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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO ACADEMICO DE ENERGIA Y FISICA
CURSO PLANTAS CONSUMIDORAS DE ENERGIA SEPARATA I UNIDAD LAS PLANTAS CONSUMIDORAS DE ENERGIA Y LOS FLUIDOS ENERGETICOS INDUSTRIALES
AUTOR: MG. ROBERT FABIAN GUEVARA CHINCHAYAN. POSTGRADO EN USO EFICIENTE Y AHORRO DE ENERGIA
NUEVO CHIMBOTE, 2013.
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PRESENTACION
LA PRESENTE SEPARATA DE PLANTAS CONSUMIDORAS DE ENERGIA Y FLUIDOS ENERGETICOS INDUSTRIALES DE LA I PLANTAS
CONSUMIDORAS
PRESENTAR
LOS
DE
CONTENIDOS
ENERGIA
UNIDAD DEL CURSO DE TIENE
CONCEPTUALES
POR
FINALIDAD
REFERENTE
A
LAS
CARACTERISTICAS DE LAS PLANTAS CONSUMIDORAS DE ENERGIA, CLASIFICACION , FORMAS DE ABASTECIMIENTO DE LA ENERGIA E INDICADORES DE PLANTA. ASI MISMO SE DETALLAN DE MANERA RAPIDO LAS CARACTERISTICAS DE LOS DIVERSOS FLUIDOS ENERGETICOS USADOS EN LA INDUSTRIA.ASI MISMO SE BRINDAN NOCIONES BASICAS REFERENTES A SEGURIDAD EN LA INDUSTRIA. ESPERANDO QUE LA PRESENTE SEPARATA SEPARATA PERMITA PERMITA SER LA BASE DEL APRENDIZAJE EN ESTE CURSO DE ESPECIALIDAD, EL AUTOR AGRADECE LA ACEPTACION DE ESTA, ESPERANDO SUS GENTILES SUGERENCIAS PARA SU MEJORA.
EL AUTOR
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INDICE
1.
LA ENERGIA EN LA INDUSTRIA
4
2.
PLANTAS CONSUMIDORAS DE ENERGIA
6
3.
SUMINISTRO DE ENERGIA
6
3.1 SUMINISTRO CONVENCIONAL
6
3.2 GENERACION ELECTRICA AUTONOMA
7
3.3 COGENERACION DE ENERGIA
7
4.
CARACTERIZACION DE UNA PLANTA CONSUMIDORA DE ENERGIA
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4.1 INDICADORES
10
4.2 DIAGRAMAS DE SANKEY
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5.
FLUIDOS ENERGETICOS INDUSTRIALES
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5.1 SISTEMAS DE AIRE COMPRIMIDO
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5.2 SISTEMAS DE VENTILACION INDUSTRIAL
16
5.3 SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO
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5.4 SISTEMAS DE DISTRIBUCION DE AGUA INDUSTRIAL
23
5.5 SISTEMAS DE REDES DE VAPOR
25
5.6 SSITEMAS DE DISTRIBUCION INTERNA DE GAS NATURAL
27
5.7 SISTEMAS DE DISTRIBUCION ELECTRICA INTERNA
29
5.8 SISTEMAS DE GAS LICUADO DE PETROLEO
32
5.9 SISTEMAS DE FRIO INDUSTRIAL
33
5.10 SISTEMAS DE DISTRIBUCION DE ACEITE HIDRAULICO
35
6.
ASPECTOS IMPORTANTES DENTRO DE UNA PLANTA CONSUMIDORA DE ENERGIA
37
6.1 SEGURIDAD INDUSTRIAL
37
6.2 NORMA NFPA 704
37
6.3 CODIGO INTERNACIONAL DE COLORES PARA TUBERIAS
40
BIBLIOGRAFIA
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PLANTAS CONSUMIDORAS DE ENERGIA Y LOS FLUIDOS ENERGETICOS INDUSTRIALES
1. LA ENERGIA EN LA INDUSTRIA: INDUSTRIA: Para la actividad industrial es fundamental la existencia, y el consumo, de energía que mueva los ingenios y las máquinas. En épocas preindustriales las fuentes de de energía eran renovables: renovables: cursos de agua, vientos y animales eran un factor de localización fundamental, puesto que sin ellas no puede haber industria. Con la revolución industrial y la invención de la máquina de vapor por James por James Watt en 1767, en 1767, la industria se libera un poco de esa dependencia tan estricta. Sin embargo, la máquina de vapor funciona con agua y carbón, carbón, ya sea este mineral o vegetal, y por lo tanto alcanza su óptimo de producción en lugares en los que haya estos dos recursos en abundancia. Las primeras industrias, que funcionan principalmente con máquinas de vapor, se localizan en regiones carboníferas, de carbón mineral, que es más barato que el vegetal, y en zonas húmedas, en donde el agua (aún no se habían regulado los ríos) era abundante. Son regiones como el Ruhr (Alemania), Inglaterra, (Alemania), Inglaterra, el el norte de los Apalaches los Apalaches o Asturias, en Asturias, en España. España. La liberación definitiva se consigue con el abaratamiento del transporte, la producción de energía de energía eléctrica y su transporte a larga distancia. Cosa que sólo ocurre en el siglo XX. Hoy XX. Hoy en día la mayor parte de las máquinas industriales son eléctricas; y para las que no lo son el transporte de carbón, petróleo o gas es muy barato. Además, existe una política, (a muchos países del mundo) de precios uniformes para el consumo de electricidad. Esto ha permitido liberar totalmente a la industria de una localización cercana a las regiones productoras de energía. En el Perú ,la evolución industrial ha tenido fases desde la industria del salitre ( siglo XIX) , industria del caucho (Inicios del siglo XX), industria de fabricación de harina y aceite de pescado ( años 70-80 del siglo XX) y con el “boom” del desarrollo minero, donde donde la característica de la energía tenido
un papel muy fundamental para los objetivos que se plantean. El suministro de energía eléctrica en la actualidad se realiza principalmente a través del sistema interconectado , sistemas aislados o por la generación autónoma a través de grupos electrógenos , con un grado de electrificación superior al 80% actualmente, mientras que aun el suministro de combustible esta aun supeditado a los altos costos de transportes , impuestos y fletes tal como lo es para el petróleo residual 500 y al biodiesel , altos costos en la construcción de gasoductos gasoductos de gas natural ( los cuales se ven suplidos en
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parte por el abastecimiento vía gasoducto virtual) y los climatológicos en el mar peruano que afectan al transporte de GLP vía marítima que afectan a gran parte del país ( tal como sucede estos días de abril , debido a problemas de marea alta que imposibilitan la descarga de los transporte de GLP en los terminales del Callao). En el caso de España las principales regiones productoras de energía son Castilla y León, los Pirineos, Galicia y Castilla-La Mancha; sin embargo, las regiones más consumidoras son Madrid y el Levante. En general, en todos los países las regiones productoras son pobres y están despobladas; ya que la producción de energía es una de las actividades más contaminantes, con más impacto ambiental y que más rechazo producen entre la población. Por el contrario, las regiones consumidoras son las más ricas y pobladas. En todo caso, las zonas donde se produce la energía están alejadas de los núcleos importantes de población, aisladas en regiones montañosas; pero las zonas de mayor consumo son las ciudades y su entorno industrial. El recurso energético básico para la producción industrial en el mundo es la energía eléctrica, salvo para el transporte, los altos hornos y la propia producción de energía eléctrica. La producción de electricidad necesita otras fuentes de energía, de las que no puede prescindir. Dos son las fuentes de energía básicas, para la producción eléctrica: la hidroelectricidad y la termoelectricidad. La posibilidad de instalar potencia eléctrica por medios térmicos es muy superior a la hidroelectricidad, ya que no precisa de condiciones naturales favorables, y es apta para ubicarse en regiones secas o llanas. Existen otras formas de producir electricidad, con recursos energéticos renovables: eólica, solar, geotérmica, etc.; pero tienen el mismo inconveniente que la hidroelectricidad: necesitan unas condiciones naturales óptimas, y su producción no se podrá incrementar mientras que no se consiga un cambio tecnológico sustancial. Sólo la energía solar puede llegar a ser ubicua, si se consigue la tecnología necesaria. Un caso muy particular es el uso del bagazo
como combustible en las empresas
azucareras y de subproductos orgánicos en combustibles en empresas agroindustriales en nuestra selva. Si todos estos factores han contribuido al despegue industrial de ciertas regiones, el factor decisivo que ha impulsado la renovación ha sido el transporte y la creación de un mercado energético que permita el suministro de este de manera confiable y sostenida.
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2. PLANTAS CONSUMIDORAS DE ENERGIA: Son aquellos centros de consumo de energía, los cuales tienen como prioridad la producción de un bien o brindar un determinado servicio, y para ello hacen uso o consumen diversas formas de energía para el desarrollo de su actividad económica. Las Plantas Consumidoras de Energía pueden ser:
Productivas: Por ejemplo las empresas de harina de pescado (harina de pescado), plásticos (artículos de plástico), mineras (mineral concentrado), refinerías (derivados del petróleo), de alimentos (ALICORP), cerveceras (AJE GROUP ), textiles(Textil San Miguel) , etc.
De servicio: Por ejemplo los hoteles, casinos, supermercados, terminales terrestres, edificios públicos, etc.
Residenciales: En esta categoría están incluidas las viviendas.
3. SUMINISTRO DE ENERGIA: 3.1 SUMINISTRO CONVENCIONAL : El suministro convencional o tradicional de energía está referido a aquel cuyas características son las siguientes:
Suministro de energía eléctrica se realiza a través de la venta de energía desde una red de distribución o transmisión al usuario, mediante precios regulados o pactados libremente. En este caso la energía fluye desde el generador a través del sistema interconectado o un sistema aislado hacia una red de distribución, siendo este último generalmente el que realiza la comercialización de la energía y la potencia.
Suministro de combustible, lo realizan las empresas comercializadoras de combustibles, tal como PECSA, Costa Gas, Energigas, etc., las cuales comercializan GLP, GNC, Petróleo R500 o Biodiesel. FIGURA N° 1 ENERGIA ELECTRICA
ENERGIA ELECTRICA
ENERGIA UTIL
CENTRO DE RECEPCION O TRANSFORMACION DE LA PLANTA CONSUMIDORA DE ENERGIA
PERDIDAS
Fuente: Elaboración propia.
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3.2
GENERACION ELECTRICA AUTONOMA: Son aquellas plantas consumidoras de energía que se caracterizan por tener un grupo electrógeno, mediante el cual generan una fracción o la totalidad de la energía que se necesita para que la P.C.E realice su actividad económica, pueden darse los siguientes casos:
Generación total de energía, cuando la P.C.E se encuentra aislada de la red de distribución eléctrica.
Generación de energía eléctrica para ocasiones de emergencia, ante corte súbito o interrupción del suministro exterior de energía eléctrica.
Generación parcial de la energía en ciertas horas del día (horas punta).
Generación parcial de la energía, compartiendo el suministro de la energía eléctrica en forma paralela con la red externa de energía eléctrica. FIGURA N° 2 AUTOGENERACION PARCIAL DURANTE LAS HORAS PUNTA
Fuente: Elaboración propia.
3.3
COGENERACION DE ENERGIA: Se define como Cogeneración a la tecnología en el cual un Centro de Consumo de Energía genera en forma simultánea y combinada la producción de energía eléctrica y calor útil para su propio consumo. Este proceso de autoabastecimiento de
energía es
muy
eficiente, ya que la
generación del calor útil así como la energía mecánica o eléctrica se realiza teniendo como base una misma fuente de energía primaria, y según la normatividad de cada
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país los excedentes de energía eléctrica asociados simultáneamente a la generación de calor útil se pueden inyectar y vender a la red eléctrica exterior.
FIGURA Nº 3 ESQUEMA COMPARATIVA ENTRE UN SISTEMA CONVENCIONAL Y UN SISTEMA CON COGENERACIÓN
Fuente: Elaboración propia
La importancia de la Cogeneración radica en lo siguiente.
Ahorra de Energía Primaria, al reducirse el consumo de fuentes fósiles, ya que en la cogeneración se utiliza una única fuente de energía para producir simultáneamente calor y energía eléctrica. Lo que a través de sistemas convencionales por separado es necesario usar una fuente de energía primaria. Tomando como referencia los valores de la Figura Nº 3, tenemos que el Ahorro de Energía primaria (A.E.P) es de 32 % tal como se representa en el siguiente cálculo:
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Un Centro de Consumo puede ser una empresa productiva o de servicios, donde existen requerimientos de energía térmica y energía eléctrica, según la figura N°1 se tienen los siguientes detalles:
Un sistema convencional de abastecimiento de energía requiere de la compra de energía eléctrica a la empresa distribuidora de energía eléctrica(red externa de energía) , así como la adquisición de combustible para la generación de vapor en generadores de vapor u otro equipo térmico, esto da lugar al calor útil de procesos.
En un sistema de autoabastecimiento de energía o cogeneración la energía eléctrica como calor útil se genera en forma simultánea para esto se tienen diversas tecnologías de cogeneración en función del motor primo: turbina de vapor, turbina de gas o motor de combustión interna alternativo. FIGURA Nº 4 SISTEMA DE COGENERACIÓN CASA DE FUERZA DE PLANTA Energía Eléctrica
*
E
CENTRO DE CONSUMO 1
Flujo de condensado
V CENTRO DE CONSUMO 2
Flu o de va or
Q
Generador de Vapor Acuotubular
Turbina de Va or
Central de Generación de Energía Propia
Flu o de combustible
Fuente: Elaboración Propia
B
* Generador Eléctrico
Cpnd.
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En la cogeneración tan solo se requieren 68 unidades equivalentes de energía para generar 58 unidades de energía útil, en donde con un sistema convencional de abastecimiento de energía el ingreso al sistema es de 100 unidades de energía.
La eficiencia de un sistema de cogeneración es del orden de 85.3% , mientras que el abastecimiento de energía convencional está en el orden 58% , debido a que se tienen 2 flujos de energía primaria entrante y dos procesos de transformación de energía , a diferencia de la cogeneración en el cual se tiene 1 solo flujo de energía primaria.
4. CARACTERIZACION DE UNA PLANTA CONSUMIDORA DE ENERGIA: 4.1 INDICADORES: a. DIAGRAMA DE CARGA: Son diagramas características mediante el cual se puede representar el comportamiento de la operación del consumo de un determinado insumo energético de una Planta Consumidora de Energía. Este diagrama se construye para un periodo característico de operación que generalmente es de 24 horas. FIGURA Nº 5 Diagrama de Carga de una Universidad
Fuente: Elaboración Propia
Los Diagramas de carga permiten así mismo la construcción de los diagramas de duración de la carga , en los cuales se permite reflejar la frecuencia con que una determina carga se presenta en la cantidad de horas del día, así por ejemplo en el siguiente diagrama de duración de carga tenemos las siguientes interpretaciones:
Durante las 24 horas del día se ha presentado cargas o consumos superiores a 12.95 KW.
Durante 17 horas del día la demanda ha sido superior a 167.85 KW.
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Durante9 horas del día la demanda ha sido superior a 261.1 KW.
La Máxima demanda del día es 276.75 KW. FIGURA Nº 6 Diagrama de Duración de Carga de una Universidad
Fuente: Elaboración Propia
b.
POTENCIAS CARACTERISTICAS DE UNA PLANTA CONSUMIDORA DE ENERGIA: Máxima Demanda: La Máxima Potencia que se presenta en un diagrama de carga (en un día de operación), este valor es instantáneo. En el diagrama de carga N° 5 la máxima demanda es de 276.75 KW.
Demanda Promedio: Representa la máxima demanda que se obtendría si la energía activa consumida durante un día se realiza en forma continua, con una potencia constante. Se obtiene mediante la siguiente ecuación:
FIGURA Nº 7 Demanda Promedio
Fuente: Elaboración Propia
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Para el caso del diagrama de carga de la Figura N° 5 , la demanda promedio es:
Potencia Contratada: Es aquella potencia activa máxima que puede tomar un suministro y que ha sido convenida mediante contrato entre usuario y concesionaria. Al respecto, cualquier aumento de la mencionada potencia activa máxima, requerida por el usuario y que no exceda la potencia conectada, no deberá generar cobros adicionales por conceptos relacionados con los costos de conexión eléctrica y en tal sentido la empresa concesionaria de forma conjunta con el usuario deberán regularizar automáticamente la nueva potencia contratada.
Potencia Conectada: Es aquella potencia activa máxima requerida por el usuario al momento de solicitar el suministro y que técnicamente soporta la conexión eléctrica; el mismo que debe adecuarse al derecho de potencia otorgado por cada tipo de conexión eléctrica establecido en la Resolución OSINERGMIN N° 423-2007-OS/CD.
Potencia Facturada: E aquella Potencia Activa que se factura mensualmente , y esta definida su condición de aplicación en el Contrato de Suministro.
Potencia Instalada: Es la sumatoria de las potencias activas nominales de todos los equipos conformantes de un sistema energético: Por ejemplo la sumatoria de las potencias eléctricas de motores , cargas administrativas y sistemas de iluminación o también puede ser la sumatoria en BHP de las Potencias nominales de todos los generadores de vapor conformantes de un conjunto de calderos.
c.
FACTOR DE CARGA: Es un indicador característico , en este caso para un diagrama de carga, que representa el grado con el cual la P.C.E tiende a consumir la máxima demanda , y se obtiene en función a la siguiente ecuación:
Para el caso de la Figura N° 5 , se tiene el siguiente calculo:
d.
FACTOR DE DEMANDA: Es el Cociente entre la Máxima demanda y la potencia contratada, y mide el grado de acercamiento de la demanda con relación a la Potencia Contratada con el distribuidor.
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Por ejemplo, si se ha contratado con la Empresa Distribuidora una Potencia de 320 KW, entonces el Factor de Demanda es:
e.
FACTOR DE PLANTA: Es un Indicador que permite comparar la máxima demanda y la potencia instalada. Mide el grado de utilización de la potencia instalada. Por ejemplo si la sumatoria de cargas nominales es de 400 kW , entonces el factor de planta es:
4.2
DIAGRAMAS DE SANKEY: El diagrama de Sankey es un tipo específico de diagrama de flujo, en el que la anchura de las flechas se muestra proporcional a la cantidad de flujo. Los diagramas de Sankey llevan el nombre de capitán irlandés Matthew Henry Phineas Riall Sankey, quien utilizó este tipo de diagrama en 1898 en una publicación sobre la eficiencia energética de la máquina. Un diagrama de Sankey es un diagrama de flujo direccional donde la magnitud de las flechas es proporcional a la cantidad de flujo. Los diagramas de Sankey son una forma útil de visualización de los flujos de materiales, de la eficiencia energética o de los costos. Los diagramas de sankey pueden representarse para un proceso global dentro de una P.C.E. o para un equipo o máquina. FIGURA Nº 8 Diagrama de Sankey
Fuente: Ingeniería Termodinámica SAC
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FIGURA Nº 9 Diagrama de Sankey para producción de electricidad con un MCI con Biodiesel
Fuente: Gas Natural-Estado del arte (OSINERGMIN)
5. FLUIDOS ENERGETICOS INDUSTRIALES: 5.1 SISTEMAS DE AIRE COMPRIMIDO: a. DEFINICION: Un sistema de aire comprimido puede definirse como un grupo de equipos y accesorios con una disposición específica, con el fin de proporcionar un caudal de aire determinado, a unas condiciones de presión y calidad de acuerdo con los requerimientos de la aplicación. El empleo de aire comprimido para diferentes actividades industriales está fundamentado en las ventajas que lo preceden. Entre otras se destacan la amplia disponibilidad de esta sustancia; su compresibilidad; la posibilidad y facilidad para ser transportando en recipientes a presión. El aire comprimido se refiere a una tecnología o aplicación técnica que hace uso de aire que ha sido sometido a presión por medio de un compresor. En la mayoría de aplicaciones, el aire no sólo se comprime sino que también se deshumifica y se filtra. El
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uso del aire comprimido es muy común en la industria, su uso tiene la ventaja sobre los sistemas hidráulicos de ser más rápido, aunque es menos preciso en el posicionamiento de los mecanismos y no permite fuerzas grandes. El aire comprimido es un elemento muy habitual en todo tipo de instalación industrial. Normalmente se emplea para obtener trabajo mecánico lineal o rotativo, asociado al desplazamiento de un pistón o de un motor neumático. En otras ocasiones, se emplea para atomizar o aplicar sprays de barnices o pinturas, que de otra forma son difíciles de bombear.
b. CARACTERISTICAS : Un sistema de aire comprimido se divide en dos partes: el suministro y la demanda. Del lado del suministro, encontraremos el paquete de compresión, compuesto por el compresor, el motor del compresor, controladores y equipo de tratamiento del aire, como filtros, enfriadores, secadores, tanques de almacenamiento, etc. Por el lado de l a demanda, están el cabezal principal, compuesto por las líneas principales de distribución, mangueras, reguladores de presión, válvulas, lubricadores, equipo neumático, etc. FIGURA Nº 10 Red de Distribución de aire comprimido
Fuente: Manual de Aire Comprimido para la Industria
c. EQUIPOS: Los compresores son los componentes principales de la producción de aire comprimido. Se montan en recintos especialmente acondicionados, aunque el uso cada vez más frecuente de compresores sofisticados
y silenciosos dan mayor
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flexibilidad a la instalación. El ruido ya no representa un problema, y además, el propio equipo del compresor integra enfriadores, tanto para el aire comprimido, como para el aceite de enfriamiento de la cámara de compresión. Las características fundamentales de un compresor son el caudal suministrado y la presión. Estas características se facilitan en condiciones de aire a presión atmosférica y temperatura ambiental. El caudal suministrado por el compresor debe adaptarse al consumo general de los diferentes elementos de trabajo de la planta. En cuanto a las presiones obtenidas, estas son variables y dependen del tipo de compresor y de las etapas. Con una sola etapa se obtienen presiones más bajas y con dos etapas, presiones más altas. En cualquier caso y para un uso industrial, en los elementos consumidores
es preciso alcanzar presiones entre 4 a 6 Bar. Dentro de los
compresores tenemos: Compresores de pistones. Compresores de tornillo.
5.2 SISTEMAS DE VENTILACION INDUSTRIAL: a. DEFINICION: La ventilación industrial es el conjunto de tecnologías que se utilizan para neutralizar y eliminar la presencia de calor, polvo, humo, gases, condensaciones, olores, etc. en los lugares de trabajo, que puedan resultar nocivos para la salud de los trabajadores La mayoría de las personas pasamos el 90% de nuestro tiempo en la casa, la oficina, centros comerciales o lugares cerrados. Si estos lugares no cuentan con una buena ventilación, el aire que respiramos podría llegar a enfermarnos. El aire puede transmitir agentes alergénicos o patógenos. Los primeros como lo dice la palabra causan alergias y los segundos están relacionados con virus que causan enfermedades. Ya sea que tengamos un sistema de aire acondicionado o no, es sumamente importante contar con una buena ventilación. Dependiendo de la actividad de las personas y del tipo de construcción se siguen las recomendaciones de ASHRAE, en cuanto al flujo de aire que hay que inyectar en un lugar para mantener la calidad del aire que se respira, o bien controlarse con medidores de monóxido de carbono para inyectar la cantidad de aire exacta que se requiere en cada momento.
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FIGURA Nº 11Red de Distribución de Ventilación Industrial
Fuente: Manual Técnico de Ventilación Industrial.
b. TIPOS : VENTILACION NATURAL :
La ventilación (natural) se puede definir como un flujo de aire a través de un espacio causado por diferencias de presión en una planta o también por gradientes térmicos entre el interior y el exterior de un aposento. En algunos casos se puede obtener una excelente ventilación con solo aprovechar las leyes naturales. El principio de la ventilación es sencillo: el aire caliente sube o mejor dicho es presionado hacia arriba por el aire frío, que resulta más pesado. La ventilación natural es una manera eficiente de economizar energía y de contribuir con el medio ambiente. Los edificios permeables pueden utilizar este tipo de ventilación por medio de secciones abiertas para generar ventilaciones cruzadas y en columnas. La ventilación cruzada remueve el calor durante periodos calientes y además da la sensación de enfriamiento. Sin embargo, durante periodos calientes, el movimi ento de aire es lento y la ventilación en columnas se torna importante. En plantas industriales la ventilación natural no solo genera ahorro energético sino que también ventila áreas donde hay peligro de que se concentren gases químicos que pueden perjudicar a los empleados. Ambas, la ventilación cruzada y en columnas funciona mejor en ciertas configuraciones. Por ejemplo, la ventilación cruzada se puede utilizar en cuartos del
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lado que pega el viento y en cuartos de niveles altos; mientras que la ventilación en columnas se puede utilizar en los cuartos que no pega el viento. Las aberturas en las paredes se pueden optimizar de tal forma que se aumente la ventilación cruzada en un aposento y circular el aire a través de los ocupantes para incrementar la sensación de enfriamiento. Si el aire se logra mover rápidamente, se incrementa la velocidad de evaporación de la humedad de la piel de los ocupantes. Cuando la temperatura del aire exterior se encuentre encima de la zona de confort, las ventilaciones se deben diseñar no solo para lograr remover el calor de los cuartos sino que también para lograr enfriar a los ocupantes. El promedio de la velocidad del aire interior es una función de la velocidad del aire exterior, el ángulo de entrada del viento, la ubicación y el tamaño de la abertura. FIGURA Nº 12 Red de Distribución de Ventilación Natural
Fuente: Manual Técnico de Ventilación Industrial.
VENTILACION FORZADA: Es la denominación dada a los sistemas de ventilación en el cual la extracción de los gases o infiltración de aire se realiza utilizando turbomaquinas tal como extractores o ventiladores. La ventilación forzada o llamada también mecánica puede ser para: Enfriamiento de un área, el cual utiliza ventiladores para inyectar el aire exterior al interior, removiendo el calor de los cuartos. Enfriamiento de personas, el cual utiliza ventiladores para mover el aire a través de los ocupantes y remover el calor de sus cuerpos. El cuerpo humano se mantiene a una temperatura constante de 36.5-37ºC, por otra parte, disipa el calor desarrollado en los
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procesos metabólicos (entre 50 – 100 kcal por hora). Este calor es emitido de varias formas: evaporación del sudor, aliento exhalado, y eliminado directamente por la superficie del cuerpo que se halla en contacto con la atmosfera. Así, las pérdidas de calor del cuerpo ocurren por evaporación o convección y a ello se deben agregar las que se producen por radiación, que adquieren especial magnitud cuando las temperaturas de las ventanas y paredes son notablemente inferiores a las del aire. En estos casos se incrementa la cantidad de calor que se pierde por radiación, al tiempo que disminuye la parte correspondiente a la evaporación y a la convección.
c. EQUIPOS: Ventiladores centrífugos. Son los que más se usan por el amplio rango de aplicaciones. Son para altas caídas de presión y caudales de todo tipo (amplia gama). Tienen, en general, un bajo nivel de ruido. Se les puede poner cobertores especiales cuando se colocan en los techos. También tienen uso industrial, se pueden utilizar con separadores de polvo y cuando existen grandes fuentes de calor. Como son de alta caída de presión, se usan cuando hay sistemas de ductos por donde hay que mover el aire, dado que estos ductos hacen resistencia al paso del aire. En general son aparatos grandes y necesitan mucho espacio. Los ventiladores y extractores de aire difieren según la caída de presión estática, el lugar donde se van a colocar, los caudales de aire, si son para interiores o exteriores, los niveles de ruido y los accesorios que se les puedan agregar, como las trampas de grasa o de polvo, motores especiales, cobertores para exteriores, etc. La principal diferencia entre los distintos tipos de ventiladores depende específicamente de su aplicación y robustez recomendable, los extractores succionan gases, calor, polvo, etc., mientras que los inyectores proporcionan o trasladan aire fresco, ya sea natural o acondicionado de un lugar a otro. Existen diferentes modelos, tamaños y capacidades que dependerán de la necesidad que posea el cliente. Las aplicaciones pueden ser: talleres mecánicos o de pintura, bodegas, fábricas, lugares con alta concentración de tóxicos, humo, naves industriales, túneles, etc. Las recomendaciones de instalación para los diferentes tipos de ventiladores son tener claro qué función desempeñará el ventilador, su capacidad de remoción o traslado y su área o ubicación.
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Los rangos de velocidad, flujo de aire, voltaje y corrientes con los que funcionan los ventiladores van desde 2000 hasta 8000 CFM, para un tipo específico de ventilador, pero los hay también de otras capacidades en CFM. Para seleccionar un ventilador industrial se debe verificar el tipo y cantidad de caudal a manejar, el área que deberá instalarse (dimensiones físicas y condiciones térmicas), control de operatividad manual o automático y el tiempo de operación del ventilador, etc.
5.3 SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO: a. DEFINICION: El acondicionamiento de aire es el proceso que se considera más completo de tratamiento del aire ambiente de los locales habitados; consiste en regular las condiciones en cuanto a la temperatura (calefacción o refrigeración), humedad, limpieza (renovación, filtrado) y el movimiento del aire adentro de los locales La expresión aire acondicionado suele referirse a la refrigeración, pero no es correcto, puesto que también debe referirse a la calefacción, siempre que se traten (acondicionen) todos o algunos de los parámetros del aire de la atmósfera. Lo que ocurre es que el más importante que trata el aire acondicionado, la humedad del aire, no ha tenido importancia en la calefacción, puesto que casi toda la humedad necesaria cuando se calienta el aire, se añade de modo natural por los procesos de respiración y transpiración de las personas. De ahí que cuando se inventaron máquinas capaces de refrigerar, hubiera necesidad de crear sistemas que redujesen también la humedad ambiente.
b. TIPOS: Entre los sistemas de acondicionamiento se cuentan los autónomos y los centralizados. Los primeros producen el calor o el frío y tratan el aire (aunque a menudo no del todo). Los segundos tienen un/unos acondicionador/es que solamente tratan el aire y obtienen la energía térmica (calor o frío) de un sistema centralizado. En este último caso, la producción de calor suele confiarse a calderas que funcionan con combustibles. La de frío a máquinas frigoríficas, que funcionan por compresión o por absorción y llevan el frío producido mediante sistemas de refrigeración.
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FIGURA Nº 13 Tipos sistemas de acondicionamiento de aire
Fuente: Manual Carrier
c. EQUIPAMIENTO: SPLIT :
Está compuesto por una unidad interior y otra exterior, que se conectan a través de un tubo. La unidad interna se puede colgar del techo o de la pared según el modelo. La unidad externa se puede instalar indistintamente en el techo o colgada con escuadras sobre la pared vertical exterior del ambiente. Los split constan de dos unidades; una interior y otra exterior y las dos son importantes. Estos dos aparatos están comunicados entre si por un circuito, o sea cañerías. Dentro de estas cañerías hay un gas refrigerante llamado Freón. La unidad exterior posee un compresor donde el freón es comprimido y sale del cilindro a mayor presión y temperatura , luego pasa por un condensador donde el gas se enfría y se licua, queda líquido a presión y menor temperatura , luego pasa por la válvula expansora donde el líquido pierde presión y temperatura para gasificarse nuevamente en el evaporador, es ahí donde las moléculas del gas refrigerante roban calor de la cañerías, éstas se enfrían y permiten enfriar el aire que pasa por afuera y que es el mismo aire que refresca la habitación.
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FIGURA Nº 14 Sistema SPLIT
Fuente: Manual Técnico de Ventilación Industrial.
COMPACTO : Es una caja cuadrada o un cilindro cerrado , que para instalarse se debe hacer un boquete en la pared de tal forma que quede la mitad en el exterior de la pared, son generalmente ruidosas , de fácil mantenimiento y suelen tener un bajo consumo de energía eléctrica, pueden ser del tipo frio o frio-calor. FIGURA Nº 15 Sistema Compacto
Fuente: Manual Técnico de Ventilación Industrial.
MINISPLIT: Son varias unidades
del tipo split
compresores están dentro una unidad
con la particularidad que los
exterior (condensador) y climatizan el
ambiente con 2 o más unidades interiores (evaporadores), dependiendo de la necesidad.
PORTATILES: Es un circuito cerrado dentro de una caja con ruedas de manera tal que se pueda transportar de un ambiente a otro con facilidad, cuentan con una manguera que expulsa el aire hacia otro ambiente, son de fácil mantenimiento, silenciosos y no son muy potentes.
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5.4 SISTEMAS DE DISTRIBUCION DE AGUA INDUSTRIAL: a. AGUA INDUSTRIAL: Este tipo de agua se divide en tres categorías:
SANITARIA: Está destinada a la limpieza de baños o sanitarios. Puede no ser potable, pero no debe contener bacterias, virus u organismos patógenos.
DE REFRIGERACIÓN: Utilizada para la refrigeración de ciertas máquinas. Puede no ser potable, pero su pH debe ser de 7, para evitar corrosión o incrustamientos en las cañerías. Normalmente se mezcla con aditivos para evitar evaporación.
DE PROCESOS: Puede ser potable o no. Su calidad depende y está relacionada con el proceso, es decir, si es una materia prima o no (industrias lácteas o para la elaboración de bebidas). En cuanto a la presión y al caudal, dependen de la maquinaria a utilizar. FIGURA Nº 16 Sistema de Bombeo de Agua Industrial
Fuente: Aqua Industries
b. AGUA POTABLE: El agua potable es aquella que es apta para el consumo humano y bioanimal. Es un cuerpo líquido, transparente, inodoro, incoloro e insípido, en estado de pureza, compuesto por un volumen de oxígeno y dos de hidrógeno (H 2O) Las aguas naturales procedentes de ríos, mares, lagos, etc., llevan materias en suspensión, sales disueltas y microorganismos, requiriéndose su purificación ya que no todas las aguas son aptas para la alimentación o potables. El agua potable no es una sustancia pura, sino una solución que contiene pequeñas cantidades de diversas sales como cloruros, sulfatos, hierros, etc. y su falta la hace indigesta o de gusto desagradable, perdiendo su contenido salino. Para que el agua sea potable debe tener ciertas características de
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pureza desde el punto de vista físico y químico, y considerando el aspecto bacteriológico debe contener pocos microorganismos, y que ninguno de ellos sea productor de enfermedades. Sin embargo, como dichas características del agua potable varían de acuerdo a la zona y a los medios de captación, se determinan límites tolerables o aconsejables para la misma. Generalmente para el análisis fisico-químico de las aguas se utiliza la notación de pH o Potencial Hidrógeno, que es la medida de la concentración en iones de hidrógeno expresado en gramos por litro. El pH del agua pura es de 7. Entonces, si el pH es menor a 7 entonces las sustancias son ácidas y si es más de 7 son alcalinas. La acidez es producida por la presencia de ácidos minerales en forma de sales como sulfatos, nitratos, y cloruro de calcio y de magnesio. La alcalinidad en el agua está determinada por los carbonatos y bicarbonatos de calcio y de magnesio. La mayoría de las aguas tienen un pH comprendido entre 6 y 8 que no afecta, en general, la potabilidad del agua. Sin embargo, si el agua tiene un pH menor de 5,5 se origina por efecto de los ácidos la corrosión de los elementos que entran en acción con el agua, como las cañerías y las bombas, entre otras. Si por el contrario el pH del agua es superior a 10, es fácil que se produzcan depósitos de carbonato de calcio, con tendencia a la formación de incrustaciones.
c. AGUA PARA SISTEMAS CONTRAINCENDIOS : Las instalaciones de protección contra incendios en determinados tipos de edificios e instalaciones industriales requieren el almacenamiento y distribución de agua hasta puntos cercanos a las zonas con peligro a incendio o manipulación de líquidos inflamables, para su uso en caso de un posible fuego accidental. Dichos sistemas por definición, mantienen el agua estancada hasta el momento de uso. También se hace uso de un sistema de espuma contraincendios.
d. DUREZA DEL AGUA: La dureza del agua representa la suma de las sales de calcio y magnesio que contiene, estableciéndose para medirla en mg/l de carbonato de calcio. Se estima la dureza normal aproximadamente entre 30 y 100 mg/l, determinándose agua blanda cuando es menor de 30 y siendo agua dura aquella que supera los 100 mg/l. En general, la dureza no ocasiona problemas en la potabilización de las aguas, reconociéndose la misma por la dificultad de generar espuma jabonosa y por formar incrustaciones en los recipientes.
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e. EQUIPAMIENTO: Un sistema de bombeo consiste en un conjunto de elementos que permiten el transporte a través de tuberías y el almacenamiento temporal de los fluidos, de forma que se cumplan las especificaciones de caudal y presión necesarias en los diferentes sistemas y procesos. Este manual se refiere al transporte de fluidos newtonianos incompresibles, y más concretamente de líquidos. En un sistema típico, además de las tuberías que enlazan los puntos de origen y destino, son necesarios otros elementos. Algunos de ellos proporcionan la energía necesaria para el transporte: bombas, lugares de almacenamiento y depósitos. Otros son elementos de regulación y control: válvulas y equipos de medida. Los sistemas de bombeo incluyen las sistemas de tuberías con pérdidas primarias relacionadas a la longitud de la tubería y a las perdidas por accesorios (válvulas, uniones, filtros, codos, etc.)
5.5
SISTEMAS DE REDES DE VAPOR:
a.
VAPOR: El vapor de agua es un vehículo para transferir calor y energía en forma bastante eficiente y fácil de controlar. Es usado frecuentemente para transportar energía desde un punto central (la caldera) hasta varios lugares en la planta donde se utiliza para calentar aire, agua o para diversos usos en el proceso. El vapor se genera cuando se le añade energía calorífica al agua en una caldera. Se necesita añadir suficiente energía (calor sensible) para que se eleve la temperatura del agua hasta su punto de ebullición. Después de ello, cualquier energía adicional (calor latente) transforma el agua en vapor, sin un incremento en la temperatura (cambio de estado).
b.
FUNCIONAMIENTO DE UNA RED DE VAPOR: Los sistemas de distribución de vapor conectan a las calderas con el equipo que en realidad utiliza vapor. Estos sistemas de distribución transportan el vapor hasta cualquier sitio en la planta donde se necesita energía calorífica. Esta, debe proporcionar vapor de buena calidad en las condiciones de caudal y presión requeridas, y debe realizarlo con las mínimas pérdidas de calor y atenciones de mantenimiento. El vapor generado en la caldera debe ser conducido a través de las tuberías hasta el punto en que se requiere esta energía calorífica. Inicialmente habrá una o más tuberías
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principales que transporten el vapor de la caldera en la dirección de la planta de utilización del vapor. Otras tuberías derivadas de las primeras pueden transportar el vapor a los equipos individuales. Cuando la válvula de salida de la caldera está abierta, el vapor pasa inmediatamente de la caldera a las tuberías principales. La tubería está inicialmente fría y, por tanto, el vapor le transfiere calor. El aire que rodea las tuberías está más frío que el vapor y en consecuencia, la tubería transfiere calor al aire. Como el vapor fluye hacia un medio más frío, comenzará a condensar inmediatamente. En la puesta en marcha del sistema, la cantidad de condensado será la mayor, debido a que el vapor se utiliza para el calentamiento de la tubería fría , a esto se le conoce co mo “carga de puesta en marcha” . Cuando la tubería se haya calentado, aún habrá condensación, ya que la tubería seguirá cediendo calor al aire que la rodea , esto se conoce por “ carga de funcionamiento”. El condensado que resulta, va a parar a la parte inferior de la tubería y es arrastrado a lo largo de ésta por el flujo de vapor y por la gravedad, debido al gradiente en la conducción de vapor que normalmente disminuirá en la dirección del flujo de vapor. Deberá entonces purgarse el condensado de los puntos bajos de la tubería de distribución.
c.
COMPONENTES: Los tres componentes principales de un sistema de distribución de vapor son:
LOS CABEZALES (Distribuidores de vapor):Un cabezal de vapor denominado así en el argot popular de diferentes plantas industriales, no es otra cosa sino una tubería madre de distribución de vapor porque puede recibir vapor de una o varias calderas al mismo tiempo.
LAS TUBERÍAS PRINCIPALES. La red de distribución de vapor, junto con las reguladoras de presión y temperatura, constituye la parte central de una instalación para la generación de vapor; es la encargada precisamente de conducir el vapor generado en la caldera hacia los diferentes puntos de demanda existentes en el proceso industrial.
LOS RAMALES DE VAPOR. Los ramales son las tuberías que salen de las tuberías principales de vapor y llevan el vapor
hacia el equipo que lo utiliza. El sistema completo debe ser diseñado y
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conectado de forma que se evite la acumulación de condensado en cualquier punto del sistema Cada componente cumple con ciertas funciones específicas en un sistema de vapor y junto con los separadores y las trampas de vapor contribuyen al uso eficiente del vapor. FIGURA Nº 18 Distribuidor Principal de vapor
Fuente: Fonseca Maldonado
5.6 SISTEMAS DE DISTRIBUCION INTERNA DE GAS NATURAL: a.
DEFINICION: La distribución viene a ser el suministro de gas natural a los usuarios a través de red de ductos. Por lo general empieza en el City Gate y termina en la puerta del usuario. La distribución se realiza a presiones por debajo de los 20 bar. En el Perú las redes de distribución interna esta normado por la Norma Técnica Peruana NTP 111.010:2003 GAS NATURAL SECO. Sistema de tuberías para instalaciones internas industriales. 1ª Edición, el 17 de diciembre del 2003.
La Redes internas de distribución se subdividen en:
Red de distribución interna a Alta Presión: Suministros superiores a 1.96 bar (2 kgf/cm2) destinado usuarios industriales y alimentaciones de redes de media y baja presión.
Red de distribución interna a media presión: Entre 0.454 bar (0.5 kgf/cm 2) y 1.96 bar.
Red de distribución interna a baja presión: Son las redes que alimentan directamente a los centros de consumo a 19 mbar.
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b.
CARACTERSITICAS: En las instalaciones internas industriales se podrán utilizar los siguientes tres materiales: acero, cobre y polietileno (PE). La selección del material se hará entre otros, en función de:
El lugar en que se ubicará la tubería.
La presión.
El diámetro necesario.
Los riesgos de corrosión específicos.
Circunstancias o factores de deterioro específicos.
La disponibilidad del material en el mercado local. Las tuberías de gas deben instalarse, en la medida de lo posible, en líneas rectas, debiéndose evitar los cambios de dirección innecesarios. Las tuberías deberán ser instaladas de manera que sean fácilmente accesibles para la inspección y el mantenimiento. Asimismo, que su operación no presente dificultades ni implique riesgos, debiendo para tal fin instalarse cuando resulte necesario pasarelas, plataformas, conductos, etc. Se deberán prever elementos de unión suficientes tales como bridas, uniones dobles, otros, que permitan el cambio de los elementos y/o aparatos que componen la instalación. Las tuberías deberán ser instaladas de tal manera de evitar tensiones. No deben instalarse tuberías en las inmediaciones de cables eléctricos, tuberías de calefacción u otras instalaciones que puedan causar daños. En todos los puntos de la instalación la velocidad de circulación del gas deberá ser siempre inferior a 30 m/s, para evitar vibraciones y ruidos excesivos en el sistema de tuberías. La caída de presión admitida entre reguladores de presión no debe superar una caída de presión máxima no superior al 10 % de la presión mínima de suministro. Los tramos de la red interna comprendidos entre dos etapas de regulación se calculan con una caída máxima del 50 % de la presión regulada al comienzo de la red de distribución.
c.
COMPONENTES: Se tienen los siguientes componentes: filtro, regulador de presión, medidor, válvulas de seguridad. En esta área la presión del gas natural del sistema de distribución se reduce a un nivel adecuado para su uso en la instalación industrial, normalmente de 0,4 bar a 4 bar, también se efectúa la medición del consumo. Así tenemos:
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Estación de regulación de presión y medición primaria (ERPMP): Conjunto de elementos instalados con el propósito de reducir y regular automáticamente la presión del fluido aguas abajo del punto de entrega y medir los volúmenes de gas consumidos. Asimismo, asegura que la presión no sobrepase de un límite prefijado ante fallas eventuales. Estación de regulación de presión secundaria (subestación): Conjunto de elementos instalados con el propósito de reducir y regular automáticamente la presión del fluido aguas a abajo de la Estación de Regulación de Presión y Medición Primaria. Su utilización se requiere cuando la presión de trabajo del equipo de consumo difiere de la presión de la ERPMP regulada y asignada. FIGURA Nº 19 Red de Distribución Interna de gas Natural seco
Fuente: Libro del Gas Natural.MEM.
5.7 SISTEMAS DE DISTRIBUCION ELECTRICA INTERNA: a.
GENERALIDADES: Las redes para el suministro de energía eléctrica son sistemas de corriente alterna con frecuencia nominal de 60 Hz . Toda instalación eléctrica debe contar con un esquema unifilar actualizado cumpliendo con la Norma DGE “Terminología en Electricidad” y la Norma DGE “Símbolos Gráficos en Electricidad”, y normas complementarias; precisando las características técnicas
fundamentales de los equipos y materiales eléctricos instalados, así como su plano de
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emplazamiento y trazado. El esquema unifilar y el plano de emplazamiento y trazado deben ser permanentemente actualizados con las modificaciones o ampliaciones que se efectúen, según el Código Nacional de Electricidad Utilización. De acuerdo a lo indicado en el Código Nacional de Electricidad Suministro, en las redes de servicio público de baja tensión se podrá continuar utilizando los niveles de tensión existentes y las tensiones recomendadas de 380/220 V, trifásico de 4 hilos, con neutro efectivamente puesto a tierra. La alimentación en baja tensión desde las redes de servicio público de electricidad a instalaciones de carácter público o privado, para cualquier tipo de uso, ya sea residencial, comercial, industrial u otros, debe ser trifásico de 380/220 V - 4 hilos, monofásico de 220 V - 2 hilos o trifásico de 220 V- 3 hilos (para los sistemas aislados de 220 V).
b.
CARACTERISTICAS: En las instalaciones medianas y grandes se utilizan por lo general tres niveles de distribución para suministrar alimentación de baja tensión a todas las cargas:
Distribución desde el cuadro general de baja tensión (CGBT). En este nivel, la alimentación de uno o más transformadores de media/baja tensión conectados a la red de media tensión de la compañía eléctrica se distribuye a: Diferentes áreas de la instalación: talleres de una fábrica, zonas de producción homogéneas de instalaciones industriales, plantas de edificios de oficinas, etc . Cargas centralizadas de gran potencia como compresores de aire y unidades de refrigeración por agua en procesos industriales o sistemas de aire acondicionado y ascensores de edificios de oficinas.
Distribución secundaria utilizada para distribuir la electricidad en cada zona.
Distribución terminal, utilizada para suministrar las diversas cargas. Topologías básicas: Todos los esquemas de distribución son combinaciones de dos topologías básicas:
Topología de estrella: distribución radial (o centralizada).
Topología de bus: distribución mediante canalizaciones eléctricas (también se denominan sistemas de canalización eléctrica).
c.
SELECCIÓN DE UN ESQUEMA DE DISTRIBUCIÓN : El esquema de distribución de baja tensión se selecciona de acuerdo con una serie de criterios que incluyen:
31
Requisitos de disponibilidad de energía.
Tamaño de la instalación (superficie y alimentación total que debe distribuirse).
Disposición de las cargas (equipos y densidad de la alimentación).
Requisitos de flexibilidad de la instalación.
Requisitos de disponibilidad de energía. La creación de circuitos independientes para diferentes partes de una instalación permite: Limitar las consecuencias de un defecto en el circuito en cuestión, simplificar la localización de defectos y llevar a cabo trabajo de mantenimiento o extensiones de los circuitos sin interrumpir el suministro de alimentación a toda la instalación. Por lo general se necesitan los siguientes grupos de circuitos:
Circuitos de iluminación (en los que se produce la mayoría de los defectos de aislamiento).
Circuitos de tomas de corriente.
Circuitos de calefacción, ventilación y aire acondicionado.
Circuitos para la fuerza motriz.
Circuitos de suministro eléctrico para servicios auxiliares (indicación y control).
Circuitos para sistemas de seguridad (iluminación de emergencia, sistemas de protección contra incendios y circuitos de fuentes de alimentación sin interrupción, para sistemas informáticos, etc.). FIGURA Nº 20 Red de Distribución Eléctrica Interna
Fuente: Guía de Instalaciones Eléctricas SCHNEIDER
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5.8 SISTEMAS DE GAS LICUADO DE PETROLEO: a. DEFINICION: Gas licuado de petróleo (GLP): Es una mezcla de hidrocarburos volátiles conformados principalmente por propano, propileno, butano, iso-butano, butileno, obtenidos de los líquidos del gas natural o de gases de refinería, los cuales pueden ser almacenados y manipulados como líquidos por aplicación de una presión moderada a temperatura ambiente y/o descenso de temperatura. En el Perú está sujeto el diseño de una red de distribución interna de GLP por la Norma Técnica Peruana NTP 321.123:2012 GAS LICUADO DE PETRÓLEO. Instalaciones para Consumidores Directos y Redes de Distribución, 3a Edición, el 08 de setiembre de 2012.
b. CARACTERISTICAS:
SISTEMA DE GLP: Conjunto que consiste en uno o más recipientes, con un medio para llevar GLP desde un recipiente hacia los dispositivos surtidores o de consumo, que incorpora componentes para controlar la cantidad, el flujo, la presión o el estado físico (líquido o vapor) del GLP.
SISTEMA FIJO DE TUBERÍAS: Tuberías, válvulas y accesorios instalados permanentemente en un lugar para conectar la fuente de GLP al equipo que lo utiliza. Compuesto además por: tuberías, mangueras y conectores de mangueras, flexibles de goma o metálicos, con válvulas y accesorios que conforman un sistema completo para llevar GLP en estado líquido o de vapor, a variadas presiones, desde un punto a otro.
TANQUES ESTACIONARIOS: Son diseñados, fabricados y probados de acuerdo a la Norma Técnica Peruana o de acuerdo al Código ASME Sección VIII. Pueden ser instalados de forma aérea, soterrados o monticulados, dependiendo de las condiciones de la instalación. La máxima presión de trabajo permisible (MAWP) para los tanques que almacenan GLP será de 1,7 MPa manométrica (250 psig).
Las tuberías metálicas CEDULA 40 deberán cumplir con lo siguiente: Las tuberías utilizadas a presiones superiores que la presión del tanque, tales como las usadas en el lado de la descarga de las bombas de transferencia de líquidos deberán ser diseñadas para una presión de trabajo no menor de 2,4 MPa manométrica (350 psig). Las tuberías para vapor de GLP con presiones de operación mayores que 0,9 MPa manométrica (125 psig) y tuberías de líquidos no cubiertas por el párrafo anterior serán diseñadas para una presión de trabajo no menor de 1,7 MPa manométrica (250 psig).
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Las tuberías para vapor de GLP sujetas a presiones no mayores que 0,9 MPa manométrica (125 psig) deberán ser compatibles con una presión de trabajo de por lo menos 0,9 MPa manométrica (125 psig). FIGURA Nº 21 Red de Distribución Interna de GLP
Fuente: TORNEMME
5.9 SISTEMA DE FRIO INDUSTRIAL: a. DEFINICION: Frío industrial es el nombre que recibe la actividad tecnológica de diseñar, construir, implementar y mantener máquinas frigoríficas, así como sus instalaciones. El frío industrial, mediante máquinas frigoríficas opera sistemas frigoríficos de distintas configuraciones y capacidades conforme el proceso industrial lo requiera. Básicamente estos pueden diferenciarse en:
Sistemas frigoríficos para cámaras de refrigeración y frigoríficos, configurados en naves o en plantas industriales para almacenamiento o congelado de alimentos.
Transporte marítimo, terrestre y aéreo de carga que requiera baja temperatura de almacenamiento.
Centrales de frío en retail, así como máquinas dispensadoras las cuales pueden operar entre los 1 y 4°C para mantención de productos frescos, y los -18 y -30 ° C para congelados.
Sistemas de enfriamiento de agua en edificios, hoteles y hospitales. Si bien estos equipos corresponden
a
los sistemas
centralizados
de
climatización, por
su potencia,
y capacidad pueden perfectamente clasificarse como equipamiento de frío industrial; no así el equipamiento de aire acondicionado de expansión directa.
34
FIGURA Nº 22
Fuente: Manual Carrier de Refrigeración.
b.
SISTEMA DE REFRIGERACION POR COMPRESION DE VAPOR: La refrigeración por compresión es un método de refrigeración que consiste en forzar mecánicamente la circulación de un fluido en un circuito cerrado creando zonas de alta y baja presión con el propósito de que el fluido absorba calor en un lugar y lo disipe en el otro. La refrigeración
por
compresión se
logra
evaporando
un gas refrigerante en
estado líquido a través de un dispositivo de expansión dentro de un intercambiador de calor, denominado evaporador. Para evaporarse este requiere absorber calor latente de vaporización. Al evaporarse el líquido refrigerante cambia su estado a vapor. Durante el cambio de estado el refrigerante en estado de vapor absorbe energía térmica del medio en contacto con el evaporador, bien sea este medio gaseoso o líquido. A esta cantidad de calor contenido en el ambiente se le denomina carga térmica. Luego de este intercambio energético, un compresor mecánico se encarga de aumentar la presión del vapor para poder condensarlo dentro de otro intercambiador de calor conocido como condensador y hacerlo líquido de nuevo. En este intercambiador se liberan del sistema frigorífico tanto el calor latente como el sensible, ambos componentes de la carga térmica. Ya que este aumento de presión además produce un aumento en su temperatura, para lograr el cambio de estado del fluido refrigerante -y producir el subenfriamiento del mismo- es
35
necesario enfriarlo al interior del condensador; esto suele hacerse por medio de aire y/o agua conforme el tipo de condensador, definido muchas veces en función del refrigerante. De esta manera, el refrigerante en estado líquido, puede evaporarse nuevamente a través de la válvula de expansión y repetir el ciclo de refrigeración por compresión.
c.
PARAMETROS DE DISEÑO: El diseño de estos sistemas frigoríficos se define, principalmente, en función de los siguientes parámetros:
Temperaturas de operación: (Temperaturas de evaporación y condensación)
Capacidad del sistema, generalmente denominada en KW definida en función de la carga térmica.
Refrigerantes amigables ambientalmente y de amplio efecto refrigerante.
Costos operativos del sistema.
5.10 SISTEMA DE DISTRIBUCION DE ACEITE HIDRAULICO: a.
DEFINICION: En los circuitos hidráulicos, el fluido (aceite hidráulico) se emplea para transmitir potencia; esta transmisión se basa en el Principio de Pascal, por el que la presión ejercida en un punto del fluido se transmite a cualquier punto del mismo. La ventaja que implica la utilización de la energía oleohidráulica es la posibilidad de transmitir grandes fuerzas, empleando para ello pequeños elementos y la facilidad de poder realizar maniobras de mandos y reglaje. A pesar de estas ventajas hay también ciertos inconvenientes debido al fluido empleado como medio para la transmisión. Esto debido a las grandes presiones que se manejan en el sistema las cuales posibilitan el peligro de accidentes, por esto es preciso cuidar que los empalmes se encuentren perfectamente apretados y estancos.
b.
FUNCIONES: Las principales funciones de los fluidos utilizados en circuitos oleohidráulicos son:
Capacidad de transmisión de potencia.
Lubricación entre las partes móviles y las fijas. El fluido debe reducir la fricción y el desgaste entre los diferentes elementos del circuito.
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Disipación (refrigeración) del calor generado en el circuito. En los circuitos oleohidráulicos se genera calor debido a la fricción entre partes fijas y móviles y a la fricción del aceite en los conductos y en los diferentes elementos. Es habitual hacer circular el aceite a través de intercambiadores para mantener una temperatura adecuada de trabajo del mismo.
Protección frente a la corrosión. El fluido deben impedir el ataque químico del agua de condensación y de ciertos aditivos del mismo sobre los elementos del circuito, y cuya proporción va aumentando a medida que el fluido se va oxidando.
Amortiguación de vibraciones causadas por transitorios de presión
c. COMPONENTES:
Bomba hidráulica. Nos proporcionan una presión y caudal adecuado de líquido a la instalación. La bomba hidráulica convierte la energía mecánica en energía hidráulica. Es un dispositivo que toma energía de una fuente (por ejemplo, un motor, un motor eléctrico, etc.) y la convierte a una forma de energía hidráulica. La bomba toma aceite de un depósito de almacenamiento (por ejemplo, un tanque) y lo envía como un flujo al sistema hidráulico. Todas las bombas producen flujo de aceite de igual forma. Se crea un vacío a la entrada de la bomba. La presión atmosférica, más alta, empuja el aceite a través del conducto de entrada a las cámaras de entrada de la bomba. Los engranajes de la bomba llevan el aceite a la cámara de salida de la bomba. FIGURA Nº 23 Circuito Oleohidraulico
Fuente: TORNEMME
37
6. 6.1
ASPECTOS IMPORTANTES DENTRO DE UNA PLANTA CONSUMIDORA DE ENERGIA: SEGURIDAD INDUSTRIAL: La Seguridad Industrial se ocupa de dar lineamientos generales para el manejo de riesgos en la industria. Las instalaciones industriales incluyen una gran variedad de operaciones de minería, transporte, generación de energía, fabricación y eliminación de desperdicios, que tienen peligros inherentes que requieren un manejo cuidadoso. Tal como lo establecen las pautas generalmente aceptadas, existiría un riesgo importante bajo las siguientes circunstancias: un escape de sustancias tóxicas, muy reactivas, explosivas, o inflamables. Si existe un peligro importante en un proyecto propuesto es muy aconsejable requerir una evaluación de los riesgos mayores. La evaluación de los riesgos mayores debe ser parte integrante de la preparación del proyecto. Es independiente de la evaluación del impacto ambiental y ésta la debe mencionar. Por lo tanto la seguridad industrial es un conjunto de normas que se desarrollan una serie de prescripciones técnicas a las instalaciones industriales y energéticas que tienen como principal objetivo la seguridad de los usuarios, por lo tanto se rigen por normas de seguridad industrial, reglamentos de baja tensión, alta tensión, calefacción, gas, protección contra incendios, aparatos a presión, instalaciones petrolíferas, etc, que se instalen tanto en edificios de uso industrial como de uso no industrial. Los principales riesgos en la industria están vinculados a los accidentes, que pueden tener un importante impacto ambiental y perjudicar a regiones enteras, aún más allá de la empresa donde ocurre el siniestro. La seguridad industrial, por lo tanto, requiere de la protección de los trabajadores (con las vestimentas necesarias, por ejemplo) y su monitoreo médico, la implementación de controles técnicos y la formación vinculada al control de riesgos.
6.2
NORMA NFPA 704:
6.2.1 GENERALIDADES: NFPA 704 es el código que explica el "diamante de materiales peligrosos" establecido por la Asociación Nacional de Protección contra el Fuego (inglés: National Fire Protection Association), utilizado para comunicar los riesgos de los materiales peligrosos. Es importante para ayudar a mantener el uso seguro de productos químicos. Se emplea para el almacenamiento, no en el transporte. FPA (National Fire Protection Association), una entidad internacional voluntaria creada
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para promover la protección y prevención contra el fuego, es ampliamente conocida por sus estándares (National Fire Codes), a través de los cuales recomienda prácticas seguras desarrolladas por personal experto en el control de incendios. La norma NFPA 704 pretende a través de un rombo seccionado en cuatro partes de diferentes colores, indicar los grados de peligrosidad de la sustancia a clasificar. El diagrama del rombo se presenta a continuación: FIGURA Nº 24 Diagrama de Rombo
Fuente: NFPA 704
6.2.2 DENOMINACION: a. ROJO: Con este color se indican los riesgos a la inflamabilidad.
4. Materiales que se vaporizan rápido o completamente a la temperatura a presión atmosférica ambiental, o que se dispersan y se quemen fácilmente en el aire, como el propano (GLP) . Tienen un punto de inflamabilidad por debajo de 23°C (73°F).
3. Líquidos y sólidos que pueden encenderse en casi todas las condiciones de temperatura ambiental, como la gasolina. Tienen un punto de inflamabilidad entre 23°C (73°F) y 38°C (100°F).
2. Materiales que deben calentarse moderadamente o exponerse a temperaturas altas antes de que ocurra la ignición, como el biodiesel. Su punto de inflamabilidad oscila entre 38°C (100°F) y 93°C (200°F).
1. Materiales que deben precalentarse antes de que ocurra la ignición, cuyo punto de inflamabilidad es superior a 93°C (200°F).
0. Materiales que no se queman, como el agua. expuesto a una temperatura de 815° C (1.500 °F) por más de 5 minutos.
b. AZUL: Con este color se indican los riesgos a la salud.
4. elemento que, con una muy corta exposición, pueden causar la muerte o un daño permanente, incluso en caso de atención médica inmediata. Por ejemplo, el cianuro de hidrógeno
39
3.
Materiales que bajo corta exposición pueden causar daños temporales o
permanentes, aunque se preste atención médica, como el hidróxido de potasio.
2. Materiales bajo cuya exposición intensa o continua puede sufrirse incapacidad temporal o posibles daños permanentes a menos que se dé tratamiento médico rápido, como el cloroformo y la cafeína.
1. Materiales que causan irritación, pero solo daños residuales menores aún en ausencia de tratamiento médico. Un ejemplo es la glicerina.
0. Materiales bajo cuya exposición en condiciones de incendio no existe otro peligro que el del material combustible ordinario, como el cloruro de sodio.
c. AMARILLO: Con este color se indican los riesgos por reactividad (inestabilidad).
4. Fácilmente capaz de detonar o descomponerse explosivamente en condiciones de temperatura y presión normales (por ejemplo: nitroglicerina, RDX)
3. Capaz de detonar o descomponerse explosivamente pero requiere una fuente de ignición, debe ser calentado bajo confinamiento antes de la ignición, reacciona explosivamente con agua o detonará si recibe una descarga eléctrica fuerte (ejemplo: flúor).
2. Experimenta cambio químico violento en condiciones de temperatura y presión elevadas, reacciona violentamente con agua o puede formar mezclas explosivas con agua (Ejemplo: fósforo, compuestos del potasio, compuestos del sodio).
1. Normalmente estable, pero puede llegar a ser inestable en condiciones de temperatura y presión elevadas (Ejemplo: acetileno (etino)).
0. Normalmente estable, incluso bajo exposición al fuego y no es reactivo con agua (ejemplo: helio).
d. BLANCO: En esta casilla se harán las indicaciones especiales para algunos productos. Como producto oxidante, corrosivo, reactivo con agua o radiactivo. Por ejemplo:
'W' - reacciona con agua de manera inusual o peligrosa, como el cianuro de sodio o el sodio.
'OX' o 'OXY' - oxidante, como el perclorato de potasio.
'COR' - corrosivo: ácido o base fuerte, como el ácido sulfúrico o el hidróxido de potasio. Con las letras 'ACID' se puede indicar “ácido” y con 'ALK', “base”.
'BIO' - Riesgo biológico (
Símbolo radiactivo (
): por ejemplo, un virus.
) - el producto es radioactivo, como el plutonio.
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'CRYO' - Criogénico.
'Xn' Nocivo presenta riesgos epidemiológicos o de propagación importante. Sólo 'W' y 'OX' se reconocen oficialmente por la norma NFPA 704, pero se usan ocasionalmente símbolos con significados obvios como los señalados.
Dentro de cada recuadro se indicaran los niveles de peligrosidad, los cuales se identifican con una escala numérica, así: FIGURA Nº 25 Especificaciones del Rombo de Seguridad
Fuente: NFPA 704
6.3
CODIGO INTERNACIONAL DE COLORES PARA TUBERIAS: FIGURA Nº 26 Código de Colores para tuberías
FLUIDO AGUA VAPOR PETROLEO PESADO PETROLEO DIESEL AGUA CONTRAINCENDIO AIRE COMPRIMIDO GNC GLP VACIO ACEITES VEGETALES,ANIMALES Y LIQUIDOS INFLAMABLES ACIDO
COLOR BASICO DE IDENTIFICACION Verde Gris Negro Blanco Rojo Azul Amarillo canario Blanco Gris claro Marrón Anaranjado
MUESTRA DEL COLOR
