DISEÑO DE ATMOSFERAS

Diseño del sistema de descarga a la atmosfera EMJA

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Evaluar el caudal máximo (simultaneidad)

Casos:

Falla de utilities: complejo de analizar. Puede afectar a todo el establecimiento

industrial. (Corte total o parcial de energía o agua de enfriamiento)

Incendio: Considerar la máxima simultaneidad. En ausencia de otra información,

se considera que el área afectada por el incendio se limita a una superficie de 230

a 460 m2 (API Std 521 Ed 2007 Secc 7.1.2)

Descarga directa a la atmósfera

Cuando no existe un sistema de flare (ej: gasoductos, plantas de almacenaje de

LPG)

Potenciales problemas a analizar:

o No formar mezclas inflamables a nivel de suelo.(analizar con modelos de

dispersión o con gráficos del API 521.) Se requiere una buena velocidad en la

descarga. En caso de ser necesario, agregar válvulas de seguridad escalonadas

para manejar descargas pequeñas)

o No superar niveles de toxicidad a nivel de suelo

(ej gases con SH2) Analizar con modelos de dispersión.

• En caso de ignición, no superar niveles admisibles de radiación

Antorchas elevadas

Permiten la combustión en forma segura, con bajos niveles de radiación

TIPOS CONSTRUCTIVOS


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Antorchas elevadas

Humo: por combustión incompleta. Se elimina inyectando fluidos que promuevan turbulencia

(vapor o aire


3


4

Métodos para evitar el retroceso de llama

Sellos líquidos

Ventajas:

Mantiene presurizado el header

Permite dirigir descargas a distintos sistemas según presión

Reduce el consumo de N2 de purga en la puesta en marcha

Métodos para evitar el retroceso de llama

Gas de purga

API 521: El gas de purga debe permitir reducir la concentración de O2 a un 6% a una

altura de 25 ft por debajo del tip

Q(Sm3/h)= 31.25.D3.46.Σxi0.65.Ki

xi= fracción molar del componente i


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Valores de Ki

H2: +5.783 C2H6: -1.067 He: +5.078 CO2 : -2.651 CH4: +2.328 C3H8: -2.651 N2: +1.067 (sin viento) C4+: -6.586 N2:+ 1.707 con viento

METODOS PARA EVITAR EL RETROCESO DE LLAMA

Sellos moleculares y sellos dinámicos

Permiten reducir el caudal de gas de purga

Sin sello: Velocidad de gas de purga: 0.2 a 0.5 fps

Con sello: 0.01 a 0.04 fps

Fórmula de TOTAL

Sin sello: Sm3/h = 24000D3.MW-0565

Con sello: Sm3/h=12000D3.MW-0565

D en metros (valores muchos mayores)


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Cálculo de la intensidad de radiación sobre un determinado punto del suelo

API RP 521 cubre el diseño de antorchas subsónicas. Se admite una velocidad en la

descarga que produzca un número de Mach entre 0.2 y 0.5

Efectos de la radiación térmica BTU/h.ft2 Kw/m2 Tiempo para

alcanzar el

umbral de

dolor (seg)

550 1.74 60 Valor al cual personal con vestimentas

apropiadas puede estar permanentemente

expuesto

740 2.33 40

1500 4.73 16 Intensidad a la cual se pueden realizar

operaciones de emergencia de varios

minutos de duración por personal sin

escudos pero con vestimenta adecuada.

Deshidratación de la vegetación

3000 9.46 6 Valor máximo admisible para lugares a los

que el personal puede tener acceso (por

ejemplo la base de la antorcha) La

exposición se limita a algunos segundos

(suficiente para escapar)

Ignición de la madera

5000 Valor admisible para estructuras sin acceso

de personal

6300 19.87 2


7

Para antorchas sónicas consultar al proveedor

Antorchas: Longitud de llama vs calor liberado

Y = Long de llama en metros X= calor liberado watts


8

1: fuel gas

2: gas de pozo

3: gas reciclo de reforming catalítico

4: efluente reactor reforming catalítico

5: unidad deshidrogenación

6, 7 : H2

Cálculo de la intensidad de radiación sobre un determinado punto del suelo

Q= Energía liberada KW

D= Distancia al epicentro (m)

F= Fracción de calor irradiado

K= intensidad (KW/m2)

τ = Fracción transmitida a través de la atmósfera

. .

4. .

F QD

K


9

1/16 1/16100 30

0.79humedad relativa % D


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Distorsión de la llama por el viento

Knock out drum

Objeto: Separar líquidos

Las cañerías deben tener pendiente hacia él. De no ser posible hay que instalar otros en

puntos intermedios con sus correspondientes sistemas de bombeo

Diseñar como separador para eliminar gotas de 300 micrones según el método del API 521

Prever adecuada capacidad de bombeo. Tener cuidado con la posibilidad de descarga de

líquidos fríos que podrían flashear en la bomba

Diseño de colectores (descarga subsónica)

Componer el mapa de caudales para cada escenario

Adoptar velocidad de descarga Ma= 0.2

Comenzando desde la punta del flare a presión atmosférica ir calculando hacia arriba,

verificar que no se exceda la máxima contrapresión en ninguna válvula ni se exceda el

rating de las bridas

Δy ΔxY= o

L L

u velocidad vientoX=

uj velocidad del jet

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