GUIA DE EQUIPOS DE OPERACIONES UNITARIAS.

Dos pichones

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA[pic 2]

UNIVERSIDAD BOLIVARIANA DE VENEZUELA

CENTRO DE ESTUDIOS EN CIENCIAS DE LA ENERGÍA

Sede Principal Los Chaguaramos, Piso 9

Caracas Distrito Capital

0212- 6063873 - 0212- 6063985

GUÍA DE DISEÑO DE EQUIPOS DE OPERACIONES UNITARIAS

Ing. Jesús Puerta

Ing. Samanda Manzanilla

DISEÑO DE TANQUES ATMOSFERICOS

Los tanques son depósitos diseñados para almacenar líquidos y gases. Se presentan de forma cilíndrica, abiertos y esféricos, con diversas dimensiones de acuerdo a la capacidad de almacenaje. Entre las categorías de tanques, existen tres generales:

• Tanques atmosféricos.
• Tanques de baja presión.
• Tanques de alta presión.

Los Tanques Atmosféricos, son los tipos de tanques de almacenaje más comunes,  tienen una presión de hasta 2,5 psig, usualmente son construidos en acero pero también los hay de PVC (Policloruro de Vinilo) o en FRP (Polímeros Reforzados con Fibra).

Los Tanques de Baja Presión, están diseñados desde presiones internas desde la atmosférica hasta 15 psig, el material de construcción de este tipo de tanque es el acero, sin embargo, también los hay fabricados en PVC y FRP pero son menos comunes.

Los Tanques de Alta Presión, este tipo de tanque está diseñado para presiones de operación por encima de 15 psig.

Otro método para la clasificación de Tanques es el siguiente:

a.- Tanques de Techo Fijo: son usados para almacenar crudos y productos inflamables, que tengan baja presión de vapor y que no presenten pérdida por evaporación. Son generalmente de forma cónica. Poseen dispositivos en el techo, para desalojar la presión excesiva durante la recepción de productos, o para mantener la presión interna en caso de bombeo. Actualmente, los techos cónicos están siendo sustituidos por techos de forma geodésica, los cuales ofrecen mayor vida útil

b.- Tanques de Techo Flotante: se utilizan para almacenar productos volátiles como naftas y gasolinas, en donde la función del techo es la de evitar la formación de vapores, al flotar sobre la parte superior del líquido. Este tipo de tanque tiene como objetivo, evitar la pérdida del producto por evaporación y propagación de la excitación de la electricidad estática.

c.- Tanques de Doble Techo: Flotante y Domo.

Son utilizados para almacenar productos volátiles e inflamables nocivos a la salud, debido a la concentración del H[pic 3]S. Este tipo de tanque tiene la finalidad de evitar:

• Pérdida por evaporación.
• Contaminación del ambiente.

Entre los techos, existe una capa de nitrógeno para neutralizar el H[pic 4]S que excede el techo flotante, el nitrógeno es suministrado por una válvula controladora e indicadora de presión (PIC).

d.- Tanques Abiertos o Sin Techo.

Son los tanques construidos a cielo abierto, tipo represas y se utilizan para almacenar grandes cantidades de productos que no sean volátiles.

e.- Tanques de Forma Esférica.

Son los tanques utilizados para almacenar productos bifásicos (Gas-Líquido), que operan a presión mayor   que la atmosférica. El comportamiento de las moléculas se encuentra en constante movimiento circular, ocupando todo el espacio que lo contiene.

f.- Tanques con Techo y Fondo Cóncavo.

Este tanque está diseñado para almacenar productos con altas presiones, los cuales pueden ser ejercidos por líquidos y/o gases. Estos tipos de tanques son de menor tamaño que los anteriores y se utilizan mayormente en las plantas de refinación cumpliendo funciones de tambor acumulador o tanque de expansión. Se presentan en forma vertical u horizontal con botas y/o domos.

Partes de un Tanque de Techo Fijo:

a.- Boca de aforo: es la abertura ubicada en el techo del tanque, que permite las labores de aforación. A partir de la boca de aforo, se determina la altura de referencia o el punto de aforación del tanque. La boca de aforo, se le conoce también como clara boya.

b.- Respiradero: son dispositivos ubicados en el techo del tanque, el cual impide la acumulación de presión excesiva al realizarse la operación de llenado. Además permite la entrada de aire cuando el tanque está siendo vaciado, para evitar deformaciones.

c.- Rompe Viento: es una estructura metálica, en forma de valla, que permite al aforador efectuar su labor sin interrupción del viento. La misma posee una regla calibrada para fijar los niveles en el cordel para la toma de muestras. Estos rompe vientos solo existen en  los tanques de techo fijo.

d.- Boca de Inspección o de Visita: es la estructura metálica bridada, que permite el pase de personal al interior en caso de mantenimiento o reparación del tanque.

e.- Boquillas: es una punta de línea bridada, ubicada en la parte inferior del tanque, el cual permite la instalación de una tubería auxiliar para el drenaje del fondo en caso de mantenimiento.

f.- Termopozo: espacio de la pared del tanque donde está ubicado el termocupla de medición y transmisión de temperatura a la sala de control.

Además posee un indicador de temperatura, ubicado en la parte exterior del tanque.

g.- Línea de Drenaje: es una instalación ubicada muy cerca del fondo de los tanques, que permite desalojar el agua de los crudos y productos.

h.- Líneas de entrada y salida: son tuberías diseñadas para almacenar o transferir crudos y productos. Ambas líneas están ubicadas cerca del fondo del tanque cumpliendo con las normas de seguridad.

EJEMPLO: Diseñar un tanque atmosférico para almacenar benceno por 15 días a las siguientes condiciones:

Diagrama del Equipo:[pic 5]

[pic 6][pic 7]

[pic 9][pic 8]

Tiempo de Almacenamiento: El tiempo de almacenamiento seleccionado ha sido de 15 Días. Tiempo suficiente para no perder la continuidad del proceso, y la reposición de dicho compuesto.

Tipo de Tanque a Utilizar: Para conocer el tipo de tanque a utilizar, se debe hallar la presión de vapor de la sustancia a alimentar a la temperatura de almacenamiento. La presión de vapor es generalmente el criterio decisivo para elegir el tipo de tanque; por ejemplo, para bajas presiones se recomienda elegir un tanque tipo G1 o G2, para presiones más elevadas, se recomienda elegir tanques tipo G3.

Presión de Vapor del Benceno a la temperatura de Almacenamiento:

La expresión para el cálculo de la presión de vapor del Benceno a una temperatura determinada es:

logP=A-B/(T+C)= 6.9057-1211.03/(220.79+T)

La Temperatura de Operación es 40 ºC. La presión de Vapor calculada para este valor de Temperatura, es 182.8  mmHg= 0.24 atm.

Para esta presión se recomienda escoger un Tanque del Tipo G2.

Cálculo de la capacidad del tanque:

La capacidad del tanque se calcula por medio de la Ecuación:

[pic 10]

Donde:

C es la capacidad del tanque, m3.

F es la velocidad Másica del fluido para almacenar, kg/h.

[pic 11]Es la densidad volumétrica del fluido para almacenar, kg/m3.

t es el tiempo de almacenamiento del fluido, h.

La capacidad calculada para este tanque es:

[pic 12][pic 13]= 1069 m3

Capacidad real del tanque: La capacidad obtenida para el tanque debe aproximarse a una capacidad tabulada, para de esta manera, poder tomar los datos disponibles en la bibliografía. Además, esto permite diseñar con un porcentaje de sobrediseño si se escoge una capacidad por encima de la calculada. La capacidad más próxima por encima de la calculada es de 1220 m3. Una vez seleccionada esta capacidad, se pueden obtener el porcentaje de sobrediseño.

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