Bibliografiahttp://www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Normativa/TextosLegales/RD/2001/379_01/PDFs/ITC-MIE-APQ-6.pdfhttp://www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Normativa/TextosLegales/RD/2001/379_01/PDFs/ITC-MIE-APQ-4.pdfhttp://productosquimicosymedioambiente.com/reglamento-apq-almacenamiento-de-productos-quimicos/http://www.bvsde.paho.org/bvsacd/scan2/032752/032752-06.pdfhttp://banrep.gov.co/ESTIMACION
DE INVERSIONES PARA EQUIPOS PRINCIPALES DE PROCESO, SIAS ANAYA
JULIO, TESIS DE MAESTRIACAPITAL COST ESTIMATING, K. M. GUTHRIE
1969DISEO DE PROCESOS EN INGENIERIA QUIMICA, JIMENEZ GUTIEEREZ
ARTUROANALYSIS, SYNTHESIS AND DESIGN OF CHEMICAL PROCESSES, TURTON
RICHARDCOSTOS DE MANUFACTURA, ANONIMOMtodo para la preparacin de
sulfato de amonio granular. Bellis, D. 2005Crystallization Of
Ammonium Sulphate: State Of The Art And New Developments, Hofmann,
G
ANEXOS
ECUACIONES
DISEO DE BOMBASLas bombas son equipos mecnicos que sirven para
elevar los lquidos y conducirlos de un lugar a otro, o lo que es lo
mismo, comunicarles cierta cantidad de energa (carga) que les
permita vencer la resistencia de las tuberas a la circulacin, as
como, la carga que representa la diferencia de nivel entre el lugar
de donde se toma el lquido y el lugar adonde se pretende llevar.
Los lquidos circulan del lugar de mayor energa al lugar de menor
energa; el suministrarle energa la bomba al lquido tiene el objeto
de producir el gradiente necesario para establecer la circulacin y
vencer las resistencias.La impulsin de lquidos en un proceso qumico
es fundamental, existiendo dos tipos bsicos de bombas: bombas de
desplazamiento positivo y bombas centrifugas. La primera de estas
bombas se basa en el uso de un pistn que impulsa el lquido,
mientras que las centrifugas, como su propio nombre indica,
impulsan el fluido gracias a una fuerza centrfuga.
PARMETROS PARA LA SELECCIN DE UNA BOMBACuando se selecciona una
bomba para una aplicacin particular, se deben considerar los
siguientes factores: La naturaleza del lquido que se va a bombear
La capacidad requerida (velocidad de flujo de volumen). Las
condiciones en el lado de succin (entrada) de la bomba. Las
condiciones en el lado de la descarga (salida) de la bomba. La
cabeza total de la bomba (el trmino h a de la ecuacin de la
energa). El tipo de sistema al que la bomba est entregando el
fluido. El tipo de la fuente de alimentacin (motor elctrico, motor
de diesel, turbina de vapor, etctera). Limitaciones de espacio,
peso y posicin. Condiciones ambientales. Costo de la operacin de la
bomba Cdigos de estndares que rigen a las bombas.
La eleccin del tipo de bombas depende de muchos factores,
existiendo un mtodo sencillo de seleccin que es el mtodo grfico.
Mediante este mtodo, conociendo el caudal que es necesario impulsa
y la altura til de impulsin (H), se puede obtener el tipo de bomba
idneo para ese caso concreto.
Figura Seleccin de equipos de impulsin (Greene Richard W.,
1987)
Tambin cuando tenemos la potencia podemos saber qu tipo de bomba
seleccionar con la siguiente tabla
TipoPotencia Max.[kW]Presin Max.[bar]
Reciprocante2501000
Rotatoria & Desplazamiento positivo150300
Centrifuga250300
LOS PARAMETROS BASICOS EN EL DISEO DE UNA BOMBA SON La altura
til de impulsin (H). El caudal que es posible impulsar (Q). La
potencia (P) La altura neta de succin positiva (NPSHd).
Para poder dimensionar las bombas, es necesario tener una lista
de condiciones y suposiciones necesarias, para permitan ajustar
nuestro modelo, a un caso real. Flujo estacionario e incomprensible
La gravedad es despreciable en las tuberas con un Angulo diferente
a la horizontal, esto en flujo turbulento Velocidades del fluido
entre puntos diferentes de las tuberas son cero V1=V2=0 debido a
que utilizamos una sola tubera con un dimetro especifico. Ecuacin
de Bernoulli: Balance de energa mecnica
Ecuacin de continuidad
La densidad del liquida que transporta la tubera es igual en
todos los puntos, y adems el dimetro de tubera es el mismo; por lo
tanto las velocidades son constantes en cualquier punto.1. Ecuacin
de Bernoulli modificada: Se eliminaron trminos innecesarios y se
logr obtener una ecuacin general que embarca todas las
interacciones de fuerzas que tiene el proceso.
1. Perdida de carga: Uno de los trminos ms relevantes en nuestro
sistema es el referente a la prdida de carga debida a los efectos
viscosos y a los dispositivos presentes en nuestro proceso.
1. Perdida de carga total: Tenemos perdida de carga mayor y
menor, los cuales dependente de parmetros que representan tanto la
geometra y carateristicas del material de la tubera, como la
distribucin de dispositivos que general esa disipacin de
energa.
1. Perdida de carga a presin constante: debido a que nuestro
proceso solo incluye tuberas de un solo determinado dimetro,
generando que la velocidad se pueda cancelar en la ecuacin.
1. Ecuacin de Colebrook: Esta ecuacin se utiliza como
herramienta para poder encontrar el factor de friccin que produce
la tubera debido a las caractersticas propias del material.
1. Finalmente la potencia de la bomba elctrica necesaria para
que la bomba entregue el impulso necesario para cumplir con todos
los requerimientos se representa por la siguiente ecuacin:
TORRE DE ABSORCIN
Se van a tomar las siguientes consideraciones para el diseo del
absorbedor: Se escoger una columna de relleno de anillos Raschig de
1 in. El equipo estar construido con Acero Carpenter 20 Mo-6 (es
similar a la aleacinIncoloy) debido a ser resistente a las
atmosferas de productoVelocidad de flujo de gas Velocidad de flujo
de lquido Valor de la abscisa
Usando la lnea de inundacin y el valor hallado anteriormente, se
determina el fujo msico de gas en la inundacin
El rea empacada y dimetro empacado:
Dimetro de la torre:
Altura empacada:De los datos de equilibrio se obtiene la
siguiente grfica:
fue obtenido para empaque de cermica de Y pulgadas
(Mirar grafica)
DISEO DE INTERCAMBIADORES DE CALOR
Criterios para el diseo de los intercambiadoresLos
intercambiadores de calor son uno de los equipos que se emplean ms
ampliamente y asiduamente en la industria qumica para que las
corrientes del proceso alcancen la temperatura deseada, y para
conseguir el mximo ahorro de energa posible. Por esto ltimo se
suelen enlazar corrientes a calentar con corrientes a enfriar para
que el consumo de energaAdicional sea mnimo. Eleccin del tipo de
intercambiadorLos factores ms importantes para la eleccin del tipo
adecuado de intercambiador para un servicio concreto son los
siguientes: Temperaturas de trabajo, y estado de agregacin de los
fluidos. Presiones de las corrientes y perdidas de presin
admisibles. Caudales de los fluidos. Posibilidades de ensuciamiento
del aparato. Accin corrosiva de los fluidos. Espacio disponible
para la instalacin. Factor econmico.Para la instalacin de la planta
se disearan intercambiadores de calor en contracorriente del tipo
de carcasa y tubos, debido a las ventajas que este posee, Adems, se
ha escogido este tipo de intercambiador por las condiciones de
operacin debido a que los caudales a enfriar y calentar son
elevados, adems de que el calor intercambiado debe ser tambin
bastante alto.
Figura. Intercambiador de calor de carcasa y tubos (Mc Cabe,
Smith , 2007)Se empleara este tipo de intercambiadores de calor,
adems porque son muy eficaces y son los que ms se usan en la
industria, por lo que ms fcilmente se podr encontrar un proveedor
para la compra de estos equipos.
Normativa y cdigo de diseo de intercambiadores de carcasa y
tubos
El cdigo empleado para el diseo de los intercambiadores de calor
es el ASME (American Society of Mechanical Engineers) Boiler and
Pressure Vessels Code), y en particular, la Seccin VIII relativa a
recipientes a presin (Divisin 1), la cual establece las normas
mnimas de construccin. Para el diseo de los tubos, el cdigo remite
a la norma ANSI B31.3.
Las Normas TEMA (Standards of Tubular Exchanger Manufacturers
Association) especifican las caractersticas mecnicas y trmicas
correspondientes a las diversas condiciones de funcionamiento.
Concretamente, esta norma sirve para complementar y definir el
cdigo ASME para todas las aplicaciones de intercambio de calor de
tipo de coraza y tubos.
Seleccin de la trayectoria del flujo
Uno de los aspectos ms importantes en el diseo de un
intercambiador de calor de carcasa y tubos es la eleccin del fluido
circula por la carcasa y de la corriente que circule por el
interior de los tubos, esta se har teniendo en cuenta la heurista
de la tabla 9.11 del charter 9 del libro de Tourton.
Se elige que la corriente caliente) circule por tubos y la
corriente fra (agua de refrigeracin) circule por la carcasa. Se ha
decidido esta trayectoria de flujo debido a que la corriente
caliente posee un compuesto corrosivo.
Tubos Los tubos se encuentran situados en el interior de la
carcasa y paralelamente a ella, y son los componentes bsicos de los
intercambiadores. Se usan de dimetros comprendidos entre 5/8 a 2
pulgadas, siendo los dimetros ms pequeos, es decir, dimetros entre
5/8 y 1 pulgadas, los que se prefieren para la mayora de servicios
debido a que proporcionan intercambiadores ms compactos, y por
tanto ms econmicos.
Los tubos de mayor dimetro, en cambio, tienen la ventaja de que
son ms fciles de limpiar por mtodos mecnicos y se suelen
seleccionar para fluidos que posean un alto grado de suciedad.
Los tubos del intercambiador de calor presentan un dimetro
nominal de 1,25 pulgadas, calibre BWG 13
Los tubos pueden disponerse de forma triangular o cuadrangular.
La distribucin cuadrada presenta como ventajas el tener una mayor
accesibilidad al limpiado externo de los tubos y una menor cada de
presin. La distribucin triangular proporciona, en cambio, un mayor
coeficiente de transmisin de calor y un mayor nmero de tubos en la
carcasa para una misma separacin entre los centros de los tubos. El
inconveniente que presenta la configuracin triangular es una mayor
cada de presin y una peor accesibilidad en su limpieza. Dado a que
aunque la cantidad de calor a intercambiar es elevada, se elige la
distribucin cuadrada debido a que al pasar un compuesto bastante
toxico por los tubos, las garantas de seguridad durante la limpieza
deben ser mximas, por lo que esta distribucin har las labores de
limpieza ms sencillas.
Nmero y longitud de los tubos
La ecuacin que permite el clculo del nmero de los tubos es la
siguiente:
Siendo v la velocidad de paso del fluido por el interior de los
tubos, la densidad de ese fluido y mf el caudal msico del fluido
(lo que hemos denominado anteriormente como W).
Coeficiente global de transferencia de calor
Se calcula a continuacin la longitud de los tubos mediante la
ecuacin de definicin del rea de un cilindro aplicada al conjunto de
los tubos:
Despejo la longitud
Una vez calculado este flujo de calor por la anterior formula o
con un balance de energa y se conocen temperaturas del
intercambiador con el correspondiente flujo msico se sabe tambin la
capacidad del mismo, suponemos un dimetro y hallamos la longitud
del tubo con la formula anteriormente descrita.
COSTOS DE MANTENIMIENTOLos costos que se deben destinar para el
plan o sistema de mantenimiento de la planta deben ser iguales al
1% del costo total de los equipos. En este orden de ideas el costo
de mantenimiento de nuestra planta productora de sulfato de amonio
se obtendra de la siguiente ecuacin:
Estos costos se encuentran en el anexo Matriz flujo de
fondo.ACTIVIDADES DE MANTENIMIENTO Mantenimiento preventivo: Es
una, actividad programada de inspecciones, tanto de funcionamiento
como de disminucin de riesgos, ajustes, reparaciones, anlisis,
limpieza, lubricacin, calibracin, que deben llevarse a cabo en
forma peridica segn un plan establecido. El propsito es prever
averas o desperfectos en su estado inicial y corregirlas para
mantener la instalacin en completa operacin a los niveles y
eficiencia ptimos.El mantenimiento preventivo permite aumentar la
vida til de equipos, disminuir costos de reparaciones, detectar
puntos dbiles en la instalacin entre una larga lista de ventajas.
Mantenimiento Correctivo: Es un mantenimiento no planificado a
causa de un dao o falla que impide el uso normal de un activo, por
causas humanas (mal trato, abandono, desconocimiento del manejo) o
por dao intempestivo de una pieza, componente o estructura de dicho
activo.Los mantenimientos correctivos tambin pueden ser
planificados, cuando en las revisiones peridicas de mantenimiento
preventivo se determina el cambio de un componente, pieza o
estructura del activo a fin de evitar daos mayores y ms
costosos.Los Activos por los cuales se pueden realizar solicitudes
de mantenimiento correctivo son: Muebles y enseres Maquinaria y
equipo Calderas Plantas elctricas Sistema red contra incendio
Motobombas Entre otros
