DISEÑO DE UNA ESTACIÓN DE SERVICIOS PARA CONSUMO ...
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DISEÑO DE UNA ESTACIÓN DE SERVICIOS PARA CONSUMO PROPIO DE DIESEL EN LA PLANTA DE PDVSA, UBICADA EN EL AEROPUERTO INTERNACIONAL ARTURO MICHELENA EN VALENCIA.
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DISEÑO DE UNA ESTACIÓN DE
SERVICIOS PARA CONSUMO PROPIO
DE DIESEL EN LA PLANTA DE PDVSA,
UBICADA EN EL AEROPUERTO INTERNACIONAL
ARTURO MICHELENA EN VALENCIA.
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA.
UNIVERSIDAD JOSÉ ANTONIO PÁEZ.
FACULTAD DE INGENIERÍA.
ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA.
DISEÑO DE UNA ESTACIÓN DE SERVICIOS PARA CONSUMO PROPIO
DE DIESEL EN LA PLANTA DE PDVSA, UBICADA EN EL AEROPUERTO
INTERNACIONAL ARTURO MICHELENA EN VALENCIA.
EMPRESA: PDVSA. AUTOR: WISLIANA PULGAR.
C.I. 18.240.101
VALENCIA, ENERO DE 2013.
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA.
UNIVERSIDAD JOSÉ ANTONIO PÁEZ.
FACULTAD DE INGENIERÍA.
ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA.
DISEÑO DE UNA ESTACIÓN DE SERVICIOS PARA CONSUMO PROPIO
DE DIESEL EN LA PLANTA DE PDVSA, UBICADA EN EL AEROPUERTO
INTERNACIONAL ARTURO MICHELENA EN VALENCIA.
CONSTANCIA DE ACEPTACIÓN.
_______________________________ ___________________________ Ing. Dimas Landaeta, C.I. 7.127.651 Ing. Julio Bello, C.I. 3.922.306
Tutor Académico. Tutor Empresarial.
AUTOR: WISLIANA PULGAR.
C.I. 18.240.101
VALENCIA, ENERO DE 2013.
AGRADECIMIENTOS.
Primeramente muy agradecida con Dios por permitirme estar hoy en día a un paso
de ser Ingeniero Mecánico.
Muy agradecida con mis padres y hermanos por apoyarme incondicionalmente a lo
largo de mí desarrollo a nivel personal y profesional.
Gracias a Fulgencio Zubeldia (Supervisor de la Planta de Suministro de
Combustible de Aviación), por darme todos los conocimientos necesarios para el
desarrollo de éste proyecto y a mi tutor académico por toda la ayuda prestada y
aportes de conocimientos.
iv
ÍNDICE.
CONTENIDO. PÁGINA.
CONSTANCIA DE ACEPTACIÓN iii
AGRADECIMIENTOS iv
INTRODUCCIÓN 15
CAPÍTULO I
LA EMPRESA
1.1 Ubicación Geográfica 17
1.2 Descripción de la Empresa 18
1.3 Reseña Histórica de la Empresa 19
1.4 Procesos Básicos 20
1.5 Productos Elaborados 21
1.6 Mercado Nacional 23
1.7 Mercado Internacional 23
1.8 Exploración y Producción 24
1.9 Manufactura y Mercadeo 25
1.10 Procesos Operativos de PDVSA 26
1.11 Misión 26
1.12 Visión 27
1.13 Superintendencia de Puertos y Aeropuertos 27
1.14 Estructura Organizativa de la Superintendencia de Puertos y
Aeropuertos de PDVSA 28
1.15 PDVSA Planta Aeropuerto Valencia de Suministro Combustible de
Aviación Jet-A1 30
1.16 Estructura Organizativa de la Planta Aeropuerto Valencia de
Suministro de Combustible de Aviación Jet-A1 de PDVSA 33
1.17 Descripción del Proceso de Recepción y Despacho de Jet-A1
en la Planta Aeropuerto Valencia de Suministro de Combustible
de Aviación 34
CAPÍTULO II
EL PROBLEMA
2.1 Identificación del Problema 37
2.2 Planteamiento del Problema 38
2.3 Formulación del Problema 39
2.4 Objetivo General 39
2.5 Objetivos Específicos 39
2.6 Justificación y Alcance 40
CAPÍTULO III
MARCO REFERENCIAL CONCEPTUAL
3.1 Antecedentes 42
3.2 Bases Teóricas 43
3.2.1 Combustible Diesel 44
3.2.2 Tanques Para Almacenamiento de Combustible 45
3.2.3 Tuberías 47
3.2.3.1 Procedimiento para la Selección de una Red de Tuberías 49
3.2.3.2 Soportes para Tuberías 50
3.2.3.3 Flexibilidad en Tuberías 51
3.2.4 Válvulas 52
3.2.4.1 Válvulas Compuerta 53
3.2.4.2 Válvulas de Mariposa 54
3.2.4.3 Válvulas de Diafragma 55
3.2.4.4 Válvulas Check 56
3.2.4.5 Longitud Equivalente de una válvula o accesorio 57
3.2.4.6 Coeficiente de Resistencia K 57
3.2.5 Manómetro de Precisión 57
3.2.6 Muro de Contención 58
3.2.7 Bombas 58
3.2.7.1 Bomba de Desplazamiento Positivo ó Volumétrica 59
3.2.7.2 Bomba Centrífuga 61
3.2.7.3 Principio de Autocebado en Bombas Centrífugas 62
3.2.7.4 NPSH Requerida de la Bomba 62
3.2.7.5 Cavitación 63
3.2.7.6 Capacidad de Cabezal de una Bomba 64
3.2.7.7 Fluidos Newtonianos 64
3.2.7.8 Fluidos No–Newtonianos 64
3.2.7.9 Flujo Compresible 65
3.2.7.10 Flujo Incompresible 65
3.2.7.11 Flujo Laminar o Viscoso 65
3.2.7.12 Flujo en Transición 65
3.2.7.13 Flujo Turbulento 66
3.2.7.14 Golpe de Ariete por Agua 66
3.2.7.15 Presión de Trabajo Máxima Permisible para el Cuerpo
de la Bomba 66
3.2.8 Medidor de Flujo 66
3.2.9 Filtro en una Tubería 68
3.2.10 Corrosión 68
3.2.11 Rombo de Seguridad 69
3.3 Bases Legales 71
3.4 Definición de Términos Básicos 74
CAPÍTULO IV
FASES METODOLÓGICAS
4.1 Tipo de Investigación 78
4.2 Población y Muestra 78
4.3 Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos 79
Fase I: Diagnóstico de la Situación Actual en la Planta 79
Fase II: Determinar la Necesidad de un Diseño para un Sistema
de Almacenamiento y Suministro de Combustible 80
Fase III: Diseño de una Estación de Servicios en la Planta
PDVSA Valencia 80
(a) Selección del terreno ó área a utilizar para el Diseño de
una Estación de Servicios en la Planta de Suministro
de Combustible de Aviación en Valencia 80
(b) Selección de un Tanque de Almacenamiento para Diesel 81
(c) Selección de la Bomba 81
(d) Selección de la Tubería y el Diámetro de la misma 82
(e) Selección de Válvulas 82
(f) Selección del Dispensador de Combustible (Surtidor) 83
CAPÍTULO V
RESULTADOS
Fase I: Diagnóstico de la Situación Actual en la Planta 84
Fase II: Determinación de la Necesidad de un Diseño Para un Sistema
de almacenamiento y Suministro de Combustible 85
Fase III: Diseño de una Estación de Servicios para Combustible
Diesel en PDVSA Planta Valencia 87
(a) Selección del Terreno 89
(b) Selección del Tanque para Almacenamiento de Diesel 95
01. Perfil del Tanque para el Diseño 98
02. Datos de Seguridad del Diesel 99
(c) Selección de la Bomba para el área de Recepción de
Combustible 100
(d) Selección y Diseño de la Tubería 105
(e) Selección de Válvulas 113
(f) Selección del Dispensador de Combustible 116
5.1 Descripción del Proceso de Recepción, Almacenamiento y
Despacho de Diesel en el Diseño 117
5.2 Recomendaciones 119
5.2.1 Mantenimiento de Tuberías de Tanques 119
5.2.2 Mantenimiento de Válvulas 120
5.2.3 Protección Contra la Corrosión para el tanque 120
CONCLUSIÓN 122
BIBLIOGRAFÍA 123
ÍNDICE DE FIGURAS.
FIGURA. PÁGINA.
01: Nacimiento de PDVSA a través de las diferentes fusiones entre
empresas 20
02: Procesos Básicos de PDVSA 21
03: Estructura Organizativa de la Superintendencia de Puertos y
Aeropuertos 29
04: Vista Planta Superior de PDVSA Planta Aeropuerto Valencia 31
05: Vista aérea Planta de Suministro de Combustible de Aviación 32
06: Estructura Organizativa de la Planta de Suministro de Combustible de
Aviación Jet-A1de PDVSA en Valencia 33
07: Recepción y Despacho de Combustible Jet-A1 en la Planta Aeropuerto
Valencia de PDVSA 36
08: Tensiones presentes en un elemento de tubería 49
09: Válvula de Compuerta 54
10: Válvula de Mariposa 54
11: Válvula de Diafragma 55
12: Válvula Check con Resorte Horizontal 57
13: Manómetro de Precisión de 0 a 600bar 58
14: Bomba Alternativa de Pistón 60
15: Bomba Tipo Paletas 60
16: Bomba Centrífuga 61
17: Rombo de Seguridad 70
18: Niveles de Riesgo en el Rombo de Seguridad 70
19: Esquema General del Sistema 86
20: Plano Planta, el terreno encerrado en el círculo rojo es el
seleccionado para el diseño de una Estación de Servicios para
consumo propio de Diesel 92
21: Representación gráfica de la forma del terreno donde se va a trabajar 93
22: Acotación del terreno 93
23: Rombo de Seguridad del Combustible Diesel 99
24: Curvas Características de Bombas Centrífugas Autocebantes de 3”x3” 102
25: Curva Característica de una Bomba de 5HP 104
26: Ojo Impulsor de la Bomba 105
27: Tramo de Tubería en la Recepción de Combustible 111
28: Tramo de Tubería unida a la Manguera para Recepción de Diesel 112
29: Tramo B de Tubería 112
30: Representación del Diseño para el Almacenamiento y Suministro de Diesel 118
31: Plano de Tanque de 47.000 litros para almacenamiento de Diesel 125
ÍNDICE DE TABLAS.
TABLA. PÁGINA.
01: Equipos y accesorios que intervienen en el diseño 87
02: Conformación de Áreas en PDVSA Planta Valencia 90
03: Potencia de una bomba y los diferentes diámetros (Ø) de
succión y descarga 101
04: Tubería de Acero al Carbono según las Normas API 5L
y ASTM A53/A106 107
05: Caudal en Litros/Segundos (L/Seg.) para varios diámetros
de tuberías 110
06: Comparaciones más Relevantes de las Válvulas 114
INTRODUCCIÓN
Petróleos de Venezuela S.A. (PDVSA), es una empresa que pertenece al estado
venezolano y su principal actividad económica se basa en la extracción y refinación
del crudo que se encuentra presente en el suelo venezolano, algunos de los productos
refinados son el Gasoil, la Gasolina, Nafta, Jet-A1, Kerosene, entre otros.
Para garantizar una producción total a lo largo del territorio nacional, Petróleos de
Venezuela S.A., tiene varias plantas en los principales estados petroleros del país. En
el Municipio Puerto Cabello en el estado Carabobo se encuentra la Refinería El Palito
la cual es uno de los complejos de refinación de petróleo de mayor envergadura en
Venezuela. Este complejo es controlado por la empresa Petróleos de Venezuela y
suministra combustible y otros derivados al centro occidente del país a través de un
sistema de poliductos que surten a las plantas de distribución Yagua y Barquisimeto.
En la Planta de Distribución de Yagua se encuentra la Superintendencia de Puertos
y Aeropuertos, el cual tiene una de sus Plantas en el Aeropuerto Internacional Arturo
Michelena (AIAM) en Valencia estado Carabobo. Esta sucursal mejor conocida como
Planta Aeropuerto Valencia es la encargada de abastecer de Combustible Jet-A1 a las
aeronaves nacionales e internacionales en dicha infraestructura, para así brindar
apoyo con el combustible de forma eficiente a este medio de transporte aéreo.
En los terrenos de la Planta Aeropuerto Valencia se diseñará un sistema que
permita el autoabastecimiento de Combustible Diesel para los camiones Cisternas
también conocidos como Refueller, que pertenecen a la planta, con dicho fluido éstos
harán que su motor trabaje y así éstos se trasladaran de un lugar a otro dentro de las
instalaciones de la empresa, ya que por normativas de ésta estos camiones no pueden
circular por las vías pública, ésta es una limitante muy grande para éstos Refuller,
porque para poder abastecerlos de combustible hay que trasladar el diesel en barriles
y llenar su tanque interno con una bomba manual.
Con este nuevo diseño para consumo propio de diesel se garantizará el trabajo de
éstos camiones de una forma eficiente. Los pasos a seguir para este diseño se
explicaran de forma breve y exacta en el desarrollo del siguiente informe de
pasantías, el cual cuenta con una serie de capítulos, que permitirán organizar las ideas
y la información de forma precisa, así como también da a conocer un poco más sobre
ésta empresa.
En el Capítulo I se desarrollará una breve descripción de la empresa, donde se hará
una reseña histórica de la misma, se identificará su ubicación geográfica, sus procesos
básicos, los productos elaborados por la misma entre los cuales tenemos la gasolina,
el kerosene, etc., también se hablará sobre la exploración y producción, sus procesos
operativos, su misión y visión, entre otros. Seguidamente en el Capítulo II se dará a
conocer sobre la situación problemática en la empresa, la cual se explicará de forma
clara y precisa, para así lograr hacer un diseño que se ajuste a las necesidades que ésta
debe satisfacer, se hablará sobre cuál va a ser el objetivo general a cumplir con el
diseño y sus diferentes objetivos específicos.
Consecutivamente en el siguiente Capítulo el cual será el número III, se planteará
todo lo referente al marco referencial conceptual, el cual será de gran ayuda para la
determinación de líneas de la investigación, allí se tratará sobre la revisión de las
diferentes teorías, leyes y principios, entre otros, que de alguna manera ayudarán a
resolver la situación problemática en la empresa. También se darán a conocer algunos
conceptos y definiciones básicas para lograr un mejor entendimiento del estudio.
En el próximo capítulo se hablarán sobre las diferentes fases metodológicas, cuyas
técnicas e instrumentos a utilizar van a resultar convenientes para lograr los objetivos
que se persiguen, la conformación de los mismos estarán en perfecta concordancia
con el objetivo general y específicos que se persiguen en dicho informe.
CAPÍTULO I
LA EMPRESA
1.1 Ubicación Geográfica.
La sede principal de PDVSA se encuentra ubicada en la ciudad de Caracas, pero
ésta también se encuentra presente en todos los estados petroleros a lo largo de la
geografía nacional, entre éstos estados se encuentran Falcón, Zulia, Barinas, Monagas
y Anzoátegui.
Debido a lo extenso del territorio nacional, PDVSA ha tenido la necesidad de
dividir sus áreas operativas en las siguientes zonas: PDVSA Occidente, PDVSA
Oriente, PDVSA Sur y PDVSA Faja, estas zonas de trabajo están subdivididas en
diferentes Áreas Operacionales que están constituidas por gerencias organizadas en
unidades básicas de producción y proceso.
La Planta de Distribución Yagua en el estado Carabobo, se ubica en la región
Centro-Occidente, en ésta se encuentra la Superintendencia de Puertos y Aeropuertos
que se encarga de la distribución de combustible para aviones Jet-A1 a nivel nacional,
teniendo una de sus Plantas de Distribución y Comercialización de combustible en el
Aeropuerto Internacional Arturo Michelena (AIAM) en la ciudad de Valencia en el
estado Carabobo.
1.2 Descripción de la Empresa.
Petróleos de Venezuela Sociedad Anónima (PDVSA), es una empresa estatal
venezolana cuya actividad económica se basa en la producción, refinación,
manufactura, almacenamiento, transporte y mercadeo de los hidrocarburos de una
forma eficiente, rentable, segura y transparente, pero aun más importante es que ésta
está comprometida con la protección al medio ambiente. La República Bolivariana de
Venezuela posee la totalidad de las acciones de la empresa, y se encuentra adscrita al
Ministerio del Poder Popular de Petróleo y Minería (M.P.P.P.M).
En la Constitución de 1.999, se indica que la empresa mantendrá el monopolio
exclusivo de los hidrocarburos que se encuentren en el subsuelo venezolano, éstos
son el petróleo y el gas natural, entre otros. Las acciones de ésta empresa no pueden
ser vendidas a particulares, aún así PDVSA puede asociarse y entregar concesiones
para la prestación de cualquier servicio relacionado con sus productos.
Hasta 1.999, PDVSA a través de sus empresas filiales tenía el monopolio de la
venta, mercadeo y transporte de todo producto y derivado petrolero. Ese año, en el
marco de la entonces llamada "Apertura Petrolera", permitió que otras empresas
como Shell, BP y Texaco entraran a comercializar dichos productos aunque ajustados
a ciertas limitaciones, como el control por decreto del precio de venta de la gasolina.
En 2.005, dejó de producir para su mercado interno la gasolina con tetraetilo de
plomo, a fin de cumplir con las diferentes exigencias ambientales de hoy en día. En
materia de utilidades netas y ganancias, PDVSA se colocó en 2.007 en la octava
posición en el escalafón mundial, al registrar un balance de 6.273 millones de dólares,
15% más que en en el año 2.006, más abajo se ubicaron Pemex, con 4.287 millones
y Ecopetrol con 2.800 millones.
1.3 Reseña Histórica de la Empresa.
Hasta el 31 de Diciembre de 1.997, PDVSA realizó sus operaciones en Venezuela
a través de tres filiales operadoras principales, las cuáles eran Corpoven, S.A.,
Lagoven, S.A. y Maraven, S.A. En 1.997, la empresa estableció una nueva
estructura operativa basada en unidades de negocios. Desde entonces, PDVSA ha
trabajado en un proceso de transformación de sus operaciones con la finalidad de
mejorar su productividad, modernizar sus procesos administrativos y mejorar su
retorno de capital.
El proceso de transformación conllevó a la fusión de Lagoven, S.A. y Maraven,
S.A. en Corpoven S.A., las cuales eran las antiguas operadoras, el 01 de Enero de
1.998, el cambio del nombre de la sociedad resultante fue PDVSA Petróleo y Gas,
S.A. (“PDVSA P&G”).
En Mayo de 2.001, el nombre de PDVSA P&G fue modificado a “PDVSA
Petróleo S.A.” y para finales del año 2.002, ciertos activos gaseosos no asociados
fueron transferidos a PDVSA Gas S.A., Adicionalmente, PDVSA ha realizado ajustes
dentro de su organización con la finalidad de mejorar el control interno de sus
operaciones, mejorar su modelo de gobierno corporativo, y alinear su estructura
organizativa con las estrategias a largo plazo de su accionista.
En la Figura 01, se puede observar como a través de los años surgió el nacimiento
de PDVSA por la fusión entre diferentes empresas nacionales e internacionales.
Figura 01: Nacimiento de PDVSA a través de las diferentes fusiones entre empresas.
1.4 Procesos Básicos.
PDVSA se encarga de la extracción, refinación y distribución de los derivados del
petróleo. La refinación es el proceso de transformación de petróleo crudo para
obtener combustibles y productos químicos de uso doméstico e industrial. El petróleo
llega a la refinería por la vía marítima a través de buques tanqueros y por vía terrestre
a través de Oleoducto Trasandino, posterior a esto se almacena en estanques
especiales para luego dar paso a su transformación.
El proceso inicial de la refinación es la destilación del crudo como se puede
observar en el Figura 02, que consiste en calentar el petróleo en un horno a altas
temperaturas, luego éste circula por torres de fraccionamiento, en las que la
temperatura baja gradualmente desde el fondo hasta el tope de la torre.
Las torres están provistas de dispositivos llamados "Bandejas" en los que los
productos se condensan y separan de acuerdo a su peso molecular, los distintos
productos se van extrayendo en forma continua. Por la parte superior de la torre se
obtienen el gas licuado y la gasolina, más abajo le siguen los llamados productos
intermedios como el kerosene doméstico, productos de aviación, diesel y al fondo de
la torre se extrae el crudo reducido, que con nuevos procesos de fraccionamiento
permiten obtener el asfalto.
Figura 02: Procesos Básicos de PDVSA.
1.5 Productos Elaborados.
Gasolina Ligera: Ésta es destilada a partir del petróleo crudo, debe ser
estabilizada, es decir, separada del butano y del propano, luego con ayuda de un
reactivo o de un catalizador, se neutralizan los compuestos sulfurados malolientes y
corrosivos.
Gasolina Pesada: Debe ser modificada para hacerla apta para servir en los
motores de explosión. Esta operación se efectúa en presencia de un catalizador de
platino, con una temperatura aproximada de unos 500 grados centígrados y a una
presión de 35 kilogramos por centímetro cuadrado.
Gasolina de Aviación: Se obtiene por síntesis a partir de hidrocarburos
gaseosos. Esta acción (alquilación) utiliza el ácido sulfúrico o fluorídrico como
catalizador. La calidad final de carburantes es mejorada por la incorporación de
plomo tetraélico.
Kerosene: Es un líquido transparente con una ligera coloración amarilla,
obtenido por destilación del petróleo, su densidad está entre la de la gasolina y la del
diesel, se usa como combustible en motores a reacción.
Gas-Oíl: También conocido como Diesel, tiene un punto de ebullición entre
200 y 400 ºC, es un carburante propio para motores diesel rápidos. Debe ser
desulfurado por hidrogenación catalítica, su composición varía entre los 15 y los 23
átomos de Carbono.
Fuel-Oíl: Es una fracción del petróleo que se obtiene como residuo luego de
la destilación, de aquí se obtiene entre un 30 y un 50% de esta sustancia. Es el
combustible más pesado de los que se puede destilar a presión atmosférica. Está
compuesto por átomos, con más de 20 átomos de carbono, y su color es negro, se usa
como combustible para plantas de energía eléctrica, calderas y hornos. Por otra parte,
también es tratado con procesos a menor presión para poder ser destilado y así
obtener las fracciones más pesadas del petróleo, como los aceites, lubricantes, el
asfalto, entre otros.
Productos Pesados: Son los provenientes de una destilación al vacío del
residuo de primera destilación y del desasfaltado de éste residuo al vacío, son los
aceites, parafinas y betunes. Estas materias deben ser tratadas con ayuda de un
disolvente (fenol ó sulfuros) para extraer de ellas los compuestos inestables y
aromáticos.
1.6 Mercado Nacional.
Petróleos de Venezuela Sociedad Anónima es la tercera empresa en el mundo en
capacidad de refinación, capaz de procesar 3,3 millones de barriles diarios de
petróleo. Posee 24 refinerías en todo el mundo, 18 de ellas en el exterior y 6 en el
país.
Entre las instalaciones en suelo venezolano, destaca la refinería más grande del
mundo: el Complejo Refinador Paraguaná, en el estado Falcón, con una capacidad de
procesamiento de 940.000 barriles diarios de crudo, así como se encuentran las
Refinerías de Puerto La Cruz y El Palito, la primera con una capacidad de
procesamiento de 200.000 barriles diarios y la segunda con una capacidad de
refinación de 130.000 barriles diarios.
1.7 Mercado Internacional.
Las actividades internacionales de PDVSA han tenido una expansión sin
precedentes en los últimos años, lo que contribuye para la proyección de la Compañía
en el mundo, con reconocimiento de alto nivel operativo, dominio tecnológico y
excelencia de gestión.
En la actualidad Petróleos de Venezuela S.A., mantiene una firme presencia en el
exterior a través de cinco oficinas ubicadas en Argentina, Brasil, Cuba, Reino Unido
y Holanda, las cuales mantienen una amplia relación comercial con sus socios en la
región, así como con aquellas naciones poseedoras de un extenso potencial para
invertir en el negocio petrolero.
Sin embargo, los activos, operaciones y negocios del Área Internacional se
extienden más allá y en Europa, PDVSA participa por medio de su filial PDV Europa
BV con sede en la Haya, Holanda, con un 50% de las empresas Rulor Oil Gmbb de
Alemania, y AB Nynäs Petroleum. Además está presente en Londres, con la filial
PDV UK, la cual funciona como oficina de inteligencia de mercado.
En el Caribe con la filial Refinería Isla, PDVSA opera a través de un contrato de
arrendamiento en Curazao. Las empresas Bonaire Petroleum Corporation, NV
(BOPEC) y Bahamas Oíl Refining Company (BORCO) son filiales operadoras de
terminales de almacenamiento en Bonaire y Bahamas. El patrimonio internacional de
la corporación incluye también a CITGO, su filial en los Estados Unidos.
1.8 Exploración y Producción.
El objeto del proceso de Exploración y Producción es maximizar el valor
económico a largo plazo de las reservas de hidrocarburos gaseosos y no gaseosos en
el suelo patrio, garantizando la seguridad de sus instalaciones y su personal, en
armonía con los venezolanos y el medio ambiente. Uno de los procesos vitales de la
industria petrolera es la exploración, ya que de éste depende el hallazgo de
hidrocarburos (gaseosos y no gaseosos) en el subsuelo.
La Exploración, es el primer eslabón de la cadena, es decir, la empresa se ubica
aguas arriba del negocio, por lo cual se convierte en la base fundamental para que
exista PDVSA. La misión primordial de la Exploración, consiste en la incorporación
de recursos de hidrocarburos, de acuerdo a los lineamientos de la corporación para
asegurar la continuidad del negocio.
La estrategia adoptada por PDVSA para mejorar su desempeño, en cortos y
medianos plazos en este proceso de la industria petrolera nacional, ha sido la de
adoptar las mejores prácticas en términos de esquemas de negocios, procesos,
productividad, medio ambiente y seguridad industrial en las operaciones.
La etapa de producción se refiere a la explotación del petróleo y el gas natural de
los yacimientos o reservas. La fase de producción de un campo productor de
hidrocarburos comienza después de que se ha comprobado la presencia del recurso
gracias a la perforación de pozos exploratorios.
Los procesos de Exploración y Producción, se interrelacionan a través de la
ejecución de las diferentes fases que se llevan a cabo antes, durante y después de los
Proyectos que sustentan el Plan de Negocios.
Hay una amplia y profunda relación entre la Exploración y las diferentes
organizaciones de Producción, como por ejemplo, la perforación, estudios integrados,
ingeniería y construcción, reservas, entre otras. Ésta es una relación bidireccional
(cliente-proveedor) que debe ser altamente dinámica y efectiva para que se logren los
objetivos comunes de Exploración y Producción.
Además, gracias a innovaciones en áreas técnicas y tecnológicas se han fortalecido
y revitalizado las actividades de exploración y producción, con la meta de lograr que
PDVSA se convierta en la empresa petrolera más exitosa del siglo XXI.
1.9 Manufactura y Mercadeo.
Esta división está a cargo de las actividades de refinación de crudos, así como la
manufactura de productos y su comercialización, suministro para el mercado nacional
e internacional. Además se encarga de la comercialización del gas natural y cumple
funciones de transporte marítimo, ésta organización está constituida por PDVSA
Refinación y Comercio, Deltaven, PDV Marina y PDVSA Gas.
1.10 Procesos Operativos de PDVSA.
PDVSA cumple con todas las actividades propias del negocio petrolero,
constituyéndose en una corporación verticalmente integrada, que abarca todos los
procesos, desde la explotación hasta la comercialización de los hidrocarburos
gaseosos y no gaseosos, y sus derivados, entre los procesos básicos que se realizan en
Petróleos de Venezuela S. A. se encuentran:
Exploración y Producción: Es el primer eslabón de la cadena, el cual se
ubica en aguas arriba del negocio. De esta fase depende el hallazgo de hidrocarburos
(gaseosos y no gaseosos) en el subsuelo.
Refinación: Proceso que se encarga de la transformación de los hidrocarburos
en productos derivados.
Comercialización: Último eslabón de la cadena productiva. En ésta etapa se
establecen las fórmulas de precios que reflejan las variaciones del mercado para
garantizar precios e ingresos justos para el pueblo venezolano.
Gas: Con unas reservas probadas por 147 billones de pies cúbicos, Venezuela
es una de las potencias mundiales del sector de hidrocarburos gaseosos.
1.11 Misión.
Regular, formular, administrar, evaluar y controlar las políticas del Ejecutivo
Nacional, en las áreas de hidrocarburos, energía en general, petroquímica,
carboquímica, similares y conexas, para promover su explotación racional, armónica
e integral y garantizar su necesaria contribución al desarrollo económico, social y
endógeno sostenible y sustentable de la República Bolivariana de Venezuela.
1.12 Visión.
Ser el órgano de la Administración Pública Central líder rector de las áreas de
hidrocarburos, energía en general, petroquímica, carboquímica, similares y conexas,
en razón a su competencia institucional y acción adecuada y oportuna fundamentada
sólidamente en la excelencia y motivación al logro de sus trabajadores.
1.13 Superintendencia de Puertos y Aeropuertos.
Es la encargada de planificar, dirigir y controlar los procesos administrativos, de
mantenimiento y operacionales, utilizando tecnología apropiada para una gestión
segura, confiable y productiva de las plantas de suministros de combustibles de
aviación y puertos pesqueros de la República, con el fin de garantizar una continuidad
operacional de las instalaciones y la oportuna disponibilidad en cantidad y calidad de
los productos derivados de hidrocarburos en los mercados de influencia, con alta
satisfacción a los clientes dentro de los parámetros y lineamientos de la política de la
calidad de la Gerencia de Puertos y Aeropuertos.
Éste departamento tiene cuatro regiones de operaciones, las cuales se dividen en:
Región Centro Occidente.
Región Metropolitana.
Región Oriente Norte.
Región Oriente Sur.
A su vez en cada una de éstas se encuentran una serie de plantas encargadas de
vender el combustible a las aeronaves de vuelos nacionales e internacionales, que
posean toda su documentación en regla.
1.14 Estructura Organizativa de la Superintendencia de Puertos y
Aeropuertos de PDVSA.
A continuación en la Figura 03 se detallará la estructura organizativa de la
Superintendencia de Puertos y Aeropuertos de PDVSA, ésta es la encargada de la
distribución de combustible para aviación a nivel nacional. A partir de ésta
Superintendencia se encuentran varias ramificaciones donde principalmente se
encuentra el Apoyo Secretarial y Apoyo SIAHO (Seguridad Industrial Ambiental e
Higiene Ocupacional) que en conjunto les brindan apoyo a los supervisores de
gestión, de operaciones y de mantenimiento.
En líneas generales, se puede decir que estos supervisores a su vez tienen a su
disposición toda una línea de personal, ubicándolos en cada una de las plantas a nivel
nacional, para garantizar el desarrollo de los procesos y asegurar el suministro de
combustible de una forma eficaz y rápida en cada una de las plantas, éstas se dividen
en diferentes regiones como lo son la Región Cetro Occidente, Región Metropolitana,
Región Oriente Norte y Región Oriente Sur.
Figura 03: Estructura Organizativa de la Superintendencia de Puertos y Aeropuertos.
Superintendencia de Puertos y Aeropuertos.
Apoyo Secretarial. Apoyo SIAHO.
Supervisor de Gestión Supervisor de Operaciones Supervisor de Mantenimiento
Controlador de Mantenimiento
Ing. Mantenimiento
Ing. Mantenimiento Mecánico
Ing. Eléctrico
Analista de Presupuesto
Analista de Control
Analista de Suministro y Logística
Analista de Gestión
Analista de Procesos y Procedimientos
Operaciones
Supervisor Región
Centro Occidente
Supervisor Región
Metropolitana
Supervisor Región
Oriente Norte
Supervisor Región
Oriente Sur
1.15 PDVSA Planta Aeropuerto Valencia de Suministro Combustible de
Aviación Jet-A1.
En ésta planta se cumplen las tareas de supervisar y controlar las actividades de
suministro de combustible de aviación y la gestión de mantenimiento, mediante la
integración y administración eficaz y eficiente de los recursos humanos, financieros y
tecnológicos, a fin de preservar las instalaciones, equipos y satisfacer los
requerimientos de los clientes, cumpliendo con la normativas ambientales dentro de
los parámetros y lineamientos de la política de la calidad de la Gerencia de
Distribución.
La construcción de la Planta de Suministro se llevó a cabo en el año 2.007, en los
terrenos contiguos al Aeropuerto Internacional Arturo Michelena (AIAM) en la
ciudad de Valencia, para ello se realizó la implementación de dos (02) Tanques
Gemelos de Combustible Jet-A1, a éstos se les conoce como gemelos porque son
idénticos en funciones, capacidad volumétrica, propiedades mecánicas, altura, etc.,
cumpliendo con una serie de normativas y exigencias de la empresa para resguardar
la seguridad de todos los venezolanos y mantener la calidad del producto.
Para la construcción de la planta se realizó la edificación del edificio
administrativo y la pavimentación de las vías, para ese año PDVSA compró a China
una serie de Camiones Cisterna también conocidos como Refueller, éstos son
vehículos especialmente diseñados ya que tienen incorporado un surtidor para
abastecer directamente a las aeronaves de Jet-A1 y diferentes equipos de seguridad
para movilizar el combustible.
En la Figura 04, se muestra un Plano Planta de la vista aérea de la empresa, donde
se puede observar la conformación de la misma, la cual está diseñada de la siguiente
manera:
Un área para llenado de Refueller.
Un estacionamiento con capacidad para 12 puestos.
Dos tanques gemelos de combustible Jet-A1, los cuales están identificados
con los nombres TK-1001 y TK-1002, estos están dentro de un dique de contención
el cual tiene una área 1,5 veces mayor que el área de los tanques la cual es de
135.683,85 m² cada uno, para evitar el esparcimiento del combustible en el terreno en
caso de algún derrame.
Un área para llenado de tanque y una caseta de vigilancia.
Espacio para agua potable con un tanque de 500.000 litros de capacidad.
Un edificio Administrativo y Área verde.
En la Figura 05, se puede apreciar una vista aérea de la ubicación de la planta en el
mapa de Venezuela, en el estado Carabobo.
Figura 05: Vista aérea Planta de Suministro de Combustible de Aviación.
1.16 Estructura Organizativa de la Planta Aeropuerto Valencia de Suministro
de Combustible de Aviación Jet-A1 de PDVSA.
La Planta de Suministro de Combustible en Valencia es una de las más grandes e
importantes a nivel nacional, cumpliendo con las diferentes normativas ambientales y
de seguridad, garantizando la continuidad operacional de la planta en forma confiable
y segura, su estructura organizativa se describe a continuación en la Figura 06,
mencionando los cargos del personal que labora en la misma, yendo del nivel más
alto hacia los menores.
Figura 06: Estructura Organizativa de la Planta de Suministro de Combustible de Aviación
Jet-A1de PDVSA en Valencia.
Planta Aeropuerto Valencia de Suministro de
Combustible de Aviación Jet-A1.
Supervisor de Planta.
Técnico Mecánico.
Ayudantes Mecánicos.
Técnico Electricista.
Operadores en la Planta.
Obreros.
Ayudantes Electricistas.
1.17 Descripción del Proceso de Recepción y Despacho de Jet-A1 en la Planta
Aeropuerto Valencia de Suministro de Combustible de Aviación.
El proceso de recepción del combustible Jet-A1 en la planta Aeropuerto Valencia,
comienza cuando un camión cisterna proveniente de la Refinería El Palito se ubica
por el área de llenado de tanque que se muestra en la Figura 07, donde primero se
toma una muestra para un análisis previo. Los resultados de éste tienen que estar
dentro de un intervalo de valores para proceder a la descarga del combustible hacia
los tanques de recepción en la planta.
El estudio que se le hace al fluido es para verificar su color el cual tiene que ser
totalmente incoloro, su densidad, la temperatura, la cantidad de micrones de agua
existente, así como también se verificará su olor el cual es característico de éste
combustible.
La manipulación de éste combustible para la venta es muy delicada, ya que por ser
especialmente para aviones tiene que cumplir con la pureza necesaria, debido a que si
no cumple con las especificaciones determinadas se puede provocar un accidente y
estarían en riesgo las vidas de personas y en consecuencia problemas legales.
Una vez hecho el análisis, si el resultado es el esperado, se deberá mantener el
camión estacionado en el área de llenado de tanque en reposo durante 30 minutos
como mínimo, esto es para que el fluido quede en reposo y los cuerpos extraños
contenidos en el líquido bajen al fondo del tanque cisterna.
Luego el operador del camión abre las escotillas que se encuentran ubicadas en la
parte superior del tanque cisterna para la circulación de aire y se hace el aterramiento
a tierra, para posteriormente pasar el fluido del camión al tanque de recepción de la
planta.
Los tanques de recepción son dos tanques gemelos, se llaman así porque son
iguales en características y propiedades, por ejemplo, tienen la misma altura la cual es
de 12 metros, la misma capacidad para almacenamiento que es de 750.000 litros ó
700m³.
Los tanques se van llenando uno a la vez, es decir, mientras uno de éstos recibe
combustible de la cisterna, se cierran las válvulas del otro tanque y se cierran las
válvulas necesarias en el sistema para evitar retorno del líquido y así prevenir
cualquier descontrol que pueda provocar un accidente, cuando uno de estos llega a su
máximo nivel se procede a llenar el otro tanque y viceversa, para el combustible a la
venta se utilizará el fluido almacenado en el tanque que no esté en proceso de
almacenamiento de combustible.
En la descarga del camión cisterna, el líquido es impulsado por una bomba hasta el
tanque, ésta bomba es modelo Blackmer y tiene una capacidad de 30HP, hay que
tener en cuenta que antes de la bomba hay un filtro el cual tiene una maya para
atrapar pequeños cuerpos sólidos, evitando que estos pasen por la bomba y
sucesivamente lleguen al tanque, el Jet-A1 es guiado a través de un sistema de
tuberías las cuales tienen un diámetro nominal de 4 pulgadas y es controlado por un
grupo de válvulas bridadas que cierran y abren según sea el caso para que el fluido
fluya.
Para el camión de Planta Valencia poder abastecer de gasolina para aviación a las
aeronaves en el AIAM, éste deberá llenar su tanque cisterna de combustible, para ello
se debe ubicar en el área de llenado de Refueller y así los operadores de la planta
puedan cumplir con su labor diaria, en la Figura 07 se observará de forma gráfica
como es éste procedimiento.
Figura 07: Recepción y Despacho de Combustible Jet-A1 en la
Planta Aeropuerto Valencia de PDVSA.
PDVSA PDVSA
Área de Recepción de
Combustible.
Área de Despacho de
Combustible.
CAPÍTULO II
EL PROBLEMA
2.1 Identificación del Problema.
En la empresa Petróleos de Venezuela Sociedad Anónima (PDVSA) se encuentra
la Superintendencia de Puertos y Aeropuertos Distrito Centro, sus oficinas se
encuentran ubicadas en la Planta de Suministro de Yagua en el estado Carabobo, ésta
cuenta con diferentes plantas a nivel nacional, siendo una de ellas la Planta
Aeropuerto Valencia Región Centro Occidente, ubicada en las instalaciones del
Aeropuerto Internacional Arturo Michelena (AIAM).
En ésta se encuentra una pequeña flota privada de Camiones Cisternas ó Refueller
pertenecientes a PDVSA, siendo los encargados de suministrar el combustible a las
aeronaves en el aeropuerto, ya que el mismo compra dicho fluido directamente a
Petróleos de Venezuela, los Refueller cuentan con un equipo aeronáutico especial
para surtir dicho combustible y por normativas de la empresa los camiones de la
planta no pueden transitar por vías públicas.
Al igual que cualquier vehículo a motor diesel, tienen la necesidad de
autoabastecerse de combustible para hacer funcionar su motor y poder desplazarse de
un lugar a otro. Las instalaciones donde se encuentran estos Refueller no cuentan con
un sistema de consumo propio que les permita el abastecimiento de combustible para
su labor diaria, por ello los operadores se ven en la necesidad de trasladar el diesel
hasta la planta en barriles, donde posteriormente lo pasarán al tanque interno del
camión a través de un surtidor manual.
Estos tipos de surtidores son prácticos, pero es una actividad no ergonómica para
los operadores, también éste procedimiento tiene como característica relevante que es
muy lento, de ahí la necesidad de implementar un nuevo sistema de almacenamiento
para la planta que permita el autoabastecimiento de diesel.
2.2 Planteamiento del Problema.
La Planta Aeropuerto Valencia de PDVSA, es una sucursal que almacena y
suministra un combustible el cual es característico para aviones, conocido como Jet-
A1, ésta se ubica en las instalaciones del AIAM y cuenta con una flota de Camiones
Cisternas los cuales poseen todos los equipos necesarios para el suministro del fluido
a las aeronaves y la correcta ejecución del servicio.
Éstos vehículos tienen la limitación de no poder transitar por las vías públicas por
normativas de PDVSA, la empresa se enfrenta a la necesidad de implementar un
sistema de autoabastecimiento de combustible diesel, para garantizar el
funcionamiento de su motor y por ende, el desplazamiento dentro de las instalaciones,
y la óptima operatividad que éstas unidades necesitan brindar para suministrar la
gasolina de una forma eficiente a los aviones y avionetas, los camiones tienen que
estar siempre disponibles para proveer de combustible a las aeronaves que van
llegando al aeropuerto, de una forma rápida para no retrasar los vuelos, ya que se
pueden ocasionar diversas pérdidas en tiempo y en consecuencia económicas.
Los operadores de la planta para solucionar medianamente la problemática
trasladan el diesel en barriles hasta la planta y allí lo suministran con surtidores
manuales a los tanques para el consumo propio de las cisternas, ocasionando pérdidas
de tiempo, un mayor esfuerzo físico.
2.3 Formulación del Problema.
En la Planta de Suministro Aeropuerto Valencia, que es la encargada de proveer de
Gasolina Jet-A1 al AIAM, ha surgido la necesidad de ¿Como abastecer de
Combustible Diesel el tanque interno del camión Refueller para consumo propio, con
el cual se hará trabajar al motor del camión para así transitar dentro de las mismas
Instalaciones de la planta, que sea de una forma rápida y sustituya la forma actual de
abastecimiento de éstos vehículos?
2.4 Objetivo General.
Diseñar una Estación de Servicio para Consumo Propio de Diesel en la Planta de
PDVSA, ubicada en el Aeropuerto Internacional Arturo Michelena.
2.5 Objetivos Específicos.
Diagnosticar la situación actual en la planta.
Determinar la necesidad de un diseño para un sistema de almacenamiento y
suministro de combustible.
Diseño de una estación de servicios con visión a futuro, es decir, de una forma
que no vaya a impedir con la realización de nuevos proyectos en la Planta Aeropuerto
Valencia.
2.6 Justificación y Alcance.
El estudio y diseño del proyecto a realizar es de gran importancia, ya que a futuro
éste hará mucho más fácil el trabajo diario de los operadores que laboran en la Planta
de Suministro de Combustible de Aviación Jet-A1 ubicada en el AIAM, ya que la
ejecución de éste garantiza que los operadores tendrán la disposición inmediata de
combustible diesel para consumo propio dentro de las instalaciones de la empresa,
para poder abastecer el tanque interno del camión y garantizar el funcionamiento de
su motor el cual trabaja con éste combustible, así el Refueller se desplazará desde la
planta de PDVSA hasta la rampa en el aeropuerto y viceversa, de ésta forma se estará
evitando el traslado semanal de diesel en barriles de un lugar ajeno a la empresa hasta
la misma.
Otra de las ventajas de éste nuevo diseño es que se evitará el desgaste físico y
probables dislocaciones en los músculos de los operadores en la empresa, ya que ellos
para suministrar el combustible al tanque ubicado en el chasis del Refueller, lo tienen
que hacer con una bomba manual, todo esto ocurre porque las Cisternas no pueden
salir de las inmediaciones de la empresa por normativa de PDVSA y también porque
éstos camiones no pueden circular a más de 40Km/hora.
Para la implementación de éste nuevo diseño para el almacenamiento de diesel, se
utilizarán todos los equipos y materiales necesarios para llevar a cabo dicho proyecto,
entre ellos se utilizará un tanque para almacenar combustible con una capacidad de
47.000 litros construido en acero al carbono, las dimensión de éste es ideal debido a
que el volumen del mismo es mayor a la del tanque cisterna del camión que
movilizará el diesel, así en un solo recorrido éste llenará el tanque de la planta ya que
la capacidad de éstas cisternas es de 39.000 Litros de Diesel.
El sistema de tuberías y todos los equipos y accesorios estarán hechos de un
material que será resistente a la corrosión, también se tendrá en cuenta la utilización
de bridas, bombas, entre otros.
Para el desarrollo y culminación exitosa de éste proyecto primeramente se deberá
de hacer una descripción del proceso para saber cuáles serán todos los equipos a
utilizar, cuales son las bases teóricas que los sustentan y posterior a ello realizar una
serie cálculos necesarios para el mismo, para así garantizar la seguridad y calidad del
proyecto, todo ello rigiéndose bajo las normas de calidad que PDVSA exige como
empresa a nivel nacional para garantizar la seguridad de sus trabajadores, la seguridad
de la población, del medio ambiente y la calidad del producto.
CAPÍTULO III
MARCO REFERENCIAL CONCEPTUAL
3.1 Antecedentes.
En la actualidad a nivel mundial existen diversos sistemas para la recepción y
almacenamiento de líquidos, éstos pueden contener fluidos inflamables, corrosivos ó
combustibles y éstos pueden ser de diferentes dimensiones según sea la necesidad de
almacenamiento requerida en la empresa.
Para la realización de éste proyecto se han desarrollado investigaciones a nivel
documental para el acopio de información, revisando las teorías contenidas en tesis y
diferentes documentos en internet, el contenido en dichas investigaciones se asemejan
un poco al proyecto que se desea implementar en la Planta Aeropuerto Valencia de
PDVSA.
Según el autor Lázaro Gallegos Álvarez, en Santo Domingo Tehuantepec Oaxaca
en Junio de 2.011, en la Ciudad del Istmo, presentó su tesis titulada “PROGRAMA
PARA EL CÁLCULO DE TUBERÍAS Y BOMBAS CENTRÍFUGAS EN PROCESOS
DE REFINACIÓN”, a través de ésta tesis se obtuvo información sobre los diferentes
tipos de comportamientos que puede tener un fluido en una tubería, por ejemplo, si
éste es laminar o turbulento y las diferentes fórmulas que lo relacionan.
Según el autor Fernando, Jibaja B, de la Universidad Tecnológica Equinoccial, de
la Facultad de Ciencias de la Ingeniería, en Quito el 10 de Octubre del 2.009, en su
tesis titulada “ESTUDIO PARA EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE TANQUES DE
ALMACENAMIENTO”, se obtuvo información sobre la descripción de cómo se
deberá utilizar la norma API 650 y la norma API 12F y sus normas complementarias,
para el diseño y construcción de tanques de almacenamiento, de esta forma el
comprador de servicios de construcción podrá determinar las características que
deberán tener cada una de las partes y componentes del tanque de almacenamiento
seleccionado, ya que se debe conocer las características del hidrocarburo líquido que
se pretende almacenar, y después elegir el modelo de tanque más idóneo que cumpla
todos los requerimientos del producto.
Según el autor Gomis Couto Fernando, de la Universidad Pontificia Comillas en
Madrid, en Agosto de 2.008, Presenta su tesis “INSTALACIÓN DE UNA ESTACIÓN
DE SERVICIOS”. Con lo descrito en ésta tesis se adquirieron conocimientos para el
diseño de una Estación de Servicios y las bases para la obtención de los permisos y
licencias, otorgados por los Organismos Oficiales, necesarios para la ejecución y
puesta en marcha de la misma.
3.2 Bases Teóricas.
En el diseño de un sistema de bombeo para el almacenamiento, recepción y
suministro de diesel, es de vital importancia tener conocimientos generales y
específicos de cada uno de los equipos, componentes y el fluido que intervendrán en
el proyecto para la correcta selección de los mismos, entre éstos se tienen:
3.2.1 Combustible Diesel.
Petróleos de Venezuela en su proceso de refinación obtiene dos tipos de diesel los
cuales son:
Diesel Mediano.
Combustible que se produce a partir de una selección de corrientes de refinería,
que finalmente se mezclan para obtener un combustible que permite el encendido del
motor de manera rápida y fácil. Posee un elevado poder calorífico y excelentes
propiedades de combustión, lo cual permite obtener una buena economía de
combustible. Por otro lado, éste líquido presenta un bajo contenido de cenizas y
satisface los requisitos de la Norma Venezolana Covenin 662.
Éste se utiliza en todos los motores de combustión interna de encendido por
compresión que operen a alta velocidad, como los encontrados en camiones, tractores
y equipos de construcción en general. De igual forma, se usa como combustible de
turbinas a gas, en quemadores industriales y calderas.
Diesel Marino.
También conocido como Diesel Pesado, es un combustible producido mediante el
proceso moderno de hidroterminado, éste posee un alto poder calorífico, adecuada
combustión y baja formación de depósitos, Satisface los requerimiento y exigencias
de de la Norma Venezolana Covenin 662, en general se recomienda como
combustible para motores diesel marinos de mediana y baja velocidad.
Partiendo de éstas dos definiciones, se da a conocer que el Diesel Mediano es
especialmente formulado para vehículos de carga pesada, éste combustible también
conocido como gasóleo es un líquido que posee un color blanco o verdoso, su
densidad es de 832 kg/m³, está compuesto básicamente por parafinas y es utilizado
especialmente como combustible en motores diesel. La combustión de éstos no
utilizan la chispa de una bujía para encender la mezcla (donde el gasóleo es el
combustible y el oxígeno el comburente), sino el aumento de presión y por tanto de
temperatura en la compresión, que se produce en el segundo tiempo de los motores de
combustión interna.
En el motor de cuatro tiempos, dependiendo de las carreras del pistón, se dan
sucesivamente admisión, compresión, expansión (tras la combustión de la mezcla) y
escape.
3.2.2 Tanques Para Almacenamiento de Combustible.
Los tanques para almacenamiento de combustible son utilizados a nivel mundial,
dependiendo del uso y la ubicación del mismo pueden ser subterráneos ó aéreos, por
lo general son de forma cilíndrica y horizontal.
Los tanques deben poseer características particulares para el acopio de líquidos, ya
que los que son utilizados para almacenamiento de combustibles, deben poseer
dispositivos electrónicos que permitan detectar fugas en el contenedor primario,
también deben tener una entrada hombre que le permita al personal de la planta
realizar inspecciones y limpieza en el interior del mismo y deben poseer boquillas que
permitan la liberación del exceso de gases, éstos deben ajustarse a las propiedades
químicas y físicas de los líquidos a contener, generalmente se utilizan como depósitos
para contener una reserva suficiente de algún producto para su uso posterior y/o
comercialización.
El almacenamiento de los combustibles en forma correcta ayuda a que las pérdidas
de combustible puedan ser reducidas, aunque no eliminadas, por las características
propias de los productos del petróleo.
La Máxima Capacidad en un Tanque es el volumen de producto cuando éste
está lleno hasta el nivel de diseño del líquido. La Capacidad Neta de Trabajo es el
volumen de producto disponible bajo las condiciones normales de operación. Ésta
capacidad es igual a la Máxima Capacidad, menos el volumen mínimo de operación
que permanece en el tanque, los tipos de tanques de almacenamiento de hidrocarburos
se clasifican de la siguiente manera según su construcción:
Verticales: Estos pueden ser sin techo, con techo fijo y techo flotante, los
Tanques Cilíndricos Verticales permiten almacenar grandes cantidades volumétricas
y solo se pueden usar a presión atmosférica o presiones internas relativamente
pequeñas hasta 2.5 psi.
Horizontales: Están diseñados para trabajar a presión atmosférica y a presión
mayor a la atmosférica (recipientes). Generalmente contienen volúmenes de producto
bajos (hasta 50.000 galones), debido a que presentan problemas por fallas de corte y
flexión. Por lo general, se usan para almacenar volúmenes pequeños.
Esferas: Las esferas se construyen en partes utilizando chapas de acero. Se
sostienen mediante columnas que deben ser calculadas para soportar el peso de la
esfera durante la prueba hidráulica (pandeo). Al igual que en los tanques horizontales
conocidos también como cigarros, todas las soldaduras deben ser radiografiadas para
descartar fisuras internas que se pudieran haber producido durante el montaje, estos
tanques se utilizan para almacenar líquidos bajo cierta presión como fertilizantes, gas
licuado natural en estado líquido o criogénico, nitrógeno líquido, etc.
Los Tanques de Almacenamiento Superficiales Confinados tendrán las mismas
características que los Tanques Subterráneos, pero se colocarán en un confinamiento
instalado sobre el nivel del piso terminado, con muros de mampostería de piedra
braza, y la superficie del piso de concreto armado.
Estarán cimentados sobre bases de concreto armado o acero estructural y quedarán
confinados en gravilla, granzón, arenilla o cualquier material que no sea susceptible a
desmoronarse con facilidad y permita compactar eficientemente el relleno de la fosa.
Entre las diferentes características que deben cumplir los tanques para el
almacenamiento de combustible se encuentran las siguientes:
El tanque debe ser catalogado y fabricado de acuerdo con la Norma U.L. 142.
Los tanques de acero deben tener un “Respiradero de Emergencia” como lo
requiere la Norma N.F.P.A 30. Debe ser de hierro fundido con una empaquetadura
en forma de aro, anti-chispa, para desahogo de la presión del tanque.
Deberán tener soldaduras continuas en todos los lados, según la Norma U.L
142.
El tanque de acero debe ser presurizado en las instalaciones de fundición y
probado según lo requiera la Norma U.L. 142.
La superficie exterior del tanque deberá ser cubierta con una capa de anti-
óxido.
3.2.3 Tuberías.
Un Sistema de Tubería está constituido principalmente por tubos, válvulas,
conexiones y demás accesorios, con la finalidad de conducir un fluido el cual puede
ser líquido ó gaseoso. Toda tubería considerando las fijaciones en equipos y soportes,
se comportan mecánicamente como una estructura, y por ello está sujeta a diversos
tipos de esfuerzos tales como tracción, compresión, flexión, torsión, entre otras.
Entre las principales causas para la deformación en un sistema de tubería se tiene:
El peso propio del tubo más el del fluido conducido.
El peso propio del aislamiento térmico, si aplica.
El peso propio de accesorios.
La expansión ó contracción térmica restringida de los diversos tramos de la
tubería.
El rozamiento generado en los soportes convencionales.
Las reacciones de soportes de resorte y/o juntas de expansión.
Las deformaciones menos frecuentes en un sistema de tubería también se podrían
producir por:
La acción del viento (cargas de viento).
Vibraciones transmitidas por equipos cercanos.
Movimientos sísmicos.
Sobre-presión debida a golpes de ariete.
Sobre-presión debida a la expansión de un líquido bloqueado en la tubería por
aumento de temperatura.
Aparecimiento de vacío como consecuencia del resfriamiento de gases en una
tubería.
Así una tubería puede ser encarada como una estructura tubular, y como tal, cada
componente estará sujeto a tensiones resultantes de los diferentes estados de carga
aliados a los efectos de la presión a que está sometida. En la Figura 08 se puede
observar las diferentes tensiones en un elemento de tubo.
Figura 08: Tensiones presentes en un elemento de tubería.
3.2.3.1 Procedimientos para la Selección de una Red de Tuberías.
Los pasos que deben completarse para la selección de un sistema de tuberías son:
Determinación del diámetro de la tubería, el cual depende fundamentalmente
de las condiciones del proceso, es decir, del caudal, la velocidad y la presión del
fluido.
Selección de los materiales de la tubería con base en corrosión y resistencia.
Selección de las bridas y válvulas.
Cálculo del espesor mínimo de pared (Schedule) para las temperaturas y
presiones de diseño, de manera que la tubería sea capaz de soportar los esfuerzos
tangenciales producidos por la presión del fluido.
Establecimiento de una configuración aceptable de soportes para el sistema de
tuberías.
Análisis de los diferentes esfuerzos por flexibilidad, se utilizan para verificar
que los esfuerzos producidos en la tubería por los distintos tipos de carga estén dentro
de los valores admisibles, a objeto de comprobar que las cargas sobre los equipos no
sobrepasen los valores límites, satisfaciendo así los criterios del código a emplear.
Si el sistema no posee suficiente flexibilidad y/o no es capaz de resistir las
cargas sometidas (efectos de la gravedad) o las cargas ocasionales (sismos y vientos),
se dispone de los siguientes recursos:
o Reubicación de soportes.
o Modificación del tipo de soporte en puntos específicos.
o Utilización de soportes flexibles.
o Modificación parcial del recorrido de la línea en zonas específicas.
o Utilización de lazos de expansión.
El análisis de flexibilidad tiene por objeto verificar que los diferentes esfuerzos en
la tubería, los esfuerzos en componentes locales del sistema, las fuerzas y momentos
en los puntos terminales, estén dentro de límites aceptables, en todas las fases de
operación normal y anormal, durante toda la vida de la planta.
3.2.3.2 Soportes para Tuberías.
El diseño de las estructuras de soportes se basa en todas las cargas que actúan
concurrentemente en cada soporte. Estas cargas incluyen efectos de peso, cargas
introducidas por presión de diseño, temperatura, vibración, vientos, terremotos,
choques y esfuerzos de desplazamiento. La distribución de las tuberías y sus
elementos soportantes están dirigidos para prevenir lo siguiente:
Esfuerzos excesivos en la tubería.
Fuga en las juntas.
Excesivo empuje y momentos en equipos conectados.
Esfuerzo excesivo en los soportes (o restricciones).
Resonancia o vibraciones inducidas por el fluido.
Interferencia excesiva con expansión térmica o contracción en la tubería.
Soltura de la tubería de sus soportes.
Excesivo pandeo de la tubería.
Excesivo flujo de calor, exposición de los elementos soportantes a
temperaturas extremas fuera de sus límites de diseño.
3.2.3.3 Flexibilidad en Tuberías.
La flexibilidad es la capacidad de los sistemas de tuberías de expandirse y
contraerse sin que se produzcan efectos perjudiciales en el conjunto, en los soportes,
las estructuras, y sobre todo en los equipos.
Los comportamientos que presentan los componentes interconectados en un
sistema de tuberías cuando están sometidos a un régimen particular de cargas
(temperatura, presión, viento, sismo, entre otros) originan fuerzas, momentos,
esfuerzos y deformaciones en el sistema.
El análisis de flexibilidad se realiza para garantizar que ese régimen particular de
cargas esté dentro de un rango admisible de carga, evitando fallas en las tuberías,
fallas en los equipos adyacentes, fallas en los soportes estructurales y/o daños en los
durmientes. Se dice que garantiza seguridad, ya que se rige bajo códigos y normas
internacionales y la misión del analista de flexibilidad es lograr que el sistema de
tuberías se realice bajo las normas correspondientes. El análisis de flexibilidad se
realiza sobre un sistema de tubería con el fin de evitar:
Esfuerzos excesivos en las tuberías, en los equipos y en los soportes o
sistemas cercanos a él.
Fugas en sistemas donde su interconexión sea con bridas.
Excesivas deformaciones en las carcasas de los equipos y recipientes.
3.2.4 Válvulas.
Permiten regular la circulación de líquidos ó gases en una tubería a través de una
pieza movible que abre, cierra u obstruye en forma parcial uno o más orificios o
conductos. Éstos son los instrumentos de control más esenciales en la industria a
nivel mundial. Sus tamaños van desde una fracción de pulgada hasta 9m (30ft) o más
de diámetro.
Pueden trabajar con presiones que van desde el vacío hasta más de 140MPa
(20.000 lb/in²) y temperaturas desde las criogénicas hasta 815°C (1.500 °F). En
algunas instalaciones se requiere un sellado absoluto mientras que en otras, las fugas
o escurrimientos no tienen importancia.
La válvula automática de control generalmente constituye el último elemento en
un lazo de control instalado en la línea de proceso y se comporta como un orificio
cuya sección de paso varía continuamente con la finalidad de controlar un caudal en
una forma determinada. Constan básicamente de dos partes las cuales son:
Actuador: Éste es el accionador o motor, puede ser neumático, eléctrico ó
hidráulico, pero los más utilizados son los dos primeros, por ser las más sencillas y de
rápidas actuaciones. Cerca de un 90% de las válvulas utilizadas en la industria son
accionadas neumáticamente. Los actuadores neumáticos constan básicamente de un
diafragma, un vástago y un resorte.
Cuerpo de la Válvula: Está provisto de un obturador o tapón, los asientos del
mismo y una serie de accesorios. La unión entre la válvula y la tubería puede hacerse
por medio de bridas soldadas o roscadas directamente a la misma. El tapón es el
encargado de controlar la cantidad de fluido que pasa a través de la válvula y puede
accionar en la dirección de su propio eje mediante un movimiento angular. Entre las
válvulas más importantes se encuentran:
3.2.4.1 Válvulas Compuerta.
Ésta es de vueltas múltiples, en la cual se cierra el orificio con un disco vertical de
cara plana que se desliza en ángulos rectos sobre el asiento, en la Figura 09 se
muestra éste tipo de válvula.
Se recomiendan para servicios con apertura total o cierre total y sin estrangulación,
uso poco frecuente, resistencia mínima a la circulación y mínimas cantidades de
fluido o líquido atrapado en la tubería. Son aplicables a servicios en general, aceites,
petróleo, gas, aire, pastas semilíquidas, líquidos espesos, vapor, gases, líquidos no
condensables y líquidos corrosivos.
Figura 09: Válvula de Compuerta.
Entre sus diferentes ventajas se encuentran: alta capacidad, cierre hermético,
bajo costo, poca resistencia a la circulación, diseño y funcionamiento sencillo. Para
sus diferentes desventajas se consideran: el control deficiente de la circulación, se
requiere mucha fuerza para accionarla, produce cavitación con baja caída de presión,
debe estar cubierta o cerrada por completo y la posición para estrangulación
producirá erosión del asiento y del disco.
3.2.4.2 Válvulas de Mariposa.
La válvula de mariposa es de ¼ de vuelta y controla la circulación por medio de un
disco circular, con el eje de su orificio en ángulos rectos con el sentido de la
circulación como se muestra en la Figura 10.
Figura 10: Válvula de Mariposa.
Son recomendadas para los servicio con apertura total o cierre total, servicios con
estrangulación, accionamiento frecuente, cuando se requiera de un corte positivo para
gases o líquidos, en situaciones de un mínimo de fluido atrapado en la tubería y baja
caída de presión a través de la válvula. Tienen como desventajas que requieren de alta
torsión (par) para ser accionada, su capacidad es limitada para la caída de presión y
son propensas a la cavitación.
3.2.4.3 Válvulas de Diafragma.
Son de vueltas múltiples y efectúan el cierre por medio de un diafragma flexible
sujeto a un compresor. Cuando el vástago de la válvula hace descender el compresor,
el diafragma produce sellamiento y corta la circulación, éste tipo de válvula se
observa en la Figura 11.
Figura 11: Válvula de Diafragma.
Son recomendadas para los servicios con apertura total o cierre total, servicios de
estrangulación y servicios con bajas presiones de operación. Son aplicables para
fluidos corrosivos, materiales pegajosos o viscosos, pastas semilíquidas fibrosas,
lodos, alimentos, productos farmacéuticos.
Entre sus ventajas se tienen que son de bajo costo, no tienen empaquetaduras, no
hay la posibilidad de fugas por el vástago y son inmunes a los problemas de
obstrucción, corrosión o formación de gomas en los productos que circulan. En éstas
válvulas el diafragma es susceptible al desgaste y tienen una elevada torsión al ser
cerradas con la tubería llena.
3.2.4.4 Válvulas Check.
Éstas también son conocidas como Válvulas de Retención, son utilizadas para no
dejar regresar un fluido dentro de una línea. Esto implica que cuando las bombas son
cerradas para algún mantenimiento o simplemente la gravedad hace su labor de
regresar los fluidos hacia abajo ó sentido contrario, esta válvula se cierra
instantáneamente dejando pasar solo el flujo que corre hacia la dirección correcta. Por
eso también se les llama válvulas de no retorno. Obviamente que es una válvula
unidireccional y que debe de ser colocada correctamente para que realice su función
usando el sentido de la circulación del flujo que es correcta.
Existen válvulas Check tipo columpio en el cual el fluido y su presión abren el
disco hacia arriba y este regresa cuando deja pasar. También las de resorte el cual
hace que la válvula cierre inmediatamente cuando se detiene el flujo antes que el flujo
y la gravedad hagan que cierre con fuerza. Están las que tienen doble puerta o dúo
check que también funcionan con un sistema de resortes para su cierre. Éstas se
encuentran en materiales de acero al carbón fundido, forjado, acero inoxidable,
bronce, hierro, PVC y CPVC. Éstas pueden ser fabricadas con extremos bridados,
roscados, Socket Weld (SW), tipo oblea para que sean instaladas en poco espacio y
con poco peso (tipo Waffer). En la Figura 12 se puede apreciar éste tipo de válvula.
Figura 12: Válvula Check con Resorte Horizontal.
3.2.4.5 Longitud Equivalente de una Válvula o Accesorio.
Es la longitud de una tubería recta que daría la misma caída de presión que una
válvula o un accesorio del mismo diámetro nominal bajo las mismas condiciones.
3.2.4.6 Coeficiente de Resistencia K.
Es un coeficiente empírico en la ecuación de pérdida por fricción para
válvulas y accesorios. Expresa el número de cabezales de velocidad que se pierden
por fricción.
3.2.5 Manómetro de Precisión.
Un manómetro es un instrumento de medición que sirve para medir la presión de
fluidos contenidos en recipientes cerrados ó tuberías, pueden ser analógicos ó
digitales y pueden tener un alto rango de medición por ejemplo de 0 a 600 Bar.
Figura 13: Manómetro de Precisión de 0 a 600bar.
3.2.6 Muro de Contención.
Los muros de contención deben estar siempre alrededor de todo recipiente que
contenga combustible o cualquier sustancia química, el objetivo principal de éstos es
evitar las pérdidas del líquido que se encuentra almacenado en un tanque y su
esparcimiento por todo el terreno de forma descontrolada, ya sea por consecuencia de
fugas, derrames por sobrellenado, caída del recipiente ó rotura del mismo, impidiendo
que el fluido llegue a fuentes naturales de agua y suelos produciendo una
contaminación ambiental grave.
Deben estar construidos de hormigón impermeabilizado y tener un volumen capaz
de contener una vez y media la capacidad del tanque, como mínimo. Cuando los
muros contienen en su interior más de un tanque, el volumen total debe ser una vez y
media el volumen del tanque mayor.
3.2.7 Bombas.
Una bomba es una máquina hidráulica generadora que transforma la energía,
generalmente energía mecánica, con la que es accionada en energía hidráulica del
fluido incompresible que mueve. Al incrementar la energía del fluido, se aumenta su
presión, su velocidad o su altura, todas éstas relacionadas según el principio de
Bernoulli.
En sí, una bomba se utiliza para incrementar la presión de un líquido añadiendo
energía al sistema hidráulico, para mover el fluido de una zona de menor presión o
altitud a otra de mayor presión o altitud. Los Tipos de bombas Según el principio de
funcionamiento se pueden clasificar en:
3.2.7.1 Bomba de Desplazamiento Positivo ó Volumétrica.
El principio de funcionamiento está basado en la hidrostática, de modo que el
aumento de presión se realiza por el empuje de las paredes de las cámaras que varían
su volumen. En este tipo de bombas, en cada ciclo el órgano propulsor genera de
manera positiva un volumen dado o cilindrada, por lo que también se denominan
bombas volumétricas. En caso de poder variar el volumen máximo de la cilindrada se
habla de bombas de volumen variable. Si ese volumen no se puede variar, entonces se
dice que la bomba es de volumen fijo. A su vez este tipo de bombas pueden
subdividirse en:
Bombas de Émbolo Alternativo: Tienen uno o varios compartimentos fijos
pero de volumen variable, por la acción de un émbolo o de una membrana. En estas
máquinas, el movimiento del fluido es discontinuo y los procesos de carga y descarga
se realizan por válvulas que abren y cierran alternativamente. Algunos ejemplos de
este tipo de bombas son las alternativas de pistón, la rotativa de pistones o la bomba
de pistones de accionamiento axial. La Figura 14 se muestra una Bomba Alternativa
de Pistón.
Figura 14: Bomba Alternativa de Pistón.
Bombas Volumétricas Rotativas: En ésta una masa fluida es confinada en
uno o varios compartimentos que se desplazan desde la zona de entrada (de baja
presión) hasta la zona de salida (de alta presión) de la máquina. Algunos ejemplos de
este tipo de máquinas son la bomba de paletas, la bomba de lóbulos, la bomba de
engranajes, la bomba de tornillo o la bomba peristáltica.
Figura 15: Bomba Tipo Paletas.
3.2.7.2 Bomba Centrífuga.
Es un tipo de bomba hidráulica que transforma la energía mecánica de un impulsor
en energía cinética y potencial requeridas. Aunque la fuerza centrífuga producida
depende tanto de la velocidad en la periferia del impulsor como de la densidad del
líquido, la energía que se aplica por unidad de masa del líquido es independiente de la
densidad del líquido.
En una bomba dada que funcione a cierta velocidad y que maneje un volumen
definido de líquido, la energía que se aplica y transfiere al líquido, (en pie-lb/lb de
líquido) es la misma para cualquier líquido sin que importe su densidad. Por tanto, la
carga o energía de la bomba en pie/lb se debe expresar en pies o en metros, por lo que
se denomina genéricamente como altura.
Las bombas centrífugas tienen un uso muy extenso en la industria, ya que son
adecuadas casi para cualquier servicio. Estas bombas se suelen colocar de forma
horizontal, pero también pueden estar colocadas verticalmente, para alcanzar mayores
alturas se fabrican disponiendo varios rodetes sucesivos en un mismo cuerpo de
bomba.
De esta forma se acumulan las presiones parciales que ofrecen cada uno de ellos.
En este caso se habla de bomba multifásica ó multietapa, pudiéndose lograr de este
modo alturas del orden de los 1.200 metros para sistemas de alimentación de calderas.
Figura16: Bomba Centrífuga.
Constituyen no menos del 80 % de la producción mundial de bombas, porque es la
más adecuada para manejar más cantidad de líquido que la bomba de desplazamiento
positivo. No hay válvulas en las bombas de tipo centrífugo; el flujo es uniforme y
libre de pulsaciones de baja frecuencia.
3.2.7.3 Principio de Autocebado en Bombas Centrífugas.
Consiste en introducir aire en la bomba debido a la presión negativa generada por
el movimiento del impulsor y éste se emulsiona con el líquido contenido en el cuerpo
de bomba. La mezcla aire-líquido es forzada a entrar en la cámara de cebado donde el
aire más ligero escapa por la tubería de impulsión, el líquido más pesado, recircula en
el interior de dicha cámara. Una vez que todo el aire de la tubería de aspiración ha
sido expulsado, la bomba está cebada y trabaja como una bomba centrífuga normal, la
tubería de impulsión debe poder descargar libremente el aire procedente de la tubería
de aspiración.
3.2.7.4 NPSH Requerida de la Bomba.
Es una característica propia de la bomba, se define como la energía necesaria para
llenar la parte de aspiración en el equipo, para vencer las pérdidas por rozamiento y
aumentar la velocidad, se puede definir como la energía del líquido que una bomba
necesita para funcionar satisfactoriamente.
Para una bomba centrífuga el NPSH requerido es la cantidad de energía necesaria,
expresada en metros columna de líquido para:
Vencer las pérdidas de carga desde la abertura de admisión (entrada) a los
álabes del impulsor.
Crear la velocidad deseada de corriente a los álabes, ya que es necesaria una
velocidad mínima.
Para una bomba rotativa el NPSH requerido es la energía expresada en Kg/cm2
precisada para:
o Vencer las pérdidas desde la abertura de admisión a los engranajes o paletas.
o Crear la velocidad deseada de entrada a los engranajes ó paletas.
3.2.7.5 Cavitación.
Este fenómeno sucede cuando un líquido se mueve por una región (tubería) donde
la presión del líquido es menor que la tensión de vapor, lo que hace que el líquido
hierva y se formen burbujas de vapor en su seno. Estas burbujas de vapor son
arrastradas con el líquido hasta una región donde se alcanza una presión más elevada
y allí desaparecen violentamente, provocando que el líquido se introduzca a alta
intensidad en áreas reducidas. Estas sobrepresiones producidas pueden sobrepasar la
resistencia a la tracción del material y arrancar partículas del metal dándole una
apariencia esponjosa (picado de los álabes del impulsor). Cuando estas burbujas de
vapor llegan a la zona de alta presión desaparecen, ocasionando ruido y vibración,
pudiendo llegar a producir averías en rodamientos, rotura del eje y otros fallos, ya que
el material está desgastado.
En resumen, la cavitación es la formación de burbujas de vapor o de gas en el seno
de un líquido, causada por las variaciones que éste experimenta en su presión,
trayendo como consecuencias:
Disminución de la capacidad de bombeo.
Disminución del rendimiento de la bomba.
La cavitación indica un NPSH disponible insuficiente, ocasionado por una altura
estática baja, alta temperatura o excesiva pérdida de carga en la aspiración. Éste
fenómeno puede evitarse manteniendo la presión del líquido por encima de la presión
de vapor.
3.2.7.6 Capacidad de Cabezal de una Bomba.
Es la tasa a la cual la energía puede ser añadida al fluido por la bomba para
producir un aumento de presión a un caudal de flujo determinado.
3.2.7.7 Fluidos Newtonianos.
Son fluidos en los cuales la viscosidad es independiente del esfuerzo cortante y del
tiempo. La mayoría de los líquidos y todos los gases pertenecen a este grupo.
3.2.7.8 Fluidos No–Newtonianos.
Son líquidos en los cuales la viscosidad depende del esfuerzo cortante o del
tiempo.
3.2.7.9 Flujo Compresible.
El flujo se considera compresible cuando la caída de presión debida al paso de un
gas por un sistema es lo suficientemente grande, en comparación con la presión de
entrada, para ocasionar una disminución del 10% o más en la densidad del gas.
3.2.7.10 Flujo Incompresible.
El flujo se considera incompresible si la sustancia en movimiento es un líquido, o
si se trata de un gas cuya densidad cambia de valor en el sistema en un valor no
mayor al 10%.
3.2.7.11 Flujo Laminar o Viscoso.
El flujo laminar ocurre cuando las películas adyacentes del fluido se mueven unas
relativas a las otras, sin mezclas a nivel macroscópico. Éste tipo de flujo ocurre en
líneas cuando Re < 2000.
3.2.7.12 Flujo en Transición.
Es el régimen de flujo que se encuentra entre laminar y turbulento. En este
régimen las fluctuaciones de velocidad pueden o no estar presentes. Este tipo de flujo
ocurre en las tuberías cuando 2000 < Re < 4000.
3.2.7.13 Flujo Turbulento.
El flujo turbulento está caracterizado por partículas que tienen movimientos
fluctuantes y trayectorias irregulares. Este tipo de flujo ocurre cuando fuerzas
inerciales tienen influencia predominante en el establecimiento del flujo de fluidos.
Este tipo de flujo ocurre en las tuberías cuando el Re > 4000.
3.2.7.14 Golpe de Ariete por Agua.
El golpe de ariete por agua es la descarga dinámica de presión que resulta de las
rápidas transformaciones de la energía cinética en un fluido a presión cuando el flujo
se detiene repentinamente. El cierre repentino de una válvula puede causar golpe de
ariete por agua. Los golpes de ariete por presión pueden ser lo suficientemente
grandes para romper la carcasa de la bomba o reventar las tuberías, por lo tanto, esto
debe ser considerado en el diseño de tuberías.
3.2.7.15 Presión de Trabajo Máxima Permisible para el Cuerpo de la Bomba.
Es la presión de descarga más grande a la temperatura especificada de bombeo
para la cual se ha diseñado el cuerpo de la bomba. Esta presión deberá ser igual o
mayor que la Máxima Presión de Descarga de Bombas.
3.2.8 Medidor de Flujo.
La función de estos equipos es contabilizar la cantidad de fluido que pasa a
través de una tubería, utilizando como unidad de medida los galones, litros y
barriles, entre otros. Los factores que intervienen en la correcta selección del tipo
de medidor de fluido a utilizar son las siguientes:
Rango: Los medidores disponibles en el mercado pueden medir flujos desde
varios mililitros por segundo (ml/s) para experimentos precisos de laboratorio hasta
varios miles de metros cúbicos por segundo (m3/s). Para una instalación de medición
en particular, debe conocerse el orden de magnitud general de la velocidad de flujo
así como el rango de las variaciones esperadas.
Exactitud Requerida: Cualquier dispositivo de medición de flujo instalado y
operado adecuadamente puede proporcionar una exactitud dentro del 5 % del flujo
real. La mayoría de los medidores en el mercado tienen una exactitud del 2% y
algunos dicen tener una exactitud de más del 0.5%. El costo es con frecuencia uno de
los factores importantes cuando se requiere de una gran exactitud.
Pérdida de Presión: Debido a que los detalles de construcción de los
distintos medidores son muy diferentes, éstos proporcionan diversas cantidades de
pérdida de energía o pérdida de presión conforme el fluido corre a través de ellos.
Tipo de Fluido: El funcionamiento de algunos medidores de fluido se
encuentra afectado por las propiedades y condiciones del fluido. Una consideración
básica es si el fluido es un líquido o un gas. Otros factores que pueden ser
importantes son la viscosidad, temperatura, corrosión, conductividad eléctrica,
claridad óptica, las propiedades de lubricación y homogeneidad.
Calibración: Se requiere de calibración en algunos tipos de medidores.
Algunos fabricantes proporcionan una calibración en forma de una gráfica o
esquema del flujo real versus indicación de la lectura. Algunos están equipados
para hacer la lectura en forma directa con escalas calibradas en las unidades de
flujo que se deseen.
3.2.9 Filtro en una Tubería.
Se utilizan para impedir que los sólidos en suspensión presentes en un fluido se
dirijan hacia un lugar en específico y así mantener la pureza de los fluidos en la
tubería.
3.2.10 Corrosión.
Todo material metálico sin la debida protección y en un medio que propicie el
intercambio de electrones es susceptible a corroerse. Existen cuatro métodos
comúnmente utilizados para controlar la corrosión en tuberías, éstos son
recubrimientos protectores y revestimientos, protección catódica, selección de
materiales e inhibidores de corrosión.
Recubrimientos y Revestimientos: Son las principales herramientas contra la
corrosión, a menudo son aplicados en conjunción con sistemas de protección catódica
para optimar el costo de la protección de tuberías.
Protección Catódica: Es una tecnología que utiliza corriente eléctrica directa
para contrarrestar la normal corrosión externa del metal del que está constituido la
tubería. La protección catódica es utilizada en los casos donde toda la tubería o parte
de ella se encuentra enterrada o sumergida bajo el agua. En tuberías nuevas, la
protección catódica ayuda a prevenir la corrosión desde el principio; en tuberías con
un período de operación considerable puede ayudar a detener el proceso de corrosión
existente y evitar un deterioro mayor.
Selección de Materiales: Es la selección y empleo de materiales resistentes a
la corrosión, tales como: acero inoxidable, plásticos y aleaciones especiales que
alarguen la de vida útil de una estructura, por ejemplo, de la tubería. Sin embargo, en
la selección de materiales resistentes a la corrosión el criterio fundamental, no es en
esencia, la protección de una estructura, sino la protección o conservación del medio
donde esta existe.
Inhibidores de Corrosión: Son substancias que aplicadas a un medio
particular, reducen el ataque del ambiente sobre el material. Bien sea metal o acero de
refuerzo en concreto. Los inhibidores de corrosión extienden la vida de las tuberías,
previniendo fallas y evitando escapes involuntarios.
3.2.11 Rombo de Seguridad.
El Rombo de Seguridad es una herramienta indispensable en las instalaciones
donde se manejan y manipulan sustancias peligrosas. Ofrece una información
inmediata, teniendo la precaución de que no hay que ver en él más de lo que
estrictamente indica. El sistema normalizado (estandarizado) usa números y colores
en un aviso para definir los peligros básicos de un material peligroso.
Se basa en la norma norteamericana NFPA 704 y permite identificar las sustancias
químicas y materiales peligrosos en instalaciones fijas. También es aplicable al
transporte de materiales peligrosos, el Rombo de Seguridad se puede observar en la
Figura 17, éste está seccionado en cuatro partes de diferentes colores, cada uno indica
el grado de peligrosidad de la sustancia a clasificar, siendo el significado de cada
color:
Rojo: Indica los riesgos a la inflamabilidad.
Azul: Identifica los riesgos a la salud.
Amarillo: Va asociado a los riesgos por reactividad (inestabilidad).
Blanco: En ésta sección se harán indicaciones especiales para algunos
productos, como producto oxidante, corrosivo, reactivo con agua o radiactivo.
Figura 17: Rombo de Seguridad.
La Figura 18 representa cada uno de los números que indica el Nivel de Riesgo
según el color de identificación.
Figura 18: Niveles de Riesgo en el Rombo de Seguridad.
3.3 Bases Legales.
Para la realización del diseño de una estación de servicios se deberá tener en
consideración diferentes normas que permitirán la seguridad y la correcta selección
de las partes que conformarán el sistema, entre estas normas se tienen:
(a) Normas API.
API 12D: Especificación de las características principales de tanques
soldados, ubicados en el campo para almacenar productos líquidos.
API Standard 650: Seismic Desing of Storage Tanks. Última Edición.
API 5L: Tubería de Línea, “Line Pipe”.
API 12F: Tanques horizontales o verticales soldados en taller para almacenaje
de líquidos de producción y con capacidades estandarizadas entre 13.5 y 75 m³.
(b) Normas ASME.
ASME B1.20.1: Rosca para Tubos – Propósitos Generales, “Pipe Threads –
General Purpose”.
ASME B16.5: Bridas para Tubos de Acero y Accesorios Bridados, “Steel Pipe
Flanges and Flaged Fitting”.
ASME B36.10: Tubería de Acero Forjado Soldada y Sin Costura, “Welded
and Seamless Wrought Steel Pipe”.
(c) Normas ASTM.
ASTM A53: Tubería de Acero Soldada y Sin Costura, “Welded and Seamles
Steel Pipe”.
ASTM A106: Tubería de Acero al Carbono sin Costura para Servicios a Altas
Temperaturas, “Seamles Carbon Steel Pipe for Higt Temperature Services”.
ASTM D1418: Práctica estándar para caucho y caucho-látices nomenclatura
Standard Practice for Rubber and Rubber Latices-Nomenclature.
(d) Normas Covenin.
Covenin 200: Uso e Identificación de los Conductores Puestos a Tierra.
Covenin 662: Requisitos mínimos que deben cumplir los combustibles
utilizados en motores de combustión interna diesel.
(e) Normas U.L.
U.L. 142: Tanques de acero sobre tierra para líquidos inflamables y
combustibles. “Steel Aboveground Tanks for Flammable and Combustible Liquids”.
U.L. 87: Requisitos que se aplican a los dispositivos de accionamiento
eléctrico de distribución para los productos de petróleo tales como gasolina para su
uso como carburante.
(f) Normas N.F.P.A.
N.F.P.A. 30: Código de Líquidos Inflamables y Combustibles.
NFPA 704: Rombo de Seguridad para líquidos inflamables y corrosivos.
(g) Normas PDVSA.
PDVSA H–231: Requerimientos para Fabricación de Tuberías.
PDVSA O–201: Selección y Especificaciones de Aplicaciones de Sistemas
Anticorrosivos de Pinturas.
PDVSA EM–19–24/03: Bridas y Conexiones Bridadas.
PDVSA EM-98-07/01: Tanques Cilíndricos Horizontales Aéreos para
Almacenamiento de Combustible.
PDVSA P-221: Dispensadores de Gasolina y Diesel para uso en Expendio de
Combustible.
PDVSA H-221: Materiales para Tuberías.
PDVSA EM-14-07/01: Mangueras de Goma Reforzadas para Succión y
Descarga de Petróleo y sus Derivados.
PDVSA IR-M-03: Sistema de Agua Contra Incendios.
PDVSA 90617-1-040: Selección de Válvulas.
Gaceta Oficial Nº 2.050: Distancias requeridas para la ubicación del servicio
de combustible en los aeropuertos.
3.4 Definición de Términos Básicos.
Aguas Arriba: Término que denota las actividades de exploración y
producción en la industria petrolera.
Aguas Abajo: Se refiere a las actividades de refinación, suministro y
mercadeo en la industria petrolera.
Boquilla: Orificio practicado en un tanque para la entrada y/o salida de un
fluido o la instalación de un instrumento de medición, generalmente son bridadas ó
roscadas.
Brida: Accesorio para acoplamiento de tuberías, que facilita el armado y
desarmado de las mismas.
Carga Hidrostática: Presión ejercida por un líquido en reposo.
Carga Muerta: Fuerza debida al peso propio de los elementos a considerar.
Carga Viva: Fuerza ejercida por cuerpos externos, tales como: nieve, lluvia,
viento, personas y/o objetos en tránsito, etc.
Código: Conjunto de mandatos dictados por una autoridad competente.
Coeficiente de Resistencia de Línea N: Es análogo al coeficiente de
resistencia, K, pero aplicado a la fricción en tuberías rectas.
Consumo Propio: Instalaciones apropiadas para el almacenamiento y
suministro de combustible, líquidos y derivados del petróleo, para atender las
necesidades de abastecimiento de su propietario y está compuesto por depósitos de
acero o polietileno, a los que se le incorpora bombas o surtidores
Combustible: Cualquier material capaz de liberar energía cuando se oxida de
forma violenta con desprendimiento de calor poco a poco.
Diámetro Hidráulico Equivalente: Es cuatro (4) veces el radio hidráulico
equivalente.
Diámetro Nominal: Representa el tamaño estándar para tuberías de presión.
Estándar: Sugerencias para la fabricación y diseño, originadas por la
experiencia.
Estación de Bombeo: Grupo de unidades de bombas instaladas en un lugar
para cumplir el mismo servicio de bombeo o servicios muy relacionados entre sí,
incluyendo todas las facilidades de instalación.
Líneas de Corriente: Son curvas imaginarias dibujadas a través de un fluido
en movimiento y que indican la dirección de éste en los diversos puntos del flujo de
fluidos. La tangente en un punto de la curva representa la dirección instantánea de la
velocidad de las partículas fluidas en dicho punto.
Norma: Conjunto de reglas para el dimensionamiento y cálculo de accesorios.
Presión Atmosférica: Es la producida por el peso del aire y su valor depende
de la altura del sitio indicado sobre el nivel del mar.
Presión de Diseño: Es la presión manométrica considerada para efectuar los
cálculos.
Presión de Operación: Presión manométrica a la cual estará sometido el
tanque en condiciones normales de trabajo.
Presión de Prueba: Valor de la presión manométrica que sirva para realizar
la prueba hidrostática o neumática.
Producto Inflamable: Son aquellas capaces de formar una mezcla, con el
aire, en concentraciones tales que las haga formar una flama espontáneamente o por
la acción de una chispa.
Prueba Hidrostática: Aplicación de una presión a un equipo o línea de
tuberías fuera de operación, con el fin de verificar la hermeticidad de los accesorios
bridados y la soldadura, utilizando como elemento principal el agua o en su defecto
un fluido no corrosivo.
Punto de Ebullición: Temperatura a la cual la presión de vapor de un líquido
iguala la presión atmosférica circundante.
Radio Hidráulico Equivalente: Es la relación que existe entre el área de la
sección transversal del ducto por donde circula el fluido y la longitud del perímetro
mojado; se utiliza cuando la sección transversal del ducto no es circular.
Recipiente: Depósito cerrado que aloja un fluido a una presión manométrica
diferente a la atmosférica, ya sea positiva o negativa.
Rugosidad Relativa: Relación entre la rugosidad absoluta de la pared de la
tubería y el diámetro interno d, en unidades consistentes.
Tanque: Depósito diseñado para almacenar o procesar fluidos, generalmente
a presión atmosférica o presión internas relativamente bajas.
Servicio de Bombeo: Describe los requerimientos de proceso para elevar la
presión de una corriente líquida. El servicio es efectuado por una estación de bombeo.
Temperatura de Bombeo Nominal: Temperatura de operación normal sobre
la cual se basan las garantías y rangos de funcionamiento de la bomba.
Temperatura de Diseño: Temperatura del metal para la cual la bomba, su
cuerpo, bridas, holguras internas y estructuras de soporte deben ser seguras en
operación continua a la presión de diseño. La temperatura de diseño es igual a la
temperatura de bombeo nominal más un incremento para cubrir la flexibilidad
operacional.
Temperatura Máxima Permisible de Trabajo: Es la mayor temperatura del
fluido. Esta temperatura deberá ser igual o mayor a la temperatura de diseño
especificada.
Unidad de Bombeo: Se refiere a la bomba y sus equipos auxiliares instalados
cerca de la base de la bomba: medio motriz, acoples, bases, pedestales de soporte,
facilidades de autolimpieza, sistema de lubricación, etc.
CAPÍTULO IV
FASES METODOLÓGICAS
4.1 Tipo de Investigación.
La investigación se ubica dentro de la Metodología de Investigación Documental y
la Metodología de Investigación de Campo.
Es de Tipo Documental debido a que para el desarrollo de la misma se han debido
recolectar datos ya existentes para la correcta selección de los equipos y accesorios
que intervienen en el diseño de una estación de servicios. Ésta información ha sido
seleccionada cuidadosamente de los diferentes manuales de diseño de PDVSA y de
las diferentes normas que tienen relación con el objetivo, así como de fuentes de
internet y diferentes bibliografías. De igual forma se ubica en la Metodología de
Investigación de Campo, debido a que se realizó en el lugar donde se presenta el
problema, estableciendo una interacción entre los objetivos del estudio y la realidad.
4.2 Población y Muestra.
La población sería la asociada a la variable “Equipos de Trabajo” y estaría
compuesta por cada uno de los dispositivos y accesorios que intervendrán en el
diseño, entre estos se tienen:
Un Tanque para almacenamiento de Diesel.
Una Bomba para el área de Recepción del Combustible.
Dos Filtros.
Tuberías y Accesorios.
Un dispensador de Succión Propia (Surtidor).
La muestra estaría asociada a la variable “Eficiencia del Diseño”, donde
intervienen la selección del tanque para el almacenamiento de combustible y la
bomba para la recepción del líquido en el mismo.
4.3 Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos.
En función del alcance para los diferentes objetivos de éste estudio, se emplearán
instrumentos y técnicas orientadas a la obtención de información, entre las cuales se
encontrarán la revisión documental, consideraciones de tablas para la selección de los
diferentes equipos y comparación de información, también se realizarán diferentes
entrevistas con personal profesional en el área.
Fase I: Diagnóstico de la Situación Actual en la Planta.
El diagnóstico de la situación actual en PDVSA Planta Valencia, se hará a través
de varias visitas que se realizarán en la misma, también se efectuarán diversas
entrevistas con el Supervisor y los Operadores de la planta, para determinar la
necesidad de combustible Diesel para autoconsumo en dichas instalaciones.
Fase II: Determinar la Necesidad de un Diseño para un Sistema de
Almacenamiento y Suministro de Combustible.
Para determinar la necesidad de un diseño para consumo propio de diesel en las
instalaciones de la planta, primeramente se llevará a cabo una entrevista con el
supervisor de la misma, donde se dialogará el funcionamiento y la importancia de
PDVSA Planta Valencia, seguidamente se efectuarán diferentes entrevistas con los
operadores de la misma, donde ellos darán a conocer cada una de sus funciones en la
empresa y como es el funcionamiento de los camiones Refuellers para surtir de
combustible a los aviones en el AIAM, teniendo en consideración toda la información
obtenida a través de un diálogo, se determinará si hay o no la necesidad de realizar un
diseño que permita la recepción, almacenamiento y despacho de Combustible Diesel
para autoconsumo.
Fase III: Diseño de una Estación de Servicios en la Planta PDVSA Valencia.
Para llevar a cabo éste proyecto será necesario realizar la correcta ubicación del
mismo y la minuciosa selección de cada uno de los equipos y accesorios que se
utilizarán, para ello se deberá tener en consideración los siguientes aspectos:
(a) Selección del terreno ó área a utilizar para el Diseño de una Estación de
Servicios en la Planta de Suministro de Combustible de Aviación en Valencia.
Para la correcta selección del terreno a utilizar para la implementación de éste
diseño, se realizará un recorrido por todas las instalaciones de la planta, se realizará
una tabla comparativa donde se describirán todos los espacios de la misma y se
verificará su disponibilidad, para ello se deberá tener en consideración las distancias
mínimas requeridas para la ubicación del servicio de combustible en los aeropuertos y
la norma que los rige.
(b) Selección de un Tanque de Almacenamiento para Diesel.
La selección del tanque a utilizar para el almacenamiento del líquido se realizará
partiendo de cálculos matemáticos donde se verifiquen la cantidad de fluido requerido
mensualmente para Autoconsumo de los Refuellers de la Planta.
Una vez obtenidos a través de formulas matemáticas los litros necesarios de
combustible diesel para un periodo de 30 días, se seleccionará un tanque con un
volumen para almacenamiento mayor al solicitado, de ésta forma siempre habrá una
pequeña reserva del fluido, teniendo en cuenta además el líquido que no podrá ser
bombeado. Se utilizará un tanque superficial en vez de uno subterráneo, ya que los
tanques aéreos son de fácil mantenimiento y reemplazo, para la selección del mismo
se tendrá en consideración los volúmenes de fabricación disponibles en el mercado.
(c) Selección de la Bomba.
En el diseño habrá un área especialmente diseñada para la recepción del diesel, en
ésta habrá un equipo de bombeo para el trasiego del combustible, ya que el tanque de
almacenamiento será superficial y los Camiones Cisternas que trasladan el fluido no
poseen una bomba en el vehículo que les permita realizar la descarga del líquido,
cuando el tanque para la recepción del combustible es subterráneo el líquido baja por
efecto de la gravedad a diferencia al de éste diseño.
La selección de la bomba se realizará teniendo en consideración el tiempo de la
descarga, el cual no deberá ser mayor a una hora y media, ya que estas unidades
deben realizar diferentes recorridos para la reposición del diesel en diferentes lugares,
para ello se tendrá en consideración las diferentes curvas características de las
bombas, su potencia y el costo de la misma.
(d) Selección de la Tubería y el Diámetro de la misma.
La tubería y los diferentes Diámetros Nominales (DN) a utilizar en el diseño, se
seleccionarán a través de tablas, ya que estos están tabulados, en las mismas también
se describirán los diferentes espesores de la pared, su identificación, el peso que
tendrá el tubo y el caudal en litros/segundos. De igual forma se tendrá en
consideración los diámetros de succión y descarga de la bomba a utilizar.
(e) Selección de Válvulas.
Para la selección de las válvulas a utilizar se deberá tener en consideración la
utilización de tablas comparativas, donde se describan las características más
relevantes de estos accesorios, para su selección también se deberá tener en cuenta el
tipo de unión de éstos en la tubería ya que los hay de diferentes tipos como:
Uniones Bridadas.
Uniones Soldadas.
Uniones Roscadas.
(f) Selección del Dispensador de Combustible (Surtidor).
Para la selección de éste equipo se deberá tener en consideración las diferentes
Normas de PDVSA y las características propias del mismo, de acuerdo a ésta norma
se deberá seleccionar un diámetro para la conexión de la tubería y la bomba con la
cual operará éste surtidor.
CAPÍTULO V
RESULTADOS
Fase I: Diagnóstico de la Situación Actual en la Planta.
A través de varias visitas a PDVSA Planta Valencia, se dialogó en diferentes
oportunidades con el personal que allí labora, entre ellos el Supervisor de la Planta y
los Operadores de la misma, dando a conocer la importancia de cada una de éstas
personas y cuál es la labor que deben realizar diariamente en las instalaciones para el
correcto cumplimiento del servicio que la empresa debe prestar, el cual es Suministrar
Combustible de Aviación a las aeronaves que van haciendo escala en el Aeropuerto
Internacional Arturo Michelena (AIAM).
El Supervisor de ésta es la Principal Figura Representativa, ya que es el encargado
de controlar, dirigir y planificar los procesos administrativos, de mantenimiento y
operacionales, utilizando tecnología apropiada para una gestión segura, confiable y
productiva, de igual importancia en ésta se encuentran los operadores, los cuales
conforman un grupo de doce (12) personas y son los encargados directos de realizar
todas las operaciones relacionadas con el suministro del combustible.
En la Planta hay dos tanques especialmente diseñados para el almacenamiento de
combustible de aviación de 750m3 cada uno, los cuales son conocidos como tanques
gemelos ya que ambos tienen características idénticas. Al líquido que se almacena en
dichos tanques se le deben realizar diferentes pruebas antes de ser utilizado para
abastecer a los aviones, donde se verifica la densidad del mismo, su temperatura,
color, olor y la cantidad de micrones de agua existente en éste. Una vez identificadas
que las propiedades del fluido estén dentro de los parámetros de seguridad
establecidos, se realiza el trasegado de éste a los tanques cisternas de la flota de
Camiones Refuellers de la empresa a través de un sistema de bombeo que posee una
alta eficiencia para dichas operaciones, en caso de que el combustible no cumpla con
las propiedades antes descritas, no se podrá despachar al AIAM por normas de
seguridad, ya que la aeronave podría presentar fallas mecánicas en el motor.
En esta infraestructura hay cuatro Refuellers, los cuales no pueden transitar por las
diferentes vías públicas por normativas de la empresa, ya que éstos tienen
incorporados diversos equipos y sensores de alta tecnología, que permiten medir la
presión del sistema y la calidad del combustible, trayendo como consecuencia, que se
debe realizar el abastecimiento de diesel para consumo propio de éstas unidades
dentro de las instalaciones de la planta.
Para ello se debe trasladar el Diesel en Barriles hasta la empresa donde los
operadores trasegarán el líquido con un surtidor manual hasta el tanque interno del
camión, lo cual es un procedimiento lento y poco ergonómico, trayendo como
consecuencias posibles dislocaciones de músculos de los operadores y dolores a nivel
de la espalda y hombros. De allí surge la necesidad sin duda alguna de realizar el
Diseño de una Estación de Servicios para consumo interno en la Planta, la cual
estará equipada con equipos de alta tecnología para el resguardo del medio ambiente
y las personas cercanas a la misma.
Fase II: Determinación de la Necesidad de un Diseño Para un Sistema de
Almacenamiento y Suministro de Combustible.
En un diálogo con el personal que labora en PDVSA Planta Valencia (Operadores
y Supervisor) se determinó la importancia y la labor que desempeñan cada uno de
ellos en la empresa, ya que gracias a su trabajo diario es posible el abastecimiento de
combustible con los camiones Refuellers a las diferentes aeronaves que hacen escala
en el AIAM, éstos camiones al igual que cualquier vehículo automotor necesitan de
combustible diesel para autoabastecimiento, pero el trasegado de éste fluido al tanque
ubicado en el chasis de la unidad se realiza de una forma no ergonómica, ya que es de
forma manual, concluyendo que es determinante el Diseño de una Estación de
Servicios en ésta infraestructura, de esa forma se podrá prestar el Servicio de
Suministro de Combustible Jet-A1 al aeropuerto de una forma más eficiente y
ergonómica, teniendo como ventaja una mejor calidad de vida para los trabajadores
de PDVSA Planta Valencia.
La Figura 19 detalla a groso modo el sistema a través de un esquema donde se
indica ¿Que se Requiere Para el Suministro de Combustible y que se Debe
Utilizar?
Figura 19: Esquema General del Sistema.
Camión Cisterna para el Suministro de
Combustible de Aviación.
Requieren de:
Consumo Propio de Combustible (Diesel).
A través de un sistema:
Sistema de Almacenamiento (tanque, tuberías, accesorios).
Estación de Servicios.
Implementando:
Fase III: Diseño de una Estación de Servicios para Combustible Diesel en
PDVSA Planta Valencia.
Para el diseño se tuvo en consideración una serie de equipos y accesorios de gran
importancia para regular el flujo del fluido en las tuberías del sistema, y de tal forma
preservar el equilibrio de la naturaleza, la Tabla 01 muestra los Nombres, el Uso y el
respectivo Símbolo de cada uno de éstos.
Tabla 01: Equipos y accesorios que intervienen en el diseño.
Descripción. Uso. Símbolo.
Manguera Flexible.
Va unida a la tubería
permitiendo traspasar el
líquido del camión cisterna al
sistema.
Válvula Mariposa Bridada. Opera de forma manual y
controla el flujo del fluido.
Válvula Check Bridada. No permite retorno del líquido.
Filtro Tipo Cesta. Retiene cuerpos sólidos en
suspensión.
Bomba centrifuga
Autocebante de succión
inundada positiva.
Permite el trasegado del
combustible.
Codo de 90º.
Une la tubería permitiendo
que esta tenga un giro de
90º.
Tabla 01: Equipos y accesorios que intervienen en el diseño. (Continuación).
Para la correcta colocación de cada uno de estos equipos en el diseño se tuvo que
tener en cuenta los siguientes aspectos:
Descripción. Uso. Símbolo.
Contador de Combustible.
Cuenta los litros del
combustible que pasan a
través de la tubería.
Manómetro. Mide la presión del líquido.
Válvula Compuerta
Bridada. Controla el flujo del fluido.
Tanque Atmosférico
Horizontal de Diesel.
Permite almacenar grandes
cantidades de Diesel.
Muro de Contención. Retiene el líquido esparcido
en un área controlada.
Dispensador de Diesel. Equipo para colocar
combustible de forma
ergonómica a los vehículos.
(a) Selección del Terreno.
Para la selección de éste se realizó un recorrido por todas las Instalaciones de la
Planta de PDVSA Valencia (Figura 04), para observar cada una de las diferentes
áreas que la conforman y determinar si se puede o no ubicar el diseño en algunas de
éstas. La empresa se divide de la siguiente forma:
Área para el Llenado de Tanques.
Área para Llenado de Camión Cisterna.
Área de Sala de Bombas Hidroneumáticas.
Área para Tanque de Agua Potable de 500m3.
Área Verde.
Área para Tanques y Muro de Contención.
Estacionamiento de 12 puestos.
Edificio Administrativo.
Ésta es una planta pequeña donde cada uno de los equipos y edificaciones están
celosamente ubicados por la poca extensión de la misma. A continuación se presenta
una tabla comparativa donde se especifica cuál sería la mejor ubicación para el
diseño.
Tabla 02: Conformación de Áreas en PDVSA Planta Valencia.
Ubicación en la Planta. Disponibilidad para
el Diseño. ¿Por qué?
Área para el Llenado de
Tanques. Ninguna.
El área disponible es muy reducida
para la implementación de un
nuevo tanque y su sistema de
tuberías correspondiente.
Área para Llenado de
Refueller. Ninguna.
El área restante es muy pequeña
para la implementación de éste
diseño.
Área de Sala de Bombas
Hidroneumáticas. Ninguna.
Espacio totalmente utilizado para
la Sala de Bombas
Hidroneumáticas.
Área para Tanque de Agua
Potable de 500m3.
Ninguna. Toda el área fue utilizada para la
implementación de éste tanque.
Área Verde. Total. Extensión de terreno amplio y
virgen.
Área para Tanques y Muro
de Contención. Ninguna.
El tamaño debe ser 1,5 veces
superior a la de los tanques
contenidos por eso no hay lugar
para otro tanque.
Estacionamiento de 12
puestos. Ninguna. Uso propio para automóviles.
Edificio Administrativo.
Ninguna. Uso exclusivo de Oficinas.
Con respecto a la Tabla 02, el diseño deberá ser ubicado en el área verde de la
Planta de Combustible de Aviación, ya que es la única disponible para tal fin.
Aún así se debe tener en consideración las Distancias Mínimas Requeridas Para
la Ubicación del Servicio de Combustible en los Aeropuertos, según la Gaceta
Oficial Nº2.050 en su Artículo 09 (Apéndice A), el cual indica que el área destinada
para el almacenamiento de combustibles en tanques deberá estar cercada y a las
siguientes distancias mínimas.
01. Cien metros (100 m) de edificaciones aeroportuarias con transito público. En
sentido transversal respecto al eje de la pista.
02. Veinte metros (20 m) de otras instalaciones complementarias y que no sean
propias del sistema de combustibles.
03. Veinticinco metros (25 m) de líneas eléctricas de alta tensión.
04. Veinte metros (20 m) del lindero del aeropuerto.
Todos los espacios disponibles en la planta los cuales fueron puntualizados en la
Tabla 02, se pueden observar a detalle en la Figura 20, donde el área seleccionada
para el proyecto se ubica encerrada en un círculo rojo.
Figura 20: Plano Planta, el terreno encerrado en el círculo rojo es el seleccionado para
el diseño de una Estación de Servicios para consumo propio de Diesel.
Se debió saber cuál era el área total y si el terreno seleccionado cumplía con lo
especificado en la Gaceta Oficial antes mencionada. Como éste no tenía una forma
definida para el cálculo, al mismo se le realizó la combinación de tres figuras
geométricas unidas las cuales serían dos rectángulos y un triangulo, para luego hacer
una sumatoria de áreas y obtener un área total.
En las Figuras 21 y 22 se observa sólo la porción del terreno virgen que fue
tomada de la Figura 20, previamente acotado.
Figura 21: Representación gráfica de la forma del terreno donde se va a trabajar.
Figura 22: Acotación del terreno.
AR1
AR2
AT
Las cotas sobre ambas figuras que simulan el terreno están expresadas en
milímetros, también se observan las divisiones del mismo para luego hacer la
sumatoria de cada una de las áreas. La porción de terreno restante fuera de las figuras
geométricas, en vista de que es muy pequeña y no va a ser tomada para el diseño se
puede despreciar, el cálculo sería de la siguiente forma:
Área Total: AR1 + AR2 + AT
A R1 = b1 x a1
a1 = 38.000mm = 38m
b1 ≈ 16.000mm = 16m
AR1 = 16.000mm x 38.000mm = 608.000.000mm² = 608m²
AR2 = b2 x a2
a2 = 10.563,969mm = 10,563m
b2 = (45.050,429mm – 16.000mm) = 29.050,429mm = 29,050m
AR2 = 10.563,969mm x 29.050,429mm = 306.887.831,3927mm² = 306,89 m².
AT = (b x a)/2
a = 27.436,031mm = 27,436m
b3 = b2 = 29.050,429mm = 29,050m
AT = (27,436m x 29,050m) / 2 = 398,51 m².
Área Total = AR1 + AR2 + AT
Área Total = 608m² + 306,89 m² + 398,51 m² = 1.313,4 m².
Donde:
AR: Área del Rectángulo.
AT: Área del Triangulo.
b: Base.
a: Altura.
El área total disponible en el terreno es de 1.313,4 m², el diseño estará ubicado en
el área representada por el Rectángulo 02 de la Figura 22 y de esa forma se respetarán
todas las distancias requeridas por seguridad según el Artículo 09 de la Gaceta
Oficial Extraordinaria Nº 2050.
(b) Selección del Tanque para Almacenamiento de Diesel.
PDVSA Planta Valencia tiene cuatro (04) camiones Refueller a su disposición
para la venta de Jet-A1 a las aeronaves que hacen escala en el AIAM, ya sean vuelos
nacionales ó internacionales, cada una de estas unidades posee un Tanque de
Combustible Diesel para autoconsumo de 200 litros, realizando diariamente pequeños
recorridos en forma repetitivas según los requerimientos de venta, éstas trayectorias
son desde la planta PDVSA Valencia hasta la rampa en el AIAM y viceversa,
recorriendo una distancia de aproximadamente 01 Km.
Por lo general estos vehículos realizan diariamente entre 35 y 50 recorridos para la
venta de combustibles, consumiendo 200 litros de diesel y su autoabastecimiento es
cada dos días. De ésta forma se consumen 3.000 litros de diesel mensual por camión,
que serían 12.000 litros en total por toda la flota.
El tanque a utilizar en el diseño tiene que tener un volumen mayor a 12m3 el cual
es un volumen pequeño, No se utilizará un tanque vertical porque éstos están
diseñados especialmente para almacenar grandes cantidades de combustible, hasta
más de 750m3, trayendo como consecuencia altos costos para la fabricación del
mismo por la cantidad de material a utilizar y la calidad de los mismos, así como la
mano de obra, los diferentes equipos con alta eficiencia con los que debe operar y la
disponibilidad de terreno que se requieren para su fabricación.
Para el diseño se seleccionará un Tanque Aéreo Cilíndrico Horizontal ya que
los hay de diferentes tamaños y son especialmente diseñados para el almacenamiento
de diesel y son más económicos. En el mercado se pueden conseguir tanques de éste
tipo con los siguientes volúmenes:
10.000 Litros ó 10m3.
47.000 Litros ó 47m3.
100.000 Litros ó 100m3.
El diesel va a ser trasladado hasta la planta en un camión cisterna cuyo tanque es
de 39.000L (Litros), diseñado especialmente para contener éste tipo de combustible,
teniendo en cuenta la cantidad de fluido requerido por los Refueller que es de
12.000L mensual, se seleccionará para el diseño un tanque con una capacidad de
almacenamiento de 47.000L, ésta selección se basa teniendo en cuenta el volumen del
tanque cisterna y así en un solo recorrido éste llene por completo el tanque de
almacenamiento de la planta. Éste hará una reposición del combustible para el tanque
del diseño cada tres meses (03) según los siguientes datos:
Cantidad de Refueller en la Planta = 4 Camiones.
Capacidad Tanque Refueller = 200L.
Llenado del Tanque para Consumo Propio = Cada 2 días.
Realizando las siguientes operaciones matemáticas básicas se tiene:
o Combustible Mensual por Unidad = 200L x 15 = 3.000L.
Nota: Mensual serian 30 días, pero como la reposición de diesel es cada 2 días se
divide el mes en 02 dando una cantidad de 15 días.
o Combustible mensual por toda la flota de camiones = 3.000Lx4 = 12.000L.
o Reposición Diesel = 39.000L (cisterna) / 12.000L (Refuellers) ≈ 3,25.
En teoría esta última ecuación indica que el camión cisterna de diesel hará la
reposición del combustible a la planta de PDVSA Valencia aproximadamente cada
tres (03) meses, esto puede cambiar según la cantidad de aviones que requieran de
combustible y de ahí los recorridos que realicen los Refuellers.
01. Perfil del Tanque para el Diseño.
Se utilizará un Tanque Superficial Horizontal Bajo la Norma API 12F, el cual
tendrá una capacidad de almacenamiento de 47.000 litros, fabricado en Acero al
Carbono.
Según la Norma PDVSA EM-98-07/01 “Tanques Cilíndricos Horizontales
Aéreos Para Almacenamiento de Combustible” mostrada en el Apéndice B, se
tendrán en consideración las siguientes características para la adquisición y
colocación del mismo:
Diseño.
Protección Anticorrosiva.
Método de Ensayo (Prueba Hidrostática).
Marcaje del Tanque.
Manejo y Despacho.
Bases para la Compra del Tanque.
Certificado de Calidad.
Colocación del Tanque.
Para éste diseño se utilizará un tanque similar ó igual al que se muestra en el
Anexo A, el cual se ajusta a todas las características antes descritas. El rombo de
seguridad que identificará al tanque será idéntico al mostrado en la Figura 23, el cual
se ajusta a la Norma de Seguridad NFPA 704.
Figura 23: Rombo de Seguridad del Combustible Diesel.
02. Datos de Seguridad del Diesel.
Deltaven S.A. es la filial de PDVSA que comercializa combustibles, lubricantes,
asfaltos, solventes, grasas y otros derivados de los hidrocarburos bajo la marca PDV.
Ésta filial estableció para el manejo y la manipulación del diesel un Manual de
Productos Químicos de DELTAVEN, para evitar accidentes y saber cuáles son sus
diferentes características y propiedades, éste se detalla en el Apéndice C, donde se
deben tener en consideración las siguientes características:
Producto e Identificación de la Compañía.
Composición/Información de los Ingredientes.
Identificación de Peligros.
Medidas de Primeros Auxilios.
Medidas Contra Incendios.
Medidas Contra Fugas Accidentales.
Manejo y Almacenamiento.
Control de Exposición / Protección Personal.
Propiedades Físicas y Químicas.
Estabilidad y Reactividad.
Información Toxicológica.
Información Ecológica.
Información Sobre Desechos.
Información sobre Transporte.
Información sobre regulación.
(c) Selección de la Bomba para el área de Recepción de Combustible.
De las diferentes Bombas descritas en el Capítulo III, Sección 3.2, se determinó
que la Bomba a utilizar para la recepción del combustible debe ser Centrífuga
Autocebante, ya que es ideal para el bombeo de líquidos con sólidos en suspensión y
para aplicaciones donde la principal dificultad está en la aspiración.
Los rangos disponibles en el mercado para los diámetros de succión y descarga
para estos equipos y la potencia que pueden tener, se muestran de forma general en la
Tabla 03.
Tabla 03: Potencia de una bomba y los diferentes diámetros (Ø) de succión y descarga.
Si bien se observa en la tabla anterior, mientras mayores son los diámetros en la
Succión y Descarga, la bomba requerirá de Mayor Potencia y mientras ésta aumenta
son más elevados los costes para su adquisición.
Los camiones cisternas tienen una capacidad de almacenamiento de 39.000 litros
de combustible. La unidad no debe estar por más de una hora y media en la planta ya
que deberá realizar diferentes recorridos para abastecer nuevamente la cisterna del
fluido y llevarlo a nuevos destinos. Con estas consideraciones básicas, de la Tabla 03
se seleccionó un diámetro de succión y descarga para la bomba de 3”x3”, a través de
la cual puede pasar un sólido en suspensión de hasta 9,5mm sin dañar el equipo.
Se requiere de una descarga aproximadamente de 900 L/min, para que el camión
que transporta el diesel hasta la planta pueda trasegar el líquido de la cisterna en
menos de una hora, para ello se deberá seleccionar la Potencia de la Bomba, la Figura
24 muestra diferentes Curvas Características para estos equipos con diámetros en la
succión y descarga de 3”x3” con su respectiva potencia, la cual variará con respecto
al caudal y la altura.
Potencia (HP). Ø Succión. Ø Descarga. Ø Sólidos
(mm). Peso (Kg).
1 1” 1” 1 15,4
Entre 2 – 7,5 2” 2” 6,7 – 9,5 35 – 72
5 – 10 3” 3” 8 – 9,5 77 – 117
8 – 15 4” 4” 8 – 9,5 110 – 145
30 – 40 6” 6” 10 – 11 355 – 415
Figura 24: Curvas Características de Bombas Centrífugas Autocebantes de 3”x3”.
El tiempo en la descarga se calculó de la siguiente forma:
Capacidad Cisterna = 39.000 L.
Succión de la Bomba = Caudal (Q) = 900 L/min. = 15 L/s.
1
2
3
4
5
6
7 8
ó
Se seleccionó una Bomba Centrífuga Autocebante con características similares ó
iguales a las de la curva número 06 de la Figura 24, de ésta forma se trasegaran 15L/s
(900L/min) como indica la línea punteada azul, en un tiempo de 43min, se seleccionó
la potencia tomando en cuenta el caudal y la altura, como el tanque horizontal no
sobrepasa los 10 metros de altura, una potencia de 5HP, cumple con todas las
especificaciones necesarias, de ésta forma el diseño tendrá una mejor eficiencia.
Se recomienda utilizar una bomba marca Bombagua, modelo A-302-5, con Motor
Trifásico, la cual cumple con las siguientes características:
Potencia: 5HP.
Diámetro del Impulsor: 134mm.
Succión: 3”.
Descarga: 3”.
Caudal (Q): de 9-22 L/s = 540-1.320L/min.
Altura (H): Entre 39m y 29m.
El sello de la bomba deberá ser de Vitón (Polímero Fluorado Elastómero de uso
común, compatible con el uso de hidrocarburos), se utiliza porque tiene una menor
probabilidad de incendiarse y se clasifica bajo la Norma ASTM D 1.418 y la Norma
ISO 1.629.
La Figura 25 muestra la Curva Característica de una Bomba de 5HP y la curva de
la eficiencia de ésta.
Figura 25: Curva Característica de una Bomba de 5HP.
Las líneas rojas muestran el punto de intercepción entre el caudal y la eficiencia,
siendo ésta de 69%, pero como la altura real del ojo del impulsor será como muestra
la Figura 26 y no entre 29m y 39m la eficiencia de la bomba será mayor.
Figura 26: Ojo Impulsor de la Bomba.
El ojo del impulsor de la bomba estará a 50cm sobre el nivel del suelo, el tanque
estará a una altura mínima de 1m apoyado sobre su base.
(d) Selección y Diseño de la Tubería.
Las tuberías para el transporte de combustible diesel deberán estar fabricadas en
Acero al Carbono según la Norma PDVSA H-221 “Materiales para Tuberías”
(Apéndice D), el material de ésta se seleccionó según:
Las Especificaciones Detalladas para la Selección de Materiales.
Consideraciones Generales para Tuberías, Válvulas y Accesorios.
Índice de Servicios para Hidrocarburo no Corrosivos.
Índice de Materiales.
Especificaciones de Línea AA4 cuando aplique.
1m 50cm
Todas las tuberías deberán estar soportadas adecuadamente, guiadas y ancladas
para prevenir vibración, deflexión y esfuerzos excesivos en las conexiones de los
equipos. Los soportes para la tubería se realizarán según la Norma PDVSA HG-251
“Criterios de Soportes para Tuberías”, la cual se detalla en el Apéndice E, donde
se indica a detalle:
Criterios de Diseño para Todos los Soportes.
Materiales de Construcción.
Durmientes y Muelles de Soportes a Nivel del Suelo.
Construcción en Área de Trabajo.
La Tabla 04 muestra los diámetros ya tabulados para las tuberías, rigiéndose bajo
las Normas de Calidad API 5L y ASTM A53/A106.
Tabla 04: Tubería de Acero al Carbono según las Normas API 5L y ASTM A53/A106.
Fuente: www.vemacero.com
Tabla 04: Tubería de Acero al Carbono según las Normas API 5L y ASTM A53/A106
(Continuación).
Fuente: www.vemacero.com
Tabla 04: Tubería de Acero al Carbono según las Normas API 5L y ASTM A53/A106
(Continuación).
Fuente: www.vemacero.com
En la Tabla 04, para la designación comercial de las tuberías en milímetros se
especifica el Diámetro Nominal como DN y en pulgadas como NPS. Las tolerancias
dimensionales son las siguientes:
Espesor: ± 12,5% de espesor nominal en cualquier punto del tubo.
Peso: ± 10% del paquete de tubos con diámetro menor o igual a 114,3mm (4")
o tubos individuales con diámetro nominal mayor a 114,3mm.
La Tabla 05 permite obtener el caudal en una tubería dependiendo de su diámetro
y la longitud de la misma.
Tabla 05: Caudal en Litros/Segundos (L/s.) para varios diámetros de tuberías.
Fuente: “Boletín INIA Nº 28”. http://www.inia.cl/medios/biblioteca/boletines/NR25635.pdf
El diseño constará con tres tramos de tuberías de diferentes diámetros, las
dimensiones para éstas deben cumplir la Norma ASME B36.10 como lo indica la
Norma PDVSA H-221. Los tramos de éste serán como se describe a continuación:
Tramo A: El Diámetro Nominal será de 3 pulgadas, Cédula 80 con extremo
plano A106, Grado B sin costura, según las Especificaciones de Línea AA4 en la
Norma PDVSA H-221. Ésta selección se realizó de acuerdo al diámetro en la
succión y descarga de la bomba. La tubería comenzará en la conexión de la manguera
flexible a través de una Válvula Mariposa Bridada hasta la boquilla de entrada de
combustible al tanque, la cual tiene un diámetro de 4”, unida a una brida reductora de
4x3. La manguera estará ubicada en un área especialmente diseñada para recepción
de combustible (Figura 27), deberá ser flexible porque el vehículo se deberá
estacionar en ésta área pero no siempre en un punto específico y ésta se podrá llevar
fácilmente hasta el camión cisterna para conectarla en la boquilla que permitirá la
descarga del combustible, de igual forma, la flexibilidad presente en ésta ayudará a
colocarla de una forma que permita el libre paso peatonal y de vehículos, sin
necesidad de obstaculizar el paso.
Este tramo de tubería tendrá como accesorios cuatro (04) Válvulas Bridadas, de las
cuales:
Dos (02) Válvulas son tipo Mariposa.
Una (01) Válvula tipo Check.
Una (01) válvula tipo Compuerta.
En ésta área también se dispondrá de un (01) Contador de Combustible y un (01)
Manómetro. La longitud de éste tramo de tubería será de 9,20 metros, con dos codos
de 90º, distribuyéndose esta longitud como lo indica la Figura 27.
Figura 27: Tramo de Tubería en la Recepción de Combustible.
Los cinco metros desde la manguera flexible hasta el codo de 90º se dividen como
indica la Figura 28.
Figura 28: Tramo de Tubería unida a la Manguera para Recepción de Diesel.
Tramo B: Con un Diámetro Nominal de 2 pulgadas, Cédula 80 y con extremo
plano A106, Grado B sin costura, según las Especificaciones de Línea AA4 en la
Norma PDVSA H-221. Ésta sección de tubería va desde la boquilla de salida del
fluido en el tanque hasta una reducción que está justo antes del codo de 90º. Éste
tramo posee una longitud total de 13,60 metros y se divide como indica la Figura 29.
Figura 29: Tramo B de Tubería.
1,6 m.
12 m.
Tramo C: El diámetro de la tubería es de 1 pulgada, Cédula 40 con extremo
biselado A106, Grado B sin costura según las Especificaciones de Línea AA4 en la
Norma PDVSA H-221. Éste tramo va desde el codo de 90º hasta el surtidor, se
seleccionó este diámetro ya que las tuberías de entrada de producto al Surtidor deben
ser metálicas y de 1–1/2” de diámetro según la Norma PDVSA P-221. La Longitud
de la tubería en éste tramo es de 3 metros y está enterrada.
(e) Selección de Válvulas.
Las uniones de las válvulas en las tuberías son de tres tipos, las cuales son: uniones
soldadas, roscadas y bridadas. Para éste Diseño se deberá utilizar Válvulas de Tipo
Bridadas, ya que la unión es a través de “Bridas” siendo de fácil mantenimiento y
reemplazo, mientras que los otros prototipos son permanentes y más costosos al
momento de su sustitución por todos los equipos que intervendrán en la operación.
De igual forma se consideraron las siguientes características, las cuales deben
cumplir estos accesorios en el diseño:
Servicios de apertura y cierre total, sin estrangulación del diesel.
Deberán ofrecer resistencia mínima a la circulación.
Bajo costo.
Diseño y funcionamiento sencillos y de fácil reemplazo.
Para la selección de las válvulas se utilizó la tabla comparativa 06, donde se
muestran las características más relevantes de estos accesorios.
Tabla 06: Comparaciones más Relevantes de las Válvulas.
Tipo Desgaste Fluidos Coste Aplicaciones Ventajas Inconvenientes
En Angulo Resistente
Fluidos con
sólidos en
suspensión
-------
Control de fluidos
que vaporizan,
grandes presiones y
fluidos con sólidos
en suspensión
Estable,
precisa, buen
sellado
mecánico
-------
De Jaula Resistente ------- -------
Válvulas de gran
tamaño, gran
presión diferencial.
Fácil
desmontaje,
estabilidad de
funcionamien
to, resistente
y abrasivo
-------
Compuerta Resistente Fluidos
limpios Bajo
Aceite, petróleo,
gas, aire, pasta
semilíquida,
líquidos corrosivos.
Perdidas de
carga bajas en
posición
abierta total.
Grandes actuadores,
difíciles de
automatizar, compleja
reparación, puede sufrir
vibraciones.
Diafragma Moderado
Viscosos,
corrosivos,
permite sólidos
en suspensión
Bajo Fluidos fibrosos,
lodo, alimentos,
Aísla el
mecanismo
de la válvula
y evita la
propagación
de
contaminació
n al exterior
-------
Globo Resistente
Líquidos
vapores, gases,
fluidos.
Elevado Muy utilizada en
regulación de fluidos Mínimas fugas
Perdida de carga
importante
Bola Resistente
Fluidos limpios
o con partículas
en suspensión,
viscosos
Mayor
que
mariposa
Vapor, agua, aceites,
pastas, líquidos
fibrosos.
Sellado
excelente, baja
perdida de
carga,
mantenimiento
sencillo.
No recomendables en
servicios semi-abiertos
con grandes caídas de
presión
Mariposa Resistente
Cualquier tipo
de fluido,
solido.
Intermedi
o.
Aplicaciones con
grandes caudales de
fluidos a baja
presión.
Muy versátiles,
perdidas de
carga pequeña,
compactas.
-------
Tabla 06: Comparaciones más Relevantes de las Válvulas (Continuación).
Tipo Desgaste Fluido Coste Aplicaciones Ventajas Inconvenientes
De
retención,
de disco
oblicuo.
-------
Gases,
líquidos, pero
no sólidos en
suspensión
------- Protección de
bombas.
Perdida de
carga baja,
muy versátil.
-------
Check Resistente Agua,
combustible. Intermedio
Grandes y pequeños
caudales Mínimas fugas. -------
Considerando éstas especificaciones, las Válvulas a colocar en el tendido de la
tubería serán de tipo Mariposa, Check y Compuerta. Éstas cumplen con los
requerimientos necesarios para el buen funcionamiento y control total de éste diseño.
De esta manera el diseño tendrá un total de seis (06) Válvulas Bridadas, las cuales
serán:
Tres (03) Válvulas Tipo Mariposa.
Dos (02) Válvulas Compuerta.
Una (01) Válvula Check.
La selección de éstas válvulas se rigen por la NORMA PDVSA 90617-1-040
mostradas en el Apéndice F. El sentido del flujo en toda la tubería deberá estar
previamente identificado.
(f) Selección del Dispensador de Combustible.
Para éste diseño se utilizará un Dispensador de Succión Propia (Surtidor) para
combustible diesel, el equipo es seleccionado bajo la NORMA PDVSA P-221
(Apéndice G) la cual indica a su vez la correcta colocación del mismo, se
consideraron las siguientes generalidades:
Generalidades y Requisitos de Diseño, entre éstas:
- Generalidades Mecánicas.
- Generalidades Eléctricas.
Los Requisitos y Documentación Requeridas:
- Certificado de Calidad Para el Surtidor.
- Planos.
- Se realizará un Protocolo de prueba.
- Manual de operación, instalación y servicio.
Equipos Eléctricos.
Marcaje de los equipos.
Éste deberá estar colocado en el Área para despacho de Combustible, las tuberías
de entrada de producto al equipo deben estar paralelas al eje longitudinal de la base
del mismo y éstas deben ser metálicas y de 1–1/2” de diámetro, tendrá un filtro previo
a la succión de la bomba de 30 micrones para diesel. El dispensador estará colocado
de forma vertical con la conexión en la parte superior. Todo bajo la NORMA
PDVSA P-221.
PDVSA utiliza para estos Surtidores una Bomba RED JACKET, la cual es
sumergible para tanque, Modelo P150U1 RJ, Número de Parte 410173-001, Potencia
de 1HP.
5.1 Descripción del Proceso de Recepción, Almacenamiento y Despacho de Diesel
en el Diseño.
La Figura 30 muestra el diseño a realizar de una Estación de Servicios en PDVSA
Planta Valencia, de igual forma en la Figura se indica como deberán ir colocados
todos los accesorios y equipos que intervendrán en el mismo.
Para el proceso de recepción de combustible a la planta llegará un el Camión
Cisterna encargado de trasladar el diesel, el cual será ubicado en el área de Recepción
en la Estación de Servicios para descargar el fluido, una vez estacionado, se esperará
un lapso mínimo de 20 minutos, para que el líquido contenido en el tanque cisterna
quede en reposo, y las partículas sólidas contenidas en él vayan al fondo, el vehículo
se deberá aterrar colocando un cable de tierra para evitar cargas por Energía Cinética.
El flujo del fluido en el diseño será en sentido anti-horario como muestra la Figura
30, primero pasará por una Manguera Flexible unida a la tubería a través de una
Válvula Mariposa, la cual un operador abrirá al momento que se inicie la descarga de
diesel en la unidad y cerrará una vez finalizada la misma.
Cabe destacar que todas las válvulas serán bridadas, el tendido de tuberías se
divide en tres tramos, el primero es de 3” a través del cual pasará el líquido que va a
ser almacenado en tanque, en este tramo de tubería hay cuatro válvulas, un
manómetro, dos filtros, un contador y una bomba centrifuga de 5 HP.
Los siguientes tramos serán de 2” y 1” respectivamente y estarán enterrados como
lo indica la Figura 30.
Una de las válvulas mariposa estará ubicada en el área de Recepción de
Combustible (Tramo A, de 3”) donde comienza el sistema de Tuberías, la otra se
colocará en el área de despacho de Combustible en la tubería de 1” justo antes del
dispensador, como se indica en el Figura 30.
Las válvulas compuertas estarán colocadas en los extremos de las boquillas de
entrada y salida del diesel en el tanque de almacenamiento para mayor control del
flujo del fluido.
El tanque debe estar colocado dentro de un muro de contención mientras que el
surtidor de combustible deberá estar colocado en el área de despacho de combustible
como indica la Figura 30 en la representación del diseño.
5.2 Recomendaciones.
Entre las diferentes recomendaciones se encuentran las siguientes:
5.2.1 Mantenimiento de Tuberías de Tanques.
La planta deberá tener un programa de mantenimiento preventivo del sistema de
tuberías. Este trabajo también se podrá realizar cuando el tanque esté fuera de
servicio para su mantenimiento, para inspeccionar los diferentes tramos de tuberías
existentes, tanto dentro del área del dique de contención como en el diseño en
general, se deberá tener en cuenta:
Estado externo y medición de espesores del recubrimiento.
Estado físico de la soportaría.
La medición de espesores de tuberías en áreas de fricción que son los puntos
de contacto entre los soportes y la tubería.
Chequear que las tuberías estén debidamente identificadas de acuerdo con el
producto que transporten según las normas Covenin.
Revisión del flechado de identificación del sentido de flujo.
Inspección del tramo de tubos enterrados, ya que son vulnerables a la
corrosión si no son revestidos adecuadamente.
5.2.2 Mantenimiento de Válvulas.
Las válvulas utilizadas en el diseño tendrán un uso constante, por ello presentarán
desgaste, es recomendable que al sacar el tanque fuera de servicio para su
mantenimiento se desmonten las válvulas y sean llevadas a un taller para revisión y
reparación.
La reparación consistirá en eliminar las holguras existentes, rellenando con
soldadura el área desgastada y mediante el proceso de mecanización en un torno.
Finalmente se realizará la revisión de prensaestopas, cambio de empaquetaduras,
ajustes de cierre hermético y prueba hidrostática. Es recomendable contar con
diferentes válvulas de relevo a fin de mantener la continuidad operativa del tanque.
5.2.3 Protección Contra la Corrosión para el Tanque.
Entre los métodos más comunes para prevenir la corrosión en los diferentes
tanques de almacenamiento se deberá tener en consideración:
Seleccionar el material adecuado.
Diseñar un sistema de recubrimiento adecuado.
Ubicar en sitios de construcción con ambientes pocos agresivos.
Estos aspectos ya fueron considerados en el Capítulo IV para la selección del
tanque y se recomienda su aplicación.
CONCLUSIÓN.
El presente trabajo permitió la realización del Diseño de una Estación de Servicios
para Consumo Propio a través de la selección de los diferentes equipos, accesorios y
materiales utilizando las Normas PDVSA, éstas son normas de seguridad que se han
desarrollado a través de los años para resguardar el bienestar de sus trabajadores y la
población en general, implementando nuevas tecnologías que permitan minimizar la
contaminación al medio ambiente y garantizando la calidad de los productos
obtenidos a través de los diferentes procesos de exploración, explotación y refinación.
Éste proyecto se llevó a cabo en las Instalaciones de la Planta de Suministro de
Combustible de Aviación de PDVSA, ubicada en el Aeropuerto Internacional Arturo
Michelena (AIAM). Para éste se realizó primeramente un análisis de la necesidad del
mismo en la planta, así como un estudio de la cantidad de combustible requerido
mensualmente por los Camiones Refuellers para su autonomía, garantizando que los
operadores de la planta puedan realizar su trabajo de forma eficiente.
El proyecto consiste en la implementación de un Tanque Superficial Horizontal
unido a un sistema de tuberías, un equipo de bombeo y un surtidor para diesel, la
colocación de cada uno de éstos se ajustó a las diferentes Normas de PDVSA y
Normas de Seguridad que apliquen. Una vez realizado el proyecto, un Camión
Cisterna especialmente diseñado para el traslado de combustible diesel, llevará éste
fluido hasta las instalaciones cada tres meses como tiempo máximo, de acuerdo a un
estudio realizado de la cantidad de combustible para el autoabastecimiento diario.
El diseño dispondrá de un área para la recepción del combustible y otra para el
despacho del mismo, se llevará un inventario del líquido almacenado en el tanque
superficial a través de un contador que poseerá el sistema.
BIBLIOGRAFÍA.
AYARO SERRANO, José Ramón. Mantenimiento de Tanques Petroleros y
Derivados. Biblioteca de Ingeniería, Universidad de Carabobo, Dirección de Medios
y Publicaciones.
GALLEGOS ÁLVAREZ, Lázaro. “Programa para el Cálculo de Tuberías y
Bombas Centrífugas en Procesos de Refinación”. Santo Domingo Tehuantepec
Oaxaca, Junio de 2011, Ciudad del Istmo. Publicación Propia.
BARRIOS, Fernando Jibaja. “Estudio para el Diseño y Construcción de Tanques
de Almacenamiento”. Universidad Tecnológica Equinoccial, Facultad de Ciencias de
la Ingeniería. Quito, Octubre del 2009. Publicación Propia.
GOMIS COUTO, Fernando. “Instalación de una Estación de Servicios”.
Universidad Pontificia Comillas en Madrid. Agosto de 2008. Publicación Propia.
ANEXO A.
TANQUE SUPERFICIAL HORIZONTAL PARA EL ALMACENAMIENTO
DE COMBUSTIBLE DIESEL.
El tanque de la Figura 30 es para almacenamiento de combustible a temperatura
ambiente, las dimensiones y otras características respectivas de éste son:
Producto Almacenado: Combustible Diesel.
Densidad del Fluido: 832 Kg/ m³.
Tanque: Identificación y Número de Tanque.
Capacidad Máxima del Tanque: 47.000 Litros = 47 m³.
Capacidad Operacional: 38.000L.
Diámetro Externo: 2,85 m.
Diámetro Interno: 2,79 m.
Longitud: 7.3 m.
Máxima Temperatura de Operación: 90 ºF = 32.22 ºC.
Temperatura Ambiente y Temperatura del liquido: 90 ºF = 32.22 ºC.
Presión de Vapor del Producto a 20ºC: < 0,3 KPa.
Peso del Tanque Vacío: 7.350 Kg. = 7,35 Ton.
Peso del Tanque lleno a su Capacidad Máxima ≈ 54.500 Kg. = 54,5 Ton.
