Introducción. - El estado del gas natural. Gas Natural - Complejidad para licuar. el metano. Se necesita: P = 45.8 Tamb ó T = -160 Patm

Transcripción

1 Introducción Gas Natural - Complejidad para licuar el metano. Se necesita: P = 45.8 Tamb ó T = -160 Patm - El estado del gas natural condicionará la forma de transportarlo Vol liq = 600 Vol gas

2 Introducción Disciplinas de Ingeniería

3 Introducción Elaboración de P&IDs - A modo orientativo, si dividiésemos el diagrama en tres bandas horizontales, la distribución de equipos sería la siguiente: o PARTE SUPERIOR: eyectores y air coolers o PARTE INTERMEDIA: columnas, recipientes, tanques, cambiadores, hornos, filtros o PARTE INFERIOR: bombas, compresores y equipos enterrados

4 Introducción Elaboración de P&IDs

5 Diseño de tuberías Diseño mecánico Presión de diseño - La define el Ingeniero de Procesos como base para posterior diseño mecánico de los sistemas - Debe incluir las máximas y mínimas condiciones de operación, incluyendo operaciones alternativas (start-up, shutdown, steam out, etc.)

6 Diseño de tuberías Accesorios de tuberías Traceado/ enchaquetado Traceado eléctrico Traceado con vapor Enchaquetado

7 Diseño de tuberías Diámetro Óptimo (+) Coste Tubería (-) Coste Potencia ++ Ø, -- Vel, -- Hf Ø, Vel, Hf -- Ø, ++ Vel, ++ Hf Encontrar una solución de compromiso (-) Coste tubería (+) Coste Potencia

8 Diseño de tuberías Bases de diseño - El problema de cálculo se reduce a 3 variables: Flujo (caudal) Diámetro interno de la tubería Caída de presión Q = volumen tiempo - Normalmente se conoce el caudal másico (obtenido del balance de materia), y se debe dimensionar la tubería para llegar al punto 2 con la presión disponible en el punto 1

9 Diseño de equipos de proceso Recipientes Criterios de Diseño Relación L/D (longitud/diámetro) - En recipientes atmosféricos es v más barato una L/D < 1.5 Distancias de proceso a TL 300 mm ó 0.2D a HTL (H) 300 mm ó 0.15D a HTL (V) 200 mm a BTL (H y V) - Diámetros < 2 ft son costosos y de difícil operación - El procesista fija el tamaño mínimo; el ing. mecánico puede aumentarlo

10 Diseño de equipos de proceso Bombas centrífugas Fundamentos Curva del sistema - Siendo el sistema entre A y B, la bomba tiene que ser diseñada para transportar el fluido y superar el cabezal estático y las pérdidas por fricción A B - Las pérdidas de carga aumentan con el caudal

11 Diseño de equipos de proceso Cambiadores de calor Toberas de proceso ρv 2 (Pa) en Carcasa ρv 2 (Pa) en Tubos Entrada Salida Entrada Salida Servicio líquido < 2200 < 6000 < 6000 < 6000 Servicio gas < 6000 < 6000 < 6000 < 6000 Servicio de líquido vaporizando < < Servicio de gas condensando < < Servicio bifásico < 3000 < 6000 < 3000 < 6000 (1) ratio tobera/diámetro < 0.5 (2) vmax < 10 m/s (carcasa); vmax < 15 m/s (tubos)

12 Diseño de equipos de proceso Turbinas de Vapor Clasificación V1 Contrapresión V1 Condensación V1 V2 V2 L3 Extracción V1 V2 V2 V3 L4 Inducción V3

13 Diseño de instrumentos Medidores de Nivel Vidrio - Sólo para indicación local, sin transmisión de señal - Tipos: Tubulares Reflexión Transparencia - Para medir interfase se añade una tercera conexión - Se recomienda no superar los 2 metros de longitud - Se pueden instalar varios medidores solapados

14 Diseño de instrumentos Selección de medidores de caudal

15 Diseño de instrumentos Válvulas de control Posición de fallo segura Fail Open / Fail Close Air to Close / Air to Open

16 Diseños de instrumentos Líneas asociadas a válvulas de seguridad - Existen 3 tipos de válvulas de seguridad: o Convencionales: operan sólo si la contrapresión es menor del 10% de la presión de set o Balanceadas: contrapresiones de hasta 30-50% de la presión de set o Pilotadas: no se ven afectadas por la contrapresión del sistema - La contrapresión a la salida de la válvula es la suma de la superimposed (estable, presión del punto final del sistema de descarga) y la built-up (dinámica, asociada al caudal de descarga)

17 Control y seguridad de procesos Cambiadores Control Feedback - La temperatura actúa en cascada sobre el caudal de fluido - Se puede eliminar el controlador de caudal - Es preferible utilizar cascada para obtener mayor estabilidad en el proceso - El sensor debe estar instalado tan cerca como sea posible de la superficie activa del cambiador de calor - El lazo de control de temperatura suele tener un tiempo de respuesta relativamente lento

18 Control y seguridad de procesos Control de Recipientes Rango Partido A B Blanketing de nitrógeno

19 Control y seguridad de procesos Control de Recipientes Rango Partido - La salida del controlador se envía a varios elementos finales; en cada momento sólo actúa una de las 2 válvulas generalmente - En ocasiones existe banda muerta entre la apertura total de una válvula y el inicio de apertura de la siguiente - En otras ocasiones se programa un solape entre ambas

20 Control y seguridad de procesos Capas de Seguridad en una Planta MITIGACIÓN Después del Evento PREVENCIÓN Evento Antes del Evento