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Resumen del trabajo: El hidrógeno a partir del gas natural - Uso en la industria alimenticia - TITULACION
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFACULTAD DE INGENIERÌA DE PETROLEO,
GAS NATURAL Y PETROQUÌMICA
EL HIDRÓGENO A PARTIR DEL GAS NATURALUSO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA
TITULACIÓN POR ACTUALIZACIÓN DE CONOCIMIENTOSPARA OPTAR EL TITULO PROFESIONAL DE INGENIERIO PET ROQUIMICO
ELABORADO POR: PEDRO IPARRAGUIRRE QUISPE
PROMOCIÓN 73-1
LIMA – PERÚMAYO 2007
EL HIDRÓGENO A PARTIR DEL GAS NATURALUSO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA
I. SUMARIOII. INTRODUCCIÓN
A. GENERALIDADESB. OBJETIVOC. EL HIDROGENOD. LOS ACEITES Y GRASAS COMESTIBLES
III. EL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA
INDICE
III. EL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIAA. EL PROCESO DE HIDROGENACIÓNB. EQUIPO DE HIDROGENACIÓN POR LOTESC. INTRIDUCCIÓN AL CONTROL DE PROCESOD. SEGURIDAD DE UNA PLANTA DE HIDROGENACIÓNE. SEGURIDAD GLOBAL CON GASES COMBUSTIBLES
IV. BIBLIOGRAFÍAV. ANEXOS
EL HIDRÓGENO COMO COMBUSTIBLE
Combustible
CARBÓN
Fórmula
C 0.8H
CO2 producido porunidad de hidrógeno
en el combustible
0.80
OCTANO
METANO
HIDRÓGENO
C8H18
CH4
H2
0.44
0.25
0
Evolución de la Sustitución de la Energía Primaria del Mundo
EL HIDRÓGENO COMO COMBUSTIBLE
2003: Se establece la Sociedad Internacional para la Economía del Hidrógeno(IPHE) como una institución internacional para acelerar la transición hacia unaeconomía de hidrógeno.
Los miembros socios incluyen: Alemania, Australia, Brasil, Canadá, China,Comisión Europea, Estados Unidos Federación, Rusa, Francia, Islandia, India,Italia, Japón, República de Corea, Nueva Zelanda, Noruega, Reino Unido
Hacia la economía del HidrógenoEL HIDRÓGENO COMO COMBUSTIBLE
Buenos Aires, Argentina :1 de marzo de 2006 / :Ministerio de Educación,Ciencia y Tecnología / El proyecto“Diseño, montaje y puesta en marcha de un reactor piloto para producir gasde síntesis e hidrógeno no purificado, a partir de bioetanol empleando nuevoscatalizadores”) se propone producir hidrógeno a partir de bioetanol (recursorenovable obtenido a partir de plantaciones de caña de azúcar, maíz, sorgo yremolacha) para ser utilizado en Celdas de Combustible instaladas enVehículos Automotores Eléctricos.
Sistema de Energía a Base de Hidrógeno
Fuentes de
Energía Primaria
Producción de
Hidrógeno Transporte Almacenamiento Utilización
Luz solar
Foto
conversión
H
EL HIDRÓGENO COMO COMBUSTIBLE
Viento
Biomasa
Combustibles
fósiles
Electrólisis
Reformación
H2
Hidrocarburos Semillas / Animales
Reformación / Electrólisis Extracción
Purificación Refinación
Hidrógeno Aceite comestible
EL HIDRÓGENO EN LA CADENA ALIMENTICIA
Hidrógeno Aceite comestible
HIDROGENACIÓN DE ACEITES COMESTIBLES
Aceite de mesa Margarinas Mantecas
OBJETIVO
El presente trabajo se dirige hacia la aplicación industrial del hidrógenopara la modificación de aceites comestibles, resaltando los aspectosrelativos a las variables que controlan el proceso, así como los aspectosde seguridad por tratarse de un elemento inflamable que puede darorigen a incendios y a mezclas explosivas.
EL HIDRÓGENO A PARTIR DEL GAS NATURALUSO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA
Las medidas de control consideradas en el manejo del hidrógeno soncomunes a las medidas a considerar con los demás combustibles, por loque su consideración es imprescindible en todo proyecto que utilicecombustibles.
1766: Fue identificado como elemento distinto por el Henry Cavendish.
1788: El químico Antoine Lavoisier le dio nombre, que fue derivado de las palabras griegas “hydro” y “genes,” significado “agua” y “nacido de.”
1800: Los científicos ingleses Guillermo Nicholson y sir Anthony Carlisle descubrieron que si se aplicaba corriente eléctrica al agua se producía los gases hidrógeno y oxígeno.
HISTORIA DEL HIDRÓGENO
gases hidrógeno y oxígeno.
1838: El químico suizo Christian Friedrich Schoenbein descubrió el efecto de la celda de combustible, combinando el hidrógeno y los gases del oxígeno para producir el agua y una corriente eléctrica.
1845: El científico y juez Sir William Grove demostró el descubrimiento de Schoenbein a escala práctica, creando la “batería a gas”. Por este logro ganó el título de “Padre de la Celda de Combustible”.
HISTORIA DEL HIDRÓGENO
1874: El escritor inglés Julio Verne, examinó profético el uso potencial delhidrógeno como combustible en su obra popular de la ficción “La islamisteriosa” (“Creo que el agua un día será empleada como combustible,ese hidrógeno y el oxígeno que lo constituyen, usado solo o junto,equipará una fuente inagotable del calor y de la luz, de una intensidad dela cual carbón no es capaz”).
2002: El economista norteamericano Jeremy Rifkin en su obra “LaEconomía del Hidrógeno” enfoca la llegada de la era del uso del hidrógenoEconomía del Hidrógeno” enfoca la llegada de la era del uso del hidrógenocomo fuente energética, creándose una economía menos centralizada,más autosuficiente, que depende del mismo consumidor.
2003: Se establece la Sociedad Internacional para la Economía delHidrógeno (IPHE) como una institución internacional para acelerar latransición hacia una economía de hidrógeno.Los miembros socios incluyen: Alemania, Australia, Brasil, Canadá, China,Comisión Europea, Estados Unidos Federación, Rusa, Francia, Islandia,India, Italia, Japón, República de Corea, Nueva Zelanda, Noruega, ReinoUnido.
Apariencia Gas incoloro
Punto de Fusión -259 °C
Punto de Ebullición -253 °C
Temperatura Crítica -240 °C
Presión Crítica 13.1 bar
Densidad 0.07 (aire=1)
CARACTERÍSTICAS DEL HIDRÓGENO
Densidad 0.07 (aire=1)
Límite Inferior de Explosividad 4 %
Límite Superior de Explosividad 75 %
Temperatura de Autoignición 585°C
Densidad gas (20ºC, 1atm) 0.0838 g/l
Densidad líquidos (-252.8 ºC) 0.0708 kg/l
CARACTERÍSTICAS DEL HIDRÓGENO
Comparación del Poder Calorífico (1,000Btu/lb)
61.00
40.00
50.00
60.00
70.00
24.00 21.65 20.36
8.58
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
Hidrógeno Metano Propano Gasolina MetanolCombustibles
CARACTERÍSTICAS DEL HIDRÓGENO
Comparación de la Densidad del líquido (kg/m 3)
423500
700790
500
600
700
800
71
423
0
100
200
300
400
500
Hidrógeno Metano Propano Gasolina MetanolCombustibles
CARACTERÍSTICAS DEL HIDRÓGENO
Comparación de Temperatura de Autoignición (ºC)585
540490
355 385400
500
600
0
100
200
300
Hidrógeno Metano Propano Gasolina MetanolCombustibles
CARACTERÍSTICAS DEL HIDRÓGENO
Comparación de Temperatura de Inflamación (ºK)
169
230
284
200
250
300
20
85
169
0
50
100
150
200
Hidrógeno Metano Propano Gasolina MetanolCombustibles
4% 75%
HIDROGENO
5.3% 15%
METANO
Rango de inflamabilidad
CARACTERÍSTICAS DEL HIDRÓGENO
2.2%
PROPANO
9.6%
6% 36.5%
METANOL
1% 7.6%
GASOLINA
0.6% 5.5%
DIESEL
FUENTES DE PRODUCCIÓN DE HIDRÓGENO
“State-of.the-art of Hydrogen Production” – Dr. Stank o HocevarNational Institute of Chemistry, Ljubljana, Sloveni a
Seminar on “Trends and Prospects of Hydrogen Era” – Istanbul, Turkey, 11-12 July 2005
PROCESOS DE PRODUCCIÓN DE HIDRÓGENO
Método Primario
Procesos Materia Prima Emisiones
Térmico
Reformación al vapor Gas Natural, hidrocarburos CO2
Gasificación Carbón, Biomasa CO2, SO2, NOx
Ruptura del agua Agua Ninguna
Pirólisis Biomasa COPirólisis Biomasa CO2
Electro-química
Electrólisis Agua Ninguna
Fotoelectrólisis Agua Ninguna
Biológico
Fotobiológico Agua en algas ninguno
Digestión anaeróbica Biomasa CO2
Microorganismos fermentativos
Biomasa CO2
Procesos de Producción de Hidrógeno
“El Hidrógeno, un nuevo Vector Energético” Antonio Gonzáles García-Conde, Director Departamento Aerodinámica y Propulsión, INTAPresidente de la Asociación Española del Hidrógeno; Cátedra Cátedra BP de Medio Ambiente - Madrid, 19 de enero de 2005
Reformado con vapor de gas natural o hidrocarburos líquidos ligerosProcesos de Producción de Hidrógeno
Las reacciones químicas básicas, con metano, son:
Cambio agua-gas CO + H2O = CO2 + H2 ∆H = -41 kJ/mol
Reformación con vapor CH4 + H2O = CO + 3H2 ∆H = 206 kJ/mol
(1) Calentamiento de la carga
(2) Catalizadores de lecho fijo: En el1er. Lecho los compuestosorgánicos de azufre se conviertenorgánicos de azufre se conviertenen sulfuro de hidrógeno, y lasolefinas se saturan conhidrógeno. En el 2do. Lecho seadsorve el sulfuro de hidrógeno.
(3) Reactor de conversión agua-gas.
(4) Unidad de Purificación parahidrógeno al 99.9% (PressureSwing Adsorption).
Hydrocarbon Processing / Refining Processes 2004 Proceso licenciado por Foster Wheeler
Oxidación Parcial de HidrocarburosProcesos de Producción de Hidrógeno
Las reacciones químicas básicas:Oxidación parcial: CnHm + n O2 => nCO + (m/2) H2 EndotérmicaCambio agua-gas CO + H2O = CO2 + H2 Exotérmica
Chevron Texaco 2001 – Introduction to Gasification – Neal Ritcher
Procesos de Producción de Hidrógeno
Gasificación del carbónReacción de la gasificación:•Gasificación CH0.8 + O2 + H2O → CO + CO2 + H2 + other species•Cambio agua-gas CO + H2O → CO2 + H2
Proceso licenciado por Future Energy GmbHHydrocarbon Processing / Refining Processes 2004
Procesos de Producción de Hidrógeno
Reformación de Metanol
La ecuación base de este proceso es:1° Descomposición endotérmica del metanol: CH3 OH ----------� CO + 2H22° La conversión exotérmica del CO con el agua CO + H2O ----------� CO2 + H2
Hydrocarbon Processing / Refining Processes 2004 Proceso licenciado por Haldor Topsoe A/S
Procesos de Producción de Hidrógeno
Electrólisis del agua
Cátodo: 2 H2O + 2 e ---------� H2 + 2OHÁnodo: 2OH ---------� ½ O2 + H2O + 2eH2O ----- ---� H2 + ½ O2
Procesos de Producción de Hidrógeno
Biohidrógeno
Producción del hidrógeno de la biomasa en 2 etapas. Etapa 1: fermentación heterotróficaEtapa 2: fermentación fotoheterotrófica
Status and perspectives of biological methane and hydrogen production-2003 Dutch Biological Hydrogen Foundation-Edited by J.H. Reith, R.H. Wijffels and H. Barten
Aplicaciones Industriales del Hidrógeno
Aplicaciones Industriales del Hidrógeno
La reducción del mineral de hierroFemOn + nH2 = mFe + nH2OFemOn + nCO = mFe + nCO2
Reducción Directa del mineral de Hierro
Los procesos que usan gas natural tienen niveles de contaminación más bajos que los procesos que usan reductores sólidos como el carbón o coque.
Se tiene así:Se tiene así:
Emisión de contaminante por tonelada de hierro líquido producido
Proceso SO2 gr/tm CO2 kg/tm
Alto Horno 1400 1760Reduccion Directa (CIRCORED) 15 1118
Aplicaciones Industriales del Hidrógeno
Industria de refinación del petróleo
Hidrotratamiento: la acción fundamental es:• remoción del oxígeno, nitrógeno y los metales.• saturación de los enlaces olefínicos y aromáticos.• reducir el peso molecular medio de los productos.Los productos resultantes están preparados para los posteriores procesos de reformación, craqueo catalítico, hidrocraqueo.Hidrodesulfurization: la acción fundamental es:• remoción de los compuestos de azufre.• remoción de los compuestos de azufre.• Conversión mínima a productos más ligeros.El hidrógeno interviene para producir diesel de bajo contenido de azufre, de modo de responder a las crecientes especificaciones de calidad y volumen demandado de este combustible.Hidrocraqueo: la acción fundamental es:• Rompimiento de los enlaces carbono carbono.• Fuerte reducción del peso molecular de la carga, con una conversión de más del 50%.
Aplicaciones Industriales del Hidrógeno
Industria Petroquímica
Aplicaciones Industriales del Hidrógeno
Industria de Grasas y Aceites Comestibles
Hidrocarburos Semillas / Animales
Reformación / Electrólisis Extracción
Purificación Refinación
Hidrógeno Aceite comestibleHidrógeno Aceite comestible
HIDROGENACIÓN DE ACEITES COMESTIBLES
Aceite de mesa Margarinas Mantecas
Aplicaciones Industriales del Hidrógeno
Celdas de Combustible
LOS ACEITES Y GRASAS COMESTIBLES
Esteres de ácidos carboxílicos alifáticos, cuyas cadenas tienen una longitud entre 14 a 26 carbones
R1, R2 R3 = entre 14 a 26 carbones
Glicerina Ácido Graso Grasa o aceite
Fórmulas y punto de fusión de los ácidos grasos
Fórmula Nombre Abreviatura P.Fusión
H3C(CH2)14COOH Palmítico C16:0 65.5 °C
H C(CH ) COOH Esteárico C18:0 73.1 °C
LOS ACEITES Y GRASAS COMESTIBLES
H3C(CH2)16COOH Esteárico C18:0 73.1 °C
H3C(CH2)7CH=CHCH2(CH2)6COOH Oleico C18:1 18.9 °C
H3C(CH2)4(CH=CHCH2)2(CH2)6COOH Linoleico C18:2 -13.1 °C
H3CCH2(CH=CHCH2)3(CH2)6COOH Linolénico C18:3 -24.0 °C
LOS ACEITES Y GRASAS COMESTIBLESVariación del punto de fusión por efecto del grado de insaturación
Variación del punto de fusión por efecto isomérico
50.0
60.0
% e
n pe
so d
e lo
s ác
idos
Composición de los ácidos grasos del aceite de pesc ado peruano, de acuerdo con el Dr. W. Zschau (1981)
C14, 0C14, 1
C15, 0
C16, 0
C16, 1
C16, 2
C16, 3C17, 0
C18, 0
C18, 1
C18, 2C18, 3
C19, 0C20, 0C20, 1C20, 2
C20, 3C20, 4
C20, 5
C22, 0C22, 1C22, 2
C22, 3C22, 4C22, 5
C22, 6
C24, 0C24, 1
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
% e
n pe
so d
e lo
s ác
idos
gr
asos
C14 , 0 C14 , 1 C15 , 0 C16 , 0 C16 , 1 C16 , 2 C16 , 3 C17 , 0 C18 , 0 C18 , 1 C18 , 2 C18 , 3 C19 , 0 C2 0 , 0 C2 0 , 1 C2 0 , 2 C2 0 , 3 C2 0 , 4 C2 0 , 5 C2 2 , 0 C2 2 , 1 C2 2 , 2 C2 2 , 3 C2 2 , 4 C2 2 , 5 C2 2 , 6 C2 4 , 0 C2 4 , 1
N° de Carbones y de Enlaces Dobles
C18,2
40.0
50.0
60.0
% e
n pe
so d
e lo
s ác
idos
Composición de los ácidos grasos del aceite de soya
C14, 0
C16, 0
C18, 0
C18, 1
C18, 3
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
% e
n pe
so d
e lo
s ác
idos
gr
asos
C14 , 0 C15 , 0 C16 , 1 C16 , 3 C18 , 0 C18 , 2 C19 , 0 C2 0 , 1 C2 0 , 3 C2 0 , 5 C2 2 , 1 C2 2 , 3 C2 2 , 5 C2 4 , 0
N° de Carbones y de Enlaces Dobles
C16, 0C18, 1
50.0
60.0
% e
n pe
so d
e lo
s ác
idos
Composición de los ácidos grasos del aceite de palm a
C14, 0
C16, 0
C18, 0
C18, 1
C18, 2
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
% e
n pe
so d
e lo
s ác
idos
gr
asos
C14 , 0 C14 , 1 C15 , 0 C16 , 0 C16 , 1 C16 , 2 C16 , 3 C17 , 0 C18 , 0 C18 , 1 C18 , 2 C18 , 3 C19 , 0 C2 0 , 0 C2 0 , 1 C2 0 , 2 C2 0 , 3 C2 0 , 4 C2 0 , 5 C2 2 , 0 C2 2 , 1 C2 2 , 2 C2 2 , 3 C2 2 , 4 C2 2 , 5 C2 2 , 6 C2 4 , 0 C2 4 , 1
N° de Carbones y de Enlaces Dobles
El proceso de hidrogenación: reacciones básicas
H3C(CH2)7CH=CHCH2(CH2)6COOH Oleico 18.9 °C
H3C(CH2)4(CH=CHCH2)2(CH2)6COOH Linoleico -13.1 °C
+ H2
EL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA
Trans Oleico 43.0 °C
Iso Oleico 8.9 °C
Cis Oleico 18.9 °C
Esta reacción se produce en un medio heterogéneo compuesto por:- líquido (aceite), - gas (hidrógeno) y - sólido (níquel) dispersos. Catalizador
Variables del proceso de hidrogenación
EL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA
Por lo que las variables que más se manejan para gobernar el sentido de la hidrogenación son: -agitación, - temperatura, - presión, - catalizador
Burbuja de gas
Aceite
- Selectividad: que tipo de enlace satura primero el hidrógeno.
Variables del proceso de hidrogenación
EL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA
- Actividad: rapidez con que se realiza la reacción de hidrogenación
Influencia de las Condiciones de Proceso
EL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA
Influencia de las Condiciones de Proceso
EL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA
Evolución de los componentes durante la hidrogenaci ónEL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA
Ref.: G-135A Hydrogenation Study –United Catalysts Inc.
Evolución de los componentes durante la hidrogenaci ónEL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA
Evolución de los componentes durante la hidrogenaci ón
EL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA
Evolución de los componentes durante la hidrogenaci ón
EL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA
Evolución de los componentes durante la hidrogenaci ón
EL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA
Evolución de los componentes durante la hidrogenaci ón
EL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA
Evolución de los componentes durante la hidrogenaci ón
EL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA
Evolución de los componentes durante la hidrogenaci ón
EL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA
Evolución de los componentes durante la hidrogenaci ón
EL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA
Esquemas de procesos de hidrogenación de aceitesEL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA
Esquemas de procesos de hidrogenación de aceitesEL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA
Continua...
Esquemas de procesos de hidrogenación de aceitesEL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA
...continua
Esquemas de procesos de hidrogenación de aceitesEL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA
Continua...
Esquemas de procesos de hidrogenación de aceitesEL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA
...continua
Procedimientos de hidrogenación de aceitesEL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA
Procedimientos de hidrogenación de aceitesEL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA
Esquema de planta de hidrogenación de aceitesEL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA
Costos de Producción en la hidrogenaciónEL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA
Costos de Producción en la hidrogenaciónEL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA
Esquema de ControlINTRODUCCIÓN AL CONTROL DE PROCESO
Fases del diseño del sistema de controlFases del diseño del sistema de control
1. Definición de objetivos .2. Identificación de variables.3. Selección del sistema de control4. Diseñar la ley de control.5. Especificar la instrumentación de control.
Definición de estructura de procesosINTRODUCCIÓN AL CONTROL DE PROCESO
Definición de la estructura de controlINTRODUCCIÓN AL CONTROL DE PROCESO
Análisis de Riesgo
SEGURIDAD DE UNA PLANTA DE HIDROGENACIÓN
Un estudio de riesgo es un exámen cuidadoso de los peligros, que en el áreainvolucrada, pueden causar daño a las personas, instalaciones o medioambiente, de tal forma que se pueda evaluar si las precauciones tomadas sonsuficientes, o se deben tomar medidas adicionales para prevenir algún daño.
El concepto de «peligro» es definido como todo agente de naturaleza química,física, microbiológica, etc. que puede causar daños. El «riesgo», por su parte, esla probabilidad de que esos daños se produzcan.
SEGURIDAD DE UNA PLANTA DE HIDROGENACIÓN
1.- Identificación de los peligros: •••• análisis de todas las fuentes de peligro y suprobabilidad de activación y las condiciones de proceso en las que se generael peligro.
Para llevar a cabo la identificación de peligros hay que preguntarse tres cosas:1. ¿Existe una fuente de daño?2. ¿Quién (o qué) puede ser dañado?
Análisis de RiesgoPasos Básicos
2. ¿Quién (o qué) puede ser dañado?3. ¿Cómo puede ocurrir el daño?
SEGURIDAD DE UNA PLANTA DE HIDROGENACIÓN
2.- Estimación de los riesgos : componiendo la probabilidad de los peligros conla severidad o impacto de su ocurrencia .
Para determinar la potencial severidad del daño, debe considerarse:• Partes del cuerpo que se verán afectadas.• Naturaleza del daño, graduándolo desde ligeramente dañino a
extremadamente dañino
Análisis de RiesgoPasos Básicos
extremadamente dañino
La probabilidad de que ocurra el daño se puede graduar, desde baja hastaalta, con el siguiente criterio:
� • Probabilidad alta: El daño ocurrirá siempre o casi siempre� • Probabilidad media: El daño ocurrirá en algunas ocasiones� • Probabilidad baja: El daño ocurrirá raras veces
SEGURIDAD DE UNA PLANTA DE HIDROGENACIÓN
3.- Valoración de los riesgos : •••• evaluación del riesgo en función del impacto yconsecuencias de la activación del peligro.Los niveles de riesgos, forman la base para decidir si se requiere mejorar loscontroles existentes o implantar unos nuevos, así como la programación delas acciones
• 4.- Reducción de los riesgos : mediante las medidas de seguridad
Análisis de RiesgoPasos Básicos
• 4.- Reducción de los riesgos : mediante las medidas de seguridadplanteadas, tanto para la reducción de la probabilidad como para mitigar losefectos de la ocurrencia.
La aplicación de los pasos anteriores llevará a la determinación de:
� • la probabilidad que ocurran accidentes por fuga, incendio, explosión;
� • los posibles radios de afectación fuera de las instalacionescorrespondientes;
SEGURIDAD DE UNA PLANTA DE HIDROGENACIÓN
Análisis de RiesgoPasos Básicos
� • la severidad de la afectación en los distintos radios;
� • las medidas de seguridad a implantar para prevenir que ocurran losaccidentes;
� • el Plan de Contingencias en caso de que ocurra un accidente.
Procedimiento General del Análisis de Riesgo
SEGURIDAD DE UNA PLANTA DE HIDROGENACIÓN
Análisis de RiesgoEstimación de los niveles de riesgo
SEGURIDAD DE UNA PLANTA DE HIDROGENACIÓN
El cuadro siguiente da un método simple para estima r los niveles de riesgo de acuerdo a su probabilidad estimada y a sus consecue ncias esperadas
SEGURIDAD DE UNA PLANTA DE HIDROGENACIÓN
Base Legal y Técnica
Códigos Internacionales:
� • NFPA 1: Fire Prevention Code.
� • NFPA 10: Standard for Portable Fire Extinguishers.
� • NFPA 30: Flammable and Combustible Liquids Code.
� • NFPA 50 A: Code for Motor Fuel Dispensing Facilities and RepairGarages.
� • NFPA 70: National Electrical Code.
• NFPA 50 A: Standard for Gaseous Hydrogen Systems at ConsumerSites
SEGURIDAD GLOBAL CON GASES COMBUSTIBLES
Peligro de Incendio – Distancias de Seguridad
El diseño de las instalaciones de Productos Combustibles se debeincluir una distancia de separación entre las instalaciones en tierra,las poblaciones y otras áreas públicas.
Las distancias de seguridad o zonas restringidas se basan en losdatos de dispersión de vapores y contornos de la radiación térmica,
SEGURIDAD GLOBAL CON GASES COMBUSTIBLES
Peligro de Incendio – Distancias de Seguridad
Efectos de la Radiación Térmica ( API RP 521 Guide for Pressure-Relieving and Depressurizing Systems Tabla 8 –Radiación total diseñorecomendada)
SEGURIDAD GLOBAL CON GASES COMBUSTIBLES
Peligro de Incendio – Distancias de Seguridad
El flujo térmico de 5 kW/m2 ha sido tomado como criterio para ellímite de significante daño a los seres humanos y materialescombustibles, y es el valor que se toma como base para cálculos dedistancia hacia un lugar de derrame que al incendiarse haráexperimentar ese flujo térmico.
El flujo térmico de 9 kW/m2 ha sido tomado como criterio para el elmáximo flujo permisible sobre estructuras exteriores de unaresidencia.
SEGURIDAD GLOBAL CON GASES COMBUSTIBLES
Peligro de Incendio – Distancias de Seguridad
Ambos criterios, el de 5 kW/m2 y el de 9 kW/m2, se pueden tomarcomo base para establecer las distancias de seguridad que sedeben considerar al establecer los lugares en que se ubiquendepósitos de combustibles, y el valor de 1.6 kW/m2 debe ser tomadodepósitos de combustibles, y el valor de 1.6 kW/m2 debe ser tomadocomo base para establecer las distancias de seguridad en lasintervenciones contra incendio.
SEGURIDAD GLOBAL CON GASES COMBUSTIBLES
Peligro de Incendio – Cálculo del calor recibido
El cálculo se puede realizar en base de fórmulas conocidas:a. Energía calorífica basePara el calor entregado por la fuente incendiada se tiene:Q = m x Cc ( 1 )Donde:
Q = Flujo de calor generado por el combustible, en MJoule / hrm = masa de combustible que arde, en Kg / hrCc = Calor de combustión del combustible, en MJoule / Kg
b. Cantidad de calor que llega a un punto externoSe utiliza la ecuación de Hajek y Ludwig:L = ( τ x F x Q / 4 x π x K) 0.5 ( 2 )donde:
L = distancia mínima desde el punto medio de la llama al objeto considerado, en piés (metros)τ = fracción de la cantidad de calor transmitidaF = fracción de calor irradiadaQ = calor generado por la fuente, en BTU por hora (kilowatts)K = radiación que recibe el objeto considerado, en BTU por hora por pié cuadrado (Kilowatts por metro cuadrado)
SEGURIDAD GLOBAL CON GASES COMBUSTIBLES
Peligro de Incendio – Cálculo del calor recibido
El cálculo se puede realizar en base de fórmulas conocidas:
Modificando la ecuación para el cálculo de K, se tiene:
SEGURIDAD GLOBAL CON GASES COMBUSTIBLES
Peligro de Incendio – Cálculo del calor recibido
Para el cálculo hay disponibles programas de cálculo para evaluar el nivelde radiación que podría emitir el incendio de un tipo de combustibledeterminado.
Es el caso del programa Breeze Haz, con el cual se puede calcular laradiación a una distancia determinada, así como también el grado dedispersión que pueda tener una fuga de gas.dispersión que pueda tener una fuga de gas.
SEGURIDAD GLOBAL CON GASES COMBUSTIBLES
Peligro de Incendio – Cálculo del calor recibido
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CONCLUSIONES
� • El devenir de las materias primas que se dispondrán en el futurodeberán estar fuertemente relacionadas con fuentes renovables que nodeterioren el medio ambiente.� • Los aceites comestibles provienen de fuentes renovables y sutransformación vía la hidrogenación y otro proceso será de mucha aplicación,debiendo los actuales procesos petroquímicos utilizar éstos nuevos productoscomo materia prima.� • El hidrógeno será un elemento de transformación y también detransporte de energía, incrementando su uso en plantas de procesamiento.transporte de energía, incrementando su uso en plantas de procesamiento.� • La seguridad de las actividades de una planta que opere con gasescombustibles (gas natural, hidrógeno) está unida al cumplimiento de lasnormas legales vigentes y en los estándares nacionales e internacionalesrelacionados a la operación de gases combustibles.� • El Análisis de Riesgo es una herramienta que permite asegurar que lasoperaciones de una planta se realicen protegiendo a las personas y al medioambiente.� • Debido a las variadas operaciones que se presentan, la eficiencia yseguridad de una planta estará unida a la selección de los sistemas decontrol, optimizando su funcionamiento.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
RECOMENDACIONES
� • Avanzar hacia lo que se denomina actualmente “la economía del hidrógeno”, considerando todas las fuentes de energía renovables no contaminantes.
� •� • Considerar como base para toda actividad, el “Análisis de Riesgo”, para prevenir la ocurrencia de accidentes.
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