Ingeniera de Servicios Auxiliares

O B J E T I V O S: INGENIERIA DE SERVICIOS Dado que cualquier industria de proceso requiere de servicios auxiliares como combustibles, agua, vapor, aire, refrigeracin, etc., es necesario que el Ingeniero Qumico cuente con los conocimientos que le permitan seleccionar, especificar y disear los equipos y sistemas de manejo de combustibles, tratamiento de aguas, generacin y distribucin de vapor, conversin de energa y produccin de refrigeracin.

Unidad 1: El concepto de los servicios auxiliares1.1. Tipos de servicios auxiliares.Que es un servicio auxiliar?

Es todo aquello que nos ayuda a llevar acabo un proceso, incluye a las instalaciones y servicios.

Es un conjunto de elementos que se aportan a una unidad desde una fuente externa tales como: combustible, vapor , electricidad, agua, aire, refrigeracin, etc. Todo esto para lograr un buen funcionamiento de la planta, proceso u equipo bajo operacin.

Clasificacin de los servicios auxiliaresLa clasificacin se realiza en base a:

La importancia dentro del proceso

Al tipo de servicio prestado

Al uso que se les da dentro del proceso

1. Por su importancia dentro del procesoa) PrimariosAgua ( de proceso, de enfriamiento, para calderas, etc.)Aire (comprimido, para uso de instrumentos, para calderas, ventilacin, refrigeracin, etc.)ElectricidadVapor (calderas, bombas, precalentadores, turbinas, etc.)Otros (gases, sales).a) SecundariosSistema de eliminacin de desechos (gases, vapores, slidos, lquidos)Plantas de tratamiento de aguas (purificacin de agua potable, tratamiento de agua residual, etc)MantenimientoTransporte Comedor

2. Por el servicio que proporcionan

3. Por su uso.

En unaplantadonde se fabrican tamales se requieren los siguientes serviciosauxiliares:

Extraccin de humoFumigacinSanitarios.BotiqunSalida de emergencias.Comedor de empleados.

La distribucin del equipo y la maquinaria en el rea de trabajo es un problema ineludible en el diseo de plantas industriales.

Esta ordenacin fsica de los elementos industriales incluye espacios mnimos entre equipos, maquinaria, almacenamiento y otras actividades o servicios.

La localizacin del equipo tiene una influencia vital en la eficiencia de las plantas qumicas.

DISEO DEL PLOT-PLANEl plano de localizacin del equipo est relacionado con el arreglo espacial y tiene una influencia vital en la eficiencia y utilidad de las plantas qumicas.

Las buenas prcticas de distribucin consiguen un balance econmico de los requerimientos de seguridad, construccin, mantenimiento, operacin, futuras expansiones y las variables de proceso como flujo por gravedad o altura positiva de succin de bombas.

PLANO DE LOCALIZACION GENERAL DE EQUIPOEl plano de localizacin general del equipo es un documento crtico en el diseo y construccin de una planta de proceso; es un dibujo de la unidad en planta, en el cual se encuentran distribuidos y localizados todos y cada uno de los equipos; adems se presentan en l los edificios, estructuras principales, caminos y vas frreas; sistemas de acceso a la planta, estructuras adyacentes, reas de almacenamiento y administracin, as como el rack de tuberas y lo necesario para una operacin eficiente de la planta.

CRITERIOS PARA DISEAR EL PLOT-PLAN

Deben tenerse en cuenta los siguientes criterios:

- Escala y alcance de la operacin- Limitaciones existentes de lugar- Consideraciones de seguridad- Supervisin de operacin.- Suministro de servicios- Requerimientos de manejo de materiales.- Conveniencia en el mantenimiento.- Economa en la construccin.- Expansin futura o posibles adiciones

INFORMACION PARA INICIAR EL PLOT-PLANSe precisa la siguiente informacin:

- Localizacin del lugar geogrfico para la planta.- Mapa topogrfico.- Localizacin de caminos y carreteras de acceso al lugar. Datos climatolgicos, vientos dominantes y reinantes.- Condiciones del suelo.- Informacin bsica del contrato.- Especificaciones y estndares de trabajo.- Requerimientos del cliente.- Diagramas de flujo de proceso.- Dimensiones preliminares del equipo.- Equipo y subestaciones elctricas.- Localizacin de acometidas de servicios incluyendo corriente elctrica.- Dimensiones preliminares de edificios.- Informacin de plantas similares.

OTROS BENEFICIOS DE UNA BUENA DISTRIBUCIONUna buena distribucin del equipo puede lograr las siguientes beneficios:

Reduccin del riesgo para la salud y aumento de la seguridad a los operadores.

Elevacin de la moral y la satisfaccin del operador.

Incremento de la capacidad til del terreno.

Disminucin de retrasos en la operacin del proceso.

- Se facilita el mantenimiento del equipo, etc.

CONSIDERACIONES PARA LA LOCALIZACION DEL EQUIPOConocidas las limitaciones del lugar, la reglamentacin aplicable y los estndares, se estar en condiciones de realizar el plano de localizacin detallado

RECIPIENTESLos recipientes de proceso y sistemas de servicio son usados para mantener volmenes de lquido por un perodo especfico de tiempos y para la separacin de lquidos inmiscibles con diferentes densidades. Estos recipientes pueden ser de dos tipos: verticales y horizontales.RECIPIENTES VERTICALES

Los recipientes verticales grandes, al igual que las torres, debern ser localizados de 2,5 a 3 dimetros alejados entre s, de centro a centro.

Los acumuladores verticales pequeos debern ser espaciados de 3 a 4 dimetros alejados entre s (centro a centro). Los tanques de surge se deben alinear con torres.

RECIPIENTES HORIZONTALES

Montados a nivel de piso, buscando siempre que haya armona con el flujo de proceso y que las lneas de tuberas se acorten.

Los acumuladores se localizan junto y prximo al nivel de montaje de los condensadores.

Los acumuladores horizontales de reflujo debern ser espaciados alrededor de 2 dimetros alejados entre s.

Los recipientes con grandes volmenes de lquido debern ser instalados a una altura pequea y preferiblemente a nivel de piso. De hecho, todos los recipientes incluyendo torres e intercambiadores deben localizarse a nivel de terreno si se considera que no hay factores especiales de proceso que requieran la elevacin del equipo

Las elevaciones mnimas son:

- Recipientes: 0,9 a 1,5 m desde el fondo al suelo.- Torres: 0,9 a 1,5 m de altura de faldn.- Intercambiadores: 0,7 a 1,3 m desde el fondo al suelo

TANQUES DE ALMACENAMIENTO

El almacenamiento intermedio en recipientes se lleva a cabo frecuentemente en reas adyacentes a las unidades de proceso con las bombas de transferencia localizadas a lo largo de esta rea (Fig. 1). Los tanques de almacenamiento final, normalmente, estn alejados del rea de proceso.

SEPARADORES

La distancia mnima a las unidades de proceso pueden ser de 100 pies para intentar localizar lejos de los edificios y caminos principales sujetos a trfico pesado.

ESPESADORES

Debido a su gran dimetro, los espesadores son normalmente localizados fuera de espacios cerrados y lejos de las reas de proceso, de modo que no tomen u ocupen el valioso espacio de proceso.

EVAPORADORESLa altura mnima de un evaporador est determinada por los requerimientos de NPSH (Net Positive Suction Head ) de la bomba de producto. No es buena prctica poner la bomba en una fosa localizada directamente bajo el evaporador para obtener dicho requerimiento, dado que en algunas ocasiones es necesario bajar la calandria.

Las secciones horizontales debern evitarse en las piernas baromtricas y las piernas idealmente debern ser verticales.

Tambin se proveern plataformas para propsitos de limpieza de cada boca manual, permitiendo 4 m2 de plataforma libre por cada abertura, adems la plataforma puede ser necesaria para la limpieza del haz de tubos y la reparacin de stos. Debe dejarse espacio para el uso de limpiadores mecnicos de tubos y para la remocin y reemplazo de los tubos. Esto puede significar tener un tablero removible arriba del evaporador.Debe proveerse de espaciamiento necesario para agregar tubera y vlvulas adicionales, de modo que cada evaporador pueda ser sacado de operacin sin interrumpir el proceso.

Los requerimientos de distribucin para los cristalizadores son similares a aquellos, descritos para los evaporadores.

Deber tomarse en cuenta el uso de codos de radio largo y proveer muchas facilidades de limpieza.

Tales tuberas debern tener pendientes para facilidad de drenado.CRISTALIZADORES

HORNOS Y EQUIPOS CON FUEGOLa primera consideracin en la distribucin de equipo con fuego es la seguridad, y deber realizarse un estudio completo de los cdigos y estndares locales. La regla general es que el equipo con fuego deber ser localizado por lo menos 15 m alejado de equipo de proceso peligroso o de equipo que pudiera ser una fuente de salpicado o fuga de gases.Los equipos de proceso (tales como reactores, fraccionadoras y columnas de destilacin) que se encuentren conectados a la salida de los hornos, se debern localizar tan cerca como sea posible, de manera que las lneas de transferencia sean lo ms cortas y sencillas posible; adems es conveniente considerar una poltica de chimeneas comunes, tomando encuenta, por seguridad, las distancias mnimas hacia otros equipos recomendados. Otros factores que afectan a la localizacin son el manejo de los efluentes lquidos, los efluentes gaseosos relacionados con otras plantas y la aproximacin de servicios para equipos con fuego.

ANTORCHAS

La localizacin requerida precisa que los vientos reinantes soplen en direccin contraria a donde se encuentran localizadas las unidades de proceso y sobre terreno alto, si se est en terreno accidentado. La distancia mnima entre el quemador y las unidades de proceso es de 60 m.

TORRESSon arregladas en la secuencia de flujo de proceso, y tan cercanas unas a otras, como las dimensiones de equipo y espacio para acceso lo permitan.

El espaciamiento de las torres depende del nmero y de las dimensiones de otros equipos conectados a ella.

El lado anterior de las torres deber conservarse libre para tener acceso. El lado frontal deber ser alineado manteniendo un claro entre sta y el rack de tuberas

Las torres de fraccionamiento son localizadas en una lnea de centros comn de 3,5 a 4,5 m alejada del rack de las columnas

Es conveniente tener el condensador arriba del domo de la columna para minimizar la tubera de vapor y proveer reflujo por gravedad.

CAMBIADORES DE CALORLa posicin de un intercambiador de calor en plantas qumicas y petroqumicas normalmente depende de la localizacin de las columnas de destilacin.Las especificaciones de diseo, normalmente limitan la altura mxima de intercambiadores, que es de 1,5 m. a la parte alta de la coraza, de forma que el equipo mvil pueda manejar convenientemente el haz de tubos en caso de ser necesaria su extraccin.

BOMBAS

Normalmente las bombas se localizan tan cerca como sea posible y a nivel de piso de los recipientes de los que succionan.En la medida en que sea posible deber evitarse que las bombas estn localizadas bajo el nivel de piso, ya que esto involucra trabajo civil costoso (por estructuras de soporte involucradas) y problemas de drenaje.

Muchos principios y requerimientos tienen que conjugarse para poder ser aplicados, y finalmente conseguir una distribucin de planta econmica y esttica.

Para conseguir esto el ingeniero de distribucin deber estar seguro de que no ha pasado por alto ningn elemento ni particularidad fsica que hubiese de haber sido previsto en la distribucin, y al mismo tiempo, deber asegurarse de que ha reconocido e investigado toda consideracin que pudiera influir en la misma. Y por cada consideracin ha de evaluar su significacin exacta o medida en que sta afecte a su distribucin. Cada distribucin posee ciertos elementos o particularidades que son de mucha importancia.

Unidad 2: Agua de PlantaExisten dos fuentes de agua cuando hablamos acerca de abastecimiento de agua. Estos son: agua subterrnea agua superficial.SUPERFICIALES:Es el agua que se encuentra en superficie, conformando los ros, arroyos, lagos, etc. Las que son empleadas para consumo humano, generalmente tienen bajo contenido salino, slidos en suspensin y pueden presentar coloracin. Al estar expuestas, pueden llegar a contaminarse ms fcilmente que las subterrneas. Requieren de un tratamiento previo a su utilizacin.

Es el agua que se encuentra bajo la superficie terrestre, en elinterior de poros entre partculas sedimentarias y en las fisuras de las rocas ms slidas, conformando los acuferos.A nivel global, el agua subterrnea representa cerca de un 20% de las aguas dulces, que a su vez constituyen el 3% del total; el 80% restante est formado por las aguas superficiales; un 79% es hielo y el 1% representa el agua presente en ros, lagos y arroyos.Es de esencial importancia para la civilizacin porque supone la mayor reserva de agua potable en las regiones habitadas por los seres humanos.Su calidad est en funcin del agua superficial de origen, de la composicin de las formaciones geolgicas por las que ha pasado y su tiempo de permanencia.SUBTERRNEAS

SISTEMAS DE ABASTECIMIENTO DE AGUAEs el conjunto de obras de ingeniera, instalaciones, maquinarias y equipos destinado a proveer de agua potable a los habitantes de una poblacin, garantizando calidad y cantidad suficientes para el desarrollo de sus actividades. Las partes o subsistemas que lo componen son:CAPTACINCONDUCCINPLANTA DE TRATAMIENTOALMACENAMIENTODISTRIBUCIN

SISTEMAS DE ABASTECIMIENTO DE AGUA

2.1. Agua de PozoQU ES UN POZO?Un pozo es un agujero en el terreno que nos sirve para extraer agua del subsuelo. El equipamiento de este puede ser muy diverso: una polea, bomba manual, bomba elctrica sumergible.Los pozos modernos requieren una sofisticada tecnologa en la que se precisa un diseo tcnico adecuado de la captacin, as como un conocimiento detallado del acufero.

Mtodos de perforacin ms utilizados

NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-127-SSA1-1994, "SALUD AMBIENTAL, AGUA PARA USO Y CONSUMO HUMANO-LIMITES PERMISIBLES DE CALIDAD Y TRATAMIENTOS A QUE DEBE SOMETERSE EL AGUA PARA SU POTABILIZACION"Parmetros de calidadAgentes BiolgicosCARACTERISTICA LIMITE PERMISIBLEOrganismos coliformes totales 2 NMP/100 ml 2 UFC/100 mlOrganismos coliformes fecales No detectable NMP/100 ml Cero UFC/100 mlCaractersticas organolpticas y fsicasCARACTERISTICALIMITE PERMISIBLEColor 20 unidades de color verdadero en la escala de platino-cobalto.Olor y saborAgradable (se aceptarn aquellos que sean tolerables para la mayora de los consumidores, siempre que no sean resultados de condiciones objetables desde el punto de vista biolgico o qumico).Turbiedad5 unidades de turbiedad nefelomtricas (UTN) o su equivalente en otro mtodo.

Capacidad que tiene un acufero para ceder agua

Importancia de la medicin del gradiente hidrulicoImportancia de la medicin del gradiente hidrulico

Seleccin de capacidad de Bomba de extraccin

Problema 1. Calcule el volumen de almacenamiento de un pozo de brocal de 1.2 m de dimetro, 18 m de profundidad y un NP de 5 m.En cuanto tiempo se vaciara el pozo si se utiliza una bomba cuyo caudal nomina es de 3000 L/h?Problema 2. Un pozo de brocal de 1 m de dimetro y 30 m de profundidad tiene un NE de 8 m. Se vaca completamente en 3 horas y 20 minutos. Necesita 15 horas para volver a su nivel original.

Cul es el caudal de la bomba?Cul es el caudal del acufero?

Problema 3. Una Perforacin con caudal especifico de 1.5 m3/h/m, un NE = 4 m, tiene instalado un primer filtro a una profundidad de entre 17 y 19 m. Cual es el caudal mximo de bombeo?