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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 UNIDAD DEL CURSO DE

PLANTAS CONSUMIDORAS DE ENERGIA TIENE POR FINALIDAD

PRESENTAR LOS CONTENIDOS CONCEPTUALES 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 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 10

4.1 INDICADORES 10

4.2 DIAGRAMAS DE SANKEY 13

5. FLUIDOS ENERGETICOS INDUSTRIALES 14

5.1 SISTEMAS DE AIRE COMPRIMIDO 14

5.2 SISTEMAS DE VENTILACION INDUSTRIAL 16

5.3 SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO 20

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 41

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PLANTAS CONSUMIDORAS DE ENERGIA Y LOS FLUIDOS ENERGETICOS INDUSTRIALES

1. LA ENERGIA EN LA 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 energía eran 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

Watt en 1767, la industria se libera un poco de esa dependencia tan estricta. Sin

embargo, la máquina de vapor funciona con agua y 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, el norte de los Apalaches o Asturias, en España.

La liberación definitiva se consigue con el abaratamiento del transporte, la producción

de energía eléctrica y su transporte a larga distancia. Cosa que sólo ocurre en el siglo

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 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 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

Fuente: Elaboración propia.

CENTRO DE RECEPCION O

TRANSFORMACION DE LA PLANTA

CONSUMIDORA DE ENERGIA

ENERGIA

ELECTRICA

ENERGIA

ELECTRICA

PERDIDAS

ENERGIA UTIL

7

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

Fuente: Elaboración Propia

Central de Generación

de Energía Propia

CENTRO DE CONSUMO

1

CENTRO DE CONSUMO

2

Q

Flujo de vapor

Flujo de

condensado

Flujo de combustible

V

Turbina

de Vapor

Generador de

Vapor

Acuotubular

B Cpnd.

*

CASA DE FUERZA DE

PLANTA

E Energía Eléctrica

*

Generador

Eléctrico

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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 la

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 movimiento 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 con la particularidad que los

compresores están dentro una unidad 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 (H2O) 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

24

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.

25

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

26

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 como “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

27

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/cm2) 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.

28

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:

29

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

30

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

32

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).

33

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.

36

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. ASPECTOS IMPORTANTES DENTRO DE UNA PLANTA CONSUMIDORA DE ENERGIA:

6.1 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

38

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 ( ): por ejemplo, un virus.

Símbolo radiactivo ( ) - el producto es radioactivo, como el plutonio.

40

'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 COLOR BASICO DE IDENTIFICACION

MUESTRA DEL COLOR

AGUA Verde

VAPOR Gris

PETROLEO PESADO Negro

PETROLEO DIESEL Blanco

AGUA CONTRAINCENDIO Rojo

AIRE COMPRIMIDO Azul

GNC Amarillo canario

GLP Blanco

VACIO Gris claro

ACEITES VEGETALES,ANIMALES Y LIQUIDOS INFLAMABLES

Marrón

ACIDO Anaranjado

41

BIBLIOGRAFIA

Atlas Copco, 2012. MANUAL DE AIRE COMPRIMIDO DE ATLAS COPCO. USA.

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