Etapas en la realización de un proyecto de Diseño de Plantas.

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL “FRANCISCO DE MIRANDA” ÁREA DE TECNOLOGÍA Aprendizaje Dialógico Interactivo Programa de Ingeniería Química Departamento de Energética Diseño de Plantas Ing. Fanny Yadira Robayo

Unidad I: INTRODUCCIÓN AL DISEÑO DE PLANTAS. EALIZACIÓN DE UN PROYECTO DE DISEÑO DE PLANTA. ETAPAS EN LA R EALIZACIÓN

El propósito de este instrumento es proporcionar al estudiante de la unidad curricular Diseño de Plantas del programa de Ingeniería Química, conceptos, normas y procedimientos utilizados en la preparación de documentos técnicos que son generados durante las fases de INGENIERÍA CONCEPTUAL Y BÁSICA de los proyectos de inversión; esto es porque la calidad del trabajo realizado durante estas fases por el Ingeniero Químico en su carácter de ingeniero de proceso determina en alto grado, el éxito del desarrollo de las fases de Ingeniería de Detalle, Procura y Construcción de la Planta. Este documento contiene información de los siguientes aspectos: 1. Etapas en la Realización de un Proyecto de Diseño de Planta. 1.1. Fase de Investigación y Desarrollo. 1.2. Fase de Ingeniería Conceptual. 1.2.1 Estudio de Factibilidad. 1.2.2 Estudio de Definición. 1.3. Fase de Ingeniería Básica. 1.3.1. Diseño Básico de Proceso. 1.3.2. Diseño Básico de Ingeniería. 1.4. Fase de Ingeniería de Detalle. 1.5. Fase de Procura. 1.6. Fase de Construcción. 1.7. Fase de Puesta en Marcha o Arranque. 2. Documentos Generados en el Desarrollo de la Ingeniería Básica. Identificación del Proyecto. 2.1. Bases de Estudio. 2.2. Bases de Diseño. 2.3. Diagrama de Flujo de Proceso (DFP) 2.31. Plano de Simbología. 2.4. Descripción del Proceso. 2.5. Balance de Masa y Energía. 2.6. Sumario de Propiedades de las Corrientes. 2.7. Lista de Equipos. 2.8. Requerimientos de Servicios Industriales. 2.9. Requerimientos de Catalizadores y Químicos. 2.10. Diagrama de Tubería e Instrumentación (DTI) 2.11. Consideraciones de Diseño de Equipos. “Mira que te mando que te esfuerces y seas valiente; val iente; no temas ni desmayes, porque Jehová tu Dios estará contigo en dondequiera que vayas”. Josué 1:9.

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2.12. 2.13. 2.14. 2.15. 2.16. 2.17.

Hojas de Especificaciones de equipos o Data Sheet. Tabla de Designación de Líneas. Estimado de Carga de Alivio. Guía de Operación. Consideraciones de Toxicidad y Manejo de Sustancias. Consideraciones Ambientales.

1. ETAPAS EN LA R EALIZACIÓN DE UN PROYECTO DE DISEÑO DE PLANTA. Las etapas o fases de realización de un proyecto son:  Fase de Investigación y Desarrollo .  Fase de Ingeniería Conceptual.  Fase de Ingeniería Básica.  Fase de Ingeniería de Detalle.  Fase de Procura.  Fase de Construcción.  Fase de puesta en Marcha o Arranque. Fase de Investigación y Desarrollo. Es la etapa donde se desarrollan las ideas potenciales de procesos y productos a obtener en la planta a diseñar.

1.1.

Fase de Ingeniería Conceptual. En esta etapa se definen el conjunto de operaciones físico y/o químicas que permiten lograr la transformación de las materias primas en productos. Se realiza a través de dos estudios o paquetes de ingeniería: Estudio de Factibilidad y Estudio de Def inición, en los cuales se cuantifican las inversiones requeridas para realizar el proyecto. Esta fase incluye el alcance del proyecto, estudio de mercado, tamaño o capacidad de la planta, localización de la misma y características o especificaciones de las materias primas y productos.

1.2.

1.2.1. ESTUDIO DE FACTIBILIDAD.. En él se desarrolla la evaluación de las distintas tecnologías o alternativas de inversión en base a criterios elegidos para determinar su viabilidad técnica y económica, además de su rentabilidad. Este estudio se utiliza para justificar la toma de decisión de apoyar o no la inversión de capital para la realización de las siguientes fases del proyecto. En este se prepara un estimado de orden de magnitud . 1.2.2. ESTUDIO DE DEFINICIÓN. En él se confirman y detallan las alternativas seleccionadas convenientes técnicas y económicamente en el estudio de factibilidad, adicionalmente se desarrolla el Diagrama de Flujo de Proceso y se establecen las variables de operación. En este estudio se prepara un estimado de costo para estudio. Fase de Ingeniería Básica. Fase en la que se establecen las especificaciones de proceso y las características de cada uno de los componentes y equipos de una instalación, que permiten la ejecución de la ingeniería de detalle, procura, construcción y puesta en marcha de la planta. Concluida esta fase del proyecto se puede realizar un estimado de costo definitivo. La ingeniería básica engloba dos paquetes de ingeniería: DISEÑO BÁSICO DEL PROCESO Y DISEÑO BÁSICO DE INGENIERÍA. 1.3.

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DISEÑO BÁSICO DEL PROCESO. Etapa en donde se establecen las especificaciones de procesos de los equipos basadas en balances de masa y energía de la configuración seleccionada en el diagrama de flujo del proceso. En esta fase se genera un estimado de costo preliminar.

1.3.1.

DISEÑO BÁSICO DE INGENIERÍA. Etapa donde participan todas las especialidades de ingeniería (mecánica, instrumentación, eléctrica y civil) para generar especificaciones de diseño detallado de equipos e información de fabricantes, que permiten preparar un estimado de costo definitivo.

1.3.2.

Fase de Ingeniería de Detalle. Fase donde se desarrollan las especificaciones detalladas correspondientes a las diferentes especialidades de la ingeniería. De esta fase resultan las especificaciones finales para la adquisición de materiales y equipos, así como el plan de ejecución para construcción y el estimado de costos de inversión detallado.

1.4.

Fase de Procura. Fase donde se realiza la compra de materiales y equipos a ser utilizados en el proyecto.

1.5.

Fase de construcción. Esta fase se refiere a la ejecución física de actividades en el sitio de la obra los cuales son: preparación de terreno, fabricación de estructuras, instalación de servicios, erección de edificaciones, instalación de tuberías, equipos, sistemas eléctricos e instrumentos y controles.

1.6.

Fase de Arranque de la Planta. Fase donde se planifica y efectúa la puesta en marcha de plantas e instalaciones y pruebas de garantía. En esta se evalúa la operatividad de la planta y los equipos, a fin de detectar deficiencias de operación y aplicar las acciones correctivas necesarias.

1.7.

2.

DOCUMENTOS GENERADOS EN EL DESARROLLO DE LA INGENIERÍA BÁSICA.

Cada paquete de ingeniería está constituido por un conjunto de documentos relacionados con la fase del proyecto en desarrollo y con el tipo de estimado de costo de inversión, por lo tanto, los niveles de desarrollo y calidad de la información técnica varían de acuerdo al tipo de paquete de ingeniería. A continuación, en la tabla # 01 se presenta una tabla resumen de los diferentes documentos que se generan en el desarrollo de un proyecto por la disciplina de procesos y el grado de definición según la fase de desarrollo donde se ubica el proyecto.


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TABLA # 01: PRODUCTOS DE INGENIERÍA. Fases Paquetes de Ingeniería

Ingeniería Conceptual Estudio de Factibilidad

Estudio de Definición

Ingeniería Básica Diseño Diseño Básico de Básico de Proceso Ingeniería III II

Tipo de Estimado de Costo V IV Documentos 1. Bases de estudio * ** 2. Bases de diseño ** 3. Diagrama de bloques de * proceso 4. Diagrama de flujo de * ** *** proceso (DFP) 5. Descripción del proceso * ** *** 6. Balance de masa y energía * ** *** 7. Sumario de propiedades de * ** *** las corrientes 8. Lista de equipos * *** o s 9. Requerimientos de servicios e * ** *** c industriales o r P 10. Requerimientos de * ** *** catalizadores y químicos a n i l 11. Diagrama de tuberías e * p i instrumentación (DTI) c s i 12. Consideraciones de diseño D *** de equipos 13. Hoja de especificaciones de * *** equipos 14. Sumario de puntos de enlace 15. Tabla de designación de * líneas 16. Estimado de carga de alivio ** 17. Guía de operación ** 18. Consideraciones de toxicidad y manejo de ** sustancias Fuente: CIED, 1997. * Información global; ** Información completa; *** Información detallada

***

*** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** ***

A continuación se presenta una descripción de los documentos antes mencionados, generados en el desarrollo un proyecto y se muestra el procedimiento detallado de elaboración de los mismos como guía para la elaboración del proyecto final de la materia. IDENTIFICACIÓN DEL PROYECTO. 4/19 Ing. Fanny Robayo

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El proyecto debe ser identificado, indicando los siguientes aspectos:  Nombre del Proyecto,  Código del Proyecto,  Cliente,  Empresa Ejecutora,  Fecha,  Número de Revisión,  Supervisor. 2.1. Bases de Estudio. En él se establecen las premisas y lineamientos para la ejecución del proyecto. Este documento debe ser aprobado y firmado por el cliente. Contiene información relativa a:  Capacidad de la unidad de proceso,  Caracterización de la alimentación,  Características y rendimientos de productos y sub-productos,  Disponibilidad y condiciones de servicios industriales,  Factor de servicio ( especifica el tiempo de operación continua de la unidad del proceso),  Facilidades para el manejo y almacenaje para la materia prima, reactivos, catalizadores, productos y sub-productos,  Condiciones de la alimentación y productos en el límite de batería,  Consideraciones ambientales y de seguridad. 2.2. Bases de Diseño. Es el primer documento que se genera en la fase de INGENIERÍA BÁSICA, en él se establecen las condiciones, requerimientos de procesos y lineamientos generales dentro de los cuales se efectúa el diseño de la planta o unidad. Este documento debe ser aprobado y firmado por el cliente y por el jefe del proyecto. Se diferencia de las bases de estudio porque tiene mayor nivel de información y detalle. Contiene:  ESTÁNDARES Y NORMAS A UTILIZAR EN EL PROYECTO ,  SISTEMA DE UNIDADES A UTILIZAR ,  DESCRIPCIÓN GENERAL SOBRE LA PLANTA , señala una breve descripción del servicio de la Unidad de Proceso. En el caso de procesos compuestos por varias unidades se indica una breve descripción y se añade un diagrama de bloques.  INFORMACIÓN SOBRE LAS INSTALACIONES EXISTENTES , (si el proyecto es de remodelación de una planta instalada),  CAPACIDAD DE LA PLANTA ,  CARACTERIZACIÓN DE LA ALIMENTACIÓN , se especifica el origen, tipo y características de cada una de las alimentaciones del proceso. Entre las características se deben indicar la composición, densidad, viscosidad y cualquier otra propiedad relevante del proceso. En caso de fracciones de petróleo en necesario incluir el análisis de destilación. 5/19 Ing. Fanny Robayo

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En el caso de sólidos se debe añadir la distribución y tamaño de partículas, densidad real y aparente, se debe indicar si el sólido es abrasivo, tóxico, explosivo, magnético, etc.  CARACTERÍSTICAS Y RENDIMIENTO DE LOS PRODUCTOS Y SUB -PRODUCTOS, señala la descripción, propiedades, composición y destino de cada uno de los productos. Es importante indicar los límites de contaminantes, así como propiedades físico-químicas y de transporte relevantes como: viscosidad a dos temperaturas diferentes, punto de humo, índice de cetano, octanos, punto de anilina, etc. En caso de procesos de separación, se debe indicar los porcentajes de recuperación. En caso de procesos que involucren una reacción química, se debe incluir los rendimientos de los productos, o un balance de masa experimental.  CONDICIONES DE LA ALIMENTACIÓN Y PRODUCTOS LÍMITES DE BATERÍA , indica en forma tabular las condiciones de presión y temperatura a las que se reciben cada una de las alimentaciones y a las que se debe entregar cada uno de los productos.  REQUERIMIENTOS DEL PROCESO , condiciones específicas del proceso para los cuales se diseña la planta, por ejemplo: conversión que se debe alcanzar, niveles de vaporización máximo, etc.  FACILIDADES PARA EL MANEJO Y ALMACENAJE DE LA MATERIA PRIMA , PRODUCTO Y SUB -PRODUCTOS,  DISPONIBILIDAD Y CONDICIONES DE SERVICIOS INDUSTRIALES , se debe indicar el tipo de servicios industriales disponibles y las condiciones de los mismos en los límites de batería. Se caracterizan de forma global, ya que en el documento de requerimientos de servicios industriales se especifican de forma detallada.  LOCALIZACIÓN DE LA PLANTA ,  FACTOR DE SERVICIO , especifica el tiempo de operación continua de la unidad del proceso.  CONDICIONES METEOROLÓGICAS Y AMBIENTALES , se indican datos de la localidad que pueden ser necesarios para el diseño, como: temperatura ambiente, a bulbo seco y húmedo, máxima y mínima, viento, huracanes, sismos, humedad relativa, presión barométrica (mínima, máxima y promedio).  REGULACIONES AMBIENTALES Y DE SEGURIDAD , se deben mencionar normas de control de emisiones y efluentes del proceso.  MANEJO Y DISPOSICIÓN DE EFLUENTES. 2.3. Diagrama de Flujo de Proceso (DFP). Es un diagrama que muestra las operaciones unitarias de un proceso y su filosofía de control, consiste en una representación simbólica de los elementos esenciales del proceso. Contiene información relativa a:  Esquema del proceso,  Equipos con identificación, descripción de servicios, características y datos de operación normal,  Líneas de proceso y servicios,  Controles básicos del proceso con sus respectivos elementos finales de control,  Tabla con un resumen del balance de masa y energía y propiedades físico-químicas y de transporte requeridas para la especificación de los equipos de proceso.  Cuadro de identificación del proyecto. Para la elaboración del DFP se deben regir por las normas publicadas en la Guí a #02 de la Unidad Curricular Diseño de Plantas, titulada DIAGRAMAS DE PROCESO. Paralelo al DFP y al DTI se debe desarrollar un documento llamado Plano de Simbologí a. 6/19 Ing. Fanny Robayo

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PLANO DE SIMBOLOGÍA. El plano de simbología del proceso es un documento auxiliar del DFP y DTI, en el cual se vacía todo la identificación de los elementos presentes dentro de los diagramas; para facilitar la comprensión e interpretación de los mismos y evitar confusiones. 2.3.1.

Este debe contener:  Descripción de la codificación e identificación de los equipos,  Leyenda de los códigos empleados por tipo de equipo,  Representación simbólica de los equipo como aparecen en el DFP y el DTI, con una breve descripción de los mismos.  Descripción de la codificación e identificación de las líneas de tubería,  Leyenda de los códigos empleados por tipo de línea,  Descripción de la codificación e identificación de las válvulas,  Leyenda de los códigos empleados por tipo de válvula,  Representación simbólica de las válvulas que aparecen en el DFP y el DTI, con una breve descripción de las mismas.  Representación simbólica de las líneas de tuberías que aparecen en el DFP y el DTI, con una breve descripción de las mismas.  Representación simbólica de otros tipos de elementos que aparecen en el DFP y el DTI, con una breve descripción de los mismos; por ejemplo: controladores, juntas de expansión, etc. 2.4. Descripción del Proceso. Éste documento describe el recorrido que sigue la alimentación de un proceso hasta obtener los productos para facilitar la interpretación de los diagramas de flujo correspondientes. Éste documento contiene:  Información mas relevante del proceso,  Caracterización y condiciones de operación del proceso y las variables que se controlan,  Aspectos que se consideran de utilidad para anticiparse a posibles problemas operacionales. Cuando se ha culminado la Ingenierí a Básica la descripción del Proceso debe contar con las siguientes características:  Descripción del recorrido que sigue la alimentación en el proceso hasta obtener los productos.  Capacidad de la unidad de proceso.  Condiciones de operación del proceso que se describe.  Variables que se controlan en el proceso, indicando puntos de ajustes de los controles (por ejemplo: control de temperatura, flujo, etc.)  Procedencia de la alimentación y destino de los productos. A continuación se indica como se preparan los equipos en la descripción del proceso:  Se debe describir el proceso partiendo del origen de la alimentación, indicando la entrada y salida de cada equipo hasta el destino de los productos, basándose en el DFP.  Se deben indicar las condiciones de operación de cada uno de los equipos que conforman el proceso.  Se deben describir los esquemas de control en la medida que se describe el recorrido del flujo a lo largo del DFP, e indicar los puntos de ajuste de las variables que se controlan. 7/19 Ing. Fanny Robayo

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Si se incluyen dentro del proceso equipos como reactores, compresores y torres, en la descripción del proceso se debe incluir el tipo y alguna características tales como: Para reactores: número de lechos, catalizador (si utiliza), tipo de flujo, etc. Para compresores: el tipo y # de etapas. Para torres: número de platos o tipo de empaque.  Se deben indicar las conversiones y los rendimientos de los productos.  Se deben señalar el destino de los productos que se obtienen en el proceso y las condiciones en el límite de batería. 

2.5. Balance de Masa y Energía. Es él documento que proporciona los resultados del balance de masa y energía obtenido, referidos a las corrientes numeradas que se indican en el diagrama de flujo de proceso. Éste contiene:  Descripción de la corriente,  Composición, flujo másico y flujo molar,  Estado físico, fracción vaporizada, entalpía,  Temperatura y presión de operación. El desarrollo del documento balance de masa y energí a se realiza en forma paralela al desarrollo del DPF y el sumario de Propiedades de las Corrientes. En la primera parte del documento la composición y el flujo se indican en términos másicos y en la segunda parte en molares esto para facilitar cálculos de las corrientes gaseosas. Los formatos de presentación para señalar los resultados obtenidos del Balance de masa son los presentados en la tabla # 02 y # 03 respectivamente. Tabla # 02: Balance de Masa y Energía (Másico o en Peso) Corriente # 1 2 3 4 Descripción de la Gas Agua de Vapor agua Corriente natural enfriamiento saturado Componentes Componente 1 Kg/h Componente 2 Kg/h . Kg/h . Kg/h Componente n Kg/h Total Kg/h Temperatura °C Presión Psia


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Tabla # 03: Balance de Masa y Energía (Molar) Corriente # 1 2 3 5 Descripción de la Gas Agua de Vapor aire Corriente natural enfriamiento saturado Componentes Componente 1 Kgmol/h Componente 2 Kgmol/h . Kgmol/h . Kgmol/h Componente n Kgmol/h Total Kgmol/h Temperatura °C Presión Psia 2.6. Sumario de Propiedades de las Corrientes. Es el documento que proporciona un sumario de todas las propiedades requeridas para el diseño de los equipos, como por ejemplo: flujo molar, flujo másico, temperatura, densidad, viscosidad, capacidad calorífica, conductividad térmica, tensión superficial, factor de compresibilidad, presión de vapor, entalpía, etc. En el caso de corrientes formadas por más de una fase, las propiedades se indican tanto para la corriente global como para cada una de las fases. Tabla # 04: Sumario de Propiedades de Corrientes. Corriente # 1 2 3 Descripción de la Corriente Gas Agua de Vapor natural enfriamiento saturado Temperatura °C Presión barg Flujo molar Kgmol/h Flujo másico Kg/h Entalpía KJ/h Calor específico KJ/Kg°C Fracción vaporizada Fase vapor Flujo molar Kgmol/h Flujo másico Kg/h Flujo vol. Std. m3 /h Entalpía KJ/h Calor específico KJ/Kg°C Densidad Kg/m3 Sp.gr.@ aire Viscosidad cP Fase líquida Flujo molar Kgmol/h 9/19 Ing. Fanny Robayo

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Flujo másico Flujo vol. Std. Entalpía Calor específico Densidad Sp.gr. @ agua Viscosidad Fase acuosa Flujo másico total

Kg/h m3 /h KJ/h KJ/Kg°C Kg/m3 cP Kg/h

En la tabla # 04 se presenta un formato para la presentación del sumario de propiedades de las corrientes, sin embargo es importante resaltar que, dependiendo del tipo de proceso, debe añadirse cualquier otra propiedad que sea requerida en el diseño o especificación de equipos o en la determinación de las especificaciones que deben ser cumplidas por el proceso. 2.7. Lista de Equipos. Es un documento que contiene una lista de los equipos con sus características principales. Para preparar este documento se requiere disponer de la versión inicial de las Hojas de Especificación de Equipos. Estos documentos son complementarios entre sí, y se deben revisar y actualizar en forma paralela hasta su total aprobación. En los proyectos se presenta una lista de equipos por cada categoría, por ejemplo: se presenta una lista de equipos para Intercambiadores de Calor, en donde se listan todos los intercambiadores presentes en la planta con sus respectivas características. A continuación se listan los equipos mayormente utilizados y la información característica que debe contener de cada uno de ellos la lista de equipos respectiva. Lista de Intercambiadores de Calor Código o # del equipo E-214 Número de carcazas Número de carcazas conectadas en serie Número de carcazas conectadas en paralelo Tipo de servicio (se debe especificar por donde circula el fluido frío y el caliente) Tipo de Intercambiador Tipo de cabezal según TEMA Calor intercambiado Área total de transferencia Coeficiente total de transferencia de calor Diámetro de los tubos Longitud de los tubos Diámetro de la carcaza Potencia total consumida por unidad (solo aplica para enfriadores por aire) Temperatura de diseño de los tubos Presión de diseño de los tubos

E-215


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Temperatura de diseño de la carcaza Presión de diseño de la carcaza Nombre del equipo Lista de Bombas Código o # del equipo P-201 Describir brevemente el tipo de servicio Tipo Capacidad Normal Capacidad Máxima Presión de descarga Máximo diferencial de presión (en altura de líquido) Temperatura de Bombeo Densidad a la temperatura de bombeo Viscosidad a la temperatura de bombeo Potencia requerida estimada Potencia instalada Nombre del equipo Lista de Mezcladores M-654

Código o # del equipo Tipo de servicio Tipo Velocidad del Impulsor Volumen de Trabajo Potencia requerida por el líquido Potencia instalada en el motor Temperatura de diseño del recipiente Presión de diseño del recipiente Tamaño (diámetro x longitud) Material de construcción Nombre del equipo

P-202

M-985

Lista de compresores y/o Ventiladores: Código o # del equipo K-358 Tipo de servicio Tipo Flujo normal Presión en la succión Presión en la descarga Temperatura en la succión Temperatura de salida del enfriador Peso molecular del gas en la succión Potencia Isentrópica estimada Potencia instalada Nombre del equipo 11/19 Ing. Fanny Robayo

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Lista de Recipientes Código o # del equipo Tipo de servicio Temperatura de diseño Presión de diseño Tamaño, Diámetro x longitud Volumen total Tipo de internos Material de construcción de la carcaza Material de construcción de los internos Nombre del equipo

Código o # del equipo Tipo de servicio Temperatura de diseño Presión de diseño Potencia estimada Calor Tipo de internos Capacidad en Flujo másico Capacidad en flujo volumétrico Nombre del equipo

Lista de Hornos F-101

Lista de Reactores R-457

Código o # del equipo Tipo de servicio Tipo de reactor Temperatura de diseño Presión de diseño Tamaño, Diámetro x longitud Tipo de internos Material de construcción de la carcaza Material de construcción de los internos Nombre del equipo

Lista de Columnas Código o # del equipo Describir brevemente el tipo de servicio Temperatura de diseño Presión de diseño Tamaño, Diámetro x longitud Tipo de Platos # de platos Material de construcción de la carcaza

F-201

R-985

F-205

R-214

C-874


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Material de construcción de los platos Nombre del equipo 2.8. Requerimientos de Servicios Industriales. Es un documento que establece los criterios específicos considerados en servicios industriales. Contiene información de:  Determinación cualitativa y cuantitativa de los requerimientos de servicios industriales (agua de enfriamiento, agua de alimentación a calderas, agua de proceso, vapor, condensado de vapor, combustible, gas inerte, aire para planta, aire para instrumentos, electricidad),  Especificación de las condiciones de entrada y de retorno de la planta a que son requeridos (presión, temperatura, humedad, calidad),  Forma de suministro (red de tuberías, cilindros y otros). Para preparar este documento se requiere disponer de la versión aprobada del documento Bases de Diseño, la versión inicial de Ho ja jas de Especif icación de Equipos y DFP. A continuación se lista la información característica requerida para cada servicio. Agua de enfriamiento. l e d o p o i g u i d q ó e C

o i c i v r e S

o o i ñ r d e o b s l r i a o d C s d e a d

l u e e l e e o a d a d a d d r e a a e d d u u m o a ñ o j g r j u e p s a i u a o l u g m a r r a l d n F F a e t n e

a u d t i a r l e a s p e m d e T a r

a u d t i a r l e a s p e m d e T a r

o i c a s v r e e n s b O

E-201 E-321 Condensado y Agua para calderas (BFW). l e d o p o i g u i d q ó e C

e d d a o s o i c l n j a e o s u á l F M m r d o n o N C

o i c i v r e S

e e e d e e d d d d a d s o o o c l o o n j i o o j c ñ e l c ñ W s a W u u F F i i l m s e d s e B F á r B F á s á i s n M i o o M d C M D N

d e a d s n o e o p d i T n o C


CV-962 CV-568 Aire y Nitrógeno. l e d o p o i g i u d q ó e C

o i c i v r e S

t l t e o n a n a e a e a e a e o e o d s l r r r r n l n ñ e e o d a a d a d a t d a s ñ d e m a a e e e r m d o p n m p m p p g g s m a e o o o o o u j e u j e a r j e t i j ó r j ó i s s r r e r o l r D N r t o l u i u i u i u t u t r t r l o r n l l l i D i i a s s P N N s F A n F A F A l F N F N e A n d P I o I


F-321 F-452


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Vapor. l e d o p o i g u i d q ó e C

a i c n e t o P

o i c i v r e S

o r d o a r l a e C n e G

e e n e u n d d t ó e r a n ó a i o d o o o o r e c n i i e j c e d a ó c c d u i a i i c o p r s d s l s p a r i a p s i V á n F á m r e e e T p r p e m o o P O m T c

o u e i t d a o c a s r e n ñ e d ó e v e i p a s i s r e n r s m e r D b e P T O

F-250 V-965 Electricidad. l e d o p o i g i u d q ó e C

o i c i v r e S

r r o o o o a a a a e e t t a d j l a d j ñ a d o l a d o ñ i i i i e a e e c i c i c i c i e r l r m a l m s s m n r n n n r m e e e e l i i e e e r e e l r e u u u t u t t t D D e o r o q e o o q r o q o q o n o e r n r e e e e P e P P P r p r p d r o r o d p p

s o s U s o r t O

e o d i c r i o t v c r a e F s

n o i c a s v r e e s b O

P-985 P-963 K-987 T-985 Combustible: l e d o p o i g i u d q ó e C

o i c i v r e S

a o g i r r d a o b l r c a o a C s l b r a o p

l e d a o i c n n r o e H i c i f E

l e o e e o l e e l l l o d i l b b b b e i i ñ l i l i r a t t t t o e d s e c s e e s m e e s c r u r c r s i u u o u d i f í o o o b b r b r b D p o r i o p m e o m o p m N T m P l a a o o o o d a c c c C c c

n o i c a s v r e e s b O

CV-963 2.9. Requerimientos de Catalizadores y Químicos. Es un documento que contiene los químicos utilizados en el proceso, (arranque, operación normal y parada) consumo y características de pureza y propiedades químicas de catalizadores e inertes y el volumen requerido de los mismos. Con respecto al los químicos utilizados en el proceso este documento debe contener: el consumo y características de pureza y propiedades químicas; con respecto a los catalizadores, se debe identificar los reactores, el tipo de catalizador utilizado y el volumen requerido del mismo. La preparación de este documento se lleva a cabo cuantificando las cantidades de químicos a partir del balance de masa, las características de pureza y propiedades químicas se extraen del documento Bases de Diseño, y el volumen y tipo de catalizador a ser utilizado, se encuentra disponible en las ho ja jas de especif icaciones de los reactores. 2.10. Diagrama de Tubería e Instrumentación. Es un documento que contiene los detalles mecánicos de equipos, tuberías y válvulas, así como también los lazos de control para garantizar una operación segura en la planta. 14/19 Ing. Fanny Robayo

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Esta información sirve de guía para llevar a cabo las actividades de ingeniería y construcción de la planta, por lo cual su preparación requiere de un alto grado de precisión y completa información. Los tipos de DTI preparados en el desarrollo del proceso son:  DTI del proceso,  DTI de servicios industriales y sistemas de efluentes. Para la elaboración del DTI se deben regir por las normas publicadas en la Guí a #03 de la Unidad Curricular Diseño de Plantas, titulada DIAGRAMAS DE PROCESO. Paralelo al DTI se debe completar el documento llamado Plano de Simbologí a, anteriormente descrito. 2.11. Consideraciones de Diseño de Equipos. En este documento se establecen los criterios específicos considerados en el diseño de cada uno de los equipos. En este documento se debe destacar:  Norma aplicada, en el diseño del equipos,  Criterio de relación diámetro-longitud,  Orientación,  Intervalo de control,  Tipo de equipo,  Servicio esencial o vital,  Criterio de dimensionamiento de boquillas,  Velocidad y caída de presión por longitud de tuberías, etc. Adicionalmente se deben especificar los factores de “sobre diseño” de los equipos y algunas otras características especiales consideradas. Se deben aclarar aspectos difíciles del diseño y suministrar información para facilitar la fase de ingeniería de detalle 2.12. Hoja de Especificaciones de Equipos, o Data Sheet. Este documento se emite para cada equipo (una por equipo, por ejemplo se tienen 3 intercambiadores, se deben contar con 3 hojas de especificaciones una por cada uno ) y en él se describen las especificaciones de procesos y mecánicas, y dibu jo jos esquemáticos con las dimensiones principales. Contiene información necesaria para la selección y solicitud de cotizaciones a los diferentes fabricantes y/o proveedores de los equipos requeridos. Para preparar este documento se requiere disponer de la versión aprobada del documento BASES DE DISEÑO, BALANCE DE MASA Y ENERGÍA, SUMARIO DE PROPIEDADES DE LAS CORRIENTES y de la versión inicial del DFP. A continuación se presentan ejemplos de preparación de hoja de especificaciones o Data Sheet para bombas centrífugas, recipientes a presión, e intercambiadores de calor tubo y carcaza.


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Hoja de Especificaciones de Recipientes (Columnas, reactores, acumuladores). Identificación del equipo, modelo Identificar el nombre del cliente y la unidad de proceso donde estará ubicado el recipiente Localización y # de serial Tipo de servicio del equipo y # de equipos que se requieren Información sobre el fabricante Sección de Datos Mecánicos / Operación Temperatura de trabajo, normal, máxima y mínima Presión de trabajo, Normal, Máxima y mínima Presión de trabajo en condiciones de vacío normal y mínima Temperatura de diseño, alta / baja Presión de diseño, interna / externa Presión de prueba hidrostática Densidad del fluido que maneja Viscosidad Diámetro de la carcaza Di/De Volumen total Volumen normal de líquido Tipo de columnas, de plato o empaques Tipo de plato, distancia entre plato, peso de cada plato Tipo y tamaño de empaque, # de secciones empacadas, # de redistribuidores Hojas de Especificación de Bombas Centrífugas. Aplicación de la hoja de especificación, (por oferta, compra o para fabricar) Identificación de la bomba (código) Identificación del cliente y la unidad de proceso donde esta o estará ubicada Ubicación de la unidad del proceso y el número de bombas requeridas para el servicio. Servicio, (se debe describir brevemente el servicio de proceso de la bomba) Información del fabricante, modelo y # de serial Sección de Información General Si la bomba trabaja en paralelo, # de Bombas accionadas por motor y # accionadas por turbinas Si la bomba trabaja en serie, # de la o las bombas con las bombas que trabaja en serie Identificación del accionador sea motor y/o turbina según el tipo. Identificación del proveedor del accionador sea motor y/o turbina . Identificación de la data sheet del accionador sea motor o turbina. Sección de Condiciones de Operación Capacidad de bombeo, normal a condiciones normales de funcionamiento y el nominal según el intervalo de funcionamiento Presión de succión máxima y nominal Presión de descarga Diferencial de presión Cabezal diferencial 16/19 Ing. Fanny Robayo

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N.P.S.H disponible Potencia hidráulica Tipo de Servicio, continuo o intermitente Sección del Líquido Tipo y/o nombre del líquido Temperatura de bombeo normal, máxima y mínima Gravedad específica Viscosidad normal, máxima y mínima Presión de vapor a la temperatura de bombeo Agente corrosivos y erosivos, se debe indicar si el fluido a manejar cuenta en su composición con agentes erosivos y corrosivos, y su concentración para la selección del material Concentración de cloruros en PPM y concentración de sulfuro de hidrógeno en PPM Indicar si el líquido manejado es toxico, inflamable y otra característica importante. Datos del sitio de instalación Elevación (msnm) y presión atmosférica Temperatura ambiental máxima y mínima % Humedad relativa máxima y mínima Características de la bomba Velocidad de giro # de curva del fabricante Diámetro del impulsor nominal, máximo y mínimo Potencia nominal, y eficiencia N.P.S.H. requerido Tipo de bomba Diámetro de brida de succión y de descarga. Hoja de Especificación de Intercambiadores de Calor Tubo y Carcaza: Cliente y ubicación de la unidad de proceso Identificación del equipo y # de equipo requeridos Tipo de servicio Tipo según TEMA y posición, Fabricante # de carcasas requeridas para el servicio, e indicar el arreglo de las mismas (seria o paralelo) Superficie activa de c/carcaza y área total efectiva Características de la unidad Nombre del fluido Flujo total Vapor Líquido Vapor de agua Agua Fluido no condensable

Unidad Tubo Carcaza


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Temperatura Presión Densidad del líquido Densidad del vapor Viscosidad del líquido Viscosidad del vapor Peso molecular de los gases Tipo de tubos lisos o con aletas Carcaza Di y De Deflectores Peso molecular de los gases no condensables Calor específico del líquido Calor específico del vapor Conductividad térmica del líquido Conductividad térmica del vapor Calor latente Velocidad Caída de presión permitida y calculada Resistencia al ensuciamiento Calor transferido Coeficiente de transferencia de calor Construcción de una carcaza Presión de diseño Temperatura de diseño # de pasos por la carcaza Tamaño de la boquilla # de tubos, longitud, pitch Tipo de tubos lisos o con aletas Carcaza Di y De Deflectores 2.13. Tabla de Designación de Líneas. En éste documento se mencionan las líneas de procesos y servicios. Contiene información de:  Diámetro nominal de la tubería,  Sigla del proceso o servicio,  Número de la línea,  Requerimientos de aislamientos, etc. Para preparar este documento se requiere disponer de la versión aprobada de los documentos Sumario de Propiedades de las Corrientes y el DTI.


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A continuación se lista la información que debe contener el documento Tabla de Designación de líneas: Número de la línea TP-93214 TP-96544 TO-96541 Procedencia de la línea Destino de la línea Fluido que transporta Fase del fluido Presión normal de operación del fluido Temperatura normal de operación del fluido Densidad del fluido, a condiciones de operación Viscosidad del fluido, a condiciones de operación Flujo másico del fluido, a condiciones de operación Flujo volumétrico estándar Velocidad del fluido en la línea Diámetro nominal de la línea Clase de material de la línea Presión de diseño de la línea Temperatura de diseño de la línea Tipo de aislamiento Espesor del aislamiento Número del DTI, de donde se origina la línea


Etapas en la realización de un proyecto de Diseño de Plantas.

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