Download - Diseño de P&ID de Hornos
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Jess Cruz
Juan Jos Martn
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INDICE DE CONTENIDOS1. Datos de la Divisin
2. Productos y Servicios
3. Aspectos Tcnicos de Diseo
o Diseo de Intercambiadores de Caloro Diseo de Air Coolerso Diseo de Fired Heaterso Diseo de P&IDs de combustin
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1. DATOS DE LA DIVISIN
{ Qu es TR-Tecnical?Empresa lder en diseo de equipos para transferencia de calor
{ Origen: En 1965 se funda la divisin de transferencia de calor, Tecnical
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1. DATOS DE LA DIVISIN
{ Especialidad:Diseo y suministro de equipos para transferencia de calor
{ Experiencia: 38 aos de experiencia en industria petroqumica
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1. DATOS DE LA DIVISIN
{ Referencias:>3000 equipos diseados en operacin
{ Mercado: 70% Internacional30% Nacional
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2. PRODUCTOS Y SERVICIOSPRODUCTOS
{ Hornos de Proceso:
Tipo Cabina y Cilndricos
{ Sistemas de Recuperacin de Calor
{ Cambiadores de Calor:
Industria Qumica / PetroqumicaPlantas SolaresPlantas NuclearesAlta Presin
{ Air Coolers:
Tiro ForzadoTiro InducidoAlta Presin
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2. PRODUCTOS Y SERVICIOSSERVICIOS
{ Estudios de Viabilidad
{ Ingeniera Bsica y de Detalle
{ Diseo trmico, mecnico y estructural
{ Gestin de Proyectos
{ Compras
{ Supervisin e Inspeccin:
Fabricacin, Instalacin, Construccin y Comisionado
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3. ASPECTOS TCNICOS DE DISEO
3.1. Diseo de Intercambiadores de Calor
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3.1 DISEO DE INTERC. DE CALOR
{ Cdigos de Diseo:
API, TEMA, ASME, etc.
{ Especificaciones del Proyecto:
Cliente / Licenciante / TR
{ Anlisis Ingeniera Bsica:
Viabilidad termo-hidrulicaBalances Materia y Energa Tipo de Unidad, experiencia PFD P&IDsPlot Plants, etc.
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3.1 DISEO DE INTERC. DE CALOR
{ Ingeniera de Detalle:
Tipo de equipo TEMA
Materiales: P, T y servicios (H2, H2S,..)
Limitaciones de diseo:
PesoGeometra (L/D) Hidrulica, Prdida de Carga Permitida, etc.
Software:
HTRI, programas TR (know-how)
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3.1 DISEO DE INTERC. DE CALOR
{ HTRI:
Potente herramienta de clculo termo-hidrulico:
Feed back Ingenieras, Suministradores, etc.Ensayos en plantas piloto continuos (I+D)
Mtodo de clculo Propio:
Correlacin de coeficientesTipo de sistemas (mezclas, inertes, etc.)Resolucin por Diferencias Finitas
Generacin de disposiciones mecnicos preliminares
Anlisis de posibilidad de vibraciones en tubos
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3.1 DISEO DE INTERC. DE CALOR
INTERACCIN INTERDISCIPLINAR
MECNICA, PIPING, PROCESOS,
OPTIMIZACINACEPTACIN CLIENTESUMINISTRADORES
DISEO PROPUESTO
HTRICRITERIO DISEADOR
EXPERIENCIA
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3. ASPECTOS TCNICOS DE DISEO
3.2. Diseo de Air Coolers
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3.2 DISEO DE AIR COOLERS
{ Ingeniera de Detalle:
Seleccin Distribuidor
Disposicin: Tiro Forzado / Inducido
Materiales (P, T, servicios)
Limitaciones de diseo:
PesoGeometra (L, ancho bundle, rack,)Hidrulica, Prdida de Carga Permitida, etc.Tipo de aletasTamao de ventiladores
Software:
HTRI
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3.2 DISEO DE AIR COOLERS
{ Control de Temperatura:
Persianas: Manuales o Automticas (Palas Fijas)
Accin sobre el ventilador: ngulo de pala
Actuacin sobre el motor: VSDS
{ Servicios especiales:
Equipos de winterizing (Recirculacin de Aire)
Air Coolers con Steam Coils
Equipos con presencia de sales
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3. ASPECTOS TCNICOS DE DISEO
3.3. Diseo de Fired Heaters
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3.3 DISEO DE FIRED HEATERS
CLASIFICACIN HORNOS
DE PROCESO
OBJETIVO
CALOR SENSIBLE (HOT OIL)CALOR LATENTE (EVAP)
CRACKINGREFORMADO (H2)
INCINERACIN
FORMA
CMARA SIMPLECMARA DOBLE
CMARA MULTICELDA
OTROS
CON/SIN CONVECTIVATIRO NATURAL/FORZADO
CON/SIN PRECALENT.UP/DOWN FIRED
LLAMA HORIZONTAL
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3.3 DISEO DE FIRED HEATERS
{ SERPENTINES:
Tubos Rectos + Codos unidos por soldadura
Depsitos de Carbn de Coque: Codos accesibles
Disposicin de tubos:
Radiacin: vertical / horizontalConveccin: horizontal
Tubos horizontales:
Ventajas de estabilidad en mezclas Mayor soportacin que tubos verticales
Radiacin Simple / Doble Radiacin
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3.3 DISEO DE FIRED HEATERS
PARTES DE UN HORNO (I)
CMARA RADIACIN
MAYOR T (RADIACIN)HORIZONTAL / VERTICAL
TUBOS DE CHOQUE
PARTE INFERIOR CONVECTIVAPOSICIN HORIZONTAL
CONVECCIN + RADIACIN
CONVECCIN
POSICIN HORIZONTALSUPERF. EXTENDIDA
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3.3 DISEO DE FIRED HEATERS
PARTES DE UN HORNO (II)
PAREDES DE HORNOS
EXTERIOR: CHAPAS SOLDADASINTERIOR: REFRACTARIO
SOPORTES TUBOS
MATERIALES FUNDICINALEADOS (Cr-Ni)
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3.3 DISEO DE FIRED HEATERS
{ CHIMENEA:
Tradicionalmente:
Pocas filas de convectivaChimeneas cortas
Actualmente:
Mayor rendimiento (menor T)Chimeneas largasRegulacin medioambiental
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3.3 DISEO DE FIRED HEATERS
{ VENTILADORES:
Tradicionalmente:
Tiro Natural Regulacin con dampers de chimenea y registros quemadores
Actualmente:
Instalacin de ventiladores de tiro forzadoControl aire/combustibleEficacia de combustin (control llama)
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3.3 DISEO DE FIRED HEATERS
{ BALANCE DE CALOR EN HORNOS
Se fija Rendimiento del horno () T humos
Liberacin = Duty / (kcal/h)
Liberacin / L.H.V. Consumo de combustible (kg/h)
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3.3 DISEO DE FIRED HEATERS
{ BALANCE TOTAL
Q COMBUSTIN + Q COMBUSTIBLE + Q AIRE = Q PROCESO + Q PRDIDAS
LOBO-EVANS (CALOR POR RADIACIN)
Q PROCESO = Q RADIACIN = x F x A x (Ta4 Tb4)
CONVECCIN 5-20% (altura convectiva)
HOTTEL (REA DE SUPERFICIE RECEPTORA)
A = x AcpQ PRDIDAS = Q PAREDES + Q CHIMENEA
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3.3 DISEO DE FIRED HEATERS
{ BALANCE PARCIAL (CMARA RADIACIN)
Q SAL RAD = Q COMBUSTIN + Q COMBUSTIBLE + Q AIRE - Q RAD - Q PRD. RAD
H SAL. RAD = Q SAL. RAD / G COMBUSTIBLE T SAL. RAD
{ BALANCE PARCIAL (CONVECTIVA)
Q SAL CONV = Q SAL RAD. - Q CONV. - Q PRD. RAD
H SAL. CONV. = Q SAL. CONV. / G COMBUSTIBLE T SAL. CONV.Q CONV. = U x A x MTD (iterativo)
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3.3 DISEO DE FIRED HEATERS
{ FACTOR DE INTERCAMBIO (F)
Q PROCESO = Q RADIACIN = x F x A x (Ta4 Tb4)
Depende de:
Emisividad llama ()
Concentracin de CO2, H2O y SO2
rea por donde se pierde radiacin (Cuerpos Negros)
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3. ASPECTOS TCNICOS DE DISEO
3.4. Diseo de P&IDs
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3.4 DISEO DE P&IDs
{ CONTROL DE AIRE/COMBUSTIBLE
{ CONTROL DE HUMOS DE COMBUSTIN
{ SEGURIDAD EN HORNOS DE PROCESO
API 556, NFPA, etc.
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3.4 DISEO DE P&IDs
{ CONTROL DE AIRE/COMBUSTIBLE (TIRO NATURAL)
Medicin demanda calor:
Actuacin sobre vlvula de combustible
Medicin del exceso de aire:
Actuacin sobre damper chimenea
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3.4 DISEO DE P&IDs
{ CONTROL DE AIRE/COMBUSTIBLE (TIRO FORZADO)
Sistema de Rels Cruzados:
Establece mnimo caudal de aire, segn la seal mayor entre demanda de calor y caudal de combustible medidos.
Establece mximo caudal de combustible, segn la seal menor entre la demanda de calor y el caudal de aire medidos.
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3.4 DISEO DE P&IDs
{ TIRO FORZADO-COMBINATION FIRING
Sistema de Rels Cruzados:
Establece mnimo caudal de aire, segn la seal mayor entre demanda de calor y caudal de combustible medidos.
Establece mximo caudal de combustible, segn la seal menor entre la demanda de calor y el caudal de aire medidos.
El sistema est diseado para quemar indistintamente combustibles lquidos, gaseosos o mezcla de ambos.
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3.4 DISEO DE P&IDs
{ CONTROL DE HUMOS
Presin en el arco del horno: -2.5 mmca
Regulacin con damper salida convectiva
Soplante de inducido (con preca en operacin)
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3.4 DISEO DE P&IDs
{ SEGURIDAD EN HORNOS DE PROCESO (DISPAROS)
Corte total (pilotos+combustible principal):
Parada de emergenciaAlta / Baja Presin a pilotosFallo de llamaAlta presin en cmara de radiacin
Corte parcial (slo combustible principal)
Causas externas a la combustinAlta/Baja Presin colector principal de combutibleFallo parcial de llama
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RUEGOS Y
PREGUNTAS
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SUPERFICIE
ENSUCIAMIENTOEN TUBOS
PRESION ENTUBOS
ENSUCIAMIENTOEN CARCASA
PRESION ENCARCASA
LIMPIO
MEDIA GRANDE
SUCIO
BAJA YMEDIA
SUCIO
MUY ALTA
LIMPIO
MUY ALTA
BAJA YMEDIA
DOBLE TUBO
TUBOS EN -U
PLACAS TUBULARES FIJAS
CABEZAL FLOTANTE
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PCALCULO DE LASPROPIEDADES FISICAS
CALCULO DE LA MTD
FIJAR UN VALOR DELCOEFICIENTE GLOBAL Usup.
FIJAR N DE CARCASAS YCARACTERISTICAS
GEOMETRICAS DE CADA UNA
CALCULO DE COEFICIENTE YPERDIDA DE CARGA EN TUBOS
CALCULO DE COEFICIENTE YPERDIDA DE CARGA EN CARCASA
CALCULO DEL COEFICIENTEGLOBAL Ucal.
FIJAR UN VALOR MASALTO DEL COEFICIENTE
GLOBAL Usup.
>
Ucal: Usup>
=
CAMBIADOR CORRECTO
F
FIJAR UN VALOR MASBAJO DEL COEFICIENTE
GLOBAL Usup.
>
05.1:UU
SUP
CAL
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MTD (lineal) = (65-56) / Ln (65/56) * 0.944 = 57 C
140
160
180
200
220
240
260
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000Length from inlet, mm
Shell(1) Bulk temperature, C Tube Bulk temperature, C
MTD (HTRI) = MTDi = 40 C(correccin por bypasses y tipo de carcasa)
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P>100 kg/cm2
Tipo de cabezal
Presin EnsuciamientoDistribuidor
Cabezal soldado con tapones
Cabezal con tapa
desmontable
P
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TYPICAL FORCED DRAFTUNIT ILLUSTRATION
TYPICAL INDUCED DRAFTUNIT ILLUSTRATION
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ALETAS EMBEDDED ALETAS EXTRUDED ALETAS TIPO L
T operacin hasta 400 C
Ambientes corrosivos pobres
Bajo coste inversin
T operacin hasta 300 C
Ambientes corrosivos
Alto coste inversin
T operacin hasta 120 C
Ambientes corrosivos pobres
Bajo coste inversin
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GENERAL ARRANGEMENTLOUVER
(DISPOSICION GENERAL DE PERSIANA)
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TT TC
TT TC
SC
CONTROL CON PERSIANAS
CONTROL CON VSDS
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Fluido de Proceso: Problemas de Cristalizacin, Solidificacin, Pour Point, etc.
Control de T metal del tubo por medio T entrada aire
Instalacin de una closed house con persianas automticas
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CMARA RADIACIN SENCILLA CILNDRICA
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CMARA RADIACIN SENCILLA PARALELEPPEDA
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CMARA RADIACIN DOBLE PARALELEPPEDA
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COIL HORIZONTAL COIL VERTICAL
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RADIACIN SIMPLE VS. DOBLE RADIACIN
Doble Radiacin T metal inferiores (menor coquizacin)
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SUPERFICIES EXTENDIDAS EN HORNOS
ALETAS TETONES
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CONTROL AIRE/COMBUSTIBLE EN TIRO NATURAL
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CONTROL AIRE/COMBUSTIBLE EN TIRO FORZADO
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CONTROL AIRE/COMBUSTIBLE EN TIRO FORZADO (COMBINATION FIRING)
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INDICE DE CONTENIDOS1. DATOS DE LA DIVISIN1. DATOS DE LA DIVISIN1. DATOS DE LA DIVISIN2. PRODUCTOS Y SERVICIOS2. PRODUCTOS Y SERVICIOS3. ASPECTOS TCNICOS DE DISEO3.1 DISEO DE INTERC. DE CALOR3.1 DISEO DE INTERC. DE CALOR3.1 DISEO DE INTERC. DE CALOR3.1 DISEO DE INTERC. DE CALOR3. ASPECTOS TCNICOS DE DISEO3.2 DISEO DE AIR COOLERS3.2 DISEO DE AIR COOLERS3. ASPECTOS TCNICOS DE DISEO3.3 DISEO DE FIRED HEATERS3.3 DISEO DE FIRED HEATERS3.3 DISEO DE FIRED HEATERS3.3 DISEO DE FIRED HEATERS3.3 DISEO DE FIRED HEATERS3.3 DISEO DE FIRED HEATERS3.3 DISEO DE FIRED HEATERS3.3 DISEO DE FIRED HEATERS3.3 DISEO DE FIRED HEATERS3.3 DISEO DE FIRED HEATERS3. ASPECTOS TCNICOS DE DISEO3.4 DISEO DE P&IDs3.4 DISEO DE P&IDs3.4 DISEO DE P&IDs3.4 DISEO DE P&IDs3.4 DISEO DE P&IDs3.4 DISEO DE P&IDs