4. Mantenimiento de Trampas Para Vapor [Modo de Compatibilidad]
Tesis de Trampas de Vapor
description
Transcript of Tesis de Trampas de Vapor
-
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL
FRANCISCO DE MIRANDA
REA DE TECNOLOGA
PROGRAMA DE INGENIERA QUMICA
PROPUESTAS DE MEJORA PARA MAXIMIZAR LA RECUPERACIN DE CONDESADO EN LA PLANTA DE LUBRICANTES TERMINADORES DEL CRP CARDN
Omar Eduardo Davalillo Marn
C.I 19059774
PUNTO FIJO, Noviembre del 2013
-
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL
FRANCISCO DE MIRANDA
REA DE TECNOLOGA
PROGRAMA DE INGENIERA QUMICA
PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA RECUPERACIN DE CONDENSADO EN LA PLANTA DE LUBRICANTES
TERMINADOS DEL CRP CARDN
Tutor Acadmico Autor Tutor Industrial
Alejandro Proao Omar Davalillo Carlos Lugo
C.I. 24636860 C.I. 19059774 C.I. 14074625
PUNTO FIJO, NOVIEMBRE 2013
Trabajo Especial de Grado presentado
ante la Ilustre Universidad Nacional
Experimental Francisco de Miranda para optar al Ttulo de Ingeniero
Qumico
-
iv
DEDICATORIA
A mi Mam porque a pesar de que este camino que escog de estudiar
por 5 aos implic mucho sacrificio siempre estuvo a mi lado. El sacrificio
no por el hecho de estudiar propiamente, porque me encanta aprender,
sino por las limitaciones que como muchas personas hay que afrontar por
el hecho de no trabajar y poder aportar al hogar econmicamente.
A mi ta ADIS Siempre te admirado, ya que tuviste la fuerza de buscar un
trabajo, sin ningn tipo de ayuda, progresaste, te graduaste por tus
medios de profesora. En fin, me gusto como seguiste tu camino, y me
gustara haber tenido la mentalidad cuando Sal de bachillerato para
emprender un camino parecido. Adems cuando se me dao el celular,
me compraste uno, quizs lo hiciste por mam, pero no sabes la cantidad
de cosas importantes y mensajes que recibe en esa semana, que
permitieron poder estar redactando estas palabras hoy.
A mis hermanos Siempre les desear que le vaya bien en sus vidas.
Espero que esta tesis sea el principio de un proyecto exitoso de vida, que
me permita ayudarles cuando me necesiten. As no est cerca, siempre
podrn pedirme lo que sea, porque yo siempre querr que nada malo les
pase.
A mi familia entera. No soy la persona que ms les demuestre cario, o
que siempre este en los momentos importantes, y es porque an no estoy
satisfecho con mi vida, por el hecho de no tener una fuente de ingreso
que me limita mucho. Pero si soy la persona con los valores morales ms
grandes, por lo que les doy gracias por estar all siempre, espero avanzar
y estar en los momentos futuros con ustedes.
-
v
AGRADECIMIENTOS
A la majestuosa Universidad Nacional Experimental Francisco de
Miranda por ser la casa de estudios que me form como una persona
ntegra frente a cualquier situacin de la vida.
Al Centro Refinador Paraguan, por permitirme crecer un poco ms
como profesional en sus instalaciones, enriquecindome con cada
estrategia de trabajo.
A mi madrina Porque a pesar de no ser una parte de su vida, siempre
me ayud y sin ella, esta tesis no hubiese sido posible.
A mi tutor de Pasanta II Javier Marn por hacerme sentir parte de su
equipo de trabajo y brindarme las herramientas necesarias para el logro
de esta meta tan esperada.
A mi tutor acadmico de Tesis Alejandro Proao por ser un gua
durante la realizacin de este sueo, y comportarse siempre a la altura de
la gran persona que es.
A todo el personal de la Envasadora de Lubricantes y en especial al
seor Juan, quienes me brindaron su apoyo incondicional durante la
realizacin de ste trabajo.
-
vi
Davalillo O, Lugo C. Propuestas de mejora para maximizar la recuperacin de condensado en la planta lubricantes terminados del CRP cardn. Trabajo de grado para optar por el Ttulo de Ingeniero Qumico. Universidad Nacional Experimental Francisco de Miranda. Punto Fijo, Marzo 2013.
RESUMEN
La planta de Lubricantes Terminados Cardn emplea vapor como medio de transferencia de calor indirecto, utilizando trazas de vapor para las tuberas y serpentines para los tanques, con el objetivo de lograr una reduccin de viscosidad en los hidrocarburos, (bases lubricantes, aditivos y mezclas) que les facilite fluir a travs de las tuberas. Debido al retraso en el calentamiento de los hidrocarburos que se genera cuando est en funcionamiento el sistema de retorno de condensado, actualmente se prefiere liberar vapor flash a la atmsfera; lo que implica grandes prdidas econmicas ya que el vapor cuesta 17$ la tonelada. Ante esta problemtica se realiz una evaluacin al sistema de vapor y condensado la cual comprendi: levantamiento de datos asociados a las trampas de vapor en tablas, redaccin de la filosofa de operacin de las trazas, deteccin de fugas de vapor y representacin mediante isomtricos, levantamiento de la posicin de los vstagos de las vlvulas (abierto/cerrado) en los ramales de las trazas, evaluacin trmica de las trampas, clculo del vapor que consumen los tanques, elaboracin se una simulacin en Inplant y dimensionamiento de las trampas de vapor, con la finalidad de generar propuestas de mejora que permitan restablecer la condicin normal de operacin del sistema. Los resultados obtenidos demuestran el mal funcionamiento en la red de vapor y condensado. De 112 trampas que deberan estar activas, 61 estn fueran de servicio y 51 estn operativas. De las 51 una gran cantidad estn sobredimensionadas y subdimensionadas. En conclusin algunas trampas estn daadas y permiten un paso libre del vapor al retorno de condensado, generando un aumento de presin en la tubera que obstruye la descarga de otras trampas. Esto, junto a trampas sobre y subdimensionadas son las causas que impiden un calentamiento eficiente del hidrocarburo.
Palabras claves: trampas de vapor, transferencia de calor, serpentines, venas de vapor, contrapresin.
-
vii
NDICE GENERAL
APROBACIN DEL JURADO ................................................................ iii
DEDICATORIA ........................................................................................ iv
AGRADECIMIENTOS............................................................................... v
RESUMEN ............................................................................................... vi
INDICE GENERAL ............................................................................... vii-x
INDICE DE TABLAS ........................................................................... xi-xii
INDICE DE FIGURAS ........................................................................ xiii-xv
INDICE DE ANEXOS .............................................................................. xvi
INDICE DE APNDICE ......................................................................... xvii
LISTA DE SMBOLOS Y ABREVIATURAS .............................................. 1
INTRODUCCIN ....................................................................................... 2
CAPTULO I. EL PROBLEMA ................................................................ 3-8
1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ............................................ 3-5
1.2 OBJETIVOS ...................................................................................... 6
1.3 JUSTIFICACIN ............................................................................... 7
1.4 DELIMITACIN Y ALCANCE DEL ESTUDIO .................................. 8
CAPTULO II. MARCO TERICO ........................................................ 9-53
2.1 ANTECEDENTES ........................................................................... 9-11
2.2 BASES TERICAS ....................................................................... 12-53
2.2.1 FILOSOFA DE OPERACIN DE LA PLANTA
ENVASADORA DE LUBRICANTES ................................................ 12-16
-
viii
2.2.2 FILOSOFA DE OPERACIN DEL SISTEMA DE VAPOR Y
CONDESADO .................................................................................. 17-26
2.2.3 DEFINICIN E IMPORTANCIA DE LAS TRAMPAS DE
VAPOR ................................................................................................. 27
2.2.4 FACTORES QUE AFECTAN LA TRANSFERENCIA DE
CALOR ............................................................................................ 27-29
2.2.5 ACCESORIOS DE UN ARREGLO TPICO DE TRAMPAS DE
VAPOR ............................................................................................ 29-32
2.2.6 DATOS DE DISEO PARA EVALUACIN DE TRAMPAS .... 32-37
2.2.7 FUNCIONAMIENTO DE LA TRAMPA DE VAPOR BALDE
INVERTIDO ..................................................................................... 37-39
2.2.8 FUNCIONAMIENTO DE LA TRAMPA DE VAPOR DISCO
CONTROLADO ............................................................................... 40-41
2.2.9 CRITERIOS PARA LA SELECCIN DE TRAMPAS DE
VAPOR ............................................................................................ 41-42
2.2.10. MTODOS DE ESTIMACIN DEL CONSUMO DE VAPOR42-47
2.2.11 ECUACIONES UTILIZADAS EN LOS CLCULOS .............. 48-49
2.3. TERMINOS BSICOS .............................................................. 50-53
CAPTULO III. MARCO METODOLGICO ....................................... 54-64
3.1 DISEO DE LA INVESTIGACIN ................................................ 54-55
3.2 INSTRUMENTOS Y TCNICAS DE RECOLECCIN DE DATOS55-56
3.3 TCNICAS DE PROCESAMIENTO Y ANLISIS DE DATOS ........... 56
3.4 FASES DE LA INVESTIGACIN .................................................. 57-64
CAPTULO IV. RESULTADOS Y ANLISIS DE RESULTADOS ...... 65-99
-
ix
4.1 RESTRICCIONES EXISTENTES EN EL SISTEMA DE
RETORNO QUE IMPIDEN EL ENVO DE CONDESADO HACIA RSI
CARDN ............................................................................................ 65-83
4.1.1 SIMULACIN DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIN DE VAPOR
EN INPLANT ....................................................................................... 65-68
4.1.2 ESTUDIO DE LAS HIPTESIS QUE PODRIAN AFECTAR
EL RETORNO DE CONDESADO HACIA SERVICIOS
INDUSTRIALES .................................................................................. 69-83
4.1.2.1 PROBLEMA DE CONTRAPRESIN DE PROFALCA
SOBRE LA PLANTA ENVASADORA CARDN .................................. 69
4.1.2.2 TRAMPAS SOBREDIMENSIONADAS Y
SUBDIMENSIONADAS. .................................................................. 70-75
4.1.2.3 PROBLEMAS DE CONTRAPRESIN EN LA LNEA DE
RETORNO DE CONDESADO POR AUMENTO EN LA
TEMPERATURA. ............................................................................. 75-76
4.1.2.4 TRAMPAS EN SERVICIO Y FUERA DE SERVICIO. .......... 77-79
4.1.2.5 MALA OPERACIN EN LA PLANTA ENVASADORA. ........ 80-83
4.2 DETERMINAR LA CANTIDAD DE CONDESADO
RECUPERADO EN LA PLANTA ENVASADORA CARDN .............. 84-93
4.2.1 COMPARACIN ENTRE EL CONSUMO DE VAPOR EN EL
DISEO Y EL CONSUMO DE VAPOR ACTUAL ............................ 84-91
4.2.2. CLCULO DE LA CANTIDAD DE CONDESADO QUE SE
DEVUELVE HACIA RSI CARDN .................................................. 91-92
4.2.3 PRDIDADS ECONMICAS OCASIANADAS POR FUGAS
DE VAPOR ...................................................................................... 92-93
-
x
4.3 PROPUESTAS DE MEJORAS PARA RESTAURAR LA
OPERACIN NORMAL EN LA PLANTA ENVASADORA CARDN .. 94-99
4.3.1 CAMBIAR LAS TRAMPAS DE VAPOR INSTALADAS
ACTUALMENTE POR LAS RECOMENDADAS ............................. 94-95
4.3.2 CONECTAR LOS ISOTANQUES A LA RED DE
RECUPERACIN DE CONDESADO .............................................. 96-99
5. CONCLUSIONES .............................................................................. 100
6. RECOMENDACIONES ...................................................................... 101
7. BIBLIOGRAFAS ............................................................................... 102
8. APNDICES ............................................................................... 103-147
9. ANEXOS ..................................................................................... 151-159
-
xi
NDICE DE TABLAS
TABLA 1 CADA DE PRESIN Y FLUJOS. SIMULACIN INPLANT ............. 65
TABLA 2 VELOCIDADES. SIMULACIN INPLANT ........................................ 66
TABLA 3 TRAMPAS DE VAPOR EN LOS TANQUES ACTUALMENTE ....70-71
TABLA 4 TRAMPAS EN SERVICIO Y FUERA DE SERVICIO ........................ 77
TABLA 5 POSICIN ABIERTA Y CERRADA DE LAS VVULAS
PRINCIPALES .................................................................................................. 81
TABLA 6 CONSUMO DE VAPOR POR TANQUES. ........................................ 84
TABLA 7 CONSUMO DE VAPOR EN ISOTANQUES Y DISOLUTOR ............ 85
TABLA 8 CONSUMO DE VAPOR EN RECIPIENTES Y CALENTADOR
DE SUCCIN POR DISEO. ......................................................................86-88
TABLA 9 DIMENSIONAMIENTO DE TRAMPAS DE VAPOR .....................94-95
TABLA 10 DIMENSIONAMIENTO DE TRAMPA PARA LOS
ISOTANQUES .................................................................................................. 96
TABLA 11 FLUJO DE LOS SISTEMAS DE TRAZAS DE VAPOR ................. 109
TABLA 12 TANQUES CON SISTEMA DE VAPOR ACTIVOS ....................... 110
TABLA 13 FLUJO MSICO DE VAPOR ACTUAL EN LOS TANQUES........ 112
TABLA 14 CONDENSADO TOTAL ACTUAL EN LAS LNEAS
PRINCIPALES ................................................................................................ 114
TABLA 15 TRAMPA ACTUAL Y RECOMENDADA T-901 y T-902 ................ 116
TABLA 16 DESCRIPCIN DE LAS TRAMPAS INSTALADAS
ACTUALMENTE ............................................................................................. 118
-
xii
TABLA 17 DESCRIPCIN DE LAS TRAMPAS PROPUESTAS .................... 119
TABLA 18 TRAMPA 206 ACTUALMENTE INSTALADA................................ 120
TABLA 19 TRAMPA 132, 133 ACTUALMENTE INSTALADA ........................ 121
TABLA 20 TRAMPA134 ACTUALMENTE INSTALADA................................. 121
TABLA 21 TRAMPA 145 ACTUALMENTE INSTALADA................................ 122
TABLA 22 TRAMPA150 ACTUALMENTE INSTALADA................................. 122
TABLA 23 TRAMPA146 ACTUALMENTE INSTALADA................................. 123
TABLA 24 TRAMPA128 ACTUALMENTE INSTALADA Y LA QUE SE
RECOMIENDA ................................................................................................ 124
TABLA 25 TRAMPA 166 ACTUAL Y LA QUE SE RECOMIENDA ................ 125
TABLA 26 TRAMPA 151 ACTUAL Y LA QUE SE RECOMIENDA ................ 126
TABLA 27 TRAMPA 236 QUE SE RECOMIENDA ........................................ 126
TABLA 28 POSICIN ABIERTA Y CERRADA DE LAS VENAS DE
VAPOR ........................................................................................................... 127
TABLA 29 POSICIN ABIERTA Y CERRADA DEL SISTEMA DE
RECUPERACIN DE CONDENSADO.................................................... 127-129
TABLA 30 INTERPOLACIN PARA OBTENER EL FLUJO QUE SE
PIERDE EN UNA TRAMPA ....................................................................... 141
TABLA 31 FLUJOS PARA DISTINTOS DIMETROS DE ORIFICIO ........... 142
-
xiii
NDICE DE FIGURAS
FIGURA 1 BOMBA DE LOS TANQUES T-917/T-932 ...................................... 14
FIGURA 2 BOMBA DE LOS RECIPIENTES V-903/V-908 ............................... 15
FIGURA 3 SUBIDAS EN LA LNEA PRINCIPAL .............................................. 17
FIGURA 4 DIAGRAMA DE UBICACIN DE TRAMPAS DE VAPOR Y
CONEXIN DE MANMETROS ...................................................................... 24
FIGURA 5 DIAGRAMA DE FLUJO DE TRAZAS DE VAPOR. PARTE I........... 25
FIGURA 6 DIAGRAMA DE FLUJO DE LAS TRAZAS DE VAPOR.
PARTE II. .......................................................................................................... 26
FIGURA 7 LIMITANTES AL TRANSFERIR CALOR A LAS TUBERAS ........... 28
FIGURA 8 MONTAJE TRAMPA BI ................................................................... 29
FIGURA 9 MONTAJE TRAMPA DISCO ........................................................... 29
FIGURA 10 MONTAJE TRAMPA BI SALIDA LATERAL .................................. 30
FIGURA 11.MONTAJE TRAMPA BI CON BYPASS ......................................... 31
FIGURA 12 FILTRO EN Y. BOLSILLO PLANO HORIZONTAL. ....................... 31
FIGURA 13 FILTRO EN Y. BOLSILLO PLANO VERTICAL ............................. 32
FIGURA 14 DISTANCIA ENTRA TRAMPAS DE VAPOR ................................ 34
FIGURA 15 TRAMPEO UNITARIO Y EN GRUPO .......................................... 36
FIGURA 16. AISLAMIENTO EN TRAMPAS DE DISCO ................................... 37
FIGURA 17.AISLAMIENTO EN TRAMPAS BI .................................................. 37
FIGURA 18-21.FUNCIONAMIENTO TRAMPA BI .......................................38-39
FIGURA 22-24 FUNCIONAMIENTO TRAMPA DE DISCO .........................40-41
-
xiv
FIGURA 25 GRFICA. FACTOR DE TRANSFETENCIA DE CALOR .............. 44
FIGURA. 26 REA SUPERFICIAL DE LA TUBERA ....................................... 45
FIGURA. 27 TOMA DE PRESIN DE CONDENSADO ................................... 68
FIGURA 28 VARIACIN DE LA TEMPERATURA RESPECTO A LA
PRESIN .......................................................................................................... 69
FIGURA. 29 GRFICA SOBRE LA FUNCIONABILIDAD DE LAS
TRAMPAS ....................................................................................................... 79
FIGURA 30 BI ENVUELTA ............................................................................... 80
FIGURA. 31 DISCO ENVUELTA ...................................................................... 80
FIGURA. 32 TRAMPA 222 ............................................................................... 81
FIGURA 33 ARREGLO TAMPA 222 ................................................................ 81
FIGURA. 34 FUGA AL FINAL DE LA LNEA S-9601 ........................................ 82
FIGURA 35 SUMINISTRO DE VAPOR A LOS ISOTANQUES ........................ 83
FIGURA 36 ISOTANQUES ............................................................................... 83
FIGURA 37 TRAMPA BI MODELO 312, ORIFICIO 5/32 .............................. 97
FIGURA 38 ISOMTRICO DE LA DESCARGA DE VAPOR A LA
TANQUILLA ...................................................................................................... 98
FIGURA 39 ISOMTRICO DE COMO SE DEBE INSTALAR LA TRAMPA
EN LOS ISOTANQUES .................................................................................... 98
FIGURA 40 TRAMPA BI, MODELO 313, ORIFICIO 9/32 ............................. 116
FIGURA 41 TRAMPA BI MODELO ................................................................ 117
FIGURA 42 TRAMPA BI, MODELO 316 ........................................................ 117
FIGURA 43 TRAMPA BI, MODELO 316, ORIFICIO 9/16 ........................... 117
FIGURA 44 HOJA DE CLCULO TRAMO I ................................................... 137
-
xv
FIGURA 45 HOJA DE CLCULO TRAMO II Y III ........................................... 138
FIGURA 46 SIMULACIN DEL FLUJO DE VAPOR EN INPLANT ................ 143
FIGURA 47 DISTRIBUIDOR EN LA LNEA S-9600 ..................................... 144
FIGURA 48 DISTRIBUIDOR EN LA LNEA S-9600 ..................................... 145
FIGURA 49 DISTRIBUIDOR EN LA LNEA S-9679 ..................................... 146
FIGURA 50 DISTRIBUIDOR EN LA LNEA S-9679 ..................................... 147
FIGURA 51 DISTRIBUIDOR EN LA LNEA S-9679 ..................................... 148
FIGURA 52 SISTEMA DE RECUPERACIN DE CONDENSADO EN LA
LNEA S-9600 ............................................................................................... 149
FIGURA 53 SISTEMA DE RECUPERACIN DE CONDENSADO EN LA
LNEA S-9600 ............................................................................................... 149
FIGURA 54 DISTRIBUIDOR EN LA LNEA S-9600 ..................................... 150
-
xvi
NDICE DE ANEXOS
ANEXO A FLUJO DE VAPOR Y PRESIN DE LOS MESES JUNIO Y
JULIO ....................................................................................................... 151-152
ANEXO B TABLA DE PROPIEDADES DEL VAPOR SATURADO ................ 155
ANEXO C TABLA BASE PARA ESCOGER EL TIPO DE TRAMPA DE
VAPOR Y ESTABLECER EL FACTOR DE SEGURIDAD .............................. 154
ANEXO D ISOMTRICOS DE LAS LNEAS DE VAPOR Y
CONDENSADO. ...................................................................................... 155-157
ANEXO E GRFICA DE SELECCIN ARMSTRONG. .................................. 158
ANEXO F GRFICA UTILIZADA PARA CALCULAR LA CAPACIDAD
CALORFICA.. ................................................................................................ 159
-
xvii
NDICE DE APNDICE
APNDICE. A. TABLAS DONDE SE LISTAN LOS DATOS DEL PUNTO
DE TRAMPEO Y DE LA TRAMPA DE VAPOR ....................................... 103-105
APNDICE B. CLCULO DE CONDENSADO EN VENAS DE VAPOR. 106-109
APNDICE C. CLCULO DEL CAUDAL QUE CONSUMEN LOS
TANQUES POR FORMULAS DE TRANSFERENCIA DE CALOR.. ........ 110-112
APNDICE D. CLCULO DE CONDESADO EN LAS LNEAS
PRINCIPALES ........................................................................................ 113-114
APNDICE E. DIMENSIONAMIENTO DE LAS TRAMPAS DE VAPOR. ................................................................................................... 115-126
A. EVALUACIN DEL DIMENSIONAMIENTO DE LAS TRAMPAS DE
VAPOR PARA LOS TANQUES ............................................................. 115-122
B. EVALUACIN DE TRAMPAS TERMODINMICAS PARA SERVICIO
DE TRAZAS DE VAPOR ....................................................................... 122-126
APNDICE F REPORTE POSICIN (ABIERTA/CERRADA) DE LAS
VLVULAS. ............................................................................................. 127-130
APNDICE G. CLCULO MANUAL DE LA CADA DE PRESIN EN EL
TRAMO I Y II ............................................................................................ 131-138
APNDICE H. CLCULO DEL COSTO DE LAS FUGAS DE VAPOR .... 139-142
APNDICE I. ISOMTRICOS DE LAS FUGAS Y AVERAS EN LA
PLANTA ................................................................................................... 143-150
-
LISTA DE SMBOLOS Y ABREVIATURAS
Q = Carga de condensado, kg/hr
L = Distancia de tubera de producto entre trampas de las venas, en m
U = Factor de transferencia de calor, en kJ/hrm2C
DT = Diferencia de temperaturas, en C
E = 1 menos la eficiencia del aislamiento trmico (ejemplo: eficiencia de
aislamiento del 75%: 1 - 0.75 = 0.25, o sea E = 0.25)
S = Surface area of pipe per linear meter
H = Calor latente del vapor, en kJ/kg
Q = Calor transferido total, en kJ/hr
A = rea de la superficie exterior del serpentn, en 2
U = Factor global de transferencia de calor, en ( 2) kJ/hrm2C.
L = Flujo del lquido, en lt/min
C = Calor especfico del lquido, en kJ/kgC
60 = 60 min/hr
Sg = Gravedad especfica del lquido
-
INTRODUCCIN
Deltaven es una filial de la Estatal Petrleos de Venezuela (PDVSA) cuya
actividad es la comercializacin de combustibles, lubricantes, solventes,
asfaltos, grasas y otros derivados de hidrocarburos bajo la marca comercial
PDV.
Deltaven posee la Planta Envasadora de Lubricantes Terminados Cardn en
el Complejo Refinador de Paraguan donde se realiz la presente tesis. La
Envasadora es la encargada de la elaboracin, envasado y despacho de los
diferentes tipos de lubricantes permitiendo distribuir estos productos al
mercado venezolano a travs de la flota terrestre y al Caribe a travs de
transporte martimo siendo Afton Chemical (productor de aditivos para
lubricantes) el principal aliado en la elaboracin de lubricantes PDV.
La razn de esta investigacin es que se usa muy poco el sistema de
recuperacin de condensado ya que las trampas de vapor en algunos casos
no pueden descargar y en otros presentan una descarga deficiente. Las
trampas de vapor se instalan en la lnea de drenaje, entre la unidad
calentada por vapor (Tanque, recipiente, decantador) y la tubera de
recuperacin de condensado. Por tanto, si la trampa no puede descargar se
produce una obstruccin que impide al vapor pasar continuamente por el
serpentn del tanque, aumentando el tiempo de calentamiento del
hidrocarburo (bases lubricantes, aditivos, mezclas) en el equipo. Segn los
mezcladores el tiempo ha pasado de 6 horas a 2 y 3 das. Para evitar estos
retrasos en la produccin se ha optado por utilizar los bypass a la atmsfera
que le ocasionan a la empresa importantes prdidas econmicas ya que el
vapor est valorado en 17$ la tonelada.
-
Ante estas premisas, surge la necesidad de evaluar el sistema actual de la
planta Envasadora con la finalidad de identificar las limitaciones operacionales
e hidrulicas que afecten el proceso y establecer las posibles alternativas de
mejora, para ello se realizan clculos de cada de presin, flujo,
dimensionamiento de trampas de vapor entre muchos otros aspectos
metodolgicos. Las propuestas generadas estarn destinadas a la optimizar
el funcionamiento del sistema de vapor y condensado.
El trabajo se encuentra estructurado en cuatro captulos:
El primer captulo se refiere al planteamiento del problema, objetivos,
justificacin del problema, delimitaciones y limitaciones de estudio. El
segundo captulo corresponde al marco terico, en donde se presentan los
antecedentes de este estudio, descripcin del funcionamiento de los sistemas
de vapor y condensado, fundamentos y conceptos tericos relacionados con
el estudio.
El tercer captulo, define la metodologa utilizada para llevar a cabo los
objetivos planteados, as como el diseo de la investigacin, tcnicas y
anlisis de recoleccin de datos. Asimismo se definen cada una de las fases
desarrolladas durante la investigacin. En el cuarto captulo, se presentan y
analizan los resultados obtenidos durante las fases de investigacin.
Finalmente se presentan las conclusiones y recomendaciones basadas en los
resultados obtenidos.
-
CAPTULO I. EL PROBLEMA
3
CAPTULO I. EL PROBLEMA
1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.
La planta Envasadora de Lubricantes ubicada en el Complejo Refinador
Cardn, tiene como prioridad elaborar y envasar productos, orientados
principalmente a la lubricacin de motores. Durante la preparacin de los
lubricantes con el fin de permitir la fluidez de las bases, aditivos y mezclas se
emplea vapor como medio de transferencia de calor indirecto, utilizando
como superficies de calentamiento trazas de vapor para las tuberas y
serpentines para los tanques.
El vapor ingresa a la planta de dos formas distintas. La primera mediante las
trazas de vapor permitiendo transferir calor a los cabezales de bases
mezclas y aditivos, y la segunda mediante la lnea principal de vapor,
permitiendo calentar el lquido contenido en los tanques recipientes y
decantadores.
Por la lnea principal de vapor S-9600-1126 entra vapor de media presin
(18 Kg cm2 ) el cual es transformado en vapor de baja (4 Kg cm2 ) por una
vlvula de control ubicada en la entrada de la planta. Este vapor tiene tres
usos principales los cuales son: Para trazas de vapor, equipos que
consumen vapor (tanques, recipientes y decantadores.) y calentamiento de
los Isotanques. Sin embargo el vapor destinado para los Isotanques, y el
Disolutor (T-914) no se recupera, siendo estos los dos puntos que ms
consumen vapor en la planta. Por esta razn es una necesidad incorporarlos
a la red de recuperacin de condesado.
-
CAPTULO I. EL PROBLEMA
4
Entre los equipos que consumen vapor solo 8 tanques ms 5 recipientes
aportan al sistema de recuperacin de condesado. La distribucin se
establece a continuacin:
De los 11 tanques de bases; al T-901, T-902 y T-910 se les suministra vapor
para despacho ya que almacenan BS150 y MVIP1300. De los 18 tanques de
mezclas Maxi; al T-920 (Plastificantes) y al T-927 (Translubs) se les
suministra vapor para condicin de mezclado y almacenado. De los 7
tanques de aditivos; al T-915 (InfiniumV533) y el Disolutor T-914 se les
suministra vapor en condicin de despacho; y por ltimo los recipientes V-
903 V-908 tambin reciben vapor, el cual es destinado para la preparacin
de mezclas.
El principal problema en la planta Envasadora de Lubricantes es que se usa
muy poco el sistema de recuperacin de condesado, ya que el tiempo de
calentamiento del lquido en los tanques aumenta limitando la produccin
diaria, y ocasionando que se usen bypass a la atmsfera, lo que implica una
prdida de vapor saturado que cuesta a la empresa 17$ la tonelada.
Una razn para la limitante en el calentamiento es que las trampas de vapor
estn fallando en posicin abierta, permitiendo un pase libre de vapor
sobrecalentado, lo que puede generar una contrapresin en el sistema de
recuperacin de condesado presurizando las descargas de las trampas de
vapor que se encuentren aguas arriba lo que evita el uso adecuado del
sistema de calentamiento en tanques y recipientes.
Otro problema es el dimensionamiento de las trampas de vapor ya que al
disminuir la presin diferencial mnima la trampa no cumple con el flujo de
operacin, necesitando especificarse otro dimetro de orificio o conexin.
-
CAPTULO I. EL PROBLEMA
5
Aunado a estos problemas de calentamiento se presentan fugas de vapor a
lo largo de la lnea S-9600 y en zonas cercanas de los tanques de bases,
aditivos y mezclas ya mencionados. Las trampas en la trazas de vapor deben
estar en constante funcionamiento, pero por inspecciones recientes se
confirma que algunas estn fras, por tanto surge la necesidad de realizar
evaluaciones hidrulicas en el sistema de retorno de condesado, y actualizar
el balance de masa en los equipos que consumen vapor, ya que por diseo
los 23 tanques de retencin (donde se almacenan los productos terminados)
consuman vapor y en la actualidad debido al cambio en las mezclas no es
necesario.
-
CAPTULO I. EL PROBLEMA
6
1.2 OBJETIVOS
1.2.1 Objetivo General
Desarrollar propuestas de mejora para la recuperacin de condensado en la
Planta de Lubricantes Terminados del CRP Cardn.
1.2.2 Objetivos Especficos
Identificar las restricciones existentes en el sistema de retorno que
impiden el envo de condensado hacia Servicios Industriales (RSI) Cardn.
Determinar la cantidad de condensado recuperado de la planta
envasadora Cardn.
Generar propuestas de mejoras que permitan restablecer la condicin
normal durante la operacin del sistema de vapor y condesado.
-
CAPTULO I. EL PROBLEMA
7
1.3 JUSTIFICACIN
La Planta Envasadora de Lubricantes cumpliendo con los lineamientos de
Petrleos de Venezuela S.A (PDVSA), requiere que el proceso de
calentamiento se realice de la manera ms eficiente posible, ya que el ahorro
del tiempo permitir cumplir la demanda del mercado nacional e
internacional. Adems el ahorro de energa asociado a la trasferencia de
calor se traduce en un ahorro monetario, por este mismo motivo se hace
indispensable un sistema de recuperacin de condesado eficiente.
La investigacin se realiz porque en la planta envasadora de lubricantes, no
se est utilizando el sistema de retorno de condesado, producto del trampeo
de serpentines estampado o tubulares; y el trampeo de las trazas de vapor.
En vez de ello se utiliza un bypass hacia la atmsfera lo que genera una
prdida de 17$ por cada tonelada de vapor.
Por razones ambientales y econmicas asociadas al gran coste del vapor,
surge la necesidad de realizar esta investigacin que permitir evaluar todos
los problemas de contrapresin que afecten el proceso, establecer
comparaciones entre el caso diseo y el actual con el fin de determinar si las
trampas de vapor se encuentran fuera de especificacin. En cuyo caso
debern ser dimensionadas, actualizar el consumo de vapor que requiere
cada tanque en caso de que la base aditivo o mezcla haya cambiado. Todo
esto con el fin de restablecer la operacin normal del sistema de retorno de
condesado.
Es importante mencionar que la problemtica descrita anteriormente afecta
al Centro de Refinador Paraguan (CRP) Cardn, a la empresa Propileno de
Falcn C.A (PROFALCA) y a la Envasadora de Lubricantes Cardn.
-
CAPTULO I. EL PROBLEMA
8
1.4 DELIMITACIN O ALCANCE DEL ESTUDIO
El estudio se llev a cabo en la Planta Envasadora de Lubricantes Cardn
especficamente en los sistemas Especial, Midi, Maxi y Famefa de la planta
ubicada en el centro de refinacin Paraguan municipio Carirubana estado
Falcn. El estudio se realiz a travs de la superintendencia de Lubricantes
de la gerencia DELTAVEN.
La duracin del estudio es de veintisis semanas, comprendido en el lapso
de tiempo entre febrero-Julio 2013; con la finalidad de establecer propuestas
de mejoras en el sistema de recuperacin de condesado que tiene como fin
ser descargado en Servicios Industriales. El estudio comprende el desarrollo
de los siguientes aspectos:
Clculo del condesado que descarga la trampa en las trazas de vapor y en
los tanques mediante el uso de frmulas de transferencia de calor, para
luego realizar el dimensionamiento actual de las trampas de vapor. Se
desarrollan clculos para obtener las cadas de presin, aunque
tericamente la variacin para el servicio de vapor a presiones de 5 bar se
genera una prdida de 0.0250 bar por cada 100 metros de tubera.
Se realiz una inspeccin trmica a las trampas de vapor para diagnosticar si
las trampas operan correctamente, sin embargo este mtodo no permite
escuchar el ciclo de descarga de la trampa, por lo que no se descarta que las
trampas estn fallando en abierto. Para futuras investigaciones se
recomienda usar el mtodo snico como complemento. Por ltimo se listan
todas las fugas de vapor en la Planta Envasadora de Lubricantes realizando
su representacin mediante isomtricos.
-
CAPTULO II. MARCO TERICO
9
CAPTULO II. MARCO TERICO
2.1 ANTECEDENTES
COLINA S (2009). EVALUACIN ENERGTICA A UN SISTEMA DE
TRAMPEO DE VAPOR: ALTA, MEDIA Y BAJA EN UNA PLANTA DE
POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD: SECCIN RECUPERACIN DE
SOLVENTE. VERACRUZ, Trabajo Especial de Grado. UNIVERSIDAD
VERACRUZANA. rea de Tecnologa. Programa de Ingeniera Qumica.
El objetivo general de la investigacin fue estimar las prdidas energticas
ocasionadas por fugas de vapor en tuberas, vlvulas check y trampas de
vapor en una planta de Polietileno de baja densidad, con el fin de reducir los
costos anuales excesivos que las fugas de vapor acarrean a la empresa. Los
resultados indicaron que para muchas tuberas con un tiempo de servicio de
20 aos se presentaban fugas de 4mm a una presin de 10 atmosferas lo
que acarreaba una prdida de 673 , causando 118260 $ de prdidas
extras a la compaa. Por tanto se lleg a la conclusin de que al disear
lneas de vapor la inspeccin y deteccin oportuna de cualquier fuga supone
un reduccin de costos importantes, paralelamente se incrementan los
niveles de seguridad del personal de mantenimiento Este trabajo de grado,
permiti estudiar y evaluar las prdidas energticas sirviendo de patrn
comparativo para la evaluacin del caso actual de operacin en la planta
Envasadora de Lubricantes Cardn.
VILLACRES. J y ANDRADE, F. (2008) AHORRO ENERGTICO EN EL
SISTEMA RECUPERADOR DE CONDESADOS DE UNA PLANTA
INDUSTRIAL EN GUAYAQUIL UTILIZANDO UN SURGE TANK. Trabajo
Especial de Grado. Escuela Superior Politcnica del litoral. rea de
Tecnologa. Programa de Ingeniera Mecnica.
-
CAPTULO II. MARCO TERICO
10
El objetivo general de la investigacin fue analizar y comparar el ahorro
energtico que se obtiene al implementar un sistema recuperador de
condensados presurizado utilizando un Surge Tank en vez del sistema
recuperador de condensado con un tanque recolector de condensados
venteado a la atmsfera que posee una planta industrial. Al final llegaron a
la conclusin de que el tanque Surge Tank podra aportar hasta un 15% de
ahorro en materia energtica. Los aportes a la presente tesis se basan en
fundamentaos tericos y no en parmetros de comparacin, obteniendo
conocimiento sobre los balances de energa, y frmulas de transferencia de
calor, lo cual permiti calcular la cantidad de vapor que necesitan los tanques
en la Envasadora Cardn para aumentar la temperatura hasta los niveles
requeridos.
Ovando Roca, S. (2007). BENEFICIOS EN SISTEMAS DE VAPOR POR
MEDIO DE UNA CORRECTA INSTALACIN Y SELECCIN DE
TRAMPAS. Trabajo Especial de Grado. Universidad de San Carlos de
Guatemala. rea de Tecnologa. Programa de Ingeniera Mecnica.
El objetivo general de la investigacin fue conocer alternativas para obtener
beneficios en los sistemas de vapor adems de reducir costos en la
transformacin de energa y mejorar la productividad de las distintas
industrias que utilizan el vapor como instrumento indispensable en sus
procesos. Uno de los puntos ms importantes del trabajo es que presenta
tablas las cuales indican como vara la tasa de condesado en funcin del
dimetro, longitud de la tubera y eficiencia del aislamiento trmico, tambin
muestra como vara el calentamiento cuando se emplea conduccin forzada,
llegando a la conclusin de que por conveccin forzada se puede reducir el
tiempo de calentamiento hasta en un 75%. Los aportes a esta investigacin
se basan en fundamentaos tericos y no en parmetros de comparacin,
siendo estos fundamentos los que permitieron evaluar el trampeo de lneas
-
CAPTULO II. MARCO TERICO
11
de vapor, condesado y venas de vapor a partir de tres datos fundamentales:
diferencial de presin, temperatura y flujo por unidad de tiempo.
-
CAPTULO II. MARCO TERICO
12
2.2 BASES TERICAS
2.2.1 Filosofa de operacin de la Planta Envasadora de Lubricantes.
(Manual Envasadora de Lubricantes)
La Planta Envasadora de la refinera Cardn dispone de tres sistemas de
mezcla para la preparacin de lubricantes. Estos son: Maxi, Midi y Especial.
Para preparar dichas mezclas los componentes principales (aceites bsicos y
aditivos) son bombeados simultneamente desde los tanques
almacenamiento, hacia los distintos cabezales de mezcla.
La diferencia entre los sistemas de mezcla antes mencionados se presenta
en el tamao de los lotes y tipos de lubricantes en ellos preparados. Los lotes
de mayor volumen son preparados en el sistema Maxi, y los de menos
volumen en los sistemas restantes; en los cuales la decisin de utilizar uno u
otro (Midi o Especial) se base en el tipo y naturaleza (contaminante) del
lubricantes terminado a ser mezclado.
Las cantidades requeridas de bsicos y aditivos para una determinada
mezcla, son transferidas a travs de medidores de flujo de desplazamiento
positivo, en los cuales es prefijada la cantidad en peso a ser utilizada.
Los aditivos en tambores se agregan a las mezclas Midi y Especial,
vacindolos en los decantadores y bombendolos desde all a los
respectivos tanques o recipientes de mezcla. Adicionalmente, existe una
pesa de tambores suspendida del monorriel, para los casos en que haga
falta aadir nicamente una fraccin de la cantidad contenida en un tambor.
-
CAPTULO II. MARCO TERICO
13
Una vez completado el proceso de preparacin del lubricante se procede a
certificar su calidad, luego es enviado a los tanques de retencin, y de all a
las lneas de llenado de latas, tambores, paila, plsticos, y/o cisternas.
La distribucin del vapor en planta se clasifica en tanques de recibo,
almacenamiento y tanques de mezclas.
a) Recibo y Almacenamiento:
Bases: En esta rea existen 11 tanques, de los cuales solo 3 estn
equipados con sistema de vapor: T-901, T-902 y T-910. (Estos tanques
poseen serpentines internos y un calentador de succin).
Aditivos: Los tanques ubicados dentro de esta rea son dedicados, es decir,
siempre se almacena el mismo producto. Los tanques que conforman esta
rea son: T-911, T-912, T-914, T-915, y T-937, forma parte del rea el T-913
pero no se le suministra vapor (aunque posee serpentines instalados) ya que
el aditivo almacenado HITEC 410 no lo amerita. El tanque T-914 es el que se
conoce como Disolutor, el cual consume la mayor cantidad de vapor de la
planta; en l se prepara un aditivo a partir de la mezcla del aceite base y un
polmero en presentacin slida. A pesar de que el T-914 se encuentra
equipado con el sistema de vapor y condensado; el condensado es drenado
al piso.
En el rea 51 el suministro de vapor viene dado a travs de dos mangueras.
En esta rea no existe recuperacin de condensado y el mismo es
descargado completamente a la atmsfera.
-
CAPTULO II. MARCO TERICO
14
b) Mezcla: Los tanque que conforman esta rea en su mayora no son
dedicados; es decir, en funcin del requerimiento del mercado se elaboran
productos de diferente composicin fsico-qumica.
MAXI y FAMEFA: Los tanques que forman parte de esta seccin estn
numerados desde el T-917 al T-934; estos cumplen funciones de
almacenamiento o mezcla de un lubricante especfico, son los tanques con
mayor capacidad y estn equipados con sistema de vapor y condensado.
Los aceites bases y aditivos a granel, son bombeados simultneamente a
travs de medidores de flujo, al cabezal de mezcla MAXI, y de all al tanque
de mezcla correspondiente, en donde se homogeniza la misma al
recircularla por una boquilla de chorro. Todos los tanques de mezcla tienen
serpentines de calentamiento en el fondo.
En cada tanque de mezcla hay una bomba que sirve para recircular y enviar
el aceite lubricante a las lneas de envasado, o a la estacin de cisternas
para su despacho a granel. (Ver figura I)
Figura I. Bomba de los tanques T-917/T-932
-
CAPTULO II. MARCO TERICO
15
MIDI: Este sistema se encuentra conformado por seis recipientes de mezcla
(V-903, V-904, V-905, V-906, V-907 y V-908) ubicados dentro del galpn de
mezcla y envasado. Estos recipientes estn agrupados en pares con un
decantador y bomba comn; quedando distribuidos de la siguiente manera
los recipientes V-903 y V-904 asociados al decantador V-909; V-905 y V-906
asociados al decantador V-910 y por el ultimo los recipientes V-907 y V-908
asociados al decantador V-911.
Los aditivos y bases lubricantes son bombeados a travs de medidores de
flujo al cabezal del sistema MIDI, y de all al tanque de mezcla, donde se
homogeniza la misma. En esta seccin se dispone de tres bombas una por
cada decantador (Ver figura 2). Estas bombas permiten transferir la mezcla
de los decantadores a los recipientes de mezclas, recircular y homogeneizar
la misma mediante boquillas y finalmente transferir los lubricantes a los
tanques de retencin. De all sern bombeados a las lneas de envasado.
Figura 2. Bomba de los recipientes V-903/V-908
-
CAPTULO II. MARCO TERICO
16
El sistema Midi tambin est formado por tanques de retencin, que son: V-
919, V-920, V-921, V-922, V-923, V-924, V-925, V-926, V-927, V-928, V-937
y V-938; estos tanques estn ubicados en la parte superior del rea de
mezcla; los mismos tambin se encuentran equipados con sistema de vapor
y condensado, pero en la actualidad muy poco se usa debido a dos factores
importantes: el primero de ellos, es que el sistema de vapor en algunos
tanques se encuentra daado (serpentines rotos), y el segundo, es que las
mezclas ha cambiado su composicin respecto al diseo de la planta, siendo
innecesario suministrar vapor para reducir su viscosidad o conservar. Sin
embargo hay casos espordicos en que es necesario rectificar una mezcla
fuera de especificacin. Por esta razn se mantienen conectados al sistema
de retorno.
Sistema especial: En esta rea existen 4 recipientes de mezclas que son: V-
912, V-913, V-914 y V-915; la divisin es similar a la seccin de MIDI, con la
excepcin de que los recipientes V-912 y V-913 tienen cada uno su propio
decantador; (V-916 y V-917 respectivamente) y los otros dos; V-914 y V-915
tienen un decantador y bomba comn (V-918). En este sistema solo se
preparan productos con especificaciones de 40C; es por ello que a pesar de
encontrarse equipados con el sistema de vapor y condensado no es
necesario el uso de vapor para el calentamiento.
En ningn punto de la red de distribucin de vapor se cuenta con medidores
de flujo. Las mediciones se realizan en el lmite de batera a travs de una
placa orificio identificada 09-FR-36.
-
CAPTULO II. MARCO TERICO
17
2.2.2 Filosofa de operacin del sistema de vapor y condensado. (Fuente
propia)
El vapor de media presin entra en la Planta Envasadora de Lubricantes por
la lnea principal S-9600-1126 a una presin entre 15 y 18 2 , pasa a
travs de una vlvula reductora de presin masonailan 09PCV-25 modelo
camflex 35-35102 tamao 3 pulgadas, la cual debera disminuirla a 3
2 , sin embargo los niveles de presin estn en su mayora entre 5 y 6
reportndose incluso picos de 7 2 .
Los datos antes mencionados fueron tomados con un rango de 3 meses
(Febrero, Marzo y Abril del 2013). Debido a esta presin las lneas
colapsaron y en Mayo el controlador de la vlvula fue reparado,
registrndose ahora en promedio 4 2 de presin manomtrica, la cual
se us para la elaboracin de este trabajo de investigacin.
La lnea S-9600-1126 de vapor posee cinco elevaciones con configuraciones
idnticas, como se muestra en la figura 3. Estas elevaciones se encargan de
separar el flujo, ya que el lquido tiende a ir por la parte externa del codo y el
vapor tiende a ir por la parte interna.
Figura 3. Subidas en la lnea principal
En las figura 4, 5 Y 6 se pueden apreciar las 6 elevaciones que posee la
lnea S-9600-1126, las cuales servirn como punto de referenciar para
narrar el proceso.
-
CAPTULO II. MARCO TERICO
18
Primera elevacin.
Antes de la primera elevacin se encuentra una inyeccin de trazas de
vapor. En la figura 46 (Apndice I) se puede ver la configuracin del
distribuidor, el cual sirve para suministrar por medio de trazas; vapor a las
lneas P-9080-1101A, P-9126-1101 y P-9005-1101 (Ver figura 5,6). Al final
del distribuidor de la figura 49 la trampa 114 descargar al sistema de
recuperacin de condesado por la lnea S-9700. Una vez pasada la primera
elevacin las tuberas P-9080-1101A, P-9126-1101 y P-9005-1101A
descargan sus condesados, en la tubera de recuperacin de condesado por
sus respectivas trampas de vapor.
Tercera elevacin.
Antes de la tercera elevacin Hay otro sistema de distribucin de vapor.
Figura 47 (Apndice I). Y luego de esta la lnea principal S-9600 se bifurca,
haca la S-9671. Esta lnea baja y atraviesa la carretera (no es visible). Ella
aporta vapor para despacho a los tanques T-901, T-902 por almacenar BS
150 y al T-910 por almacenar MVIP 1300. Estos tanques poseen serpentines
internos y un calentador de succin; los calentadores de succin se operan
de forma manual ya que los controles de temperatura automticos se
encuentran fuera de servicio. La lnea P-9005-1101A tambin cruza la calle
de manera no visible.
Cuarta Elevacin.
Pasando la cuarta elevacin La lnea P-9080-1101A presenta dos sistemas
con trampas de vapor al igual que la P-9126-1101. Los cuales descargan a la
tubera de recirculacin de condesado, o por sus respectivos drenajes. Ver
Figura 52. Una vez pasado el Sistema de Trampas de Vapor se encuentra la
conexin de la descarga de la lnea S-9701 a la S-9700 de 4. La cual
contiene el condesado de los tanques T-901, T-902, T-910.
-
CAPTULO II. MARCO TERICO
19
Quinta elevacin.
Al pasar la quinta elevacin se encuentra la entrada de vapor a los tanques
de mezcla maxi por la lnea S-9602-1126, de los diez tanques conectados a
esta lnea en el patio de tanques solo necesita vapor durante el mezclado el
T-927 ya que es un tanque dedicado que contiene Translubs. A la S-9700
descarga de la lnea S-9702 de 3 la cual recibe aportes de la lnea S-9704
de 3 que recoge el condesado de los tanques Midi (V-903 al V-908) junto
con sus decantadores (V-909 al V-911).
Los recipientes de retencin Midi V-919 al V-929 y los recipientes de
retencin Especial V-930 al V-935 y V-937, estn conectados al sistema de
recuperacin de condesado pero no consumen vapor para almacenaje y por
tanto no aportan al sistema de recuperacin de condesado.
Sexta elevacin.
Antes de la sexta elevacin se encuentra un sistema de distribucin de vapor
al que aportan la tubera P-9080-1101A y P-9126-1101. Ver Figura 53. Y
despus se bifurca hacia la lnea S-9603 la cual es la entrada de vapor para
los tanques mezcla Maxi T-920 que almacena Plastificantes, y T-917 el cual
no es un tanque dedicado y puede almacenar Multigrados / Maxidiesels /
Ultradiesels. Ms adelante est la S-9703 la cual es la salida de condesado
de dichos tanques y 5 trampas de vapor. De los dos 9 tanques conectados a
la S-9603 solo necesita calentamiento constante el T-920 tanto para
almacenaje como mezclado.
La lnea P-9126-1101 aporta bases lubricantes a los tanques T-920 y T-917.
En los diagramas de flujo no se observa conexin alguna con el T-920 pero
por recorrido se pudo evidenciar que si lo hace.
-
CAPTULO II. MARCO TERICO
20
Al continuar por la S-9600 luego de la sexta elevacin se encuentra el punto
de salida hacia la S-9679 que distribuye vapor a los tanques T-911, T-912,
T-914, T-915, T-916. Sin embargo los tanques T-911 y T-912 estn por
debajo del nivel de los serpentines de calentamiento por lo que actualmente
(marzo 2013) no se est calentando ni el Infineum P5443 ni el Infineum
D1294 perteneciente a cada tanque respectivamente. El T-916 va a pasar de
ser un tanque de aditivos a ser un tanque de mezcla, por tanto actualmente
no consumen vapor siendo el T-914 llamado Disolutor el que ms vapor
consume, y el T-915 el segundo por almacenar Infineum V533.
En los diagramas de flujo de las figuras 5 y 6 se pueden observar las
tuberas antes mencionadas que poseen trazas de vapor. All se indica
como los aditivos son enviados desde RSI por la tubera P-9080-1101A de
8 y bombeado desde los Isotanques por la P-51. Poco ms adelante est la
conexin de la S-9779 con la S-9700 la cual recibe el condesado de los
tanques antes mencionados.
Las prdidas ms importantes de vapor en la Planta Envasadora cardn, se
deben a dos causas principales: Las fugas de vapor y los equipos que
descargan a piso. Siendo el ltimo problema ms grave en la seccin de
aditivos, pues son hidrocarburos de mayor viscosidad y necesitan un mayor
suministro de vapor.
Las trazas o venas de vapor son tuberas rectas de 1 las cuales se
encuentran en contacto con las tuberas de mayor dimetro que transportan
bases, aditivos y mezclas. A estas venas se les inyecta vapor mediante los
distribuidores, y en algn punto es retirado el condesado por medio de
trampas de vapor. Estos puntos donde se retira el condesado deben ser
identificados, para luego emprender acciones correctivas.
-
CAPTULO II. MARCO TERICO
21
Con el fin de lograr la descripcin de punto donde se inyecta vapor y retira
condesado se realiza la siguiente clasificacin en cuatro categoras. La
primera correspondiente a los tanques T-901, T-902 y T-910. La segunda a
los tanques T-920, T-917. La tercera corresponde a los tanques T-911, T-
912, T-913, T-914, T915, T-916 y T-937 y la cuarta son las lneas que entran
al galpn de mezcla y envasado. Las trampas de esta ltima clasificacin se
mencionan en las tablas del apndice A
a) Trazas de vapor relacionadas con el T-901-T-902 Y T-910
La P-9005-1101A 8" cruza la calle bifurca un lado va hacia l recoge esfera
L-902, y el otro es la tubera P-9008-1101 8 que distribuye a la P-9010-1101
de 8 y la P-9019-1101 8. En el inicio de estas dos tuberas por medio de
venas de vapor conectadas a la S-9601 se calienta el BS150 y MVIP1300
que transportan.
La P-9010-1101 se bifurca hacia el T-901, y la tubera que se dirige hacia el
T-902 es la llamada ahora P-9011-1101 de 8. A la salida del T-901 se
encuentra la lnea P-9012-1101 8 que entra a la bomba P-901 y sale como
la lnea P-9013-1101 6.
A la salida del T-902 se encuentra la lnea P-9014-1101 8que entra a la
bomba P-902 y sale como la lnea P-9015-1101 6. Por las lneas P-9015-
1101 6 y P-9013-1101 6. Se originan las lneas P-9015-1101 6, P-9257-
1101 6 y P-9256-1101 6. Ver diagrama de flujo
El ltimo tanque de la seccin de bsicos es el T-910 alimentado por la lnea
P-9019-1101. Sale el producto de este tanque por la lnea P-9062-1101 6
-
CAPTULO II. MARCO TERICO
22
hacia la bomba P-910 y sale como la lnea P-9063-1101 6. A la salida de las
bombas P-901, P-902 y P-910 estas lneas reciben vapor en el distribuidor
210 y luego suben por el segundo pipe rack.
b) Trazas de vapor relacionadas con el T-920, T-917.
La tubera P-9126-11016" es la que entra al T-917 y T-920; luego sale como
la P-9129-1101 4.
c) Trazas de vapor relacionadas con el T-911, T-912, T-913, T-914, T-
915, T-916, T-937.
El aditivo entra al tanque T-911 por la lnea P-9085-1101 de 6. Sale del
tanque por la lnea P9091-1101 de 6 la cual llega a la bomba de
desplazamiento positivo P-911 y es enviada haca la P-9092-1101 de 4.
El aditivo entra al tanque T-912 por la lnea P-9086-1101 de 6. Sale del
tanque por la lnea P9095-1101 de 8 la cual llega a la bomba de
desplazamiento positivo P-911 y es enviada haca la P-9096-1101de 4.
El aditivo entra al tanque T-915 por la lnea P-9088-1101 de 6. Sale del
tanque por la lnea P9104-1101de 10 la cual llega a la bomba de
desplazamiento positivo P-911 y es enviada haca la P-9105-1101 de 6.
El aditivo entra al tanque T-916 por la lnea P-9089-1101 de 8. Sale del
tanque por la lnea P9108-1101de 6 la cual llega a la bomba de
desplazamiento positivo P-911 y es enviada haca la P-9109-1101de 6.
-
CAPTULO II. MARCO TERICO
23
El distribuidor 209 aporta vapor a las lneas que salen de las bombas P-912,
13, 14, 15. Ver figura 53. Y tambin a la continuidad de dichas lneas que se
dirigen hacia el cabezal de mezcla MAXI y MIDI
d) Tuberas que ingresan al galpn de mezcla y envasado
De las muchas tuberas que ingresan al galpn de mezcla y envasado. Solo
3 tuberas contienen trazas de vapor al pasar el primer pipe rack estas son:
P-9015-1101 6
P-9129-1101 4
P-9259-1101 6
Y 8 tuberas al pasar el segundo pipe rack las cuales son:
6" P-9101-1101
6 P-9109-1101
6 P-9105-1101
4 P-9096-1101
6 P-9063-1101
6 P-9256-1101
6 P-9257-1101
Del T-937 (No posee identificacin en los diagramas de flujo)
-
CAPTULO II. MARCO TERICO
24
Smbolos
Diagrama de flujo especificando punto de conexin de
manmetro y bifurcaciones en la S-9600 y S-9700
Inyeccin de condesado a la lnea de
recuperacin de trazas de vapor.
8" S-9600-1126
4" S-9700-1126
Punto conexin manmetro
Ve
r
Tra
mp
a 1
27
STA
1
1
6" S
-9601
-1126
6" S
-9701-1
126
6" S
-9602
-1126
4" S
-9603
-1126
4" S
-9679
-1126
3" S
-9779-1
126
3" S
-9703-1
126
3" S
-9702-1
126
4" S-9679-1126
3" S-9779-1126
STA
P-1004 (T-937) Trampa 180
P-9095 (T-912) Trampa 182
P-9086 (T-912) Trampa 181
P-9089 (T-916) Trampa 183
P-9089 (T-916) Trampa 184,185
P-9088 (T-915) Trampa 186
P-9088 (T-915) Trampa 187
P-9087 (T-913) Trampa 188,189
P-9087 (T-913) Trampa 190,191
P-1004 (T-937) Trampa 192
salida (T-913) Trampa 193
P-9013 6" (T-901,T-902) trampa
132,133
P-9019 6" (T-910) Trampa
134,135
P-9012 8" (T-910) Trampa
P-9126 (RSI) Trampa 160
P-9126 (RSI) Trampa 161, 162
P-9129 (T-917) Trampa 163
P-9129 (T-917) Trampa 164
P-9129 (T-917) Trampa 165
P-9
013-1
101 6
Tra
p 1
50
P-9
015-1
101 6
Tra
p 1
49
P-9
063-1
101 6
Tra
p 1
46
P-9
012-1
101 8
Tra
p 1
48
P-9
014-1
101 8
Tra
p 1
47
P-9
062-1
101 6
Tra
p 1
45
3" S-9704-1126
910 901902
Antes de entrar a la P-954
Distribuidor 114 Distribuidor 121 Distribuidor 126
Distribuidor 179
Sal
ida
P-9
16. tr
ampa
207
Ln
ea P
-9109 6
"
Sal
ida
P-9
15. tr
ampa
206
Ln
ea P
-9105 6
"
Sal
ida
P-9
13. tr
ampa
205-2
04
Ln
ea P
-9101 6
"
Entr
ada
P-9
13. tr
ampa
203
Ln
ea P
-9100 8
"
Sal
ida
P-9
12. tr
ampa
202,2
01
Ln
ea P
-9096 4
"
Entr
ada
P-9
16. tr
ampa
200
Ln
ea P
-9108 8
"
Entr
ada
P-9
15. tr
ampa
199
Ln
ea P
-9104 6
"
Entr
ada
P-9
15. tr
ampa
198
Ln
ea P
-9104 6
"
Entr
ada
P-9
12. tr
ampa
197
Ln
ea P
-9091 6
"
Distribuidor 209
Distribuidor 210 Distribuidor
152,153
Inyeccin de Vapor
Al T-901
Vapor al calentador de
Succin del T-901
Inyeccin de Vapor
Al T-902
Vapor al calentador de
Succin del T-902
Inyeccin de Vapor
Al T-910
Vapor al calentador de
Succin del T-910
Condensado del
T-901 al retorno
Condensado del C.S
Del T-901 al retorno
Condensado del
T-902 al retorno
Condensado del C.S
Del T-902 al retorno
Condensado del
T-910 al retorno
Condensado del C.S
Del T-910 al retorno
Inyeccin de Vapor
Al T-929-930
Inyeccin de Vapor
Al T-931
Inyeccin de Vapor
Al T-933-934
Inyeccin de Vapor
Al T-926-925
Inyeccin de Vapor
Al T-932
Condensado del
T-911 al retorno
Condensado del
T-931 al retorno
Condensado del
T-933-34 al retorno
Inyeccin de Vapor
Al T-924
Inyeccin de Vapor
Al T-920
Inyeccin de Vapor
Al T-918-917
Condensado del
T-926-25 al retorno
Inyeccin de Vapor
Al T-923-22
Condensado del
T-932 al retorno
Condensado del
T-916 al retorno
Condensado del
T-913 al retorno
Condensado del C.S
Del T-915 al retorno
Condensado del
T-915 al retorno
Condensado del
T-912 al retorno
Condensado del
T-911 al retorno
Condensado del
T-917-18 al retorno
Condensado del
T-920 al retorno
Inyeccin de Vapor
Al T-912
Condensado del
T-924 al retorno
Inyeccin de Vapor
Al T-911
Inyeccin de Vapor
Al T-915
Condensado del
T-922-23 al retorno
Inyeccin de Vapor
Al T-937
Vapor al calentador de
Succin del T-915
Inyeccin de Vapor
Al T-913
Inyeccin de Vapor
Al T-914
Inyeccin de Vapor
Al T-916
Trampa 115-120 Trampa 122-125
Trampa 226Trampa 227
Trampa 228Trampa 229
Trampa 230Trampa 231
Trampa 232Trampa 233 Trampa 235
Trampa 234
Figura 4. Diagrama de ubicacin de trampas de vapor y conexin de manmetros.
-
CAPTULO II. MARCO TERICO
25
P-9080-1101A 8"
S-9600-1126 8"
P-9126-1101 6"
S-9700-1126 4"
P-9005-1101A 8"
P-901
S-9
601-1
126 6
"
S-9
701-1
126 3
"
T-901
L-902
E-901
T-902
E-902
T-910
E-910
P-9008-1101 8
P-9
010-1
101 8
P-9
019-1
101 8
P-9010-1101 8
P-9
011-1
101 8
P-9013-1101 6
P-910 P-902
P-9
062-1
101 6
A la estacin de medidores
A la estacin de medidores
A la estacin de medidores
P-9
012-1
101 8
P-9
014-1
101 8
P-9013-1101 6
P-9015-1101 6
P-9063-1101 6
S-9600-1126 8"
S-9700-1126 4"
S-9605-1126 3S-9705-1126 1 1/2
S-9606-1126 3S-9726-1126 2
S-9609-1126 3S-9709-1126 1
S-9610-1126 3
S-9710-1126 1 1/2
S-9608-1126 3S-9708-1126 2
S-9607-1126 3
S-9707-1126 1 1/2
Sube en el segundo pipe racks
Sube en el primer pipe racks
Sube en el primer pipe racks
P-9080-1101A 8"
P-9126-1101 6"
Entrada a la Planta
Envasadora
Continuacin figura 5
Continuacin figura 5
Continuacin figura 5
Continuacin figura 5
Figura 5. Diagrama de flujo de trazas de vapor. Parte I.
-
CAPTULO II. MARCO TERICO
26
S-9
601-1
126 6
"
S-9
701-1
126 3
"
T-901
L-902
E-901
T-902
E-902
T-910
E-910
P-9008-1101 8
P-9
010-1
101 8
P-9
019-1
101 8
P-9010-1101 8
P-9
011-1
101 8
P-9013-1101 6
P-9
062-1
101 6
P-9
012-1
101 8
P-9
014-1
101 8
S-9600-1126 8"
S-9700-1126 4"
S-9605-1126 3S-9705-1126 1 1/2
S-9606-1126 3S-9726-1126 2
S-9609-1126 3S-9709-1126 1
S-9610-1126 3S-9710-1126 1 1/2
S-9608-1126 3S-9708-1126 2
S-9607-1126 3
S-9707-1126 1 1/2
P-9080-1101A 8"
P-9126-1101 6"
Entrada a la Planta
Envasadora
S-9
602-1
126 6
"
S-9
702-1
126 3
"
T-927
S-9629-1126 1/2
S-9729-1126 1 3/4
S-9
603-1
126 4
"
S-9
703-1
126 3
"
T-917
T-920
S-9622-1126 1 1/2
S-9619-1126 2
S-9722-1126 3/4
S-9719-1126 1
P-9
126-1
101 6
"P
-9129-1
101 4
S-9600-1126 8"
S-9700-1126 4"
P-9080-1101A 8"
Ver isomtrico
del rea 51 para
estas dos
lneas
T-911
T-912
T-915
T-916
T-913
T-914
T-937
S-9
679-1
126 4
"
S-9
779-1
126 3
"
P-9
085-1
101 6
P-9
086-1
101 6
P-9
088-1
101 6
P-9
089-1
126 8
P-9
087-1
126 8
T-9
37 n
o s
ale
S-9634-1126 2
S-9734-1126 1
S-9635-1126 2
S-9735-1126 1
S-9640-1126 3
S-9740-1126 3/4
S-9632-1126 1 1/2
S-9732-1126 1
E-915
E-916
S-9741-1126 1 1/2
S-9641-1126 3
S-9633-1126 3
S-9733-1126 1 1/2
S-9636-1126 1 1/2
S-9736-1126 3/4
P-937P-911P-912P-913P-915P-916
S-9779-1126 3"
S-9679-1126 4"
6 P-9109-1101
6" P-9101-1101
6 P-9105-1101
4 P-9096-1101
P-9129-1101 4
P-9
679-1
126 4
"
P-9
779-1
126 3
"
P-9
095-1
101 6
P-9
104-1
101 6
P-9
108-1
126 8
P-9
100-1
126 8
6 P
-9109-1
101
6"
P-9
101-1
101
6 P
-9105-1
101
4 P
-9096-1
101
Del
t-9
37
6 P
-9063-1
101
6 P
-9256-1
101
6 P
-9257-1
101
P-910 P-902
P-9015-1101 6
P-9063-1101 6
P-901P-9013-1101 6
P-9015-1101 6
P-9257-1101 6
P-9256-1101 6
P-9
015-1
101 6
P-9
129-1
101 4
P-9
259-1
101 6
S-9
602-1
126 6
"
S-9
702-1
126 3
"
Primer pipe
rack
Segundo Pipe
rack
S-9701-1126 3"
P-9
091-1
101 6
Figura 6. Diagrama de flujo de las trazas de vapor. Parte II
-
CAPTULO II. MARCO TERICO
27
2.2.3 DEFINICIN E IMPORTANCIA DE LAS TRAMPAS DE VAPOR.
Gua Armstrong. (1998)
Una trampa de vapor es un dispositivo que permite descargar condensado e
impide el escape de vapor vivo. Este dispositivo, permite comunicar la red de
vapor con la de condensado
Las trampas de vapor deben drenar el condensado de la lnea de vapor,
porque este disminuye la transferencia de calor, y causa golpe de ariete si
de permanecer en el sistema. Las trampas deben expulsar el aire y otros
gases in-condensables ya que ellos pueden disminuir la transferencia de
calor e incluso aislar trmicamente el sistema, ocasionando daos por
corrosin durante su permanencia en la tubera. Por ello es imperativo
remover el condensado, aire y CO2 tan rpido y completamente como se
pueda.
2.2.4 FACTORES QUE AFECTAN LA TRANSFERENCIA DE CALOR
(AIRE, CO2 Y O2) Gua Armstrong. (1998)
a) Propiedades aislantes del aire.
El vapor lleva consigo aire y otros gases durante su flujo por la tubera,
serpentn o vena de vapor. Cuando el vapor se condensa dentro de una
unidad de transferencia de calor, el aire se mueve hacia las paredes, donde
se consolida en una capa que forma un aislamiento trmico bastante
efectivo.
-
CAPTULO II. MARCO TERICO
28
Bajo ciertas condiciones, con un porcentaje tan bajo como 0.5% de aire en el
volumen de vapor puede reducir en un 50% la eficiencia de la transferencia
de calor.
Figura 7. Limitantes al transferir calor a las tuberas.
Cuando los gases in-condensables (principalmente aire) se continan
acumulando y no son removidos de la unidad, llenan el interior del
intercambiador de calor y bloquean completamente el flujo del vapor.
Entonces se dice que la unidad est bloqueada por aire. Esto junto con la
suciedad y el sarro son impedimentos para una transferencia de calor
adecuada. (Ver figura 7)
b) Corrosin debido al dixido de carbono y Oxgeno.
Las dos causas principales para la formacin de sarro y para la corrosin son
el bixido de carbono (CO2) y oxgeno (O2). El CO2 entra al sistema en los
carbonatos que estn disueltos en el agua de alimentacin, y cuando sta se
mezcla con el condensado enfriado, se crea el cido carbnico. El cido
carbnico es extremadamente corrosivo para las tuberas y los
intercambiadores de calor. El oxgeno entra al sistema como un gas disuelto
en el agua de alimentacin, agravando el efecto del cido carbnico, e
-
CAPTULO II. MARCO TERICO
29
Figura 8. Montaje trampa BI
incrementando la corrosin sobre las superficies de hierro y acero. A
continuacin se muestra la reaccin:
CO2 (g) + H2O CO2 (ac) + H2O
CO2 (ac) + H2O H2CO3
2.2.5 ACCESORIOS DE UN ARREGLO TPICO DE TRAMPAS DE VAPOR.
Spirax Sarco. (2005)
a) Instalacin de vlvulas de pruebas
Las vlvulas de pruebas son permiten evaluar el funcionamiento en la
operacin de las trampas de vapor. Para ello se instala una vlvula de macho
pequea y una vlvula Check o una vlvula de cierre en la tubera de
descarga para aislar la trampa cuando se le est probando. (Ver figura 8, 9
Y 10)
Figura 9. Montaje trampa de disco
-
CAPTULO II. MARCO TERICO
30
(Antes de abrir la vlvula de prueba se cierra la vlvula de la tubera de
retorno).
b) Las tuberas de bypass.
No son recomendadas, debido a que si se dejan abiertas, bsicamente
eliminan la funcin y los beneficios de las trampas. Cuando sea
absolutamente necesario tener servicio continuo, se deben de instalar dos
trampas en paralelo, una como la unidad principal y la otra como la unidad de
respaldo.
Existen dos tipos BYPASS, est el BYPASS hacia la atmsfera en el cual se
usa la trampa de vapor pero sin intencin de recuperar el condesado, esto
usualmente sucede para tanques que solo requieren vapor para realizar
mezclas, siendo su aporte intermitente al sistema de recoleccin. Y el
segundo tipo de BYPASS es dirigido al sistema de recoleccin pero sin usar
la trampa de vapor ni el filtro en Y usualmente instalado justo antes de ella.
(Ver figura 11)
Figura 10. Montaje trampa BI. Salida lateral
-
CAPTULO II. MARCO TERICO
31
c) Filtros antes de las trampas
Para sistemas de vapor, un filtro tipo Y es la norma habitual y se usa casi
universalmente. Su cuerpo tiene una forma cilndrica compacta que es muy
fuerte y puede manejar altas presiones. Los filtros de tipo Y en lneas de
vapor o de gas deben instalarse de modo que el bolsillo este en el plano
horizontal. Para minimizar la cantidad de lquido situada en el rea de la
pantalla. (Ver figura 12)
En sistemas de lquidos sin embargo, el filtro debe apuntar verticalmente
hacia abajo, esto asegura que la suciedad eliminada no se vuelve a
introducirse en la tubera aguas arriba durante condiciones de flujo bajo. (Ver
figura 13)
Figura 11. Montaje trampa BI con BYPASS.
Figura 12. Filtro en Y. Bolsillo Plano horizontal
-
CAPTULO II. MARCO TERICO
32
d) Vlvulas de cierre (Check)
Son necesarias antes de las trampas cuando se estn usando para drenar
tuberas principales de vapor, ya que no es posible parar el equipo o el
sistema para darles mantenimiento a las trampas de vapor.
Tambin son necesarias cuando las trampas presentan un bypass o se tiene
alta presin en el cabezal de descarga.
2.2.6 DATOS DE DISEO PARA EVALUACIN DE TRAMPAS
Comisin nacional para el ahorro de la energa. (Noviembre, 2007)
a) Distribucin de vapor saturado o sobrecalentado
A menudo se considera ms eficaz distribuir el vapor sobrecalentado porque
se hace menos factible la formacin de condensado, pero es ms caliente
que el vapor saturado (a la misma presin) y por lo tanto las prdidas de
vapor sobrecalentado sern ms altas generando un mayor gasto
econmico. Tambin existe un problema potencial en plantas grandes, el
vapor sobrecalentado pierde energa y llega a un estado de saturacin a
medida que fluye a travs de las tuberas de la planta. La razn principal
para elegir distribuir vapor sobrecalentado sera reducir las prdidas por las
trampas de vapor, pero si las trampas de vapor funcionan correctamente y el
condensado se recolecta y retorna a la casa de calderas entonces la
recomendacin sera distribuir el vapor saturado.
Figura 13. Filtro en Y. Bolsillo plano vertical
-
CAPTULO II. MARCO TERICO
33
b) Efecto del aislamiento mojado.
El aislamiento mojado es peor que la falta de aislamiento. El revestimiento
debe estar bien sellado y la tubera no se debe instalar en zanjas o trincheras
donde hay una posibilidad de inundacin.
El aislamiento de las tuberas de condensado, es muy importante, ya que
cualquier prdida de calor de la lnea de condensado resulta ser ms energa
que se podra utilizar en la casa de calderas.
c) Criterios de Velocidad para comparar.
Para vapor saturado la velocidad del vapor en la tubera debe ser de
aproximadamente de 30 m/s a 40 m/s para lneas largas, y de 25 m/s para
derivaciones y lneas cortas. En caso del vapor sobrecalentado el intervalo
de velocidad se puede incrementar 10 m/s.
Para el retorno de condensado la velocidad de diseo depende de si hay
vapor flash en la lnea. Si es solo condensado tal como un flujo bombeado
despus de un tanque de condensado, entonces generalmente la velocidad
es de 1 a 1,5 m/s pero si es flujo de dos fases con vapor flash, las lneas
deben ser dimensionadas en base al flujo de vapor en lugar del flujo
condensado. Para flujo de dos fases la velocidad de diseo debe reducirse
aproximadamente 15 m/s.
d) Lnea est sobredimensionada con respecto al flujo (Este es el caso
de la planta envasadora de lubricantes)
En el caso de vapor sobrecalentado en teora no hay condensado, pero no
siempre es as. Si la tubera est sobredimensionada segn el flujo
enseguida se formar una capa de condensado estancado, la cual perder
-
CAPTULO II. MARCO TERICO
34
calor y producir ms condensado. Tambin en las lneas de distribucin
largas, es posible que el vapor pierda el sobrecalentamiento y empiece a
condensar. As que la mejor opcin, incluso con vapor sobrecalentado, es
disear correctamente el sistema de remocin de condensado.
e) Distancia y ubicacin de los sistemas de Trampas de Vapor.
Debern instalarse trampas de vapor en las siguientes situaciones:
Cada 30 a 50 metros (100 a 160 pies)
Trampas debern de instalarse en intervalos de 30 a 50 metros (100 a 160
pies) en la lnea de vapor.
Antes de Vlvulas de Control o Reductoras de Presin
Se deber instalar una trampa de vapor inmediatamente antes de vlvulas de
control/reductoras de presin para prevenir que el condensado se acumule
cuando las vlvulas estn cerradas. La trampa de vapor tambin ayuda a
reducir la erosin del asiento de la vlvula ocasionado por el condensado. De
manera similar, suelen instalarse trampas de vapor entre dos vlvulas
reductoras de presin instaladas en serie para remover el condensado
atrapado entre las dos vlvulas durante su operacin o paro.
Figura 14. Distancia entre trampas de vapor
-
CAPTULO II. MARCO TERICO
35
Antes de vlvulas manuales que permanecen cerradas por Largos
periodos de Tiempo.
Se deber instalar una trampa de vapor antes de vlvulas que permanezcan
cerradas por largos periodos de tiempo para ayudar a eliminar el condensado
que se acumula en esta rea, de lo contrario podra ser propulsado a gran
velocidad a lo largo de la tubera cuando la vlvula manual sea abierta. De
igual manera, se requiere de una trampa de vapor al final de una tubera
(final de lnea) para ayudar el drenado del sistema para una operacin
segura y efectiva.
En la parte Inferior de subidas o bajadas verticales
Se deber instalar una trampa de vapor en la parte inferior de tramos de
tuberas verticales ya que la subida/bajada vertical puede generar un
depsito de condensado debido a los cambios en la direccin del flujo en
combinacin con la gravedad.
f) Consideraciones arranque del Sistema
Seleccin de trampas y factor de seguridad para tuberas principales (slo
para vapor saturado).Las trampas se deben de seleccionar para que
descarguen el condensado, al liberar energa por radiacin durante la
operacin normal del equipo. Si se seleccionan basado en la carga de
arranque, se tendrn trampas demasiado grandes que se desgastarn
prematuramente. Las piernas colectoras se deben calcular con base en la
coleccin de condensado durante las condiciones de baja presin del
precalentamiento ya que la velocidad ser mxima.
g) Trampeo unitario o trampeo en grupo:
Cuando se tiene una sola trampa conectada a ms de una tubera de
descarga, es posible que el condensado o vapor de una o ms de las
-
CAPTULO II. MARCO TERICO
36
unidades en operacin no puedan llegar hasta la trampa (Ver figura 15).
Cuando hay diferencia en las cantidades de condensado de cada unidad, se
tendr una diferencia en la cada de presin del vapor, y una pequea
diferencia de presiones es suficiente para permitir que el vapor de la unidad
con presin ms alta bloquee el flujo de aire y condensado de la unidad con
presin ms baja. El resultado final es una reduccin en la capacidad de
calentamiento de la unidad afectada y un retraso en la produccin de
combustible.
h) Trampas que no deben ser aisladas
Tipo disco y tipo termosttica
El condensado debe llenar el cuerpo de la trampa de vapor para abrir la
vlvula. Si la trampa se asla, esto dificulta la liberacin de calor por radiacin
y la apertura de la vlvula se retarda (Ver figura 16). Este retardo en la
apertura de la vlvula provoca una obstruccin que ocasiona retraso en el
equipo calentado con vapor, por lo que estos tipos de trampas nunca deben
aislarse.
Figura 15. Trampeo unitario y en grupo
-
CAPTULO II. MARCO TERICO
37
Tipo Cubeta
La flotabilidad de la cubeta se utiliza para abrir y cerrar la vlvula, pero esto
ocurre en conjunto con el proceso de condensacin de vapor en el interior de
la trampa, por lo que un aislamiento excesivo de la trampa retrasa la apertura
de la vlvula. (Ver figura 17)
2.2.7 FUNCIONAMIENTO DE LA TRAMPA DE VAPOR BALDE
INVERTIDO. Gua Armstrong. (1998)
FASE I
La trampa de vapor se instala en la lnea de drenaje, entre la unidad
calentada por vapor y el cabezal de retorno de condensados. Al arranque, el
balde est abajo y la vlvula est completamente abierta.
Cuando el flujo inicial de condensado entra a la trampa, fluye por debajo del
borde inferior del balde, llena el cuerpo de la trampa y sumerge
Figura 16. Aislamiento en trampas de disco.
Figura 17. Aislamiento en trampas BI
-
CAPTULO II. MARCO TERICO
38
completamente al balde. El condensado entonces sale a travs de la vlvula
completamente abierta y se descarga a la tubera de regreso.
FASE II
El vapor tambin entra a la trampa dentro del balde invertido, donde se eleva
y se acumula en la parte superior, provocando la flotacin del balde. Al subir
el balde tambin sube la bola de la vlvula hacia su asiento, hasta que la
vlvula cierra hermticamente. El aire y el dixido de carbono pasan
continuamente por el venteador del balde y se acumula en la parte superior
de la trampa. El vapor que se escape por el venteador se condensa debido a
la radiacin de la trampa.
Figura 18. Trampa BI. Fase I
Figura 19. Trampa BI. Fase II
-
CAPTULO II. MARCO TERICO
39
FASE III
Cuando el condensado empieza a llenar el balde, el balde comienza a jalar la
palanca de la vlvula. Dado que el nivel del condensado sigue subiendo, ms
fuerza es ejercida en la palanca, hasta que es suficiente para vencer la
presin diferencial de la vlvula, la cual se abre.
FASE IV
Al momento que la vlvula se abre, la fuerza de la presin a travs de ella se
reduce, y el balde se hunde rpidamente, lo que abre la vlvula
completamente. Primero sale el aire que se ha acumulado, seguido por el
condensado. El flujo que hay por debajo del borde del balde levanta la
suciedad y se la lleva fuera de la trampa. La descarga contina hasta que
llegue ms vapor que haga flotar al balde, y as se repita el ciclo.
Figura 20. Trampa BI. Fase III
Figura 21. Trampa BI Fase IV
-
CAPTULO II. MARCO TERICO
40
2.2.8 FUNCIONAMIENTO DE LA TRAMPA DE VAPOR DISCO
CONTROLADO. Gua Armstrong. (1998)
FASE I
Al arrancar, el condensado y el aire entran a la trampa y pasan por la cmara
de calentamiento, alrededor de la cmara de control, y a travs de los
orificios de entrada. Este flujo separa el disco de los orificios y permite que el
condensado fluya por los conductos de salida.
FASE II
El vapor entra por los conductos de entrada y fluye hasta debajo del disco de
control. La velocidad de flujo a lo largo de la cara del disco se incrementa,
producindose una reduccin en la presin que jala al disco hacia al asiento,
cerrando la trampa.
Figura 22. Trampa de disco. Fase I
Figura 23. Trampa de disco. Fase II
-
CAPTULO II. MARCO TERICO
41
FASE III
El disco se apoya en las dos caras concntricas del asiento, cerrando los
conductos de entrada y trampeando vapor y condensado arriba del disco.
Hay una purga controlada del vapor en la cmara de control, y el vapor flash
generado ayuda a mantener la presin en la cmara de control. Cuando la
presin arriba del disco se reduce, la presin a la entrada separa al disco de
su asiento. Y si existe condensado, se descarga y bsicamente se repite el
ciclo.
2.2.9 CRITERIOS PARA LA SELECCIN DE TRAMPAS DE VAPOR.
Armstrong. (1998)
Para la seleccin de trampas se us el Programa de Computadora No. 1 de
Armstrong, Especificacin y Seleccin de Trampas de Vapor. Dicho
programa requiere el clculo de la siguiente informacin.
Carga de condensado en kg/hr
En el caso de la envasadora se aplican frmulas de transferencia de calor a
serpentines tubulares, estampados, venas de vapor y tuberas principales
para obtener la carga de condesado, Tambin se toman presiones en el rea
y realizan clculos hidrulicos.
Figura 24. Trampa de disco. Fase III
-
CAPTULO II. MARCO TERICO
42
El factor de seguridad a usar
Se debe de utilizar un factor de seguridad cuando se seleccionan trampas de
vapor. Por ejemplo, para obtener los mejores resultados posibles, un
serpentn condensando 300 kg/hr puede requerir de una trampa con
capacidad de hasta 900 kg/hr. Este factor de seguridad de 3 sirve para
satisfacer condiciones de flujo de condensado variable, cadas ocasionales
de la presin diferencial, y factores del diseo propio del equipo. Los factores
de seguridad varan desde un mnimo de 1.5, hasta un mximo de 10.
La diferencia de presiones
Diferencial Mximo es la diferencia entre la presin de la caldera, o del
cabezal de vapor, o a la salida de una vlvula reguladora de presin, y la
presin de la lnea de retorno. Una trampa debe de ser capaz de abrir
venciendo esta presin diferencial.
La presin mxima permitida
La trampa debe ser capaz de resistir la mxima presin permitida en el
sistema o la presin de diseo. Aunque no opere a esta presin, debe ser
capaz de resistirla. Por ejemplo: si la mxima presin de entrada es 26 bar y
la presin en la lnea de retorno es 11 bar, esto resulta en una presin
diferencial de 15 bar, sin embargo, la trampa debe de resistir la presin
mxima posible de 26 bar.
2.2.10 MTODOS DE ESTIMACIN DEL CONSUMO DE VAPOR.
Spirax Sarco. (2005).
El diseo ptimo de un sistema de vapor depender en gran medida de, si la
tasa de consumo de vapor ha sido establecida con exactitud. Esto permitir
calcular los tamaos de tubera, mientras que los equipos auxiliares tales
-
CAPTULO II. MARCO TERICO
43
como vlvulas de control y las trampas de vapor pueden ser dimensionados
para dar los mejores resultados posibles. La demanda de vapor de la planta
se puede determinar utilizando tres mtodos diferentes:
a) Clculo
Mediante el anlisis de la salida de calor en un elemento de planta usando
las ecuaciones de transferencia de calor, puede ser posible obtener una
estimacin para el consumo de vapor. Aunque la transferencia de calor no es
una ciencia exacta y puede haber muchas variables desconocidas, es
posible utilizarlos datos anteriores exper