Sin ttulo de diapositiva

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CONDICIONES DE DISEÑO Y SEGURIDAD
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CONTENIDO

• TEMPERATURA Y PRESION DE DISEÑO
• SISTEMAS DE ALIVIO
• SELECCION DE CONTINGENCIAS
• SELECCION DE VALVULAS DE ALIVIO
• SELECCION DE SISTEMAS DE DEPRESURIZACION, VENTEO
  Y ANTORCHA

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OBJETIVO

• PROPORCIONAR HERRAMIENTAS PARA ESTABLECER
  CONDICIONES DE DISEÑO
• SELECCIONAR LOS SISTEMAS PROTEGER LAS
  INSTALACIONES ANTE DESVIACIONES DE LAS
  CONDICIONES NORMALES DE OPERACIÓN
• GENERAR LA INFORMACION DE SEGURIDAD PARA SU
  INCLUSION EN LA HOJA DE DATOS DE PROCESO DE
  EQUIPOS

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TEMPERATURA Y PRESION
TEMPERATURA Y PRESION DE OPERACION TEMPERATURA Y
PRESION NORMAL DE OPERACION

• TEMPERATURA Y PRESION MAXIMAS/MINIMAS
  TEMPERATURAS Y PRESIONES NORMALES DESVIACIONES
  POR
• ARRANQUE
• PARADA
• DEPRESURIZACION
• OPERACIÓN ALTERNA
• FALLAS
• FLEXIBILIDAD

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TEMPERATURA DE DISEÑO RECIPIENTES

• TMETAL PARA LA CONDICION COINCIDENTE DE PRESION Y
  TEMPERATURA MAS SEVERA
• T METAL T FLUIDO SI NO HAY AISLAMIENTO INTERNO
• MAXIMA O MINIMA, O AMBAS
• UTILIZADA PARA DISEÑO MECANICO

CONSIDERE EFECTO DE LIMPIEZA CON VAPOR
(DECOKING), FALLA DE ENFRIAMIENTO, FALLA DE
REFLUJO, ETC
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TEMPERATURA DE DISEÑO TUBERIAS

• NORMALMENTE NO SE ESPECIFICA T DISEÑO
• SE ESPECIFICAN CONDICIONES MAXIMAS Y MINIMAS.
  CONSIDERE DECOKING, ARRANQUE, PARADA, OPERACION
  ALTERNADA
• ESFUERZO PERMISIBLE (S) DEPENDE DE T ENTRE
  100-650 oF. SE REQUIERE SELECCION CUIDADOSA
• PARA CONEXIONES SIN AISLAMIENTO, T maxima 0,9
  Tmaxima DEL FLUIDO DE PROCESO

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PRESION DE DISEÑO GENERAL

• LA PRESION MAXIMA DE OPERACIÓN SE DETERMINA
  CONSIDERANDO VARIACIONES EN
• PRESION DE VAPOR
• CABEZAL ESTATICO
• CAIDA DE PRESION SISTEMA
• P SHUT OFF BOMBAS/COMPRESORES
• CAMBIOS DE T AMBIENTE
• CAMBIOS DE ALIMENTACION
• CAMBIOS EN DENSIDAD

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PRESION DE DISEÑO RECIPIENTES

• PRESION MAXIMA O MINIMA (VACIO) UTILIZADA PARA
  DETERMINAR MINIMO ESPESOR DE PARED
• ESPECIFICADA EN EL TOPE A MENOS QUE SE INDIQUE
• MARGEN ENTRE T MAX OPER Y T DISEÑO EVITA APERTURA
  DE VALVULA DE ALIVIO
• P DISEÑO ES
• P DISEÑO gt 16 PSIG PARA ASME

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PRESION DE DISEÑO TUBERIAS

• CONSISTENTE CON P DISEÑO RECIPIENTES
• SHORT TIME (10 Horas/vez o 100 Horas/año)
• Se permite incremento de S (Presión) 33
• INTERMEDIATE TIME (50 Horas/vez o 500 horas/año)
• Se permite incremento de S (Presión) 20
• AGUAS ABAJO DE BOMBAS CENTRIFUGAS

• P1 NORMAL 1,2 (?P NORMAL)
• P1 MAXIMO ?P NORMAL
• ?P MAXIMO (SHUT OFF) P1 NORMAL

• EN BOMBAS EN PARALELO P SUCCION BUENA PARA 75 P
  DISEÑO DESCARGA

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CONSIDERACIONES EN LA PRESION DE DISEÑO
CONEXIONES
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TEMPERATURA Y PRESION DE DISEÑO EJEMPLO
600 PSIG NORMAL 500 OF MÁXIMO
590 PSIG NORMAL 300 OF MÁXIMO
20 PSIG NORMAL 100 PSIG MÁXIMO
A
B
MAXIMA PDESCARGA BOMBA 20 1,2580 716
PSIG 100 580 680 PSIG P DISEÑO
INTERCAMBIADOR A 716 PSIG P DISEÑO
INTERCAMBIADOR B 716 PSIG T DISEÑO
INTERCAMBIADOR A 500 OF T DISEÑO INTERCAMBIADOR
B 500 OF
Clase 400
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SISTEMAS DE ALIVIO

• ASPECTOS CLAVE

• EVALUACION DE LAS DESVIACIONES DEL PROCESO Y
  SELECCIÓN DE LA CONTINGENCIA DE DISEÑO
• DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA Y VALVULAS DE ALIVIO
  PARA MANEJAR DICHA CONTINGENCIA

• REFERENCIAS

• API RECOMMENDED PRACTICES 520, PART I, II. API
  521
• ASME CODE
• ANSI STANDARD, B31.3, B31.4, B31.8

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DEFINICIONES Y REFERENCIAS

• TEMPERATURA DE AUTOIGNICION MINIMA T PARA
  COMBUSTION AUTO SOSTENIDA SIN INTERVENCION DE
  CHISPA
• CONTINGENCIA EVENTO ANORMAL, CONDUCE A
  EMERGENCIA
• LIMITES DE EXPLOSIVIDAD. MINIMA Y MAXIMA
  CONCENTRACION DE VAPORES COMBUSTIBLES EN AIRE
• FLASH POINT MINIMA T EN QUE UN LIQUIDO EXPUESTO
  AL AIRE GENERA VAPORES PARA FORMAR MEZCLA
  INFLAMABLE
• CARGAS DE ALTO FLASH FLASH POINT gt 130 oF
• CARGAS DE BAJO FLASH FLASH POINT lt 130 oF O T lt
  15 oF DE F.P.
• LIGTH ENDS COMPUESTOS CON RVP gt15 psi
• MATERIAL PIROFORICO MATERIAL COMBUSBLE
  EXPONTANEAO AL CONTACTO CON AIRE A Tambiente
• MATERIAL TOXICO COMPUESTO QUE CAUSA LESIONES AL
  CONTACTO CON EL CUERPO (e.g FENOL, H2S, HF,
  BENCENO)
• RIESGO SENCILLO EQUIPO AFECTADO POR UNA SOLA
  CONTINGENCIA

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DEFINICIONES Y REFERENCIAS

• PRESION DE AJUSTE (SET PRESSURE) PRESION DE
  ENTRADA A LA CUAL LA PSV ESTA AJUSTADA PARA ABRIR
• MAWP MAXIMA PRESION A LA CUAL EL RECIPIENTE
  PUEDE SER SOMETIDO CONTINUAMENTE
• PRESION DE DISEÑO PRESION UTILIZADA PARA
  DETERMINAR tmin
• ACUMULACION INCREMENTO DE PRESION SOBRE MAWP
  DURANTE DESCARGA DE PSV
• SOBREPRESION EL INCREMENTO DE PRESION SOBRE LA
  PRESION DE AJUSTE DURANTE LA DESCARGA DE LA PSV
• CONTRAPRESION (BACK PRESSURE) LA PRESION EN LA
  DESCARGA DE LA VALVULA DE ALIVIO
• CONTRAPRESION IMPUESTA (SUPERIMPOSED BACK
  PRESSURE) PRESION EN LA DE DESCARGA ANTES DE LA
  APERTURA DE LA PSV
• CONTRAPRESION CONSTRUIDA (BUILD UP BACK
  PRESSURE) PRESION EN EL LADO DESCARGA PRODUCTO
  DE LA APERTURA DE LA VALVULA

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CARACTERISTICAS DE PROTECCION
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VALVULA CONVENCIONAL VS BALANCEADA
BACK PRESSURE AFECTA SET PRESSURE
BACK PRESSURE SIN EFECTO EN SET PRESSURE
Cortesía NGPSA Data Book
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DETERMINACION DE CONTINGENCIAS

• CONSIDERAR UNA SOLA CONTINGENCIA A LA VEZ
• SUPONER QUE ANTES DE LA CONTINGENCIA, LA PLANTA
  SE ENCUENTRA OPERANDO EN SU CONDICION NORMAL
• CONSIDERAR QUE LOS EQUIPOS EN OPERACIÓN
  CONTINUARAN FUNCIONANDO SI NO SON PARTE DE LA
  CONTINGENCIA
• VALVULAS NORMALMENTE ABIERTAS CONTINUAN ABIERTAS.
  VALVULAS NORMALMENTE CERRADAS CONTINUAN CERRADAS

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QUE PUEDE IR MAL ?

• FUEGO

• LA PRESION EN UN EQUIPO SOMETIDO A FUEGO
  INCREMENTA DEBIDO A LA VAPORIZACION DE LIQUIDO

• FALLA DE SERVICIOS

• FALLA DE AGUA DE ENFRIAMIENTO. INCAPACIDAD DE
  REMOVER CALOR INCREMENTA PRESION
• FALLA DE ELECTRICIDAD GENERALMENTE RESULTA EN
  INCAPACIDAD DE REMOVER CALOR
• FALLA DE VAPOR SIMILAR A ELECTRICIDAD
• FALLA DE AIRE DE INSTRUMENTOS VALVULAS FALLAN DE
  ACUERDO A SU MODO (AOAIR TO OPEN, ACAIR TO
  CLOSE)

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QUE PUEDE IR MAL ?

• FALLA MECANICA

• LAS VALVULAS DE CONTROL PUEDEN FALLAR EN
  CUALQUIER POSICION
• LAS TUBERIAS DE HORNOS E INTERCAMBIADORES SE
  ROMPEN Y SE TAPONAN

• ERRORES DE OPERACION

• APERTURA O CIERRE DE LA VALVULA EQUIVOCADA

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CONTINGENCIAS

• BLOQUEO SALIDA DE GAS
• BLOQUEO DE SALIDA DE LIQUIDO
• PERDIDA DE SELLO DE LIQUIDO AGUAS ARRIBA
• FUEGO

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DIMENSIONAMIENTO GAS Y VAPOR
GAS O VAPOR, FLUJO CRITICO
A Area de descarga (pulg2) Qv Flujo a través de
la válvula (scfm) T1 Temperatura absoluta
(oR) G Gravedad Especifica referida a
aire1 z Factor de compresibilidad C1 Coeficiente
en función de kCv/Cp K Coeficiente de descarga
(suplidor) K0,975 para diseño preliminar P1 Presi
ón absoluta (psia) Kb Corrección por contra
presión W Flujo de gas (lb/hr) F2 Coeficiente de
flujo subcrítico r Relación de presión
P2/P1 MW Peso molecular del gas
GAS O VAPOR, FLUJO SUB- CRITICO
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DIMENSIONAMIENTO GAS Y VAPOR
Cortesia NGPSA Data Book
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DIMENSIONAMIENTO GAS Y VAPOR
Cortesia NGPSA Data Book
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DIMENSIONAMIENTO PARA LIQUIDO
A Area de descarga (pulg2) gpm Flujo a través de
la válvula G Gravedad Especifica referida a
agua1 K Coeficiente de descarga
(suplidor) K0,975 para diseño
preliminar Kp Factor de corrección por
sobrepresión Kw Factor de corrección por contra
presión Kv Factor de corrección por
viscosidad P Presión de alivio (psia) Pb Contra
presión (psia)
LIQUIDO
Cortesia NGPSA Data Book
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DIMENSIONAMIENTO PARA LIQUIDO
KW
KP
Cortesia NGPSA Data Book
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DIMENSIONAMIENTO PARA MULTIFASICO

• DETERMINAR LAS TASAS DE GAS (VAPOR) Y LIQUIDO A
  ALIVIAR
• CALCULAR EL AREA REQUERIDA PARA ALIVIO DE GAS
  (VAPOR)
• CALCULAR EL AREA REQUERIDA PARA ALIVIO DE LIQUIDO
• SUMAR PARA OBTENER EL AREA TOTAL

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DIMENSIONAMIENTO PARA FUEGO
Q Calor generado (Btu/hr) F Factor de
aislamiento Aw Area mojada del recipiente (pie2)
AMBIENTE F METAL DESNUDO 1,0 t AISLAMIENTO
(pulg) 1 0,30 2 0,15 4 0,075 6 0,05 8 0,
037 10 0,03 12 o mas 0,025
LA TASA DE ALIVIO SE DETERMINA CON EL CALOR
LATENTE DE VAPORIZACION DEL FLUIDO CONTENIDO EN
EL RECIPIENTE A 121 DE MAWP O Pdiseño
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ORIFICIOS ESTANDAR
Cortesia NGPSA Data Book
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VALVULAS DE ALIVIO TUBERIAS DE ENTRADA

• CAIDA DE PRESION

• MENOR A 3 DE LA PRESION DE AJUSTE

• DIMENSIONES

• POR LO MENOS DEL DIAMETRO DE ENTRADA DE PSV
• PARA MULTIPLES PSV, EL AREA DE SECCION DEL
  MULTIPLE DEBE SER IGUAL A LA SUMA DE CADA ENTRADA

• ORIENTACION

• DEBE PODER DRENAR LIBREMENTE HACIA EL FLUIDO. NO
  TRAMPAS

• PREVENCION DE TAPONAMIENTO

• TRACEADO CON VAPOR SI EXISTEN HIDRATOS Y/O
  PARAFINAS
• PURGA CONTINUA DE LIQUIDO LIMPIO PARA COQUE

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VALVULAS DE ALIVIO TUBERIAS DE SALIDA.
CONTRAPRESION

• DEPENDE DE LA MAXIMA PRESION PERMITIDA EN LA
  DESCARGA (BUILD UP BACK PRESSURE)

• 10 -20 DE PRESION DE AJUSTE EN CONTINGENCIA
  NORMAL Y FUEGO RESPECTIVAMENTE
• 50 DE LA PRESION DE AJUSTE PARA BALANCEADAS

PSV
PSV
A
PSET _at_ 100 psig
PSET _at_ 400 psig
Presión normal 0 psig
F ?
Ambas válvulas aliviando

• PRESION MAXIMA EN A 10 psig PARA CONVENCIONALES
  Y 50 psig PARA BALANCEADAS
• DESCARGA NO MENOR DE DIAMETRO DE SALIDA PSV
• VELOCIDAD DE SALIDA lt 0,75 Vs

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VALVULAS DE ALIVIO TUBERIAS DE SALIDA.
CONTRAPRESION
PSV
PSV
A
PSET _at_ 100 psig
PSET _at_ 400 psig
Presión normal 0 psig
F ?
PR A NO ALIVIA

• PARA PSV CONVENCIONALES, P MAX A 25 psig
• PARA PSV BALANCEADAS, P MAX A 75 PSIG

SE DETERMINA DIAMETRO DEL CABEZAL DE ALIVIO
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VALVULAS DE ALIVIO TUBERIAS DE SALIDA ATMOSFERICA

• COLECTOR DE DESCARGA

• 10 pie POR ENCIMA DE LA PLATAFORMA SUPERIOR
• 50 pie POR ENCIMA DE CUALQUIER EQUIPO
• DESCARGA VERTICAL
• NINGUNA RESTRICCION VALVULAS DE RETENCION, FLAME
  ARRESTOR, ORIFICIOS.
• VELOCIDAD MAXIMA 75 DEL SONIDO
• VELOCIDAD MINIMA 100 pie/s EN LIQUIDOS
  INFLAMABLES
• INSTALAR INYECTOR DE VAPOR EN CASO DE LIQUIDO
  AUTOINFLAMABLE

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VALVULAS DE ALIVIO MULTIPLES

• CONSIDERACIONES GENERALES

• UTILIZAR CUANDO LA DESCARGA NO PUEDE SER MANEJADA
  POR LA MAYOR DE LAS PSV ESTANDAR
• REDUCE POTENCIAL DE CHATTERING
• MAS ECONOMICO DOS PEQUEÑAS QUE UNA GRANDE

• CODIGO ASME PARA MULTIVALVULAS

• SOLO UNA AJUSTADA A PRESION DE DISEÑO
• LAS OTRAS A 105 DE PRESION DE DISEÑO
• TODAS DISEÑADAS PARA PRESION DE DISEÑO 16 DE
  ACUMULACION (105 110 116)
• PARA FUEGO LA ACUMULACION ES 121

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SISTEMAS ABIERTOS Y CERRADOS

• SISTEMA ABIERTO

• LA TUBERIA DE DESCARGA DE PSV VA A LA ATMOSFERA
• REGULACIONES EN ALGUNAS AREAS OBLIGAN LA
  UTILIZACION DE DISCOS DE RUPTURA

• SISTEMA CERRADO

• TUBERIAS DE DESCARGA VAN A UN COLECTOR GENERAL
  FLARE
• LOS LIQUIDOS SIEMPRE VAN A SISTEMAS CERRADOS
• LOS VAPORES DEPENDEN DE TOXICIDAD, CORROSIVIDAD,
  INFLAMABILIDAD, ETC

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SISTEMAS DE RECOLECCION DE ALIVIOS
ABIERTO
CERRADO
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SISTEMAS ABIERTOS Y CERRADOS

• LAS PSV QUE SIEMPRE VAN A SISTEMAS CERRADOS SON

• PSV QUE DESCARGA LIQUIDO O SUSTANCIAS
  PARCIALMENTE VAPORIZADAS
• PSV EN VAPOR QUE DESCARGAN LIQUIDOS A CONDICIONES
  DE ALIVIO (EFECTO J-T)
• PSV QUE MANEJAN GASES CORROSIVOS QUE CONDENSAN O
  TOXICOS (FENOL)
• PSV EN SERVICIO TOXICO QUE PUEDE EXCEDER LIMITES
  DE CONCENTRACION
• PSV QUE DESCARGAN VAPORES QUE SI SE INFLAMAN,
  RESULTAN EN DENSIDAD CALORICA gt 6000 BTU/HR-PIE2

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DISEÑO DE SISTEMAS CERRADOS

• OPCIONES DE UN SISTEMA CERRADO

• HACIA UN SISTEMA DE FLARE CONVENCIONAL VIA TAMBOR
  DE BLOWDOWN
• HACIA ATMOSFERA (VENTEO) VIA TAMBOR DE BLOWDOWN
• HACIA SEGREGACION DE FLARE DE GAS CON H2S.
• HACIA SEGREGACION ESPECIAL MATERIALES
  CORROSIVOS, MUY VALIOSOS, INESTABLES

• USOS DEL TAMBOR DE BLOWDOWN

• CUANDO EL VAPOR PUEDE CONDENSAR
• CUANDO EL VAPOR ES MUY PESADO Y FORMA HUMO
• CUANDO SE REQUIERE REDUCIR Tflare (SELLO LIQUIDO)

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SISTEMAS DE RECOLECCION DE ALIVIOS
Edificaciones
Vapor
500 pie
Piloto
200 pie
Tanques
Limite de propiedad
200 pie
200 pie
Posibilidad de hidrocarburos
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COMPONENTES DE SISTEMAS CERRADOS
PSV1
AREA 1
PSV2
PSV3
PILOTO E IGNITOR
ANTORCHA
0,2
CABEZAL
PSV4
AREA 2
PSV5
TAMBOR DE BLOWDOWN O KOD
TAMBOR DE SELLO
DRENAJE
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DISEÑO DE SISTEMAS CERRADOS

• RUTA

• LINEAS DE RECOLECCION FUERA DE AREA DE PROCESO
• EVITAR ZONAS DE ALTO RIESGO
• INSTALAR VALVULAS CSO

• DRENAJE DE LIQUIDOS

• LINEA DE SALIDA PSV CON PENDIENTE HACIA CABEZAL
• CABEZAL CON PENDIENTE HACIA BLOWDOWN
• PENDIENTE HACIA BLOWDOWN ENTRE BD Y SELLO

• EXPANSION TERMICA

• LAZOS DE EXPANSION DENTRO DE LIMITES DE BATERIA

• VELOCIDAD EN CABEZAL

• lt 75 Vs

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DISEÑO DE SISTEMAS CERRADOS

• DIMENSIONAMIENTO

• CONSIDERE TODOS LOS ALIVIOS
• TOME EN CUENTA CRITERIO DE CONTRAPRESION
• DIAMETRO DE CABEZAL PARA MANEJAR LA MAYOR
  CONTINGENCIA SIMPLE

• DESGLOSE DE LA CAIDA DE PRESION

• LINEAS LATERALES DE PSV
• ?P EN TAMBOR DE BLOWDOWN
• ?P EN TAMBOR DE SELLO (SUMERGENCIA DE LA PIERNA)
• ?P EN EL MECHURRIO (STACK)
• ?P EN LA PUNTA (TIPICO 1 PSI)

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DISEÑO DE SISTEMAS CERRADOS