instituto politecnico nacional - tesis.ipn.mx · la eliminación de desechos en las industrias del...

INSTITUTO POLITECNICO NACIONALE S C U E L A S U P E R I O R D E I N G E N I E R I A aillMICA

E I N D U S T R I A S E X T R A C T I V A S

SELECCION Y DISEÑO DE ÜN QUEMADOR ELEVADO

T E S I SP a r a o b t e n e r el Título de:

I N G E N I E R O Q U I M I C O I N D U S T R I A L

p r e s e n t a

Manuel Hernández Flores

INSTITUTO POLITECNICO NACIONA1ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA

E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

S E L E C C I O N Y DISEÍJO D E U N Q U E M A D O R E L E V A D O

T E S I S

pora obtener el titulo de : INGENIERO QUIMICO BUSTKAL

p r e s a a t a

M A N U E L H E R N A N D E Z F L O R E S

o» , D.F. 1 9 8 4

LUI

ING.

ING.

T.-39o»*»*,

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M CKI I Mil \L \ClUPi 1 L I LIC. \

I N S T I T U T O P O L I T E C N I C O N A C I O N A LESCUEI A SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

DIVISION DE SISTEMAS DE TITULACION

Meneo, D F ! 3 de Abn ] de j 9Q4

c MANUEL HERNANDEZ FLORES.Pasante de Ingeniero QUIMICO INDUSTRIAL. Presente 1 9 7 9 -1 9 8 3

El tema de trabajo y/o tesis para su examen profesional en la opcion TESIS TRADICIONAL INDIVIDUAL, es propuesto por elc ING. LUIS MATEO SILVA MARTINEZ... quien sera el responsablede la calidad de trabajo que usted presente, referida al tem "

"SELECCION Y DISEÑO DE UN QUEMADOR ELEVADO."el cual deberá usted desarrollar de acuerdo con el siguiente orden

RESUMEN.INTRODUCCION.

I.- SISTEMAS DE DESFOGUE.II .- CLASIFICACION DE LOS QUEMADORES DE CAMPO

II I .- COMPARACION DE LOS METODOS DE CALCULO PARA EL DISEÑO DE UN QUEMADOR El EVADO.

IV.- METODO DE CALCULO PARA EL DISECO DE UN QUEMADOR ELEVADO. V.- CALCULO DEL QUEMADOR ELEVADO PARA UNA UNIDAD TRATADORA-

Kt qIo>u.o&o tn A & u tu to Potct¿c.ru.c.o UacA.ona¿

A iru. eAaueZa : La E. S. I. Q. I . E.

A todoi m-có compañeAoi que compa/itceAon lcu> -

atzoAMU y mome.ntoA cU^ZcaI ía en nueAtAoi cUoa

de. eAtu.cUa.ntzA.

A todo a nu> p/io{,tioKZA.

M amet.

Ju n c o de. 1984 .

Como neconoc-uncento a mes padLAM ■

Vetea Flanea de H. y fXcóeo HeAnández J. le,ó -

onezco con todo íí caAcño que Acento pon. eJUloi

este tn.aba.jo, el que. tal vez pana ellos sea un

(¡nato di la ¿em-ctla que AembnaAon con iu amen.,

apoyo, consejos, es(¡ueAzo y tantas otnas cosas.

CompaAto la ategnXa de kaben teAmcnado este -

tnabajo con nuj¡ henmanos : Estela, Constantino,

LetxcAjx. y Hícton, quienes me kan compn.encU.do en

m¿s eAn.oh.ek, pon. su apoyo monoJL, pon la (¡eJU.cc-

dad de están unidos.

A todos ñus (¡am-ctcaAes ¿es agnadezco iu.i palabnas,

iu amatad y canino; y aunque no nombno a nacUe.en

rru. mente están todos.

Como AeconocuMcento a su ejejnp&o Enasto y Lucac.

GnaCstai.

Manuel.

J u n c o d e 19&4.

A í pHjo{¡ej>o>1 o a u o k de eó-fe V ia b a j o , £e a g n a d e z c o

■ótu e n d é c a t u o n & i , ¿ u o h A .e .n ta c u .6 n y a p o y o , ¿A.n ¿ o

c u a l n o h u b e & ia M o J U .z a d o U t e t A a b a j o .

ING. LU IS MATEO S ILV A M.

A¿ ING. ERNESTO ALFARC P . , n U m d i ¿ e n c i n o a g n a d e c Á m c in to

pon. ¿ u ofu.ejxtcLCj.6n y a p o y o p a r ia p o d e A é n e c J jx n . y t e A m in a K

U t e , t n a b a j o .

A ¿o¿ INGS. HONORATO (JRBAN C . y ERNESTO 0R01C0 M i l l * . ,

¿ej> agnadízco íuj¡ ¿ugeAíncucu pana, ¿a mzjon. titzaJU Xri-JfM

de. utt tAabajo y también pon. aceptan. ¿eA pnx>¿0At!*i¿ ¿enodaieA en me eximen pn.oí&¿-eona¿.

A todoi me-i compañZAoi dz¿ VepanXamentO itt TiiflP

de Se¿tma¿ ISIPPl) d&¿ INSTITUTO MEXZf/'W ‘ Ptl ¡

pon. iix ameitad y apoyo pana eZ dzianAOÍÍ o ' I

S E L E C C I O N Y D I S E Ñ O

DE UN Q U E M A D O R E L E V A D O

C O N T E N I D O .

INTRODUCCION ........................................................................................................................... 3

I SISTEMAS DE DESFOGUE ..................................................................................................... 4

1. S e l e c c i ón de l s i s t ema de des f ogue ..................................................................... 52 . C l a s i f i c a c i ó n y c a r a c t e r í s t i c a s de

los s i s t emas de d e s f o g u e ...................................................... 12

I I CLASIFICACION DE LOS QUEMADORES DEC A M P O ........................................................................................................................................55

1. Se l e c c i ón de l t i p o de q u e m a d o r ..............................................................................562. C l a s i f i c a c i ó n de l os quemadores de

c a m p o ....................................................................................................................................573. Quemadores e l ev ados ................................................................................................. 574. Tipos de quemadores e l ev ados ............................................................................ 585. Componentes de un quemador e l ev ado .................................................................. 656 . Quemadores de p i s o ....................................................................................................... 747. Quemadores s i n h u m o ....................................................................................................... 80

I I I COMPARACION DE LOS METODOS DE CALCULO PARA EL DISEÑO DE UN QUEMADORELEVADO.................................................................................................................................... 83

1. Or igen de l as pruebas en los quem£d o r e s .................................................................................................................................... 85

2. Resu l tados de l a s p r u e b a s ...........................................................................................853. Long i t ud e i n c l i n a c i ó n de la f l a m a .........................................................................89

RESUMEN ................................................... 1

4. F r ac c ión de c a l o r r ad iado ( f a c t o r -.................................................................................................................................92

5. N i v e l e s de r u i d o .............................................................................................. ......6 . F l u j o s de c a l o r p e r m i s i b l e s para -

ex pos i c i ó n de l p er sona l ............................................................................. 99

IV. METODO DE CALCULO PARA EL DISEÑO -DE UN QUEMADOR E L E V A D O ..........................................................................................

1. Det erminar l as bases para l o s c á l c u lo s de d i s eño de l q u e m a d o r ........................................................................1 17

2. Cá l cu l o de la v e l o c i d a d són i c a dél os gases desfogados ( V s . ) ........................................................... 118

3. Cá l cu lo de la v e l o c i d a d de s a l i d ade l gas ( V E ) ..........................................................................................................118

4. Cá l cu l o de la v e l o c i d a d r e a l d e l - f l u j o vo l u mé t r i c o en la punta de -la chimenea ( a c f s ) .............................................................................................118

5. Cá l cu l o de l d iáme tr o de la chimenea ( d ) .................................................................................................................. 119

6 . Cá lcu l o de la l on g i t u d y d e s v i a c i ón de l a f lama (Método de ----B r z u t o w s k i ) ............................................................................ 119

7. Cá l cu l o d e l Centro de la f l a m a ....................................................................1238 . Cá l cu l o d e l f l u j o de c a l o r p ermi s i

b L e ........................................................~ ..............................................................1249. Cá lcu l o de la d i s t a n c i a de l c en t ro

de la f lama a l punto de i n t en s i d a dp e r m i s i b l e ( D ) ............................................................................................................................................................................... -¡24

10. Cál cu l o de la a l t u r a de l q u e m a d o r ...................... <12511. Cá l cu lo de la c oncen t r a c i ón máxima

de gas t ó x i c o a n i v e l de p i s o ....................................................................128

V. CALCULO DEL QUEMADOR ELEVADO PARA UNA UNIDAD TRATADORA Y FRACCIONADORA DE - HIDROCARBUROS .................................................... 130

1. B a s e s d e d i s e ñ o p a r a e l c á l c u l o d e lq u e m a d o r ..................................... 131

2. Cá l cu l o de la v e l o c i da d són i c a delos gases desfogados (V s . ) 132

3. Cá l cu lo de la v e l o c i d a d de s a l i d a -de l gas ( V E ) ................................................................................................................. 132

4. Cá l cu l o de la v e l o c i d a d r e a l d e l - f l u j o vo l um é t r i c o en l a punta de lachimenea ( a c f s ) .......................................................................................................... 132

5. Cá l cu l o d e l d iámet ro de l a punta dela chimenea ( d ) ............................. 133

6 . Cá l cu l o de la d e f l e x i ó n y d e s v i a c i ó nde la f l ama (Método de B r z u s t o w s k i ) ...................................................................133

7. Cá l cu l o d e l c ent r o de la f l a m a ............................................................................. 137

8 . F l u j o de c a l o r p e r m i s i b l e ..................................................................................... 137

9. Cá l cu l o d e l c ent ro de la f lama alpunto de i n t en s i d a d p e r m i s i b l e ............................................................................140

10. Cá l cu l o de la a l t u r a de l quemador( H ) .......................................................................................................................................142

11. Cá l cu l o de la c oncen t r a c i ón máximade H^S a n i v e l de p i s o .............................................................................................144

APENDICE A .............................................................................................................................. 150

CONCLUSIONES ....................................................................................................................... 153

BIBLIOGRAFIA ............................................... 155

1

La e l i m i n a c i ó n de desechos en l a s i n d u s t r i a s de l p e t r ó l e o ha -

a dq u i r i d o gran impor t an c ia deb ido a l a s normas y n e c e s i dade s del c o n t r o l

a m b i e n t a l , por lo que es n e c e sa r i o s e l e c c i o n a r un s i s t ema de des fogue -

adecuado. El p r op ó s i t o de un s i s tema de des fogue es e l de l l e v a r e l

f l u i d o des f ogado has ta un l ugar donde pueda s e r d esca rgado con s e g u n d a d .

La s e l e c c i ó n de un s i s t ema de des f ogue e s t á s u j e t o a v a r i o s

f a c t o r e s : p rop i edade s de l f l u i d o a d e s c a r g a r , v a l o r de e s t e f l u i d o , pe

l i g r o s p o t e n c i a l e s que pud i e r a o ca s i o n a r e l s i s t ema s e l e c c i o n a d o , local_i_

z a c i ón de l a p l a n t a , reg l amentos l o c a l e s de con t am inac i ón , e t c .

En e l caso p a r t i c u l a r d e l desecho de grandes c an t i dades de ga

ses y vapores f l am ab l e s , e l s i s t ema de des f ogue a quemador, es e l método

más seguro de e l i m i n a r por combust ión a e s t o s ga se s y v apor es . En la se

l e c c i ó n de un s i s tema de des f ogue a quemador se debe a n a l i z a r que t i p o -

de quemador es e l más co nve n i e n t e . Los quemadores de campo se c l a s i f i

can en : quemadores e l ev ados y de p i s o . La d i f e r e n c i a p r i n c i p a l es que

l os quemadores de p i s o pueden quemar l í q u i d o s y gases y l a combust ión se

e f e c t ú a a n i v e l de p i s o , m i en t r a s que l os quemadores e l e v a dos so l o que

man ga ses a una gran a l t u r a .

La manera de e l em inar e l humo que se forma du r an t e la combus

t i ó n se l ogr a genera lmente medi ante l a i n y e c c i ó n de v apor .

RESUMEN

2

Para e s t a b l e c e r un método de c á l c u l o c o n f i a b l e para e l d iseño

de un quemador e l e v a d o , se compararon los v a l o r e s e xpe r imen t a l e s obteni_

dos du r an t e la ope r ac i ón de quemadores i n d u s t r i a l e s , cont r a l os result_a

dos obt en idos mediante a lgunos de los métodos de c á l c u l o más conoc idos;

de e s t a manera se e s t a b l e c i e r o n l os v a l o r e s para e l f a c t o r F, f l u j o s de

r a d i a c i ó n p e r m i s i b l e para e l p er sona l y e l equ ipo , n i v e l e s de r u i do y -

e l método más c o n f i a b l e para e l c á l c u l o de la l ong i t ud y d e f l e c c i ó n de

l a f l ama; con lo cua l se determina la a l t u r a d e l quemador.

A manera de e jemplo se d imens i onó e l quemador e l ev ado para -

una p l a n t a t r a t a d o r a y f r a c c i ona do r a de h i d ro c a r bu r o s , con datos seme

j a n t e s a a lgunas p l an t a s de ope r a c i ón . Al f i n a l de los c á l c u l o s se de

te rmina la c on cen t r a c i ón máxima de gas t ó x i c o a n i v e l de p i s o pr ev iendo

l a s i t u a c i ó n c r i t i c a de que se l l e g a r á a apagar e l quemador.

3

L as r e f i n e r í a s y p l an t a s pe t r oqu ím i c a s desechan grandes c a n t i

d a d e s d e gases y vapores t ó x i c o s , ya sea du r an te la ope rac i ón anormal de

l o s e q u i p o s o deb ido a l a d escarga que o cu r r e en una s i t u a c i ó n de emergen

c ía o c a s i o n a d a por a lguna falla.

La forma t r a d i c i o n a l para la e l i m i n a c i ó n segura de grandes cari

t i d a d e s d e gases y vapores f l am ab l e s no deseados en l a p l an t a s quími cas y

d e l p e t r ó l e o , e s medi ante la combust ión que se e f e c t ú a en un quemador e l £

vado. Ac t ua lment e , l os quemadores e l e v ados han adqu i r i do una impor t an c i a

a d i c i o n a l como un método de c o n t r o l i n d u s t r i a l d e l medio amb ien te , ya que

la a a y o r f a d e l o s gases que an t e r i o rmen t e podían s e r descargados d i r e c t a -

■erte a la a tm ós f e r a , ahora deben s e r quemados.

EL d i s eño de un quemador e l e v a d o , no so l o se r e l a c i o n a con la

e l i o i n a t i ó n de l os gases d e s fogados , debe co n s i d e r a r también las. conse- -

co pnc i a s h a c í a e l medio ambiente i n c l u y endo : r a d i a c i ó n t é rm i c a , produc

c i ón de r u i d o , c oncen t r a c i ón a n i v e l de p i s o de compuestos f l amab l e s y -

t ó x i c o s . La Luminosidad de l a f l ama, e t c .

Todos e s t o s f a c t o r e s e s t án r e l a c i on ado s con e l c o r r e c t o dimen-

s i c nam i en to deL quemador e l e v a d o , lo cua l p e rmi te r e s o l v e r los t r e s p r i n

c i p a l e s problemas r e l a c i onados con l a u t i l i z a c i ó n de un s i s tema de d e s f o

gue a quemador : problemas económicos ( i n v e r s i ó n y cos to s de ope r ac i ón -

de l quemador ) , problemas ambi ent a l e s ( c on t r o l de l a c on t aminac i ón ) y pro

t iernas de s egu r i dad du r an te l a ope r a c i ón de l quemador.

INTRODUCCION

4

I. - S I S T E M A S DE D ESFOGUE.

5

I. 1 S E L E C C I O N D EL S I S T E M A DE D E SF O G U E

Para det ermina r e l S i s tema de Desfogue adecuado, se de

b e n co n s i d e r a r p r i n c i p a lme n t e l os s i g u i e n t e s f a c t o r e s d e l ma t e r i a l

o m a t e r i a l e s que podr ían d e s f o ga r s e .

A) Prop i edades F í s i c a s y Químicas

B) Propi edades F i s i o l ó g i c a s

C) Va l or de Recuperac ión

A) PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS

Se debe a n a l i z a r s i e x i s t e a lgún cambio de f a s e , ya sea

v a p o r i z a c i ó n de l í q u i d o s , o b i en condensa c i ón de v apo r , a causa de

una r educ c i ón de p r e s i ón o como r e s u l t ad o de un e n f r i a m i e n to .

La v a po r i z a c i ó n de l í q u i d o s v o l á t i l e s puede r e s u l t a r m

comp le t a , a menos que sea su m i n i s t r ad o e l c a l o r n e c e sa r i o para l a -

v a p o r i z a c i ó n mediante e l equipo adecuado para a d i c i o n a r c a l o r .

Cuando se de c i da de s ca rg a r compuestos d i f e r e n t e s a un -

cab e za l común, se deberán e v i t a r mez c l as qu ím i c a s que puedan reac-

I. SISTEMAS DE DESFOGUE

cionar en el cabezal del Sistema de Desfogue.6

En forma g e n e r a l , es n e c e s a r i o a n a l i z a r a lgunas p rop i eda

des de los compuestos que se van a d e s f o ga r , e s t a s p rop iedade s son - -

p r i n c i pa Imen te :

- Temperatura de i n f l am a c i ón .

- L im i t e de e xp l o s i ón

- Temperatura de I g n i c i ó n

- Temperatura de S o l i d i f i c a c i ó n

En a lgunos casos se deben a n a l i z a r Las p rop i edade s an t e

r i o r e s para una mezc la o r e a c c i ón r e s u l t a n t e de compuestos d i f e r e n t e s .

B) PROPIEDADES FISIOLOGICAS

Las p rop iedade s que se cons id e ran p r i n c i p a lm e n t e son l as

s i g u í e n t e s :

- To x i c i d ad - Humo

- Olor - Ruido

7

Se Les l lama p rop iedade s f i s i o l ó g i c a s porque pueden da

ñar e l organismo de Las per sona s . Aunque e l humo y e l r u i do no son

p rop i edade s de la ma te r i a a d e s f o ga r , se deben co n s i d e r a r como f a c t £

r es de s e l e c c i ó n , ya que e l Sistema de Desfogue s e l e c c i on a do podr ia-

causa r t an t o humo como ru i do .

a) TOXICIDA!/

El " l i m i t e de i n i c i o t ó x i c o " se d e f i n e como la concen t r a

c i ó n máxima en e l a i r e de una s u b s t a n c i a , a l a cua l un promedio de —

t r a b a j a d o r e s puede s e r expues to por 8 horas d i a r i a s s i n e f e c t o s n o c i

vos para su s a l ud . Sin embargo, d eb i do a l a s d i f e r e n c i a s f i s i o l ó g i

cas en t r e la g en t e , no todas Las per sona s pod r í an responder de la m_s

ma manera para una con cen t r a c i ón dada de una s u b s t a n c i a , es d e c r ; lo

que po d r í a a f e c t a r a una pe r sona , po d r í a no a f e c t a r a o t r a . En la -

Tabl a I . 1 se pr esen tan Los l i m i t e s de i n i c i o t ó x i c o de a lgunas subs-

t a n c i a s .

b) OLOR

Las prop i edade s g e ne r a l e s de a lgunos compuestos o l o ro so s

y noc i vo s que emanan en la ope r a c i ón de l a s r e f i n e r í a s se en cuen t r an

l i s t a d a s en la Tabla I . 2. En e s t a t a b l a tambi én se encuen t r a info_r

mación a ce rc a de la c oncen t r a c i ón mínima que puede s er d e t e c t ada por

su o l o r de la mayor ía de l os compuestos que desprenden o l o r e s carac-

Tabla 1.1 Límites de inicio tóxico para ciertas substanciasGasor Vapor Aceialdchydc Acctic ucid Acetic onhydridc Accione Aeróle in Acrylonitnle Ally) alcohol

PPM*2001051,0000.5205

Ally! propyl diuillide Arrimona 100Amyl acetate 200Amyl alcohol (ijoamyl alcohol) 100 Aniluk. 5Arsinc , 0 05Bcn nc (kx.nzo!) 35Ben?yl chloride 1Brominc 1Buladitnc (1 1 bu lid icnc) ! 000 Butanonc (inclhyl c h\l kctone) 250 Butyl acetile tubu'y l acótate) 200B«tyi alcohol (nbm^nol) 1005Butyl ccllosolvc (2 butoxyelh»-

nol) 200Carbón dioxide 5,000Carbón disu lfJc 20Carbón monoxide 100Carboa tctrachionde 25Cellosolve (2 e lhowcthinol) 200Ccllosolvc a«,etatc (2 eihoxy

ethyl acuate) 100Chlonne 1Chlonnc tnfluonde 0 1Chlorobenzene (monochlorobcn

xene) 75Chloroform (mchloromethane) 100 1 Cbloro-1 mtropropane 20Chloroprcne (2 cblcro-1,3 buta

diene) 25Creso! (all isomcrs) 5Cydohexane 400C'clohexano) 100Cycl«Mio*on« 100Cydohexenc 400Cyclopropane 400Diacetone alcohol (4 hydroxy

4 methyl 2 pentanone) 50Diboranc 0 1oDichlorobenrcne 50Dichlorodifluoromethanc 1,0001.1 Dichlorocthane 1001 2 Dich¡oroe(h\kn< 200Dichlorocthyl ether 15Dichloromonofluoromclhane 1 0001.1 Dichloro 1 nitro* iba dc 10Dichloroietrafiuoroc hane 1,000Dielh\ lamine 25Diíluorodibromomelhane 100Ditrobuljl letón" 50

Gasor VaporDimelhylamhne (N-dtmeth>lani

Une)DimethylsulfateDtoxanc (dieihylene dioxide)Eihyl acétateEthyl alcohol (ethanol)Elh> lamine Eihylbcnrcne E ibyl bromide Ethyl chlondc E ihy l ether E ih jl fórmate E thyl silicato Ethylcnc ehlorobydrm Ethylcned um ine fcthylene dibromide {l,2 d ib ro

moethane)Eihylene dichlondc (1,2-dichlo

roeihane)Eihylene imine Eihykne oxide FhionncFloorotrichloromethaneFonnaldehydcGasoluie

511004001,000252002001,000

400100100510

5100

500Hcptaoe (nheptane) 500Hexane (nhexane) 500Hcxanone (methy) butyl kc

tone) 100Hexone (methy) iiobutyl ke

tooe) 100Hydntzme 1Hydrogen bromtde 5Hydrogen chlonde 5Hydrogen cy anide 10Hydroecn fluonde 3Hydrogen peroxide, 90 per cent 1 Hydrogen sclemde 0 05Hydrogen sulfide 20Iodtne /jopborone Itapropyl anune

01255

Mcntyl oxide 50Methyl aceute 200Me(h)l acetylene 1,000Methyl alcohol (methanol) 200 Meihyl bromide 20Methyl ccllosolvc (2 mcthoxy-

ethanol) 25Methyl cellosolve acetate (ethyl

ene glycol monomclhyl elher «té la le) 25

Methyl chloridc 100Methy I¿1 (dimethorymethane) 1 000 Methyl chloroform (1 1,1 tn

chloroethane) 500Methylc>clohexine 500Meihylcywlohexanoi 100

Gas or Vapor PPM*Methylcyclohcxanone 100Methyl tormate 100M e th y l ís o b u t y l c a rb in o l

(methyl amyl alcohol) 25Mcthylcne chlonde (dichloro-

methane) 5002005000C01

05100

Naphlha (coal tar)Nphtha (petrolcum)Nickel carbooyl />Nitroamlioe Nitrobenzenc Nitroethane Niirogen dioxidc Nilroglycenn Nitromcthane 2-Nitropropane 50Nitrotolucne 5Octane 500Orone 0 1Pentane 1,000Pentanone (methyl propyl ke

tone) 200PerchloretbylcDC (tetrachloro

cth viene 1 200Phcnol 5Phenylhydraztne 5Pho’igene (carbón}l chlonde) 1

005Phospnorus uicb londe 0 5Prop>l acetate 200Propyl alcohol (iropropyl aleo

hol) 400Propyl ether (iiopropyl ether) 500 Propylene dichlonde (1,2-di

chloropropane) 75Propylene iminc 25Pyndine 10Quíneme 01Stibme 01Stoddard solvent 500Styrene monomcr (pbenvleüiyl-

ene) 200Sulfur dio\ide 10SuKur hexafluoride 1,000Sulfur monocbloridc 1Sulfur pentafluonde 0 025pTertiarybui>ltolucnc 101,1,2,2 Tetrachloroethane 5Tetranitromcthanc 1Tolucne (toluol) 200oToluidtoe 5Trichloroethyleoe 200Triíluoromonobromomethane 1,000 Turpcntine 100Vinyl chlonde (chloroetbylenc) 500 X) ienc (xylo l) 200

9Tabla 1.2 (continuación)

M j perDust, Fume or M iil Cu M tAldrm (1,2 3,4 10 10 hexachlo-

ro-1,4 4a 5 8 8a hexahydro I,4,5 8-dimcthanonaphth3lcDe) 0 25

Ammate(ammomumsulfama c) 15 Antimony 0.5Arsenic 0 5

Banum (soluble compounds) 0 5Cadmium oxide fume 0 ICblordane (1,2 4 5 6,7 8,8-octa-

chtoro 3a 4,7 7a tctrahydro-í,7 methanoiml ine) 2

Chlorinatcd dipheoyl oxide 0 5Chlorodiphcnyl (42 per cent Ch torta*) 1CifomM acid and chromates

(a* CrO.) 0 1Cra* herbicidc (sodium 2 [2.4-

dichlorophenoxy] ethanol hy- droten sulfate 15

Cyaoide (as CN) 52,4 D(2.4-d*chiorophenoxyace

lie acid) . 10Dtcldnn (1 2 3,4 10 10-hcxachlo-

ro-é,7-epoxy 1,4 4a,5,6 7 8 8a octahydro 1,4,5 8 dimeihano- napbthalcne) 0.25

Dioitrotoluene 1-5Dinitro-o-crtsoJ 0.2EPN (O-ethyl O p-mtrophenyl thiODObcnzenephosphonatc) 0 JFerrovanadium dust IFluonde 2-5

Hy4ro**taen« 2Iro« oxide fume 15

M* perDust. Fume or M ist C uM fMacncsium oxide fume 15MaUihion(0 O-dimeihyldilhto

phosphate oí diethyl mcrcap tosuccinate) J5

Manganeso 6Mcrcury 0 1Mcrcury (orpa^ic compounds) 0 01Mclhoxychlor (2,2-di p meth

oxyphcnjl 1,1,1 tnchloro eihane) 15

Molybdenum (soluble compounds) 5(insolublc compounds) 15

Paralhicn (O O-diethyl O p nitrophenyl thiophosphate) 0 l

Pcnt achí oro njphih aleñe 0 5Pentachlorophenol 0 5Phosphorus (yellow i O iPhosphoru* pentachlonde 1Phosphohu pentasulfide 1Picnc acid 0 1Seiemum compounds (as Se) 0 1Sodium hydroxtde 2Sulfunc acid 1TEDP (lelracthyl dithionopyro

phosphate) 0 2TEPP ( te trac Ihy l pyrophos

phatc) 0 05Tellunum 01Tetryl (2,4 6 tnmirupbenyl

methylmtraminc) 1 5Tilamum d loxidc 15Tnchloronapblhalene 5Tnmuotolucne 1-5Uramum

(soluble compounds) 0 05(Insoluble cotnpound») 0 25

Vanadium(V.O» dusl) 0 5(V.O. fume/ 0 I

Zinc oxide fume» 15Zuconium compounds (as Zr) 5

Radioachviiy For permisible cor»- ccntrations o í radioisotopcs tn air if- ‘ Máximum Permisible Amounts of K* dioisotopcs m the Human Body and Max» mum Permissible Concentrations in \ r and Water Hindbook <2 U S D i par menl of Commerce National Bureau c Standtrds March I9S1 Sce also Per missible Dose from Externa! Sources c Iomzing Radi ttion " Handbook 59 US Department of Commerce National Bu reau of Standards Scpt 24, 1954

Mineral Dust MPPCFAluminuro oxide 50Asbestos 5Dust (nuisance no free silic t) 50 Mica (below 5 per cent íre t

»d«*) 20PorUand lu iiu 50Tale 20S iiii

High (above 50 per cc fue SiO.) 5

Médium (5 to 50 per cení íree SiO,) 20

Low (below 5 per cent free SjO.) 50

Süicos carbide 50Slate (below 5 per cent irte

SiO,) 50Soapsione (below 5 per cent

free S«0,) 20Total dust (below 5 per cent

free SiO,) 50LeadLuidme (bexachlorocyclohex

toe gamma isomer)* Parts o f gas or vapor per m illioo parts o í air by volume t Mtlligrams of dust, fume, or mi« per cubic meter of air t Mühons of parlicles per cubic loo! of airSottrce “Tbresbold Lim it Valúes fo r 1956," J&th Annual Mecung American Conference of Govcrumental Industm i Hy

jpeusts, Philadelpbi*, Apr (1956)

áSsj!l| I f l l f i l ¡Iff

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Si I

11

c ) HUMO

En la s e l e c c i ó n de un Si s tema de Desfogue que produce hu

mo como consecuenc i a de l a e l i m i n a c i ó n de l m a t e r i a l d e s fogado , e l hu

mo es con s id e r ado un gran problema. En la s e c c i ón co r r e spond i en t e a

Sistema de Desfogue a Quemador se t r a t a n los métodos de r e gu l a c i ón y

e l i m i n a c i ó n de humo. (Cap. I I ) .

d) RUIDO

El r u i do que se genera a causa de l Desfogue de gases o -

vapores a a l t a s v e l o c i da de s podr ía causar prob lemas, dependiendo de -

su i n t e n s i d a d y de la d i s t a n c i a a la que se en cuent r e l a persona ex

pue s t a . Estos problemas son e s pe c í f i c a me n t e la p érd i da p o t e n c i a l de l

s en t i d o de l o í d o , o también causar mo l e s t i a s en á reas c i r c u n v e c i n a s a

donde se r e a l i c e e l des f ogue . Los problemas y n i v e l e s de r u i do se —

t r a t a n en e l c a p i t u l o I I I . 5.

C) VALOR DE RECUPERACION

El v a l o r económico de los desechos de una r e f i n e r í a u —

o t r a p l an t a podr ían g a r a n t i z a r un s i g n i f i c a d o e s p e c i a l para que sean

recuperados o r e c i r c u l a d o s a l p r o ce so , como en e l caso de los s o l v e n

t e s co s t osos que son recuperados y t r a t ad o s para ser u t i l i z a d o s nue—

teri sticas.

12

La e v a l u a c i ó n e c o n ó m i c a de la I n g e n i e r í a p u e d e det e rm i

nar si el v a l o r de r ec u p e r a c i ó n del m a t e r i a l j u s t i f i c a la i n s t al a —

c ió n d e un s i s t e m a de r e c u p e r a c i ó n o es más c o s t e a b l e d e s h a c e r s e de

a lg u n a m a n e r a d el m a te r ia l d e sf o ga d o.

I. 2 C L A S I F I C A C I O N V C A R A C T E R I S T I C A S DE L O S S I S T E M A S DE

D E S F O G U E

Los S i st em as de D e sf o g u e p u e d e n ser c l a s i f i c a d o s de la

s i g u i e n t e manera:

1.- D es c a r g a A t m o s f é r i c a

2.- D e sf og ue a un S i s t e m a de m e n o r p r e s i ó n

3 . - S ist em a de D e sf o g u e a Q u e m a d o r

I. 2.1 D E S C A R G A A TM O S F E R I C A

En m uchos de los c a so s , el v a p o r q u e o c a s i o n a s o b r ep re -

s ió n p u e d e ser d e s f o g a d o d i r e c t a m e n t e a la a tm ós f e r a . La d e s c a r g a

a t m o s f é r i c a o f r e c e v en t a j a s s i g n i f i c a t i v a s s obr e o t r o s m é t o d o s a l —

t e r n a t i v o s de d e s f o g u e , d e b i d o a su i nh e r e n t e s i m p l i c i d a d , confiabi_

lidad y e c ono mí a.

vamente en plantas de reacción con furfural y en plantas de acetona.

13

La d e c i s i ó n de de sca rga r h i d ro ca rbu ro s u o t r o s vapores -

p e l i g r o s o s a l a a tmósf er a r e q u i e r e e s p e c i a l a t en c i ón para as egu rar se

de que l a d esca rga puede s er e f e c t uada s i n o r i g i n a r n ingún t i p o de -

p e l i g r o , como pod r í a s e r :

A) Formación de mezc l as f l amab l e s a n i v e l de p i s oo de e s t r u c t u r a s e l e v ada s

ED Expos i c i ón de l p er sona l a v apor es t ó x i c o s o -produc tos qu ími cos co r r o s i v o s

C) I g n i c i ó n en e l punto de emi s i ón de l as c o m e nte s des fogadas

D) N i v e l e s e x c e s i v o s de r u i do

E) Contaminac ión de l a i r e

A) FORMACION DE MEZCLAS FLAMABLES

Para e v a l u a r l os p e l i g r o s p o t e n c i a l e s a causa de mezc las

f l amab l es que r e s u l t e n de la d es ca rga a tmo s f é r i c a de h i d ro ca r bu r o s ,

e , es t ado f í s i c o de l m a t e r i a l d es fogado es de p r im o r d i a l impor tan

c i a , ya que e l comportamiento de una em is i ón de vapor es compl et a

mente d i f e r e n t e a de un l i q u i d o desfogado .

Ent re e s t o s dos ext remos e s t án a q u e l l a s s i t u a c i o n e s que

14

comprenden a l a s mezc l as l i q u i d o- va po r , en l as cua l e s se puede f o r

mar b r i z na o r o c i o . El v ap o r , e l r o c í o y e l l i q u i d o p r e s en t an cada

uno aspec to s e s p e c i a l e s que de t erminan e l n e s g o que v i e ne asoc iado

con e l d es fogue a tmos f é r i c o .

A. 1 EMISION DE VAPORES DE HIDROCARBUROS.

Cuando se descargan h i d ro ca rbu ro s gaseosos a l a a tmósfe

ra se pueden formar mezc l as f l am ab l e s a l a s a l i d a de la v á l v u l a de -

r e l e v o , deb ido a la mezc la que r e s u l t a de los vapores de h i d ro ca rbu

ros con e l a i r e ambiente.

El que una mezcla vapor - a i r e pueda s er d es fogada a n i

v e l de p i s o ó en un punto donde l a i g n i c i ó n de la mezc l a pueda r esu l

t a r p e l i g r o s a para e l p e r sona l o e l e qu i po , dependerá p r i n c i p a lm en t e

de que e l m a t e r i a l des fogado se encuen t r e mezclado completamente con

a i r e y e s t é d i l u i d o a una con cen t r a c i ón s egura.

Una e va l ua c i ón completa r eq u i e r e co n s i d e r a r los s i g u i e n

t e s aspec to s :

Ve l o c i dad y temperatu ra de l gas de s a l i d a

Peso mo l e cu l a r y c an t i d ad de l gas de s a l i d a

15

Cond ic iones me t e r eo l óg i cas p r e v a l e c i e n t e s , espe c i a lmen t e c u a l q u i e r c ond i c i ón adversa p e c u l i a r d e l l u ga r .

Topog ra f í a y p r e s en c i a de e s t r u c t u r a s cer canas

E l e va c i ón a l a c ua l l a emi s i ón en t r a a la a tmósf er a .

Una v e l o c i d a d e l e v ada de la s a l i d a de l gas es b en é f i c a para

l o g r a r una d i s p e r s i ó n r áp i da . Es ta d i s p e r s i ó n es l ogr ada deb ido a -

l a mezc la t u r b u l e n t a que r e s u l t a de la d i s i p a c i ó n de ene rg í a en el -

momento de la e xpu l s i ón del c ho r ro . En una v á l v u l a que se encuent r a

descargando cercana a su c apac i dad t o t a l , e l vapor l og r a a l c an z a r —

una v e l o c i d a d de desca rga s u p e r i o r a 500 p i es/seg .

Una i n v e s t i g a c i ó n t é c n i c a a ce r ca de l a des ca rga de f l u j o s -

en a i r e en calma (4 * ) , i n d i c a que l os gases con v e l o c i d a de s de 500 -

p i es/seg o más, t i e n en s u f i c i e n t e en e rg í a en e l f l u j o para provocar

mezc l as t u r bu l e n t a s con a i r e y e f e c t u a r la d i l u c i ó n de acuerdo a la

e cuac ión I . 1

* B i b l i o g r a f í a

16

W = Mezcla v apo r-a i r e ( I b / h r ) , a la d i s t a n c i aX de e l f i n a l de la t u b e r í a .

Wo = Descarga de l d i s p o s i t i v o de r e l e v o ( l ü /h r )

X = D i s t a n c i a a lo l ar go de l f i n a l d e l e j e de lt ubo, a l a cua l va a s e r c a l c u l a d a W.

D = Diámetro en e l f i n a l de l t ubo, en l a s mis mas uni dades que X.

Se ha encont r ado con l a e cua c ión I . 1 que la d i s t a n c i a

X desde e l punto de s a l i d a , h a s t a l a d i s t a n c i a a l a cua l l os h i d ro

carburos des fogados a la a tmósf er a comunmente son d i l u i d o s a su li_

mi te f l amab l e i n f e r i o r (a una concen t r a c i ón de l 3% en peso a p ro x i

madamente) , o cu r r e aproximadamente a 120 veces e l d iáme tr o de e l -

f i n a l de l tubo de des ca rga , medido a lo l ar go de l e j e .

En con c l u s i ón cuando Los vapores de h i d ro ca rbu ro s son

d i l u i d o s con a i r e a 3% en peso aproximadamente, l a c o nce n t r a c i ón -

de la mezc la f l amab l e e s t a r á por d eba j o de l l i m i t e f l amab l e más ba_

jo.Para los h id ro ca rbu ro s l i g e ro s los l i m i t e s v a r í a n en t r e

3 y 3.6% en peso. Cuando se expresan en base v o l u m é t r i c a , represej i

t an 5.3 y 1.2% volumen r e s pe c t i v amen t e . En e l caso de a q u e l l o s co£

Donde:

17

pues t o s que no t i e n e n c a r a c t e r í s t i c a s de combust ión s i m i l a r e s a los

h i d ro ca rbu ro s l i g e r o s , l a d i s t a n c i a c o n f i a b l e para una mezc l a f l am£

b l e puede d i f e r i r c on s i d er ab l emen t e de 12 0 v ec es e l d iáme tr o menc i£

nado an t e r i o rmen t e .

Basado en e s t o s d a t o s , se puede c o n c l u i r que cuando sean

l og r ada s v e l o c i d a d e s e l ev ada s de d e s ca r ga , e l p e l i g r o de que e x i s t a n

conc en t r a c i one s f l amab l e s ce rc ana s a n i v e l de p i s o s e r á i ns i gpi f i ca_n

t e s i e l punto de descarga o cur re a una gran a l t u r a . Es f r e cu en t e -

que La a l t u r a r eque r i d a e s t e d e t erminada por l a p rox imidad de e s t r u £

t u r a s e l e v a da s . El equipo adyacent e deberá e s t a r por d ebaj o del pu£

t o de des ca rga o a una d i s t a n c i a h o r i z o n t a l s u f i c i e n t e m e n t e a l e j a o a

de c u a l q u i e r p o s i b l e mezc la f l amab l e .

Si n embargo, ya que c u a l q u i e r s i s tema es d i s eñado para

l o g r a r una v e l o c i d a d de des ca rga e s p e c i f i c a a co n d i c i on e s njáximas, -

e l s i s t ema puede l l e g a r a t ene r una v e l o c i d a d de de s carga menor a l a

máxima y l l e g a r a o ca s i on a r concen t r a c i one s más a l t a s en puntWS de -

i n t e r é s (de p e l i g r o ) , ya sea a n i v e l de p i s o o a una gran a l t u r a .

No ob s t an t e que una v e l o c i d a d e l e v ada de de s ca rga es ca

r a c t e r í s t i c a de una v á l v u l a de r e l e vo cuando f l u y e a su c apac i dad to

t a l de d i s e ño , no se puede asumir que una v á l v u l a de r e l e vo e s t a r á o_

perando a su capac i dad t o t a l en todo momento, es d e c i r qué aunque la

18

des carga i n i c i a l puede s er a una v e l o c i d a d e l e v a d a , una vez que haya

a b i e r t o e l r e s o r t e a j u s t a do de una v á l v u l a de s e g u r i d a d , l a f u e r za -

c i n é t i c a de l f l u i d o se r á s u f i c i e n t e para compensar ( b a l a n ce a r ) la —

f u e r z a de a j u s t e de l r e s o r t e has ta que e l f l u j o haya d i sm in u i d o , pe

ro pueden s e g u i r o cu r r i e ndo desca rga s menores has t a que l a s cond i c i o

nes que o ca s i onaron e l d es f ogue sean co r r e g i d a s .

A. 2 EMISION DE ROCIO

En e s t e c a so , e l r o c í o que e s t a cons id er ando es e l que-

r e s u l t a de la condensac i ón que s i gue a l as emi s i ones de v apor . La -

p u l v e r i z a c i ó n f i n a que r e s u l t a de l des fogue de c o r r i e n t e s que conti_e

nen l í q u i d o s se con s i d e r a en la em is i ón de l í q u i d o s .

El r o c í o de l vapor condensado e% f i nament e d i v i d i d o ; e l

d iáme tro de l as go tas es menor que 0 . 0 1 n». ( 1 0 u ) y a lgunas g o t i t a s

de d iámet ros mayores a 0 . 0 2 mm. ( 20 » ) .

E l que los vapores se condensen en c an t i d ade s a p r e c i a —

b l e s en e l momento de ser descargados a la a tmósfer a depende de:

Composición de la c o r r i e n t e (de la cua l depende su t emperatura de r o c í o ) .

- Temperatura a tm os f é r i c a

Ve lo c i dad de s a l i d a

19

En muchas o ca s i o ne s se asume que cuando la menor tempera

t u r a a tm o s f é r i c a esperada se encuen t r a por aba j o de la t emperatu ra -

de r o c í o de uno de los h i d ro ca rburo s de l vapor a d e s f o g a r , o c u r r i r á

una condensac i ón i n s i g n i f i c a n t e . Si n embargo e s t a aprox imaci ón no —

cons i d e r a dos a spe c to s r e l a c i onados con e l d es f ogue de v apor : si e l

vapor es descargado a t r a v é s de una v á l v u l a de s eg u r i d a d , e x i s t i r á -

sob r e c a l e n t a m i en to y se min imi z ar á l a t e ndenc i a a l a c ondensac i ón —

en la zona más r i c a , que v i ene a ser e l punto de em i s i ón . Aún más —

impor t an t e es e l e f e c t o de la d i l u c i ó n de l os componentes l i g e r o s -

( p r e s e n t e s normalmente en l a s d es ca rga s de l a s v á l v u l a s de s e g u n d a d )

al mez c l a r s e con e l a i r e ambiente.

Cuando condensa la d e s ca rga de vapor de una v á l v u l a de S£

g u r i d a d , se deben a n a l i z a r l as c onsecuenc i a s que puede o ca s i on a r la

f ormac ión de una a tmósf er a f l amab l e . Si e l r o c í o se enc i ende puede -

propagar e l f u ego , s i n impor ta r que e l l í q u i d o no sea lo s u f i c i e n t e

mente v o l á t i l para o ca s i on a r que se forme una c a n t i d a d a p r e c i a b l e de

vapor a la t emperatura ambiente. Por lo que e l r o c í o de l í q u i d o s - -

f l am ab l e s puede p r e s en t a r p e l i g r o aún en t empera tu ra s i n f e r i o r e s a -

l a t empera t ur a de r o c í o .

Basado en l as c a r a c t e r í s t i c a s de d i s p e r s i ó n y combust ión

del r o c í o , se puede c o n c l u i r que m i en t r a s e l condensado permanezca -

f i nament e d i v i d i d o y sea t r an spo r t ado por e l a i r e , l a mezc la puede -

20

s e r t r a t a d a como s i e s t u v i e r a v apo r i z ada completamente (con r espec to

a su f l am ab i l i d a d y d i s p e r s i ó n ) . Debido a l tamaño tan pequeño de -

l a s go t a s , e l uso de l os métodos d e s c r i t o s en e l p á r r a f o r e f e r en t e a

Emis i ón de L i qu i do dan una aprox imac i ón de l a c oncen t r a c i ón a d i f e

r en t e s d i s t a n c i a s de l punto de emi s i ón .

A. 3 EMISION DE LIQUIDO

A d i f e r e n c i a de tas d es ca rga s a l a a tmósf er a de vapor o

r o c í o que se d i spe r s an rápidamente en e l a i r e , e l l i q u i d o cae al sue

l o. Pero s i en e l l i q u i d o descargado se en cuen t r an p r e s en t e s compo

nen te s v o l á t i l e s , e s t os podr ían o ca s i on a r una a tmósf er a f l amab l e .

Si son descargadas c an t i dades a p r e c i a b l e s de h id ro ca rbu

ros l í q u i d o s a la a tm ós f e r a , ya sea a su tempera tura ambiente sobre

La t emperatura de i n f l a m a c i ón de l l i q u i d o , e l r i e s go de que se ong_¡_

ne fuego o una e xp l o s i ón puede s e r c o n s i d e r a b l e .

Los l i q u i d o s que t i e n en una temperatu ra de i n f l a m a c i ón -

mayor a l a tempera tura ambiente máxima e spe rada , t e ó r i c amen t e no se

v a p o r i z a r í a n l o s u f i c i e n t e para formar una a tmósfe r a f l am ab l e , s i n -

embargo, l a p u l v e r i z a c i ó n de su b s t an c i a s comb us t i b l e s , que debido al

a i r e se van e x t end i endo , podr ian causar comp l i c a c i one s en una s i t u a

c i ón de des f ogue en cond i c i one s de emergenc i a . También se podr ian -

21

o r i g i n a r pequeños f uegos si e l l i q u i d o en t r a en con t a c t o con equipos

o l i n e a s muy c a l l e n t e s , por lo que gene ra lmen te se recomienda que to

da des ca rga de c o r r i e n t e s l í q u i d a s se haga por a lguno de los métodos

s i g u i e n t e s :

- En f r i am i en to D i r e c t o ó Apagado ( D i r e c t Quench)

- Descarga Sumergida

- Condensac ión i n d i r e c t a o E n f r i am i e n to

En resumen, para c u a l q u i e r s i s t ema que contenga l í q u i d o s

fLamables se debe hacer un a n á l i s i s r i g u ro so de l a s d i f e r e n t e s cau

sas que podr ian causar s o b r e p r e s i ón . Las causas de sob r ep r e s i ón a-

n a l i z a d a s se deben co n s i d e r a r en e l d i s eño de l a s v á l v u l a s de r e l e

vo de p r e s i ó n de descarga a tm o s f é r i c a .

Deben ser dete rminadas todas l as p o s i b i l i d a d e s que p o d r í

an p e r m i t i r a l l i q u i d o l l e g a r a la en t r ada de l a v á l v u l a de r e l evo

y además tomar medidas de s e g u n d a d aprop iadas para p r e v e n i r e s t a -

s i t u a c i ó n .

B) EXPOSICION A VAPORES TOXICOS 0 PRODUCTOS QUIRICOS CORROSIVOS.

22

A pesar de que la mayor ía de los vapores r e s u l t a n noc ivos

s i s e r e sp i r a n a una co nc en t r a c i ón a l t a , también la mayor ía p res en

ta s o l o un pequeño o ningún r i e s go para e l p er sona l cuando la des

carga de e s t o s vapores se hacen en un l uga r a l e j a d o .

El promedio de l as per sonas puede t o l e r a r p e r iodo s co r

to s de e xp os i c i ó n a cas i todos l os vapores de h i d ro ca rbu ro s a n i v e

l e s de concen t r a c i ón e q u i v a l e n t e s a l l í m i t e f l amab l e más ba j o . Por

l o que s i los d i s p o s i t i v o s de r e l e v o son d is eñados y co l ocados para

e v i t a r una a tmósfe r a f l am ab l e , l os r e su l t ad o s de la i n h a l a c i ó n de -

e s t o s vapores en l uga re s c e r c anos , no s e r í a n p e r j u d i c i a l e s para las

per sona s .

Sin embargo, c i e r t a s c o r r i e n t e s de una r e f i n e r í a podr ían

con t ene r vapores muy p e l i g r o s o s a concen t r a c i one s extremadamente -

pequeñas , por e j emplo: Los vapores H^S en concen t r a c i one s a r r i b a de

1000 ppm pueden causar i n c o n c i e n c i a en pocos segundos. Es ta conceri

t r a c i ó n es aproximadamente un décimo de las concen t r a c i one s que re

p re sen tan los l í m i t e s f l amab l e s i n f e r i o r e s de cu a l q u i e r h i d ro ca rbu

ro.

B. 1 VAPORES TOXICOS.

23

Por l o a n t e r i o r , cuando se en cuen t r en p r e s en t e s s ubs t an

c i a s t ó x i c a s s i m i l a r e s al H^S en una c o r r i e n t e d e s f ogada , se debe

rá hacer un e s t u d i o para p r e d e c i r l a c o n ce n t r a c i ón máxima en l a s -

c o r r i e n t e s de v i e n t o ce rc ana s a l n i v e l de l s ue l o para c u a l q u i e r —

l u ga r donde e l p er sona l pud i e r a e s t a r e xpue s t o . También debe darse

e s p e c i a l a t e n c i ón a e s t r u c t u r a s e l e v a da s adya cen t e s que pudi er an -

quedar ub i cadas den t r o de la t r a y e c t o r i a de l a nube de vapores y -

que por conse cuenc i a e s t a r í a n s u j e t a s a co n ce n t r a c i on e s r e l a t i v a

mente a l t a s .

Cada s i t u a c i ó n donde puedan s er desca rgados v apor es tóxi

eos a la a tmósf er a r eq u i e r e un cu i dadoso a n á l i s i s , ya que l a máxi

ma co nc en t r a c i ón t o l e r a b l e depende de la s u b s t a n c i a des f ogada y de l

l uga r donde se r e a l i c e e l d es f ogue .

Es también de gran impo r t an c i a l a d u r a c i ón p robab l e de -

un des f ogue . La mayor ía de los des fogue s de emergenc i a pueden ser -

con t r o l ad o s en un l apso de 5 a 10 min. La du r a c i ón de una emergencia

v a r i a r á dependiendo d e l t i p o de proceso y de l os equ ipos r e l a c i o n a

dos en e l d es f ogue .

La concen t r a c i ón de vapores t ó x i c o s en c u a l q u i e r l uga r —

puede s e r es t imada bás i cament e por e l mismo p r o ced im i en to s egui do -

en l a e cuac i ón de Emis ión de Vapor para e l c á l c u l o de la d i s p e r s i ó n

de vapores f l am ab l e s .

24

La ecuac ión 1-1 es a p l i c a b l e s i l a v e l o c i da d de de s ca r

ga excede a 500 p i e s / s e g . , s i n impor t ar s i l a em is i ón completa o -

só l o una pequeña f r a c c i ó n de l a c o r r i e n t e es t ó x i c a . En e l caso —

de que só lo sea una pequeña f r a c c i ó n , La c an t i d ad usada en la f ó r

mula de d i s p e r s i ó n r e p r e s en t a r á so lament e a l contaminante .

E sta v e l o c i d a d puede s er alcanzada por una d i l u c i ó n de

30 veces La concen t r a c i ón i n i c i a l mediante l a t u r b u l e n c i a que se

produce en la mezcla a d i s t a n c i a s de 120 veces e l d iáme t ro . Las -

concen t r a c i one s en puntos f u e r a de e s t a d i s t a n c i a deben s e r d e te r

minadas mediante La e cuac i ón I . 1.

25

B. 2 PRODUCTOS QUIMICOS CORROSIVOS

Los p roduc to s quími cos co r r o s i v o s pueden o c a s i on a r gran -

daño a l p e r sona l y a l equ ipo de la p l a n t a s i son descargados d i r e c

tamente a La a tmósf e r a .

Cuando l os s i s temas de l proceso cont i enen l í q u i d o s co r r o

s i v os , l a d escarga a tm os f é r i c a s er á i n s e gu ra , a menos que l as v á l vu

l as sean i n s t a l a d a s en l uga r e s donde l a s des cargas no puedan oca

s i on a r p e l i g r o . Gran pa r t e de l a s c o n s i d e r a c i one s hechas con r es

pec to a des fogue l í q u i d o son a p l i c a b l e s a l os p roduc to s quími cos -

co r r o s i v o s .

C) IGNICION DE LA CORRIENTE DESFOGADA EN EL PUNTO DE LAEMISION.

C. 1 CAUSAS DE LA IGNICION

La p o s i b i l i d a d de que o cu r r a la i g n i c i ó n a c c i d e n t a l de la

c o r r i e n t e de des fogue de una v á l v u l a de r e l e v o , como pod r í a s e r e l

caso de la i g n i c i ó n de una des ca rga de h i d ro ca rbu ro s en f a s e v a

po r , puede ser ana l i z ad a de una manera más completa en f un c i ón de

l as cuat ro p o s i b l e s causas de i g n i c i ó n :

26

a) Flamas a l d e s c u b i e r t o o s u p e r f i c i e s c a l i e n t e s

b) Relampagueos

c) E l é c t r i c i d a d e s t á t i c a

d) A u t o i g m c i ó n

a ) FLAMAS AL DESCUBIERTO 0 SUPERFICIES CALIENTES

La p o s i b i l i d a d de que e x i s t a n f l amas a l d e s cu b i e r t o o b ien

s u p e r f i c i e s c a l i e n t e s , en áreas c i r c u nd an t e s a l punto de em i s i ón , es

conoc ida o puede s er de te rminada con a n t i c i p a c i ó n . Por lo que los -

puntos de emi s i ón deben s er an a l i z a d o s para e v i t a r que se forme una

a tmósf er a f l amab l e que pueda l l e g a r a l as f u e n t e s de i g n i c i ó n .

La i g n i c i ó n a causa de f l amas a l d e s c u b i e r t o o s u p e r f i c i e s

c a l l e n t e s puede s er e v i t a d a mediante la s e l e c c i ó n aprop i ada de l l u

gar de em is i ón y también cons id er ando para e l d i s e ño de des f ogue ,

l a s c ond i c i one s máximas de em is i ón .

b) RELAMPAGUEOS

En a lgunas o ca s i on e s se han en cend ido l a s c o r r i e n t e s d e s

cargadas a la a tmósfe r a deb ido a los relámpagos que se o r i g i n a n en

27

l a s t o rment as . Pero l a p r o b a b i l i d a d de que o cu r r a s imul táneamente

un relámpago con l a ape r tu ra de una v á l v u l a de r e l e v o es p r á c t i c a

mente nu l a .

Tanto l a s des ca rga s i n t e r m i t e n t e s que se r e p i t e n c o n t i

nuamente, como Las descargas cont i nua s que se producen en l as vá_L_

v u l a s de r e l e v o , i ncrementan la p r o b a b i l i d a d de una i g n i c i ó n a -

causa de un relámpago.

c ) ELECTRICIDAD ESTATICA

Durante la d es carga a tm o s f é r i c a de una v á l v u l a de r e l e

vo se puede d e s a r r o l l a r l a carga e s t á t i c a s u f i c i e n t e para provo

car una ch i spa ( deb i do a una a l t a v e l o c i d a d de de s ca rga ) y por -

co n s i g u i e n t e l a i g n i c i ó n . De la e x p e r i e n c i a que se t i e n e de algjj

ñas compañías que descargan gas n a t u r a l a l a a tmós fe r a a una a l t £

ra b a j a , a p r e s i one s y f l u j o s muy g r andes , se deduce que es m ín i

ma l a p r o b a b i l i d a d de que se produzca La i g n i c i ó n de l f l u j o de -

des ca rga deb i do a la e l e c t r i c i d a d que e s t é gene ra .

En casos e s p e c i a l e s como en l as c o r r i e n t e s con un a l t o

con ten ido de h i drógeno , l as c ua l e s son s u s c e p t i b l e s a l a i g n i c i ó n

deb i do a l a s d esca rga s e l e c t r o s t á t i c a s generadas en l a o r i l l a -

28

rugosa de La s a l i d a d e l tubo de de s ca rg a , se puede r e d u c i r l a pro

b a b i l i d a d de i g n i c i ó n mediante l a p r o t e c c i ó n adecuada de La saL i da .

Ta le s desca rga s e l e c t r o s t á t i c a s pueden ser e v i t a d a s me

d i a n t e la i n s t a l a c i ó n de un a n i l l o t o r o i d a l a La s a l i d a de l venteo

a tm o s f é r i c o , ya que e l a n i l l o i n h i b e e l f l u j o de c o r r i e n t e en La -

o r i l l a de l tubo de desca rga .

d) AUTOIGNICION

Las c o r r i e n t e s de des fogue que a l en t r a r en con t a c t o con

e l a i r e se en cuent r an sobre su t emperatura de a u t o i g m c i ó n , podr ían

encender se espontáneamente , a menos de que se e n f r i e n lo s u f i c i e n t e

ant e s de que se forme l a mezcla v a p o r - a i r e. Por e s t a razón t a l e s

c o r r i e n t e s , s i se en cuen tr an c a l i e n t e s , deben s e r d i r i g i d a s a un eni

f r i a d o r o t o r r e de apagado ( quench- towe r ) . La i g n i c i ó n pod r í a ser

t o l e r a d a so lo s i l a descarga o c u r r i e r a en un l uga r r e t i r a d o de l a -

p l a n t a ( a i s l a d o ) y donde no o cas i ona r a n ingún p e l i g r o , t an t o a l me

d i o ambiente como a o t r a s per sonas e i n s t a l a c i o n e s .

C. 2 LIBERACION DE ENERGIA POR EXPLOSION

La l i b e r a c i ó n de ene rg í a a l a a tmósf er a como consecuenc i a

de una e xp l o s i ón se puede deber a l a i g n i c i ó n de una dete rminada -

29

can t i d ad de gas acumulado. E sto pod r í a causar duda con r espe c to -

a u t i l i z a r e l Desfogue A t mo s f é r i c o . Se debe cu i d a r que l os gases

que van a de s f oga r s e puedan t e ne r a lguna r e s t r i c c i ó n , ya que e l

grado de r e s t r i c c i ó n provoca que l a p r e s i ó n aumente y o cu r r a una -

i g n i c i ó n a c c d i e n t a l . El a n á l i s i s de p o s i b l e s r e s t r i c c i o n e s debe -

i n c l u i r l a prox imidad de e d i f i c i o s o gran c an t i d a d de equ i pos u b i

cados en una so la á r e a , ya que e s t o o ca s i ona r e s t r i c c i o n e s .

El r i e s go p o t e n c i a l t o t a l a causa de r e s t r i c c i o n e s e s t a

rá r e l a c i on ado con la c an t i d ad t o t a l d e l gas d e s f ogado , ó más co

r r e c t a me n t e , con La c an t i d ad t o t a l de la mez c l a ai re - h i d ro carbu ro

cuya con cen t r a c i ón se en cuen t r e d en t r o de l rango de l l i m i t e f lama-

b l e en e l punto de em is i ón . Si l a v e l o c i d a d de l gas des f ogado es

ce rc ano a 500 p i e s / s e g . , e l volumen t o t a l puede s e r c a l c u l a d o en -

f un c i ón de la r e l a c i ó n de l f l u j o de masa des ca rgado y de l a veloc i_

dad i n i c i a l de s a l i d a .

C. 3 EFECTOS DE LA RADIACION

En e l caso de que la c o r r i e n t e d es f ogada se l l e g a r á a

encender deb ido a cu a l q u i e r a de la s i t u a c i o n e s menc ionadas , se de

be t e ne r en cuenta que en c u a l q u i e r l ugar donde sean des fogados -

gran c an t i d ad de compuestos f l am ab l e s , e l c a l o r p o t e n c i a l que se

l i b e r a r i a s e r i a e l s u f i c i e n t e para j u s t i f i c a r t ene r en co n s i d e r a

c i ón e l e f e c t o que c au sa r i a l a r a d i a c i ó n sobre e l p er sona l y los

30

equipos; no ob s t an t e que La i g n i c i ó n de Las des ca rga s de l as v á l v u

l a s de r e l e v o no sea muy p robab l e .

Una v ez que hayan s i do e s t a b l e c i d o s l os n i v e l e s p e r m s i

b l e s de r a d i a c i ó n t é rm i c a , pueden s er c a l c u l a d a s l a s d i s t a n c i a s -

r eque r i d a s para e v i t a r n i v e l e s e x c e s i v o s de r ad i a c i ó n sobre Los -

equ ipos co l ocados r e l a t i v am e n t e ce rc anos a l punto de emi s i ón .

Los e f e c t o s de la r a d i a c i ó n serán a na l i z a do s más d e t a

l l adamente en la s e c c i ón co r r e spon d i en t e a l Si stema de Desfogue a

Quemador.

D) NIVELES EXCESIVOS DE RUIDO

E l r u i do generado por una v á l v u l a de r e l e v o cuando se eji

cuen t r a descargando a la a tmós f e r a , puede s e r s u f i c i e n t e m e n t e - -

f u e r t e para causar un daño permanente a l s en t i d o de l o ído en una -

so l a e x p os i c i ó n .

En un Si stema de Desfogue son dos las s i t u a c i o n e s que —

podr ían s e r l a causa de r u i do e x c e s i v o , e s t án son : La des carga —

a tm o s f é r i c a de las v á l v u l a s de r e l e vo o de c abe z a l e s para de s c a r

gas a tm o s f é r i c a s .

31

La i n t e n s i d a d máxima de r u i do debe s er l im i t a d a a 135 dB

( s i n p r o t e c t o r e s de r u i d o ) . Las e x p o s i c i o n e s r e p e t i d a s pueden ser

eva l uada s medi ante l a r e f e r e n c i a de ACGIH (Amer i can Conf erence of

Governamental I n d u s t r i a l H y g i e m s t s ) que propone l os l i m i t e s de —

ex p o s i c i ó n a l r u i d o . La i n t e n s i d a d de r u i do debe e s t a r r e f e r i d a a

á rea s donde t r a b a j a normalmente e l p er sona l de o pe r a c i ón .

Se debe hacer una r e v i s i ó n para e l n i v e l d e l r u i do en l os

l i m i t e s de l a p l a n t a para a s egu rar s e de que l o s c r i t e r i o s de n e s g o

por daño a l o í do no se en cuen tr en e x c e d i do s .

La i n f o rmac i ón r e f e r e n t e a n i v e l e s e x c e s i v o s de r u i do se

a n a l i z a en e l Cap i t u l o I I I .

E) CONTAMINACION DEL AIRE.

La s i t u a c i ó n tan común de l a c ont aminac i ón de l a i r e ha —

l l e gado a s e r un f a c t o r que o ca s iona s e n o s prob lemas .

Los prob lemas r e l a c i on ado s con l a c on t am inac i ón p ropor c i j }

na comunmente e xenc i one s para l as d es ca rga s que o c u r r en só l o en —

co nd i c i one s de emergenc i a . Si n embargo es obv i o que la c o nc en t r a—

c i ón a n i v e l de l p i s o o en o t r o s l uga res de i n t e r é s debe s e r cont r o

lada s i n impor t ar que la c o nc en t r a c i ón a ceptada para de s cargas de -

32

gmergenc i a o ca s i o n a l puedan ser mucho más a l t a s que para emis i ones

co n t i nua s o p ro l ongadas .

Los métodos para e l t r a t a m i en t o de gases contaminantes y

para casos p a r t i c u l a r e s son d i s c u t i d o s ampl iamente en e l Manual on

Di sposa l o f R e f i n e r y , VoL. I I de l API .

1.2.2. DESFOGUE A UN SISTEMA DE MENOR PRESION

La d i s p o s i c i ó n de l m a t e r i a l des fogado de un s i s t ema so—

brep re s i onado hac ia un s i s tema de menor p r e s i ó n puede r e s u l t a r un -

método de des fogue seguro y económico, a cond i c i ón de que e l s i s t e

ma r e c e p to r e s t é d i señado para poder r e c i b i r l a carga a d i c i o n a l .

El d r ena j e podr ía u t i l i z a r s e como un s i s t ema de menor —

p r e s i ó n . Las desca rga s de l í q u i d o s no v o l á t i l e s pueden s er conduci

das mediante t u b e r í a s de d r e n a j e , pero asegurándose de que t enga ca

pac idad s u f i c i e n t e y e s t é s e l l a d o y venteado adecuadamente. Se de

be t ene r p r e cauc i ón de e v i t a r d e sca rga r f l u i d o s c a l i e n t e s , t ó x i c o s

o v o l á t i l e s hac ia e l d r e na j e .

El t i p o p a r t i c u l a r de proceso s e l e c c i on a do de t e rm ina r á -

s i e x i s t e en e l mismo proceso un s i s tema de menor p r e s i ó n que pueda

r e c i b i r con segur idad e l ma t e r i a l des fogado de l s i s tema de mayor -

p r e s i ón ; e 1 te btr i U o b i l n u ti. i y l i j U » li . j ídw -* V *

sucede en Id rec i r eu la c l or . de l í q u i d o s que se hace e'> I js bomLeu, c -

d e c i r que la d esca rga de una bomba se i n t e r c c n e c t a a l a s u c c i ón .

1.2.3 SISTEMA DE DESFOGUE A QUEMADOR

La f unc ión p r i n c i p a l de un quemador j<. e >rf. . e l i Ot v. -

v e r t i r gases a vanore s f l dm ab l e s , t o x i c o s o c o r r o s i v o s , medi ant e com

b u s t i ó n a compuestos que no pr e s en t en p e l i g r o s de s e r arro jado. , .¡ l a

a tmós f e r a . Esto puede s er l ogrado conven i en tement e ya sea con un —

quemador de p i s o o un quemador e l e vado.

Ya que en un s i s tema de Desfogue a Quemador s i empre v j j -

e x i s t i r l a combust ión, es n e c e sa r i o conocer a lgunos f a c t o r e s r o l i ^ i o

nados con la combust ión en l os quemadores de campo.

Estos son:

A) P rop i edade s de ia combust ión

B) Lugar de l a combust ión

C) Métodos de combust ión

A) PROPIEDADES DE LA COMBUSTION

Las p rop i edade s de la combust ión mas i r r r o r t an t e s que ->e dt

ben a n a l i z a r en un s i s t ema de des fogue a quemador son*

33

- Propiedades de la flama

34

a) VELOCIDAD DE COMBUSTION

Una f lama es una r e a c c i ón qu ími ca que se mant i ene por si

misma y que o cu r r e en una zona d i f e r e n t e de l a l lamada zona de rea_c

ción.

Los t i p o s bá s i c o s de f l amas son dos: Flamas de d i f u s i ó n ,

l a s c ua le s se p r e s en t an deb ido a la i g n i c i ó n de una c o r r i e n t e de -

combus t i b l e f l uy endo en a i r e . Las l lamas de d i f u s i ó n son comunes -

en l os quemadores convenc i ona l e s ; m i en t ra s que l a s f l amas a i r e ada s

se deben a que e l c ombus t ib l e y e l a i r e son pr emezc l ados ant es de -

l a combust ión. La v e l o c i d a d de combust ión o v e l o c i d a d de l a f lama

es la r ap i d e z con la cua l l a f lama p r i n c i p a l v i a j a o avanza a la ba

se de la f l ama y la t endenc i a de i r h ac ia adent ro de la mezc la de -

combus t ib l e que aún permanece s i n quemar.

b) ESTABILIDAD DE LA FLAMA

En e l caso de un quemador e l e v a d o , l a f lama p r i n c i p a l es

t a normalmente sobr e la punta de l quemador, s i n embargo a v e l o c i d a

des de gas muy b a j a s , l a mezc la con a i r e o cu r r e en l a punta de l a -

HumoRadiación.

A. 1 PROPIEDADES DE LAS FLAMAS

35

A f l u j o s pequeños de ga s , e x i s t e l a p o s i b i l i d a d de que la

combust ión de la f lama p r i n c i p a l o cu rr a pa r c i a lme n t e aba j o de l a —

p j n t a de la ch imenea, obt en iendose como r e s u l t ad o una temperatu ra -

e le vada en la chimenea o l a e x t e n s i ón de la f lama (por no l l e g a r —

a i r e s u f i c i e n t e para la combus t ión ) , con la s ubsecuente fo rmac ión -

de una mezcla e x p l o s i v a en la chimenea y La i g n i c i ó n ( e x p l o s i ó n ) —

s i b i t a de e s t a mezc l a deb ido a l fuego de l p i l o t o .

En e l caso de una f lama a i r e a d a , que r e s u l t a de un equipo

de p remezc l ados , puede o c u r r i r un fenómeno conoc ido como "Ret roceso

de la Flama' ( f l a s h ba ck ) . Este fenómeno se p r e s en t a cuando la ve

l o c i d ad l i n e a l de l a mezcla combus t i b l e d isminuye t an t o que r e s u l t e

menor que la v e l o c i d a d de la f l ama , Lo cua l provoca que la f l ama —

t i e n d a a a vanzar hac ia e l punto de la mezc l a.

Tanto en e l caso de l a s f l amas a i r e ad a s como en l as de dj_

f j s i ó n , s i l a v e l o c i d a d del f l u j o de combus t ib l e se i nc rementa has

ta que exceda en todos l os puntos a l a v e l o c i d a d de la f l ama , ento^i

ces l a f lama s er á e l ev ada sobre la punta de l quemador y como r e s u l

tado de l a mezcla t u r b u l e n t a y de l a d i l u c i ó n con a i r e , pod r í a l o

g r ar una nueva p o s i c i ó n e s t a b l e en l a c o r r i e n t e d e l gas . E s t e f enó

meno es l lamado "exp lo s ión" b low-of f - ( l a e x t i n c i ó n de la f lama

c1i menea.

es conocida como "apagón" o "blow-out").

Mediante un p i l o t o s u f i c i e n t e m e n t e l a r go , es p o s i b l e ase

gu r ar que l a f lama de l a c o r r i e n t e p r i n c i p a l de gas se mantenga en

los l i m i t e s de l as r eg i o n e s , ya que de lo co n t r a r i o l a d i f e r e n c i a -

de v e l o c i da de s e x c e de r í a t an t o a l v a l o r c r i t i c o , que o ca s i o n a r í a —

una e xp l o s i ón o "bl ow-of f" .

Para p r e v en i r una e x p l o s i ó n , se s u g i e r e que e l número de-

Mach no exceda de 0.2. Aunque, e x i s t e n e v i d e n c i a s de que la e s t a

b i l i d a d de la f lama se puede mantener con v a l o r e s para e l número de

Mach de a l r ededo r de 0.4, dependiendo de las p rop i edade s de la des

carga y de l t i p o de b o q u i l l a usada.

Tanto la v e l o c i d a d de e x p l o s i ó n ( b l ow-o f f ) como la de apa

gón ( o l ow-ou t ) , r e s u l t a n mayores para combus t ib l es cuya v e l o c i d a d -

de combust ión sea e l e v ada . La p r e s en c i a de h idrógeno en los h i d ro

carburos combus t ib l es gaseosos ampl ía e l rango de e s t a b i l i d a d , debi_

do a que la v e l o c i d a d de e xp l o s i ón se inc rementa más rápidamente —

que la v e l o c i d a d de e x t i n c i ó n de la f l ama.

A. 2 HUMO

Las f l amas de muchos de los h id ro ca rbu ro s son luminosas -

deb ido a l a s p a r t í c u l a s de carbón i ncande s c en t e que se forman en -

t as f l amas ba j o d e t e rm inada s c o n d i c i on e s . E s t as p a r t í c u l a s de c a r

bón son l i b e r a d a s de Las f l amas como humo.

Las r azones e xa c t a s y l os mecanismos por medio de l os cu»

l e s se forma e l humo, aún no son completamente en t e nd i d o s . Pero lo

que s i se puede a s egu ra r es que e l humo se forma du ran te l a combus

t i ó n de h i d ro ca r bu r o s , so lament e cuando e l s i s tema se en cuen t r a r i

co en com b us t i b l e , ya sea en forma t o t a l o p a r c i a l .

Se ha observado que la e l i m i n a c i ó n de h i drógeno en l a s —

' l amas da como r e su l t ad o e l i m i n a r l a fo rmac i ón de humo. Por lo que

es p o s i b l e que la fo rmac i ón de humo pueda ser r educ i da por medio de

-eacc i ones que consuman h idrógeno o b ien que lo hagan i n e f i c a z para

l a fo rmac i ón de humo.

En forma c o n c i s a , una t e o r í a s o s t i e n e que e l vapor rompe

l a s mo lé cu l as de los h i d ro ca r bu r o s , minimi zando con e s t o la po l ime

r i z a c i ó n y provocando que se formen compuestos de ox i g eno que se —

l og r an quemar a una v e l o c i d a d mayor y a una t empera tu ra que no p e r

m i t e e l f r a c c i ona m i en to y l a p o l i m e r i z a c i ó n de l as m o l é cu l a s . La -

i n y e c c i ó n de vapor es e l método más u t i l i z a d o para l a e l i m i n a c i ó n -

de humo ( v e r c a p i t u l o I I . 7) .

37

La r a d i a c i ó n t é rm i c a es ene r g í a e l e c t r om ag né t i c a en t rans

po r t e y se emi t e de la ma t e r i a que se encuent r a e x c i t a d a a causa de

l a t emperat ura . La r a d i a c i ó n que se absorbe en o t r o s m a t e r i a l e s —

separados de l a f u en t e dependen de la t r a y e c t o r i a l i b r e media de —

los f o tone s em i t i do s .

La r e l a c i ó n de l a t r a y e c t o r i a l i b r e media ( i m p l í c i t a en -

un proceso de t r a n s po r t e de en e r g í a ) con la d imens i ón c a r a c t e r í s t i

ca de l s i s tema que i n t e r e s a , dete rmina la e s t r u c t u r a matemát i ca de-

l a f o rmu l a c i ón .

La r a d i a c i ó n d i f i e r e de la conve cc ión y la c onduc c i ón , no

só lo en la e s t r u c t u r a ma temá t i ca , s i no en e l hecho de que es más —

s e n s i b l e a l a t empera tu ra . La temperatu ra a l a cua l r ep r e s en t a --

aproximadamente la mi tad de l a p é rd ida t o t a l de c a l o r a p a r t i r de -

una s u p e r f i c i e en con t ac t o con e l a i r e , depende de f a c t o r e s t a l e s -

como: La e m i s i v i d a d s u p e r f i c i a l y e l C oe f i c i e n t e de conve c c i ón .

La s i g u i e n t e i n f o rmac i ón pe r tenece a i n v e s t i g a c i o n e s r ea

l i z a d a s para de t e rm ina r los e f e c t o s de la r a d i a c i ó n sobre los huma

nos y los equ ipos ( 1 * ) .

38

A. 3 RADIACION


39

Se han r e a l i z a d o v a n a s i n v e s t i g a c i o n e s para det ermina r e l

e f e c t o de la r a d i a c i ó n t é ^ r r c a en la p i e l de l as per sonas y se d e t e r

minó que e l i n i c i o d e l do l or se a l c an zó a l o s 8 seg . y l a f ormac ion -

de ampol l as en 20 s e g . , con una i n t e n s i d a d de 2000 BTU/hr pie2.

En la t a b u l a c i ó n s i g u i e n t e se i n d i c a La r e l a c i ó n oue e x i s

t e en t r e e l t iempo de e x pos i c i ó n y la i n t e n s i d a d de r a d i a c i ó n para

de te rm ina r e l i n i c i o de d o l o r . Es tos da t os son e xpe r imen t a l e s v se -

ob t uv i e r o n en pruebas de r a d i a c i ó n sobre e l ant ebr azo de v a r i a s perso

ñas.

INICIO DE DOLOR

INTENSIDAD DE RADIACION TIEMPO

BTU/hr p i e2 seg

EFECTOS SOBRE LOS HUMANOS

4 4 0 i n f i n

5 5 0 6 0

7 4 0 40

9 2 0 3 0

1 5 0 0 1 6

2 2 0 0 9

3 3 0 0 6

3 7 0 0 4

6 3 0 0 2

40

Las quemaduras se producen ca s i i nmediatamente después al

i n i c i o de d o l o r .

Ya que e l n i v e l de r a d i a c i ó n p e r m i s i b l e es f unc i ón de l —

t iempo de e x p o s i c i ó n , se debe co n s i d e r a r e l t iempo que t a r dan l as —

personas para p e r c a t a r s e de la s i t u a c i ó n y e l t iempo para m o v i l i z a r

se ha c ia un l uga r seguro.

Para s i t u a c i o n e s de emergenc i a se puede con s i d e r a r que —

l as personas r ea cc ionan en un t i empo de 3 a 5 s e g . , pero po s ib lemen

t e t r a n s c u r r i r á n de 5 a 10 seg . más para que l a mayor ia d e l p er sona l

pueda buscar p r o t e c c i ó n o r e t i r a r s e de l l ugar de p e l i g r o , con lo --

cua l r e s u l t a r í a un t iempo t o t a l de 8 a 15 seg.

Otro f a c t o r que se debe co n s i d e r a r con r e spe c t o a l o s n i

v e l e s de r ad i a c i ó n t é rm i c a , es l a p r o t e c c i ón que p ropor c iona la ropa,

con la cua l queda so lo una pequeña pa r t e de l cuerpo expues ta a la i n

t e n s i d ad t o t a l .

Para la s i t u a c i ó n en que la r a d i a c i ó n emana de un punto —

e l e v ad o , e l casco de p r o t e c c i ó n (usado genera lmente por l o s empleados

de una r e f i n e r í a ) p ropor c iona una p r o t e c c i ó n adecuada para la cara y

e l c u e l l o .

En la e va l ua c i ón de l e f e c t o de la r a d i a c i ó n t é rm i c a se de

41

be co n s i d e r a r l a e x p o s i c i ó n de t r a n s e ún t e s en g e n e r a l , que se encuer^

t r e n en los l i m i t e s de la p l a n t a o más a l l á . En e l c a p i t u l o c o r r e s

pond i en t e a Diseño de un Quemador E l evado se co n s i d e r a e s t a s i t ú a- -

c i ó n .

EFECTO SOBRE EL EQUIPO

Ya que en un quemador s i empre e x i s t i r á r a d i a c i ó n de c a l or

( deb i do a l a c om bus t i ón ) , es n e c e s a r i o co n s i d e r a r e l e f e c t o de la

d i a c i ó n sobre e l equ ipo que se en cuen t r e a l r ed edo r d e l quemador. Lo

r a d i a c i ó n de c a l o r de l quemador sobr e un equ ipo ce rc ano puede provo

car que se genere vapor o se s ob r ep r e s i one al aumentar l a t e rpe r a t u-

ra.

En muchos casos la p r o t e c c i ó n propo rc i onada por e l ai l ar-

t e es s u f i c i e n t e para p r e v e n i r un aumento e x c e s i v o de t empera t ur a .

CALCULOS DE RADIACION

La e cuac i ón 1.2 conoc ida como de Majek y Ludwig (1 * ) se u^a

gene ra lmente para de te rm ina r l a d i s t a n c i a r eque r i d a en t r e e l punto mj?

d i o de la f lama y e l cuerpo cons id e rando que va a e s t a r s u j e t o a l a -

r a d i a c i ó n .


42

D = 4 7c K (1.2)

Donde:

D = D i s t a n c i a mimma de l punto medio de La fLamaa l o b j e t o cons id er ado a r a d i a c i ó n , en p i e s .

F = F ra cc i ón de c a l o r r ad iado

Q = Calor t o t a l l i b e r a d o , BTU/hr

K = Radi ac i ón p e r m i s i b l e , BTU/hr p i e2 .

El f a c t o r F con s id e ra que no todo e l c a l o r l i b e r a do en la

f l ama puede ser l i b e r a do como r a d i a c i ó n . La medi c i ón de la r a d i a —

c ión de la f lama i n d i c a que la f r a c c i ó n de c a l o r r ad iado ( c an t i d a d

de en e r g í a r ad i an t e de l c a l o r de combust ión t o t a l ) t i e n d e ha c i a un

l i m i t e , de l a misma manera en que la v e l o c i d a d de combust ión hace -

aumentar e l d iámet ro de la f l ama. En e l d i s eño de l quemador e l e v a

do se p r es en tan los c r i t e r i o s para de t e rm ina r e l f a c t o r F.

Los dat os de la Tabl a 3 de la U.S. Bureau o f Mines son -

a p l i c a b l e s s ó l o para e l caso de r a d i a c i ó n por combust ión de gas es .

43

G A S

HIDROGENO

TABLA 3

BUTANO

METANO

GAS NATURAL

RADIACION POR DIFUSION GASEOSA DE FLAMASDIAMETRO DEL QUEMADOR

cm.

0.510.91

1.9 0

4.10

8.4 0

2 0. 30

4 0. 60

0.51

0.91

1.9 0

4.10

8.4 0

2 0 . 30

4 0. 6

0.51

0.91

1 .9 0

4 . 1 0

8.4 0

2 0 . 30

40.6 0

/CAL O R R A D I A D O ,

CAL O R T O T A L '

9.5

9.1

9 .7

11.11 5 . 6

1 5 . 4

1 6 . 9

21. 5

2 5. 3

2 8 . 6

28.5

29.1

2 8. 0

2 9 . 9

1 0. 3

11.6 1 6 .0

16.1

1 4. 7

19.223 .2

X 100

La p r e s en c i a de g o t i t a s de h i d ro c a r bu r o s de d iáme t ro s mayo

44

El v a l o r c a l c u l ad o D debe s er c o r r eg i do para t ene r en con

s i d e r a c i ó n la l ong i t ud de la f l ama, ya que se e s t á suponiendo que -

toda l a r a d i a c i ó n va a emanar d e l punto medio de La f l ama.

La l ong i t ud de la f l ama v a r i a en f un c i ón de La v e l o c i da d

de em is i ón y l a l i b e r a c i ó n de c a l o r . La i n f o rmac i ón sobre e s t a s i

t u a c i ón es l im i t a d a y l a poca que e x i s t e se basa normalmente en ex

p e n e n c i a s v i s u a l e s en des fogue s de emergencia a quemadores.

Los r e su l t ado s de a lgunos t r a b a j o s e xpe r imen t a l e s en p l an

t a s p i l o t o (1 * ) , a ce r ca de l a l o n g i t u d de l a f l ama , que cubren v e l o

c i dade s de des fogue r e l a t i v am e n t e a l t a s para v a r i a s mezc l as de h i —

drocarbu ro s e h i d rógeno , se i n d i c a n en la F i g . (1 .1 ) . La d i s t a n c i a

ca l c u l a d a (D) se basa en una f lama v e r t i c a l a rd i endo en v i e n t o l a t e

r a l .

Las f l amas bajo la i n f l u e n c i a de l v i e n t o se i n c l i n a r á n en

l a d i r e c c i ó n que e l v i e n t o e s t é sop lando .

El e f e c t o de l v i e n t o l a t e r a l sobre l a s f l amas de quemado

res e l ev ados puede s er obt en i do de la F ig . (1 . 2 ) , l a c ua l r e l a c i o n a

e l a l c an ce h o r i z o n t a l y l a e l e v a c i ó n v e r t i c a l de l a s f l amas con la

v e l o c i d a d de l v i e n t o La t e r a l a l a v e l o c i d a d de s a l i d a de l gas de —

des f ogue .

* Bibliografía

res de 150// incrementarán un poco Los valores de La tabla anterior.

45

*8 kJ “ k. k.S ?

8>-n8

t S 1 , Q . J E

I P N

• E L E C C I O N y O I S C Ñ O

D E U N Q U E M A D O » E L E V A O O

H*rnand*t Flor** Monn*l | bol r i m a o

T E S I S PlíOFNAl

i • a «

47

En l a s i t u a c i ó n e n q u e l a f l a m a d e l q u e m a d o r s e e x t i n g u i e

r a , s e t e n d r í a e l c a s o d e l a d i s p e r s i ó n d e g a s e s f l a m a b l e s d i s c u t i d a

e n l a s e c c i ó n c o r r e s p o n d i e n t e a F o r m a c i ó n d e m e z c l a s y a C o n t a m i n a —

c i ó n d e l a i r e e n D e s f o g u e A t m o s f é r i c o .

B ) LUGAR PARA LA COMBUSTION

E l l u g a r a d e c u a d o p a r a l a c o m b u s t i ó n e s t a r e l a c i o n a d o c o n

l a s s i t u a c i o n e s a n a l i z a d a s e n l a s e c c i ó n c o r r e s p o n d i e n t e a c a u s a s d e

i g n i c i ó n p a r a d e s c a r g a s a t m o s f é r i c a s .

C) METODOS DE COMBUSTION

L a e l i m i n a c i ó n d e h i d r o c a r b u r o s u o t r a s m e z c l a s g a s e o s a s -

p o r c o m b u s t i ó n e s l o g r a d a g e n e r a l m e n t e e n q u e m a d o r e s d e c a m p o . L o s -

q u e m a d o r e s d e c a m p o s o n u s a d o s c o n g r a n v e n t a j a s o b r e o t r o s m é t o d o s -

d e e l i m i n a c i ó n r á p i d a d e g a s e s e n e x c e s o ó p a r a l a e l i m i n a c i ó n d e -

g r a n d e s c a n t i d a d e s d e g a s e s e n s i t u a c i o n e s d e e m e r g e n c i a . E n l o s c a

s o s e n q u e s e a p o s i b l e , e l q u e m a d o r d e b e s e r d i s e ñ a d o p a r a o p e r a r

s i n h u m o . E s t o r e q u e r i r á t e n e r e n c o n s i d e r a c i ó n , s u f i c i e n t e v a p o r -

d i s p o n i b l e e n d o n d e s e e n c u e n t r e e l q u e m a d o r , y a q u e e l v a p o r e s e l -

m e d i o p a r a l o g r a r q u e s e d i s m i n u y a e n g r a n p o r c e n t a j e , e l h u mo q u e -

s e f o r m a e n l a c o m b u s t i ó n .

D I S P E R S I O N A T M O S F E R I C A

4 8

L o s p r i n c i p a l e s r e q u e r i m i e n t o s a d i c i o n a l e s d e o p e r a c i ó n

s o n : I g n i c i ó n s e g u r a d e l p i l o t o , e s t a b i l i d a d d e l a f l a m a y n i v e

l e s a c e p t a b l e s d e r u i d o y l u m i n o s i d a d . L o s m é t o d o s p r i n c i p a l e s -

d e c o m b u s t i ó n d e d e s e c h o s o n : L o s q u e m a d o r e s e l e v a d o s o d e c h i m e

n e a y l o s q u e m a d o r e s d e p i s o o d e f o s a . A mb o s t i p o s d e q u e m a d o —

r e s p u e d e n s e r d i s e ñ a d o s p a r a o p e r a r c o n humo o s i n h u m o . E n e l

c a p i t u l o I I s e t r a t a n m á s a m p l i a m e n t e , a l g u n o s d e l o s a s p e c t o s r e

l a c i o n a d o s c o n l o s q u e m a d o r e s d e c a m p o .

I . 2 . 4 METODOS DE DESFOGUE PARA L I Q U I D O S Y VAPORES CONDENSABLES

L a s e l e c c i ó n d e u n S i s t e m a d e D e s f o g u e p a r a l i q u i d o s y -

v a p o r e s c o n d e n s a b l e s , n o i n c l u i d o s e n l a s s e c c i o n e s d e D e s c a r g a -

A t m o s f é r i c a , D e s c a r g a a Q u e m a d o r o d e s c a r g a a u n S i s t e m a d e M e n o r

P r e s i ó n , s e d e t e r m i n a e n b a s e a l a t e m p e r a t u r a , p r o p i e d a d e s d e —

r i e s g o , v i s c o s i d a d y s o l i d i f i c a c i ó n .

TEMPERATURA

S o l a m e n t e u n e s t u d i o a f o n d o d e l p l a n o d e l o c a l i z a c i ó n

( P l o t - P l a n ) y d e l o s d a t o s i n d i v i d u a l e s d e l a v á l v u l a d e r e l e v o -

p u e d e n d e t e r m i n a r e l s i s t e m a d e d e s f o g u e m á s c o n v e n i e n t e p a r a u n a

p l a n t a p a r t i c u l a r .

A c o n t i n u a c i ó n s e a n a l i z a n a l g u n o s d e l o s m é t o d o s m á s c o

49

m u ñ e s p a r a s o l u c i o n a r p r o b l e m a s d e t e m p e r a t u r a , p e r o n o d e b e n c o n s i

d e r a r s e c omo l i m i t a n t e s p a r a s o l u c i o n a r u n p r o b l e m a p a r e c i d o . E s

t o s m é t o d o s i n c l u y e n p r i n c i p a l m e n t e l o s p r i n c i p i o s d e s e p a r a c i ó n d e

l a s d e s c a r g a s .

DESCARGAS A TEMPERATURA A MB I ENTE

L o s l í q u i d o s n o v o l á t i l e s y n o f l a m a b l e s a l a t e m p e r a t u r a

a m b i e n t e , p u e d e n s e r d e s c a r g a d o s a u n c a b e z a l d e d e s f o g u e c e r r a d o o

i n d e p e n d i e n t e d e o t r o s c a b e z a l e s d e d e s f o g u e , q u e d e s c a r g u e a u n a -

f o s a d e l a c u a l s e a n r e c u p e r a d o s l o s l í q u i d o s . L o s l í q u i d o s v o l á t i

l e s o n o v o l á t i l e s p u e d e n s e r d e s c a r g a d o s a l t e r n a d a m e n t e a l S i s t e m a

d e D e s f o g u e a Q u e m a d o r . E l l í q u i d o s e r á s e p a r a d o e n e l t a n q u e d e -

s e p a r a c i ó n a n t e s d e l l e g a r a l q u e m a d o r .

DESCARGAS A ALTA TEMPERATURA .

L o s v a p o r e s y l í q u i d o s c a l i e n t e s p u e d e n s e r e n f r i a d o s y -

c o n d e n s a d o s p o r A p a g a d o D i r e c t o ( D i r e c t Q u e n c h ) , D e s c a r g a S u m e r g i d a

o p o r C o n d e n s a d o I n d i r e c t o .

APAGADO D IR EC TO

L a s d e s c a r g a s d e h i d r o c a r b u r o s c o n d e n s a b l e s o l í q u i d o s a -

50

a l t a t e m p e r a t u r a , p r o v e n i e n t e s d e l a d e s c a r g a d e v á l v u l a s d e r e l e v o

d e p r e s i ó n , p u e d e n s e r l l e v a d o s a t r a v é s d e t u b e r í a s a u n c a b e z a l -

i n d e p e n d i e n t e q u e t e r m i n e e n u n a t o r r e d e a p a g a d o ( q u e n c h d r u m ) .

L a s t o r r e s d e a p a g a d o s o n u s a d a s t a m b i é n p a r a r e t e n e r e l

" b l o w d o w n " d e u n q u e m a d o r e n o p e r a c i ó n , p a r a d i s m i n u i r l a t e m p e r a

t u r a d e l a c o r r i e n t e d e s f o g a d a a u n r a n g o d o n d e l o s c o m p u e s t o s más

c o s t o s o s p u e d a n s e r u s a d o s n u e v a m e n t e e n e l p r o c e s o y p a r a a y u d a r

m e d i a n t e c o n d e n s a c i ó n a r e c u p e r a r a l g u n o s d e l o s c o m p u e s t o s v o l á t i

l e s d e l o s v a p o r e s d e s f o g a d o s .

E s t o s i r v e t a m b i é n p a r a p r e v e n i r e l d e s f o g u e a l a a t m ó s

f e r a d e v a p o r e s c o n d e n s a b l e s , a a l t a t e m p e r a t u r a . Un a t o r r e d e a p a

g a d o e s u n r e c i p i e n t e e q u i p a d o p a r a r o c i a r u n l i q u i d o d e e n f r i a

m i e n t o m i e n t r a s l o s v a p o r e s p a s a n a b a j a v e l o c i d a d a t r a v é s d e l a -

t o r r e , e l l i q u i d o d e e n f r i a m i e n t o p u e d e s e r a g u a , g a s o l i n a u o t r o -

l i q u i d o a d e c u a d o . E l l i q u i d o " u s a d o " s e c o l e c t a e n l a b a s e d e l a --

t o r r e p a r a s u s u b s e c u e n t e r e c i r c u l a c i ó n .

Un a r r e g l o d e t o r r e d e a p a g a d o p o d r i a c o n s i s t i r d e u n r e

c i p i e n t e v e r t i c a l c o n b a f L e s e n s u i n t e r i o r y c o n e c t a d o p o r m e d i o -

d e u n a u n i ó n c ó n i c a a u n a c h i m e n e a o a u n q u e m a d o r . L o s h i d r o c a r b u

r o s c o n d e n s a b l e s c a e n a l t a n q u e q u e s e e n c u e n t r a a b a j o d e l o s b a

i l e s . E l a g u a s e i n t r o d u c e s o b r e l o s b a f l e s e n u n a r e l a c i ó n d e p e n

d i e n t e d e l a t e m p e r a t u r a y c a n t i d a d d e h i d r o c a r b u r o s q u e s e a n a l u n e n

t a d o s a l a t o r r e d e a p a g a d o .

E l a g u a d e a p a g a d o s e d e r r a m a s o b r e l o s b a f l e s , s e s o b r e c a

l i e n t a y c o n d e n s a l o s v a p o r e s d e l o s h i d r o c a r b u r o s , d e t i e n e l o s h i d r o

c a r b u r o s l í q u i d o s a r r a s t r a d o s ; y e n f r i a l o s h i d r o c a r b u r o s l í q u i d o s c £

l e c t a d o s e n l a b a s e d e l a t o r r e . L o s v a p o r e s d e h i d r o c a r b u r o s n o c o £

d e n s a d o s o c u a l q u i e r v a p o r f o r m a d o p u e d e n s e r e n v i a d o s a u n v e n t e o d e

c h i m e n e a o a u n s i s t e m a d e q u e m a d o r .

DESCARGA SUMERGIDA

E l s i s t e m a d e d e s c a r g a s u m e r g i d a n o e s u s a d o c o m u n m e n t e e n

e l d i s e ñ o a c t u a l , p e r o c u a n d o s e p r e t e n d a u t i l i z a r e s t e m é t o d o , s e —

d e b e t e n e r c u i d a d o e n s u u s o y l o c a l i z a c i ó n c u a n d o s e m a n e j e n l o s g a

s e s n o c o n d e n s a b l e s q u e p u d i e r a n e s c a p a r a l a a t m ó s f e r a . E l e n f r i a —

m i e n t o d e l l i q u i d o c a l i e n t e y l a c o n d e n s a c i ó n d e l o s v a p o r e s p o r d e s

c a r g a s u m e r g i d a e n u n a f o s a o r e c i p i e n t e c o n l í q u i d o f r í o , p u e d e t e —

n e r u n a u t i l i d a d l i m i t a d a c u a n d o s e u t i l i z a c om o m é t o d o d e D e s f o g u e -

u n S i s t e m a d e m e n o r p r e s i ó n en l a m i s m a u n i d a d d e p r o c e s o . En a l g u —

ñ a s o c a s i o n e s s e m e z c l a v a p o r d e a g u a c o n l o s e f l u e n t e s e n c a n t i d a d e s

s u f i c i e n t e m e n t e g r a n d e s p a r a c o n v e r t i r l a d e s c a r g a e n u n a m e z c l a n o -

c o m b u s t i b l e .

51

52

En e s t e t i p o d e d i s e ñ o , e l s i s t e m a d e r e l e v o d e p r e s i ó n -

d e u n a u n i d a d q u e m a n e j a h i d r o c a r b u r o s p e s a d o s , s i r v e g e n e r a l m e n t e

p a r a d o s p r o p ó s i t o s , c omo u n s i s t e m a d e d e s f o g u e p a r a l o s d i s p o s i t i _

v o s d e r e l e v o d e p r e s i ó n y c omo u n s i s t e m a d e " b l o w d o w n " o " d r o p o u t "

p a r a h o r n o s y r e c i p i e n t e s .

E l s i s t e m a d e d e s c a r g a s u m e r g i d a c o n s i s t e b á s i c a m e n t e de

u n s i s t e m a d e r e l e v o q u e t e r m i n a e n t u b e r í a s l a t e r a l e s p a r a l e l a s -

s u m e r g i d a s e n u n a f o s a l l e n a d e a g u a , l o s t u b o s l a t e r a l e s t e r m i n a n

e n r a n u r a s i n d u c i e n d o h a c i a a b a j o e l f l u j o d e l e f l u e n t e d e s c a r g a d o

p a r a e v i t a r b u r b u j e o , l o g r a r u n a b u e n a a g i t a c i ó n , e n f r i a m i e n t o y -

c o n d e n s a c i ó n .

S e d e b e p r e v e e r q u e s e m a n t e n g a u n n i v e l d e l í q u i d o e n -

l a f o s a , m i e n t r a s s e e s t e u s a n d o e l s i s t e m a d e " b l o w d o w n " . L a de_s

c a r g a e s d r e n a d a d e l a f o s a a u n s e p a r a d o r , d o n d e e l a c e i t e y l o s

v a p o r e s c o n d e n s a d o s s o n s e p a r a d o s d e l a g u a .

CONDENSAMIENTO D IR EC TO 0 I N D I R E C T O

E l u s o d e c a m b i a d o r e s d e t u b o y c o r a z a y l o s e n f r i a d o r e s

d e s e r p e n t í n d e c a j a , t i e n e n l a v e n t a j a d e s e p a r a r e l m a t e r i a l e n

f r i a d o o c o n d e n s a d o i n m e d i a t a m e n t e .

53

L a s c o n s i d e r a c i o n e s q u e s e d e b e n t e n e r p a r a c o r r i e n t e s q u e

s e e n c u e n t r e n a t e m p e r a t u r a s m u y b a j a s s o n s i m i l a r e s a l a s s e ñ a l a d a s

p a r a c o r r i e n t e s c a l i e n t e s , e s p e c i a l m e n t e s i e x i s t e l a p r o b a b i l i d a d -

d e q u e p u e d a n e n t r a r a l s i s t e m a d e d e s f o g u e l í q u i d o s d e b a j o p u n t o -

d e e b u l l i c i ó n .

S i l a t e m p e r a t u r a d e e q u i l i b r i o e s d e m a s i a d o b a j a , d e b e r á

d a r s e l a a l t e r n a t i v a d e u n s i s t e m a d e b a j a t e m p e r a t u r a c o m p l e t a m e n t e

i n d e p e n d i e n t e o e l a i s l a m i e n t o p o r d o n d e f l u y e l a c o r r i e n t e h a s t a —

l l e g a r a l t a n q u e s e p a r a d o r d o n d e s e p u e d a s e p a r a r e l l í q u i d o d e l v a

p o r .

P R OP I E D A DE S P E L I G R O S A S

E l d e s f o g u e s i n p e l i g r o d e s u b s t a n c i a s q u e t e n g a n p r o p i e

d a d e s t ó x i c a s , á c i d a s , a l c a l i n a s o c o r r o s i v a s , p u e d e l o g r a r s e p o r -

n e u t r a l i z a c i ó n q u í m i c a , a b s o r c i ó n o r e a c c i ó n e n u n s i s t e m a d e d e s f o

g u e e s p e c i a l . L a d i l u c i ó n c o n a i r e o a g u a a u n n i v e l s e g u r o p u e d e -

s e r u s a d a s a t i s f a c t o r i a m e n t e e n a l g u n o s c a s o s .

V I S C O S I D A D Y S O L I D I F I C A C I O N

En l a s e l e c c i ó n d e u n s i s t e m a p a r a l í q u i d o s y v a p o r e s c o n

E N F R I A M I E N T O

54

d e n s a b l e s . L a p r o d u c c i ó n d e s u b s t a n c i a s s ó l i d a s a l t a m e n t e v i s c o —

s a s j u s t i f i c a q u e s e l e s d e u n a c o n s i d e r a c i ó n e s p e c i a l .

E l d i s e ñ o d e u n s i s t e m a d e d e s f o g u e p a r a e s t o s m a t e r i a —

l e s r e q u i e r e l a u t i l i z a c i ó n d e v a p o r d e b a r r i d o , a c e i t e d e l a v a d o :

v e n a s d e c a l e n t a m i e n t o e n l a s v á l v u l a s y l i n e a s d e d e s c a r g a .

L a f o r m a c i ó n d e g o m a s , p o l í m e r o s , c o q u e o h i e l o p o d r í a n

s e r c o n s i d e r a d o s t a m b i é n c omo c a s o s e s p e c i a l e s e n l a s e l e c c i ó n d e

u n s i s t e m a d e d e s f o g u e , p a r a p r e v e n i r l a o p e r a c i ó n s e g u r a d e l d e s

f o g u e .

C L A S I F I C A C I O N D E L O S Q U E M A D O R E S D E C A M P O

56

En e l c a p i t u l o a n t e r i o r s e a n a l i z a r o n l o s d i f e r e n t e s S i s t £

m a s d e D e s f o g u e y t a m b i é n s e e x p l i c a r o n l o s p r o b l e m a s y r i e s g o s q u e p o

d r í a n c a u s a r l a s p r o p i e d a d e s y c o n d i c i o n e s d e l f l u i d o d e s f o g a d o , a s i -

c omo t a m b i é n l o s l i m i t e s d e c o n c e n t r a c i ó n e n e l a i r e , r u i d o y c a l o r q u e

p u e d e n s e r t o l e r a d o s t a n t o p o r e l p e r s o n a l d e l a p l a n t a c o mo p o r p e r s o

n a s q u e h a b i t a n e n á r e a s c i r c u n v e c i n a s . E n e s t e c a p i t u l o s e d a l a —

i n f o r m a c i ó n c o m p l e m e n t a r i a p a r a s e l e c c i o n a r e l t i p o d e q u e m a d o r má s c o n

v e n i e n t e , j u n t o c o n l a c l a s i f i c a c i ó n y c a r a c t e r í s t i c a s d e l o s d i f e r e n —

t e s t i p o s d e q u e m a d o r e s .

I I . 1 S E L E C C I O N DEL T I P O DE QUEMADOR

L a s e l e c c i ó n d e l t i p o d e q u e m a d o r , a s i c o mo l a s c a r a c t e r i s

t i c a s e s p e c i a l e s d e d i s e ñ o r e q u e r i d a s e s t a r á n d e t e r m i n a d a s p o r v a r i o s -

f a c t o r e s q u e p u e d e n s e r :

- D i s p o n i b i l i d a d d e e s p a c i o

- C a r a c t e r í s t i c a s d e p r o p i e d a d e s d e l g a s d e s f o g a d o

( c o m p o s i c i ó n , c a n t i d a d , r a n g o d e p r e s i ó n , t e m p e

r a t u r a , e t c . )

- P o l í t i c a e c o n ó m i c a ( i n v e r s i ó n i n i c i a l y c o s t o s -

d e o p e r a c i ó n )

- R e g l a m e n t o s d e c o n t a m i n a c i ó n

- R e l a c i o n e s p ú b l i c a s

X I . C L A S I F I C A C I O N D E L O S Q U E M A D O R E S D E C A M P O

1 1 . 2 C L A S I F I C A C I O N DE LOS QUEMADORES DE CAMPO

EL s i s t e m a d e D e s f o g u e a q u e m a d o r e s e L s i s t e m a d e d e s f o

g u e m á s u s a d o e n l a s r e f i n e r í a s y e n l a s p l a n t a s p e t r o q u í m i c a s . E s

t e s i s t e m a c o n v i e r t e l o s g a s e s o l o s l í q u i d o s f l a m a b l e s t ó x i c o s o -

c o r r o s i v o s e n c o m p o n e n t e s m e n o s p e l i g r o s o s .

L o s q u e m a d o r e s d e c a m p o s e p u e d e n c l a s i f i c a r b á s i c a m e n t e

e n l o s d o s t i p o s s i g u i e n t e s :

1) Q u e m a d o r e l e v a d o o d e c h i m e n e a

2) Q u e m a d o r d e p i s o o d e f o s a

1 1 . 3 QUEMADORES ELEVADOS

L o s q u e m a d o r e s e l e v a d o s s o n u n m e d i o s e g u r o d e q u e m a r —

g r a n d e s v o l ú m e n e s d e g a s e s d e d e s e c h o . L a r a z ó n p o r l a q u e u n q u e

m a d o r s e a e l e v a d o e s q u e p e r m i t e m a n t e n e r l a f l a m a y l a r a d i a c i ó n -

d e c a l o r , q u e l a m i s m a f l a m a i r r a d i a , a u n a d i s t a n c i a l o s u f i c i e n t e

m e n t e a l e j a d a d e l o s e q u i p o s y z o n a s d e o p e r a c i ó n p a r a q u e n o r e s u l

t e n d a ñ a d o s ; a d e m á s , l a g r a n a l t u r a d e l q u e m a d o r p e r m i t e u n a d i s p e r

s i ó n r á p i d a d e l o s g a s e s d e c o m b u s t i ó n .

En u n q u e m a d o r e l e v a d o l a c o m b u s t i ó n s e r e a l i z a a g r a n -

a l t u r a p o r l o q u e n o r e q u i e r e u n á r e a l i b r e m u y g r a n d e y s e p u e d e -

i n s t a l a r d e n t r o d e l o s l i m i t e s d e p r o c e s o o e n l a p e r i f e r i a i n m e d i a

58

Un f a c t o r c r i t i c o q u e d e b e s e r e v a l u a d o e s l a r a d i a c i ó n

d e c a l o r s o b r e e l p e r s o n a l q u e f u e s e n e c e s a r i o p e r m a n e c i e r a d e n t r o

d e l á r e a d e p r o c e s o e n u n a s i t u a c i ó n d e e m e r g e n c i a .

I I . A T I P O S DE QUEMADORES ELEVADOS

L o s q u e m a d o r e s e l e v a d o s s e c l a s i f i c a n e n t r e s t i p o s d e

a c u e r d o a s u e s t r u c t u r a d e s o p o r t e :

a ) Q u e m a d o r t i p o t o r r e

b ) Q u e m a d o r c a b l e a d o

c ) Q u e m a d o r a u t o s o p o r t a d o

Ya q u e l a s e s t r u c t u r a s d e l o s q u e m a d o r e s s o n mu y i m p o r

t a n t e s , e x i s t e n d o s p r o b l e m a s q u e d e b e n s e r c o n s i d e r a d o s . Uno s e -

r e l a c i o n a c o n l a t e m p e r a t u r a d e l o s g a s e s d e s f o g a d o s , m i e n t r a s q u e

e l s e g u n d o s e d e b e a l a r e s o n a n c i a d e l v i e n t o o l a v i b r a c i ó n e n u n a

e s t r u c t u r a v e r t i c a l .

D e b i d o a q u e l a e s t r u c t u r a d e u n q u e m a d o r s e d i l a t a - -

t a n t o c omo l l e g a a s e r c a l e n t a d a , e s t a e s t r u c t u r a d e b e d i s e ñ a r s e -

p a r a q u e n o s e d a ñ e a c a u s a d e l a e x p a n s i ó n . E s t a s i t u a c i ó n e s pa_r

t i c u l a r m e n t e c r i t i c a e n l o s q u e m a d o r e s s u j e t a d o s c o n c a b l e s . En —

l a F i g . I I . 3 s e i l u s t r a e l a r r e g l o g e n e r a l d e u n q u e m a d o r d e c h i

m e n e a c a b l e a d o .

t a .

59

L a m a n e r a d e f i j a c i ó n d e l o s c a b l e s d e r e t é n a s i c omo -

e l á n g u l o d e i n c l i n a c i ó n o a p r o x i m a c i ó n y l a r i g i d e z d e l o s c a b l e s

d e r e t e ' n , d e b e n p e r m i t í 1- l a e x p a n s i ó n r e q u e r i d a .

S i l o s g a s e s d e s f o g a d o s p u d i e r a n l l e g a r a e s t a r d e n t r o

d e l r a n g o d e t e m p e r a t u r a s c r i o g é n i c a s , l a m e t a l u r g i a d e l a e s t r u c

t u r a d e l q u e m a d o r d e b e s e r a d e c u a d a a l a t e m p e r a t u r a m í n i m a d e l —

r a n g o . - c o n u n a t e m p e r a t u r a c e r c a n a a 50 ° F o m á s b a j a , l a e s t r u c

t u r a r e q u i e r e a c e r o c o n r e s i s t e n c i a a p r u e b a d e i m p a c t o p a r a q u e -

s e a s e g u r a .

L a r e s o n a n c i a d e l v i e n t o e n u n a e s t r u c t u r a v e r t i c a l - -

o c u r r e c u a n d o l a a c c i ó n d e l v i e n t o e s t a b l e c e f u e r z a s q u e o c a s i o n a n

q u e l a e s t r u c t u r a p e r m a n e z c a r e s o n a n t e u o s c i l a n d o r í t m i c a m e n t e . -

En e s t r u c t u r a s c a b l e a d a s l a f i j a c i ó n d e l o s c a b l e s p u e d e e l i m i n a r

l a r e s o n a n c i a , m i e n t r a s q u e e n e s t r u c t u r a s a u t o s o p o r t a d a s e l e f e c

t o d e l a r e s o n a n c i a p u e d e a n u l a r s e s i l a e s t r u c t u r a s e c o m p o n e d e

p o r l o m e n o s t r e s d i f e r e n t e s d i á m e t r o s , d i s m i n u y e n d o e n d i r e c c i ó n

a l a p u n t a d e l a c h i m e n e a , F i g . I I . 4 .

E l q u e m a d o r t i p o t o r r e p o d r í a s e r e l a d e c u a d o s i r e

q u i e r e q u e s u i n s t a l a c i ó n s e a d e n t r o d e l o s l i m i t e s d e l a p l a n t a ,

d e b i d o a r e s t r i c c i o n e s d e á r e a d i s p o n i b l e p a r a s u c o l o c a c i ó n y - -

t a m b i é n a q u e s e r e q u i e r e q u e e l q u e m a d o r s e a d e g r a n a l t u r a p a r a

d i s m i n u i r l a r a d i a c i ó n e n p u n t o s c e r c a n o s a s u b a s e .

L o s q u e m a d o r e s t i p o t o r r e s e L l e g a n a u t i l i z a r p a r a a l t u

r a s h a s t a d e 120 m . , s i n q u e e x i s t a a l g ú n n e s g o p o r e s t o . En l a - -

F i g . I I . 5 s e m u e s t r a u n q u e m a d o r t i p o t o r r e . E l q u e m a d o r c a b l e a d o -

s e u t i l i z a c u a n d o s e r e q u i e r e u n a c h i m e n e a d e d i á m e t r o g r a n d e y p a r a

a l t u r a s a r r i b a d e 120 m . , p e r o t a m b i é n r e q u i e r e u n á r e a g r a n d e p a r a

p o d e r s e r r e t e n i d o , y a q u e l a s a n c l a s d e l o s c a b l e s f o r m a n u n c i r c u

l o c u y o d i á m e t r o e s a p r o x i m a d a m e n t e i g u a l a l a a l t u r a d e l q u e m a d o r .

E l q u e m a d o r a u t o - s o p o r t a d o e s u t i l i z a d o p a r a a l t u r a s no

m a y o r e s d e 77 m . , p o r l o q u e e s u t i l i z a d o c u a n d o e l q u e m a d o r n o r e

q u i e r e u n a a l t u r a m u y g r a n d e . L a i n s t a l a c i ó n d e e s t e t i p o d e q u e m a

d o r e s l a q u e o c u p a m e n o r e s p a c i o , c o m p a r a d o c o n e l t i p o t o r r e y e l

c a b l e a d o .

6 1

62

r iQ II 4 ARREGLO G EN ERA L IN TEG RAD O DEL QUEMADOR E LEV A D O AUTO - S O P O R T A N T E

65

L o s p r i n c i p a l e s c o m p o n e n t e s d e u n s i s t e m a d e q u e m a d o r e l e

v a d o s o n l o s s i g u i e n t e s :

- B o q u i l l a ( s i n h u mo o c o n h u m o )

- S e l l o d e g a s ( o p c i o n a l )

- C a b e z a l e l e v a d o r d e g a s e s

- S e l l o d e a g u a ( o p c i o n a l )

- S e p a r a d o r d e p a r t í c u l a s ( o p c i o n a l )

- T a b l e r o d e i g n i c i ó n

- T u b e r í a s d e s e r v i c i o

- P l a t a f o r m a s y e s c a l e r a s ( o p c i o n a l )

- S o p o r t e d e l q u e m a d o r

I I . 5 . 1 . BOQU I LLAS

L o s q u e m a d o r e s s e c l a s i f i c a n e n q u e m a d o r e s s i n h u mo y q u e

m a d o r e s c o n h u m o , d e p e n d i e n d o d e l t i p o d e b o q u i l l a s u t i l i z a d a s .

L o s q u e m a d o r e s q u e n o p r o d u c e n h u m o , u t i l i z a n b o q u i l l a s -

c o n e y e c t o r e s q u e o r i g i n a n l a s e y e c c i ó n d e u n c h o r r o d e v a p o r d e —

a g u a y a i r e .

I I . 5 C O M P O N E N T E S D E U N Q U E M A D O R E L E V A D O

66

E l e y e c t o r d e a i r e - v a p o r p r o v o c a q u e e l a i r e , e l v a p o r y

i o s g a s e s s e a n p r e m e z c l a d o s a n t e s d e s u c o m b u s t i ó n . L a c a n t i d a d d e

e y e c t o r e s r e q u e r i d o s e s d e t e r m i n a d o p o r l a c a n t i d a d d e g a s e s a s e r

q u e m a d o s s i n h umo o b i e n p o r l a c a n t i d a d d e v a p o r d i s p o n i b l e . E l -

t i p o d e m a t e r i a l d e l a b o q u i l l a d e p e n d e d e l a s c a r a c t e r í s t i c a s d e -

l o s g a s e s , a s i c omo d e l a s c o n d i c i o n e s e n e l q u e m a d o r . C o m e r c i a l —

m e n t e s e p u e d e n e n c o n t r a r d i f e r e n t e s t i p o s d e b o q u i l l a s F i g . I I . 6 ,

d e a c u e r d o a l a s n e c e s i d a d e s d e f l u j o d e g a s e s , r u i d o , c o m b u s t i ó n , -

p r e s i ó n d e l o s g a s e s , v e l o c i d a d d e l v i e n t o , e t c .

I I . 5 . 2 P I L OT O S Y TABLEROS DE I G N I C I O N

L a s b o q u i l l a s p u e d e n e s t a r e q u i p a d a s c o n p i l o t o s d i s e ñ a

d o s e s p e c i a l m e n t e p a r a a c t u a r c o mo a u t o - a s p i r a n t e s . T a m b i é n p u e d e n

s e r p r o v i s t a s c o n p i l o t o s d e b a j o c o n s u m o d e c o m b u s t i b l e . L o s p i l o

t o s p u e d e n s e r e n c e n d i d o s d e s d e u n t a b l e r o d e c o n t r o l q u e e s t e a l e

j a d o d e l q u e m a d o r , a e s t e t a b l e r o s e l e l l a m a t a b l e r o g e n e r a d o r d e l

f r e n t e d e f l a m a . A l g u n o s t a b l e r o s d e i g n i c i ó n u s a n a i r e c o m p r i m i d o ,

p e r o e n e s t e c a s o d e b e n e s t a r b a s t a n t e c e r c a d e l o s q u e m a d o r e s .

L o s t a b l e r o s p u e d e n s e r p a r a o p e r a r m a n u a l o a u t o m á t i c a

m e n t e c u a n d o s e l l e g a n a a p a g a r l o s p i l o t o s . L o s t a b l e r o s a u t o m á

t i c o s r e m o t o s c o n t i e n e n v á l v u l a s s o l e n o i d e s p a r a c o n t r o l a r e l a i r e

67

y e l g a s , c o n m u t a d o r d e t e m p e r a t u r a o p e r a d o d e s d e l o s p i l o t o s p o r -

t e r m o c u p l a s , c o n t a c t o r e s , l u c e s i n d i c a d o r a s , e t c .

Un t a b l e r o g e n e r a d o r d e f l a m a p u e d e e n c e n d e r v a r i o s p i l o

t o s c o n l a i n c o r p o r a c i ó n d e u n s i s t e m a d e v á l v u l a s , F i g . I I . 7 . L o s

t a b l e r o s d e i g n i c i ó n m a n u a l p u e d e n s e r e q u i p a d o s c o n i n d i c a d o r e s d e

f a l l a d e f l a m a .

I I . 5 . 3 SE LLOS DE GAS

L o s s e l l o s d e g a s s e e n c u e n t r a n c o l o c a d o s d e n t r o d e l a -

b o q u i l l a d e l q u e m a d o r o i n m e d i a t a m e n t e d e b a j o d e e s t a y e l o b j e t o -

d e l o s m i s m o s e s e l d e r e d u c i r l a c a n t i d a d d e g a s d e p u r g a q u e s e -

r e q u i e r e p a r a m a n t e n e r e l s i s t e m a e s e n c i a l m e n t e l i b r e d e o x i g e n o , -

F i g . I I . 8 .

L o s q u e m a d o r e s e l e v a d o s s o n p u r g a d o s c o n g a s i n e r t e o c o n

g a s c o m b u s t i b l e p a r a p r o t e g e r l o s c o n t r a e l r e t r o c e s o d e l a f l a m a —

( f l a s h b a c k ) y e v i t a r c o n e s t o t a s e x p l o s i o n e s o d e t o n a c i o n e s . S o

l o e n u n o s c u a n t o s c a s o s l a p u r g a r e p r e s e n t a u n a p r o t e c c i ó n c o n t r a

t a c o r r o s i ó n o a l g u n a s r e a c c i o n e s q u í m i c a s i n d e s e a b l e s . E l p r o b l e

ma c o n e l q u e m a d o r e l e v a d o , e s q u e l o s g a s e s f l a m a b l e s m e z c l a d o s —

c o n a i r e a t m o s f é r i c o e n l a p u n t a d e l a c h i m e n e a , s o n e n c e n d i d o s d e s

69

C O M P O N E N T E S

N o . D E S C R I P C I O N

1 TRANSFORMADOR DE I G N I C I O N

2 BOTON DE I G N I C I O N

3 CAMARA DE I G N I C I O N , LA CUAL CONSTA DE :

3A M I R I L A DE V I D R I O3B B U J I A

3C O R I F I C I O DE A I R E

3D O R I F I C I O DEL GAS

4 VALVULA ROSCADA DE ENCENDIDO MANUAL

5 VALVULA ROSCADA DE ENCENDIDO "ANUAL

6 CONDUCTO ROSCADO SELLADO

7 CONDUCTO F L E X I B L E

MANOMETROS C2)

ALTU

RA

TOTA

L70

íNe CANT D E S C R I P C I O Ni ! CILINDRO EXTCRIO*z t PLATO OE DESV IAC IO N9 • ENTRADA DC MANO4 1 DREN

D E S C R I P C I O N

FI8. li e SELLO DE 8A3 , SERIE " f x "

71

d e l o s p i l o t o s d e l q u e m a d o r y s i l a v e l o c i d a d d e l f l u j o e s muy p e q u e

ñ a , e n a l g u n o s c a s o s m e n o r q u e 3 p i e s / s e g . , e x i s t i r á e l p o t e n c i a l —

p a r a q u e l a f l a m a r e g r e s e d e n t r o d e l a p u n t a d e l q u e m a d o r t a n r á p i d o

c omo s e f o r m e l a m e z c l a f l a m a b l e .

P a r a c o n t r a r r e s t a r l a t e n d e n c i a d e l a i r e a t m o s f é r i c o d e —

e n t r a r a l q u e m a d o r , e x i s t e u n a v e l o c i d a d d e f l u j o m í n i m a q u e p u e d e -

s e r m a n t e n i d a y l a c u a l d e b e a s e g u r a r q u e n o e x i s t e n c o n d i c i o n e s p e

l i g r o s a s . En l a p r á c t i c a e s r a z o n a b l e c o n s e r v a r u n m í n i m o y m u c h a s -

p l a n t a s a u m e n t a n e l f l u j o n o r m a l h a s t a e l f l u j o m í n i m o , m e d i a n t e u n a

p u r g a , p a r a g a r a n t i z a r q u e l a p r o t e c c i ó n s e r á m a n t e n i d a , i n c l u s o s i -

e l f l u j o n o r m a l d e d e s f o g u e b a j a a c e r o . N a t u r a l m e n t e q u e e l g a s d e

p u r g a d e b e e s t a r l i b r e d e o x i g e n o y s i a d e m á s e l g a s e s n o f l a m a b l e -

s e p u e d e n d e r i v a r a l g u n a s v e n t a j a s a d i c i o n a l e s , c omo s u c e d e a l u t i l i

z a r N i t r ó g e n o .

L a c o n c e n t r a c i ó n d e o x i g e n o d i s m i n u y e c o n l a p r o f u n d i d a d -

d e l a c h i m e n e a p 5 u n f l u j o a d e c u a d o d e g a s d e p u r g a p r o p o r c i o n a u n a -

c o n c e n t r a c i ó n n o f l a m a b l e a u n a p r o f u n d i d a d a c e p t a b l e .

H u s a ( 1 * ) s u g i r i ó q u e e l 67. d e o x i g e n o a 25 p i e s d e l a p u n

t a d e l q u e m a d o r e s u n a c o n d i c i ó n a c e p t a b l e , p e r o p a r a m a y o r s e g u n d a d

s e s u g i e r e q u e t a l e s c o n d i c i o n e s s e a n c o n s i d e r a d a s c omo v a l o r e s l i m i

t e s , y a q u e u n a r e l a c i ó n m á s a l t a d e b e s e r c o n s i d e r a d a c omo p e l i g r o -


72

Se d e b e c o n s i d e r a r q u e u n a a p r o x i m a c i ó n d e l a r e l a c i ó n d e

H u s a , e s l a s i g u i e n t e :

v = 0 ._02£_e " DVM

D o n d e :

V = V e l o c i d a d d e l g a s d e p u r g a e n l a C h i m e n e a - P i e s / s e g .

D = D i á m e t r o d e l a b o q u i l l a d e l a c h i m e n e a - P u l g a d a s

M = P e s o m o l e c u l a r d e l g a s

L o s l í m i t e s p a r a e s t a f ó r m u l a p u e d e n s e r c o n s i d e r a d o s a i r e

d e d o r d e 3 p i e s / s e g e n b o q u i l l a s l a r g a s y g a s e s d e a l t o p e s o m o l e c u

l a r y 1 p i e / s e g . p a r a l a s b o q u i l l a s d e t a m a ñ o p e q u e ñ o , m e d i a n o y p a

r a g a s e s d e h i d r o c a r b u r o s d e P e s o M o l e c u l a r m e d i o . L o s g a s e s f l a m a -

b l e s e n e s t e r a n g o d e v e l o c i d a d p r o v o c a n q u e l a v e l o c i d a d d e l a f l a

ma s e a d e u n a m a g n i t u d s i m i l a r a l a s v e l o c i d a d e s d e l o s g a s e s d e p u r

g a y p o r l o t a n t o s e e l i m i n e e l r e t r o c e s o d e l a f l a m a .

I I . 5 . 4 SELLO DE AGUA

E l s e l l o d e a g u a p u e d e f o r m a r l a p a r t e i n f e r i o r ( b a s e ) d e l

c a b e z a l e l e v a d o r ( c h i m e n e a ) o p u e d e e s t a r c o m p l e t a m e n t e s e p a r a d o d e l

CONEX S E R V 1 C 1 0

N I ENTRADA D £ L 9 A $ OESFOAADOK t SALIDA DEL 9A» D EM O *A D On t SALIDA DEL A«UAN 4 ENTRADA DEL A4UA j

FIO. n . 9 SELLO DE AGUA DE P IERNA SUMERGIDA

74

f l u j o d e g a s a l o s q u e m a d o r e s d e f o s a o a u n i d a d e s d e r e c u p e r a c i ó n -

d e g a s o p a r a m a n t e n e r u n a p r e s i ó n p o s i t i v a ( a p r o x i m a d a m e n t e 0 . 3 m -

0 . 4 5 m d e c o l u m n a d e a g u a ) e n L a s t u b e r í a s d e a l i v i o p a r a a s e g u r a r -

q u e n o e n t r e a i r e a l s i s t e m a .

I I . 5 . 5 TANQUE DE SE PA RA C IO N (KNOCK-OUT DRUM)

L o s t a n q u e s d e s e p a r a c i ó n s e u t i l i z a n p a r a s e p a r a r e l c o n

t e n i d o d e c o n d e n s a d o q u e l o s g a s e s d e d e s e c h o p o s e e n , a n t e s q u e é s t o s

s e a n q u e m a d o s . Ya q u e e l c o n t e n i d o d e l i q u i d o e n l o s g a s e s p u e d e c a u

s a r u n a " l l u v i a d e f u e g o " .

L o s t a n q u e s s e p a r a d o r e s p u e d e n e s t a r u b i c a d o s e n l a m i s m a -

b a s e d e l o s q u e m a d o r e s ( e n f o r m a v e r t i c a l y c o n e n t r a d a s d i s p u e s t a s -

t a n g e n c i a I m e n t e ) , o e s t a r s e p a r a d o s d e l o s q u e m a d o r e s c om o s i f u e s e -

u n s i s t e m a i n d e p e n d i e n t e ( t i p o h o r i z o n t a l ) F i g . I I . 10.

I I . 6 QUEMADORES DE P I S O

Un q u e m a d o r d e p i s o e s s i m i l a r e n d i s e ñ o a u n q u e m a d o r e l e

v a d o y r e q u i e r e e s e n c i a l m e n t e l o s m i s m o s s i s t e m a s a u x i t i a r e s . L a d_i_

f e r e n c i a p r i n c i p a l e s q u e e l q u e m a d o r d e f o s a n o r e q u i e r e e s t r u c t u r a

d e s o p o r t e , l o c u a l p o d r í a p r o p o r c i o n a r u n a h o r r o c o n s i d e r a b l e ; -----

q u e m a d o r . L o s s e l l o s d e a g u a , F i g . I I . 9 s o n u s a d o s p a r a d e s v i a r e l

76

s i n e m b a r g o l a p r i n c i p a l d e s v e n t a j a e s q u e u n q u e m a d o r d e p i s o d e b e

e s t a r b a s t a n t e a p a r t a d o d e l a s i n s t a l a c i o n e s y l i n e a s d e t o d o t i p o -

d e l a p l a n t a . P o r t a l e s m o t i v o s s e r e q u i e r e u n e s p a c i o c o n s i d e r a b l e

p a r a e s t e t i p o d e q u e m a d o r . D e p e n d i e n d o d e l c a l o r l i b e r a d o , l a d i s

t a n c i a l i b r e m í n i m a c i r c u n d a n t e a u n q u e m a d o r p o d r í a v a r i a r d e 75 a

150 m (250 a 500 p i e s a p r o x . ) .

Una v e n t a j a d e l q u e m a d o r d e p i s o e s q u e s e f a c i l i t a s u —

m a n t e n i m i e n t o ; a d e m á s d e q u e s u p e s o o t a m a ñ o no e s c r i t i c o , p o d r i a n

c o n s i d e r a r s e c a r a c t e r í s t i c a s e s p e c i a l e s d e d i s e ñ o , l a s c u a l e s n o po

d r í a n s e r p o s i b l e s e n u n q u e m a d o r e l e v a d o . P o r e j e m p l o : s i e l r e s

p l a n d o r q u e p r o v o c a u n q u e m a d o r d e p i s o e s u n i n c o n v e n i e n t e , p u e d e -

c o n s t r u i r s e u n a p r o t e c c i ó n La c u a l p u e d e o b s c u r e c e r e l r e s p l a n d o r -

d e L a s l l a m a s p a r a c u a l q u i e r s i t u a c i ó n , e x c e p t o e n d e s f o g u e s d e ---

g r a n m a g n i t u d ( s i t u a c i ó n d e e m e r g e n c i a ) .

L o s q u e m a d o r e s d e p i s o p u e d e n s e r d e d o s t i p o s :

- Q u e m a d o r e s d e s u p e r f i c i e

Q u e m a d o r e s d e f o s a

I I . 6 .1 QUEMADORES DE S U P E R F I C I E 0 I N C I N E RA DO R ES

L o s q u e m a d o r e s d e s u p e r f i c i e , F i g . I I . 11 , s o n c á m a r a s d e

c o m b u s t i ó n c o n t r o l a d a s , q u e q u e m a n g a s e s s i n l a p r o d u c c i ó n d e h u m o ,

n i l a s f l a m a s v i s i b l e s . P a r a e s t e t i p o d e q u e m a d o r e s s e u t i l i z a u n

77

; ' ü

No D E S C R I P C I O N

l

l

PROTECCION CONTRA EL V IE N T O

A NSU LA R OE NEFU ENZO

CONEX. S E R V I C I O

H < N t N S N 4

ENTRADA DEL 9A* DESF08ADO ENTRADA DE LA SUPRESION DE HUMO ENTRADA DEL «A J DE P ILO TO ENTRA OA DE LA L IN EA OE («NICION

FI8 IL II QUEMADOR DE PISO SERIES GFS

78

t i p o e s p e c i a l d e b o q u i l l a s , a u x i l i a d a s c o n e y e c t o r e s q u e p r o v o c a n -

l a e l i m i n a c i ó n d e l h u m o . E s t o s q u e m a d o r e s p a r a d e s f o g u e c o n t i n u o -

s e u t i l i z a n e n á r e a s d o n d e s e r e q u i e r e l a a u s e n c i a d e f l a m a s v i s i

b l e s ( e x c e p t o e n c a s o s d e e m e r g e n c i a ) .

I I . 6 . 2 QUEMADORES DE FOSA

L o s q u e m a d o r e s d e f o s a p u e d e n s e r d e l t i p o s i n n umo o c o i

h u m o . L o s q u e m a d o r e s d e f o s a s i n h umo e s t á n f o r m a d o s n o r m a l m e n t e d e

e l a p a s m ú l t i p l e s d e q u e m a d o r e s , l a s c u a l e s c o n s t i t u y e n l o q u e s e d e

n o m i n a c o m o " p a r r i l l a " F i g . I I . 12. P o r e j e m p l o , a l g u n a s p a r r i l l a s

t i e n e n q u e m a d o r e s d e 3" d e d i á m e t r o y e s t á n d i s e ñ a d o s p a r a q u e m a r -

1 . 9 m i l l o n e s d e K c a l / h r . ( 7 . 5 m i l l o n e s d e B T U / h r ) .

L a s e t a p a s m ú l t i p l e s s e r e q u i e r e n d e b i d o a l a s l i m i t a c i o

n e s d e l " t u r n a o w n " ( r a n g o d e o p e r a c i ó n p o r d e b a j o d e l n i v e l n o r m a l

d e d i s e ñ o ) q u e e s d e 6 a 1 a p r o x i m a d a m e n t e . L o s q u e m a d o r e s s e t ó i r c a n l o s u f i c i e n t e m e n t e c e r c a p a r a p e r m i t i r u n e n c e n d i d o e n c a d e n a .

80

L o s c a b e z a l e s d e e s t o s q u e m a d o r e s s e e n c u e r t r a n s e p a r a d o s -

l o s u f i c i e n t e p a r a a s e g u r a r q u e c a d a q u e m a d o r t e n g a l a c a n t i d a d d e —

a i r e n e c e s a r i o p a r a u n a c o m b u s t i ó n ó p t i m a .

L o s q u e m a d o r e s d e f o s a , F i g . I I 12 , o c u p a n u n a á r e a c o n s i d e

r a b i e d e t e r r e n o , n o r m a l m e n t e l a f o s a e s d e 20 m a p r o x i m a d a m e n t e y —

p u e d e n q u e m a r h a s t a 113000 K g / h r d e g a s s i n l a p r o d u c c i ó n d e h u mo .

L a s b o q u i l l a s s e e n c u e n t r a n d i s p u e s t a s h o r i z o n t a l m e n t e d e -

t a l m a n e r a q u e p u e d a n s e r d e s m o n t a d a s p a r a m a n t e n i m i e n t o s i n n e c e s i

d a d d e d e j a r f u e r a d e s e r v i c i o a l s i s t e m a d e l q u e m a d o r . Un s i s t e m a -

d e q u e m a d o r d e f o s a p u e d e c o n t e n e r p a r r i l l a d e q u e m a d o r e s s i n humo y

q u e m a d o r e s d e e m e r g e n c i a ( c o n h u m o ) s i m u l t á n e a m e n t e , p e r o s i l a s b o

q u i l l a s d e e m e r g e n c i a s o n u s a d a s f r e c u e n t e m e n t e , p u e d e n c a u s a r d e t e

r i o r o s a l a s p a r r i l l a s , p o r e f e c t o d e l c a l o r i r r a d i a d o .

L o s q u e m a d o r e s d e f o s a t a m b i é n p u e d e n s e r d i s e ñ a d o s p a r a -

q u e m a r l í q u i d o s . En e s t e c a s o e l l i q u i d o d e a e s f o g u e s e e n v í a a l a -

f o s a y l o s q u e m a d o r e s s e c o l o c a n e n s u s u p e r f i c i e . P a r a e s t e t i r o -

d e q u e m a d o r s e u t i l i z a n p i l o t o s r e t r á c t i l e s e s p e c i a l e s , p n n c i p a l m e n

t e p a r a s u m a n t e n i m i e n t o o r e p a r a c i ó n .

II. 7 QUEMADORES S I N HUMO

L a o p e r a c i ó n s i n h u mo e n l o s q u e m a d o r e s p u e d e s e r l o g r a d a

p o r v a n o s m é t o d o s , i n c l u y e n d o l a i n y e c c i ó n d e v a p o r , o p e r a c i o n d e -

p r e m e z c l a d o s d e l o s g a s e s d e s f o g a d o s o d i s t r i b u c i ó n d e f l u j o a t r a

v é s d e m u c h o s q u e m a d o r e s p e q u e ñ o s ( d i s e ñ o m u t t i j e t ) . £1 q u e m a d o r -

m u l t i j e t p r o p o r c i o n a u n a o p e r a c i ó n r e l a t i v a m e n t e s i l e n c i o s a , n o l u m i

n o s a y s i n humo d e l o s g a s e s d e s f o g a d o s .

E s t o e s b a s t a n t e a d e c u a d o e s p e c i a l m e n t e p a r a d e f o g u e s c o n

t i n u o s o p a r a l u g a r e s d o n d e p u d i e r a n e x i s t i r p r o b l e m a s d e r e l a c i o n e s

p ú b l i c a s .

A d e m á s e l c o s t o d e o p e r a c i ó n e s b a j o , p e r o e l c o s t o d e c a

p i t a l d e u n m u l t i j e t e s s i g n i f i c a t i v a m e n t e m a s a l t o q u e o t r o s t i p o s

d e q u e m a d o r e s s i n h u m o , e s p e c i a l m e n t e e n u n s i s t e m a d i s e ñ a d o p a r a a l

t a c a p a c i d a d .

L o s m u l t i j e t p u e d e n s e r u s a d o s s a t i s f a c t o r i a m e n t e e n c o n

j u n c i ó n c o n u n s e g u n d o q u e m a d o r c o n v e n c i o n a l d i s e ñ a d o p a r a m a n e j a r

l o s f l u j o s q u e e x c e d a n l a c a p a c i d a d d e l m u l t i j e t . E l m u l t i j e t s e -

d i s e ñ a p a r a l o s r e q u e r i m i e n t o s n o r m a l e s d e d e s f o g u e d e u n a c a n t i d a d

p e q u e ñ a q u e f u n c i o n a e f i c i e n t e m e n t e s o b r e s u r a n g o d e d i s e ñ o . C u a n

d o l a c a p a c i d a d e s a l c a n z a d a , e l e x c e s o d e f l u j o e s d e s v i a d o a u t o m á

t i c a m e n t e p o r m e d i o d e u n s e l l o a u n s e g u n d o q u e m a d o r q u e p u e d e s e r

e q u i p a d o c o n i n y e c c i ó n d e v a p o r m a n u a l - r e m o t a . P o r l o q u e l a c o m b u s

t i ó n s i n h u mo y n o l u m i n o s a p u e d e s e r l o g r a d a c o n u n m u l t i j e t c o n u n

82

g r a n p o r c e n t a j e d e l t i e m p o s i n r e q u e r i r l a a t e n c i ó n d e l o p e r a d o r . Ya

q u e l a s p r i n c i p a l e s e m e r g e n c i a s q u e i n v o l u c r a n d e s f o g u e s q u e e x c e d a n -

a l a c a p a c i d a d d e d i s e ñ o d e l q u e m a d o r o c u r r e n r a r a m e n t e , l a g e n e r a —

c i ó n d e h u m o , h a s t a q u e e l v a p o r f u e s e i n y e c t a d o m a n u a l m e n t e , p o d r í a

n o i r e n c o n t r a d e l o s r e g l a m e n t o s d e c o n t a m i n a c i ó n m o c a s i o n a r p r o

b l e m a s e n l a s r e l a c i o n e s p ú b l i c a s .

83

I I I . COMPARACION DE

PARA EL D I S EÑ OLOS METODOS DE CALCULO

DE UN QUEMADOR ELEVADO

84

I I I . COMPARACION DE LOS METODOS DE CALCULO

PARA EL D I S EÑO DE UN QUEMADOR ELEVADO

I NT ROD UC C I ON .

E x i s t e n v a r i o s m é t o d o s d e c á l c u l o p a r a e l d i s e ñ o d e u n -

q u e m a d o r e l e v a d o , c a d a u n o c o n s u s p r o p i a s c o n s i d e r a c i o n e s , s i n em

b a r g o l o s p a r á m e t r o s d e d i s e ñ o s o n l o s m i s m o s e n t o d o s l o s c a s o s : -

l o s m é t o d o s s o n c o n o c i d o s g e n e r a l m e n t e p o r e l n o m b r e d e l a u t o r y -

e n t r e l o s m á s i m p o r t a n t e s e s t á n l o s s i g u i e n t e s :

- A P I - RP521 ( 1 * )

- 8 r z u s t o w s k i ( 3 * )

- K e n t ( 2 * )

- S o e n H. T a n ( 5 * )

- R e e d ( 10* )

En e s t e c a p i t u l o s e c o m p a r a n l o s r e s u l t a d o s o b t e n i d o s e n

p r u e b a s e f e c t u a d a s e n q u e m a d o r e s e l e v a d o s e n o p e r a c i ó n , c o n t r a l o s

v a l o r e s o b t e n i d o s m e d i a n t e a l g u n o d e l o s m é t o d o s m e n c i o n a d o s a n t e

r i o r m e n t e d e L o s s i g u i e n t e s f a c t o r e s :

L o n g i t u d y d e f l e c c i ó n d e l a f l a m a

F a c t o r F

N i v e l e s d e r u i d o

F l u j o s p e r m i s i b l e s d e r a d i a c i ó n -

p a r a e l p e r s o n a l .


L o s a l t o s c o s t o s r e l a c i o n a d o s c o n l a a l t u r a d e l a c h i m e n e a

d e l q u e m a d o r i n d u j e r o n a q u e s e r e a l i z a r a u n a e v a l u a c i ó n d e l o s m é t o

d o s y p r o c e d i m i e n t o s d e c á l c u l o e x i s t e n t e s p a r a e l d i s e ñ o d e u n q u e m £

d o r e l e v a d o . L o s r e s u l t a d o s d e l e s t u d i o c o n s i s t i e r o n d e p r u e b a s p l a

n e a d a s y c o m p l e t a s e n u n q u e m a d o r e l e v a d o d e 16 p u l g a d a s d e d i á m e t r o ,

r e a l i z a d a s e n l a p l a n t a d e g a s d e C o n o c o G i l l i s , L . A . y o t r o s d a t o s -

f u e r o n o b t e n i d o s d u r a n t e p e r i o d o s d e d e s f o g u e a l q u e m a d o r ( p r o v e n i e n

t e s d e v a n a s u n i d a d e s ) e n l a R e f i n e r i a d e C o n o c o e n P o n c a C i t y , -----

O k la h o m a .

L o s d a t o s d e G i l l i s f u e r o n o b t e n i d o s b a j o c o n d i c i o n e s c o n

t r o l a d a s y s o n l a b a s e p a r a l a m a y o r i a d e l a s c o n c l u s i o n e s .

E l q u e m a d o r u t i l i z a d o f u e u n t u b o h u e c o , s i n b o q u i l l a y —

s i n i n y e c c i ó n d e v a p o r .

I I I . 2 RESULTADOS DE LAS PRUEBAS

A) METODO DEL PUNTO DE OR IGEN

L a e c u a c i ó n b á s i c a p a r a e l c á l c u l o d e l f l u j o d e c a l o r r a —

d i a d o d e u n q u e m a d o r ( p o r A P I - RP 5 2 1 ) , a s u m e u n p u n t o d e o r i g e n d e -

t o d a l a r a d i a c i ó n e n e l c e n t r o d e l a f l a m a y e s c om o s i g u e :

I I I . 1 O R I G E N D E L A S P R U E B A S E N Q U E M A D O R E S

86

K = F l u j o d e r a d i a c i ó n d e l c a l o r d e l a f l a m a

( B T U / h r P i e 2 )

F = F r a c c i ó n r a d i a d a d e l c a l o r t o t a l

Q = C o n t e n i d o d e c a l o r t o t a l d e l g a s q u e m a d o

D = D i s t a n c i a d e l c e n t r o d e l a f l a m a a l p u n t o

d e i n t e r é s ( p i e s )

E l p l a n o d e l o c a l i z a c i ó n d e l á r e a d e l q u e m a d o r y l o s d a t o s

o b t e n i d o s d e l a s p o s i c i o n e s s e i n d i c a n e n l a F i g . I I I . 1 , l o s f l u j o s

a l o s c u a l e s f u e r o n m a n e j a d a s l a s p r u e b a s s e m u e s t r a n e n l a t a b l a -

I I I . 1

L a F i g . I I I . 2 e s u n a g r á f i c a d e K c o n t r a 1 / D , r e s u l t a d o

d e l a s p r u e b a s d e G i l l i s , p a r a c a d a u n a d e l a s t r e s v e l o c i d a d e s d e l

g a s . L a s p e n d i e n t e s d e l a s l i n e a s p a r a l o s t r e s f l u j o s v a r í a n d e -

1 . 8 8 a 2 . 2 , e s t o i n d i c a q u e l a s u p o s i c i ó n d e l p u n t o d e o r i g e n e s v á

l i d a , y a q u e u n a c o n s i d e r a c i ó n d e i d e a l i d a d c o n e s t a s u p o s i c i ó n d a

r í a c o mo r e s u l t a d o u n a g r á f i c a d e K c o n t r a 1/D c o n u n a p e n d i e n t e d e

2.0

D o n d e :

S e a n a l i z ó e l e f e c t o d e s u p o n e r e l c e n t r o d e l a r a d i a c i ó n

a v a r i o s p u n t o s a l o l a r g o d e l c o n t o r n o d e l a f l a m a y n o s e e n c o n t r o

d i f e r e n c i a s i g n i f i c a n t e e n l o s r e s u l t a d o s . P o r l o q u e e l c e n t r o d e

l a r a d i a c i ó n p u e d e s e r c o n s i d e r a d a a d e c u a d a m e n t e a l a m i t a d d e l a -

• 7

F l * *11-1

PL A N O DE LO C A L IZA C IO N (PNUEBAS OE t i L L IS )

e . a . i . o . i . e

IRNS I L IC C ÍO N Y D I M M Ñ O

O m U N O U IM A D O R f U V A D OH * r n o n d « i F lo r e * M a n u a l [ k o l >6 2 2 430

88

TABLA I I I . 1 FLUJOS DE GAS DESFOGADO

N o . d e P r u e b a H o r a d e l d í a ( N o . d e M a c h ) F l u j o d e g a sV e l . d e g a s [MM p i e 3 ] / d í a

10:55 - 11:31 A . M . 0 . 2 0 32

1 :20 - 1 :34 P . M . 0 .3 5 56

2:37 2:42 P.M. 0.49 79

89

d i s t a n c i a d e l a p u n t a d e l a b o q u i l l a d e l q u e m a d o r y l a p u n t a s u p e r i o r

d e l a f l a m a .

X I I . 3 LONGITUD E I N C L I N A C I O N DE LA FLAMA

P a r a e s t i m a r l a p o s i c i ó n d e l c e n t r o d e l a r a d i a c i ó n p a r a e l

c á l c u l o d e q u e m a d o r , e s n e c e s a r i o p r e d e c i r l a l o n g i t u d y t a m b i é n l a -

i n c l i n a c i ó n d e l a f l a m a .

L a T a b l a I I I . 2 p r e s e n t a u n a t a b u l a c i ó n d e l o n g i t u d e s d e l a

f l a m a o b s e r v a d o s e n l a s p r u e b a s d e G i l l i s y l o s v a l o r e s c a l c u l a d o s -

p o r L o s p r o c e d i m i e n t o s d e A P I RP - 521 , R e e d , K e n t y B r z u s t o w s k i .

L o s v a l o r e s o b s e r v a d o s f u e r o n c l a s i f i c a d o s d e p e l í c u l a s t o

m a d a s e n L a s p r u e b a s . E s t o s v a t o r e s o b s e r v a d o s f u e r o n v e r i f i c a d o s -

p o s t e r i o r m e n t e m e d i a n t e p e n d i e n t e s y m e d i d a s c o n t e o d o l i t o d e l a s

c o o r d e n a d a s d e l a p u n t a d e l a f l a m a . E n La T a b l a I I I . 2 e s c l a r o q u e

e l p r o c e d i m i e n t o d e B r z u s t o w s k i d a r e s u l t a d o s q u e p r e s e n t a n m a y o r c o n

c o r d a n c i a c o n Lo s d a t o s e x p e r i m e n t a l e s ; e l á n g u l o d e i n c l i n a c i ó n d e

l a f l a m a c o n r e s p e c t o a l a v e r t i c a l f u é m e d i d o t a m b i é n .

En l a T a b l a I I I . 3 s e p r e s e n t a u n a t a b u l a c i ó n d e L a s d e f l e

x i o n e s o b s e r v a d a s y l o s v a l o r e s c á l c u l a d o s p o r l o s m é t o d o s d e l A P I RP

521 , K e n t , Owen y B r z u s t o w s k i .

TABL

A II

I.

2 CO

MPAR

ACIO

N DE

LA LO

NGIT

UD

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FLAI1

A :

PRUE

BAS

DE G

ILLI

S90

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ción

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I.

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GULO

DE

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AMA

: PR

UEBA

S DE

GIL

LIS

91

92

L o s v a l o r e s o b s e r v a d o s f u e r o n n u e v a m e n t e o b t e n i d o s d e p e l í

c u l a s , t a m b i é n e n e s t e c a s o e l p r o c e d i m i e n t o d e B r z u s t o w s k i d a l o s -

m e j o r e s r e s u l t a d o s c o n r e s p e c t o a l o s v a l o r e s e x p e r i m e n t a l e s .

V a r i a s d e l a s f o r m a s d e l a s f l a m a s q u e s e o b t u v i e r o n e n -

l a s p e l í c u l a s d e l a s p r u e b a s d e G i l l i s , F i g . I I I . 3 , s o n f r e c u e n t e

m e n t e m u y d i f e r e n t e s a l a s f o r m a s d e l a s f l a m a s i d e a l i z a d a s .

L a v e l o c i d a d d e f l u j o m á s a l t a d a l a m e n o r v a r i a c i ó n d e l a

f o r m a e n g e n e r a l . E l a n c h o m á x i m o d e La f l a m a v a r í a d e 20 a 60 p i e s .

P a r e c i ó n o e x i s t i r n i n g u n a r e l a c i ó n c o n s i s t e n t e e n t r e e l -

a n c h o y l a l o n g i t u d d e l a f l a m a .

I I I . 4 F RACC I ON DE CALOR RADIADO ( FACTOR F)

L o s d a t o s o b t e n i d o s e n l a s p r u e b a s d e G i l l i s f u e r o n a n a l i

z a d o s u s a n d o e l m o d e l o d e l p u n t o d e o r i g e n c o n e l c e n t r o d e l a r a d i a

c i ó n a l a m i t a d d e l a l o n g i t u d d e l a f l a m a .

L o s f a c t o r e s F f u e r o n c a l c u l a d o s p o r l a s i g u i e n t e e c u a c i ó n :

F = 4 ” f ‘ £ ( I I I . 2)

E n l a t e o r í a s e c o n s i d e r a q u e l a r a d i a c i ó n q u e s i e n t e u n a -

p e r s o n a e n c u a l q u i e r p u n t o , d e p e n d e d e l á n g u l o d e e m i s i ó n d e l a r a -

F I G .

I )

93

I I I . 3 F O R M A S C O M U N E S D E F L A M A S P R U E B A S D E G I L L I S

P r u e b a 1

0 . 2 0 M a c h

32 MMPCSD

P r u e b a 2

0 .3 5 M a c h

56 MMPCSD1 .

P r u e b a 3

0 . 4 9 M a c h

79 MMPCSD

d i a c i ó n , ó e l á n g u l o d e o b s e r v a c i ó n <» , e l c u a l e s c o m p l e m e n t o d e l á n g u l o

e n t r e l a s u p e r f i c i e d e l a f l a m a y d e l a l i n e a d e v i s i ó n d e l o b s e r v a d o r a l

c e n t r o d e l a r a d i a c i ó n .

L a s i g u i e n t e e c u a c i ó n d e s c r i b e e s t a r e l a c i ó n :

„ _ F c o r r e g i d a ¡ C o s a Q) (I I I . 3)K- — _ . . . . . .4 n D2

D o n d e : F c o r r e g i d a e s l a f r a c c i ó n d e c a l o r r a d i a d a , c o r r e g i d a p o r

e l á n g u l o d e o b s e r v a c i ó n .

S u b s t i t u y e n d o l a e c u a c i ó n 3 e n l a e c u a c i ó n 2 , r e s u l t a :

F c o r r e g i d a = F / C o s n ( I I I . 4)

L a s t a b l a s I I I . 4 y I I I . 5 p r e s e n t a n l o s f a c t o r e s F c a l c u l a d o s y

F c o r r e g i d o s , p a r a d a t o s d e G i l l i s y P o n c a C i t y r e s p e c t i v a m e n t e . E s t o s

r e s u l t a d o s i n d i c a n q u e e l f a c t o r F e s i n d e p e n d i e n t e t a n t o d e l a d i s t a n c i a

d e l a c h i m e n e a c omo d e l a d i s t a n c i a d e l c e n t r o d e l a f l a m a d e l q u e m a d o r y

d e l a v e l o c i d a d d e l f l u j o d e g a s ( v e l o c i d a d d e s a l i d a ) .

L o s v a l o r e s d e F y F c o r r e g i d a d e G i l l i s y P o n c a C i t y , f u e r o n a -

n a l i z a d o s p a r a d e t e r m i n a r s i e s t a b a o c u r r i e n d o u n f e n ó m e n o d e á n g l o d e

o b s e r v a c i ó n .

L o s r e s u l t a d o s d e l a s p r u e b a s d e " G i l l i s " i n d i c a n u n a c u r v a ---

94

95

L i g e r a m e n t e m á s a p r o p i a d a p a r a L o s v a L o r e s d e F q u e p a r a L o s v a l o r e s

d e F c o r r e g i d a . En c a m b i o L o s r e s u l t a d o s d e P o n c a C i t y i n d i c a n u n a

t e n d e n c i a o p u e s t a , e s t o s r e s u l t a d o s i n d i c a n q u e l o s v a l o r e s c a l c u l a

d o s o b t e n i d o s c o n l a a p r o x i m a c i ó n d e l á n g u l o d e o b s e r v a c i ó n d a n u n a

mejor a d a p t a c i ó n c o n l o s d a t o s d e P o n c a C i t y y u n a m a l a c o r r e s p o n d e n

c i a c o n l o s d a t o s d e G i l l i s ; p o r l o q u e s e r e c o m i e n d a u s a r u n a s i m

p l e a p r o x i m a c i ó n a l m o d e l o d e l p u n t o d e o r i g e n p a r a l o s c á l c u l o s , -

s i n c o n s i d e r a r e l á n g u l o d e o b s e r v a c i ó n , d e b i d o a l a s s i g u i e n t e s c a u

s a s :

P o c a s e g u r i d a d e n e l á n g u l o d e o b s e r v a c i ó n

S i m p l i c i d a d e n l o s c á l c u l o s

L a n a t u r a l e z a i m p r e c i s a e n e l d i s e ñ o d e l -

S i s t e m a d e l Q u e m a d o r ( g e n e r a l m e n t e )

iB a s a d o e n l o s d a t o s e x p e r i m e n t a l e s o b t e n i d o s s e r e c o m i e n d a

u s a r c omo c o n s t a n t e u n f a c t o r F d e 0 .2 5 p a r a g a s e s d e p e s o m o l e c u l a r

d e a l r e d e d o r d e 1 6 . 8 y u n f a c t o r F d e 0 . 4 c u a n d o s e u t i l i z a v a p o r y

0 . 5 s i n v a p o r p a r a g a s e s d e p e s o m o l e c u l a r a p r o x i m a d o a 40 . E s t o s

v a l o r e s s o n c o m p a r a b l e s c o n t o s v a l o r e s d e l A P I RP-521 d e 0 . 2 p a r a

M e t a n o y 0 . 3 p a r a g a s e s m á s p e s a d o s .

I I I . 5 N I V E L E S DE RUIDO

No o b s t a n t e q u e e l m a n e j o d e f l u j o s muy a l t o s a t r a v é s d e

l a c h i m e n e a d e l q u e m a d o r p e r m i t e u t i l i z a r d i á m e t r o s d e c h i m e n e a má s

TAB

LA

III.

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o o o o o o o o o o o o o o o □ o o o o

O C O O L n t V l T i ' O i n r - r - i n O O ' O N O N r ( \ i Nf O i n c O f O v f ' í f O M M C O ' í f O r O M ' J i n r o r o n r oo o o o o o o o o d o d d d o o o o o o

' O O N ' O N v f ' O N M n r r - O O « - O O -c— O Or - ' f O ' ( \ J ' O f O r O O ' ' O L r \ C O ' í ' O r - t— r o ' í r - o j r or \ j o j r \ i ( \ j o j r o o j o j r o < \ j o j o j ( \ j r o O J C\J O J O J OJ O J

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O ' r - ' í r OO (M t- r- (\l O J ( M f \ J ( \ l ( \ l

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A II

I.

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o o o o o o o

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o o o o o o oLO O LO o Ln o LAt- f-J t- <r-

p e q u e ñ o s y p o r c o n s e c u e n c i a c o s t o s má s b a j o s , e l r u i d o p u e d e l l e g a

a s e r u n p r o b l e m a d e b i d o a l a s a l t a s v e l o c i d a d e s d e s a l i d a y a l a

c o m b u s t i ó n d e l o s g a s e s .

L o s n i v e l e s d e r u i d o m e d i d o s e n l a s p r u e b a s d e G i l l i s s e

e n c u e n t r a n g r a f i c a d o s e n l a F i g . I I I . 4 c omo d B C c o n t r a d i s t a n c i a

d e l a p u n t a d e l a f l a m a . E x i s t e u n i n c r e m e n t o e x p o n e n c i a l c o n l a

m i s m a t e n d e n c i a c o n r e s p e c t o a l a m i s m a p e n d i e n t e p a r a t o d o s l o s -

d a t o s ; t a m b i é n l a s l e c t u r a s c o n v i e n t o a f a v o r s o n m á s a l t a s q u e -

l o s r e s u l t a d o s c o n v i e n t o c r u z a d o .

E l r u i d o n o r m a l d e c a m p o e n l a b a s e d e l a c h i m e n e a f u e -

d e 78 d B C a n t e s d e l a s p r u e b a s . E n l a t a b l a I I I . 11 s e p r e s e n t a n

d i f e r e n t e s n i v e l e s d e r u i d o y s u s c o n s e c u e n c i a s .

I I I . 6 FLUJOS DE CALOR P E R M I S I B L E S PARA E X P O S I C I O N DEL PERSONAL

L o s f l u j o s d e c a l o r p e r m i s i b l e s p a r a e x p o s i c i ó n d e l p e r

s o n a l s o n m u y s u b j e t i v o s y d e p e n d e n d e m u c h a s v a r i a b l e s , e n t r e

e l l a s e s t á n e l t i e m p o y l a d i s t a n c i a .

L a s p r u e b a s d e G i l l i s f u e r o n o b s e r v a d a s a t r a v é s d e u n -

m o n i t o r y s e e s t i m a r o n l o s v a l o r e s d e l o s t i e m p o s c o r t o s d e e x p o s i

c i ó n y s e e x t r a p o l a r o n l o s t i e m p o s d e m a y o r d u r a c i ó n . L o s f l u j o s

p e r m i s i b l e s r e c o m e n d a d o s s e r e s u m e n e n l a t a b l a I I I . 6 .

100

/9 4¡ 3 —ílililí

V > £

o - PRUEBA 1 (B ) 0 - PRUEBA 1 (C) V » PRUEBA 2 (D) A - PRUEBA 2 (E ) □ - PRUEBA 3 (f1

0 30 60 90 120 160 1*0 *10 840 270 300 330 3*0

D IS T A N C IA OEL CENTRO DE LA FLA M A (P IE S )

F I8 II I 4 RESULTADOS FACTO R F PRU EBAS DE O IL L IS

(A ) EN D IRECC IO N D E L V IE N T O , ÍB ) V IENTO C RU ZAD O , ( c ) CONTRA E L V IEN TO ,

(O ) EN D IR ECC IO N OEL V IE N T O , (E > CONTRA E L V IE N T O , Í F > CONTRA É L V IEN T O

1 1 1 1co»AL

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POR INYECTADO

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D IS T A N C IA DEL CENTRO DE LA FLAMA ( P IE S )

F IS I I I » RESULTADOS FACTOR F PRUEBAS D I PONCA C ITY

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D IS T A N C IA OEL CENTRO DE LA FLA M A (P IE S )

F l« II I 4 RESULTADO S FACTO R F PRUEBAS OE «ILLIS

(A ) EN D IRECC IO N O EL V IE R T O , { • ) V IENTO CRUZADO , (C ) CONTRA E L V IEN TO ,

(D ) EN D IR EC C IO N DEL V IE N T O , l E ) CONTRA E L V IE N T O , ( F ) CONTRA E L V IEN TO

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D IS T A N C IA D E L CENTRO DE LA FLAM A ( P IE S )

F 16 I I I » RESULTADOS FACTOR F PRUEBAS D E PONCA C ITY

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101

■— 1 PRUEBA »l—COI TRA

-A-___________ 1 PRUEBA t"3 PRUE*

EBA 1 UCIENTO CRUZ*00

PRUEBA 1 « 0 iO MACH - 31 « u s e nPRUEBA 2 - 0 38 MACM - ft« MMSCF

0 100 ZOO 800 400 800 800

D ISTANC IA OE LA B O Q U ILLA DEL Q U IU ADO K <P1E8)

R ESO LT A D O ! DE LOS N IV E L E S DE HUIDO PRUEBAS D E B IL L I8

F i e n i «

e . s . / o i . e

if>NS f L E C C f O N y D tm tC H O

o r U M O U C M A O O f f E L E V A D O ^W O ^NA i..; » « 4H tfn Jn dex F lo re* M anuel 1 bo l » « « o

102

T A B L A I I I . 6 F L U J O S D E C A L O R P E R M I S I B L E P A R A L A E X P O S I C I O N

DE P E R S O N A L

V A L O R E S R E C O M E N D A D O S

F l u j o d e c a l o r T i e m p o d e E x p o s i c i ó n( I n c l u y e n d o r a d i a c i ó n s o l a r )

B T U / h r p i e 2 .

600 I n f i n i t o

750 1 - 2 H r .

900 1/2 - 1 H r .

1100 5 - 1 0 m i n .

1400 2 - 5 m i n .

2000 15 s e g . ( s o l o p a r a e s c a p a r )

1 03

L o s f l u j o s d e c a l o r r e c o m e n d a d o s e s t á n g r a f i c a d o s e n l a

F i g . I I I . 7 j u n t o c o n l o s v a l o r e s r e c o m e n d a d o s p o r B r z u s t o w s k i , -

S om me r y A P I RP - 521. L o s v a l o r e s r e c o m e n d a d o s s o n s i m i l a r e s a

l o s r e s u l t a d o s o b t e n i d o s e n c a m p o p o r B r z u s t o w s k i y m u c h o m e n o s -

m o d e r a d o s q u e l o ' s r e s u l t a d o s d e r i v a d o s d e l l a b o r a t o r i o p o r e lI

A P I RP-521 .

L o s v a l o r e s r e c o m e n d a d o s d e 900 y 1100 B T U / h r - p i e 2 c o n

1/2-1 hr . y 5 - 10 m i n . r e s p e c t i v a m e n t e , t a m b i é n s o n s i m i l a r e s a -

l o s 1000 B T U / h r p i e p a r a 20 m i n . r e c o m e n d a d o s p o r H a j c k y L u d w i g .

L a s t a b l a s s i g u i e n t e s p r o p o r c i o n a n i n f o r m a c i ó n c o m p l e

m e n t a r i a a c e r c a d e l a s p r u e b a s r e a l i z a d a s .

104

1 1

- • S - 1 . Q ■ 1 . E

tRNm e t - m : a c t o r * v o t m m n o

O t t U M O U fM A O O ^ f L C V 4 0 Or f i / c

^ w o « y > iLF lo r » M rn u t l 1 bo l ' »«*»o

T A B L A I I I . 7 C O M P O S I C I O N D E L G A S

NOTA :

C O M P O N E N T E P O R C I E N T O MOL

D i o x i d o d e c a r b o n o 0 .84

N i t r ó g e n o 0 .3 0

M e t a n o 95 . 68

E t a n o 2 . 9 9

P r o p a n o 0 . 1 6

I s o b u t a n o 0 .02

B u t a n o N o r m a l 0 .01

T O T A L 100.0

P e s o m o l e c u l a r = 1 6 . 8 I b / m o l ; p o d e r c a l o r í f i c o i n f e r i o r

923 B T U / p i e 3. P o d e r c a l o r í f i c o s u p e r i o r = 1024 B T Ü / p i e 5.

TAB

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A II

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107

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III.

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FLAMA

111

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112

113

T A B L A III. 14 P R O P I E D A D E S C A L C U L A D A S DE L A S M U E S T R A S DE GAS

N o v i e m b r e 1975 , L o c a l i z a c i ó n N o . 1

Núm. d e l a m u e s t r a 1 2 3 4F e c h a d e l a m u e s t r a 11/9/75 11/9/75i 11/9/75 11/9/75H o r a e n q u e s e t o m o l a m u e s t r a 5 :52 6:10 6 : 4 0 8:40P e s o m o l e c u l a r p r o m e d i o 16 . 8 2 8 . 8 4 0 . 3 42.0P r o m e d i o d e l p o d e r c a l o r í f i c os u p e r i o r . 771 1391 2018 2254P r o m e d i o d e l p o d e r c a l o r í f i c oi n f e r i o r . 695 1274 1859 2083

E n e r o 1976 , L o c a l i z a c i ó n N o . 2N ú m . d e l a m u e s t r a 1 2 3 4 5F e c h a d e l a n u e s t r a 1/6/76 1/6/76 1/6/76 1/6/76 1/6/76H o r a e n q u e t o m o l a m u e s t r a 3 :20 4:15 4 :35 8:25 8:45P e s o m o l e c u l a r p r o m e d i o 45. 5 4 4 . 8 4 3 . 4 40.1 48 . 2T e m p e r a t u r a a m b i e n t e 41 32 30 16 16P r o m e d i o d e l p o d e r c a l o r í f i c os u p e r i o r 2465 2377 2309 2098 2654P r o m e d i o d e l p o d e r c a l o r í f i c oi n f e r i o r . 2282 2201 2139 1942 2462

D i c i e m b r e 1976 , L o c a l i z a c i ó n N o . 2Núm. d e l a m u e s t r a 1 2 3F e c h a d e l a m u e s t r a 12/13/76 12/14/76 12/14/76H o r a e n q u e s e t o m o l a m u e s t r a 6 :25 P . M . 4 :25 A . 11. 1 :50 A . M .P e s o m o l e c u l a r p r o m e d i o 3 7. 7 4 2 . 8 46.5P r o m e d i o d e l p o d e r c a l o r í f i c os u p e r i o r . 2048 2364 2574P r o m e d i o d e l p o d e r c a l o r í f i c oi n f e r i o r . 1887 2186 2381

P o d e r C a l o r í f i c o S u p e r i o r = B T U / p i e 3

P o d e r C a l o r í f i c o I n f e r i o r = B T U/ p i e3

114

T A B LA I I I . 1 5 F L U J O S 0 E C A L O RD i s t . d e s d e

F l u j o P o d e r c a l o r í f i c o . C a l o r l i b . e l c e n t r o d e F l u j o d e c a l o r

P r u e b a H / d e l d í a (M M CSFD ) ( B T U / p i e 3 ) ( B T U / h r ) l a f l a m a ( B T U /H r p i e 2 ) .( p i e s )

l o c a l i z a c i ó n N o . 1 N o v i e m b r e 9 , 1 9 7 5

1 6 : 4 0 P .M . 1 0 . 7 1 S 5 9 8 . 3 - 1 0 * 2 1 6 4 2 52 4 0 6 6 52 9 7 6 7 02 2 6 4 5 02 6 7 3 8 83 3 4 2 6 52 3 6 4 2 82 9 2 1 9 03 6 7 1 0 5

2 7 : 0 7 P .M . 1 0 . 4 1 8 5 9 8 . 1 - 1 0 * 2 5 5 8 1 03 8 : 5 0 P .M . 1 3 . 7 2 0 8 3 1 . 2 - 1 0 ’ 2 3 1 8 1 0

2 4 1 6 3 52 6 0 5 5 63 1 9 3 3 8

L o c a l i z a c i ó n N o . 2 , E n e r o 6, 1 9 7 6

1 4 : 4 6 P .* | . 4 . 8 2 1 3 9 4 . 3 * 1 0 2 1 1 3 6 0¿ . 5 1 4 . 8 2 1 3 9 2 2 0 3 5 54 . 5 6 4 . 8 2 1 3 9 2 4 0 2 1 6

2 8 . 1 7 P .M . 9 . 2 1 9 4 2 7 . 4 - 1 0 * 2 1 1 4 0 58 . 1 9 P .M . 2 3 9 2 8 2

1 6 : 2 0 P .M .

2 1 1 : 2 0 P .M .

3 4 . 2 h A .M .

L o c a l i z a c i ó n N o . 2 , D i c i e m b r e 1 3 - 1 4 .

4 . 6 1 8 8 7 3 . 6 * 1 0 ®

6 . 4

9 . 2

5 . 3 * 1 0

8 . 4 * 1 0

1 9 7 6

2 0 9 6 02 2 1 5 02 1 4 6 02 1 1 4 1 52 2 0 4 0 02 1 1 4 2 52 2 0 3 7 52 1 4 5 5 02 2 0 5 1 02 3 7 4 5 52 6 2 3 7 02 2 5 4 6 02 4 1 3 8 02 3 6 3 7 02 6 1 2 7 02 9 2 1 8 0

115

FW. Ut.t DATOS METERE0L08IC08 PRUEBAS DE 0ILU8

M E T O D O D E C A L C U L O P A R A E L D I S E Ñ O D E

UN Q U E M A D O R E L E V A D O

M E T O D O DE C A L C U L O P A R A EL D I SE Ñ O DE UN Q U E M A D O R E LEVADO

E l p r o c e d i m i e n t o r e c o m e n d a d o p a r a c á l c u l o s d e r a d i a c i ó n -

u n q u e m a d o r e l e v a d o , e s e l s i g u i e n t e :

DETERMI NAR LAS BASES PARA LOS CALCULOS DE D I S EÑO DEL QUEMADOR

P R O P I ED A DE S DEL GAS

a ) PM = P e s o M o l e c u l a r ( I b / l b m o l )

b ) LHV = P o d e r C a l o r í f i c o i n f e r i o r ( B T U / p i e 3)C s t d ) ó B T Ü / l b .

c ) T = T e m p e r a t u r a ( ° R )

d ) K = R e l a c i ó n d e c a l o r e s e s p e c í f i c o s

a l a t e m p e r a t u r a T ( c p / c v )

FLUJO DE GAS DESFOGADO (V ) ( p i e 3 / h r ) „ „

BASES DE D I S EÑO PARA EL V I E NT O

a ) Dv = D i r e c c i ó n d e l v i e n t o d e d i s e ñ o

b ) V.j = V e l o c i d a d d e l v i e n t o d e d i s e ñ o

NUMERO DE MACH DE D I S EÑO ( N o . DE MACH)

L o s v a l o r e s s i g u i e n t e s s o n v a l o r e s d e r e f e r e n c i a a p r o x i m a -

118

D e s f o g u e c o n t i n u o N o . d e M a c h = 0 . 2

D e s f o g u e i n t e r m i t e n t e N o . d e M a c h = 0 . 5

( d e e m e r g e n c i a )

E s t o s v a l o r e s d e r e f e r e n c i a n o d e b e n s e r a p l i c a d o s como -

u n a r e g l a . C a d a a p l i c a c i ó n d e d e s f o g u e d e b e s e r e v a l u a d a i n d i v i d u a l

m e n t e ; e s i m p o r t a n t e t a m b i é n v e r i f i c a r c o n e l d i á m e t r o d e l a c h i m e —

n e a d e l q u e m a d o r c o m e r c i a l , p a r a a s e g u r a r s e q u e e l d i s e ñ o d e l N ú m e r o

d e M a c h c a l c u l a d o e s c o n s i s t e n t e c o n l a s e s p e c i f i c a c i o n e s d e L d i á m e

t r o d e l a c h i m e n e a d e l q u e m a d o r d e l f a b r i c a n t e .

I V . 2 CALCULO DE LA V ELO C I DA D S O N I C A DE LOS GASES DESFOGADOS ( V s )

V s = 223 . ' 'kT = ( p i e / s e g ) ( i y . 1 )\ PM

I V . 3 CALCULO DE LA V ELOC I DAD DE S A L I D A DEL GAS ( V E )

V E = ( N o . d e M a c h ) V s = ( p i e / s e g )

I V . 4 CALCULO DE LA V ELO C I DA D REAL DEL FLUJO VOLUMETR ICO EN LAPUNTA DE LA CHI MENEA ( a c f s )

d os p ar a s e l e c c i o n a r el No. de M a c h de d ise ño :

119

IV. 5

I V . 6

r e q u i e r e

s c f h « ( 10 . 7 3 ) » ( T ) _ s f c h ( T ) p i e 3acTS---------------------------— --- 2)379.5 « ( 3 6 0 0 ) . ( 1 4 . 7 ) 1 .872 x 10 s e g

CALCULO DEL D IAMETRO DE LA CHIMENEA ( d )

j _ a c f s ' = CpLg ) «d “ 12 V* “ VE- 3)

R e d o n d e a r D a l v a l o r c o m e r c i a l i n m e d i a t o s u p e r i o r

CALCULO DE LA LONGITUD V D ES V I A C I O N DE LA FLAMA

( M é t o d o d e B r z u s t o w s k i )

P a r a e l c á l c u l o d e l a l o n g i t u d y d e s v i a c i ó n d e l a f l a m a s e

d e l a s i g u i e n t e i n f o r m a c i ó n :

I NFORMAC ION REQUE R I DA PARA CALCULAR LA LONGITUD Y D ES V I A C I O N DE LA FLAMA

a ) Mj = P e s o M o l e c u l a r d e l g a s d e s f o g a d o

b ) P] = D e n s i d a d e n l a b o q u i l l a d e l g a s d e s f o g a d oC l b / p i e 3 )

c ) U j = V e l o c i d a d d e d e s c a r g a d e l g a s d e s f o g a d o( p i e / s e g )

d ) d j = D i á m e t r o i n t e r i o r d e l a p u n t a d e l q u e m a d o r( p i e s )

e ) Uw = V e l o c i d a d d e l v i e n t o( p i e / s e g )

120

f) f a = D e n s i d a d del aire ambi e n t e

( l b / p i e 3 )

g) Ha = Peso m o l e c u l a r del aire

h ) Y i = C o m p o s i c i ó n d e l g a s ( f r a c c i ó n m o l )

8) CALCULO DEL L I M I T E I N F E R I O R DE F L A M A B I L I D A D DEL GAS

COMPONENTE FRACC I ON MOL L I M I T E I N F . DE FLAM. Y i / C L i

i Y i C L i , F r a c c . V o l u m e n

C1 Y1 CL1 Y CL1

C2 Y2 CL2 Y?/CL2C i Yl CLi Yi/CLi

T O T A L = ( Y i / CL i )

C) CALCULO DEL L I M I T E I N F E R I O R DE LA CONCENTRACION DEL COMBUST I BLE

CL ( AD I M E N S I O N A L )

1 /CL = c i ( Y i / C L i ) ( I V . 4)

CL = CL (Uj/Uw) ( Mj/Ma) (IV. 5)

121

D) CALCULO DE LA COORDENADA SL ( AD I M E N S I O N A L ) DE LA CONCENTRACION CL EN EL E J E DEL FLUJO DEL GAS

(i) Si CL < 0 . 5 : SL = 2 .0 4 (CL)"1,03 ( I V . 6)

(i i ) Si CL > 0 . 5 : SL = 2.51 (CL)"0 '625 ( I V . 7)

E) CALCULO DE LA COORDENADA XL ( A D I M E N S I O N A L ) EN D I R E C C I O N DEL - V I ENTO

( m ) S i SL > 2 .35 : XL = SL - 1 . 6 5 ( I V . 8)

( 4 ) S i SL 5 2 .35 : SL r 1 .04 (XL)2 + 2 .05 ( X L ) 0 * 28 ( I V . 9)

En e l c a s o ( i v ) XL e s u n a f u n c i ó n d e S L y s e m u e s t r a e n l a

F i g . i v i

L a c o o r d e n a d a XL e s t a r e l a c i o n a d a c o n l a l o c a l i z a c i ó n d e l a

f l a m a e n l a b o q u i l i a .

F ) CALCULO DE LA E L E VAC ION ZL ( A D I M E N S I O N A L ) DE LA FLAMA SOBRE -

LA B OQU I LLA DEL QUEMADOR

Z L = 2 .05 ( X L ) ° - 28 ( I V . w

G) CALCULO DE LA RELAC ION ( R ) , DE EL MOMENTO DEL FLUJO DE GAS AL

122

1.0

F IG . IV . I RELACION ENTRE S L V X L PARA. S L ¿ 2.36

M O M E N T O DEL FLUJO DE V I E N T O C RU ZAD O

R = ( Pj U 32 ) / (Pau | ) (IV. 11)

CALCULO DE LAS C O O R D E N A D A S (DIMENSIONALES) DE LA FLAMA R E L A

TIVAS A LA B O Q U I L L A DEL Q U E M A D O R

ZL = ZL dj r'2 (IV. 12)

XL = XL dj R/2 (IV. 13)

CALCULO DEL CENTRO DE LA FLAMA

v i Z L

Xc = i Lc ~ ’T ( I V - 145 y C I V *

1) Este p r o c e d i m i e n t o no debe ser usado para:

U j/Ua > 110

2) Para una m e z c l a de gas e s flamab l e s , el limite

i nferior d e f l a m a b i l i d a d p u ede ser a p r o x i m a d o

con la s i g u i e n t e e c uación:

1 /CL = (Xi / C U )

Compo n e n t e s

124

E s t a e c u a c i ó n e s u n a a p r o x i m a c i ó n . CL = A i r e p a r a c o m p o

n e n t e s i n e r t e s . EL v a p o r n o e s e s t r i c t a m e n t e u n i n e r t e y e l u s o d e

e s t a s i m p l e r e g l a p a r a m e z c l a s d e v a p o r - h i d r o c a r b u r o s p u e d e n o s e r

e x a c t a .

3) L o s l i m i t e s d e f l a m a b i l i d a d i n d i v i d u a l e s ( C L i )

p u e d e n o b t e n e r s e d e l a s t a b l a s d e l a p é n d i c e A .

I V . 8 CALCULO DEL FLUJO DE CALOR P E R M I S I B L E

P a r a d e s f o g u e c o n t i n u o u s a r u n f l u j o t o t a l d e 600 B T U / h r p i e 2

T a b l a I I I . 6 y p a r a d e s f o g u e s n o c o n t i n u o s c o n s u l t a r l a m i s m a t a b l a .

„ _ F l u j o c a l o r . . .K Do pm n r ,U| = CD - Cp ( I V . 16)P e r m i s i b l e

CD = C a l o r p e r m i s i b l e , d e a c u e r d o a l t i p o d e

d e s f o g u e ( c o n t i n u o o i n t e r m i t e n t e ) B T U / h r . p i e 2 .

Cp = I n t e n s i d a d d e c a l o r p o r r a d i a c i ó n s o l a r

p r o p i o d e l l u g a r d o n d e s e e n c u e n t r e l o

c a l i z a d a l a p l a n t a .B T U / h r p i e 2 .

I V . 9 CACULO DE LA D I S T A N C I A DEL CENTRO DE LA FLAMA AL PUNTO DE I N T E N S I D A D DE CALOR P E R M I S I B L E CD)

125

O'(IV. 17)

D o n d e :

D' - D i s t a n c i a d e l c e n t r o d e l a f l a m a a l p u n t o d ei n t e r é s , p i e s .

F = F r a c c i ó n d e c a l o r r a d i a d o ( c o n s u l t a r c a p . I I I . 4)

Q = C a l o r t o t a l d e c o m b u s t i ó n , B T U / h r

K = F l u j o d e c a l o r p e r m i s i b l e = B T U / h r p i e 2.

L a d i s t a n c i a (.tí) c a l c u l a d a e s l a r e q u e r i d a d e l c e n t r o d e l a

f l a m a a l p u n t o má s c e r c a n o d e i n t e n s i d a d d e r a d i a c i ó n p e r m i s i b l e .

E l c e n t r o d e l a f l a m a e s t á l o c a l i z a d o a l a d i s t a n c i a Xc ---

( p i e s ) e n l a d i r e c c i ó n d e l v i e n t o y Z c ( p i e s ) s o b r e l a p u n t a d e l a —

D o q u i l l a d e l a c h i m e n e a . L a g e o m e t r í a d e l a s i t u a c i ó n s e m u e s t r a e n -

l a F i g . I V . 2

I V . 10 CALCULO DE LA ALTURA DEL QUEMADOR

Q W • LHV ( I V . 18)

P o r l o q u e a s u m i e n d o u n a d i s t a n c i a h o r i z o n t a l L s e p u e d e —

c a l c u l a r l a a l t u r a d e l q u e m a d o r ( H ) , d e a c u e r d o a l a f i g u r a s i g u i e n t e :

FIG IV 2 126

j. Íí _|

H = H 1 - Z c ( I V . 19)

2 2 20' = ( L - X c ) + H ’ ( I V . 20)

H 1 = ( D ' 2 - ( L - X c ) 2 ) ( I V . 21)

H = ( D’2 - ( L - X c ) 2 ) J- Zc (IV. 22)

127

Donde:

H = A l t u r a d e l q u e m a d o r ( p i e s ) , d e l n i v e l d e l

p u n t o d e i n t e n s i d a d p e r m i s i b l e a l a p u n t a d e l q u e m a d o r .

H' = A l t u r a d e l p u n t o m e d i o d e l a f l a m a ( p i e s ) ,

d e l n i v e l d e l p u n t o d e i n t e n s i d a d p e r m i s i

b l e a l c e n t r o d e l a f l a m a .

L = D i s t a n c i a d e l p u n t o d e i n t e n s i d a d p e r m i s j _

b l e a l q u e m a d o r ( p i e s ) .

D 1 = D i s t a n c i a d e l c e n t r o d e l a f l a m a a l p u n t o

d e i n t e n s i d a d p e r m i s i b l e ( p i e s ) .

S e p u e d e n o b t e n e r d i f e r e n t e s v a l o r e s d e H v a r i a n d o l a d i s t a n

c i a L . Con l o s v a l o r e s c o n o c i d o s D 1 y H s e p u e d e c a l c u l a r e l c a l o r r a

d i a d o e n o t r o s p u n t o s c e r c a n o s d e i n t e r é s .

F-Q ( I V . 23)4 71.(0,')*

D' = ( H' )Z + (L - X c)2 ( IV .24)

128

D onde :

Li D i s t a n c i a d e l q u e m a d o r a l p u n t o d e i n t e r é s

( p i e s )

D i s t a n c i a d e l c e n t r o d e l a f l a m a a l p u n t o d e i n t e r é s ( p i e s )

D,' t D 1 a m e n o s q u e s e a e n e l m i s m o r a d i o d e l p u n t o d e i n t e n s i

d a d p e r m i s i D l e .

I V . 11 CALCULO DE LA CONCENTRACION MAXIMA DE GAS TOX ICO A N I V E L DE P I S O

S u p o n i e n d o q u e l a f l a m a d e l q u e m a d o r s e e x t i n g u e m i e n t r a s -

e l s i s t e m a d e d e s f o g u e e s t á e n o p e r a c i ó n , ¿ C u a l s e r i a l a c o n c e n t r a

c i ó n m á x i m a a n i v e l d e p i s o y a q u e d i s t a n c i a s e r i a e s t a c o n c e n t r a

c i ó n ?

L a c o n c e n t r a c i ó n m á x i m a s e c a l c u l a p o r :

V 379 p i e 3 PM

L a d i s t a n c i a a l a c u a l e x i s t e l a m á x i m a c o n c e n t r a c i ó n s e

c a l cu la por

129

22-n

X máx(IV. 26)

D o n d e

C - C o n c e n t r a c i ó n a n i v e l d e p i s o , e n p a r t e s p o rm i l l ó n e n v o l u m e n

V = V o l u m e n e s p e c i f i c o d e l g a s t ó x i c o ( p i e 3 / l b )

M = P e s o d e l a d e s c a r g a d e l c o m p o n e n t e c o n t a m i n a ^t e . ( T o n / d i a )

D*z = C o e f i c i e n t e d e d i f u s i ó n v e r t i c a l

= V e l o c i d a d d e l a i r e a n i v e l d e p i s o (MPH)

H = A l t u r a d e l q u e m a d o r ( p i e s )

Dy = C o e f i c i e n t e d e d i f u s i ó n h o r i z o n t a l

X = D i s t a n c i a d e l q u e m a d o r a l p u n t o d e c o n c e n t r a

c i ó n m á x i m a .

n * = F a c t o r a m b i e n t a l

* V e r d a t o s e n A P I M a n u a l o n D i s p o s a l o f R e f i n e r y W a s t e s , V o l . I I

C a p i t u l o 9 , P á g . 53 .

C A L C U L O D E L Q U E M A D O R E L E V A D O P A R A U N A U N I D A D

T R A T A D O R A Y F R A C C I O N A D O R A D E H I D R O C A R B U R O S .

131

Y FRACCIONADORA DE HIDROCARBUROS .

V . 1 BASES DE D I S EÑ O PARA EL CALCULO DEL QUEMADOR

A) P R OP I E DA D ES DEL GAS DESFOGADO

a ) P e s o m o l e c u l a r ( PM) = 36. 32 I b / m o l .

b ) P o d e r c a l o r í f i c o i n f e r i o r ( LHV ) = 4260 B T U / l b (5* )

c ) T e m p e r a t u r a ( T ) = 580 °R

d ) R e l a c i ó n d e c a l o r e s e s p e c í f i c o s ( C p / C v )

0 T = 1.3132

e ) P r e s i ó n a l a e n t r a d a d e l q u e m a d o r CP) = 9 P s i g .

B ) FLUJO DEL GAS DESFOGADO ( s c f h ) = 39220 p i e 3/ h r .

C o n d i c i o n e s e s t a n d a r :

60 °F y 1 4 . 7 P s i a . = 3753 I b / h r .

V. C A L C U L O DEL Q UE M A D O R E L E V A D O P A R A U N A U N I D A D T R A T A D O R A

* P r o c e d i m i e n t o d e c á l c u l o ; c o n s u l t a r B i b l i o g r a f í a (5 )

132

C) BASES DE D I SEÑO PARA EL V I E NT O

a ) D i r e c c i ó n d e l v i e n t o : d e l N o r e s t e

b ) V e l o c i d a d d e l v i e n t o : 6 . 22 MPH

D) NUMERO DE MACH DE D I S EÑO ( N o . DE MACH) = 0 . 2 p a r a f l u j o s

c o n t i n u o s , ( v e r c a p i t u l o I V . 1 . D )

V . 2 CALCULO DE LA VELOC I DAD S O N I C A DE LOS GASES DESFOGADOS ( V s )

i ( 1 . 31 32 ) (580) ,V s - 223 \ ^ ■ -^2------ = 1021 .2 p i e s / s e g .

V . 3 CALCULO DE LA V ELOC I DAD DE S A L I D A DEL GAS ( V E )

VE = 0 . 2 ( 1 0 2 1 . 2 ) = 204 .24 p i e s / s e g .

V . 4 CALCULO DE LA VELOC I DAD REAL DEL FLUJO VOLUMETR ICO EN LAPUNTA DE LA CHIMENEA ( a c f s )

. _ 3 9 2 2 0 p i e 3 / h r x 1 0 . 7 3 Í ¿ I Í - L J 1 2 £ 3 ( 5 8 0 ) ° Ra c f s - _______________________________________ I b m o l QR__________________379.5 ( p i e 3 )t l (Jx 3600 s e g / h r x 14 . 7

133

acfs - 1 2 . 15 p i e 3 /seg.

V. 5 C AL CU L O DEL D I AM E T R O DE LA P U N T A DE LA C H IM E N E A (d)

( d ) = 12V - x = 3 . 3 P l g .71 204.24

12.1 5

E l d i á m e t r o s e d e b e a p r o x i m a r a 4 " n o m i n a l .

A p é n d i c e B d e l c r a n e ( t a b l a B-19) p a r a a c e r o i n o x i d a b l e : S T D , C e d .

40 S

D i á m e t r o e x t e n o r : 4 . 5 "

D i á m e t r o i n t e r i o r : 4 . 0 26 " = ( 4 . 0 2 6 / 1 2 ) ' = 0 .3 35 5 '

V . 6 CALCULO DE LA LONGITUD Y D E S V I A C I O N DE LA FLAMA

(METODO DE BRZUSTOWSK I )

A) I NFORMAC ION REQUER I DA DEL GAS DESFOGADO

a ) P e s o m o l e c u l a r ( M j ) = 36. 32 I b / m o l .

b ) D e n s i d a d ( ^ j ) = 0 .1403 l b / p i e 3 .

c ) V e l o c i d a d d e d e s c a r g a ( U j ) = 204 . 24 p i e s / s e g .

d ) D i á m e t r o i n t e r i o r d e l a p u n t a d e l a c h i m e n e a

( d j ) = = 0 . 3355 p i e s .

e ) V e l o c i d a d d e l v i e n t o (Uw) = 9.1 p i e / s e g . = 6 . 22 MPH

f ) D e n s i d a d d e l a i r e a m b i e n t e (Pa ) - 0 . 076 l b / p i e 3 .

g ) P e s o m o l e c u l a r d e l a i r e ( M a ) = 28 . 96 I b / m o l .

h ) C o m p o s i c i ó n d e l g a s e n f r a c c i o n e s m o l ( Y i ) .

COMPUESTO Y i

C02 0 .3 4

H2S 0 . 6 0

H20 0 . 0 6

134

B) CALCULO DEL L I M I T E I N F E R I O R DE F LA M A8 I L I DA D DE LA -

MEZCLA ( CL )

135

COMPONENTE FRACCION MOL L I M I T E I N F . DE FLAM. Y i / C L i

i Y i ( * ) FRACC. VOLUMEN

CL i

C02 . 34 - o

H2S . 60 0 .0 4 15

H20 .06 - Q

1/CL = 15

C02 y H20 s o n c o n s i d e r a d o s i n e r t e s .

* C o n s u l t a r l i m i t e s d e f l a m a b i l i d a d e n e l A p é n d i c e A.

1 / CL = 15 CL = 0 .0667

C) CALCULO DEL L I M I T E I N F E R I O R DE CONCENTRACION DEL C OMBUST I BLE ,CL ( AD I M E N S I O N A L )

CL = CL ( U j / U w ) ( M j / M a )

CL = 0 . 0 6 6 7 ( 2 04. 24 /9. 1) ( 36 .3 2/2 8. 96)

CL = 1 . 8 7 7

D) CALCULO OE LA COORDENADA SL ( A D I M E N S I O N A L ) DICL EN EL E J E DEL FLUJO DEL GAS

y a q u e CL > 0 . 5

SL = 2 . 5 1 ( C L ) ' ° " 625

SL = 2 .51 ( 1 . 8 7 7 ) ' ° ‘ 625

SL = 1 .693

Como:

SL < 2 .35 : SL = 1 .0 4 (XL)2 + 2 .0 5 (Xl P 1

En e s t e c a s o XL e s t á c omo u n a f u n c i ó n d e S L : F i g . (9 )

XL = 0 . 3 8

SL = 1 .0 4 ( 0 . 3 8 ) 2 + 2 .05 x ( 0 . 3 8 ) 0 ' 28

XL = 0 . 37

SL = 1 . 04 ( 0 . 3 7 ) 2 + 2 .05 « ( 0 . 3 7 0 ) 0 ' 28 = 1

XL = 0 .3 7

E ) CALCULO DE LA E L E VAC ION ( Z L A D I M E N S I O N A L ) DE

LA PUNTA DE LA CHIMENEA

ZL = 2.0 5 “(0.3 7) 0 '28

136

LA CONCENTRACION

28

1.71

.694

L A F LAMA SOBR E

137

F) CALCULO DE LA R E LA C I ON R; MOMENTO DEL FLUJO DEL CHORRO CONEL MOMENTO DEL FLUJO DE V I E N T O CRUZADO

D _ ( 0 . 1 4 0 3 ) x ( 2 0 4 . 2 4 ) *- “( 0 . 0 7 6 ) . ( 9 . 1 )

R = ' 929.91

G) CALCULO DE LAS COORDENADAS ( D I M E N S I O N A L E S ) DE LA FLAMA, RE L A T I V A S A LA PUNTA DEL QUEMADOR

Z L = 1 . 5 5 2 . ( 0 . 3 3 5 5 ) p i e s ( 9 2 9 . 914) '2

Z L = 15 . 88 p i e s .

XL = 0 . 3 7 . ( 0 . 3 3 5 5 ) p i e s . ( 9 2 9 . 9 1 4) ' '

XL = 3 .785 p i e s .

V . 7 CALCULO DEL CENTRO DE LA FLAMA

ZL = 1.55 2

Xc = = 1-8925 P ^ s

138

15 . 88 _ _ 0/Z c = — 2— p l e s

F i g . V . 1 L O C A L I Z A C I O N DEL CENTRO DE LA FLAMA

i-— i la --- 1

V . 8 P a r a e l f l u j o c o n t i n u o u s a r u n f l u j o t o t a l p e r m i s i b l e d e -

475 B T U / h r . p i e 2 ( i n c l u y e n d o l a r a d i a c i ó n s o l a r ) , y a q u e d e a c u e r d o

a l p l a n o d e l o c a l i z a c i ó n g e n e r a l , F i g . V . 2 , l a a l t u r a d e l q u e m a d o r

s e r i a m á s g r a n d e q u e l a a l t u r a a l a q u e s e e n c u e n t r a n l o s r a c k s y e l

e q u i p o m á s c e r c a n o . S e e s t a b l e c i ó q u e l a r a d i a c i ó n s o b r e l o s r a c k s

d e b e r í a s e r d e 200 B T U/ h r p i e 2 y d e 175 S T U / h r . p i e p a r a e l e q u i p o

E- U2

139

140

más cerca no . (F A-3Q0Q)

P a r a e l l u g a r d o n d e s e e n c u e n t r a l o c a l i z a d a l a p l a n t a , -

a s u m i r u n a i n t e n s i d a d d e r a d i a c i ó n s o l a r d e 300 B T U / h r . p i e 1 .

K = (475-300) = 175 B T U / h r . p i e * .

K = F l u j o d e c a l o r p e r m i s i b l e

V . 9 CALCULO DEL CENTRO DE LA FLAMA AL PUNTO DE I N T E N S I D A D PE_R

M I S I 8 L E

F = 0 . 5 y a q u e PM = 36 . 32 = 40

Q = ( 3 , 7 5 3 ) _Ü3 x 4260 J3TU = 15 987 780 B T U / h r .h r I b

D ' = / 0 . 5 x (15 . 99 x 1 o V , .V 4 « 7t~ T ('Í 7 5 ) ------- = 6 0 . 3 P 1 e s .

S e r e q u i e r e u n a d i s t a n c i a d e 6 0 . 3 p i e s d e l c e n t r o d e l a -

f l a m a a l p u n t o m á s c e r c a n o d e i n t e n s i d a d d e r a d i a c i ó n p e r m i s i b l e . E l

c e n t r o d e l a f l a m a e s t á l o c a l i z a d a a 1 . 9 p i e s e n d i r e c c i ó n d e l v i e £

t o y 7 . 9 p i e s s o b r e l a b o q u i l l a d e l a c h i m e n e a .

141

L O C A L I Z A C I O N D E L Q U E M A D O R (CB-3000¡

E l c e n t r o d e l á r e a d i s p o n i b l e r e l a c i o n a d a a l e q u i p o m á s

c e r c a n o , e s t a r á l o c a l i z a d a c o n l a s c o o r d e n a d a s i n d i c a d a s :

2 2L = ( 4 . 5 ) + ( 1 4 0 - 1 3 2 . 2 5 )

L = 8 . 9 6 m . ~ 9 m . ~ 2 9 . 5 2 '

142

H ’ = [ ( 6 0 . 3 ) 2 - ( 29 .5 2 - 1 . 8 9 ) 2 ] 4

H' = 5 3 . 6 p i e s .

H . = 5 3 . 6 - 7 . 9 4 = 45 . 66 p i e s .

En e s t e c a s o , c omo e l p u n t o d e i n t e n s i d a d p e r m i s i b l e s e -

e n c u e n t r a e n l a p a r t e s u p e r i o r d e l e q u i p o FA-3000, p a r a d e t e r m i n a r -

l a a l t u r a t o t a l d e l q u e m a d o r (H^. ) , s e d e b e s u m a r l a a l t u r a q u e t i é n e

e l r e c i p i e n t e FA-3000 d e s d e e l n i v e l d e p i s o t e r m i n a d o h a s t a e l p u n

t o d o n d e s e e s t á c o n s i d e r a n d o l a i n t e n s i d a d p e r m i s i b l e , F i g . V . 4

Ht = 45 . 66 + 8 .45 + 14

Ht = 68.11 p i e s .

H . = 68 . 5 p i e s .

S e p u e d e d e t e r m i n a r l a v a r i a c i ó n d e l a i n t e n s i d a d d e r a

d i a c i ó n e n e l e q u i p o FA-3000, e n e l l i m i t e d e b a t e r i a y l a v a r i a c i ó n

d e l a a l t u r a d e l q u e m a d o r p a r a v a l o r e s d i f e r e n t e s d e L .

V. 10 CA LC U LO DE LA A L T U R A DEL Q U E M A D O R (H)

143

F I O . V 4 R E L A C I O N D E L Q U E M A D O R C O N E L E Q U IP O M A S C E R C A N O

E . S . 1 0 . / . E .

I P NS E L E C C I O N Y D I SEÑO

DE UN QUEMADOR E L E V A D OT m 9t m

( • T O P N /Í L.19 04M «rn a n d «x F l o f t * Manual | b o l 7W**4»o

144

Como s e p u e d e o b s e r v a r e n L o s r e s u l t a d o s o b t e n i d o s , e l f l u

j o d e c a l o r p e r m i s i b l e c a l c u l a d o p a r a d i f e r e n t e s v a l o r e s d e 1 y —

q u e d a d e n t r o d e l r a n g o p e r m i t i d o p a r a e x p o s i c i ó n d e l p e r s o n a l e n I o s -

l í m i t e s d e b a t e r í a , ( c o n s i d e r a n d o u n m u r o d e 3 m . d e a l t u r a ) . S i n —

e m b a r g o s e p r e f i r i ó u b i c a r a l q u e m a d o r e n e l c e n t r o d e l á r e a d i s p o n i

b l e , p r e v i e n d o i n s t a l a c i o n e s c e r c a n a s d e o t r a s p l a n t a s a l l i m i t e d e -

B a t e r í a d e e s t a p l a n t a .

L a s c o o r d e n a d a s d e c o l o c a c i ó n d e l q u e m a d o r q u e d a r í a n e n t o n

c e s :

S : 4 . 5 m. = 1 4 . 76 p i e s .

E = 7 . 75 m . = 2 5 . 42 p i e s .

L o s r e s u l t a d o s d e l o s c á l c u l o s s e e n c u e n t r a n e n l a F i g . -

V . 5 .

V.11 CALCULO DE LA CONCENTRACION MAXIMA DE H jS A N IVEL DE P ISO

C m á x . = 3697 V-M-D*zfj- H 2 - ¿ y

145

Fl« V. S DIMENSION AMIENTO DEL QUEMADOR CALCULADO

E S 1 O 1 E

!PÑ\ S E L ECC I ON Y D I SEÑO DE UN QUEMADOR E L E V A D OH e r n á n d e z F lo r e s M an u el | b o l

146

34'~3 x ( | f ) = 1 2 .43 p i e J /lb

3753 I b / h r d e g a s d e s f o g a d o

y h 2s = ° ‘ 6

W = 3753 = 103 .33 I b m o l / h r3o.

WH2S = 103 .33 ( 0 . 6 ) = 61 . 998 l b < n o l / h r

WH2S = 2107.93 I b / h r .

2107 .93 I b / h r h r „ T o nM = r=-= T773— r m — »2 4 j r = 22.9952 . 2 x 10 I b / t o n . d í a d í a

D* = 0 .13

6 .22 MPH V e l o c i d a d e n e l l u g a r d e l a p l a n t a

Hy = 7 5 . 4 5 '

D* = 0 .13

n * = 1 / 4

147

. . _ 3679x ( 1 2 . 4 3 ) * ( 2 2 . 9 9 5 ) x ( 0 . 1 3 )C m a x . - ----------------------------------------6 . 22■(68 . 50) x ( 0 . 1 3 )

C m á x . = 36 . 03

C m á x . = 36.03/1000 = 0 . 03 6 ppm . v o l u m e n

„ , _ / 6 8 . 5 0 \ 2 ’ 025X m á x * V 0 . 1 3 7 = 1290 p i e s .

EL L í m i t e d e t o x i d a d a c e p t a d o g e n e r a L m e n t e p a r a e L H^S e s

d e 20 p p m . L o s c á l c u l o s m u e s t r a n q u e l a c o n c e n t r a c i ó n m á x i m a d e —

l -y ! a n i v e l d e p i s o e s d e 0 .036 p p m . a u n a d i s t a n c i a d e 1290 p i e s

d e l a a l t u r a d e l q u e m a d o r . P o r l o q u e l a a l t u r a c a l c u l a d a d e l q u e m a

d o - d e 6 8 . 5 0 ' e s a d e c u a d a p a r a e s t a s i t u a c i ó n a n o r m a l d e l d e s f o g u e .

l a s d i m e n s i o n e s y e l t i p o d e q u e m a d o r s e l e c c i o n a d o p a r a

l a U n i d a d T r a t a d o r a y F r a c c i o n a d o r a d e H i d r o c a r b u r o s , d e l e j e m p l o

p r o p u e s t o , s e p r e s e n t a n e n l a f i g . V . 6 .

14S

E . S . / . O . 1 . E

t R NS E L E C C I O N Y D I S E ÑO

DE UN QUEMADOR E L E V A D OH • m anda* F l o r a * M anual 1 bol 7 6 2 2 4 K

149

COMPONENTES DEL QUEMADOR ELEVADO .

CLAVE D E S C R I P C I O N

N I S A L I D A DE LA CHI MENEA A LA ENTRADADEL QUEMADOR

N2 ENTRADA DEL GAS DESFOGADO

N3 DREN

C I CONEXION DE I G N I C I O N DEL P I LOT O

C2 CONEXION DEL GAS DEL P I LOT O

C3 CONEXION DEL DREN DEL SELLO MOLECULAR

C4 CONEXION DE I G N I C I O N DEL P I L O T O A N I V E L DEL P I S O

C5 CONEXION DEL GAS DEL P I L O T O A N I V E L DEL P I S O

A ENTRADA DE MANO

I M I R I L L A DE I NS P E C C I O N DEL SELLO MOLECULAR

150

A P P E N D I X AT a b l k A —1 Summary ojhmxts ojfiammabxlity,

Uncer tomptraiurt hmiit ( Tl) , and mxmmum a\Uo\ffnUvm tenpemturea ( A I T ) oj \ndicidual Qcutt and c o p o ? i t n a ir ai atmosphenc pressure

A c e t a ] .............................A oetaldehyde .................A w tlo « i d ......................A eetio anhydrida..........A e e ta n lL d e ...................A a e t o n e .. . ......................A ce top h en on e ...............A oety la ceton e . . . .A o e ty l c h lon d e .............A ee tr len e .........................A oróle i n .............A cry lom trile ...................A oeton e C yanohydrinA d lp le a ok L ....................A ldol .............A lly l « lc o h o l .AU yl ita m e ................A lly l b r o m id e .. ____A lly l ch lo r id e .. e -A m :n od ip h eny l _A m n o a l i . _____« -A m y l acetate . « -A m y l a lcoh o l . . tari-A m yl a lco h o l. . * -A m y l ch lond e fart-A m yl c h lo n d e .. » -A m y l ether.A m y l n it r it e . . . « -A m y l propiotiato .A m y le n e .. . .............A ñ il»

Llm lU o f flam* m a bílity (volum e-

peroent)

m4..A a th r a e e n e ____« -A m y l n it r a U ..B en zcne___B e n ty l bcn xoate . B en iy l c h lo n d e .. B ie re lo h e iy l. . . B lp h e n y l . . . . . . 3 -B lphenylam ine B r o m o b c n ie n e . .. B utadiene (1 ,3 ) . . . . «•B utane. 1 ,3 -B u U n d lo l..B u t*n e-1 ................ .B uten « -2 ....................« -B u ty l acetate «• B u tyl a lcohol • « -B u ty l alcohol .. terl-B utyl a lc o h o l . . fert-B utyl a m in e .. . «• B u ty l ben jene

1 I4. 0

‘ 5 .4* 2 .7 « 1 0Z fl* 1 1• I 7• 5. 0

2 .5 2.8 & 0 22• 1 6 ♦ 2 02 52 2

' 2 . 72 0 08

15 > 1 0 > 1 4* 1 4* 1 fl* 1 5

« 7* l 0 « 1 0

1 4 » 1 2 ' to1 i* 1 3

♦ 7« 1 2 ‘ 65* 70* 8 * 2 62 0 1 8« 1 9 1 fl

1 7• 1 4• 1 7 ' 1 7 1 1 9 ' 1 7

» 82

10031

4. 128' 7 1 • 10

8 .7 1 8. 3

• 7 9

•5. 1

(,7¿)

12 8. 4

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««c -B u ty l b e n * e n e .. . .U r t-B u tjl b en ien e___« -B u ty l brom ide .B u ty l c e l lo e o lv e ____n -B u ty l c h l o n d e . . . . , « -B u ty l f ó r m a t e . . . .n -B u tr l « tc a r a te____B u tyrlo a c id .« - B u t r y o la c t o n e . . . .C arbón d itu lfld o_____C arbón m o n o x id o .. . C h l o r o b o n z o * e . . . . . .m -C reeol........................C roton a ld eh yd e .C u m en e . ______ . . . . .C yanogcn ___ _____C y cloh cp ta n e _____C y c lo h c x a n e . . . . . . . .C ycIoh cT an ol................C ycloh oven e ____C ycloh ex y l a c e ta te .. .C jc lo p r o p a n e ...............C y m e o e . ___ _D ecab ora n e .D eca lm ...................... ..n -D eca n e ...................D eu tcriu m ____D ib ora n e . .D iesel fuel (60 ce tañe)D ie t h jl am in e___D iethyl anahne ____1 ,4 -D iethyl ben xen e .. D iethy l c y c lo h e x a a e .. D iethyl e th er . — . . 3 ,3 -D iothyI pentane .D iethyl k c to n e .............D O sob u iy l c a r b in o l.. . DOso bu ty l ketone 2-4, D ü - to c y a n a te . . . .DU >opr»pyl e th er____D im ctliy l a m in e .. .2.2- D im ethyl b u ta n e . 2 3 -D im ethyl b u ta n e .D im eth y l d eca lm ____D i m ethyl dichloroai-

l a n e .............................D im eth y) e th er . n ,n -D iruethyl form a-

m id e ..............................2 .3 -D im ethy! pentane. 2,2- Df m cih y l p ropa n e . D im ethyl íu lfiü e . . . . D im ethyl lu lfox ide.D io x a n e . . .D ip c n u n e . . ___ _D lpbeny la m in e____

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AWtNDIX A. 151

D iphanyt e th er_____D ipk enyl m ethane.D iv lav l ather .» -D o a o c a n « ________E t h a n e . . . . . . . . . .E thyl a catata______E thyl alcohol . . . . .E thyl a m in e . . . .E thyl benzena______E thyl ch loride _E thyl cyc lob u tan e E thyl cyclohexane E th y l cyc lop cntan e _E thyl fó rm a la ___E th y l l a c t a t e ____E th y l m erca p ta n ..E th y n itrate___E thyl n ltn te .................E tb y l propionate E th y l p rop y l etherE th y l»n c ...............E th ylenetm ine. . . E thylene g ly co l . . E thviene o x id e . . . . . F u n u ra i a l c o h o l . . . . . Gaaollna

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G lycerine . ______n -H epton e .............a H e x a d e c a n e . .n -H exa n e ........................n -H exy l a lcohol n -H exy l etherH yd ra zin e . .H ydrogen .............H ydrogen cyariide . . H ydrogen tulfide Iaoam yl aocia te laoam yl a lco h o l., laobutane .Iuob u ty l alcohol . Iaobuty l benzene. . l* ob u t> l fo rm a to .. . .Iaob u ty len e . ____ .Iaopentana ___ __Iaophoronela opropy la ccta tela opropyl a k o h o l ___Iaopropyl biphenyl J et fu d

JP —4........JP-e......Keroam e M ethano M ethyl a có ta te . M othyl acetyU .no. . M i-thyl a l c o h o l . . M eth> 1 am m o . . M eth yl brom d e . . 3 -M eth y l butrne-1 M eth yl butyl lcotono M ethyl cellosolve . M eth yl c d loao lve a ís

la teM eth yl e th y l athtr .

I n footaote* at « » l H

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b i n o l . . . .......................M eth yl laoprcpaoyl

ketone . . . . . . .M eth yl la cta ta .m- M ethyl naphthalena2, M ethyl p en taa a___M eth yl p r o p .o n a t a .. . M '-th y l p ropyl ketona.M oth yl atyrene...........M eth yl v ia y l e th e r .. M ethylene c h lo n d e .. M onoiaopropyl b icy -

clohexyl2- M onoiaopropyl b lp h tn y l....................

M ono m ethy Ihydra- x ln e . . . . . . . . . . . .

N aphtha lena________N ico tin a . . . .X itroeth a n e..................N itro m e th a n e .______1-N itrop rop a n e ____2- N itro p ro p a n a .____n -N on an e ____ _a-O cta n e . . . . . . ___P a ra ldehyde _Pentaborana.................n -P e n ta n e ___________Pcxitam athyiene g ly

c o l . ...................... .......P lithallc a n h y d r id e ..3 -Pico Un a ____P m ane.............................P r o p a d le n » . .. . . . . . .P r o p a n e . . . . . . . ___1,2- Propan d i o l _____fi P ropiolactone . . . l ’ r o p io n a ld e h y d e ... « -P r o p y l a c ó ta te .. .« -P r o p y l a lcoh o l___P ropyl am ine P ropyl ch lo n d e____» P ropy l ni trata___i r op jlen e ..........I 'rop y len e .ilch lon d eI ropylene g ly c o l___I ropylene o x i d e . . . . . .

1‘ ropargyl a lc o h o l . .(Ju ln o lln e . _______M y rene_______________Su lfur ................................/> -Tcrpheiiyl . . . . . n -T etradccane . . . 1 etrahydroíurana . . . l e t r a l w . ..........

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152

P L A JU M A B IL r rT CHARACTESIST1C8 OF C O M B U ST IB LE O A S IS AND VAPOR3

T a » l* A—/ . Svmmqry of limito o jbilify, lower Um-ptraiurt limita (Ti) and mínimum auioipnition temperaturat (A IT ) o j individual potes and vapor* in a ira í atmosphtne prn9ur*—C ontinued

C o m b u s t ib le

2 ,2 ,3 ,3>Tetram ethylpCDtUI------T e tr a m e th y le a e g ly-

o o l ..T o lu e n o . . . . . . .T r ic h lo ro e th an e .T r ic h lo ro e th y le n e ---T r ie th y l a m in e . . ____T r ic th v le n e g ly e o L . . .2 .2 .3-Trim ethyl bu-

t i n i _____T r im e th r l tm ic e ____2 .2 .4-Trfm ethyl pen

t a n e _______T r im e th y le o e g ly c o l . .T r lo x a n e ____________T u rp e n t in e ____U n aym m e tr ic a l d i-

m e th y lh y d r a w n e ___V in y l a c e ta te _______V in r l c h l o r i d e . . . . .« - X y le n e . . . . . . . . .• - X v l e n e . . . . . . . . . .p -X y le n e .

L im ita o f f l im * m a b i l i t y (vo lum e-

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153

L o s v a l o r e s e s t a b l e c i d o s e n e l c a p i t u l o I I I p a r a : f r a c c i ó n d e

c a l o r r a d i a d o , f l u j o s d e c a l o r p e r m i s i b l e s p a r a e x p o s i c i ó n d e t p e r s o n a l y

e l e q u i p o , l a c o n s i d e r a c i ó n d e q u e l a r a d i a c i ó n p a r t e d e u n p u n t o d e l c e n

t r o d e l a f l a m a y a d e m á s l a s e c u e n c i a d e c á l c u l o p r e s e n t a d a e n e l c a p i t u l o

I V , s o n c o n s i d e r a d o s c om o l o s m á s c o n f i a b l e s p a r a e l d i m e n s i o n a m i e n t o d e -

u n q u e m a d o r e l e v a d o .

L a a p r o x i m a c i ó n d e l p u n t o d e o r i g e n p a r a e l f l u j o d e c a l o r r a

d i a d o e s a d e c u a d o p a r a e l d i s e ñ o d e l q u e m a d o r , a u n q u e e n a l g u n o s c a s o s , l a

c o m p e n s a c i ó n d e l á n g u l o d e o b s e r v a c i ó n p u e d e m e j o r a r l o s r e s u l t a d o s .

S e o b t u v o u n v a l o r d e l f a c t o r F d e 0 . 2 5 p a r a g a s e s d e P . M . a p r o

x i m a d o a 17. E l A P I RP-521 r e c o m i e n d a u n v a l o r d e F = 0 .25 p a r a e l M e t a n o -

( P . M . = 1 6 ) . P a r a g a s e s d e p e s o s m o l e c u l a r e s m a y o r e s a 40 s e c a l c u l a r o n v a

l o r e s d e F d e 0 . 4 u t i l i z a n d o v a p o r y 0 . 5 s i n i n y e c c i ó n d e v a p o r . En l a s

p r u e b a s r e a l i z a d a s , l a v e l o c i d a d d e s a l i d a d e l g a s d e s f o g a d o n o i n d i c a m £

g ú n e f e c t o a p r e c i a b l e s o b r e e l f a c t o r F .

E l m é t o d o d e l l i m i t e i n f e r i o r d e f l a m a b i l i d a d d e B r z u s t o w s k i

p a r a c a l c u l a r l a l o n g i t u d y d e f l e c c i ó n d e l a f l a m a e s e l m á s r e c o m e n d a d o ,

y a q u e l o s v a l o r e s c a l c u l a d o s c o n e s t e m é t o d o s e a p r o x i m a n m á s q u e l o s v a

l o r e s d e l A P I RP-521 a l o s d a t o s e x p e r i m e n t a l e s o b s e r v a d o s e n l a s p r u e b a s .

C O N C L U S I O N E S

L o s v a l o r e s d e f l u j o s d e c a l o r p e r m i s i b l e p a r a e x p o s i c i ó n d e l -

p e r s o n a l p r o p u e s t o s p o r e l A P I RP-521 ( C a p . I I ) s o n m uy c o n s e r v a d o r e s ; -

l o s v a l o r e s r e c o m e n d a d o s e n e l c a p í t u l o I I I s o n m á s a l t o s y c o n f i a b l e s .

L o s n i v e l e s d e r u i d o p e r m i t i d o s p a r a l a e x p o s i c i ó n d e l p e r s o

n a l p r o p u e s t o s p o r e l A P I RP-521 s o n d e m a s i a d o a l t o s , l o s v a l o r e s r e c o

m e n d a d o s s e d a n e n e l c a p í t u l o I V .

D e b i d o a l o s a L t o s n i v e l e s q u e s e o c a s i o n a n e n u n a d e s c a r g a -

d e g a s e s , s e r á n e c e s a r i o e l d i s e ñ o e s p e c i a l d e b o q u i l l a s p a r a o p e r a r a -

0 . 5 M a c h o v e l o c i d a d e s m á s a l t a s .

Ya q u e l o s v a l o r e s y m é t o d o s e s t a b l e c i d o s e n l o s c a p í t u l o s -

I I I y I V s o n e l r e s u l t a d o d e l a c o m p a r a c i ó n d e p r u e b a s r e a l i z a d a s e n q u e

m a d o r e s e l e v a d o s i n d u s t r i a l e s , e s t o s v a l o r e s y m é t o d o s s o n c o n s i d e r a d o s

c o m o l o s m á s c o n f i a b l e s h a s t a e l m o m e n t o , s i n e m b a r g o n o d e b e n s e r c o n s i

d e r a d o s c o mo d e f i n i t i v o s .

P a r a o b t e n e r l o s v a l o r e s y m é t o d o s q u e s e a n c o m p l e t a m e n t e c o n

f i a b l e s , e s n e c e s a r i o l a r e a l i z a c i ó n d e s u f i c i e n t e s p r u e b a s ( s e m e j a n t e s

a l a s d e s c r i t a s e n e l c a p í t u l o I I I ) e n q u e m a d o r e s d e d i f e r e n t e s a l t u r a s

y d i á m e t r o s , c o n g a s e s d i s t i n t o s y a f l u j o s y c o m p o s i c i o n e s v a r i a b l e s , a

d i f e r e n t e s v e l o c i d a d e s d e v i e n t o , e t c . y a d e m á s d e s a r r o l l a r l o s m o d e l o s

m a t e m á t i c o s q u e m e j o r s e a p e g u e n a l c o m p o r t a m i e n t o r e a l d e l a c o m b u s t i ó n

e n l o s q u e m a d o r e s e l e v a d o s . E s t o o b v i a m e n t e r e s u l t a c o s t o s o y r e q u i e r e

t i e m p o , s i n e m b a r g o e s n e c e s a r i o q u e s e s i g a n r e a l i z a n d o p r u e b a s y e s t u

d i o s h a s t a l l e g a r a u n m é t o d o t o t a l m e n t e c o n f i a b l e .

154

B I B L I O G R A F I A : (.*)155

1 . - A P I R P - 5 2 1 " G u i d e f o r P r e s s u r e R e l i e f a n d D e p r e s s u n n g

S y s t e m s " p r i m e r a e d i c i ó n , S e p t . 1 9 6 9 .

2 . - K e n t 6 . R . " P r a c t i c a l D e s i g n o f F i a r e S t a c k s " , H i d r o c a _ r

b o n P r o c e s s i n g V o l . 4 3 , A g o s t o d e 1 9 6 4 .

3 . - T . A . B r z u s t o w s k i " F l a r i n g i n t h e E n e r g y I n d u s t r y " . -

E n e r g y C o m b u s t . S c i . , V o l . 2 , 1 9 7 6 .

4 . - A P I ' s M i d y e a r R e f i m n g N e e t i n g H o u s t o n . " F i a r e D e s i g n

B a s e d o n F u l l - S c a l e P l a n t D a t a " , M a y 1 2 - 1 5 , 1 9 8 0 .

5 . - T a n , S o e n H . , " F i a r e S y s t e m D e s i g n S i m p l i f i e d " , H i d r o -

c a r b o n P r o c e s s i n g J u m o 1 9 6 7 , V o L . 46 N o . 1

6 . - A P I " M a n u a l o n D i s p o n s a l o f R e f i n e r y W a s t e s " , V o l . I I .

7 . - F l a m m a b i l i t y C h a r a c t e r i s t i c s o f C o m b u s t i b l e g a s e s a n d v a p o r s .

M i c h a e l G . Z a b e t a k i s , U . S . D e p a r t a m e n t o f C o n f e r e n c e

N a t i o n a l T e c h n i c a l I n f o r m a t i o n S e r v i c e .

8 . - M a n u a l d e l I n g e n i e r o Q u í m i c o .

R o b e r t H . P e r r y / C e c i l H . C h i l t o n , q u i n t a e d i c i ó n . M e . G r a w H i l l .

9 . - N o t a s d e F L A R E G A S C O R P O R A T I O N , ( R e p r e s e n t a n t e e n M é x i c o : I n g e n i e r í a T e r m o I n d u s t r i a l , S . A . )

1 0 . - F u r n a c e O p e r a t i o n s , R o b e r t D . R e e d

G u l f P u b l i s h i n g C o m p a ñ y , t e r c e r a e d i c i ó n .

instituto politecnico nacional - tesis.ipn.mx · la eliminación de desechos en las industrias del...

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