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DISEÑO DE EQUIPOS Y PLANTASUNIDAD IV

LAYOUT AND PLOT PLAN

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LAYOUT

Aspectos a Considerar

Considerar y aislar las siguientes instalaciones:• Unidades de Procesos adyacentes.• Patios de tanques.• Almacenamiento de tambores (catalizador, químicos, entre otros) al aire libre.• Carga y descarga operacionales.• Equipos de Fuego• Flares (Mechurrio)• Calderas• Cuartos de conexión eléctrica y de instrumentos.• Servicios (sub-estaciones, torres de enfriamiento, suministro de gas, entre

otros)• Sala de Control.• Casetas.• Facilidades para el sistema protección contra incendio (bombas, extintores)• Áreas de tratamiento para los residuos, mantenimiento, administración,

laboratorios, entre otros.

PLOT PLAN

El Diseñador, disposición de la planta

El diseñador de distribución de la planta es calificado primeramente en el diseño deequipos y tuberías de las industrias de proceso. La posición del diseñador ofrece unaoportunidad para demostrar la capacidad técnica a lo largo de un talento para enfocarlo creativo y el sentido común para resolución de problemas. Las instalaciones deproceso deben ser diseñadas y desarrolladas dentro de los horarios extremadamentecortos mientras que se adhiere al mantenimiento, seguridad y normas de calidad, porotra parte, el diseño deberá tener constructibilidad y operabilidad económica. Aunquelas herramientas para lograr estos objetivos están cambiando de lápiz y papel paraterminales de computadora gráficos, las responsabilidades del diseño de distribuciónde la planta permanecen el mismo. El diseñador de distribución de la planta debedesarrollar los documentos de diseño durante las fases conceptual y estudio delproyecto. Las habilidades necesarias son:

- El sentido común y la capacidad de razonar.- El conocimiento de lo que una planta en particular se ha diseñado para hacer.- Un conocimiento general de cómo los equipos de proceso son mantenidos y

operados.- La capacidad de generar un diseño integral seguro en un plazo determinado y con

consideración sala de constructibilidad y la rentabilidad.- La creatividad.- La experiencia suficiente para evitar un rediseño.- Conocimiento de las principales funciones de diseño de otros y los grupos de

ingeniería y la capacidad de uso de insumos de estas otras disciplinas.- La capacidad para resolver datos poco claros o dudosos.- La voluntad de compromiso en el mejor interés del proyecto.- La capacidad de generar documentos claros y concisos.



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- La capacidad de defensa de los diseños en tela de juicio.

El Diseñador de papel

Las principales actividades del desarrollo del plot plan, equipos layout y diseño detuberías, que representan a menudo una parte importante del estimado de los costosdel proyecto de ingeniería, se convierten en un punto focal para los clientes, elproyecto de gestión, construcción, ingeniería y disciplinas de apoyo. El diseñador debeentender que el tiempo y la atención del proyecto durante la ingeniería pueden ayudara acortar los plazos de construcción y no por la disminución general de los costos delproyecto. El diseñador debe estar consciente de la constructibilidad de cada diseño.

Funciones principales

Las principales funciones del diseñador de distribución de la planta incluyen eldesarrollo conceptual y preliminar de los planes de la unidad de proceso en el terreno,a veces se denomina preparativos de tu equipo, las rutas del sistema principal detuberías y las secundarias, y la disposición de equipo y su infraestructura asociada. Elplot plan muestran las posiciones de las grandes unidades y equipos dentro de lasunidades y su infraestructura asociada. Creación de un centro bien diseñado consisteen cumplir con todos los clientes las especificaciones y los códigos locales yregulaciones gubernamentales y la adhesión a las prácticas de ingeniería de diseño.

Con el plot plan y la planificación como base, las siguientes funciones son una parteestándar de las actividades del maquetador de la planta:- Configuración de la localización de todos los equipos.- Esta actividad incluye elaporte de la construcción de secuencias de montaje o sobre los problemas especialesasociados con el establecimiento de equipos de grandes dimensiones. Elegir laubicación de equipos incluye el establecimiento de las coordenadas en dosdirecciones y la finalización de las elevaciones de equipos, ya sean de línea central,tangente, o la parte inferior de la placa base.- El diseño de todas las estructuras y la colocación de las escaleras asociadas a losequipos, escaleras y plataformas en general. El diseñador diseña para satisfacer todaslas disposiciones de operación, mantenimiento y requisitos de seguridad para elacceso y el espacio alrededor del equipo.- La localización de las boquillas de los equipos, según su orientación, quesatisfacen todos los procesos, servicios industriales y los requisitos de instrumentos.- Acceso a todos los elementos de seguridad (por ejemplo, bocas de incendio,monitores y estaciones de ducha de seguridad).- Acceso a todos los elementos diversos (por ejemplo, los filtros, silenciadores, ycasetas de analizadores).

Estas actividades deben estar estrechamente coordinadas entre todo el diseño de laplanta y los participantes involucrados en las fases de ingeniería y construcción de unproyecto, para reducir la costosa repetición de trabajos.

Desarrollo del Plot Plan

Desarrollo del diseño del plano no es una ciencia exacta, ya que la disposición de laplanta debe ajustarse al principio del proyecto antes de que todos los requerimientos



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de equipos y las configuraciones se finalice y antes de que todos los problemasmecánicos relacionados con el diseño sean resueltos. El arreglo del plot plan es unreflejo de la capacidad de diseño de anticiparse a los problemas mecánicos yproporcionar el acceso necesario para la operación y mantenimiento, así como laexperiencia general del diseñador con los requisitos de diseño de la planta.

El objetivo que se persigue es producir una segura y rentable operación de la planta, loque probablemente se mantendrá en uso durante al menos 25 años. Por lo tanto, esimportante que los errores sean identificados y eliminados en la fase de desarrollo delplot plan del proyecto, ya que pueden ser costosos de corregir una vez que la plantaesté en funcionamiento.

Plot Plan se desarrolla generalmente en las etapas, desde el concepto inicial hasta lacompletación de las dimensiones incluidas en los documentos en la fase de emisiónde la construcción. El plot plan propuesto, que se muestra en el Anexo 1.1, sedesarrolla durante la fase de estimación del proyecto y se utiliza para calcular losmateriales a granel. También se incluye en la propuesta como una representación dela disposición de la unidad al cliente potencial. El plot plan propuesto se basa eninformación limitada y en general, indica sólo los elementos principales de los equipos,las principales instalaciones de apoyo, y las dimensiones generales.

Para desarrollar un plot plan, el diseñador debe reunir la información discutida en lassiguientes secciones:

La lista de equipo. Este documento enumera todos los equipos con la descripcióncorrespondiente, que se incluye dentro de los límites de batería de la planta.

El diagrama de flujo del proceso. El diagrama de flujo del proceso es uno de losdocumentos más importantes que se requieren por el diseñador al momento dedefinir la posición de los equipos. Indica las tasas de flujo, temperatura, y laspresiones y cómo los diferentes equipos están interconectados. El diagrama deflujo del proceso en general no muestra equipos de servicios industriales (porejemplo, unidades condensadores de superficie, y paquetes de inyección). Estospueden ser obtenidos a partir de la lista de equipo. El diagrama de flujo delproceso no siempre muestra la verdadera representación de los equipos. Unintercambiador de carcasa y tubos se muestra como un solo TEMA, podría llegar aser dos o más conchas de una gran carga.

Las especificaciones. Al igual que en la especificación de diseño de la planta, estedocumento destaca el acceso de mantenimiento, operadores, autorizaciones, y elespaciamiento de los equipos.

Los datos de diseño del proceso. Los datos de diseño del proceso dan lainformación del sitio en un mapa o un plano general gráfico existente. El plot planexistente, o mapa del sitio, muestra como detalles geográficos como carreteras,ferrocarriles, ríos o mar, los contornos de la tierra, y las zonas habitadas. Tambiénse indica la ubicación y extensión de los terrenos disponibles para la nuevainstalación o ampliación. Los datos de diseño del proceso indica las condicionesclimáticas (por ejemplo, las temperaturas medias estacionales, los registros deprecipitación y vientos). También se da el dato de elevación de plantas ycoordenadas de referencia para la ubicación de la planta.

Los tamaños de los equipos. En esta fase del proyecto, los tamaños de equipospara la planta son proporcionados por los grupos de apoyo sobre la base deinformación preliminar, tales como los elementos generales como los requisitos deespacio en el suelo (por ejemplo, para una bomba de tamaño conocido) o unintercambiador de carcasa y lubricantes, con sólo el diámetro del tubo y la longitud



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dada. A medida que el proyecto avanza, las configuraciones de los equipos y lostamaños se actualizan con la data del fabricante y se incluyen en el plot plan.

Materiales de construcción. Un especialista en materiales demarca en el diagramade flujo del proceso las líneas con el fin de identificar los materiales de tuberíasespeciales o críticos (por ejemplo, la aleación y tuberías grandes de paredgruesa). El diagrama ayuda al diseñador diseñar la planta en la optimización de laubicación de equipos para adaptarse al tendido de tuberías y que sea máseconómico.

Tipos Plot Plan

El plot plan se refiere a menudo a su proceso (por ejemplo, una planta de amoniaco ode la unidad de hidrotratamiento) y no por el tipo de configuración de la disposición delos equipos. En cuanto al arreglo de los equipo, el plot plan de la unidad de proceso sepuede dividir básicamente en dos configuraciones: la disposición de grado en línea demontaje horizontal se ve en la mayoría de las instalaciones de la refinería, y laestructura montada disposición vertical se encuentra en muchas plantas químicas.

El arreglo de montaje horizontal. La unidad en línea horizontal se encuentranormalmente dentro de un área rectangular, con equipos colocados a ambos ladosdel pipe rack central atendida por las carreteras secundarias. La principal ventajade este arreglo es que el equipo se encuentra generalmente en el grado, lo quehace que este tipo de plantas más fáciles de construir y más accesibles para sumantenimiento y operación. Las desventajas son la cantidad de área necesaria ylas tandas largas de tuberías de cableado, servicios industriales, alimentación y elproducto necesario para reparar la unidad.

El arreglo de montaje vertical. La estructura montada en disposición verticalcuenta con equipos ubicados en una estructura rectangular de varios niveles deacero o concreto. La estructura puede ser varias bahías de largo y bien caraabierta o totalmente cerrada, ya sea para adaptarse a las preferencias del usuarioo las condiciones climáticas. Las tuberías y el cableado por lo general entran ysalen de la estructura en un nivel y tener acceso a cada planta por persecucioneso son compatibles entre los miembros externos. Los operadores suelen teneracceso a cada nivel por las escaleras o por ascensor. Mantenimiento de losequipos se realiza normalmente a través del uso de los puntos de enganche, lasvigas de carro o grúa. Un área adecuada que le proporcionan en torno a cadaintercambiador junto con una zona de claro descenso en el grado de remoción delequipo. La estructura, es atendida por los caminos de acceso.

Aspectos a Considerar

Los intentos de minimizar los costos y construir en el acceso / espacio para minimizarel impacto de los accidentes.

Espacios adecuados (acceso para el sistema contra incendio) Ubicación• Consideración de la dirección del viento• Drenaje• Riesgos Naturales

Aislar las operaciones altamente peligrosas Segregar las operaciones en diferentes niveles de riesgos



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Considerar los efectos de sobrepresión desde una explosión Considerar efectos de radiación por fuego Minimizar las tuberías vulnerables y cableado Considerar futuras expansiones en la planta

CLASIFICACIÓN DE ÁREA

Premisas

La clasificación de áreas debe formar parte integral del diseño global de unainstalación. Los requerimientos para el uso de equipos eléctricos deben serestudiados en la etapa inicial del diseño, cuando la información del proyecto así lopermita, y deben ser considerados en relación al plano de ubicación de losequipos en la planta.

La clasificación de áreas debe ser llevada a cabo por un equipo multidisciplinarioconformado como mínimo por las siguientes especialidades: Procesos,Electricidad e Ingeniería de Seguridad. Este equipo debe ser conocedor de loscódigos y normas así como también estar familiarizados con la aplicación delequipo de proceso, operaciones y mantenimiento, procedimientos de seguridad enelectricidad y requerimientos eléctricos de la instalación donde se realiza laclasificación de área.

La clasificación de áreas no protege contra la ignición de escapes mayores dematerial inflamable, sin embargo, la incidencia de tales escapes debe sermantenida en límites aceptables a través de prácticas de diseño, construcción,operación y mantenimiento apropiado, de acuerdo a las normas de PDVSA.

Todo equipo considerado como una fuente de gas o vapor peligroso se mostraráen los planos. Cada fuente se identificará por:

– Número del equipo.– Materiales inflamables manejados.– Punto de inflamación (flash point) y punto de ignición.– Presión de operación.– Volumen de operación.– Caudal de operación.– Temperatura de operación– Presión de vapor REED (opcional).– Grupo de atmosfera y zona de clasificación de acuerdo a las normas bajo las

cuales se comprará el equipo eléctrico. Exceptuando las válvulas con actuadoreseléctricos que pueden ser cubiertas por una nota.

Los Planos de Clasificación de Áreas deben ser actualizados cada vez que seproduzca una modificación en la instalación, bien sea que ésta afecta a equipos oal proceso en sí.

El CEN clasifica los lugares peligrosos en Clase I, Clase II y Clase III, definidos enla Sección 4, a las Clases las agrupa en Divisiones (División 1 y 2). La Clase I sedivide en grupos A, B, C y D siendo el gas representativo de cada grupo:acetileno, hidrógeno, etileno y propano, respectivamente. La Clase II se divide engrupos E, F y G.



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• Clase ILos lugares o áreas Clase I son aquellos en los cuales están o pueden estar presentesen el aire, gases o vapores inflamables en cantidades suficiente para producir mezclasexplosivas o inflamables.

GRUPO A: Acetileno, ver norma NFPA 497.GRUPO B: Hidrógeno o gases fabricados que contengan más de 30% de hidrógeno(por volumen), o algún otro gas aplicable listado en el artículo 500.6(A)–(2) grupo B delCEN.GRUPO C: Gases o vapores de hidrocarburos listados en el artículo 500.6(A) (3),grupo C del CEN.GRUPO D: Gases o vapores de hidrocarburos listados en el artículo 500.6(A) (4),grupo D del CEN.

• Clase IILos lugares o áreas Clase II son aquellos sujetos a la presencia de polvopotencialmente combustible, se cumplirán las recomendaciones y requerimientosdefinidos en el articulo 500.5 (C) (1 y 2) del CEN.

GRUPO E: Las atmósferas que puedan contener polvo metálico, incluyendo aluminio,magnesio y sus aleaciones comerciales.GRUPO F: Las atmósferas que puedan contener negro de humo, carbón, polvos dehulla o coque que tienen más de un 8% del total de material volátil (polvo de hulla ycoque según las Normas ASTMD 3175 y D 3180) o atmósferas que contengan este tipo de polvo sensibilizados porotros materiales, de forma que presenten riesgo de explosión.GRUPO G: Las atmósferas que contengan flúor, almidón, polvo de grano, plásticoscombustibles o químicos.

• Clase IIILos lugares o áreas Clase III son aquellos que son clasificados debido a la presenciade fibras o partículas volátiles de fácil inflamación, pero dichas fibras o partículasvolátiles no es probable que estén en suspensión en el aire en suficiente cantidad paraproducir mezclas inflamables. Se cumplirán las recomendaciones y requerimientosdefinidos en el artículo 500.5 (D) (1 y 2) del CEN.

Requerimientos de Data

a. Bases del diseño.b. Diagramas de flujo del proceso (PFD), indicando flujos, temperaturas y presiones decada corriente.c. Diagrama de tubería e instrumentación (P&ID).d. Plano de ubicación de instrumentos, incluyendo dispositivos de alivio y venteo.e. Lista de productos que se manejan incluyendo sus características físico–químicastales como: puntos de inflamación, ebullición, entre otros.f. Plano de planta (Plot Plant) y elevaciones mostrando todos los equipos, incluyendolos drenajes y venteos a la atmósfera.g. Cualquier plano y documentación de soporte de clasificación de áreas existentedebe ser recolectada.



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h. Revisar las áreas adyacentes al proyecto y determinar posibles fuentes de fugasque pueden impactar la clasificación de áreas dentro del “alcance del área deproceso”. Un recorrido actualizado del área es altamente recomendado.i. En esta etapa deben participar las disciplinas de mecánica, instrumentación yproceso.



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ANEXO 1.1.- Plot Plan General



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ANEXO 1.2.- Distancias Mínimas entre los Equipos

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