Tesis de Trampas de Vapor

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL

FRANCISCO DE MIRANDA

REA DE TECNOLOGA

PROGRAMA DE INGENIERA QUMICA

PROPUESTAS DE MEJORA PARA MAXIMIZAR LA RECUPERACIN DE CONDESADO EN LA PLANTA DE LUBRICANTES TERMINADORES DEL CRP CARDN

Omar Eduardo Davalillo Marn

C.I 19059774

PUNTO FIJO, Noviembre del 2013

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL

FRANCISCO DE MIRANDA

REA DE TECNOLOGA

PROGRAMA DE INGENIERA QUMICA

PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA RECUPERACIN DE CONDENSADO EN LA PLANTA DE LUBRICANTES

TERMINADOS DEL CRP CARDN

Tutor Acadmico Autor Tutor Industrial

Alejandro Proao Omar Davalillo Carlos Lugo

C.I. 24636860 C.I. 19059774 C.I. 14074625

PUNTO FIJO, NOVIEMBRE 2013

Trabajo Especial de Grado presentado

ante la Ilustre Universidad Nacional

Experimental Francisco de Miranda para optar al Ttulo de Ingeniero

Qumico

iv

DEDICATORIA

A mi Mam porque a pesar de que este camino que escog de estudiar

por 5 aos implic mucho sacrificio siempre estuvo a mi lado. El sacrificio

no por el hecho de estudiar propiamente, porque me encanta aprender,

sino por las limitaciones que como muchas personas hay que afrontar por

el hecho de no trabajar y poder aportar al hogar econmicamente.

A mi ta ADIS Siempre te admirado, ya que tuviste la fuerza de buscar un

trabajo, sin ningn tipo de ayuda, progresaste, te graduaste por tus

medios de profesora. En fin, me gusto como seguiste tu camino, y me

gustara haber tenido la mentalidad cuando Sal de bachillerato para

emprender un camino parecido. Adems cuando se me dao el celular,

me compraste uno, quizs lo hiciste por mam, pero no sabes la cantidad

de cosas importantes y mensajes que recibe en esa semana, que

permitieron poder estar redactando estas palabras hoy.

A mis hermanos Siempre les desear que le vaya bien en sus vidas.

Espero que esta tesis sea el principio de un proyecto exitoso de vida, que

me permita ayudarles cuando me necesiten. As no est cerca, siempre

podrn pedirme lo que sea, porque yo siempre querr que nada malo les

pase.

A mi familia entera. No soy la persona que ms les demuestre cario, o

que siempre este en los momentos importantes, y es porque an no estoy

satisfecho con mi vida, por el hecho de no tener una fuente de ingreso

que me limita mucho. Pero si soy la persona con los valores morales ms

grandes, por lo que les doy gracias por estar all siempre, espero avanzar

y estar en los momentos futuros con ustedes.

v

AGRADECIMIENTOS

A la majestuosa Universidad Nacional Experimental Francisco de

Miranda por ser la casa de estudios que me form como una persona

ntegra frente a cualquier situacin de la vida.

Al Centro Refinador Paraguan, por permitirme crecer un poco ms

como profesional en sus instalaciones, enriquecindome con cada

estrategia de trabajo.

A mi madrina Porque a pesar de no ser una parte de su vida, siempre

me ayud y sin ella, esta tesis no hubiese sido posible.

A mi tutor de Pasanta II Javier Marn por hacerme sentir parte de su

equipo de trabajo y brindarme las herramientas necesarias para el logro

de esta meta tan esperada.

A mi tutor acadmico de Tesis Alejandro Proao por ser un gua

durante la realizacin de este sueo, y comportarse siempre a la altura de

la gran persona que es.

A todo el personal de la Envasadora de Lubricantes y en especial al

seor Juan, quienes me brindaron su apoyo incondicional durante la

realizacin de ste trabajo.

vi

Davalillo O, Lugo C. Propuestas de mejora para maximizar la recuperacin de condensado en la planta lubricantes terminados del CRP cardn. Trabajo de grado para optar por el Ttulo de Ingeniero Qumico. Universidad Nacional Experimental Francisco de Miranda. Punto Fijo, Marzo 2013.

RESUMEN

La planta de Lubricantes Terminados Cardn emplea vapor como medio de transferencia de calor indirecto, utilizando trazas de vapor para las tuberas y serpentines para los tanques, con el objetivo de lograr una reduccin de viscosidad en los hidrocarburos, (bases lubricantes, aditivos y mezclas) que les facilite fluir a travs de las tuberas. Debido al retraso en el calentamiento de los hidrocarburos que se genera cuando est en funcionamiento el sistema de retorno de condensado, actualmente se prefiere liberar vapor flash a la atmsfera; lo que implica grandes prdidas econmicas ya que el vapor cuesta 17$ la tonelada. Ante esta problemtica se realiz una evaluacin al sistema de vapor y condensado la cual comprendi: levantamiento de datos asociados a las trampas de vapor en tablas, redaccin de la filosofa de operacin de las trazas, deteccin de fugas de vapor y representacin mediante isomtricos, levantamiento de la posicin de los vstagos de las vlvulas (abierto/cerrado) en los ramales de las trazas, evaluacin trmica de las trampas, clculo del vapor que consumen los tanques, elaboracin se una simulacin en Inplant y dimensionamiento de las trampas de vapor, con la finalidad de generar propuestas de mejora que permitan restablecer la condicin normal de operacin del sistema. Los resultados obtenidos demuestran el mal funcionamiento en la red de vapor y condensado. De 112 trampas que deberan estar activas, 61 estn fueran de servicio y 51 estn operativas. De las 51 una gran cantidad estn sobredimensionadas y subdimensionadas. En conclusin algunas trampas estn daadas y permiten un paso libre del vapor al retorno de condensado, generando un aumento de presin en la tubera que obstruye la descarga de otras trampas. Esto, junto a trampas sobre y subdimensionadas son las causas que impiden un calentamiento eficiente del hidrocarburo.

Palabras claves: trampas de vapor, transferencia de calor, serpentines, venas de vapor, contrapresin.

vii

NDICE GENERAL

APROBACIN DEL JURADO ................................................................ iii

DEDICATORIA ........................................................................................ iv

AGRADECIMIENTOS............................................................................... v

RESUMEN ............................................................................................... vi

INDICE GENERAL ............................................................................... vii-x

INDICE DE TABLAS ........................................................................... xi-xii

INDICE DE FIGURAS ........................................................................ xiii-xv

INDICE DE ANEXOS .............................................................................. xvi

INDICE DE APNDICE ......................................................................... xvii

LISTA DE SMBOLOS Y ABREVIATURAS .............................................. 1

INTRODUCCIN ....................................................................................... 2

CAPTULO I. EL PROBLEMA ................................................................ 3-8

1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ............................................ 3-5

1.2 OBJETIVOS ...................................................................................... 6

1.3 JUSTIFICACIN ............................................................................... 7

1.4 DELIMITACIN Y ALCANCE DEL ESTUDIO .................................. 8

CAPTULO II. MARCO TERICO ........................................................ 9-53

2.1 ANTECEDENTES ........................................................................... 9-11

2.2 BASES TERICAS ....................................................................... 12-53

2.2.1 FILOSOFA DE OPERACIN DE LA PLANTA

ENVASADORA DE LUBRICANTES ................................................ 12-16

viii

2.2.2 FILOSOFA DE OPERACIN DEL SISTEMA DE VAPOR Y

CONDESADO .................................................................................. 17-26

2.2.3 DEFINICIN E IMPORTANCIA DE LAS TRAMPAS DE

VAPOR ................................................................................................. 27

2.2.4 FACTORES QUE AFECTAN LA TRANSFERENCIA DE

CALOR ............................................................................................ 27-29

2.2.5 ACCESORIOS DE UN ARREGLO TPICO DE TRAMPAS DE

VAPOR ............................................................................................ 29-32

2.2.6 DATOS DE DISEO PARA EVALUACIN DE TRAMPAS .... 32-37

2.2.7 FUNCIONAMIENTO DE LA TRAMPA DE VAPOR BALDE

INVERTIDO ..................................................................................... 37-39

2.2.8 FUNCIONAMIENTO DE LA TRAMPA DE VAPOR DISCO

CONTROLADO ............................................................................... 40-41

2.2.9 CRITERIOS PARA LA SELECCIN DE TRAMPAS DE

VAPOR ............................................................................................ 41-42

2.2.10. MTODOS DE ESTIMACIN DEL CONSUMO DE VAPOR42-47

2.2.11 ECUACIONES UTILIZADAS EN LOS CLCULOS .............. 48-49

2.3. TERMINOS BSICOS .............................................................. 50-53

CAPTULO III. MARCO METODOLGICO ....................................... 54-64

3.1 DISEO DE LA INVESTIGACIN ................................................ 54-55

3.2 INSTRUMENTOS Y TCNICAS DE RECOLECCIN DE DATOS55-56

3.3 TCNICAS DE PROCESAMIENTO Y ANLISIS DE DATOS ........... 56

3.4 FASES DE LA INVESTIGACIN .................................................. 57-64

CAPTULO IV. RESULTADOS Y ANLISIS DE RESULTADOS ...... 65-99

ix

4.1 RESTRICCIONES EXISTENTES EN EL SISTEMA DE

RETORNO QUE IMPIDEN EL ENVO DE CONDESADO HACIA RSI

CARDN ............................................................................................ 65-83

4.1.1 SIMULACIN DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIN DE VAPOR

EN INPLANT ....................................................................................... 65-68

4.1.2 ESTUDIO DE LAS HIPTESIS QUE PODRIAN AFECTAR

EL RETORNO DE CONDESADO HACIA SERVICIOS

INDUSTRIALES .................................................................................. 69-83

4.1.2.1 PROBLEMA DE CONTRAPRESIN DE PROFALCA

SOBRE LA PLANTA ENVASADORA CARDN .................................. 69

4.1.2.2 TRAMPAS SOBREDIMENSIONADAS Y

SUBDIMENSIONADAS. .................................................................. 70-75

4.1.2.3 PROBLEMAS DE CONTRAPRESIN EN LA LNEA DE

RETORNO DE CONDESADO POR AUMENTO EN LA

TEMPERATURA. ............................................................................. 75-76

4.1.2.4 TRAMPAS EN SERVICIO Y FUERA DE SERVICIO. .......... 77-79

4.1.2.5 MALA OPERACIN EN LA PLANTA ENVASADORA. ........ 80-83

4.2 DETERMINAR LA CANTIDAD DE CONDESADO

RECUPERADO EN LA PLANTA ENVASADORA CARDN .............. 84-93

4.2.1 COMPARACIN ENTRE EL CONSUMO DE VAPOR EN EL

DISEO Y EL CONSUMO DE VAPOR ACTUAL ............................ 84-91

4.2.2. CLCULO DE LA CANTIDAD DE CONDESADO QUE SE

DEVUELVE HACIA RSI CARDN .................................................. 91-92

4.2.3 PRDIDADS ECONMICAS OCASIANADAS POR FUGAS

DE VAPOR ...................................................................................... 92-93

x

4.3 PROPUESTAS DE MEJORAS PARA RESTAURAR LA

OPERACIN NORMAL EN LA PLANTA ENVASADORA CARDN .. 94-99

4.3.1 CAMBIAR LAS TRAMPAS DE VAPOR INSTALADAS

ACTUALMENTE POR LAS RECOMENDADAS ............................. 94-95

4.3.2 CONECTAR LOS ISOTANQUES A LA RED DE

RECUPERACIN DE CONDESADO .............................................. 96-99

5. CONCLUSIONES .............................................................................. 100

6. RECOMENDACIONES ...................................................................... 101

7. BIBLIOGRAFAS ............................................................................... 102

8. APNDICES ............................................................................... 103-147

9. ANEXOS ..................................................................................... 151-159

xi

NDICE DE TABLAS

TABLA 1 CADA DE PRESIN Y FLUJOS. SIMULACIN INPLANT ............. 65

TABLA 2 VELOCIDADES. SIMULACIN INPLANT ........................................ 66

TABLA 3 TRAMPAS DE VAPOR EN LOS TANQUES ACTUALMENTE ....70-71

TABLA 4 TRAMPAS EN SERVICIO Y FUERA DE SERVICIO ........................ 77

TABLA 5 POSICIN ABIERTA Y CERRADA DE LAS VVULAS

PRINCIPALES .................................................................................................. 81

TABLA 6 CONSUMO DE VAPOR POR TANQUES. ........................................ 84

TABLA 7 CONSUMO DE VAPOR EN ISOTANQUES Y DISOLUTOR ............ 85

TABLA 8 CONSUMO DE VAPOR EN RECIPIENTES Y CALENTADOR

DE SUCCIN POR DISEO. ......................................................................86-88

TABLA 9 DIMENSIONAMIENTO DE TRAMPAS DE VAPOR .....................94-95

TABLA 10 DIMENSIONAMIENTO DE TRAMPA PARA LOS

ISOTANQUES .................................................................................................. 96

TABLA 11 FLUJO DE LOS SISTEMAS DE TRAZAS DE VAPOR ................. 109

TABLA 12 TANQUES CON SISTEMA DE VAPOR ACTIVOS ....................... 110

TABLA 13 FLUJO MSICO DE VAPOR ACTUAL EN LOS TANQUES........ 112

TABLA 14 CONDENSADO TOTAL ACTUAL EN LAS LNEAS

PRINCIPALES ................................................................................................ 114

TABLA 15 TRAMPA ACTUAL Y RECOMENDADA T-901 y T-902 ................ 116

TABLA 16 DESCRIPCIN DE LAS TRAMPAS INSTALADAS

ACTUALMENTE ............................................................................................. 118

xii

TABLA 17 DESCRIPCIN DE LAS TRAMPAS PROPUESTAS .................... 119

TABLA 18 TRAMPA 206 ACTUALMENTE INSTALADA................................ 120

TABLA 19 TRAMPA 132, 133 ACTUALMENTE INSTALADA ........................ 121

TABLA 20 TRAMPA134 ACTUALMENTE INSTALADA................................. 121

TABLA 21 TRAMPA 145 ACTUALMENTE INSTALADA................................ 122



TABLA 24 TRAMPA128 ACTUALMENTE INSTALADA Y LA QUE SE

RECOMIENDA ................................................................................................ 124

TABLA 25 TRAMPA 166 ACTUAL Y LA QUE SE RECOMIENDA ................ 125

TABLA 26 TRAMPA 151 ACTUAL Y LA QUE SE RECOMIENDA ................ 126

TABLA 27 TRAMPA 236 QUE SE RECOMIENDA ........................................ 126

TABLA 28 POSICIN ABIERTA Y CERRADA DE LAS VENAS DE

VAPOR ........................................................................................................... 127

TABLA 29 POSICIN ABIERTA Y CERRADA DEL SISTEMA DE

RECUPERACIN DE CONDENSADO.................................................... 127-129

TABLA 30 INTERPOLACIN PARA OBTENER EL FLUJO QUE SE

PIERDE EN UNA TRAMPA ....................................................................... 141

TABLA 31 FLUJOS PARA DISTINTOS DIMETROS DE ORIFICIO ........... 142

xiii

NDICE DE FIGURAS

FIGURA 1 BOMBA DE LOS TANQUES T-917/T-932 ...................................... 14

FIGURA 2 BOMBA DE LOS RECIPIENTES V-903/V-908 ............................... 15

FIGURA 3 SUBIDAS EN LA LNEA PRINCIPAL .............................................. 17

FIGURA 4 DIAGRAMA DE UBICACIN DE TRAMPAS DE VAPOR Y

CONEXIN DE MANMETROS ...................................................................... 24

FIGURA 5 DIAGRAMA DE FLUJO DE TRAZAS DE VAPOR. PARTE I........... 25

FIGURA 6 DIAGRAMA DE FLUJO DE LAS TRAZAS DE VAPOR.

PARTE II. .......................................................................................................... 26

FIGURA 7 LIMITANTES AL TRANSFERIR CALOR A LAS TUBERAS ........... 28

FIGURA 8 MONTAJE TRAMPA BI ................................................................... 29

FIGURA 9 MONTAJE TRAMPA DISCO ........................................................... 29

FIGURA 10 MONTAJE TRAMPA BI SALIDA LATERAL .................................. 30

FIGURA 11.MONTAJE TRAMPA BI CON BYPASS ......................................... 31

FIGURA 12 FILTRO EN Y. BOLSILLO PLANO HORIZONTAL. ....................... 31

FIGURA 13 FILTRO EN Y. BOLSILLO PLANO VERTICAL ............................. 32

FIGURA 14 DISTANCIA ENTRA TRAMPAS DE VAPOR ................................ 34

FIGURA 15 TRAMPEO UNITARIO Y EN GRUPO .......................................... 36

FIGURA 16. AISLAMIENTO EN TRAMPAS DE DISCO ................................... 37

FIGURA 17.AISLAMIENTO EN TRAMPAS BI .................................................. 37

FIGURA 18-21.FUNCIONAMIENTO TRAMPA BI .......................................38-39

FIGURA 22-24 FUNCIONAMIENTO TRAMPA DE DISCO .........................40-41

xiv

FIGURA 25 GRFICA. FACTOR DE TRANSFETENCIA DE CALOR .............. 44

FIGURA. 26 REA SUPERFICIAL DE LA TUBERA ....................................... 45

FIGURA. 27 TOMA DE PRESIN DE CONDENSADO ................................... 68

FIGURA 28 VARIACIN DE LA TEMPERATURA RESPECTO A LA

PRESIN .......................................................................................................... 69

FIGURA. 29 GRFICA SOBRE LA FUNCIONABILIDAD DE LAS

TRAMPAS ....................................................................................................... 79

FIGURA 30 BI ENVUELTA ............................................................................... 80

FIGURA. 31 DISCO ENVUELTA ...................................................................... 80

FIGURA. 32 TRAMPA 222 ............................................................................... 81

FIGURA 33 ARREGLO TAMPA 222 ................................................................ 81

FIGURA. 34 FUGA AL FINAL DE LA LNEA S-9601 ........................................ 82

FIGURA 35 SUMINISTRO DE VAPOR A LOS ISOTANQUES ........................ 83

FIGURA 36 ISOTANQUES ............................................................................... 83

FIGURA 37 TRAMPA BI MODELO 312, ORIFICIO 5/32 .............................. 97

FIGURA 38 ISOMTRICO DE LA DESCARGA DE VAPOR A LA

TANQUILLA ...................................................................................................... 98

FIGURA 39 ISOMTRICO DE COMO SE DEBE INSTALAR LA TRAMPA

EN LOS ISOTANQUES .................................................................................... 98

FIGURA 40 TRAMPA BI, MODELO 313, ORIFICIO 9/32 ............................. 116

FIGURA 41 TRAMPA BI MODELO ................................................................ 117

FIGURA 42 TRAMPA BI, MODELO 316 ........................................................ 117

FIGURA 43 TRAMPA BI, MODELO 316, ORIFICIO 9/16 ........................... 117

FIGURA 44 HOJA DE CLCULO TRAMO I ................................................... 137

xv

FIGURA 45 HOJA DE CLCULO TRAMO II Y III ........................................... 138

FIGURA 46 SIMULACIN DEL FLUJO DE VAPOR EN INPLANT ................ 143

FIGURA 47 DISTRIBUIDOR EN LA LNEA S-9600 ..................................... 144





FIGURA 52 SISTEMA DE RECUPERACIN DE CONDENSADO EN LA

LNEA S-9600 ............................................................................................... 149

FIGURA 53 SISTEMA DE RECUPERACIN DE CONDENSADO EN LA

LNEA S-9600 ............................................................................................... 149


xvi

NDICE DE ANEXOS

ANEXO A FLUJO DE VAPOR Y PRESIN DE LOS MESES JUNIO Y

JULIO ....................................................................................................... 151-152

ANEXO B TABLA DE PROPIEDADES DEL VAPOR SATURADO ................ 155

ANEXO C TABLA BASE PARA ESCOGER EL TIPO DE TRAMPA DE

VAPOR Y ESTABLECER EL FACTOR DE SEGURIDAD .............................. 154

ANEXO D ISOMTRICOS DE LAS LNEAS DE VAPOR Y

CONDENSADO. ...................................................................................... 155-157

ANEXO E GRFICA DE SELECCIN ARMSTRONG. .................................. 158

ANEXO F GRFICA UTILIZADA PARA CALCULAR LA CAPACIDAD

CALORFICA.. ................................................................................................ 159

xvii

NDICE DE APNDICE

APNDICE. A. TABLAS DONDE SE LISTAN LOS DATOS DEL PUNTO

DE TRAMPEO Y DE LA TRAMPA DE VAPOR ....................................... 103-105

APNDICE B. CLCULO DE CONDENSADO EN VENAS DE VAPOR. 106-109

APNDICE C. CLCULO DEL CAUDAL QUE CONSUMEN LOS

TANQUES POR FORMULAS DE TRANSFERENCIA DE CALOR.. ........ 110-112

APNDICE D. CLCULO DE CONDESADO EN LAS LNEAS

PRINCIPALES ........................................................................................ 113-114

APNDICE E. DIMENSIONAMIENTO DE LAS TRAMPAS DE VAPOR. ................................................................................................... 115-126

A. EVALUACIN DEL DIMENSIONAMIENTO DE LAS TRAMPAS DE

VAPOR PARA LOS TANQUES ............................................................. 115-122

B. EVALUACIN DE TRAMPAS TERMODINMICAS PARA SERVICIO

DE TRAZAS DE VAPOR ....................................................................... 122-126

APNDICE F REPORTE POSICIN (ABIERTA/CERRADA) DE LAS

VLVULAS. ............................................................................................. 127-130

APNDICE G. CLCULO MANUAL DE LA CADA DE PRESIN EN EL

TRAMO I Y II ............................................................................................ 131-138

APNDICE H. CLCULO DEL COSTO DE LAS FUGAS DE VAPOR .... 139-142

APNDICE I. ISOMTRICOS DE LAS FUGAS Y AVERAS EN LA

PLANTA ................................................................................................... 143-150

LISTA DE SMBOLOS Y ABREVIATURAS

Q = Carga de condensado, kg/hr

L = Distancia de tubera de producto entre trampas de las venas, en m

U = Factor de transferencia de calor, en kJ/hrm2C

DT = Diferencia de temperaturas, en C

E = 1 menos la eficiencia del aislamiento trmico (ejemplo: eficiencia de

aislamiento del 75%: 1 - 0.75 = 0.25, o sea E = 0.25)

S = Surface area of pipe per linear meter

H = Calor latente del vapor, en kJ/kg

Q = Calor transferido total, en kJ/hr

A = rea de la superficie exterior del serpentn, en 2

U = Factor global de transferencia de calor, en ( 2) kJ/hrm2C.

L = Flujo del lquido, en lt/min

C = Calor especfico del lquido, en kJ/kgC

60 = 60 min/hr

Sg = Gravedad especfica del lquido

INTRODUCCIN

Deltaven es una filial de la Estatal Petrleos de Venezuela (PDVSA) cuya

actividad es la comercializacin de combustibles, lubricantes, solventes,

asfaltos, grasas y otros derivados de hidrocarburos bajo la marca comercial

PDV.

Deltaven posee la Planta Envasadora de Lubricantes Terminados Cardn en

el Complejo Refinador de Paraguan donde se realiz la presente tesis. La

Envasadora es la encargada de la elaboracin, envasado y despacho de los

diferentes tipos de lubricantes permitiendo distribuir estos productos al

mercado venezolano a travs de la flota terrestre y al Caribe a travs de

transporte martimo siendo Afton Chemical (productor de aditivos para

lubricantes) el principal aliado en la elaboracin de lubricantes PDV.

La razn de esta investigacin es que se usa muy poco el sistema de

recuperacin de condensado ya que las trampas de vapor en algunos casos

no pueden descargar y en otros presentan una descarga deficiente. Las

trampas de vapor se instalan en la lnea de drenaje, entre la unidad

calentada por vapor (Tanque, recipiente, decantador) y la tubera de

recuperacin de condensado. Por tanto, si la trampa no puede descargar se

produce una obstruccin que impide al vapor pasar continuamente por el

serpentn del tanque, aumentando el tiempo de calentamiento del

hidrocarburo (bases lubricantes, aditivos, mezclas) en el equipo. Segn los

mezcladores el tiempo ha pasado de 6 horas a 2 y 3 das. Para evitar estos

retrasos en la produccin se ha optado por utilizar los bypass a la atmsfera

que le ocasionan a la empresa importantes prdidas econmicas ya que el

vapor est valorado en 17$ la tonelada.

Ante estas premisas, surge la necesidad de evaluar el sistema actual de la

planta Envasadora con la finalidad de identificar las limitaciones operacionales

e hidrulicas que afecten el proceso y establecer las posibles alternativas de

mejora, para ello se realizan clculos de cada de presin, flujo,

dimensionamiento de trampas de vapor entre muchos otros aspectos

metodolgicos. Las propuestas generadas estarn destinadas a la optimizar

el funcionamiento del sistema de vapor y condensado.

El trabajo se encuentra estructurado en cuatro captulos:

El primer captulo se refiere al planteamiento del problema, objetivos,

justificacin del problema, delimitaciones y limitaciones de estudio. El

segundo captulo corresponde al marco terico, en donde se presentan los

antecedentes de este estudio, descripcin del funcionamiento de los sistemas

de vapor y condensado, fundamentos y conceptos tericos relacionados con

el estudio.

El tercer captulo, define la metodologa utilizada para llevar a cabo los

objetivos planteados, as como el diseo de la investigacin, tcnicas y

anlisis de recoleccin de datos. Asimismo se definen cada una de las fases

desarrolladas durante la investigacin. En el cuarto captulo, se presentan y

analizan los resultados obtenidos durante las fases de investigacin.

Finalmente se presentan las conclusiones y recomendaciones basadas en los

resultados obtenidos.

CAPTULO I. EL PROBLEMA

3


1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.

La planta Envasadora de Lubricantes ubicada en el Complejo Refinador

Cardn, tiene como prioridad elaborar y envasar productos, orientados

principalmente a la lubricacin de motores. Durante la preparacin de los

lubricantes con el fin de permitir la fluidez de las bases, aditivos y mezclas se

emplea vapor como medio de transferencia de calor indirecto, utilizando

como superficies de calentamiento trazas de vapor para las tuberas y

serpentines para los tanques.

El vapor ingresa a la planta de dos formas distintas. La primera mediante las

trazas de vapor permitiendo transferir calor a los cabezales de bases

mezclas y aditivos, y la segunda mediante la lnea principal de vapor,

permitiendo calentar el lquido contenido en los tanques recipientes y

decantadores.

Por la lnea principal de vapor S-9600-1126 entra vapor de media presin

(18 Kg cm2 ) el cual es transformado en vapor de baja (4 Kg cm2 ) por una

vlvula de control ubicada en la entrada de la planta. Este vapor tiene tres

usos principales los cuales son: Para trazas de vapor, equipos que

consumen vapor (tanques, recipientes y decantadores.) y calentamiento de

los Isotanques. Sin embargo el vapor destinado para los Isotanques, y el

Disolutor (T-914) no se recupera, siendo estos los dos puntos que ms

consumen vapor en la planta. Por esta razn es una necesidad incorporarlos

a la red de recuperacin de condesado.


4

Entre los equipos que consumen vapor solo 8 tanques ms 5 recipientes

aportan al sistema de recuperacin de condesado. La distribucin se

establece a continuacin:

De los 11 tanques de bases; al T-901, T-902 y T-910 se les suministra vapor

para despacho ya que almacenan BS150 y MVIP1300. De los 18 tanques de

mezclas Maxi; al T-920 (Plastificantes) y al T-927 (Translubs) se les

suministra vapor para condicin de mezclado y almacenado. De los 7

tanques de aditivos; al T-915 (InfiniumV533) y el Disolutor T-914 se les

suministra vapor en condicin de despacho; y por ltimo los recipientes V-

903 V-908 tambin reciben vapor, el cual es destinado para la preparacin

de mezclas.

El principal problema en la planta Envasadora de Lubricantes es que se usa

muy poco el sistema de recuperacin de condesado, ya que el tiempo de

calentamiento del lquido en los tanques aumenta limitando la produccin

diaria, y ocasionando que se usen bypass a la atmsfera, lo que implica una

prdida de vapor saturado que cuesta a la empresa 17$ la tonelada.

Una razn para la limitante en el calentamiento es que las trampas de vapor

estn fallando en posicin abierta, permitiendo un pase libre de vapor

sobrecalentado, lo que puede generar una contrapresin en el sistema de

recuperacin de condesado presurizando las descargas de las trampas de

vapor que se encuentren aguas arriba lo que evita el uso adecuado del

sistema de calentamiento en tanques y recipientes.

Otro problema es el dimensionamiento de las trampas de vapor ya que al

disminuir la presin diferencial mnima la trampa no cumple con el flujo de

operacin, necesitando especificarse otro dimetro de orificio o conexin.


5

Aunado a estos problemas de calentamiento se presentan fugas de vapor a

lo largo de la lnea S-9600 y en zonas cercanas de los tanques de bases,

aditivos y mezclas ya mencionados. Las trampas en la trazas de vapor deben

estar en constante funcionamiento, pero por inspecciones recientes se

confirma que algunas estn fras, por tanto surge la necesidad de realizar

evaluaciones hidrulicas en el sistema de retorno de condesado, y actualizar

el balance de masa en los equipos que consumen vapor, ya que por diseo

los 23 tanques de retencin (donde se almacenan los productos terminados)

consuman vapor y en la actualidad debido al cambio en las mezclas no es

necesario.


6

1.2 OBJETIVOS

1.2.1 Objetivo General

Desarrollar propuestas de mejora para la recuperacin de condensado en la

Planta de Lubricantes Terminados del CRP Cardn.

1.2.2 Objetivos Especficos

Identificar las restricciones existentes en el sistema de retorno que

impiden el envo de condensado hacia Servicios Industriales (RSI) Cardn.

Determinar la cantidad de condensado recuperado de la planta

envasadora Cardn.

Generar propuestas de mejoras que permitan restablecer la condicin

normal durante la operacin del sistema de vapor y condesado.


7

1.3 JUSTIFICACIN

La Planta Envasadora de Lubricantes cumpliendo con los lineamientos de

Petrleos de Venezuela S.A (PDVSA), requiere que el proceso de

calentamiento se realice de la manera ms eficiente posible, ya que el ahorro

del tiempo permitir cumplir la demanda del mercado nacional e

internacional. Adems el ahorro de energa asociado a la trasferencia de

calor se traduce en un ahorro monetario, por este mismo motivo se hace

indispensable un sistema de recuperacin de condesado eficiente.

La investigacin se realiz porque en la planta envasadora de lubricantes, no

se est utilizando el sistema de retorno de condesado, producto del trampeo

de serpentines estampado o tubulares; y el trampeo de las trazas de vapor.

En vez de ello se utiliza un bypass hacia la atmsfera lo que genera una

prdida de 17$ por cada tonelada de vapor.

Por razones ambientales y econmicas asociadas al gran coste del vapor,

surge la necesidad de realizar esta investigacin que permitir evaluar todos

los problemas de contrapresin que afecten el proceso, establecer

comparaciones entre el caso diseo y el actual con el fin de determinar si las

trampas de vapor se encuentran fuera de especificacin. En cuyo caso

debern ser dimensionadas, actualizar el consumo de vapor que requiere

cada tanque en caso de que la base aditivo o mezcla haya cambiado. Todo

esto con el fin de restablecer la operacin normal del sistema de retorno de

condesado.

Es importante mencionar que la problemtica descrita anteriormente afecta

al Centro de Refinador Paraguan (CRP) Cardn, a la empresa Propileno de

Falcn C.A (PROFALCA) y a la Envasadora de Lubricantes Cardn.


8

1.4 DELIMITACIN O ALCANCE DEL ESTUDIO

El estudio se llev a cabo en la Planta Envasadora de Lubricantes Cardn

especficamente en los sistemas Especial, Midi, Maxi y Famefa de la planta

ubicada en el centro de refinacin Paraguan municipio Carirubana estado

Falcn. El estudio se realiz a travs de la superintendencia de Lubricantes

de la gerencia DELTAVEN.

La duracin del estudio es de veintisis semanas, comprendido en el lapso

de tiempo entre febrero-Julio 2013; con la finalidad de establecer propuestas

de mejoras en el sistema de recuperacin de condesado que tiene como fin

ser descargado en Servicios Industriales. El estudio comprende el desarrollo

de los siguientes aspectos:

Clculo del condesado que descarga la trampa en las trazas de vapor y en

los tanques mediante el uso de frmulas de transferencia de calor, para

luego realizar el dimensionamiento actual de las trampas de vapor. Se

desarrollan clculos para obtener las cadas de presin, aunque

tericamente la variacin para el servicio de vapor a presiones de 5 bar se

genera una prdida de 0.0250 bar por cada 100 metros de tubera.

Se realiz una inspeccin trmica a las trampas de vapor para diagnosticar si

las trampas operan correctamente, sin embargo este mtodo no permite

escuchar el ciclo de descarga de la trampa, por lo que no se descarta que las

trampas estn fallando en abierto. Para futuras investigaciones se

recomienda usar el mtodo snico como complemento. Por ltimo se listan

todas las fugas de vapor en la Planta Envasadora de Lubricantes realizando

su representacin mediante isomtricos.

CAPTULO II. MARCO TERICO

9


2.1 ANTECEDENTES

COLINA S (2009). EVALUACIN ENERGTICA A UN SISTEMA DE

TRAMPEO DE VAPOR: ALTA, MEDIA Y BAJA EN UNA PLANTA DE

POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD: SECCIN RECUPERACIN DE

SOLVENTE. VERACRUZ, Trabajo Especial de Grado. UNIVERSIDAD

VERACRUZANA. rea de Tecnologa. Programa de Ingeniera Qumica.

El objetivo general de la investigacin fue estimar las prdidas energticas

ocasionadas por fugas de vapor en tuberas, vlvulas check y trampas de

vapor en una planta de Polietileno de baja densidad, con el fin de reducir los

costos anuales excesivos que las fugas de vapor acarrean a la empresa. Los

resultados indicaron que para muchas tuberas con un tiempo de servicio de

20 aos se presentaban fugas de 4mm a una presin de 10 atmosferas lo

que acarreaba una prdida de 673 , causando 118260 $ de prdidas

extras a la compaa. Por tanto se lleg a la conclusin de que al disear

lneas de vapor la inspeccin y deteccin oportuna de cualquier fuga supone

un reduccin de costos importantes, paralelamente se incrementan los

niveles de seguridad del personal de mantenimiento Este trabajo de grado,

permiti estudiar y evaluar las prdidas energticas sirviendo de patrn

comparativo para la evaluacin del caso actual de operacin en la planta

Envasadora de Lubricantes Cardn.

VILLACRES. J y ANDRADE, F. (2008) AHORRO ENERGTICO EN EL

SISTEMA RECUPERADOR DE CONDESADOS DE UNA PLANTA

INDUSTRIAL EN GUAYAQUIL UTILIZANDO UN SURGE TANK. Trabajo

Especial de Grado. Escuela Superior Politcnica del litoral. rea de

Tecnologa. Programa de Ingeniera Mecnica.


10

El objetivo general de la investigacin fue analizar y comparar el ahorro

energtico que se obtiene al implementar un sistema recuperador de

condensados presurizado utilizando un Surge Tank en vez del sistema

recuperador de condensado con un tanque recolector de condensados

venteado a la atmsfera que posee una planta industrial. Al final llegaron a

la conclusin de que el tanque Surge Tank podra aportar hasta un 15% de

ahorro en materia energtica. Los aportes a la presente tesis se basan en

fundamentaos tericos y no en parmetros de comparacin, obteniendo

conocimiento sobre los balances de energa, y frmulas de transferencia de

calor, lo cual permiti calcular la cantidad de vapor que necesitan los tanques

en la Envasadora Cardn para aumentar la temperatura hasta los niveles

requeridos.

Ovando Roca, S. (2007). BENEFICIOS EN SISTEMAS DE VAPOR POR

MEDIO DE UNA CORRECTA INSTALACIN Y SELECCIN DE

TRAMPAS. Trabajo Especial de Grado. Universidad de San Carlos de

Guatemala. rea de Tecnologa. Programa de Ingeniera Mecnica.

El objetivo general de la investigacin fue conocer alternativas para obtener

beneficios en los sistemas de vapor adems de reducir costos en la

transformacin de energa y mejorar la productividad de las distintas

industrias que utilizan el vapor como instrumento indispensable en sus

procesos. Uno de los puntos ms importantes del trabajo es que presenta

tablas las cuales indican como vara la tasa de condesado en funcin del

dimetro, longitud de la tubera y eficiencia del aislamiento trmico, tambin

muestra como vara el calentamiento cuando se emplea conduccin forzada,

llegando a la conclusin de que por conveccin forzada se puede reducir el

tiempo de calentamiento hasta en un 75%. Los aportes a esta investigacin

se basan en fundamentaos tericos y no en parmetros de comparacin,

siendo estos fundamentos los que permitieron evaluar el trampeo de lneas


11

de vapor, condesado y venas de vapor a partir de tres datos fundamentales:

diferencial de presin, temperatura y flujo por unidad de tiempo.


12

2.2 BASES TERICAS

2.2.1 Filosofa de operacin de la Planta Envasadora de Lubricantes.

(Manual Envasadora de Lubricantes)

La Planta Envasadora de la refinera Cardn dispone de tres sistemas de

mezcla para la preparacin de lubricantes. Estos son: Maxi, Midi y Especial.

Para preparar dichas mezclas los componentes principales (aceites bsicos y

aditivos) son bombeados simultneamente desde los tanques

almacenamiento, hacia los distintos cabezales de mezcla.

La diferencia entre los sistemas de mezcla antes mencionados se presenta

en el tamao de los lotes y tipos de lubricantes en ellos preparados. Los lotes

de mayor volumen son preparados en el sistema Maxi, y los de menos

volumen en los sistemas restantes; en los cuales la decisin de utilizar uno u

otro (Midi o Especial) se base en el tipo y naturaleza (contaminante) del

lubricantes terminado a ser mezclado.

Las cantidades requeridas de bsicos y aditivos para una determinada

mezcla, son transferidas a travs de medidores de flujo de desplazamiento

positivo, en los cuales es prefijada la cantidad en peso a ser utilizada.

Los aditivos en tambores se agregan a las mezclas Midi y Especial,

vacindolos en los decantadores y bombendolos desde all a los

respectivos tanques o recipientes de mezcla. Adicionalmente, existe una

pesa de tambores suspendida del monorriel, para los casos en que haga

falta aadir nicamente una fraccin de la cantidad contenida en un tambor.


13

Una vez completado el proceso de preparacin del lubricante se procede a

certificar su calidad, luego es enviado a los tanques de retencin, y de all a

las lneas de llenado de latas, tambores, paila, plsticos, y/o cisternas.

La distribucin del vapor en planta se clasifica en tanques de recibo,

almacenamiento y tanques de mezclas.

a) Recibo y Almacenamiento:

Bases: En esta rea existen 11 tanques, de los cuales solo 3 estn

equipados con sistema de vapor: T-901, T-902 y T-910. (Estos tanques

poseen serpentines internos y un calentador de succin).

Aditivos: Los tanques ubicados dentro de esta rea son dedicados, es decir,

siempre se almacena el mismo producto. Los tanques que conforman esta

rea son: T-911, T-912, T-914, T-915, y T-937, forma parte del rea el T-913

pero no se le suministra vapor (aunque posee serpentines instalados) ya que

el aditivo almacenado HITEC 410 no lo amerita. El tanque T-914 es el que se

conoce como Disolutor, el cual consume la mayor cantidad de vapor de la

planta; en l se prepara un aditivo a partir de la mezcla del aceite base y un

polmero en presentacin slida. A pesar de que el T-914 se encuentra

equipado con el sistema de vapor y condensado; el condensado es drenado

al piso.

En el rea 51 el suministro de vapor viene dado a travs de dos mangueras.

En esta rea no existe recuperacin de condensado y el mismo es

descargado completamente a la atmsfera.


14

b) Mezcla: Los tanque que conforman esta rea en su mayora no son

dedicados; es decir, en funcin del requerimiento del mercado se elaboran

productos de diferente composicin fsico-qumica.

MAXI y FAMEFA: Los tanques que forman parte de esta seccin estn

numerados desde el T-917 al T-934; estos cumplen funciones de

almacenamiento o mezcla de un lubricante especfico, son los tanques con

mayor capacidad y estn equipados con sistema de vapor y condensado.

Los aceites bases y aditivos a granel, son bombeados simultneamente a

travs de medidores de flujo, al cabezal de mezcla MAXI, y de all al tanque

de mezcla correspondiente, en donde se homogeniza la misma al

recircularla por una boquilla de chorro. Todos los tanques de mezcla tienen

serpentines de calentamiento en el fondo.

En cada tanque de mezcla hay una bomba que sirve para recircular y enviar

el aceite lubricante a las lneas de envasado, o a la estacin de cisternas

para su despacho a granel. (Ver figura I)

Figura I. Bomba de los tanques T-917/T-932


15

MIDI: Este sistema se encuentra conformado por seis recipientes de mezcla

(V-903, V-904, V-905, V-906, V-907 y V-908) ubicados dentro del galpn de

mezcla y envasado. Estos recipientes estn agrupados en pares con un

decantador y bomba comn; quedando distribuidos de la siguiente manera

los recipientes V-903 y V-904 asociados al decantador V-909; V-905 y V-906

asociados al decantador V-910 y por el ultimo los recipientes V-907 y V-908

asociados al decantador V-911.

Los aditivos y bases lubricantes son bombeados a travs de medidores de

flujo al cabezal del sistema MIDI, y de all al tanque de mezcla, donde se

homogeniza la misma. En esta seccin se dispone de tres bombas una por

cada decantador (Ver figura 2). Estas bombas permiten transferir la mezcla

de los decantadores a los recipientes de mezclas, recircular y homogeneizar

la misma mediante boquillas y finalmente transferir los lubricantes a los

tanques de retencin. De all sern bombeados a las lneas de envasado.

Figura 2. Bomba de los recipientes V-903/V-908


16

El sistema Midi tambin est formado por tanques de retencin, que son: V-

919, V-920, V-921, V-922, V-923, V-924, V-925, V-926, V-927, V-928, V-937

y V-938; estos tanques estn ubicados en la parte superior del rea de

mezcla; los mismos tambin se encuentran equipados con sistema de vapor

y condensado, pero en la actualidad muy poco se usa debido a dos factores

importantes: el primero de ellos, es que el sistema de vapor en algunos

tanques se encuentra daado (serpentines rotos), y el segundo, es que las

mezclas ha cambiado su composicin respecto al diseo de la planta, siendo

innecesario suministrar vapor para reducir su viscosidad o conservar. Sin

embargo hay casos espordicos en que es necesario rectificar una mezcla

fuera de especificacin. Por esta razn se mantienen conectados al sistema

de retorno.

Sistema especial: En esta rea existen 4 recipientes de mezclas que son: V-

912, V-913, V-914 y V-915; la divisin es similar a la seccin de MIDI, con la

excepcin de que los recipientes V-912 y V-913 tienen cada uno su propio

decantador; (V-916 y V-917 respectivamente) y los otros dos; V-914 y V-915

tienen un decantador y bomba comn (V-918). En este sistema solo se

preparan productos con especificaciones de 40C; es por ello que a pesar de

encontrarse equipados con el sistema de vapor y condensado no es

necesario el uso de vapor para el calentamiento.

En ningn punto de la red de distribucin de vapor se cuenta con medidores

de flujo. Las mediciones se realizan en el lmite de batera a travs de una

placa orificio identificada 09-FR-36.


17

2.2.2 Filosofa de operacin del sistema de vapor y condensado. (Fuente

propia)

El vapor de media presin entra en la Planta Envasadora de Lubricantes por

la lnea principal S-9600-1126 a una presin entre 15 y 18 2 , pasa a

travs de una vlvula reductora de presin masonailan 09PCV-25 modelo

camflex 35-35102 tamao 3 pulgadas, la cual debera disminuirla a 3

2 , sin embargo los niveles de presin estn en su mayora entre 5 y 6

reportndose incluso picos de 7 2 .

Los datos antes mencionados fueron tomados con un rango de 3 meses

(Febrero, Marzo y Abril del 2013). Debido a esta presin las lneas

colapsaron y en Mayo el controlador de la vlvula fue reparado,

registrndose ahora en promedio 4 2 de presin manomtrica, la cual

se us para la elaboracin de este trabajo de investigacin.

La lnea S-9600-1126 de vapor posee cinco elevaciones con configuraciones

idnticas, como se muestra en la figura 3. Estas elevaciones se encargan de

separar el flujo, ya que el lquido tiende a ir por la parte externa del codo y el

vapor tiende a ir por la parte interna.

Figura 3. Subidas en la lnea principal

En las figura 4, 5 Y 6 se pueden apreciar las 6 elevaciones que posee la

lnea S-9600-1126, las cuales servirn como punto de referenciar para

narrar el proceso.


18

Primera elevacin.

Antes de la primera elevacin se encuentra una inyeccin de trazas de

vapor. En la figura 46 (Apndice I) se puede ver la configuracin del

distribuidor, el cual sirve para suministrar por medio de trazas; vapor a las

lneas P-9080-1101A, P-9126-1101 y P-9005-1101 (Ver figura 5,6). Al final

del distribuidor de la figura 49 la trampa 114 descargar al sistema de

recuperacin de condesado por la lnea S-9700. Una vez pasada la primera

elevacin las tuberas P-9080-1101A, P-9126-1101 y P-9005-1101A

descargan sus condesados, en la tubera de recuperacin de condesado por

sus respectivas trampas de vapor.

Tercera elevacin.

Antes de la tercera elevacin Hay otro sistema de distribucin de vapor.

Figura 47 (Apndice I). Y luego de esta la lnea principal S-9600 se bifurca,

haca la S-9671. Esta lnea baja y atraviesa la carretera (no es visible). Ella

aporta vapor para despacho a los tanques T-901, T-902 por almacenar BS

150 y al T-910 por almacenar MVIP 1300. Estos tanques poseen serpentines

internos y un calentador de succin; los calentadores de succin se operan

de forma manual ya que los controles de temperatura automticos se

encuentran fuera de servicio. La lnea P-9005-1101A tambin cruza la calle

de manera no visible.

Cuarta Elevacin.

Pasando la cuarta elevacin La lnea P-9080-1101A presenta dos sistemas

con trampas de vapor al igual que la P-9126-1101. Los cuales descargan a la

tubera de recirculacin de condesado, o por sus respectivos drenajes. Ver

Figura 52. Una vez pasado el Sistema de Trampas de Vapor se encuentra la

conexin de la descarga de la lnea S-9701 a la S-9700 de 4. La cual

contiene el condesado de los tanques T-901, T-902, T-910.


19

Quinta elevacin.

Al pasar la quinta elevacin se encuentra la entrada de vapor a los tanques

de mezcla maxi por la lnea S-9602-1126, de los diez tanques conectados a

esta lnea en el patio de tanques solo necesita vapor durante el mezclado el

T-927 ya que es un tanque dedicado que contiene Translubs. A la S-9700

descarga de la lnea S-9702 de 3 la cual recibe aportes de la lnea S-9704

de 3 que recoge el condesado de los tanques Midi (V-903 al V-908) junto

con sus decantadores (V-909 al V-911).

Los recipientes de retencin Midi V-919 al V-929 y los recipientes de

retencin Especial V-930 al V-935 y V-937, estn conectados al sistema de

recuperacin de condesado pero no consumen vapor para almacenaje y por

tanto no aportan al sistema de recuperacin de condesado.

Sexta elevacin.

Antes de la sexta elevacin se encuentra un sistema de distribucin de vapor

al que aportan la tubera P-9080-1101A y P-9126-1101. Ver Figura 53. Y

despus se bifurca hacia la lnea S-9603 la cual es la entrada de vapor para

los tanques mezcla Maxi T-920 que almacena Plastificantes, y T-917 el cual

no es un tanque dedicado y puede almacenar Multigrados / Maxidiesels /

Ultradiesels. Ms adelante est la S-9703 la cual es la salida de condesado

de dichos tanques y 5 trampas de vapor. De los dos 9 tanques conectados a

la S-9603 solo necesita calentamiento constante el T-920 tanto para

almacenaje como mezclado.

La lnea P-9126-1101 aporta bases lubricantes a los tanques T-920 y T-917.

En los diagramas de flujo no se observa conexin alguna con el T-920 pero

por recorrido se pudo evidenciar que si lo hace.


20

Al continuar por la S-9600 luego de la sexta elevacin se encuentra el punto

de salida hacia la S-9679 que distribuye vapor a los tanques T-911, T-912,

T-914, T-915, T-916. Sin embargo los tanques T-911 y T-912 estn por

debajo del nivel de los serpentines de calentamiento por lo que actualmente

(marzo 2013) no se est calentando ni el Infineum P5443 ni el Infineum

D1294 perteneciente a cada tanque respectivamente. El T-916 va a pasar de

ser un tanque de aditivos a ser un tanque de mezcla, por tanto actualmente

no consumen vapor siendo el T-914 llamado Disolutor el que ms vapor

consume, y el T-915 el segundo por almacenar Infineum V533.

En los diagramas de flujo de las figuras 5 y 6 se pueden observar las

tuberas antes mencionadas que poseen trazas de vapor. All se indica

como los aditivos son enviados desde RSI por la tubera P-9080-1101A de

8 y bombeado desde los Isotanques por la P-51. Poco ms adelante est la

conexin de la S-9779 con la S-9700 la cual recibe el condesado de los

tanques antes mencionados.

Las prdidas ms importantes de vapor en la Planta Envasadora cardn, se

deben a dos causas principales: Las fugas de vapor y los equipos que

descargan a piso. Siendo el ltimo problema ms grave en la seccin de

aditivos, pues son hidrocarburos de mayor viscosidad y necesitan un mayor

suministro de vapor.

Las trazas o venas de vapor son tuberas rectas de 1 las cuales se

encuentran en contacto con las tuberas de mayor dimetro que transportan

bases, aditivos y mezclas. A estas venas se les inyecta vapor mediante los

distribuidores, y en algn punto es retirado el condesado por medio de

trampas de vapor. Estos puntos donde se retira el condesado deben ser

identificados, para luego emprender acciones correctivas.


21

Con el fin de lograr la descripcin de punto donde se inyecta vapor y retira

condesado se realiza la siguiente clasificacin en cuatro categoras. La

primera correspondiente a los tanques T-901, T-902 y T-910. La segunda a

los tanques T-920, T-917. La tercera corresponde a los tanques T-911, T-

912, T-913, T-914, T915, T-916 y T-937 y la cuarta son las lneas que entran

al galpn de mezcla y envasado. Las trampas de esta ltima clasificacin se

mencionan en las tablas del apndice A

a) Trazas de vapor relacionadas con el T-901-T-902 Y T-910

La P-9005-1101A 8" cruza la calle bifurca un lado va hacia l recoge esfera

L-902, y el otro es la tubera P-9008-1101 8 que distribuye a la P-9010-1101

de 8 y la P-9019-1101 8. En el inicio de estas dos tuberas por medio de

venas de vapor conectadas a la S-9601 se calienta el BS150 y MVIP1300

que transportan.

La P-9010-1101 se bifurca hacia el T-901, y la tubera que se dirige hacia el

T-902 es la llamada ahora P-9011-1101 de 8. A la salida del T-901 se

encuentra la lnea P-9012-1101 8 que entra a la bomba P-901 y sale como

la lnea P-9013-1101 6.

A la salida del T-902 se encuentra la lnea P-9014-1101 8que entra a la

bomba P-902 y sale como la lnea P-9015-1101 6. Por las lneas P-9015-

1101 6 y P-9013-1101 6. Se originan las lneas P-9015-1101 6, P-9257-

1101 6 y P-9256-1101 6. Ver diagrama de flujo

El ltimo tanque de la seccin de bsicos es el T-910 alimentado por la lnea

P-9019-1101. Sale el producto de este tanque por la lnea P-9062-1101 6


22

hacia la bomba P-910 y sale como la lnea P-9063-1101 6. A la salida de las

bombas P-901, P-902 y P-910 estas lneas reciben vapor en el distribuidor

210 y luego suben por el segundo pipe rack.

b) Trazas de vapor relacionadas con el T-920, T-917.

La tubera P-9126-11016" es la que entra al T-917 y T-920; luego sale como

la P-9129-1101 4.

c) Trazas de vapor relacionadas con el T-911, T-912, T-913, T-914, T-

915, T-916, T-937.

El aditivo entra al tanque T-911 por la lnea P-9085-1101 de 6. Sale del

tanque por la lnea P9091-1101 de 6 la cual llega a la bomba de

desplazamiento positivo P-911 y es enviada haca la P-9092-1101 de 4.


tanque por la lnea P9095-1101 de 8 la cual llega a la bomba de

desplazamiento positivo P-911 y es enviada haca la P-9096-1101de 4.


tanque por la lnea P9104-1101de 10 la cual llega a la bomba de

desplazamiento positivo P-911 y es enviada haca la P-9105-1101 de 6.


tanque por la lnea P9108-1101de 6 la cual llega a la bomba de

desplazamiento positivo P-911 y es enviada haca la P-9109-1101de 6.


23

El distribuidor 209 aporta vapor a las lneas que salen de las bombas P-912,

13, 14, 15. Ver figura 53. Y tambin a la continuidad de dichas lneas que se

dirigen hacia el cabezal de mezcla MAXI y MIDI

d) Tuberas que ingresan al galpn de mezcla y envasado

De las muchas tuberas que ingresan al galpn de mezcla y envasado. Solo

3 tuberas contienen trazas de vapor al pasar el primer pipe rack estas son:

P-9015-1101 6

P-9129-1101 4

P-9259-1101 6

Y 8 tuberas al pasar el segundo pipe rack las cuales son:

6" P-9101-1101

6 P-9109-1101

6 P-9105-1101

4 P-9096-1101

6 P-9063-1101

6 P-9256-1101

6 P-9257-1101

Del T-937 (No posee identificacin en los diagramas de flujo)


24

Smbolos

Diagrama de flujo especificando punto de conexin de

manmetro y bifurcaciones en la S-9600 y S-9700

Inyeccin de condesado a la lnea de

recuperacin de trazas de vapor.

8" S-9600-1126

4" S-9700-1126

Punto conexin manmetro

Ve

r

Tra

mp

a 1

27

STA

1

1

6" S

-9601

-1126

6" S

-9701-1

126

6" S

-9602

-1126

4" S

-9603

-1126

4" S

-9679

-1126

3" S

-9779-1

126

3" S

-9703-1

126

3" S

-9702-1

126

4" S-9679-1126

3" S-9779-1126

STA

P-1004 (T-937) Trampa 180

P-9095 (T-912) Trampa 182

P-9086 (T-912) Trampa 181

P-9089 (T-916) Trampa 183

P-9089 (T-916) Trampa 184,185

P-9088 (T-915) Trampa 186

P-9088 (T-915) Trampa 187

P-9087 (T-913) Trampa 188,189

P-9087 (T-913) Trampa 190,191

P-1004 (T-937) Trampa 192

salida (T-913) Trampa 193

P-9013 6" (T-901,T-902) trampa

132,133

P-9019 6" (T-910) Trampa

134,135

P-9012 8" (T-910) Trampa

P-9126 (RSI) Trampa 160

P-9126 (RSI) Trampa 161, 162

P-9129 (T-917) Trampa 163

P-9129 (T-917) Trampa 164

P-9129 (T-917) Trampa 165

P-9

013-1

101 6

Tra

p 1

50

P-9

015-1

101 6

Tra

p 1

49

P-9

063-1

101 6

Tra

p 1

46

P-9

012-1

101 8

Tra

p 1

48

P-9

014-1

101 8

Tra

p 1

47

P-9

062-1

101 6

Tra

p 1

45

3" S-9704-1126

910 901902

Antes de entrar a la P-954

Distribuidor 114 Distribuidor 121 Distribuidor 126

Distribuidor 179

Sal

ida

P-9

16. tr

ampa

207

Ln

ea P

-9109 6

"

Sal

ida

P-9

15. tr

ampa

206

Ln

ea P

-9105 6

"

Sal

ida

P-9

13. tr

ampa

205-2

04

Ln

ea P

-9101 6

"

Entr

ada

P-9

13. tr

ampa

203

Ln

ea P

-9100 8

"

Sal

ida

P-9

12. tr

ampa

202,2

01

Ln

ea P

-9096 4

"

Entr

ada

P-9

16. tr

ampa

200

Ln

ea P

-9108 8

"

Entr

ada

P-9

15. tr

ampa

199

Ln

ea P

-9104 6

"

Entr

ada

P-9

15. tr

ampa

198

Ln

ea P

-9104 6

"

Entr

ada

P-9

12. tr

ampa

197

Ln

ea P

-9091 6

"

Distribuidor 209

Distribuidor 210 Distribuidor

152,153

Inyeccin de Vapor

Al T-901

Vapor al calentador de

Succin del T-901

Inyeccin de Vapor

Al T-902


Succin del T-902

Inyeccin de Vapor

Al T-910


Succin del T-910

Condensado del

T-901 al retorno

Condensado del C.S

Del T-901 al retorno

Condensado del

T-902 al retorno

Condensado del C.S


Condensado del

T-910 al retorno

Condensado del C.S


Inyeccin de Vapor

Al T-929-930

Inyeccin de Vapor

Al T-931

Inyeccin de Vapor

Al T-933-934

Inyeccin de Vapor

Al T-926-925

Inyeccin de Vapor

Al T-932

Condensado del

T-911 al retorno

Condensado del

T-931 al retorno

Condensado del

T-933-34 al retorno

Inyeccin de Vapor

Al T-924

Inyeccin de Vapor

Al T-920

Inyeccin de Vapor

Al T-918-917

Condensado del

T-926-25 al retorno

Inyeccin de Vapor

Al T-923-22

Condensado del

T-932 al retorno

Condensado del

T-916 al retorno

Condensado del

T-913 al retorno

Condensado del C.S


Condensado del

T-915 al retorno

Condensado del

T-912 al retorno

Condensado del

T-911 al retorno

Condensado del

T-917-18 al retorno

Condensado del

T-920 al retorno

Inyeccin de Vapor

Al T-912

Condensado del

T-924 al retorno

Inyeccin de Vapor

Al T-911

Inyeccin de Vapor

Al T-915

Condensado del

T-922-23 al retorno

Inyeccin de Vapor

Al T-937


Succin del T-915

Inyeccin de Vapor

Al T-913

Inyeccin de Vapor

Al T-914

Inyeccin de Vapor

Al T-916

Trampa 115-120 Trampa 122-125

Trampa 226Trampa 227



Trampa 232Trampa 233 Trampa 235

Trampa 234

Figura 4. Diagrama de ubicacin de trampas de vapor y conexin de manmetros.


25

P-9080-1101A 8"

S-9600-1126 8"

P-9126-1101 6"

S-9700-1126 4"

P-9005-1101A 8"

P-901

S-9

601-1

126 6

"

S-9

701-1

126 3

"

T-901

L-902

E-901

T-902

E-902

T-910

E-910

P-9008-1101 8

P-9

010-1

101 8

P-9

019-1

101 8

P-9010-1101 8

P-9

011-1

101 8

P-9013-1101 6

P-910 P-902

P-9

062-1

101 6

A la estacin de medidores



P-9

012-1

101 8

P-9

014-1

101 8

P-9013-1101 6

P-9015-1101 6

P-9063-1101 6

S-9600-1126 8"

S-9700-1126 4"

S-9605-1126 3S-9705-1126 1 1/2

S-9606-1126 3S-9726-1126 2

S-9609-1126 3S-9709-1126 1

S-9610-1126 3

S-9710-1126 1 1/2

S-9608-1126 3S-9708-1126 2

S-9607-1126 3

S-9707-1126 1 1/2

Sube en el segundo pipe racks

Sube en el primer pipe racks

Sube en el primer pipe racks

P-9080-1101A 8"

P-9126-1101 6"

Entrada a la Planta

Envasadora

Continuacin figura 5




Figura 5. Diagrama de flujo de trazas de vapor. Parte I.


26

S-9

601-1

126 6

"

S-9

701-1

126 3

"

T-901

L-902

E-901

T-902

E-902

T-910

E-910

P-9008-1101 8

P-9

010-1

101 8

P-9

019-1

101 8

P-9010-1101 8

P-9

011-1

101 8

P-9013-1101 6

P-9

062-1

101 6

P-9

012-1

101 8

P-9

014-1

101 8

S-9600-1126 8"

S-9700-1126 4"

S-9605-1126 3S-9705-1126 1 1/2

S-9606-1126 3S-9726-1126 2

S-9609-1126 3S-9709-1126 1

S-9610-1126 3S-9710-1126 1 1/2

S-9608-1126 3S-9708-1126 2

S-9607-1126 3

S-9707-1126 1 1/2

P-9080-1101A 8"

P-9126-1101 6"

Entrada a la Planta

Envasadora

S-9

602-1

126 6

"

S-9

702-1

126 3

"

T-927

S-9629-1126 1/2

S-9729-1126 1 3/4

S-9

603-1

126 4

"

S-9

703-1

126 3

"

T-917

T-920

S-9622-1126 1 1/2

S-9619-1126 2

S-9722-1126 3/4

S-9719-1126 1

P-9

126-1

101 6

"P

-9129-1

101 4

S-9600-1126 8"

S-9700-1126 4"

P-9080-1101A 8"

Ver isomtrico

del rea 51 para

estas dos

lneas

T-911

T-912

T-915

T-916

T-913

T-914

T-937

S-9

679-1

126 4

"

S-9

779-1

126 3

"

P-9

085-1

101 6

P-9

086-1

101 6

P-9

088-1

101 6

P-9

089-1

126 8

P-9

087-1

126 8

T-9

37 n

o s

ale

S-9634-1126 2

S-9734-1126 1

S-9635-1126 2

S-9735-1126 1

S-9640-1126 3

S-9740-1126 3/4

S-9632-1126 1 1/2

S-9732-1126 1

E-915

E-916

S-9741-1126 1 1/2

S-9641-1126 3

S-9633-1126 3

S-9733-1126 1 1/2

S-9636-1126 1 1/2

S-9736-1126 3/4

P-937P-911P-912P-913P-915P-916

S-9779-1126 3"

S-9679-1126 4"

6 P-9109-1101

6" P-9101-1101

6 P-9105-1101

4 P-9096-1101

P-9129-1101 4

P-9

679-1

126 4

"

P-9

779-1

126 3

"

P-9

095-1

101 6

P-9

104-1

101 6

P-9

108-1

126 8

P-9

100-1

126 8

6 P

-9109-1

101

6"

P-9

101-1

101

6 P

-9105-1

101

4 P

-9096-1

101

Del

t-9

37

6 P

-9063-1

101

6 P

-9256-1

101

6 P

-9257-1

101

P-910 P-902

P-9015-1101 6

P-9063-1101 6

P-901P-9013-1101 6

P-9015-1101 6

P-9257-1101 6

P-9256-1101 6

P-9

015-1

101 6

P-9

129-1

101 4

P-9

259-1

101 6

S-9

602-1

126 6

"

S-9

702-1

126 3

"

Primer pipe

rack

Segundo Pipe

rack

S-9701-1126 3"

P-9

091-1

101 6

Figura 6. Diagrama de flujo de las trazas de vapor. Parte II


27

2.2.3 DEFINICIN E IMPORTANCIA DE LAS TRAMPAS DE VAPOR.

Gua Armstrong. (1998)

Una trampa de vapor es un dispositivo que permite descargar condensado e

impide el escape de vapor vivo. Este dispositivo, permite comunicar la red de

vapor con la de condensado

Las trampas de vapor deben drenar el condensado de la lnea de vapor,

porque este disminuye la transferencia de calor, y causa golpe de ariete si

de permanecer en el sistema. Las trampas deben expulsar el aire y otros

gases in-condensables ya que ellos pueden disminuir la transferencia de

calor e incluso aislar trmicamente el sistema, ocasionando daos por

corrosin durante su permanencia en la tubera. Por ello es imperativo

remover el condensado, aire y CO2 tan rpido y completamente como se

pueda.

2.2.4 FACTORES QUE AFECTAN LA TRANSFERENCIA DE CALOR

(AIRE, CO2 Y O2) Gua Armstrong. (1998)

a) Propiedades aislantes del aire.

El vapor lleva consigo aire y otros gases durante su flujo por la tubera,

serpentn o vena de vapor. Cuando el vapor se condensa dentro de una

unidad de transferencia de calor, el aire se mueve hacia las paredes, donde

se consolida en una capa que forma un aislamiento trmico bastante

efectivo.


28

Bajo ciertas condiciones, con un porcentaje tan bajo como 0.5% de aire en el

volumen de vapor puede reducir en un 50% la eficiencia de la transferencia

de calor.

Figura 7. Limitantes al transferir calor a las tuberas.

Cuando los gases in-condensables (principalmente aire) se continan

acumulando y no son removidos de la unidad, llenan el interior del

intercambiador de calor y bloquean completamente el flujo del vapor.

Entonces se dice que la unidad est bloqueada por aire. Esto junto con la

suciedad y el sarro son impedimentos para una transferencia de calor

adecuada. (Ver figura 7)

b) Corrosin debido al dixido de carbono y Oxgeno.

Las dos causas principales para la formacin de sarro y para la corrosin son

el bixido de carbono (CO2) y oxgeno (O2). El CO2 entra al sistema en los

carbonatos que estn disueltos en el agua de alimentacin, y cuando sta se

mezcla con el condensado enfriado, se crea el cido carbnico. El cido

carbnico es extremadamente corrosivo para las tuberas y los

intercambiadores de calor. El oxgeno entra al sistema como un gas disuelto

en el agua de alimentacin, agravando el efecto del cido carbnico, e


29

Figura 8. Montaje trampa BI

incrementando la corrosin sobre las superficies de hierro y acero. A

continuacin se muestra la reaccin:

CO2 (g) + H2O CO2 (ac) + H2O

CO2 (ac) + H2O H2CO3

2.2.5 ACCESORIOS DE UN ARREGLO TPICO DE TRAMPAS DE VAPOR.

Spirax Sarco. (2005)

a) Instalacin de vlvulas de pruebas

Las vlvulas de pruebas son permiten evaluar el funcionamiento en la

operacin de las trampas de vapor. Para ello se instala una vlvula de macho

pequea y una vlvula Check o una vlvula de cierre en la tubera de

descarga para aislar la trampa cuando se le est probando. (Ver figura 8, 9

Y 10)

Figura 9. Montaje trampa de disco


30

(Antes de abrir la vlvula de prueba se cierra la vlvula de la tubera de

retorno).

b) Las tuberas de bypass.

No son recomendadas, debido a que si se dejan abiertas, bsicamente

eliminan la funcin y los beneficios de las trampas. Cuando sea

absolutamente necesario tener servicio continuo, se deben de instalar dos

trampas en paralelo, una como la unidad principal y la otra como la unidad de

respaldo.

Existen dos tipos BYPASS, est el BYPASS hacia la atmsfera en el cual se

usa la trampa de vapor pero sin intencin de recuperar el condesado, esto

usualmente sucede para tanques que solo requieren vapor para realizar

mezclas, siendo su aporte intermitente al sistema de recoleccin. Y el

segundo tipo de BYPASS es dirigido al sistema de recoleccin pero sin usar

la trampa de vapor ni el filtro en Y usualmente instalado justo antes de ella.

(Ver figura 11)

Figura 10. Montaje trampa BI. Salida lateral


31

c) Filtros antes de las trampas

Para sistemas de vapor, un filtro tipo Y es la norma habitual y se usa casi

universalmente. Su cuerpo tiene una forma cilndrica compacta que es muy

fuerte y puede manejar altas presiones. Los filtros de tipo Y en lneas de

vapor o de gas deben instalarse de modo que el bolsillo este en el plano

horizontal. Para minimizar la cantidad de lquido situada en el rea de la

pantalla. (Ver figura 12)

En sistemas de lquidos sin embargo, el filtro debe apuntar verticalmente

hacia abajo, esto asegura que la suciedad eliminada no se vuelve a

introducirse en la tubera aguas arriba durante condiciones de flujo bajo. (Ver

figura 13)

Figura 11. Montaje trampa BI con BYPASS.

Figura 12. Filtro en Y. Bolsillo Plano horizontal


32

d) Vlvulas de cierre (Check)

Son necesarias antes de las trampas cuando se estn usando para drenar

tuberas principales de vapor, ya que no es posible parar el equipo o el

sistema para darles mantenimiento a las trampas de vapor.

Tambin son necesarias cuando las trampas presentan un bypass o se tiene

alta presin en el cabezal de descarga.

2.2.6 DATOS DE DISEO PARA EVALUACIN DE TRAMPAS

Comisin nacional para el ahorro de la energa. (Noviembre, 2007)

a) Distribucin de vapor saturado o sobrecalentado

A menudo se considera ms eficaz distribuir el vapor sobrecalentado porque

se hace menos factible la formacin de condensado, pero es ms caliente

que el vapor saturado (a la misma presin) y por lo tanto las prdidas de

vapor sobrecalentado sern ms altas generando un mayor gasto

econmico. Tambin existe un problema potencial en plantas grandes, el

vapor sobrecalentado pierde energa y llega a un estado de saturacin a

medida que fluye a travs de las tuberas de la planta. La razn principal

para elegir distribuir vapor sobrecalentado sera reducir las prdidas por las

trampas de vapor, pero si las trampas de vapor funcionan correctamente y el

condensado se recolecta y retorna a la casa de calderas entonces la

recomendacin sera distribuir el vapor saturado.

Figura 13. Filtro en Y. Bolsillo plano vertical


33

b) Efecto del aislamiento mojado.

El aislamiento mojado es peor que la falta de aislamiento. El revestimiento

debe estar bien sellado y la tubera no se debe instalar en zanjas o trincheras

donde hay una posibilidad de inundacin.

El aislamiento de las tuberas de condensado, es muy importante, ya que

cualquier prdida de calor de la lnea de condensado resulta ser ms energa

que se podra utilizar en la casa de calderas.

c) Criterios de Velocidad para comparar.

Para vapor saturado la velocidad del vapor en la tubera debe ser de

aproximadamente de 30 m/s a 40 m/s para lneas largas, y de 25 m/s para

derivaciones y lneas cortas. En caso del vapor sobrecalentado el intervalo

de velocidad se puede incrementar 10 m/s.

Para el retorno de condensado la velocidad de diseo depende de si hay

vapor flash en la lnea. Si es solo condensado tal como un flujo bombeado

despus de un tanque de condensado, entonces generalmente la velocidad

es de 1 a 1,5 m/s pero si es flujo de dos fases con vapor flash, las lneas

deben ser dimensionadas en base al flujo de vapor en lugar del flujo

condensado. Para flujo de dos fases la velocidad de diseo debe reducirse

aproximadamente 15 m/s.

d) Lnea est sobredimensionada con respecto al flujo (Este es el caso

de la planta envasadora de lubricantes)

En el caso de vapor sobrecalentado en teora no hay condensado, pero no

siempre es as. Si la tubera est sobredimensionada segn el flujo

enseguida se formar una capa de condensado estancado, la cual perder


34

calor y producir ms condensado. Tambin en las lneas de distribucin

largas, es posible que el vapor pierda el sobrecalentamiento y empiece a

condensar. As que la mejor opcin, incluso con vapor sobrecalentado, es

disear correctamente el sistema de remocin de condensado.

e) Distancia y ubicacin de los sistemas de Trampas de Vapor.

Debern instalarse trampas de vapor en las siguientes situaciones:

Cada 30 a 50 metros (100 a 160 pies)

Trampas debern de instalarse en intervalos de 30 a 50 metros (100 a 160

pies) en la lnea de vapor.

Antes de Vlvulas de Control o Reductoras de Presin

Se deber instalar una trampa de vapor inmediatamente antes de vlvulas de

control/reductoras de presin para prevenir que el condensado se acumule

cuando las vlvulas estn cerradas. La trampa de vapor tambin ayuda a

reducir la erosin del asiento de la vlvula ocasionado por el condensado. De

manera similar, suelen instalarse trampas de vapor entre dos vlvulas

reductoras de presin instaladas en serie para remover el condensado

atrapado entre las dos vlvulas durante su operacin o paro.

Figura 14. Distancia entre trampas de vapor


35

Antes de vlvulas manuales que permanecen cerradas por Largos

periodos de Tiempo.

Se deber instalar una trampa de vapor antes de vlvulas que permanezcan

cerradas por largos periodos de tiempo para ayudar a eliminar el condensado

que se acumula en esta rea, de lo contrario podra ser propulsado a gran

velocidad a lo largo de la tubera cuando la vlvula manual sea abierta. De

igual manera, se requiere de una trampa de vapor al final de una tubera

(final de lnea) para ayudar el drenado del sistema para una operacin

segura y efectiva.

En la parte Inferior de subidas o bajadas verticales

Se deber instalar una trampa de vapor en la parte inferior de tramos de

tuberas verticales ya que la subida/bajada vertical puede generar un

depsito de condensado debido a los cambios en la direccin del flujo en

combinacin con la gravedad.

f) Consideraciones arranque del Sistema

Seleccin de trampas y factor de seguridad para tuberas principales (slo

para vapor saturado).Las trampas se deben de seleccionar para que

descarguen el condensado, al liberar energa por radiacin durante la

operacin normal del equipo. Si se seleccionan basado en la carga de

arranque, se tendrn trampas demasiado grandes que se desgastarn

prematuramente. Las piernas colectoras se deben calcular con base en la

coleccin de condensado durante las condiciones de baja presin del

precalentamiento ya que la velocidad ser mxima.

g) Trampeo unitario o trampeo en grupo:

Cuando se tiene una sola trampa conectada a ms de una tubera de

descarga, es posible que el condensado o vapor de una o ms de las


36

unidades en operacin no puedan llegar hasta la trampa (Ver figura 15).

Cuando hay diferencia en las cantidades de condensado de cada unidad, se

tendr una diferencia en la cada de presin del vapor, y una pequea

diferencia de presiones es suficiente para permitir que el vapor de la unidad

con presin ms alta bloquee el flujo de aire y condensado de la unidad con

presin ms baja. El resultado final es una reduccin en la capacidad de

calentamiento de la unidad afectada y un retraso en la produccin de

combustible.

h) Trampas que no deben ser aisladas

Tipo disco y tipo termosttica

El condensado debe llenar el cuerpo de la trampa de vapor para abrir la

vlvula. Si la trampa se asla, esto dificulta la liberacin de calor por radiacin

y la apertura de la vlvula se retarda (Ver figura 16). Este retardo en la

apertura de la vlvula provoca una obstruccin que ocasiona retraso en el

equipo calentado con vapor, por lo que estos tipos de trampas nunca deben

aislarse.

Figura 15. Trampeo unitario y en grupo


37

Tipo Cubeta

La flotabilidad de la cubeta se utiliza para abrir y cerrar la vlvula, pero esto

ocurre en conjunto con el proceso de condensacin de vapor en el interior de

la trampa, por lo que un aislamiento excesivo de la trampa retrasa la apertura

de la vlvula. (Ver figura 17)

2.2.7 FUNCIONAMIENTO DE LA TRAMPA DE VAPOR BALDE

INVERTIDO. Gua Armstrong. (1998)

FASE I

La trampa de vapor se instala en la lnea de drenaje, entre la unidad

calentada por vapor y el cabezal de retorno de condensados. Al arranque, el

balde est abajo y la vlvula est completamente abierta.

Cuando el flujo inicial de condensado entra a la trampa, fluye por debajo del

borde inferior del balde, llena el cuerpo de la trampa y sumerge

Figura 16. Aislamiento en trampas de disco.

Figura 17. Aislamiento en trampas BI


38

completamente al balde. El condensado entonces sale a travs de la vlvula

completamente abierta y se descarga a la tubera de regreso.

FASE II

El vapor tambin entra a la trampa dentro del balde invertido, donde se eleva

y se acumula en la parte superior, provocando la flotacin del balde. Al subir

el balde tambin sube la bola de la vlvula hacia su asiento, hasta que la

vlvula cierra hermticamente. El aire y el dixido de carbono pasan

continuamente por el venteador del balde y se acumula en la parte superior

de la trampa. El vapor que se escape por el venteador se condensa debido a

la radiacin de la trampa.

Figura 18. Trampa BI. Fase I

Figura 19. Trampa BI. Fase II


39

FASE III

Cuando el condensado empieza a llenar el balde, el balde comienza a jalar la

palanca de la vlvula. Dado que el nivel del condensado sigue subiendo, ms

fuerza es ejercida en la palanca, hasta que es suficiente para vencer la

presin diferencial de la vlvula, la cual se abre.

FASE IV

Al momento que la vlvula se abre, la fuerza de la presin a travs de ella se

reduce, y el balde se hunde rpidamente, lo que abre la vlvula

completamente. Primero sale el aire que se ha acumulado, seguido por el

condensado. El flujo que hay por debajo del borde del balde levanta la

suciedad y se la lleva fuera de la trampa. La descarga contina hasta que

llegue ms vapor que haga flotar al balde, y as se repita el ciclo.

Figura 20. Trampa BI. Fase III

Figura 21. Trampa BI Fase IV


40

2.2.8 FUNCIONAMIENTO DE LA TRAMPA DE VAPOR DISCO

CONTROLADO. Gua Armstrong. (1998)

FASE I

Al arrancar, el condensado y el aire entran a la trampa y pasan por la cmara

de calentamiento, alrededor de la cmara de control, y a travs de los

orificios de entrada. Este flujo separa el disco de los orificios y permite que el

condensado fluya por los conductos de salida.

FASE II

El vapor entra por los conductos de entrada y fluye hasta debajo del disco de

control. La velocidad de flujo a lo largo de la cara del disco se incrementa,

producindose una reduccin en la presin que jala al disco hacia al asiento,

cerrando la trampa.

Figura 22. Trampa de disco. Fase I

Figura 23. Trampa de disco. Fase II


41

FASE III

El disco se apoya en las dos caras concntricas del asiento, cerrando los

conductos de entrada y trampeando vapor y condensado arriba del disco.

Hay una purga controlada del vapor en la cmara de control, y el vapor flash

generado ayuda a mantener la presin en la cmara de control. Cuando la

presin arriba del disco se reduce, la presin a la entrada separa al disco de

su asiento. Y si existe condensado, se descarga y bsicamente se repite el

ciclo.

2.2.9 CRITERIOS PARA LA SELECCIN DE TRAMPAS DE VAPOR.

Armstrong. (1998)

Para la seleccin de trampas se us el Programa de Computadora No. 1 de

Armstrong, Especificacin y Seleccin de Trampas de Vapor. Dicho

programa requiere el clculo de la siguiente informacin.

Carga de condensado en kg/hr

En el caso de la envasadora se aplican frmulas de transferencia de calor a

serpentines tubulares, estampados, venas de vapor y tuberas principales

para obtener la carga de condesado, Tambin se toman presiones en el rea

y realizan clculos hidrulicos.

Figura 24. Trampa de disco. Fase III


42

El factor de seguridad a usar

Se debe de utilizar un factor de seguridad cuando se seleccionan trampas de

vapor. Por ejemplo, para obtener los mejores resultados posibles, un

serpentn condensando 300 kg/hr puede requerir de una trampa con

capacidad de hasta 900 kg/hr. Este factor de seguridad de 3 sirve para

satisfacer condiciones de flujo de condensado variable, cadas ocasionales

de la presin diferencial, y factores del diseo propio del equipo. Los factores

de seguridad varan desde un mnimo de 1.5, hasta un mximo de 10.

La diferencia de presiones

Diferencial Mximo es la diferencia entre la presin de la caldera, o del

cabezal de vapor, o a la salida de una vlvula reguladora de presin, y la

presin de la lnea de retorno. Una trampa debe de ser capaz de abrir

venciendo esta presin diferencial.

La presin mxima permitida

La trampa debe ser capaz de resistir la mxima presin permitida en el

sistema o la presin de diseo. Aunque no opere a esta presin, debe ser

capaz de resistirla. Por ejemplo: si la mxima presin de entrada es 26 bar y

la presin en la lnea de retorno es 11 bar, esto resulta en una presin

diferencial de 15 bar, sin embargo, la trampa debe de resistir la presin

mxima posible de 26 bar.

2.2.10 MTODOS DE ESTIMACIN DEL CONSUMO DE VAPOR.

Spirax Sarco. (2005).

El diseo ptimo de un sistema de vapor depender en gran medida de, si la

tasa de consumo de vapor ha sido establecida con exactitud. Esto permitir

calcular los tamaos de tubera, mientras que los equipos auxiliares tales


43

como vlvulas de control y las trampas de vapor pueden ser dimensionados

para dar los mejores resultados posibles. La demanda de vapor de la planta

se puede determinar utilizando tres mtodos diferentes:

a) Clculo

Mediante el anlisis de la salida de calor en un elemento de planta usando

las ecuaciones de transferencia de calor, puede ser posible obtener una

estimacin para el consumo de vapor. Aunque la transferencia de calor no es

una ciencia exacta y puede haber muchas variables desconocidas, es

posible utilizarlos datos anteriores exper

Tesis de Trampas de Vapor

Documents

Transcript of Tesis de Trampas de Vapor