Universidad Popular De La Chontalpa.
Mecánica de fluidos.
Integrantes de equipo: Celiano Jiménez Landero Mariana Jiménez Méndez Joel cruz García Paula Maritza Sánchez Sánchez.
Almacenamiento de gas LP en esfera.
El almacenamiento constituye un elemento de sumo valor en la explotación de los servicios de hidrocarburos ya que:
•Actúa como un pulmón entre producción y transporte para
absorber las variaciones de consumo.
•Permite la sedimentación de agua y barros del crudo antes de
despacharlo por oleoducto o a destilación.
•Brindan flexibilidad operativa a las refinerías.
•Actúan como punto de referencia en la medición de despachos de
producto, y son los únicos aprobados actualmente por aduana.
El gas es un estado de agregación de la materia en el que las moléculas
tienen
una
menor atracción
unas
con
otras
en
comparación con los estados sólido o líquido. Dicho en otros términos,
en
estado
gaseoso
las
moléculas
tienen
mayor
separación entre ellas que en el estado líquido.
Cuando los gases son sometidos a un aumento de presión o temperatura con la finalidad de cambiar su estado a líquido se dice que fueron sometidos a licuefacción. Los llamados gases licuados pasan a estado líquido para su almacenamiento, pero al ser liberados de la presión sus moléculas recuperan movilidad y regresan al estado gaseoso original.
Uno de los gases licuados que más se utilizan tanto en la industria como en el hogar es el gas licuado de petróleo, también llamado gas LP o GLP.
El gas licuado de petróleo (LP) es, como su nombre lo indica, una mezcla o licuefacción de gases disueltos en el petróleo. En general, se considera que el gas LP es una mezcla de butano y propano, aunque también toma componentes de los gases naturales que son fáciles de licuar.
El proceso para la refinación del gas LP es el siguiente:
1. El petróleo crudo que se ha extraído de los pozos petroleros entra en una primera fase de refinación. 2. De la primera fase de refinación se obtiene una serie de productos refinados, entre lo que se encuentra el gasóleo. 3. El gasóleo es sometido al proceso conocido como craqueo catalítico. 4. En un reactor primario que cuenta con catalizadores a altas temperaturas, los gases producidos por el craqueo se convierten en gas LP.
¿Por qué el gas LP se almacena en esferas? Básicamente se debe a que todo gas fuera de su forma libre, ejerce una presión en el molde en el que se almacene. Y bueno, como debes suponer, que entre menos pliegues tenga el tanque es menor el riesgo de que el gas reviente el contenedor. De esta forma, se obliga a que el gas reparta la presión hacia el exterior de forma uniforme.
También se dice que el tanque esférico es el recipiente que soporta mayor presión por su estructura; y como sabrás, los gases cuando son almacenados están sujetos a varios kilos de presión.
Otro autor dice que todo gas almacenado ejerce presión sobre la superficie, el hecho que los depósitos sean cilíndrico evita que las fuerzas que dicho gas ejercen no tengan un punto de apoyo como seria si los depósitos tuvieran aristas y ahí se concentrarían las fuerzas por eso no tienen bordes interiores y así la presión se desliza por dentro.
Como están construidas las esferas. Son equipos utilizados para el almacenamiento de líquido o gases y a la vez protegidos de la influencia de la naturaleza. Además de servir para el almacenamiento de crudo que viene del campo, con equipos claves para el proceso de deshidratación, ya que es allí donde se separa el agua del crudo para luego ser drenada.
Los tanques son recipientes generalmente metálicos capaces de almacenar fluidos eficientemente dependiendo del diseño y la construcción de estos, y de las características físicas y químicas de los hidrocarburos por almacenar está la siguiente clasificación.
1. Por su construcción (empernados y soldados) 2. Por su forma (cilíndricos y esféricos) 3. Por su función de (techo fijo y techo flotante)
Si se dispusiera almacenar gas licuado de petróleo a presión atmosférica,
se
requerirían
tanques
que
mantuvieran
una
temperatura de –42°C, con toda la complejidad que ello implica. Por esto, se utilizan recipientes a presión con forma esférica o cilíndrica que trabajan a una presión interior de 15 kg/cm2 aproximadamente y a temperatura ambiente. Estos recipientes se diseñan de acuerdo a normas API, que consideran el diseño del recipiente a presión como lo hace el Código ASME sección VIII. Comparados con un tanque, la ventaja fundamental que presentan estos equipos es que cuando se los saca de servicio se los puede inspeccionar visualmente a ambos lados de la chapa en su totalidad (piso de tanques) Estos recipientes no utilizan VPV ni ningún otro sistema para el vaciado o llenado. Esto se debe a que se trabaja con el equilibrio líquido –vapor del GLP que haya en su interior. Al bajar la presión (vaciado), más producto pasa a la fase vapor. Durante el llenado, el aumento de presión hace que el producto vuelva a la fase líquida. La presión es aproximadamente constante. De todas formas, las válvulas de seguridad ventean a la línea de antorchas ante cualquier aumento de presión (ejemplo: aumento de temperatura en verano)
Las esferas se construyen en gajos 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 cigarros, todas las soldaduras deben ser radiografiadas para descartar fisuras internas que se pudieran haber producido durante el montaje. Cuentan con una escalera para acceder a la parte superior para el mantenimiento de las válvulas de seguridad, aparatos de tele medición, etc.
La calibración es el proceso para determinar la capacidad total del tanque, o las correspondientes capacidades parciales a diferentes alturas.
Las calibraciones de tanques son de gran interés para la industria del petróleo, esto afecta tanto al vendedor como al comprador del producto si son realizadas de manera no adecuada, es por eso que tienen que chequear y verificar las mediciones las partes involucradas.
La calibración por medidas API 2552, es un método que se aplica a esferas
y
esferoides
y
a
tanques
de
forma
regular.
Los equipos utilizados en la calibración de tanques para el método API 2552 son: cintas para la medición de las circunferencias, cintas para la medición de altura, medidor de espesor por ultrasonido, estación o teodolito, entre otros. Todos los equipos tienen que estar en buenas condiciones de trabajo. Además las cintas tienen que ser de una misma muestra y libre de envolturas.
Método Geométrico
Debido a la propia forma esférica del tanque la medición externa usando el procedimiento descrito en el Método de Encintado se torna extremadamente difícil de ejecutar. Es por ello que se procede a calcular el volumen total de la esfera tomándose fundamentalmente tres medidas. La primera consistirá en medir con una cinta métrica el ecuador de la esfera y las siguientes dos mediciones pasando verticalmente por los polos y formando en este punto un ángulo de 90º. El cálculo de volúmenes parciales a diferentes alturas de medición se hará mediante fórmulas o una tabla de Volumen parcial vs. Nivel de líquido medido en el interior de la esfera.
En este tipo de tanque se establecen dos líneas de capacidad principales. Una de ellas se denomina línea de capacidad de fondo situada en el punto inferior interno del tanque que pasaría tangencialmente y otra en el punto superior del interior del tanque denominada línea tope de capacidad. En estos tanques no existe agua libre en el fondo.
Método Volumétrico.
Como primer paso el tanque debe llenarse con agua hasta alcanzar su capacidad total. Posteriormente se irá descargando esta agua en tanques patrones ya calibrados utilizados con este fin y luego efectuar las mediciones de volumen en el mismo por cada pulgada que baje el nivel en el interior del tanque esférico en las zonas que comprenden el 1/4 inferior y el 1/4 superior de su línea central y cada 5.08 cm. en la zona intermedia.
MEDIDAS DE SEGURIDAD
Los tanques esféricos, deberá estar ubicado en forma tal que permita la máxima dispersión de vapores mediante la libre circulación de aire. Los contornos del suelo y obstáculos deberán ser tomados en cuenta para dicho efecto. Los tanques esféricos tendrán un arreglo en filas de no más de dos tanques. Al menos un lado de cada tanque será adyacente a una vía de acceso.
Protección
contra
incendios
por
enfriamiento
con
agua
En las áreas de almacenamiento a presión, el agua debe ser el principal recurso de protección contra incendios, como medio de enfriamiento.
• Para cada tanque la suma de los gastos de las boquillas de
aspersión, debe ser equivalente por lo menos, al volumen de agua necesario
para
cubrir
la
superficie
total
del
recipiente.
• Todos los miembros estructurales que soportan una esfera, deben
estar protegidos desde la base hasta su unión con el cuerpo del recipiente, con recubrimientos contra fuego, el cual se debe sellar para
evitar
la
entrada
de
agua.
• Cada esfera se debe proteger individualmente y las tuberías de
los anillos de enfriamiento, deben ser de acero inoxidable o de acero al carbón con recubrimiento galvanizado (ASTM A53). Para el uso de acero inoxidable, se debe asegurar una concentración de cloruros en el agua menor a 50 ppm a una temperatura de 50 °C, en caso de sobre pasar esa condición, usar acero al carbón con
recubrimiento galvanizado. Para acero al carbón galvanizado, se deben prefabricar las piezas con juntas soldadas, dejando en sus extremos bridas y posteriormente galvanizarlas tanto por su interior, como por su exterior; el número de secciones en que se divida el anillo de aspersión, debe ser suficiente para permitir ensamblar las piezas en campo. El cambio de especificación de acero al carbón a acero inoxidable o galvanizado, debe ser hasta la brida de la última válvula.
• La alimentación de agua de la red contra incendio, debe ser de
puntos
diametralmente
opuestos
y
tomados
de
diferentes
secciones del circuito de la red general, éstos se deben seleccionar tomando en consideración los ramales más cercanos, vientos reinantes y accesibilidad.
• El suministro de agua debe ser por control automático y manual,
cada uno con capacidad suficiente, para conducir el volumen requerido para la protección de la superficie total de la esfera.
• El suministro por control aut omático, debe ser a través de dos
válvulas de control automático, una para el hemisferio superior y otra
para
el
hemisferio
inferior,
de
manera
que
permita
independizar selectivamente el enfriamiento de los hemisferios.
• El suministro manual, también deb e ser por medio de dos válvulas
de apertura y cierre rápido (tipo bola), una para el hemisferio superior y otra para el hemisferio inferior. Se deben localizar un lugar accesible y sin riesgos al personal que la opere en caso de emergencia.
• Se debe tene r un manómetro y válvula de prueba de la red, para
verificar que la tubería de agua contra incendio garantice la demanda de agua requerida para el riesgo del equipo a proteger.
Protección adicional
• Los tanques deben contar con una válvula de aislamiento de
activación remota o válvula de aislamiento operada a distancia (VAOD) tipo bola o válvula de mariposa de triple excentricidad, de cierre rápido y hermético (cero fugas), de operación remota.
• Se debe incluir además de la válvula de aislami ento, una válvula
de seguridad interna operada hidráulicamente en la boquilla de entrada/salida
de
la
esfera.
• Las tuberías que alimentan el fluido hidráulico, deben ser
independientes para cada tanque de almacenamiento esférico y tener sus válvulas de control automático por caída de presión.
• Los tanques esféricos que almacenen Gas LP, gasolinas o
cualquier otro producto con densidad menor a la del agua y que no reaccionen químicamente con ella, deben tener una toma para inyección de agua contra incendio en la tubería de llenado, para que en caso de fuga de producto en las boquillas del fondo de la esfera, el nivel de agua desplace al hidrocarburo y la fuga sea de agua, que representa un menor riesgo y permita tomar acciones para
su
control.
• La toma para inyección de agua contra incendio debe estar
ubicada fuera del dique y ser de fácil acceso, debe tener una toma hembra para servicio de contraincendios, con dos válvulas de bloqueo, una válvula de bola y una de compuerta, y para evitar retroceso de flujo con dos válvula de no retroceso (check), el punto de interconexión con la tubería de llenado, debe estar entre la válvula de bloqueo y la válvula de aislamiento operada a distancia (VAOD).
Propiedades de las esferas - Casco de la esfera: ASTM-537 grado 75 - Estructura de soporte: A-36 - Registros hombre m1 y m2: ASTM-516 grado 70
Además cuenta con las siguientes características:
- Densidad de 56,637.29 Kg./ m3 - Capacidad almacenaje gas líquido de 5,490.00 m3 - Capacidad almacenaje máximo de agua: 6,482.43 m3 - Presión de operación: 3.55 Kg. /cm2 - Temperatura de operación: 10 ºC - Presión de diseño: 8.02 Kg. / cm2 - Eficiencia de soldadura: 100% - Radiografiado: 100% - Sobre espesor por corrosión: 3.00 mm - Normas para cálculo del cuerpo Esférico y espesor: B.SL. 5500/1515 - Normas espesor para la estructura del soporte: A.I.S.C
- Esfera al piso: 2.00 mts - Diámetro de la esfera: 23.14 mts - Número de soportes: 12 - Tipo de soportes y barandillas: TUBULAR - Escalones y plataformas de descanso: REJILLA IRWING
Bibliografía
•Biblioteca del IAPG: http://www.iapg.com / •El abece del petróleo y d el gas: http://www.educ.ar/educar/superior/biblioteca_digital/disciplinas/verdoc bd.jsp?Documento=116436 •Manual del com bus tible: http://www.repsolypf.com/esp/argentina/bienvenidoalinfinito/manualco mbustible/manual.htm •Adm inistración de En er g ía d e lo s EEUU: http://www.eia.doe.g ov/oiaf/ieo/index.htm l •BTE: http://www.baillietank.com/products.htm
