DE LOCALIZACION DE PLANTAS INDUS­

TRIALES.

A.1 GENERALIDADES

Después de terminar los diagramas de flujo de proceso y antes de empezar el diseño detallado de estructuras, conductos

e instalaciones eléctricas, debe planearse la distribución de

las unidades de proceso

La distribución del equipo y áreas que integran una - -

planta resulta ser la clave para obtener una buena operación,

una mejor construcción económica, una localización funcional -

de equipos y edificios, un mantenimiento bien planeado y efi­

ciente, así como la seguridad tanto del personal como del equi

po.

La distribución debe ser lógica y con estética con la -

finalidad de lograr mayor eficiencia y adaptación del personal

a su trabajo, reduciéndose de esta manera el número de acciden

tes y errores en la operación de los equipos.

Al plano de localización le corresponde informar acerca

de la distribución de todas las áreas de proceso, almacenamien

to, servicios auxiliares, administrativas y de futura amplia­

ción, además de las estructuras de los soportes de tubería,

accesos y todo lo indispensable para que una planta se conside^

re funcional.

Para obtener una buena distribución se debe preveer el

caso de que falle el equipo parcial o totalmente, considerando

- 12 -

además la situación en que sea necesario el uso de una grúa o

el acceso de un vehículo para el transporte de partes de los -

equipos a las áreas de mantenimiento.

En el plano de localización deben ser considerados como

críticos para la distribución de los equipos, los siguientes -

factores: orientación de la planta, dirección de los vientos -

dominantes y reinantes, ubicación de equipos que manejen subs­

tancias peligrosas en zonas especiales. También se debe tener

como crítica la disponibilidad de espacio en un caso de emer­

gencia, en donde se requiere un rápido acceso del personal a -

todas las áreas de trabajo.La secuencia lógica que debe seguirse en la distribución

de la planta está constituida por cuatro etapas principales:

PRIMERA: Determina el área a distribuir, que puede ser

una sección cuando se trate de una expansión,

o bien de una nueva planta, se le denomina de

"Localización".

SEGUNDA: Comprende un arreglo preliminar de toda la - -

planta; aún no se consideran detalles y está - sujeta a cambios sugeridos por el cliente o --

por los que intervienen en el proyecto, se le - denomina de "Distribución General".

TERCERA: La ordenación y localización detallada de maqui^

naria, equipos y todos los elementos que inte­

gran la planta, se le denomina de "Distribución

Detallada".

13

CUARTA: En esta fase queda afinada la distribución delos elementos de la planta. Se le denomina de "Instalación".

El tiempo dedicado a cada etapa, depende de la magnituddel proyecto.

Un análisis del tamaño de la planta o del complejo in- íustrial es básico para determinar el número de planos que de­

ben elaborarse. Por ejemplo, en una planta pequeña será sufi­

ciente un plano, en donde quedará definida la distribución to­

tal de áreas de proceso, servicios, edificios, etc. Es clarc

que en una planta de mayor capacidad, se requerirá de la elabo

ración de una serie de planos llamados "unitarios", los cuales

mostrarán la distribución de equipos para cada área, pero ade­

más se debe elaborar un Plano de Localización que integre todas

las áreas indicadas.

Se recomiendan tres tipos de recursos para la represen­

tación de los equipos y áreas en planta, que tienen un solo --

objetivo; la visualización del proyecto.

El primer recurso consiste en planos y dibujos usados -

en todas las etapas del proyecto, este tipo de representación

tiene como ventaiasel de elaborarse con rapidez, bajo costo y -

resistente al uso constante, además que puede modificarse sin

mucha dificultad y elaborarse en varios tamaños usando una es­

cala que permita observar todos los elementos que integran la

planta.

El segundo recurso consiste en el uso de plantillas. La

ventaja principal es que pueden ser cambiadas con facilidad, -

- i a -

lo cual ayuda a realizar varios simulacros de distribución. Su

uso principalmente se hace al inicio del proyecto para dar una visión inmediata y objetiva de la planta.

Como tercer recurso tenemos los modelos tridimensiona--

les o maquetas, en las cuales se muestra con mayor detalle la

distribución en la planta. Estos modelos ayudan a la prepara­

ción del personal de arranque de ésta, ya que es una represen­

tación a escala, que permite obtener una visualización más cía

ra de los espacios de operación.

La desventaja de estos modelos está en su costo. El --

material y mano de obra usados en los modelos tridimensionales

incrementan el costo del proyecto, debido a la inversión por - material y los consumos de horas-hombre excesivos en su reali­

zación .La importancia del Plano de Localización lo lleva a si­

tuarlo como un eslabón en el proyecto. Por ejemplo, el Departa

mentó de Ingeniería de Tuberías, encargado del trazado de las

líneas lo utiliza en todas sus actividades.Asimismo, resulta fundamental para el Departamento de -

Ingeniería Civil, encargado del diseño de los puentes, cimenta

ciones de todos los equipos y estructuras de la planta. El De­partamento de Ingeniería Eléctrica cuya principal actividad consiste en do­

tar de energía eléctrica todas las áreas de la planta que así lo requieran, lo utiliza también al hacer la distribución de fuerza. El Departamento de

Arquitectura encuentra en él las coordenadas de los edificios que se dise­

ñarán, como son los cuartos de control, de compresores y ser vicios, además de talleres de mantenimiento, bodegas y --

15

todas las construcciones que necesite la planta.

Cuando el Plano de Localización ha reunido las caracte­

rísticas necesarias para su terminación, se presenta al clien­te con el objeto de recibir sus comentarios, principalmente --

los referentes al mantenimiento, seguridad y operación.

A. 2 SECUENCIA DE ELABORACION1 DE UN PLAN'O DE LOCALIZACION.

Determinar a escala el área requerida, si se prefiere -

se puede cuadricular el área en módulos de 1 0 m. x 1 0 m., con

línea delgada y tenue.

Señalar el norte de la construcción y el norte geográfico,

además de la dirección de los vientos dominantes y reinantes.

Determinación del origen de las coordenadas, preferente^

mente se elige la esquina inferior del lado izquierdo como - -

cero-cero y se desarrolla un sistema de coordenadas internas.

Representar los puentes de tubería, identificando los -

soportes y asignándoles sus coordenadas correspondientes.

Dibujar todos los equipos, indicando sus coordenadas y

la clave que les corresponda.

Mostrar las calles de acceso a la planta con línea som­

breada.

Dejar un espacio para la lista de los equipos que com­

prende la clave y nombre de éstos, la representación de ios nive­

les en las -estructuras y su elevación.

1 6

A. 3 DIFERENTES PLANOS DE LOCALIZACION

El número de planos de localización necesarios para in­

cluir toda la planta, depende de la magnitud de la misma.

Para los estudios de distribución, resulta conveniente clasificar estos planos en: Plano de Integración y Plano de -- Localización General de Equipo.

A.3.1 PLANO DE INTEGRACION (Plano de Localización General).

La representación de todo el conjunto industrial (refinería ó com

piejo) genera este plano, el cual muestra la distribución relativa entre -

áreas de proceso y de servicios auxiliares, edificios administrativos,calles,

áreas de almacenamiento, áreas de carga y descarga, así como:

- Zona de tratamiento de condensado y combustible de

calderas.

- Zona de calderas, zona de turbogeneradores.

- Cuarto de compresores.

- Cuarto de equipos eléctricos.

- Subestaciones eléctricas.

- Cuarto de Control.

- Lagunas para tratamiento de afluentes.

- Trincheras.- Soporte de Tuberías entre áreas.- Bodegas.

- Almacenes

- Diques para tanques de almacenamiento.

- 17 -

- Central contra incendio y laboratorio.

- Talleres y- estacionamiento.

- Terreno para futuras ampliaciones,

- Zonas verdes.Contendrá además los límites del complejo industrial, -

vías de acceso como carreteras, vías de ferrocarril.

La lista anterior se encuentra sujeta a alteraciones. -

Por ejemplo, un complejo industrial puede requerir se presenten

todas las áreas mencionadas; pero en cambio una planta pequeña

puede no incluir algunas de las áreas indicadas.

La elaboración de este plano, debe considerar la posi­

ción de las plantas adyacentes para evitar la llegada de ven­

teos flamables, malos olores o subtancias toxicas.

Es importante también conocer el mapa topográfico del -

terreno donde estará construida la planta. Las unidades de --

proceso se acondicionarán a superficies planas, en las partes

altas generándose un flujo por gravedad hacia tanques de alma­

cenamiento de productos y las áreas de servicio se localizarán

en las partes bajas para ofrecer mayor seguridad al personal

que trabaje en el área de proceso y oficinas.

La localizacifln en las partes bajas para las áreas de -

almacenaje, carga y descarga de productos y materia prima, ayu

da al diseñador a especificar los sistemas de bombeo y en al­

gunos casos eliminarlos.

Cuando se ha analizado el terreno y definido cada área,

corresponde a la especialidad de Ingeniería de Sistemas iniciar

el Plano de Localización General de Equipo.

13 -

p A R E c I P t e n t e s

E A C A M B I A O O R E S D E C A L O R

G A B O M B A 5

VD

06 94TER1A F I G . A lP LA N O OE LOCALIZAC IO N TIPICO

A C O T . S IN E S C A L A

I I M I T I - 5 I I L 0AT f cR I A

P L A N O O E L O l A L I Z A C I ON A C Ü T S I N £ S C A L A

A.3.2 PLANO DE LOCALIZACION GENERAL DE EQUIPO.

En este plano se encuentran distribuidos y loca­

lizados todos y cada uno ¿le ios equipos que integran la

planta, por lo que es considerado como un documento crítico en

el diseño y construcción de la misma. Muestra además, una lo­

calización de los edificios y todas las áreas necesarias que -

hacen funcional la planta junto con la localización de todas -

las estructuras, caminos, vías de ferrocarril, áreas de almace

namiento y administración, así como la soportería de tuberías.

Un diseño adecuado del plano, redundará en un menor - -

costo del proyecto, correspondiente a la disminución en el - -

empleo de tuberías y accesorios; se reducen los tiempos de cons

trucción en una buena distribución de los equipos, al evitarse

los problemas de interferencia entre las cimentaciones, se me­

jora la operación de la planta y además se evitan futuros acci

dentes que producen pérdidas económicas.

La elaboración del plano de localización general de - -

equipo deberá estar apoyada por información confiable. Una --

parte es proporcionada por el cliente y la información faltan-

te deberá ser generada por las personas involucradas en la rea

lización del proyecto.

Como información importante necesaria para iniciar un -*

Plano de Localización está el Diagrama de Flujo de Proceso. --

Este diagrama muestra un panorama general del proceso, el cual

aunado a la descripción del mismo, proporciona en detalle la -

secuencia de elaboración de los productos. De esta forma se -

21

conocen los equipos empleados, así como las características --

tanto de materias primas como de productos y de la forma en que

éstos serán suministrados y entregados, respectivamente, en los

límites de batería de la planta.

En la distribución del equipo se considera también como

información fundamental las bases de diseño. Este documento -

define todos los requerimientos de la planta, además de la lo­calización geográfica y las características climatológicas del

sitio de construcción. Aunque no define el tamaño de los equi_

pos, si establece las limitaciones Jel proyecto y el área con que cuenta el ingeniero para integrar todos los elementos de -

la planta.

Además de contar con la información indicada se recomien

da disponer también con la siguiente:

- Mapa topográfico.

- Localización geográfica del área.

- Localización de caminos y carreteras de acceso al lugar.

- Condiciones delsuelo.

- Requerimientos del cliente.- Dimensiones preliminares de equipo.

- Dimensiones preliminares de edificios.- Información de plantas similares.

Al desarrollar este plano se deberá contar con la sufi­

ciente información de los equipos para hacer un análisis de su

operación y mantenimiento, evitando de esta forma interferen­

cias con los equipos adyacentes.

- 22

Se puede tomar como referencia información de espacia-

mientos mínimos recomendados como son las tablas Al, A2, A3, en

donde se muestra la distancia que debe existir entre los equi­

pos, 8 bien la separación de una área a un equipo determinado.

Después de la distribución se deben analizar las áreas

más susceptibles de producir un incendio. Por lo cual deben --

conservarse las calles de acceso para vehículos de auxilio o -

del personal de emergencia y además, conservar los accesos a -

todos los equipos para extinguir el fuego.

Si la elaboración del plano de localización se basara -

completamente en la información proporcionada por las tablas -

de distancias mínimas, posiblemente se tendría una planta con

máxima seguridad, pero sería de un alto costo por consumo ma--

yor de área y tubería, además en mayores costos de urbaniza- -

ción. Con la finalidad de evitar este mayor costo, es necesa­

rio combinar la experiencia con esta información.

CONTENIDO DEL PLANO DE LOCAL IZACION GENERAL

DE EQUIPO

Los elementos más comunes que intervienen en su dibujo,

son los siguientes:- Soportería de la tubería- Cuarto de control eléctrico (control de motores, alumbrado,

subestación).- Cuarto de control

- Caminos y accesos- Recipientes verticales- Recipientes horizontales

23 -

TABLA a . i . DISTANC IAS RECOMENDADAS PARA DISTRIBUCION

DE EQUIPOS EN PLANTAS INDUSTRIALES

762

12201525”3050

244

2 42!

762

1525 1525-3030

C O L U M N A OE

DESTILAC ION

R E A C T O R

CAMB IADOR DE

C A L O R

R E C I P I E N T E A

P R E S IO N

R E C IP I E N T E

A T M O S F E R IC O

B O M B A

C O M P R ESO R

C U A R T O DE

C O N T R O L

S O P O R TE DE

T U B E R IA

3 050

762

1525

1525

1525

1525

3050

Í525

3050

1525*3050 1525

2DIAM

30506100

NO TA S .

1.“ DISTANCIA EN cm2.- PARA HORNOS ARRIBA DE 2 4 .6 Kfl/cm2

EL ESPACIAMIENTO A UN HORNO ADYACENTE SERA DE 9 0 0 cm MINIMO

TABLA A 2

DISTANCIAS RECOMENDADAS PARA DISTRIBUCION

DE EQUIPOS EN PLANTAS INDUSTRIALES

I O ISTANCIA EN METROSEN HORNOS ADYACENTES A M AS DE 25Ka/cn¿Qí O PERAC ION L A DISTAN CIA ENTRE ESTOS ES 9n\ MINIMA

3 ENTRE HORNOS Y TANQUES DE LIGE­ROS LA SEPARACION ES Z3m

4-CON SISTEMA SOBRE LA AUTOlGNlClON

130 75

UN IDADES DE PROCESO 15o 30

C A LD ER A S

HORNOS A FUEGO

D IREC TO

REC IP IENTES DE PROCESO

CASA D E COMPRESORES

DE GAS

CASA D E BO M BAS DE

A C E IT E

CUARTO DE C O N TRO L

H a S O

QUEMADOR D E DESFOOUE 60 o 90 60o »0S0o90 60 o 90

TANQUES DE ALMACENA

M IEN T O DE PRODUCTO6 0 ú 9 0

TANQUES DE ALMACENA

M IEN TO DE PETRO LEO30Q60

I5 o75

BO M BAS CO NTRA

INC EN D IO15 a 3 0

TABLA A 3 DISTANCIAS EN METROS RECOMENDADAS PARA DISTRIBUCION DE EQUIPOS EN REFINERIASim

(CONSULTAN NOTAS DEL I AL II ) I* ' )

TANQUES DE MEZCLADO

SERVIC IOS D E CARGA

Y D ESC A RG A

- Compresores

- Bombas

- Cambiadores de calor

- Hornos o calentadores a fuego directo

- Torres

- Reactores

- Condensadores

- Coordenadas de equipo y estructuras

- Claves de los equipos

NOTAS:

1. Consideraciones especiales deberán ser dadas para la --

instalación de hidrantes y monitores contra incendio.

2. Fuentes con flama abierta serán localizadas a una dis­

tancia no menor de 30.S m.(100 pies) de cualquier área

de vapores peligrosos.

3. Entre límites de batería.

4. Los tanques con capacidad mayor de 10,000 barriles de­

berán localizarse a una distancia mínima de 76 m. (250

pies) y los de menos de 10,000 barriles a 46 m, (J50 --

pies).

5. Los tanques con capacidad superior a 5,000 barriles de­

berán instalarse a una distancia mínima de 61 m. ( ' 2 0 0 -

pies) y los de menos de 5,000 barriles a 30.5 m. (100 -

pies).

6 . Considerando área de 7.6 m. (25 pies) a 15.2 m, (50 - -

pies).

29

7. Los controles pueden ser instalados adyacentes a, ó a - un lado del equipo.

8. Quemadores de desfogue menores de 23 m. (75 pies) esta­rán a una distancia de 92 m. (300 p i e s ) , con quemadores superiores a 23 m. (75 pies) a una distancia de 61 m. - (200 p i e s ) .

9. Tanques con capacidad superior a 10,000 b a r r i le s estarán

espaciados 1/2 diám etro, tanques de 10,000 a 50,000 ba­r r i l e s 1 diámetro de separación y tanques arriba de * -

2 50,000 barriles requerirán una consideración especial.10. Cuartos de edificios administrativos incluyen: oficinas,

talleres de mantenimiento, cafetería, laboratorios, hos­pital, estacionamiento.

11. Los tanques de propano, de preferencia, deberán estar - aislados en la sección más alejada de la planta,

A.4 CRITERIOS UTILIZADOS EN LA DISTRIBUCION DE EQUIPOS YAREAS EN UNA PLANTA.

Es indispensable para cumplir con las normas de seguri­dad y los requerimientos del cliente, establecer criterios para la distribución de equipos y áreas en el diseño de plantas.

Los criterios para el desarrollo de la distribución se -«pueden clasificar en dos tipos: Criterios Generales y Criterios Específicos-.

- 30 -

So utilizará la distribución por secuencia del proceso -

de preferencia, que consiste en hacer la localización de acuer­

do al diagrama de flujo de proceso; la ventaja de esta técnica

es minimizar los recorridos de tubería.

Se debe considerar una futura expansión, que puede ser -

de una unidad o bien, de toda la planta. Cuando se planee una -

mínima expansión, debe dejarse un 20% de espacio en los soportes

de tubería para futuras líneas y un 25% para el caso de una - -

sola unidad.

El cuarto de control se localizará lo más cerca posible

de la unidad de proceso, pero considerando una distancia óptima

de 9 .m, (3Q pies],

El cuarto de compresores se deberá localizar lo más cer­

ca del cuarto de control con objeto de vigilar la operación de

los compresores que en la mayoría de los casos son vitales para

la planta, por depender de ellos los sistemas de control y otros

servicias de mucha importancia.

En terreno accidentado las unidades de proceso se locali^

zarán en las partes más altas con el fin de evitar inundaciones

por derrames de los tanques, o bien por la fractura de los mis­

mos y de esta forma evitar un incendio al llegar a una zona de

fuego externo.

Las líneas de aleación de diámetros mayores de 35,5. cm.

(14 pulg.) y líneas a dos fases deberán estudiarse con el obje­

to de que los recorridos sean mínimos.

\.!.l CRI^..xO¿ g e n e r a l e s a c o n s i d e r a r s e

31

Las áreas de carga de carros tanque deberán localizar­

se a una distancia conveniente del área principal de la plan­

ta debido al peligro de fuego. Además se preverá también de

carreteras de acceso y espuelas de ferrocarril.

En torres de enfriamiento se conservará una distancia

de 15 m. (50 pies) a cualquier horno, orientándose de manera

que los vientos dominantes y reinantes tengan una dirección a

lo largo de la torre. La dirección de los vapores de agua no

deberá ser hacia las áreas de proceso y menos a lugares muy -

transi tados,

Cuando el área que se utiliza para la planta tiene ca­

nales y ríos, se deherá indicar la dirección de la corriente

con el objeto de localizar las tomas y los servicios de trata

miento de agua adecuadamente.

Se deberán preveer carreteras de acceso o espacios li­

bres atrás de la linea de equipos principales. Para los edifjl

cios tales como cuartos de compresores, control, mantenimiento

y eléctrico se deberán mantener en ambos extremos sus accesos

necesarios, de la misma manera para tanques de almacenamiento

y en general para los lugares que requieran equipos móviles -

para el manejo de materiales.

A.4.2 CRITERIOS ESPECIFICOS

A.4.2.1 BOMBAS

Normalmente se deben colocar abajo de los soportes de

tuberías; no se recomienda una área específica para todas.

- 3 2 -

La bomba deberá colocarse lo más cerca posible del -

tanque del cual succionarán, con el objeto de reducir las -

pérdidas por fricción y evitar la vaporización del liquido

en la succión de la bomba; es conveniente analizar por tanto,

la localización conjunta de recipiente-bomba.

La descarga se deberá situar a 60 cm. ( 2 pies) fuera

de la línea central de las columnas de los soportes de tube

ría previendo que la base de su cimentación no interfiera -

con las de la soportería.

Las bombas localizadas en línea pueden ser espaciadas

en aproximadamente 2.15 m. (7 pies) a centro de líneas para

bombas medianas, aumentando para bombas grandes y disminuyen

do para bombas pequeñas (ejemplo: dosificadoras).

A. 4.2.2 1NTERCAMBIADORES DE CALOR

Se recomienda distribuirlos de acuerdo al diagrama de

flujo de proceso con el objeto de disminuir los recorridos -

de tubería.

Los intercam&iadores pueden ser instalados verticalmen

te para conservar espacio en el piso. Los verticales pueden

ser cambiados a horizontales cuando la altura de la instala­

ción es restringida.

Para el mantenimiento se deberá colocar el cabezal de -

tal forma que se comunique a una vía de acceso y así facili­

te los movimientos de la grúa.

La cubierta final de la coraza quedará al frente de la

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red de tuberías y alineada a 60 cm. C2 pies).Cuando se carezca de espacio, ios cambiadores se po­

drán localizar estacados; siempre y cuando su altura no - - exceda de los 460 cm. (15 pies) arriba de la línea central.

En el caso de intercambiadores de servicios diferen­tes, deben contar con un espacio entre sus cuerpos lo sufi­cientemente grande para facilitar el montaje de válvulas de control y bloqueos en paralelo con el cuerpo. El espaciona- miento mínimo que debe existir entre ellos es de 50 cm. (20 plg.), aunque en el desarrollo de un plano se usa un mínimo de 61 cm. ('2 pies) para considerar la línea de dibujo.

A. 4.2.3 RECIPIENTES

De acuerdo al tipo de recipiente;a) Recipientes verticales:

Se localizarán lo más cercano a la soportería de tub£ rías con el fin de reducir la longitud de las líneas de proceso o de instrumentos que salgan o lleguen a ellos.

Es importante tener una aproximación del tamaño de la base para no interferir con las cimentaciones de la soporte- ría.

En'el caso de que existan varios recipientes del mis­mo diámetro se deberán alinear todos en una misma línea cen­tral .bl Recipientes horizontales.

Su localización se hará de acuerdo al diagrama de flu

jo de proceso, tratando de acortar las líneas. Además se co locarán en posicifln perpendicular a los soportes de tuberías, con el objeto de economizar área y tamaño de éstos soportes, cj Tanques de mezclado.

Se aplican los mismos criterios que para el tipo ver­tical.

A.4.2.4 REHERVIDORES

Existen varios tipos y su localización se recomienda lo más cerca de las torres de fraccionamiento con el fin de tener ahorro de lineas y además mayor eficiencia en su opéra ción. A continuación se indican los criterios para los - -

dos tipos de rehervidores más usados:a) Tipo Kettle.

Son intercambiadores de tipo de tubo y coraza y son - los más usados. Se localizan a nivel de piso y cercanos a - la torre de fraccionamiento; se debe considerar que el cabe­zal posterior del rehervidor no es movible y deberá asentar­se a 61 cm C2 pies! de las Torres de Fraccionamiento.b) Tipo Termosifón.

Se localizan lo más bajo que sea posible y cerca de - la Torre de Fraccionamiento a la cual dan servicio. Si es - de tipo vertical y está unido a la torre deberá localizarse en uno de-los cuadrantes frente a la red de tuberías,

- 3 5 -

A.4.2.S COMPRESORES

La localización se fiará de modo de obtener la línea - de succión lo más corta posible. Para compresores con recir culación se mantendrá el circuito de entrada lo más corto po sible con el objeto de tener una capacidad menor.

Antes de determinar la localización definitiva del --compresor, deberá conocerse el tamaño de la cubierta por me­dio de típicos en caso de no tener las dimensiones reales. - Se recomienda que esta cubierta se localice lo más alejado - posible de la tubería. Se deberá también, conservar un esp£ ció para una grtía hasta su área de operación.

En el caso de un compresor centrífugo deberá mantener^se un espacio adecuado para las consolas de aceite de sello y lubricante.

A.4.2,6 CUARTOS DE CONTROL

Se deberá destinar la mejor área de la planta al cuar to de control, debido a que la mayor parte del tiempo el per sonal permanece en éste. La localización óptima será al cen tro de la unidad de proceso, para que todos los operadores - tengan un rápido acceso a cualquier área y además, una visi­bilidad mayor.

Al localizarse en el centro se genera que los instru­mentos de control que reciben señales desde las áreas más le_ janas de la planta, sean lo más cortas; mejorando además las

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señales y reduciendo el consumo de energía y mantenimiento.Se debe considerar un mínimo de 762 cm. (25 pies) en­

tre el cuarto de control y las áreas de proceso, como una -- medida de seguridad.

El tamaño del cuarto de control varía y depende del - espacio que necesite la ingeniería de instrumentación del -- proyecto, considerando también, tableros futuros por amplia­ción de la planta, o bien, por un aumento de su automatiza-- ción. Deberá además contar con una oficina, servicios sani­tarios, gavetas y comedor.

A. 4.2.7 CALENTADORES A FUEGO DIRECTO

Las áreas de localización de los calentadores a fuego directo y hornos deberán estar viento arriba de las unidades de proceso con el objeto de proteger a la planta de incendios provocados por los gases que se emitan al llegar a éstos, -- ocupando generalmente áreas en las proximidades del límite - de batería.

Las torres que se encuentren conectadas a hornos, se deben localizar lo más cercano posible a éstos, con el fin - de hacer más cortas las líneas a dos fases, las cuales gene­ran grandes problemas operacionales cuando los recorridos -- son muy largos.

Deberán localizarse a 35 m. C5G pies} del equipo de - proceso.

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Para el caso en que una planta cuente con varios hor nos deberán agruparse en una área determinada.

En calentadores tipo caja con tubos horizontales y - cilindricos de tubos verticales tendrán un espacio libre d£ tras del calentador para poder remover y limpiar los tubos, asi como un acceso para grúas móviles.

A.4.2. 8 TANQUES DE ALMACENAMIENTO DE PRODUCTOS,

Se localizarán lejos de las unidades de proceso y la distribución puede ser individual o bien por grupo.

La distancia que se recomienda para su espaciamiento estará sujeta a condiciones de seguridad, riesgo de fuego y normas de operación.

Es recomendable rodear "1 área de almacenamiento con dique con altura máxima de 370 cm, C5.5 pies], debiendo ser de la capacidad de los tanques en caso de alguna rotura y - de esta forma evitar la inundaci8n de las áreas de proceso.

En tanques de almacenamiento de gran capacidad debe­rán separarse dos diámetros de sus líneas de centro.

A.4.2.9 EDIFICIO DE CONDENSADORES

La mejor alternativa para localizar condensadores de diámetro grande es hacerlo en forma agrupada en un edificio para tener recorridos cortos y disminuir el costo de tube­rías .

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Los edificios de condensadores también pueden ser ocu­pados por acumuladores de líquidos, con lo que deberá reque­rirse de una determinada altura para cumplir con el NPSH para las bombas de dicho recipiente.

La distancia que deberá conservarse entre las torres y los condensadores que alimentan, será solamente la necesaria - para las plataformas de las torres y deberá también preverse una interconexión con el edificio para facilitar la operación y acceso a los instrumentos de control localizados en esas -- zonas.

A. 4.2.10 TORRES

Las torres (fraccionadoras, deshidratadoras, absorbedo ras, de destilación, etc.) deben ser localizadas cerca de la red de tuberías, tanto como sea posible. Se debe tener una - idea del tamaño de la cimentación y tratar de que ésta no in­terfiera con las de los soportes de tubería. Si todas son del mismo diámetro pueden alinearse en la misma línea central se­parándose 305 cm. (10 pies). Por uno de sus costados se debe dejar un espacio para transitar,

A.4.2.11 CONDENSADOR DE TORRE

Por lo general este tipo de condensadores son de tubo y coraza

La localización será lo más cerca posible de la torre

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preferentemente opuesto al rehervidor, cuando se localice - - árriba del acumulador deberá construirse una estructura para su instalación. Al presentarse este caso la estructura debe­rá establecerse cerca de la torre, previendo el área que ocupe la base del faldón y de esta forma evitar interferencias con las bases de la estructura.

Si el condensador de la torres es un enfriador por aire, se localizará sobre el soporte de tuberías cerca de la torre a la cual esta conectado.

A.4.2.12 QUEMADOR DE SISTEMAS DE RELEVO.

La localización preferida es viento arriba de las uni_ dades de proceso y sobre terreno alto, si éste es accidenta­do. La distancia mínima que deber! conservarse a las unida­des de proceso, edificios, torres de enfriamiento, tanques, etc., puede ser de 61 m. (¿00 pies) y en caso de que su ele­vación sea menor de 23 m, (75 pies] entonces la distancia -- mínima será de 91.5 m. ( 300 pies]. Estas distancias mínimas son una recomendación sin ser limitativas, en todo caso se - deberá realizar un estudio de radiación de calor especifico para cada caso en particular.A.5 FORMAS DE EVALUACION DEL PLANO DE LOCALIZACION GENERAL

DE EQUIPO

Diferentes formas pueden ser utilizadas para predecir si la distribución de la planta, garantiza a todos los encar

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gados del proyecto que los trabajos que dependen de esta - - distribución no sufrirán cambios, para evitar retrasos que - se traducen como pérdidas económicas. A continuación se ci­tan las siguientes:A.5.1 POR COMPARACION DE AREA OCUPADAA.5.2 POR COMPARACION DE RECORRIDO DE TUBERIAA.5.3 POR COMPROBACION DE SEGURIDADA.5.4 POR COMPARACION DE LA ESTETICA DE LA DISTRIBUCIONA.5.5 POR FUNCIONALIDAD DE LA PLANTA

La aplicación de las formas de evaluación anteriores, solo son posibles cuando se han elaborado varios simulacros de distribución, debido a que éstas consisten en la compara­ción contra las alternativas.

A.5.1 COMPARACION DE AREA OCUPADA

El área destinada para la planta depende de las condi_ ciones que presente el cliente. A continuación se presentan tres casos de los cuales, uno es considerado como una adapta ción.

El primero consiste en utilizar un área no limitada - en el proyecto, en. este caso la compañía de diseño deberá ge_ nerar el mejor arreglo, considerando que el área que ocupe - la planta estará dentro del tamaño óptimo Ces aquel que cubre todas- las recomendaciones de seguridad en distancias mínimas entre los equipos)..

El área que ocupe la planta debe también ser aquella

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que no genere gastos de urbanización innecesarios por ser dj? masiado grande y que además, esté de acuerdo con las necesi­dades del cliente. En este caso, la firma de diseño garantí^ zará que el diseño de la distribución de equipos y áreas con cuerden con todos los criterios ingenieriles.

La evaluación deberá ser hecha comparando el tamaño - del área ocupada por cualquier alternativa propuesta, selec­cionándose la que resulte de menor tamaño.

El segundo caso consiste en trabajar sobre un área con dimensiones limitadas, en esta situación deberán utilizarse otras formas de distribución, como la de los equipos locali­zados en estructuras o bien estacados, como sucede con los - trenes de precalentamiento de corrientes de proceso.

El tercer caso estriba en integrar determinado número de equipos a un área especifica. En este caso se vigilará - que la adaptación que se proponga no afecte la filosofía de distribución de los equipos y áreas ya existentes. Esta no podrá evaluarse por tamaño del área y por lo tanto, se utili_ zarán otros criterios comc son? la operacionalidad del equi­po y la estética de la distribución. En general se utilizan estructuras para localizar el equipo, con el fin de destinar áreas más pequeñas de la planta.

A.5.2 EVALUACION POR RECORRIDO DE TUBERIAS

Debe considerarse que el mejor arreglo de equipos en una planta, es aquel que presente recorridos cortos de tube­

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ría. Este factor solo es optimizado si se realiza una distri bucióií de acuerdo al proceso, utilizando ambos lados del so­porte de la tubería.

Cuando se obtienen recorridos cortos se garantiza que todas las máquinas hidráulicas utilizadas sean de menor po­tencia, con el consecuente menor consumo de energía; ya que - ¿ii tenerse una distancia menor de tubería se disminuyen las - perdidas de presión del fluido que se transporta a través de la misma, lo que representa un considerable ahorro en los eos tos de operación.

El recorrido deberá necesariamente disminuirse para el caso de emplearse tubería de aleación especial por requerimien tos de proceso, de tal forma que con esto se obtenga una im­portante disminución en la inversión.

La forma de evaluación en este caso consiste en trazar líneas coloreadas entre los equipos que estén interconectados, haciendo finalmente una medición a escala de los recorridos - de la tubería y obteniendo la suma total de los mismos.

La mejor alternativa será aquella que tenga el menor - recorrido de tubería y que presente trazados sencillos de las mismas,

A.5,3 EVALUACION POR COMPROBACION DE SEGURIDAD

Un-análisis de la seguridad operacional y de emergencia que se ofrece al personal y a la misma planta, es necesario - para poder lograr el objetivo del proyecto, tratando de evitar

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al máximo el riesgo de accidente.La evaluación consiste en detectar las áreas que se -

consideran como fuentes probables de accidentes y analizar - como se verían afectados tanto el personal de operación como la planta en caso de incendio. Determinando en este punto - crítico si los accesos quedarían bloqueados para el personal y los medios de emergencia que serían utilizados en el área afectada,

La dirección de los vientos es importante en esta eva luación debido a que son los que actuarían directamente en - caso de incendio o explosiones, causadas por gases al llegar a un área dé fuego externo.

La mejor alternativa será aquella que cubra lo ante-- riQrmente dicho y que además considere las distancias mínimas que se recomiendan entre equipos establecidos por las normas de seguridad existentes o por la misma experiencia que se -- tenga en otras plantas similares,

A.5,4 EVALUACION POR COMPARACION DE LA ESTETICA DEDISTRIBUCION

La mejor anternativa para lograr una distribución con estética será aquella que presente un arreglo lógico, ordenó* do y simétrico de equipos y áreas; garantizando de ésta mane ra una mayor eficiencia de los operadores, lo cual implica - en una mayor productividad de toda la planta y una mejor adaj> tación a las áreas de traBajo.

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Se recomienda alinear los equipos y si existen del - - mismo tipo que se coloquen en forma simétrica.

Con la finalidad de facilitar el tránsito se deben con servar los accesos de vehículos y del personal a las diferen­tes áreas que integran la planta.

Para lograr lo anterior, se distribuyen los equipos en forma horizontal y vertical, aprovechando los dos lados del - soporte de la tubería,

A.5.5 SELECCION POR FUNCIONALIDAD

La planta al diseñarse se considera funcional, cuando presenta facilidades para su.operación, mantenimiento y segu­ridad.

Una operación correcta se logra cuando el personal tie ne acceso a todos los equipos y accesorios, lo cual estará en función directa de la distribución que se les d§ a los mismos y del trazado que se realice con las líneas.

Un arreglo lógico de los equipos evita errores de ope*- ración. Se considera lógico cuando se sigue una distribución en función del proceso y esto ayuda a tener una mejor adapta­ción de la planta.

Es importante la funcionalidad que se registre en la - planta porque sirve para predecir los accidentes que pueden - ser provocados por los errores de operación y de esta forma, tomar las medidas de seguridad pertinentes.

- 45

Preveer el mantenimiento que tendrán los equipos es --

recomendable para evitar consumos elevados, tanto en tiempo -

como en inversión, por la complicación que se presentaría al

tenerse interferencia de un equipo con otro cercano, Para *»r

evitar este problema se recomienda dejar el suficiente espa­

cio para remover el equipo, o las partes necesarias que tie­

nen que revisarse o suplirse, según sea el caso; previendo --

además el acceso de una grúa con el objeto de transportarlos

al sitio donde se efectuará su mantenimiento.

La mejor alternativa, en este caso, debe ser la que --

resulte de un análisis detallado de la operación y del mante­

nimiento, tanto preventivo como correctivo que deberá propor­

cionarse a todo el equipo involucrado en el proceso particular

d é l a planta.

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B. SISTEMA DE ACEITE DE "FLUSHING"

B.l GENERAL

a) En superficies sujetas a fricción ó en cualquier

tipo de orificio pequeño, bombas, etc., que manejan servicios

sucios como lodos y otros donde los sólidos contaminan, el -

líquido que fluye, puede ser protegido contra el congelamier

to, y las superficies contra la fricción excesiva, por medio

de la inyección de una corriente continua de aceite "Flushing

Oil" en los puntos convenientes.

b) Los instrumentos que manejan fluidos muy viscosos

ó que tienen un punto de escurrimiento bajo, deben ser prote­

gidos contra taponamientos, por medio del uso del aceite de

"Flushing".

c) En el Departamento de Ingeniería de Sistemas se -

origina el diagrama de tubería e instrumentación de flujo de

aceite de "Flushing".

d) Este sistema se muestra como un diagrama de serví

cios auxiliares.

B.2 PROCEDIMIENTO DE ELABORACION

a] Normalmente en los diagramas de tubería e instru­

mentos de proceso se indican los puntos de suministro de acei_

te de "Flushing", Este aceite suministrado se va con la co­

rriente a la cual se inyectó, aunque debe considerarse además

- 4 7 -

una línea de retorno.

b) Cuando no se tiene disponible suministro normal de

aceite de "Flushing” , sohre todo en arranques, se deberá tener

una alternativa de abastecimiento que será determinada por el

Ingeniero de Sistemas, y que satisfaga además los requerimien

tos de presiSn.

c) Ocasionalmente se podrán indicar dos orígenes del -

aceite de "Flushing". Esto es, porque un aceite puede ser - -

apto para uso en una parte de la unidad, pero no para otra par_

te de la misma.

d) Las conexiones de presión en líneas de transferen­

cia de hornos, las cuales conducen material que puede taponear

las, deberán proveerse con aceite de "Flushing",

B.3 SECUENCIA EN EL DISEÑO DE LOS SISTEMAS DE ACEITE DE

"FLUSHING"

Se suministrará aceite de "Flushing" a lo siguiente:

a) Bombas en servicios de lodos.

b) Instrumentos (medidores de flujo, indicadores de presiSn,

registradores, instrumentos de nivel, válvulas de control,

etc.) en lodos o servicio de aceite pesado,

c) Boquillas de salida en hornos que se pueden coquizar.

d) En válvulas de cuchilla para servicios de lodos 6 coque,

e) Válvulas de control tipo de ángulo.

En servicios en donde se espera coque y lodos, se le -

suministrará una corriente de "Flushing", con un orificio de -

- 48 -

restricción. La alimentación será al bonete para que se man­

tenga limpio el vástago de la válvula, también a la válvula -

de bloqueo corriente abajo y a la válvula de compuerta o glo­

bo del desvío deberá conectarse una corriente de vapor hacia

el lado corriente abajo de dichas válvulas.

B .4 ACEITE DE "FLUSHING" A BOMBAS

a) Los requerimientos de aceite de "Flushing" a las -

bombas será indicado por los fabricantes de éstas en sus dibu

jos; esta información se pasará a las hojas de datos de bombas

en su revisión final.

b) Los ingenieros de sistemas dimensionan los orifi­

cios de restricción para los anillos de desgaste del frente y

atrás de la bomba, como se muestra en la figura B.l., para --

que la presión del aceite de "Flushing" en los puntos mencio­

nados sea igual a la presión de descarga de la bomba más un -?

2 0 1 de la diferencial de la bomba o 1.06 kg/cm la que sea --

mayor.

El orificio del anillo de retención será dimensionado2

para que la presión del aceite de "Flushing" 0.7 kg/cm mayor -

que la presión de succión.

c) Cuando se suministra solamente una conexión para -

el aceite de "Flushing" en la bomba (fig. B.2.), las placas -

de desgaste son lubricadas por medio del anillo de retención,

es por esto que el orificio de restricción será dimensionado

para dar una presión del aceite de "Flushing", igual a la - -

- 49 -

presión de descarga de la bomba más un 2 0 % de la diferencial2de la bomba o 1.06 kg/cm , la que sea mayor.

d) Un sistema completo de "Flushing" incluyendo tube­

ría y accesorios deberá ser diseñado por el Ingeniero de Sis­

temas, cuando en la hoja de datos de la bomba se especifica -

que debe inyectarse aceite de "Flushing" al anillo de reten­

ción, de una bomba reciprocante.

El sistema deberá incluir el suministro de aceite de

"Flushing", las válvulas de bloqueo, el filtro, el orificio -

de restricción, rotámetro, válvula de retención y válvula de

boqueo diseñados con la secuencia mencionada. Este sistema -

deberá estar a una presión aproximada 0.7 kg/cm , arriba de -

la presión de succión.

B.5 LOS ARREGLOS TIPICOS DE TUBERIA Y VALVULAS DE ACEITE

DE "FLUSHING" A LAS BOMBAS CENTRIFUGAS CONSISTIRA DE

LO SIGUIENTE (ver figura B.3)

a} Un cabezal de suministro.

b} Un sistema de filtrado.

el Un ramal de suministro a cada bomba.

d) Ramales con orificios de restricción.

e) Tubería suministrada con la bomba por el fabricantes de la

misma.

Para todos los servicios que incluyen purgas (sin de­

finir una cantidad requerida), el orificio de restricción de­

berá de tener un mínimo de 1/16 pulg. de diámetro para sumini¿

- 51 -

SU M IN ISTR O DE A C E IT E DE "F L U S H IN G *

FIG B 3 ARREGLO TIPICO DE TUBERIA Y VALVULAS DE ACEITE DE " F L US HI N G”

trar un flujo limitado y eliminar algunos problemas de tapona miento que existen en los orificios más pequeños.

B . 6 CONSUMO DE ACEITE DE "FLUSHING"

a) El aceite de "Flushing" deberá ser suministrado al2instrumento a una presión de 1.06 kg/cm arriba de la presión nor­

mal de operación de éste como mínimo, a fin de hacer posible

la circulación y asegurar un flujo continuo al instrumento.

b) La presión de descarga de las bombas de suministro

del aceite de "Flushing", será establecida considerando el -

nivel de presión al cual operan los instrumentos que requie­

ran este servicio; se recomienda una presión de descarga de -21.06. kg/cm arriba de la máxima presión de operación de cualquiera

de los instrumentos. Además, es conveniente que el sistema -

de bombeo conste de dos unidades, para tener una en operación

y otra de relevo.

c) El número de cabezales de distribución (Ver diagra

ma B.4,1, dependerá del rango de presiones de operación que -

se tienen en los diferentes instrumentos. El disponer de va­

rios cabezales de suministro -más de 3 por ejemplo-, da como

resultado un menor consumo de aceite de "Flushing", lo cual -

es conveniente, porque la capacidad de las bombas de suminis­

tro se ve disminuida y las dimensiones de las líneas son sus­

tancialmente menores. Aunque, el disponer de más cabezales -

de suministro implica también, tener un número de estaciones

reguladoras de presicfn mayor. Considerando ahora el lado - -

mc/rjM & /zw wffiOCftOúu/m d /?{¿wcmá otWX05/MD

VAA*f oe X C & A |/5f '£5Pi/XGA

PURGA.AGUAñCAÜA, O A - /O /p

PVjñóA )oeoieezAL

O E VAPOR DE 17.6%

U ifír>*\ I D£ '4Z Kg/cm2

/¿1y¿Fo/í/oe rOAÍA/&

SA3 COMBUS-WVH tibie roteo

C. SISTEMA DE ENFRIAMIENTO

C.l GENERALIDADES

Las operaciones de la refinería son con frecuencia --

efectuadas a temperaturas elevadas. El calor es adicionado -

al material que va a ser procesado, por medio de calentadores

de fuego, intercambio con corrientes de proceso calientes, -

intercambio con vapor y contacto directo con vapor de agotamiento.

Los sistemas de enfriamiento son suministrados para -

eliminar el calor que sea necesario en secuencias de proceso

y artes de almacenaje de productos finales.

Las refinerías deben realizar aunque sea de una mane­

ra aproximada un balance de calor total. Todo el calor adi­

cionado en la forma de combustible quemado, vapor consumido 6

coque quemado, debe ser eliminado por el sistema de enfriamien

to. El intercambio de calor entre varias corrientes de hidro­

carburos es una operación interna, la cual no tiene efecto en

un balance de calor total. Las pérdidas de calor a partir del

equipo o tubería son bastante pequeñas, por lo general, en --

comparación con el calor total. Similarmente el calor sobran­

te en los productos puede ser también despreciado, para este

balance de calor total aproximado. TJn balance de calor exacto

considera todas las temperaturas de las corrientes de entrada

y salida, el cual podría realizarse pero no sería de utilidad

al proposito deseado, ya que el balance de calor aproximado se

- 56

C.2.2. ENFRIAMIENTO POR AIRE

Los enfriadores por aire (soloaires) son apropiados a

límites amplios de servicios de enfriamiento y condensación. -

La economía máxima es obtenida, cuando estos enfriadores se --

usan para enfriar fluidos a una temperatura de salida de apro­

ximadamente 4.4°C más alta que la temperaturade diseño del aire.

Los enfriadores por aire usualmente consisten de un --

haz de tubos aletados. El aire es circulado sobre las aletas

por un ventilador. Los enfriadores ocupan un espacio algo - -

grande debido a sus dimensiones, pero son localizados frecuente

mente en estructuras sobre la ruta del puente de tuberías, de

esta manera reducimos el efecto causado sobre el tamaño del --

área de proceso. El uso de enfriadores por aire, los cuales -

están completamente dentro de las unidades de proceso, dan por

resultado un aumento en los costos de instalación de la unidad

de proceso, pero produce ahorros en los costos de operación.

El costo de mantenimiento para enfriadores por aire es

considerado como la mitad del costo de mantenimiento de un in­

tercambiador de calor con agua. Los costos de operación aso­

ciados con enfriadores por aire son regularmente más bajos que

los costos de operación de enfriadores con agua y equipo rela­

cionado.

C.2.3 ENFRIAMIENTO CON AGUA

El agua es el material tradicional para servicios de -

condensación y enfriamiento en las refinerías.

- 58 -

Las máximas temperaturas de entrada del fluido que va a ser enfriado son limitadas por la calidad del agua para prevenir depósitos excesivos o corrosión de los tubos del intercambiador -

de calor. Las temperaturas mínimas a las cuales el fluido puede -

ser enfriado son aproximadamente 8.3°C, por encima de la tempera­tura de entrada del agua.

El sistema de agua de enfriamiento, a diferencia del en­friamiento con aire, normalmente no esta localizado por completo dentro de la unidad de proceso. El sistema de enfriamiento con - agua puede incluir intercambiadores de calor, equipo de bombeo, -

tubería de distribución y torres de enfriamiento. Este último m£

dio de servicio auxiliar se localiza usualmente fuera de la uni­dad de proceso. Los intercambiadores de calor pueden ser unidades

de tubo y coraza o caja de enfriadores. Estos son ubicados fre­

cuentemente dentro de las unidades de proceso, ya sea en grupos o

espaciados entre otros tipos de equipo.

C.2.4 REFRIGERACION

Cuando se requieren temperaturas más frías que aquellas obtenidas por el uso de agua, se usa alguna forma de refrigera­ción.

Generalmente todas las instalaciones de refrigeración --usan aire o agua de enfriamiento de refrigerante. Para rangos de -

S9

temperatura abajo de aproximadamente 27.7°C, sistemas de enfria­

miento evaporativos de agua fría son usados debido al bajo costo

del equipo. Aunque estos sistemas son relativamente ineficientes

en términos de evaporar y condensar agua. Cuando temperaturas --

más frías son requeridas para enfriamiento de proceso, los ciclos

de refrigeración son necesarios. Unidades de refrigeración paque

te pueden ser usadas para servicios pequeños, los sistemas más --

grandes están compuestos de grupos individuales de compresores, -

condensadores y recipientes empleando refrigerantes apropiados.

C .3 SISTEMA DE AGUA DE ENFRIAMIENTO

Se tienen 2 tipos de sistemas de agua de enfriamiento -

principalmente, el tipo de paso único o del tipo recirculado.

C.3.1 En el tipo de paso único, las bombas llevan a cabo la -

succión desde una fuente de suministro tal como un río, lago ú

otra extensión de agua y entregan ésta a las unidades de proceso.

Después que pasa a través del equipo de enfriamiento, el agua de

enfriamiento caliente se retorna al punto de suministro, por m e ­

dio de un sistema de presión de tubería, o bién, un sistema de --

flujo por gravedad. Los sistemas de retorno de flujo por grave­

dad son frecuentemente una combinación de conductos abiertos o --

cerrados.

- 60 -

C.3.2 En el tipo recxrculado, las bombas efectúan la succión

desde un estanque de la torre de enfriamiento y entregan el agua

al equipo de enfriamiento. Después de pasar a través de los --

consumidores, el agua de enfriamiento caliente es des- -

cargada a través de un sistema de presión de retorno a la parte

superior de la torre de enfriamiento,

C . 4 SELECCION DEL SISTEMA

La selección del tipo de sistema se basa en la disponi­

bilidad de suficiente agua de calidad satisfactoria, a la tempe

ratura de proceso, en condiciones atmosféricas y en costos de -

mantenimiento y operación del equipo.

Debido a la necesidad de utilizar grandes cantidades de

agua en varios procesos industriales, cuando los suministros --

disponibles permanecen limitados, se ha tenido que recurrir a -

varias formas de obtención del agua. Por ejemplo, en zonas - -

áridas se han tratado las agua negras. El costo del trata­

miento, en adición a la distribución de este tipo de aguas

para recobrar el agua de enfriamiento, no es materialmente más

grande para efluentes de la planta de tratamiento de aguas ne­

gras que para aguas moderadamente duras o corrosivas.

El agua de desperdicio en la refinería se puede también

volver a utilizar conforme es reunida en la torre de enfriamien

to. En esta torre se efectúa una reducción en fenoles y merca£

taños. En último caso,' se puede hacer uso de agua de mar, cuan

do ya no hay otras formas de agua diponibles. Pero debido a la

61

corrosión de este tipo de agua utilizada como agua de enfria—

miento, el costo del equipo utilizado incluyendo bombas y tube­

ría es mucho mayor, ya que se tiene que hacer uso de materiales

más resistentes a la corrosión;asimismo se requiere material re­

sistente a la corrosión, en el caso de aguas negras y de des­

perdicio de la refinería.

Las temperaturas del proceso en conjunto con las tempera

turas del aire y la humedad pueden limitar el uso de torres de

enfriamiento. Para uso efectivo de enfriamiento en el proceso,

se requieren temperaturas suficientemente bajas, las cuales no

pueden ser alcanzadas por las torres de enfriamiento en áreas -

húmedas y calientes.

C.4J COMPARACION DE COSTOS

La selección de un sistema de agua de enfriamiento es a

veces predeterminado por la disponibilidad de agua. En áreas -

áridas donde el agua es escasa, el sistema de agua de enfriamien

to recirculada es seleccionado automáticamente. Similarmente,

en donde los suministros de agua fresca son limitados y el agua

salada está disponible, el sistema de paso único es selecciona­

do. En plantas localizadas en ríos o lagos, o donde se cuente

con provisiones abundantes de agua fresca y salada, la selección

puede ser hecha entre cualquiera de los 2 sistemas.

La selección del sistema de agua de enfriamiento debe -

estar basado en las comparaciones de los costos inicial y de ope

ración. Cuando la distancia a partir de las bombas de agua de

- 62 -

enfriamiento a los consumidores de ésta es la misira para los -

sistemas a ser comparados, el costo de operación de un sistema

cerrado (agua recirculada) es aproximadamente 40° más grande -

que el costo de operación de un sistena de paso único. Los eos

tos iniciales relativos de un sistema varían con las condicio­

nes climáticas, la distancia de las bombas hasta los consumido

res de agua, la complejidad de las estructuras de entrada y la

naturaleza corrosiva del agua. En general, el sistema de agua

de enfriamiento recirculada con una capacidad más pequeña que

17,000 gal./minuto tiene un costo inicial más bajo que el sis­

tema de paso único.

C.S ESTABLECIMIENTO DE LOS REQUERIMIENTOS DE ENFRIAMIENTO

El paso inicial en el diseño de un sistema de agua de --

enfriamiento, es determinar las temperaturas de diseño y la ca

pacidad del sistema. La capacidad del sistema var ía con las

temperaturas de diseño que son fijadas por las condiciones de

proceso. Los rangos de enfriamiento usuales son entre 33.9 y

16.7°C. Las temperaturas de entrada a enfriadores de proceso

varían en general desde 24 a 29°C y las de salida entre 37.n y

46.10 C . Las temperaturas de entrada y salida al equipo de en­

friamiento son establecidas por las condiciones del ambiente,

el tipo y calidad del agua. Las temperaturas máximas en éstos

equipos deben ser limitadas con el objeto de prevenir la corro

sión o el depósito de solidos.

Los requerimientos de agua de enfriamiento en proceso,

pueden ser considerados como la suma de requerimientos de agua

en los enfriadores, sin la adición de factores de seguridad. -

Esto daría por resultado una cantidad de agua de diseño 5 a - -

1 0 $ más grande que el requerimiento normal.

De una manera similar los requerimientos de agua de en

friamiento en servicios auxiliares, tal como en los condensado

res para accionadores de turbina ce vapor, enfriadores de acei_

te de lubricación y sello a bombas, pueden considerarse como

la suma de los requerimientos individuales de diseño.

C . 6 COMPONENTES DEL SISTEMA

En el sistema de agua’ de enfriamiento es un factor im­

portante a considerar el diseño de las bombas.

Para un tipo seleccionado de sistema, las capacidades

de las bombas de agua deberán ser establecidas para minimizar

el costo inicial de la instalación incluyendo el equipo, la --

cimentación, el mecanismo de transmisión eléctrica (si es re­

querido), y el cabezal de tubería, Los costos de operación --

serán considerados sólo si hay alternativa para escoger los ac­

cionadores.

Para sistemas de agua de enfriamiento es económico usar

Bombas horizontales con accionador de turbina de vapor o motor,

Ó bien, bombas verticales con accionador de motor en capacida­

des arriba de IQ.QQG a Í2,QQ0 galones/min.

- 64 -

C .7 CAIDAD DE PRESION EN TUBERIAS

Se establece una cafda de presión de la bomba de agua

de enfriamiento que incluye las pérdidas de presión en equipos

de proceso, en los cabezales de suministro y retorno, en las -

tuberías de succión y descarga de la bomba, así como también -

las pérdidas de cabeza estática. Para un sistema de paso úni­

co, en el cual el agua es descargada a alcantarillas después **•

de pasar a través del equipo de enfriamiento, la presión en el

cabezal de suministro en límites de batería de la unidad de --2proceso puede ser e s t a b l e c i d a a aproximadamente 1.8 kg/cm' . Esta --

presión corresponde a la caída de presión total en tubería y -

equipo en la unidad.

Cuando se tiene una presión de retorno de un sistema -

de paso único 9 de recirculación, la caída de presión en tube­

ría y equipo dentro de la unidad entre los puntos de entrada yO

salida será aproximadamente 2.1 Kg/cm".

Los cabezales de suministro y retorno son dimensionados

sobre una base conservadora. Se puede establecer un balance -

entre el incremento al costo de tubería y el incremento al cos_

to de bombas, accionadores y suministro de vapor o eléctrico.

En la mayoría de los sistemas el dimensionamiento óptimo de --

tubería para uso en cabezales de agua de enfriamiento tendrá -2una caída de presión igual o menor que 0.05 kg/cm cada - - -

30.5 m. Cuando se tienen longitudes del cabezal extremadamente

largos, son preferibles caídas de presión más bajas. Se reco­

- 65 -

mienda checar la velocidad, la cual debe ser menos a 3.05 m./ -

segundo.

El diámetro de la tubería de succión en bombas de agua

de enfriamiento se dimensiona en base a una caída de presión --2que no exceda 0 . 0 3 5 kg/cm , por cada 3 0 . 5 metros de longitud y

el diámetro de la tubería de descarga en base a una caída de --

presión menor a 0 . 1 4 kg/cm^, por cada 3 0 . Sm, de esta manera el

diámetro en la tubería de succión siempre será mayor o igual --

al de descarga.

Las pérdidas por cabeza estática incluyen todas las di­

ferencias en elevación entre las bombas de agua de enfriamiento

y el punto de descarga del agua caliente. En el sistema de paso

único, el punto de descarga será cualquier pendiente a la entra

da de la alcantarilla de agua caliente o la altura del extremo

de descarga de un retorno de presión. En un sistema de recircu

lación, la pérdida de cabeza estática es la diferencia en eleva

ción entre las bombas del agua de enfriamiento y la parte supe­

rior de la torre de enfriamiento.

C . 8 TORRES DE ENFRIAMIENTO

La función de las torres de enfriamiento es la elimina­

ción directa de calor a partir del agua, por flujo de aire y --

por vaporización de una porción'de agua. Ambas formas de enfria_

- 66 -

utilizaría como un instrumento de comprobación manual.

C .2 METODOS DE ENFRIAMIENTO

El enfriamiento en una refinería puede ser efectuado -

en varias formas, entre ellas tenemos: (1 ) Intercambio con - -

otras corrientes, (2) Enfriamiento por aire, (3) Enfriamiento

con agua y (4) Refrigeración. El método, o combinación de - -

métodos adaptables a una aplicación específica es a veces in­

fluenciada por condiciones de proceso fijadas. El clima y - -

otras consideraciones geográficas también influyen en el méto­

do de enfriamiento.

C.2.1 INTERCAMBIO DE CALOR

Los intercambiadores de calor transfiriendo calor des­

de un fluido de proceso a otro son una aplicación especializa­

da de enfriamiento. Se emplean intercambiadores de calor de -

coraza y tubo o tubo doble para éste servicio. Las temperatu­

ras del fluido y diferenciales de temperatura deben estar den­

tro de rangos apropiados para utilización económica de inter­

cambio. En general, cuando la temperatura de entrada del flui^

do a ser enfriado es de 93.3°C o más alta, el intercambio de - -

calor será económico. El uso apropiado de intercambio de calor

para enfriamiento, da por resultado la reducción en costos com

binados de equipo de proceso y auxiliar, coincidentes en ahO'-

rros de operación y mantenimiento.

- 57 -

opuesto, o sea, un mínimo de cabezales, el número de unidades

reguladoras de presiín es menor, con el inconveniente de que

las diferenciales de presión entre el cabezal distribuidor y

el instrumento se ven incrementadas, repercutiendo en un ma­

yor consumo de aceite.

La decisión final será responsabilidad del ingeniero

le sistemas, tomándose en cuenta lo expuesto.

d) El flujo suministrado a cada instrumento depende -

e la naturaleza del aceite utilizado, del diámetro y caracte

ísticas inherentes del orificio y de la diferencia de pre- -

ion entre el cabezal distribuidor y el instrumento al cual -

■ inyectó la corriente del aceite de "Flushing"; el flujo --

ministrado está dado por la ecuacifln siguiente:

Q= 30.3 X C X do 2 ( A P / S g r ) 0 ' 5

En donde:

Q= Flujo suministrado, en gal./min.

C= Coeficiente de flujo del orificio

do= Diámetro del orificio, en pulgadas

AP= Diferencial de presi 8 n, entre el cabezal distribui_

dor y el instrumento, el libras por pulgada cuadra

da (psi).

Sgr= Gravedad específica del aceite utilizado.

- 55

miento están acompañadas por un contraflujo de aire y agua. -

Las torres están construidas de madera, metal o concreto con

apoyos de madera o plástico para distribución del flujo de --

agua. Las torres pueden tener flujo de aire por gravedad, o

sopladores que pueden ser usados para tiro inducido o forzado

del flujo de aire. La torre de tiro natural tiene un mucho --

más bajo costo de operación que el tipo de tiro inducido o --

forzado.

Pérdidas en la torre. Como ya se había indicado, una -

porción del agua que fluye en una torre de enfriamiento es --

vaporizada. El agua contiene algunos sólidos que quedan reza^

gados al vaporizarse ésta, ocasionando un aumento en concentra

ción de sólidos y por lo tanto, su sedimentación sobre super­

ficies de enfriamiento; para evitar esto, se limpia con una -

cantidad adicional de agua. Otra pérdida de agua ocurre cuan

do ésta es arrastrada fuera de la torre por el viento. Esta

pérdida se le denomina por arrastre.

Las pérdidas de la torre de enfriamiento son usualmen­

te evaluadas de la siguiente manera:

1} Las pérdidas por evaporización son aproximadamente

igual al 10 de la capacidad total por cada S.5°C de diferencia

de temperatura de la torre de enfriamiento.

2) La pérdida por arrastre es fijada en el diseño de la

torre a 0 . 2 1 de la capacidad total de la torre de enfriamiento

3) Otras pérdidas de líquido diversas se asumen como -

un séptimo de la pérdida de evaporación menos la pérdida por

arrastre.

- 67 -

4) La limpieza por arrastre de sólidos con una cantidad

adicional de agua es determinada sobre la base de reducir la con

centración de sólidos a 4 ó 5 ciclos de concentración. Los galo_

nes por minuto requeridos para limpieza en 5 ciclos de concentra

ción, se pueden obtener por la fórmula siguiente:

B = 10.7 C A T) gpm^ x 10 5 [gal./min. requeridos - -

para limpieza), en la cual A T es la diferencia de temperatura

y gpm, es la capacidad total en gal./min.

C. 9 DETALLES DE DISEÑO

En cada sistema de agua de enfriamiento, hay ciertos

servicios, en los cuales el agua no es recuperada, tales como el

enfriamiento a bombas, el agua de lavado, etc. La pérdida de --

agua por estos consumidores puede ser igual o mayor que el volu­

men de agua adicionada para limpieza, por lo tanto, no se nece­

sitará apartar una porción de agua desde el sistema.

Válvulas de bloqueo o medios similares de aislamiento -

son instalados en la tubería de retorno a cada celda de la torre

de enfriamiento para permitir limpieza o control de la temperatu

ra durante tiempos fríos. Cuando la torre de enfriamiento salga

parcialmente de operación sin resultar en un paro completo de la

planta, se prefiere que el estanque o fosa del agua de enfriamien

to sea separada en compartimientos por cada celda o grupo de cel­

das de la torre de enfriamiento.

- 68 -

Los estanques de la torre de enfriamiento se diseñan

lo suficientemente grandes para represar gastos totales de - -

agua por 10 minutos. Esto permite un suministro de agua fría,

en el caso de falla del ventilador. Con los ventiladores fue

ra de servicio, el agua de enfriamiento puede ser circulada -

por un período aproximado de 30 a 40 minutos antes de que au­

mente la temperatura apropiada de enfriamiento. Este es un -

tiempo adecuado para permitir la restauración de los ventila­

dores o el paro del equipo de proceso de una manera razonable

mente ordenada.

C.10 ESTACIONES DE BOMBEO Y TOMAS DE AGUA

Una amplia variedad de arreglos puede ser aplicada a

tomas de agua y estaciones de bombeo. Las estaciones de bom­

beo son similares ya sea que se usen en torres de enfriamien­

to, o en ríos, lagos ú otra extensión de agua para sistemas -

de un solo paso. Las estaciones de bombeo pueden servir a --

otros propósitos que el enfriamiento, tal como la alimentación

a una caldera, el agua para beber ó el agua de proceso.

Los factores que deben ser considerados en el diseño

de una estación de bombeo incluyen: 1 ) las características

geofísicas del lugar; 2 ) los materiales de construcción disp£

nibles; 3) los servicios existentes unidos con los costos re­

- 69 -

lativos; 4) la calidad y temperatura en varias partes de la -

extensión de agua; 5] lo remoto de la localización para acceso

por operadores; y 6 ) los medios auxiliares necesarios tales -

como mamparas de refuerzo, el enrejado, tamices del agua que

corre, aparatos para clorar y formas de manipulación.

- 70 -

D. SISTEMA DE COMBUSTIBLES

El combustible en una refinería es usado para produc­ción de calor, aplicaciones de proceso y generación de vapor en plantas de servicio a la refinería. El combustible es pr£ ducido y consumido en varias partes de la refinería. El sis­tema de combustibles incluye los medios de reunión, prepara­ción y distribución de combustibles a los consumidores. Los - combustibles usados comúnmente en la refinería son aceite y - gas.

D.l SELECCION DE COMBUSTIBLE

La selección del combustible se basa en su costo. El material que no puede ser vendido fácilmente en los canales - comerciales tiene el menor valor monetario yes normalmente usa do como combustible en la planta. Los materiales líquidos -- comúnmente apartados para combustible en la refinería compren den alquitrán de la reductora de viscosidad, aceite decanta­do de la planta FCC (FLUID CATALYTIC CRACKING. CRACKING CATA­

LITICO DE LECHO FLUIDIZADO), fondos torre de vacío, extractos lubricantes y parafinas. La mayoría de estos materiales se­rían difíciles de adaptar a un combustible comercial de espe­cificación aceptable debido a la viscosidad, contenido de azu fre ó presencia de materia extraña. Los materiales gaseosos útiles como combustible en la refinería son aquellos que no - pueden ser procesados a productos vendibles económicamente y

71 -

frecuentemente incluyen H,, CH^, H,S y C,;Hg. Los valores re­lativos de todos los materiales mencionados como productos -- aprovechados para combustible, serán también afectados por la disponibilidad del gas natural para combustible de la planta.

La mayoría de las refinerías no producen una cantidad suficiente de gases y líquidos combustibles no vendibles, que encuentren los requerimientos de calor de los hornos de proce so y generadores de vapor. El combustible adicional requerido consiste en cualquier gas natural o productos combustibles de la carbonera.

En la mayoría de las refinerías ambos combustibles -- líquido y gaseoso son usados simultáneamente. Es práctica - - común quemar un combustible, gas o aceite como una base y usar el otro material para lograr alcanzar los requerimientos de - calor del horno o caldera. La mayoría de los hornos y calde­ras están equipados con combustión de quemadores adaptables, - para gas o aceite.

D.2 SISTEMA DE ACEITE COMBUSTIBLE

El propósito del sistema de aceite combustible es ase

- 72 -

gurar un suministro regulado constante de aceite a quemadores de hornos de proceso y calderas de vapor. El sistema incluye medios para almacenaje, Bombeo, calentamiento y distribución de aceite a presiones y viscosidades convenientes de tal mane ra que la atomización y la combustión sean posibles. Ver sis tema de aceite combustible de refinería, típico, en la figura D. 1.

En general, el aceite es obtenido a partir de un tan­que de almacenamiento y bombeado a través de un cambiador de calor para elevar su temperatura, así bajamos la viscosidad - al valor deseado.

El aceite es distribuido a todos los lugares donde será consumido, y para asegurar la temperatura, viscosidad y presión apropiadas en los quemadores, un exceso de aceite es suministrado al cabezal a partir del cual se derivan las lí­neas a quemadores, Este exceso es recirculado a través de -- una línea de retorno de aceite combustible hacia los tanques de almacenamiento. El propósito fundamental en un diseño de sistema de aceite combustible deberá ser el asegurar que el - suministro de combustible a cada horno no fluctuará con los - cambios operacionales en otras partes de la refinería.

Almacenaje.- Se deberán suministrar uno o más tanques de aceite combustible. Estos tanques deberán tener una capa­cidad no menor que 5 días de suministro a hornos y calderas, los cuales están usualmente quemando aceite. Si el combusti­ble de refinería es obtenido a partir de varias fuentes, pue­de ser necesario mezclar el material almacenado, en tal caso,

73 -

A B A JA P R E S IO N . P R E S IO N {)E A C E IT EFIG D I SISTEMA DE ACEITE CO M B US T I BL E DE LA REFINERIA TIPICO c o m b u s t i b l e .

al menos dos tanques son requeridos. Es a veces posible mez­

clar el combustible en su recorrido conforme deja varias uni­

dades sin control preciso de la mezcla.Los tanques son de techo cónico, con ser­

pentines y/o calentadores en la succión. En la mayoría de --

las plantas los cambiadores de calor raramente se operan por­

que el aceite deja las unidades de proceso a una temperatura

suficientemente alta para disminuir su viscosidad y permitir

un flujo adecuado. Esta temperatura deberá ser limitada, - - como quiera, a un máximo de 115.5°C para reducir la posibilidad

de borboteo debido a vaporización del agua en los tanques. En

climas fríos los tanques de almacenamiento son aislados, pero

esto no es necesario porque las pérdidas de calor son compen­

sadas por medio del calor del material recirculado.Equipo de Bombeo y Calentamiento.- El equipo para ca­

lentamiento y bombeo del aceite combustible a la temperatura

correspondiente, y viscosidad deseada, es usualmente instala­do sohre una base común o estructura. Este equipo de aceite combustible es localizado en la planta de servicio de la refi_

nería con los tanques de almacenamiento de aceite combustible

inmediatamente adjuntos.El aceite debe ser descargado en los quemadores a una

2presión de aproximadamente 7.u kg / cm" para control - -

y atomización. Para suministrar esta presión y permitir pér­

didas por tubería, el aceite deberá ser descargado a partir - del equipo de aceite combustible a una presión entre

8.8 y 10.5 kg/cm". Si se instala equipo para bombeo y calenta--

75 -

miento, la presión de descarga de la bomba debe también in- -

cluir pérdidas en el cambiador de calor, filtro y tubería de

conexión.

La temperatura a la cual el aceite es descargado desde

el equipo de aceite combustible variará de acuerdo con el --

material a ser bombeado. Para atomización apropiada, la tem

peratura a la salida del equipo de aceite combustible será -

suficiente para bajar la viscosidad del aceite a 30-40 es --

(140 a 180 SSU).La capacidad de diseño del equipo de bombeo y calenta­

miento de aceite combustible será igual a 1 2 S°s de los reque­

rimientos de diseño de la planta, asumiendo encendido sumul-

táneo, en diseño simétrico de todos los quemadores de aceite

combustible de hornos y calderas. Esto permite 251 para re­

circulación del aceite.

Se requieren dos bombas preferiblemente de tipo rotat£

rio, con accionadores de motor y turbinas Los cambiadores de calor son calentadores con vapor del tipo de haz de tubos

fijo, en el cual tubos sencillos son rolados. En instalacio nes de equipos dobles, dos calentadores son suministrados. -

La temperatura de aceite combustible es regulada por control del flujo de vapor al cambiador de calor. Las válvulas de -

seguridad son localizadas en la descarga de las bombas y sa­lida del intercambiador de calorcombustóleo-vapor de agua.

El flujo de descarga de las válvulas de seguridad es recirculado a los tanques de almacenamiento de aceite.

En la succión de las bombas se instala un filtro doble -

- 7 6 .

con malla de 1/16 de pulgada, para interceptar lodo y material

extraño. Un filtro dual con malla de 1/32 de pulgada es loca

lizado a la salida del cambiador de calor de aceite para tam_i

zar particulas de carBón precipitadas.

Tubería.’- La línea de succión al equipo de bombeo de

aceite combustible deberá ser dimensionada para una caída de2

presión que no e x c e d a de 0.021 Kg/cm cada 30.5m. Esta línea

será al menos del mismo tamaño que la boquilla de entrada a -

la Bomba. Las tuberías de descarga a quemadores y recircula­

ción a almacenamiento serán dimensionadas para una caída de *2presión de 0.07 kg/cm cada 30.5 m, con calentamiento pro-

tectivo. Se diseñarán los tanques de almacenamiento con bo­

quillas para reposición, recirculación y retiro del aceite.

Se orientarán estas Boquillas de tal manera que sea posible

reducir el circuito de aceite recirculado,

D .3 SISTEMA DE GAS COMBUSTIBLE

El propósito de un sistema de gas combustible es pro­

veer un suministro de gas combustible a calderas de vapor, --

hornos de proceso, máquinas y turbinas de gas a una presión -

controlada y un valor de calentamiento razonablemente constan

te. El sistema incluye al separador de humedad del gas com­

bustible y estaciones de control, así como la tubería de reco

lección y de distribución. Un sistema de gas combustible - -

Ctípicol, se muestra en la figura D.2,

El gas de desecho obtenido de varias unidades de pro-

- 77 -

ceso es reunido y conducido al separador de humedad de gas --

combustible. El gas natural o licuado a presión CLP), prove­

niente de almacenamiento es alimentado a este separador - - -

controlado por una válvula controladora de presión para llevar

al producto esperado a un valor predeterminado de calentamien

to. El gas mezclado es distribuido a una presión controlada.

Cantidad en exceso de gas es descargado hacia los quemadores

por una válvula controladora de presión.

Recipiente separador de humedad de gas combustible.-

El gas es usualmente conducido a cabezales en quemadores de --2hornos y calderas a una presión de 1.05 a l^kg/cm". Para permitir

pérdidas en tuberías y válvulas de control, la presión de ope­

ración del separador de humedad de gas combustible será de 2 . 12a 2.8Kg/cm . Cuando una turbina de gas es instalada en la plan­

ta, la presión del gas en la turbina debe ser de 8.4 a 8 . 8 kg/

cm , variando con el fabricante. Este equipo será suministra

do por un sistema separado (usualmente operado directamente a

partir de gas natural), con un compresor para aumentar la pre­

sión al valor deseado. El recipiente de gas combustible será

diseñado para un flujo igual al total de requerimientos simul­

táneos de todos los quemadores de gas de hornos y calderas en

la planta. El gas será mezclado apropiadamente, si el recipien

te de gas combustible es suficientemente grande para separar -

todas las gotitas liquidas contenidas en el gas; de ésta mane­

ra, el criterio general usado para dimensionar recipientes se­

paradores de líquido es aplicable. La longitud del recipiente

deberá ser igual a aproximadamente dos diámetros. El recipien

te tendrá accesorios cano reguladores de flujo mezcla y un serpen tín de vapor para vaporizar el liquido sobrante o gas licuado a presión.

Tubería.- La tubería de distribución del gas entre el recipiente separador de humedad y los cabezales en los quemado^res, deberá ser dimensionada sobre la base de una caída de pre-

?sión entre 0.014 y 0.035kg/cm por 30.Sm.Las líneas para quema­dores de baja capacidad aislados, tales como los pilotos pue­den requerir calentamiento protectivo en climas fríos extremo­sos .

- 80 -

E. SISTEMA DE AIRE

La finalidad de los sistemas de aire en la refinería - es para suministrar aire seco a instrumentos y aire de planta a herramientas accionadas por aire y varios otros propósitos. El aire seco se usa también para motores de aire comprimido, los cuales son operados intermitentemente y por esto expues­tos a congelamiento en climas fríos. El aire de planta es -- empleado en el decoquizado aire-vapor de agua de hornos, el - aumento de catalizador, la transferencia del catalizador y la regeneración del reformador. El aire de alta presión es usa­do en arranque de máquinas por accionadores de la refinería. Para ciertos productos adversamente afectados por humedad - - (por ejemplo: solventes solubles en agua y descolorantes de -aceite lubricante), el aire seco puede ser substituido por --gas inerte para protección de tanques de almacenamiento,

E.1 CONDICIONES DE DISEÑO

E.1.1 CONDICIONES DE DISEÑO DEL AIRE DE PLANTA

La capacidad de un sistema de aire de planta será esta^ blecida para suministrar aire en la regeneración del cataliza^ dor, en el mantenimiento de la planta, en el arranque de la - unidad de craqueo catalítico del fluido o en el decoquizado - aire-vapor de agua. Ya que todas estas operaciones pueden ser programadas, el sistema no será diseñado para operaciones - -

31

coincidentes. Cuando no se tienen criterios de diseño dispo­nibles, un estimado de requerimientos probables puede ser he­cho, basado en la capacidad de carga del crudo a la planta. - Un mínimo de 14 m^ / min. estándar será abastecido para - - plantas arriba a 10,000 barriles/día estandar de la capacidad de carga de crudo. Un mínimo de 37 m^ / min. estándar, - serán suministrados para plantas que tienen una capacidad de crudo de 70,000 barriles/dla estandar o más. Las plantas de tamaño intermedio caerán dentro del rango dado.

Los requerimientos de aire para regeneración del refo r mador catalítico y de las unidades de desulfurización varía - con la capacidad de carga y tipo de proceso. El rango usual requerido del aire es de 8.S a 17 / min. estandar.

El aire para aeración en el arranque de las unida de craking catalítico del fluido, es dependiente del gasto de carga de la planta. Con una alimentación de 6,00Q barriles/- día estándar a la unidad, puede requerir S.5 m / min. están dar para arranque de ésta. Este rango puede ser tan alto como 57 / min. estandar para áreas de proceso con carga de35,QQQ barriles/día estandar.

Cuando el aire de planta se suministra a motores de -- aire comprimido, la tubería debe .diseñarse de acuerdo al flu-

Zjo requerido ( 5.7 a 11.3 m /min. estandar por motorl. La ca»pacidad de otro equipo asociado usualmente no es afectada por

esta cantidad, ya que es intermitente.El aire para decoquizado de aire-vapor de agua es usado

durante la combustión. El aire requerido varía con el tamaño

- 8 2 -

del tubo del horno y es usualmente 101 del flujo de vapor de agua.

El aire deberá ser entregado a los cabezales de distr_i bución en la planta de servicio de la refinería a una presión de 7.0 kg /cm2 una temperatura no mayor a 37.7°C.

E.1.2 CONDICIONES DE DISEÑO AIRE SECO.

La capacidad del sistema de aire seco se establecerá de acuerdo a los requerimientos de éste en instrumentos. Es usual permitir 0.014 m ^/min. estandar de aire seco para cada instrumento en unidades de proceso. Los requerimientos tota­les varían con los tipos de medios de proceso e instrumentosinstalados. Estos requerimientos totales fluctúan entre 5.7

3y 25.5. m /min. estandar para plantas con capacidades de cru do de entre 20,000 y 70,000 barriles/día estandar.

La condición de diseño usual para entregar aire seco - al cabezal de aire de instrumentos es a una presión mínima de 40 psig. El aire seco para motores con aire comprimido, es - requerido a una presión de entrega de 100 psig en el cabezal de distribución que permita 90 psig mínimos en el motor. Por lo cual, se requiere separar en dos cabezales de aire seco.

Todo el aire seco estará a una temperatura que no exce da 37.7 °C y una temperatura de rocío en invierno compati­ble con las condiciones del ambiente. El preferible instalar un cabezal de aire seco separado para alimentar a tanques de almacenamiento por requerir una presión muy baja ( 3 . 8 a 5

- 83 -

cm de agua) de alimentación a éstos.

E.2 E Q U I P O

El equipo usado en sistemas de aire de plantas incluye

compresores, postenfriadores y recipientes de aire. Los sis­

temas de aire seco incluyen secadores de aire en adición al -

equipo mencionado. Los arreglos comunmente usados para el --

equipo son los siguientes:

1) Dos compresores, cada uno con un postenfriador sepa

rado, pero amhos descargando a un recipiente de aire único. -

El recipiente de aire abastece al sistema de aire de planta y

al secador de aire. El aire a partir del secador de aire pasa

a través de una válvula reductora de presión, antes de entrar

al sistema de aire de instrumentos.

2) Dos compresores, cada uno con un postenfriador sepa

rado y cada uno descargando a un recipiente de aire separado.

El aíre de instrumentos es secado al pasarlo a través de un -)secador de aire, y conducido posteriormente a una válvula re­

ductora de presión.

3) Dos compresores más un compresor de repuesto, cada

uno con un postenfriador separado y descargando a dos recipien

tes de aire. El aire es su&straído de cualquiera o de ambos

recipientes al sistema de aire de plantas y para el cisterna -

de aíre de instrumentos a través de un secador de aire y una

válvula reductora de presión.

- 84 -

E.2.1 COMPRESORES

Los compresores centrífugos, rotatorios o reciprocantes

pueden ser usados en servicios de aire. Estos compresores --

son utilizables con accionadores de turbina de vapor, motor,

o máquina de gas. Los servicios de aire de planta y aire de

instrumentos de la refinería pueden ser clasificados como ins_

talaciones de Baja capacidad y alta presión apropiados para -

uso de compresores tipo reciprocantes. El servicio de aire -

de planta es intermitente; por consiguiente los compresores -

con accionador de motor eléctrico y velocidad constante ope­

rando con control de presión abierto o cerrado son apropiados.

Con este control, los compresores de etapa simple son usados.

Los compresores pequeños, con accionadores de aproxima^

damente 15 b.fi.p. (potencia al freno, en caballos de potencial

o menores, pueden ser operados continuamente con descarga a -

intervalos para mantener la presión en el sistema. El servicio

de aire de instrumentos es regularmente constante con referen

cia a la cantidad de flujo. Usualmente, la descarga normal -

es considerablemente menor que la descarga de diseño del com­

presor, comoquiera, para igualar la descarga requerida es de­

seable variar la velocidad de accionamiento con el uso de una

máquina de vapor o accionador de turbina de vapor. Si se de­

sea un costo inicial mínimo, un compresor accionado por una -

turbina de vapor, descargando a la atmósfera será instalado.

- 8 5 -

E.2.2 ENFRIADORES

El post-enfriador puede ser proporcionado por el fabr¿

cante, o bien, este equipo puede ser seleccionado a partir de

enfriadores estandar del fabricante, basados sobre la tempera

tura de descarga del compresor.

E.2.3 RECIPIENTES

Los recipientes de aire son usados para proporcionar -

suficiente capacidad que evite el "surge" (acción inversa del

compresor) funcionando como amortiguadores de pulsación, para

reunir una suspensión de agua y grasa sujeta por aire compri­

mido, para reducir la fricción del aire en los sistemas de tu

bería y para enfriar el aire antes de entrar a los sistemas - de transmisión. Los recipientes de aire deben ser lo suficien

temente grandes para proporcionar el SOI de la demanda total

por un período de 8 minutos, teniendo una presión del sistema

final igual al SOI de la presión inicial. Para un sistema de

1Q0 psig, esto es igual a 7,67 veces los pies cúbicos por mi­nuto efectivos o una vez los pies cúbicos por minuto estandar

del sistema.Cuando el sistema de aire de plantas provee el servicio

auxiliar para aire a instrumentos, un recipiente de aire de - instrumento dimensionado nominalmente puede ser instalado y el recipiente de aire de plantas debe ser dimensionado para la -

capacidad combinada de los dos sistemas.

- 8 6 -

E.2.4 SECADORES

Los secadores de aire se utilizan para la eliminación

de humedad en sistemas de aire-seco. El aire comprimido, - -

enfriado y húmedo es pasado a través de un secador relleno de

desecante y sale como un gas seco. Se instalan dos secadores,

uno de los cuales es regenerado mientras que el otro es usado

para secado. Un prefiltro será colocado corriente arriba del

secador de aire, para proteger la cama del desecante en contra

de la contaminación por la entrada de aceite. Un filtro pos­

terior de un tipo similar será localizado corriente abajo del

secador para atrapar cualquier desecante que pudiera ser arras

trado con el gas seco.

Los secadores de aire son usualmente comprados como --

paquetes completos montados sobre placas de base común, equi­pados para regeneración manual, semi-automática o automática. El aire seco caliente es usado para regeneración del deseca- te.

E ,2.S TUBERIA

La tubería de succión y descarga para compresores de -

aire será dimensionada de tal manera que los amortiguadores -

de pulsación no sean requeridos. Como mínimo, las líneas de

succión y descarga serán dimensionadas de acuerdo al tamaño - de las Boquillas de entrada o salida del compresor. Las lí­

neas de succión y descarga tendrán un número mínimo de cambios

8

en dirección. En donde los cambios de dirección sean necesa­

rios, se usarán codos de radio largo y las líneas serán suje­

tadas firmemente. La tubería desde el compresor hasta el - -

post-enfriador y el recipiente de aire no deberá ser menor

que el tamaño de la boquilla de descarga. Las entradas a la

succión del compresor se suministran con mamparas de admisión

de aire seco.

La tubería de distribución de aire es dimensionada so­

bre una base un poco libre. La caída de presión máxima per-

mitida desde el recipiente de aire al consumidor es de 0.7%#cnf

Aunque preferiblemente la pérdida en un siste

ma de distribución debe ser considerablemente menor que esta

cantidad. No hay criterio preciso para dimensionamiento de -

líneas de aire de planta. El cabezal principal para aire de

planta no debe ser menor que 3 pulgadas en tamaño y no excede

rá de & pulgadas. Las líneas de aire de instrumentos serán -

dimensionadas para una caída de presión total máxima desde el2recipiente de aire a las unidades de proceso de 0.7 kg/cm .

- 88 -

F. SISTEMA DE RELEVO DE PRESION Y PURGA

El primer factor que se debe obtener en una planta - -

química, petroquímica o de refinación es la seguridad. Se --

considera desde el diseño de la planta, hasta la construcción

y operación de la misma.

La seguridad se logra de diversas formas, pero aún así

pueden darse casos en que se crean riesgos por el proceso por

una falla inadvertida de operación.

Uno de los riesgos mayores que puede crearse por el --

proceso, es el aumento excesivo de presión que puede provocar

la fractura del equipo, tubería o conexión en donde se presen

ta. En el proyecto de una planta no es posible diseñar el --

equipo de proceso para todas las condiciones posibles, aún las

provocadas por operaciones anormales, por lo cual se protege

a los equipos por medio de un sistema de relevo de presión.

De acuerdo a sus características mecánicas, los equipos

son diseñados para trabajar a una presión máxima. Cuando - -

esta presión C3 c^pdida debido a una falla, el exceso se ali_

via desalojando los fluidos a través de un sistema de relevo.

Se llama sistema de relevo a aquel formado por disposi_

tivos y tuberías, que permiten el desfogar un exceso de pre­

sión de un equipo, por medio del desplazamiento de una deter

minada masa de fluido desde el equipo presionado hacia un lu

gar seguro.

89

F .1 TIPOS DE SISTEMAS DE RELEVO

F.1.1 SISTEMA ABIERTO

Se llama así al sistema en el que la masa relevada en­tra en contacto directo con la atmósfera al ocurrir el desfo­gue.

Para permitir que la masa a relevar descargue a la - -

atmosfera directamente, deben haberse satisfecho los siguien­

tes requisitos;

- La sustancia relevada no debe reaccionar químicamen­

te con el aire, ni debe formar mezclas explosivas o inflama­

bles con 61.

- Los compuestos químicos no peligrosos como amoníaco

(usar venteos altos y seguros}, vapor de agua, aire comprimi­

do y agua pueden ser relevados hacia la atmósfera,

- Los hidrocarburos que tienen un peso molecular menor

que 80 y que descargan sobre una base intermitente, también -

pueden ser relevados a la atmósfera, a menos que existan res­

tricciones por lo siguiente:

a} Reglamentos locales o normas de la planta requirien

do sistemas cerrados.

bl La concentración de contaminantes a nivel de piso o

adyacentes a los niveles de la plataforma excediendo el lími­

te de explosividad y,

el Consideraciones meteorológicas tales como inversio­

nes severas de la temperatura por larga duración.

- 90 -

F. 1 .2 SISTEMA CERRADO

Cuando el fluido relevado no debe entrar en contacto

con la atmósfera, deberá ser conducido hacia un sistema cerra

do.

El sistema cerrado consiste en un cabezal y ramales, -

a los cuales se integra la descarga de los distintos disposi­

tivos, conduciendo la masa relevada hacia un lugar seguro.

Cuando se haya seleccionado el sistema cerrado, se de­

berá analizar la forma en que se va a disponer de la masa re­

levada.

Las mezclas de vapor y liquido, manejando condensables, pueden conducirse hacia un hurbujeo con agua, de modo que se

condense la fracción posible de hacerlo, Los incondensables

pueden entonces descargarse hacia la atmósfera o hacia un

quemador. En este último caso, se prevee un tanque separador

antes del quemador, para impedir que pase líquido que pudie­

ra haber sido arrastrado.

En el caso de efectuarse un relevo húmedo, se dan las

siguientes alternativas; enviar mediante una bomba, la masa

relevada hacia un sistema de recuperación por separación, o

bien, enviar a la alimentación de la misma o de otra planta

para reprocesarla. La decisión está sujeta a las caracterís^

ticas del fluido y de las plantas involucradas.

- 91

F.2 E Q U I P O

La descarga de líquidos o vapores, a partir de equipos

tales como bombas, compresores y hornos, también debe ser con

siderada. Las descargas a partir de válvulas de seguridad lo

calizadas en la descarga de bombas o compresores a menudo son

recirculadas al recipiente a partir del cual se efectúa la --

succión.

Los serpentines de los hornos en servicios de hidrocar

buros y compuestos químicos peligrosos se suministran con los

medios necesarios para desfogue de emergencia. Las válvulas

para el desfogue en hornos son operadas remotamente por moto­

res o instrumentos manuales.

Las válvulas de seguridad, válvulas de control de pre­

sión, los cabezales de tubería, etc., relacionados a sistemas

de relevo de presión y purga, se encuentran generalmente den­

tro de las unidades de proceso, por lo tanto, no se incluyen

en los dispositivos auxiliares a la planta de proceso.

Los equipos localizados normalmente, aunque no excluso^

vamente, fuera de la planta de proceso son los recipientes de

desfogue con agua de apagado, los recipientes de desfogue y -

venteo y los quemadores.

F .2.3 RECIPIENTES DE DESFOGUE CON AGUA DE APAGADO

El recipiente de desfogue con agua de apagado es un --

recipiente vertical con una chimenea de salida; en el cual, -

- 92 -

los líquidos calientes pueden ser enfriados antes de su dis­

tribución final. Los hidrocarburos calientes entran al reci­

piente por encima del nivel del líquido, y accionan automáti­

camente el flujo de agua. Se instalan mamparas para completar

el enfriamiento. Agua adicional puede ser introducida manual

mente. Además se puede alimentar vapor de agua para disper­

sión de los vapores en la chimenea. Un recipiente de desfo­

gue con agua de apagado es mostrado en la figura F .1.

Normalmente se suministra un recipiente para servir a

dos unidades de proceso adjuntas, dependiendo sobre la distan

cia entre las unidades. Los recipientes deben estar siempre

aislados a partir de fuentes de ignición, así como de los dre_

najes en los cuales descargan.

El agua es generalmente obtenida a partir de una fuen­

te independiente del agua de enfriamiento, tal como el agua -

contra incendio o el agua de servicios. La cantidad de agua

requerida es determinada sobre la base del flujo máximo de --

vapores que pueden ser apagados a presión atmosférica. Se --

fija que el 40 ó 50 por ciento del agua vaporizará. El dimen

sionamiento del recipiente esta basado sobre la cantidad de -

los vapores desfogados más el agua adicionada.

Las chimeneas son dimensionadas para tener una veloci­

dad de salida que no exceda los 91.4 m / seg. Estas se e x ­

t i e n d e n normalmente a una altura de 3.05 m. por encima de la

plataforma más alta de trabajo, dentro de un radio de 21 m.

En la mayoría de las localizaciones fuera de la unidad de pro

ceso este requerimiento no aplica y la altura es controlada -

por la concentración de contaminante máxima permisible a - nivel de piso.

F.2.2 RECIPIENTE DE DESFOGUE Y VENTEOEl desfogue de hidrocarburos líquidos, los cuales no -

se espera vaporicen apreciablemente, es colectado en un reci­piente horizontal accesorado con un venteo. El recipiente es dimensionado para recibir la cantidad total de líquido conte­nida en los serpentines del horno más grande, pero dejando -- espacio para el vapor formado. El venteo es hecho lo suficien temente grande para relevar el vapor de agua y los vapores de hidrocarburos formados (en pequeña cantidad).

Los recipientes son provistos con un derrame de emergen cia al drenaje, o Bien, si se desea enviar a una bomba para - recuperación. Los serpentines de calentamiento se utilizan en climas fríos para mantener fluyendo a líquidos viscosos. Un recipiente de desfogue y venteo es mostrado en la figura F.2.

Generalmente se utiliza un recipiente para dar servicio a dos unidades adjuntas, dependiendo de la distancia entre -- estas unidades. La altura del venteo es establecida únicamen te sobre la base de localización disponible, ya que no se es­peran concentraciones de vapores peligrosos.

F.2.3 QUEMADORES Y RECIPIENTES SEPARADORES DE LIQUIDOS

En general un quemador es un medio efectivo para elimi nar económicamente por combustión corrientes gaseosas de -

- 95 -

desecho.

Existen dos tipos de quemador básicos:

- Quemador tipo fosa

- Quemador elevado o de chimenea

La decisión entre el uso de un quemador de fosa y un -

quemador de chimenea depende principalmente del espacio dispo

nible, las condiciones climatológicas, las normas locales, la

economía, etc. El quemador tipo fosa se utiliza cuando se --

dispone de terreno en cuyos alrededores definitivamente no --

habrá o no hay zonas habitacionales y donde el humo que se --

produzca no provoque molestias,

En los casos en que se manejan fluidos fríos y más pe­

sados que el aire, existe el peligro de acumulación de gases

en un quemador de fosa, lo que podría conducir a una combus­

tión incompleta debido a la falta de aire.

En un quemador de chimenea no existe este peligro, ya

que la mezcla gas-aire se forma adecuadamente, con la ventaja

adicional de una dispersión efectiva debido a la altura y ve­

locidad de descarga para el caso de una combustión incompleta.

Desde el punto de vista de seguridad, el uso de un qu£

mador de chimenea es el más adecuado.

En quemadores elevados que son los más comunes, se en­

cuentran tres tipos de acuerdo a su estructura:

a) Quemador tipo torre

b] Quemador cableado

c} Quemador autosoportante

- 97

El quemador tipo torre es ideal para instalaciones - - dentro de los límites de batería de la planta, donde se nece­sita altura para diminuir la radiación y donde las distancias disponibles con respecto a otros equipos están limitadas. Se utilizan hasta alturas de 120 m, sin ningún problema. Como - es más costoso que los otros tipos, su elección se basa prin­cipalmente en el espacio disponible, ver figura No. F.3.a.

El quemador cableado se utiliza en alturas de hasta -- 18Ü m. , necesarias en quemadores de gran diámetro. Este tipo de quemador necesita gran espacio, puesto que las anclas de -los cables forman un círculo cuyo diámetro es muy similar a -la altura del quemador. Normalmente este tipo es más econónúco que el tipo torre, ver figura No. F.4.

El quemador auto soportante es el más económico para - alturas de 77 m. o menores, porque es más fácil su erección y ocupa menos espacio, ver figura No. F.3.b.

A continuación se muestra una tahla con el análisis -- del costo de los tres tipos de quemadores.

TABLA F.l QUEMADORES ELEVADOS ANALISIS DE COSTOS

INVERSION DE CAPITAL (SOLO EQUIPOS}

MENOS CARO

1 *MAS CARO"

MENOR DE 45.7 m. DE 45.7 a 61 METROS

MAYOR DE 61 METROS

TIPO TORREAUTOSOPORTABLECABLEADO

TIPO TORRECABLEADOAUTOSOPORTABLE

CABLEADOTIPO TORRE 'iAUTOSOPORTABLE

- 9R -

F tG .F .4 . QUEMADOR E L E V A D O C A B LEA D O

INSTALACION MENOR DE 45.7 M. DE 45.'A 61 METROS MAYOR DE 6 1 M.MENOS CAROi AUTOSOPORTABLE TIPO TORRE CABLEADO

| CABLEADO AUTOSOPORTABLE(*) TIPO TORRE iMAS CARO TIPO TORRE CABLEADO (*) AUTOSOPORTABLE

(*) APROXIMADAMENTE IGUALES EN COSTO.Las corrientes gaseosas de desecho (vapores de hidrocar

buró generalmente) son conducidas a un separador de líquidos - antes de llegar al quemador.

Los quemadores se localizan usualmente viento arriba de la refinería y por lo menos 91 m. a partir de cualquier uni_ dad de proceso o equipo, que maneje materiales de bajo punto - de inflamación. La altura y localización dependen también de la topografía, la ubicación de terrenos agrícolas y habitacio­nes circunvecinas, así como de la intensidad del viento y de - un factor importante a considerar, la liberación de calor. Elcalor emitido al objeto más cercano deberá ser menos de 1000 -

2BTU/hr/pie basado en el 10 por ciento del máximo calor libera do por la flama.

Las alturas de la chimenea varían de 6 a 91 m.Estos quemadores son diseñados sobre la base de una velocidad de salida de 61 m./segundo máxima para flujo continuo. Para flujos de emergencia (descarga de válvulas de seguridad) , una velocidad de 91 m./seg. es permitida. Los quemadores son - suministrados con pilotos y sistemas de ignición para asegurar combustión continua de hidrocarburos. Ver figura F.6..

1 01

T U B E R IA DE A C ER O A L CARBON CON SO B R E E S P E S O R OE CORRO­SION OE 1 /8 OE PLG t A ISLA D A S IN TRAZO OE VAPOR

T U B ER IA OE GAS AC IDO ACERO AL CA RBO N , C E D U LA 40

777777777777777777

Q U EM A D O R OE C H IM E N E A

*77777777777777777

F 16.F .5 .TU B ER IA SEPARADA PARA CONDUCCION DE GASES ACIDOS AL QUEMADOR DE CH IM ENEA

i 4

jvrsx/~/+m oummo ateas aa*vm& iOttfOt+rrwft lataoo* ./x&n* causuxwac 4# Aññeito , Wffl eoMcs/QtJOfeurc.* *■’ €¿ <9*0**3400 oe T***A*3 S&9* fd/t/*Aoo 4áo***st*e*re + <03

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I

TUBERIA PARA IGNICION DE 3“ EXTREMO ABIERTO

F1G.F.6 QUEMADOR DE CHIMENEA Y REC IP IENTE SEPARADOR DE L IQUIDOS.

QUEMADOR OE CHIMENEA

Cuando se envían gases ácidos o corrosivos al quemador, una tubería separada será instalada, como se muestra en la fi_ gura F.S.

Los recipientes separadores de líquido son localizados de preferencia cerca del quemador con la finalidad de minimi­zar la condensación de líquido entre el recipiente y el quema dor. Estos recipientes, generalmente, son dimensionados a r M trariamente, porque la cantidad de líquido no se puede prede­cir. Se puede considerar un recipiente de 3metros de diáme-- tro por 12 metros delargo como correcto. Estos recipientes -- están accesorados con serpentines de calentamiento en climas fríos, y salida de drenaje, o bien, a una bomba para enviarse a recuperación del hidrocarburo líquido.

DETALLES MECANICOS Y MATERIALES

TUBERIA DE SISTEMA DE RELEVO

Las válvulas de seguridad en la mayoría de los casos - pueden ser localizadas de tal manera que se permita descarguen corriente abajo al punto de distribución final (ejemplo: reci piente separador de líquido), sin bolsas.

El cabezal de relevo entrará preferiblemente por la parte superior del recipiente separador de líquido, para per­mitir la,utilización máxima del recipiente. En el recorrido de tuberías es conveniente usar soportes elevados a partir de las unidades de proceso hacia el recipiente.

104

En algunos casos las bolsas en líneas de desfogue son inevitables. Las bolsas se pueden drenar a pequeños recipien tes separadores accesorados con serpentines de calentamiento y salida a bombas. En climas fríos, el calentamiento protec- tivo es necesario para prevenir la condensación de H7S (Sulfu ro de hidrógeno).

SISTEMA DE IGNICION

Varios tipos de sistemas de ignición son usados para - asegurar el encendido continuo de los pilotos y quemadores. - Los tipos más comúnmente usados son el tipo de propagación de la flama y el tipo de flama-frontal. El primero se muestra - en la figura F.6, donde se observa una tubería ranurada que - se instala desde el fondo hasta la parte superior del quemador. Una serie de boquillas de encendido de gas son localizadas -- dentro de la tubería ranurada sobre separaciones de 30 pulga­das. El flujo de gas es encendido por dos bujías cerca de la base del quemador y enciende sucesivamente las boquillas con­forme asciende al quemador. La válvula de corte del gas y la estación de control de ignición son localizados lejos del qu<2 mador.

En el sistema de flama^frontal, el gas y el aire son - admitidos dentro de la tubería de ignición, siguiendo una pr£ porción de combustible-aire. Después de haber sido admitido suficiente gas para llenar la línea, el gas es encendido por una bujía. De esta manera, el gas encendido viaja a través -

105 -

ie la tubería hasta alcanzar el piloto. Las válvulas de cor­te de gas y aire, asi como la estación de control de ignición también son localizados lejos del quemador.

Se suministran uno o más pilotos sobre el quemador - - para asegurar encendido continuo. A bajo flujo, la flama de las boquillas y pilotos pueden ser extinguidos por vientos -- fuertes. Con el fin de reducir la extinción de la flama y - - prevenir llamaradas de retroceso en dirección al recipiente - separador y tuberías de las válvulas de seguridad, es recomen dable inyectar gas combustible hacia el sistema de desfogue; el uso de este gas combustible es mejor que instalar arresta- dores de flama o tanques de sello.

LLAMAS SIN HUMO

Los quemadores de chimenea generalmente encienden con una flama rojiza pesada humeante. En algunos lugares se re­quieren llamas sin humo para cumplir con los reglamentos reía clonados a la contaminación del aire y disminución del humo.- La causa principal del encendido humeante de las llamas es el insuficiente aire de combustión. Otra causa podría ser la -- polimerización que ocurre algunas veces en la llama, resultan­do en hidrocarburos pesados, los cuales encienden con llama - humeante.

Uno de los sistemas patentados más aceptados para tener el encendido de llamas sin humo utiliza una serie de boquillas para inyección de vapor de agua a la parte superior de la tube

- 106 -

ría de encendido para inducir flujo de aire mayor y además —

enfriar la flama. Este tipo de sistema de llama sin humo es bastante efectivo, obteniéndose una flama invisible. El flu­jo de vapor es regulado por una válvula de control que opera en el rango de encendido continuo. Unicamente en operaciones de emergencia de llama fulgurante, la llama está humeante. -- Este tipo de encendido utiliza un volumen grande de vapor, el cual varía de 0.2 a 0.4 Ib. de vapor por Ib. de hidrocarburo.

El tipo de llama sin humo es dependiente únicamente de la inducción de un flujo grande de combustión y aire secundario.

M A T E R I A L E S

Las válvulas de desfogue de los hornos son necesaria­mente del mismo libraje y material correspondiente a la línea de transferencia de los hornos. Corriente abajo de la válvu­la de desfogue en dirección al recipiente o quemador, se usa generalmente acero al carbón con el mismo libraje que la lí­nea de transferencia del horno pero no más alta que 3Q0 Ib. - El uso de acero al carbón es justificable debido a la natura­leza de la operación intermitente y de corto término.

La descarga de las válvulas de seguridad a partir de - las unidades de proceso hacia los quemadores es generalmente a baja presión, permitiendo el uso de grosores mínimos de tu­bería de acero al carbón. El diseño del quemador es determi­nado por requerimientos estructurales más bien que de presión, resultando en un grosor de la pared mayor de lo usual.

1 0 "

Los 3 ó 4.6 metros superiores del quemador de chimenea - (incluyendo accesorios, plataformas, etc., dentro de este ran go) son fabricados de aleación de acero de 181 Cr - 8°0 Ni o -más alta. La porción superior de las líneas de gas ácido sontambién fabricadas de material de aleación.

Las líneas de gas ácido horizontales, son instaladas -generalmente como tubería de acero al carbón, cédula 40, y las verticales requieren tener un sobreespesor por corrosión per­mitido de 1/8 de pulg., debido a que estas líneas no se sumi­nistran con calentamiento protectivo.

II.2 ALCANCE DE LAS ACTIVIDADES DEL DEPARTAMENTO DE INGENIERIA DE SISTEMAS

2.1 ALCANCE DEL PAQUETE DE INGENIERIA BASICA

Los documentos que incluye un paquete de Ingeniería -- Básica son:

ACTIVIDADES DEL DEPARTAMENTO DE INGENIERIA DE PROCESO

1) Bases de Diseño.Es la información mínima necesaria para efectuar el di_

seño de la planta.2) Descripción del proceso.

La descripción se basa en el diagrama de flujo de pro­ceso con detalles de operación,3) Criterios de Diseño.

Este documentos da la información básica requerida parael diseño del proceso y equipo priricipal.

Los criterios de diseño cubren aspectos generales y par ticulares, por ejemplo:

a) Criterios de sobrediseño de equipob) Expansiones futuras de plantac) Criterios de selección de equipo de relevod) Criterios de selección de accionadorese) Criterios para el calentamiento y enfriamiento de --

corrientes

109-

Criterios particulares:a) Preferencias y limitaciones en dimensionamiento de -

equipo.b) Porcentaje máximo de inundación en los platos y empa

ques.c) Requerimientos especiales de materiales de construc­

ción.d) Factores de incrustación en cambiadores de calor.e) Flux máximo en calentadores de fuego directo.f) Velocidad mínima para agua de enfriadores:

4) Lista de Equipo.Este documentos muestra la lista de equipo de proceso -

completa para permitir su identificación.La lista de equipo proporciona la siguiente información:- Claves de equipos- Servicio de cada equipo.

5) Balance de materia y energía e información complementa­ria.Este documento suministrará los balances de materia y -

energía para la planta y la información complementaria necesa ria para el dimensionamiento de equipo, tuberías y selección de instrumentos.

La información incluye:Balance de materia (flujos másicos, volumétricos y mo­

lares] para todas las corrientes de proceso. (Entradas, sali­das y líneas de interconexión de equipos]. Incluye flujos y - composiciones molares para cada componente de todas las co- -

- 110 -

rrientes del proceso.Balance de calor. Incluye carga térmica para cada paso -

del proceso donde exista adición, remoción o generación de - - calor.

Condiciones normales, mínimas y máximas de flujo, pre- - sión y temperatura de cada corriente de proceso.

Propiedades termofísicas de las corrientes de proceso -- que sean requeridas para dimensionamiento de equipo y tuberías.6) Diagramas de flujo de proceso.

Este documento muestra en una forma concisa y breve la - siguiente información básica necesaria para el diseño de la -- planta.

Equipo en la planta (mostrando su interrelaciónl con cía ve y condiciones de operación. El diagrama también ncluye -- los instrumentos básicos de control del proceso.

Corrientes de proceso numeradas para su identificación. Sumario de balance de materia y energía (entradas y sa­

lidas) .Lista de equipo, mostrando características como carga --

térmica para los intercambiadores, dimensiones de torres y re­cipientes, cabeza y capacidad de las bombas, etc,7) Diagrama de balance de servicios auxiliares preliminar.

Este documento da la información de requerimientos de —equipo de proceso necesaria para llevar a cabo el diseño prel:L minar de los diagramas de tubería e instrumentación de servi­cios .

La información proporcionada involucra la representación

111 -

de los equipos por bloques, mostrando los servicios que cada - equipo requiere. Se incluye numeración a las corrientes de en­trada a cada equipo, e información de flujos, presiones y tem­peraturas para las mismas.

Se incluye también requerimientos normales y máximos para cada servicio a la entrada y a la salida de los límites de ba­tería.

Los servicios considerados son?- Agua de enfriamiento- Agua de proceso,- Vapor a diferentes niveles de presión y condensado.- Combustible liquido y/o gas.- Aceite de calentamiento- Agua para generación de vapor

8) Requerimientos de servicios auxiliaresy agentes químicos edición preliminar:

Este documento presenta para cada servicio y agente qují mico, sus características y condiciones de entrada y de retor no, indicándose además una relación de consumos normal y máxi^ mo por equipo.

Incluye requerimientos de agua de enfriamiento, agua de proceso, agua para generación de vapor, vapor a diferentes -- niveles de presión, condensado, combustible líquido, combusti^ ble gas, aceite de calentamiento, electricidad a diferentes - tensiones y agentes químicos.9) Hojas de especificaciones de equipo de proceso.9.1) Recipientes, torres e internos.

112 -

Hojas de datos con dibujos esquemáticos mostrando dimen siones principales, diámetro y longitud, conexiones principa­les, presión y temperatura de operación y de diseño, número y tipo de platos y otros internos, dimensiones mandatorias y ma_ teriales de construcción, boquillas para instrumentos cuando se requiera; para platos se indican los flujos y condiciones de presión y temperatura; en los equipos que así lo requieran se indica si deberán ir aislados.9.2) Intercambiadores, enfriadores, condensadores y rehervi­

dores .Las hojas de datos incluyen carga térmica, temperatura,

flujo, presión, factor de incrustación, presión y temperatura de diseño, caída de presión permisible, tipo de equipo recomen dado, propiedades físicas de fluidos y materiales de construc ción.9.3) Hornos

Hoja de datos estándar API, mostrando la información re querida para dimensionamiento térmico, incluyendo flujos, -- carga térmica, capacidad, caída de presión máxima permisible, condiciones de entrada y salida, flux térmico recomendado, -- propiedades físicas de los fluidos, condiciones de diseño, -- características del combustible y recomendaciones generales - para diseño mecánico y materiales de construcción.9.4) Bombas [actividad del Departamento de Ingeniería de Si¿

temas).Hojas de datos indicando capacidades normal y de diseño,

NPSH disponible tentativo, presiones de succión y de descarga,

- 113 -

temperaturas de operación, propiedades físicas de los fluidos, tipo de accionador, HP hidráulico, otros requerimientos espe­ciales para accesorios y materiales de construcción.9.5) Compresores.

Hojas de datos indicando servicio, tipo de compresor, - composición y propiedades físicas del gas manejado, condiciones de succión y de descarga, tipo de accionador. Se incluyen tam­bién recomendaciones especiales para la mejor selección de la - máquina.9.6) Filtros.

Hoja de datos incluyendo servicio, tipo recomendado, gra do de filtración, flujo a filtrar, condiciones de temperatura y presión de operación y de diseño, boquillas, internos requeri­dos, materiales de construcción.9.7) Eyectores

Hoja de datos mostrando servicio, tipo de unidad recomen dado; (condensante o no condensante), número de etapas, número de elementos, tipo de condensadores; condiciones de operación - como presión y temperatura de succión, presión de descarga, pre sión de diseño de vapor motriz, rango de estabilidad de la uni­dad, características de la carga al eyector como flujos de con­densables e incondensables y propiedades físicas necesarias; ma teriales de construcción de las partes principales.

ACTIVIDADES DEL DEPARTAMENTO DE INGENIERIA DE SISTEMAS

10) Diagramas de tubería e instrumentación de proceso.

1 1 4 -

En este diagrama se incluyen todos los equipos de la -- planta, tuberías, válvulas, instrumentos, líneas de servicio, válvulas de seguridad, etc.

A las líneas de proceso se les identifica con diámetro, servicio, número y especificación y se les incluyen los acce­sorios requeridos; en las válvulas de control se muestra su - arreglo [by-pass) indicando tamaño de las válvulas de control y de desvío; los instrumentos están numerados; las líneas de servicios muestran únicamente sus accesorios sin dimensiones; las válvulas de seguridad muestran su localización e idéntica ción sin indicar diámetro, número y especificación de las -- líneas de entrada y salida de las mismas; se indica altura -- tentativa de las torres y recipientes que lo requieran por -- NPSH, se indican notas para diseño de tuberías que requieren pendiente, simetría, etc,; el número indicado de serpentines a los calentadores es preliminar,11) Diagrama de tubería e instrumentación de servicios auxi^

liares preliminar.Estos diagramas se obtienen del diagrama de balance de

servicios auxiliares. Se muestra la distribución de diversos servicios a los equipos que así lo requieran, entre éstos se tienen agua de enfriamiento, vapor, condensado, combustible, aire de instrumentos y aire de planta. La información no in­cluye diámetro, número ni especificación de tubería.12) Lista de líneas de proceso.

Se preparará un sumario de las líneas de proceso y ser­vicios auxiliares,

- 115 -

Se incluye el número de línea, diámetro, especificación, localización, procedencia y destino, presión y temperatura de diseño, condiciones de prueba, tipo y espesor de aislamiento.13) Plano de localización general de equipo (preliminar).

Se prepara solamente de manera preliminar de acuerdo alos diagramas de proceso, considerándose las necesidades de - operación y mantenimiento del equipo para cada unidad.

Este plano se elabora tomando en consideración aspectos operacionales, de mantenimiento, de seguridad y económicos. - Involucra el arreglo del equipo, mostrando "racks" de tube- - rías, áreas de mantenimiento, cuartos de control y accesos.

Se muestra el arreglo de los equipos, considerando vien tos dominantes y reinantes, indicando coordenadas al centro - para torres y recipientes verticales, a la línea de tangencia para recipientes horizontales, y al centro de los canales en cambiadores de calor; se representa la separación de equipos respecto a los"racks" de tubería. Las dimensiones indicadas - serán preliminares para bombas y cambiadores de calor; para -- recipientes y torres serán las indicadas por su diseño. Se - indican también los límites de batería del área requerida, -- así como la lista del equipo incluido en el plano,14) Diagrama de desfogue.

En forma esquemática se representa el conjunto de líneas que se envían al sistema de desfogue sin dimensiones.

ACTIVIDADES DEL DEPARTAMENTO DE INGENIERIA DE CONTROL

15) Indice de instrumentos.

Es el documento en el cual se enlistan los elementos del circuito de control identificados en los diagramas de tu­bería e instrumentación, indicándose: clave, servicio, local¿ zación y DTI donde aparecen.16) Hojas de datos para instrumentos

Este documento es un resumen de datos para instrumentos (flujo, nivel, presión, temperatura y varios), donde se mues­tra la identificación del instrumento, su servicio, localiza­ción en DTI, datos de presión, temperatura y flujo de acuerdo al tipo de instrumento, asi como las condiciones mínimas, ñor males y máximas de operación,17) Sumario de alarmas, paros y arranques.

Este documento contiene la información necesaria para - los instrumentos de protección y alarma donde se indica su -- identificación, servicios y valores de operación normales, -- alarma y puntos Aa, paro y arranque,18) Hojas de datos de válvulas de control (actividad del -

Departamento de Ingeniería de Sistemas).Este documento indica tipo de válvula, tamaño preliminar

del cuerpo, tipo de brida, característica del tapón, así como condiciones de flujo, presión, temperatura, densidad, etc.19) Válvulas de seguridad (actividad del Departamento de --

Ingeniería de Sistemas).Se da un sumario de válvulas de seguridad indicando flu

jo, temperatura y presión de relevo.

- 1 1 7 -

A C T I V I D A D E S DEL D E P A R T A M E N T O DE O P E R A C I O N Y S E R V I C I O S T E C N I C O S

20) Filosofías básicas de operación de la planta.

En este documento se analiza el comportamiento de la --

planta, definiéndose los lineamientos generales para su adecúa

da operación en situaciones normales y especiales. Se inclu­

yen los siguientes tópicos:

20.1 Variables de operación v control

20.2 Procedimientos especiales

20.3 Procedimientos de control analítico

20.4 Recomendaciones para las operaciones de arranque, paro -

y emergencias.

21) Especificaciones generales.

Se incluyen especificaciones para tubería, instrumenta­

ción, intercambiadores, calentadores, recipientes, eyectores

y equipo mecánico.

1 1 8 -

2.2 ALCANCE DE LA INGENIERIA DE DETALLE DE ESPECIALIDADES -

DE PROCESO

1) Ingeniería de cambiadores de calor

1.1) Ingeniería de detalle del diseño térmico y mecánico de

intercambiadores, enfriadores, condensadores y rehervi­

dores .

Diseño Térmico;

Comprende el dimensionamiento térmico hidráulico de los

equipos, describiendo el número y características de los tu­

bos de transferencia (diámetro, calibre, longitud, etc.); diá

metro y tipo de envolvente, número,tipo y corte de deflecto--

res; número, dimensión y localización de boquillas; número y

arreglo de envolventes; número de pasos, por el lado de los -

tubos y de la envolvente, etc. Todos estos datos están inclui_

dos en la hoja de datos correspondiente a cada equipo v repr£

sentan especificaciones mínimas que debe tener el equipo para

cumplir satisfactoriamente con las condiciones de proceso es­

pecificadas en la misma hoja de datos.

Diseño Mecánico;

Comprende el dimensionamiento de cada una de las partes

constitutivas de los equipos, atendiendo a los requerimientos

del diseño térmico (presión, temperatura y fluidos), así como

de las geometrías requeridas en el mismo, hasta llegar a deta

llar para fabricación cada componente, obteniéndose los dibu­

jos de fabricación "arreglo general" v "detalles", en los cua^

les se muestra el dimensionamiento general de los equipos, --

así como la localización, orientación y altura de Boquillas y de soportes, pesos del equipo, áreas requeridas para el mant£ nimiento de los mismos, datos de diseño, materiales de cons­trucción, tablas de Boquillas, dimensiones de ensambles, maqui_ nados, etc.

Procura:Comprende la elaboración de los siguientes documentos:a) Lista de proveedores, que consiste en la lista de un

número de proveedores seleccionados de acuerdo a los requeri­mientos de fabricación de los equipos a suministrar,

B] Requisición, la cual consiste en la descripción de - los lincamientos y requisitos que deberán cumplir los fabri­cantes de los equipos, asi como el alcance de las garantías - que deben de aceptar dichos fabricantes,

el Especificaciones generales de equipo, que consisten en la descripción de aspectos que se contemplan en códigos tales corao el ASME y TEMA para el alcance de fabricación.

di Tabulación técnicas-comercial, que comprende el resu­men de las cotizaciones presentadas por los proveedores invi­tados, así como el análisis de las mismas, para verificar que cumplan con todos los requisitos impuestos en el paquete de - la requisición, y la recomendación al cliente, debidamente -- argumentada, de uno o varios proveedores seleccionados,

e) Orden de compra, que es el documento final y oficial, por medio del cual se contrata la adquisición de los equipos en cuestión al o a los proveedores seleccionados que se emite como confirmación de cartas de intento.

- 120 -

2.3) Ingeniería de Sistemas2.3.1) Diagramas de tubería e instrumentación de proceso.

Estos diagramas incluyen:a) Todos los equipos que se muestran en los diagramas -

de flujo de proceso.b) Todas las líneas que se requieran para la operación

de la planta, tanto de proceso como de servicios identificadas con diámetro, servicio, número y especificación.

c) Los instrumentos estarán numerados.d) Las válvulas de control mostrarán su arreglo (by-pass)

identificando con su tamaño la válvula de control y la del des­vío de acuerdo al API.

e) Las válvulas de seguridad mostrarán su localización, tamaño, diámetro e identificación de las líneas de entrada y - salida a éstas.

f) Se indicará la altura del faldón de torres y recipien tes que lo requieran por NPSH.

g) Altura de rehervidores.h) Notas para diseño de tuberías como líneas que requie­

ran pendiente, simetría, etc.i) El número de serpentines a calentadores.j) Se indicarán las líneas que se requieran para la pue£

ta en operación de la planta.k) Tomas de muestra indicando el servicio.1) Filtros, coladores, etc.

121

m) Accesorios especialesn] Confirmación del número de serpentines de calentado­

res, venteos y drenes de equipo.0) Información de fabricantes.

2.2) Diagramas de tubería e instrumentación de servicios - - auxiliares.

a) La distribución de los equipos será de acuerdo al -- arreglo que tienen en el plano de localización general.

b) Todos los equipos de proceso a los cuales se les al¿ mentan los diferentes servicios, mostrando su localización re lativa; en algunos casos para mejor referencia se mostrarán - equipos mayores como torres u hornos para referencia de loca­lización, aunque no les llegue un servicio específico,

c) Todas las líneas y cabezales de servicios auxiliares indicando diámetro, servicio, número y especificación,

d) Todas las entradas y salidas de líneas de servicios indicando su localización relativa.

e) La instrumentación requerida y la instrumentación en límites de batería de acuerdo a las normas establecidas.

£] Modificaciones que surgieran por información de fa­bricantes.

g) Tamaños de válvulas de Control, incluyendo el dimen­sionamiento final en servicios de vapor.

h) Tamaños de válvulas de seguridad, diámetros e identi_ ficación'de las líneas de entrada y salida de estas,

1) Alimentación de Agua de Servicios a Bombas.j) En el caso de agua de enfriamiento y servicios, se -

- T22

indicarán la alimentación y retorno de agua a todos los equi­pos que la requieran y la alimentación a las estaciones de -- servicio.

k) En el caso de vapor y condensado se indicarán todos los equipos a los cuales se alimenta; el regreso de condensa- do; el tanque separador; solamente se indicarán trampas de -- vapor en los extremos del cabezal, todas las demás que se re­quieran para drenar el cabezal de vapor serán colocadas duran te el diseño de tuberías.2.31 Plano de localización general de equipo.

Este plano se elabora tomando en cuenta aspectos opera- cionales, de mantenimiento, de seguridad y económicos.

Un plano de localización de equipo es un dibujo de la unidad en la planta, en el cual se encuentran perfectamente - localizados todos y cada uno de los equipos, las estructuras y los edificios que componen la unidad.

En los planos generales de localización de equipo se -- limita el área de la unidad por líneas claramente definidas llamadas Límites de Batería de la unidad.

En este plano se incluye lo siguiente;a) El dibujo de los equipos, estará a escala,b) El área que ocupará la planta.el Se indican los“racfc.swde tubería,di La localización de todos los equipos de proceso.el El número de cuerpos y dimensiones de los cambiadores

de calor.f] Coordenadas de los equipos, torres y recipientes ver-

1 2 3 -

ticales, indicándolas al centro, recipientes horizontales a - línea de tangencia, separación de soportería, localización c. a,c. de boquillas de canales de cambiadores.

g) Localización de bombas con las coordenadas de las b<3 quillas de descarga, definiendo también en que lado estará el accionador.

h) Edificios de compresores y de condensadores.i) Localización final y dimensiones de calentadores, j) Dimensiones del cuarto de control de instrumentos y

eléctrico.k) Información de soloaires1) Información de fabricantes.

2.4) BombasHojas de datos indicando capacidades normal y de diseño,

NPSH disponible, presiones de succión y descarga, temperaturas de operación, propiedades físicas de los fluidos, tipo de ac-- cionador, HP hidráulico, otros requerimientos especiales para - accesorios y materiales de construcción,2.5) Lista de líneas

Se preparará un sumario de las líneas de proceso y ser­vicios auxiliares.

Se incluye el número de la línea, diámetro, especifica­ción, localización, procedencia y destino, presión y tempera­tura de diseño, condiciones de prueba y limpieza, tipo y esp£ sor de aislamiento, así como clave de acabado,2.6) Diagrama de desfogue

En forma esquemática se representa el conjunto de líneas

- 124 -

que se envían al desfogue, con número de la línea, diámetro y especificación así como una tabla indicando causas, masas a -- relevar con sus condiciones de presión y temperatura de relevo.2.7) Válvulas de seguridad

Se calculan y se especifican las válvulas de seguridad y también se hacen los trámites de adquisición de las mismas.2.8) O t r o s

En la etapa de Ingeniería de Detalle, el Departamento de Ingeniería de Sistemas, realiza entre otras actividades las -- siguientes:

- Se revisan dibujos de fabricante e internos de otros - Departamentos.

- Se realizan actividades de procura de las válvulas de seguridad, discos de ruptura, desobrecalentadores y arrestado- res de flama (cotizaciones, tabulación, orden de compra),

- Especificación de los circuitos lógicos de control.- También se realiza la verificación hidráulica de la

planta,3) Ingeniería de Control3.1) Diagramas de instrumentación

Es la representación esquemática que describe la intera£ ción que existe entre todos los componentes de un circuito de - instrumentación incluyendo su localización, tipo de sefialación, diferentes tipos de suministros y un listado de identificacio­nes a los cuales aplica.3.2) Plano de localización neumático

Este plano se elabora tomando en consideración los instru

- 1 2 5 -

mentos que tienen funcionamiento neumático así como su ubica­ción dentro de la planta para darles el suministro neumático adecuado.3.3) Plano de localización eléctrico.

En este plano se muestra la localización de los instru­mentos dentro de la planta, para proporcionarles la señaliza­ción y suministro eléctrico adecuado.3.4) Semigráfico y distribución de instrumentos.

En este plano se muestra la distribución del proceso, - basándose en la instrumentación que va en el tablero principal de control, quedando de esta manera indicado únicamente el -- equipo y líneas de proceso que tienen instrumentación de tabl£ ro.

La distribución de instrumentos consiste en hacer un -- arreglo de instrumentos; los cuales deben estar de acuerdo a la indicación que se tiene de ellos en el semigráfico, para que puedan ser localizados con facilidad por el operador de - la planta.3.5) Sumario de válvulas de control

Este documento contiene la información necesaria de los elementos finales de control (Válvulas de control), en donde - se indica su identificación, servicio, tipo de válvula, tama­ño del cuerpo, tipo de brida, características, modelo y condi ciones de proceso.3.6) Sumario de placas de orificio

Este documento contiene la información necesaria de los elementos primarios de medición de flujos en donde se indica

126 -

su identificación,servicio, diámetro de línea, libraje, cédu­la de tubería, diámetro de orificio y condiciones de proceso.3.7) Típicos de instalación.

Es el documento en donde se describe el procedimiento - recomendado y accesorios requeridos para la instalación adecúa da de los instrumentos.3.8) Elaboración de RM's,

Son documentos en los cuales se especifica que tipo de instrumentos o accesorios hay que comprar, indicando claramen te sus características técnicas y modelos.3.91 Requisición

Este documento se elabora para llevar a cabo el concur­so técnico y comercial de los instrumentos y consiste en lo - siguiente; 4

a) Llenado de hojas de especificacionesb) Lista de proveedores invitados a concurso indicando

fecha de cierre de concurso técnico y comercial,c) Lista de requerimientos y obligaciones que tiene que

cumplir el proveedor invitado para que su cotización sea toma da en cuenta, así como la cantidad de instrumentos y partidas que aplican al concurso.3,]Ql Tabulación

Es una tabla comparativa en la cual se va a evaluar tan to técnica como comercialmente a los proveedores invitados, - teniendo como base de comparación los requerimientos y especia ficaciones mencionados en la requisición, seleccionándose al proveedor que cumpla técnicamente y que proporcione el mejor precio,

- 727 -

Es el documento en el cual se indican todas las caract£ rísticas técnicas y comerciales de los instrumentos, así como cantidades para que puedan ser adquiridos correctamente.3.12} Suplemento

Es un documento en el cual se efectúan los cambios y -- adiciones de nuevos instrumentos, especificSndose claramente el tipo de cambio a efectuarse y precio del mismo. En la adi

ciSn de nuevos instrumentos se indican todas las característi^ cas técnicas y comerciales para que sean adquiridos.3.13) Control de adquisiciones.

Es el documento en el cual se enlistan todas las adqui­siciones basándose en las fechas programadas que se obtienen del programa general de proyectos y fechas reales en las cua­les se emiten los documentos de compra.3.14) Control de suplementos

Este documento muestra las fechas y número de suplemen­tos emitidos, obteniéndose con esto un control adecuado de -- éstos documentos,3.15) Revisión final y traducción de las hojas de especifica­

ciones ,Consiste en actualizar y traducir al español todas las

hojas de especificaciones de acuerdo a las características y modelos del proveedor seleccionado.

3 . 1 1 ] O r d e n d e c o m p r a

1 2 8 -

III. IMPORTANCIA DE LAS ACTIVIDADES DEL DEPARTAMENTO DEINGENIERIA DE SISTEMAS

Las actividades desarrolladas en el Departamento de In­geniería de Sistemas son de importancia vital en el desarrollo de un proyecto, porque sirven de enlace entre la Ingeniería - Básica y la Ingeniería de Detalle.

Con la finalidad de tener una visifin más clara del tra­bajo correspondiente a la Ingeniería Básica realizado por la División de Proceso, se indica a continuación una lista de —

actividades para cada uno de los departamentos que constitu­yen esta división, subdividiendo éstas en las diferentes edi­ciones emitidas en los casos que así se requiera. Posterior­mente se elabora la matriz de antecedentes de las actividades del departamento. Después de formar esta matriz, se procede a efectuar una matriz de secuencias, así como el tiempo o dura­ción de las actividades del departamento. Estas matrices ser­virán como base para realizar el diagrama de barras, con el - cual se calculan los recursos económicos y humanos que se de­ben asignar al proyecto, además es auxiliar en la programación y porcentaje de avance del proyecto.

A continuación se construye una red de actividades del departamento, acentuando el camino crítico que siguen éstas, basta la terminación del proyecto en Ingeniería Básica. La - red se realiza en dos partes, por el método de eventos sucesi^ vos, denominando la primera parte como red "A" y la segunda - como red "B".

- 1 2 9 -

En la red "A", se indican con líneas punteadas los enla ces existentes con las actividades efectuadas por los otros - departamentos involucrados en la división de proceso y con -- líneas continuas la secuencia de las actividades del departa­mento en estudio. La cantidad indicada en la parte baja de - la actividad es la duración de ésta y la cantidad encerrada en un círculo al final de ella nos da el tiempo acumulado.

En la red ,jBH, se representan los tiempos acumulados al final de cada actividad por separaciones iguales, sin impor­tar la mayor o menor duración de cada una de ellas. Se acen­túa igualmente el camino crítico, sin indicar en esta red el enlace de las actividades realizadas por otros departamentos.

La red de actividades es el instrumento principal que - usa el administrador o jefe de proyecto para asignar los recur sos humanos y materiales necesarios en la ejecución del proyec to, asegurando mediante su aplicación que los resultados co­rrespondan cualitativa y cuantitativamente con los objetivos previstos, de acuerdo al presupuesto asignado y en cumplimien o de los programas y normas de diseño, construcción, pruebas

f arranque de las instalaciones proyectadas.Para iniciar las actividades en estudio, se requiere in

formación proporcionada por e Departamento de Diseño de Pro­ceso y por el cliente, de esta manera se puede realizar la ac tividad B1A (Plano de Localización General de Equipo, en edi­ción preliminar! y posteriormente en una junta de depuración, discutir los comentarios emitidos por los departamentos invo­lucrados. En esta edición, se genera información en los depar

- 130

tamentos siguientes:Ingeniería Civil.- Formular requisición de Mecánica de Suelos. Ingeniería Eléctrica.- Efectuar trazos generales y prelimina­

res de ductos, y derecho de vía. Ingeniería de Tuberías en conjunto con Ingeniería de Sistemas.

Elaborar Maqueta preliminar.A continuación se realiza la actividad B1b (PLG en edi­

ción para aprobación), la cual se envía a todas las especiali­dades para verificar comentarios, actualizar la información ge neral y confirmar los estimados de horas-hombre y cargas de - - trabajo. Posteriormente se envía al cliente para sus comenta­rios.

La siguiente actividad B1c (PLG en edición para diseño), se utiliza en los departamentos siguientes:Coordinación y Control.- Coordinar la iniciación de trabajos -

de diseño.Ingeniería de Tuberías.- Inicia:

- Plano Clave de Maquetas y/o dibujos.-Bastidor, cuerpos de recipientes y torres .- Diagrama de rutas; orientación y localización de bo­quillas, plataformas y escaleras.

- Estudio de puentes de tuberíar Estudio de edificios, excepto el de compresores- Plano de líneas de entrada y salida en Límites de Bat£ ría (en edición preliminar)

- Cuerpos de cambiadores de calort> Estudios de parteaguas y de tubería subterránea.

-131-

Ingeniería Civil.* Inicia:- Diseño y dibujo de cimentaciones de recipientes, to­rres y además equipos cuyas coordenadas han quedado - definidas, exceptuando cambiadores, bombas y calenta­dores.

- Plano de áreas.Ingeniería Eléctrica.- Prepara:

- El plano de clasificación de áreas (para aprobación).- El dibujo preliminar de distribución de fuerza, de común acuerdo con los Departamentos de Ingeniería Ci­vil e Ingeniería de Tuberías.

Arquitectura.- Prepara el anteproyecto del cuarto de control.Esta actividad continua en Ingeniería de Detalle con --

las ediciones: Aprobado para diseño final (06D2) y Aprobado - para construcción (07), originando información en los departa mentos siguientes:Coordinación y Control,- Coordinación de los trabajos de dise

ño de las diferentes especialidades.Ingeniería de Tubería:

- Tendido de líneas en todas las secciones, con excep­ción de los pendientes indicados en el P.L.G.

- Isométricos de líneas críticas y no críticas.- Continuación de la fabricación de cuerpos para la ma­queta que dependan de información del fabricante.

- Datos de cimentaciones.- Dibujos de tubería subterránea.- Instalación de instrumentos de tubería.

- 1 3 2 -

- Plano de Líneas de entrada y salida en Límites de Ba­tería. Para aprobación y APC (aprobado para construc ci6n.

Ingeniería Civil.-:- Cimentación de calentadores,- Dibujo de áreas de cimentaciones.- Dimensionamiento de edificios de condensadores.- Plataformas y escaleras.- Pavimentos,- Cálculo y dibujo de fosas, cisternas y cajas de en--

friamiento,- Análisis y diseño de estructura de soportería.

Arquitectura;- Terminar proyecto cuarto de control,

Ingeniería Eléctrica*- Sistema de tierras, alumbrado, fuerza, etc.- Plano de clasificación de áreas (edición APC). Posteriormente se efectúan revisiones para eliminar per

dientes, modificar la información del Plano de Localización - General, o bien completarla. Para evitar una revisión comple ta de este plano se listan los cambios y se indican con un -- triángulo, que encierra al número de revisión, en los puntos específicos donde se efectuó ésta.

De manera simultánea a la actividad B1 se elabora la a£ tividad B2a (Diagrama de Tubería e Instrumentación de Proceso, en edición preliminar), la cual utiliza información proporcio nada por el Departamento de Diseño de Proceso. Los diagramas

133

de tubería e instrumentación de proceso, en edición prelimi­

nar, se envían a junta de depuración para estudiar los comen­

tarios emitidos por los departamentos involucrados en la divi^

siSn de proceso.

Después de verificar los comentarios en la junta de de­

puración y contar con una edición preliminar del índice de --

servicios (actividad B3a), se procede a ejecutar la actividad

B2b (DTI de proceso, edición para aprobación) que originará -

información para los departamentos siguientes:

Coordinación y Control.- Distribuir los diagramas para aproba

ción y comentarios del cliente.

Ingeniería de Control e Instrumentación.- Numeración de instru

mentos.

Para todos los otros departamentos (ver actividad B2a).

- Confirmar cargas de trabajo y estimado de horas-hombre.

Se requieren las actividades B2b, Ble e información pro­

porcionada por el Departamento de Ingeniería de Proceso con el

ohjeto de elaborar las actividades siguientes:

R5a (Válvulas de Control y Mtezcladores en Línea, sin enü

siónl.

B7a (Hojas de Datos de Equipos Auxiliares, edición preli^

minar).

- Esta actividad origina la edición para diseño fi­

nal de All (Diagrama de Balance de Servicios Auxi­

liares),

B6 (Diagrama de Tufiería e Instrumentación de Servicios

Auxiliares).

- 134 -

- Esta actividad es utilizada en los siguientes departal

mentos:

Coordinación y Control,- Distribuir los diagramas para aproba

ción y comentarios del cliente.

Eléctrico, Análisis de Esfuerzos, Ingeniería de Control y Tu­

berías.- Confirmar cargas de trabajo y estimado de horas-hom-

bre.

Ingeniería de Tuberías,- Estudios de Isométricos de Tuberías.

Ingeniería de Control.t Numeración de instrumentos.

Operación.- Comentarios a esta actividad,

- La actividad B7b es la secuencia de B6 y se utiliza -

en las actividades C2, C3, C4, C5 y C7 (Ver activida­

des del Departamento de Ingeniería de Control), y A6b

(Lista de Equipo, edición final),

- Esta actividad B6 continua en Ingenieríade Detalle, -

emitiendose las revisiones Aprobado para Diseño (06-D)

y Construcción (07) , las cuales serán empleadas en los

Departamentos de Ingeniería de Tuberías, Análisis de -

Esfuerzos, Ingeniería de Control e Ingeniería Eléctri­

ca en sus trabajos de diseño. El Departamento de Coor­

dinación y Control se encarga de presentarlas al clien

te.

B8a (Plano de Notas Generales, leyendas y símbolos, edi­

ción preliminar)

- Se envía al cliente para sus comentarios.

B4 (.Hojas de Datos de Bombas).

- Esta actividad es complementada en el Departamento

- 135 -

de Ingeniería Mecánica con la selección de los materia­

les de construcción.

La secuencia de la actividad B4 es la actividad B3b - -

(Indice de Servicio, edición para diseño).

La actividad B2C (Diagrama de Tubería e Instrumentación

de Proceso, edición para diseño inicial) recibe y adiciona in

formación siguiente:

- Indice de Servicios (B3b)

- Comentarios emitidos en junta de depuración.

- Numeración de Instrumentos

- Cálculo de válvulas de control y mezcladores en línea

(B5a).

- Esta actividad es utilizada por los demás departamen­

tos para iniciar el diseño de la planta, por ejemplo Ingenie­

ría de Tuberías realiza estudio de rutas, isométricos de lí­

neas críticas, tendido de líneas, etc. y es antecedente para

las actividades siguientes;

B9 (Hojas de Datos de Válvulas de Seguridad y Discos -

de Ruptura).

B5b (Válvulas de control y mezcladores en línea, edición

para diseño). Esta actividad es complementada en -

el Departamento de Ingeniería de Control para selec

cionar los materiales de construcción y adquisición

de las válvulas de control.

La secuencia de estas actividades (B2c, B9, BSb) es la

actividad B2d (Diagrama de Tubería e Instrumentación de Proce

so, edición para diseño final), la cual es empleada por los -

- 136 -

demás especialidades para continuar su diseño. Enseguida, se

ejecuta la edición aprobado para construcción, del diagrama -

de tubería e instrumentación de proceso, para confirmar infor

mación pendiente por fabricante o que se ha ido definiendo en

el transcurso del proyecto. De esta manera, las demás especia^

lidades continuarán su diseño. En el caso de Ingeniería de -

Tuberías es de utilidad en;

- El diseño de la tubería aérea de plantas y elevaciones

hasta "APC" (con pendientes).

- Isométricos de líneas críticas y tendido de líneas --

críticas hasta más del 70o.

- Colocación de instrumentos en la maqueta y montaje de

válvulas de control y seguridad.

- Codificación de isométricos.

Posteriormente, se efectúan revisiones con lista de cam

bios por comentarios que surgieron durante el diseño y la - -

aclaración de información pendiente. Por ejemplo se confirman

los tamaños de válvulas de control comparando estos contra --

los adquiridos de fabricantes.

A partir de esta actividad (B2d), continúan la secuen­

cia las actividades siguientes;

B10 (Hojas de Datos de instrumentos de flujo). Antece­

dente de la actividad C5 (Hojas de Especificación -

de Instrumentos).

B8b (Plano de notas generales, leyendas y símbolos, en

edición para diseño).

311 (Lista de Líneas de Proceso). Aunque de acuerdo al

diseño esta actividad es secuencia de la actividad —

B2d, generalmente se inicia posterior a B2c, para en­

tregarse una semana posterior a B2d. Esto es debido

a la importancia que tiene para el Departamento de --

Ingeniería de Tuberías conocer las condiciones de tem

peratura, presión, procedencia, destino, líneas críti^

cas por Ingeniería de Sistemas y Análisis de Esfuer­

zos, información contenida en la Lista de Líneas.

B12 (Diagrama de Tubería e Instrumentación de desfogue, --

edición para aprobación (06)).

” Esta actividad se utiliza en los departamentos si­

guientes ;

Coordinación y Control,- Distribuir el diagrama para aproba­

ción del cliente.

Ingeniería de Tuberías," Continuar el diseño de tuberías, es­

pecíficamente, los cabezales de des­

fogue.

Operación y Servicios Técnicos, t. Comentarios,

Posteriormente, se realiza una revisión a esta activi­

dad, la edición aprobado para diseño (06d). Esta revisión --

servirá para continuar el diseño de tuberíasy contendrá los -

comentarios del cliente, los diámetros de las Líneas, etc.

Al terminar esta red C"A" o "B"), se advierte el camino

crítico seguido, que es el siguiente:

B2a-B2b-B4-B3b-B2c-B9-B2d-B12.

El tiempo acumulado, para este camino crítico es de - -

845 H.-H (horas-hombre.

138

En conclusión, cualquier cambio efectuado a las activi­

dades clave (B1, B2} y en general a las actividades del Depar­

tamento de Ingeniería de Sistemas, originará un retraso consi

derable al proyecto, por el enlace que tiene el trabajo rea­

lizado por el departamento, con las actividades efectuadas --

por otros departamentos.

- 139 -

LISTA DE ACTIVIDADES DESARROLLADAS EN LA INGENIERIA BASICA POR

LA DIVISION DE PROCESO

(A) ACTIVIDADES DEL DEPARTAMENTO DE DISEÑO DE PROCESO.

1) Bases de Diseño

2) Criterios de Diseño, generales y de equipo

3} Diagrama de Flujo de Proceso

a) Edición Preliminar (04)

b) Edición para Aprobación (06 AP)

c) Edición Aprobado para Diseño (06 D)

d) Edición Aprobado para Construcción (06 APC)

4) Descripción del Proceso

a) Junta de Depuración CI)

b) Edición actualizada CU)

5) Balance de Materia y Energía

6) Lista de Equipo

a) Edición Tnicial (0)

bl Edición Final (11

71 Información Complementaria

al Edición para Aprobación CI)

b) Edición Actualizada C U )

81 Información para Diseño de Cambiadores de Calor y Hornos.*

9) Hojas de Datos de Equipos de Proceso

a) Edición Preliminar (04)

b) Edición para Aprobación (06 AP)

el Edición para Diseño Final CQ6 D)

- 140 -

10) Filosofías Básicas de Operación

a) Edición Inicial (04)

b) Edición para Diseño Final (06 D)

11) Diagrama de Balance de Servicios Auxiliares

a) Edición para Aprobación C06 AP)

b) Edición para Diseño Final (06 D)

12) Requerimientos de Servicios Auxiliares y Agentes Químicos

a) Edición para Aprobación (06 AP]

b) Edición para Diseño Final (06 D)

131 Libro de Ingeniería Básica.

(B1 ACTIVIDADES DEL DEPARrAMENTO DE INGENIERIA DE SISTEMAS

11 Plano de Localización General de Equipo

al Edición Preliminar (04)

bl Edición para Aprobación ( . 0 6 AP)

el Edición para Diseño (06 D)

2) Diagrama de Tubería e Instrumentación de Proceso

a) Edición Preliminar (04)

b) Edición para Aprobación (06 AP)

c) Edición para Diseño Inicial (06D1)

d) Edición para Diseño Final (Q6D2)

3) Indice de Servicios

al Sin emisión

b] Edición para Diseño (06 DI

41 Hojas de Datos de Bombas

51 Válvulas de Control y Mezcladores en Línea

- 141 -

a) Sin emisión

b) Edición para Diseño (06 D)

6) Diagrama de Tubería e Instrumentación de Servicios Auxi­

liares (sin diámetros),

7) Hojas de Datos de Equipos Auxiliares

a] Edición preliminar (04)

b) Edición para Diseño (06 D)

8} Plano de Notas Generales, leyendas y símbolos.

a) Edición Preliminar (04)

b) Edición para Diseño (06 D)

9) Hojas de Datos de Válvulas de Seguridad y Discos de Rup­

tura (06) .

10) Hojas de Datos de Instrumentos de Flujo (06)

11) Lista de Líneas de Proceso

12) Diagrama de Tubería e Instrumentación de Desfogue (sin -

diámetros].

(C) ACTIVIDADES DEL DEPARTAMENTO DE INGENIERIA DE CONTROL

1) Numeración de Instrumentos

21 Diagramas funcionales de instrumentación (04)

3] Indice de Instrumentos C04)

4) Hojas de Datos para Instrumentos

51 Hojas de Especificaciones de instrumentos

61 Sumario de alarmas, paros y arranques

71 Circuitos Lógicos de control.

142

(D) ACTIVIDADES DE LOS DEPARTAMENTOS DE DISEÑO DE CAMBIADORES

DE CALOR Y HORNOS

1) Hojas de Datos de Cambiadores de Calor (04}

2) Hojas de Datos de Hornos (04)

(E) ACTIVIDADES EXTERNAS A LA DIVISION DE PROCESO Y/O ACTIVI­

DADES CONJUNTAS DE LA DIVISION DE PROCESO

1} Información del cliente ( para bases de diseño, de terre

no, coordenadas, área, acometidas y de vientos reinantes

y dominantes para el plano de localización general).

2) Juntas de depuración a:

a} Descripción del proceso y diagramas de flujo de pro­

ceso.

h) Plano de localización genera] de equipo CQ4).

el Diagrama de tubería e instrumentación de proceso (04)

31 Comentarios de los departamentos de Ingeniería de Siste­

mas e Ingeniería de Control y de la División de Operación

y Proyectos a;

a) Información complementaria

b) Hojas de Datos de Equipos de Proceso

c) Filosofías Básicas de operación

4) Comentarios y aprobación del cliente a;

a) Diagrama de Flujo de Proceso

b) Plano de Localización General de Equipo CQ6 AP)

c} Diagrama de Tubería e Instrumentación de Proceso (06AP)

- 1 4 3 -

d) Diagrama de Balance de Servicios Auxiliares

e) Plano de Notas Generales, Leyendas y Símbolos [04)

5) Clasificación de áreas para instrumentos

6) Definición de líneas de arranque

7) Diagramas lógicos de control (por la División de Opera­

ción y Servicios Técnicos) .

- 1 4 4 -

TABLA 3.1 MATRIZ DE ANTECEDENTES DE LAS ACTIVIDADES DEL DEPAR

TAMENTO DE INGENIERIA DE SISTEMAS, EN INGENIERIA --

BASICA.

ACTIVIDAD ANTECEDENTES OBSERVACIONES

Bla Al,A3b,A6a,E1

Blb A3c,DI,A9b,E2b

B1c E4b,D2

B2a A3b,A6a

B2b A3c,E2c,E6,A11 a,B3a

B2c E4c,A9c,C1,A3d,A1lb,B3b,B5a

B2d B2c,B9,B5b

B3a A5,A3c

B3b B4,B3a

B4 A3c,Blc,B2b,B3a

BSa Ble,A3c,B2b

B5b B2c,BSa

B6 Al 1b,A3d,B2b ,B1c

B7a Al 2a,B2b

B7b Al 2b,B7a,B6

B8a A3d,B2b

B8b E4e,B6,B2d

B9 A3d,AHb,B2c

BIQ A7b,B2d

Bll B2d,A3d

B12 Ble,B2d,A3d

145 -

TABLA 3.2 MATRIZ DE SECUENCIAS Y TIEMPO (DURACION! DE LAS ACTI^

VIDADES DEL DEPARTAMENTO DE INGENIERIA DE SISTEMAS,

EN INGENIERIA BASICA.

ACTIVIDAD SECUENCIAS TIEMPO en ch -H)

B1a E2b 32

B1b E4b 80

B1c B4 ,B5a,B6,B12 64

B2a E2c 100 (Nota 1)

B2b B4,E4c,Cl,B6,B8a,B5a,B7a 100 (Nota 1)

B2c B2d,B5b,B9,C2,C3,C4,C5,C7 150 (Nota 1)B2d B8b,B10 ,B11,B 12 50 (Nota D

B3a B2b,B3b,B4 40

B3b B2c 40

B4 B3b,A2c 175 (Nota 2)

BSa B2c,B5b 120 (Nota 31

BSb B2d 40 (Nota 31

B6 B7b,B8b,C2,C3,C4,C5,C7 80

B7a A1Jb,B7b 40

B7b B6b 40

B8a E4e 40

B8b 0 35

B9 B2d 105 (Nota 41

B10 CS 15

B1 í 0 100

B U Q 305

146 -

NOTA Ti

NOTA 2:

NOTA 3:

NOTA 4;

Se consideran 8 equipos por diagrama y 4 diagramas

(incluye cálculo de líneasl.

Promedio de 2 5 bombas

Promedio de 40 válvulas de control

Promedio de 30 válvulas de seguridad

R E D D E A C T I V I D A D E S D E L D E P A R T A M E N T O D E I N G E N I E R I A D E S I S T E M A S

E N I N G E N I E R I A B A S I C A

P O R E L M E T O D O DE L A R U T A C R I T I C A

R E D "A"

R E D D E A C T I V I D A D E S D E L D E P A R T A M E N T O DE I N G E N I E R I A D E S I S T E M A S

E N I N G E N I E R I A B A S I C A P O R E L M E T O D O D E L A R U T A C R I T I C A

—i----------1

I I H - H )

C O N C L U S I O N E S

En el desarrollo de la Ingeniería de Proyecto de tina planta -

Industrial, hay ciertas actividades fundamentales como son el

diseño y elaboración del Plano de Localización General de - -

Equipo y los Diagramas de Tubería e Instrumentación de Proce*

so y Servicios Auxiliares ya que éstas definen ampliamente el

alcance del trabajo a realizar por la mayoría de las especia­

lidades involucradas en la fase de Ingeniería de Detalle.

El ingeniero químico al ejecutar dichas actividades obtiene -

una gran responsabilidad, porque de él depende diseñar una --

planta segura, de bajo costo y altamente eficiente.

Por su importancia, los factores de seguridad, economía y efi

ciencia deben ser previstos y aplicados desde el inicio hasta

el final de las actividades tanto de Ingeniería Básica, como

durante la ejecución de la Ingeniería de Detalle.

Una irregular distribución de equipos, un diseño de proceso -

con errores y un sistema de desfogue inadecuado ocasionarían

pérdidas económicas por alto costo en la inversión y posterior

mente en la operación, aunado al evidente riesgo de explosión

u otros accidentes con daño a la planta y al personal de ope­

ración. Es por esto que las actividades efectuadas en el De­

partamento de Ingeniería de Sistemas revisten gran importancia

151

B I B L I O G R A F I A

1.- Frederick F. House, Badger Co.

An Engineer's Guide to Process-Plant Layout.

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