Manual Tecnico de la Planta O2 rev.pdf

MANUAL TCNICO

Volumen I

DESCRIPCION, FUNCIONAMIENTO Y MANTENIMIENTO

GENERADOR DE OXIGENO Y NITROGENO

(60 TD)

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ndice general

1. INTRODUCCIN 1

1.1. Informacin general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.1.1. Composicin del aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.1.2. Propiedades del aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.1.3. Propiedades del nitrgeno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.1.4. Propiedades del oxgeno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.1.5. Propiedades del argn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.1.6. Propiedades fsicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.1.7. Produccin de oxgeno - nitrgeno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.1.8. Separacin de muestras gaseosas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.2. Sugerencias para la correccin de anormalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.2.1. Fuentes de informacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.2.2. Manual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.2.3. Diagrama del proceso tecnolgico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.2.4. Esquemas elctricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.2.5. Planos mecnicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.2.6. Material promocional del contratista . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.2.7. Listas de vlvulas e instrumentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.2.8. Correcciones de anormalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

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II NDICE GENERAL

2. DESCRIPCIN GENERAL 9

2.1. Descripcin de la planta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.1.1. Generalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.1.2. Capacidad de la planta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.2. Descripcin del proceso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.2.1. Generalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.2.2. Refrigeracin por expansin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.2.3. Descripcin del proceso tecnolgico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

3. EQUIPO PARA EL PROCESO DE SEPARACION DEL AIRE 13

3.1. Compresor de aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3.1.1. Informacin sobre los equipos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3.1.2. Generalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

3.1.3. Circuito del motor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

3.1.4. Sistema de gas sellante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

3.1.5. Instrumental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

3.1.6. Sistema de lubricacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

3.1.7. Sistema de enfriamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3.1.8. Filtro de aire de entrada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3.2. Turbina de expansin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3.2.1. Informacin sobre el equipo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3.2.2. Generalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

3.2.3. Sistema de lubricacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

3.2.4. Sistema del gas sellante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3.2.5. Instrumental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3.2.6. Circuito elctrico del expansor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

3.3. Adsorbedores de O2 crudo y de resguardo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23


3.3.2. Generalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

3.3.3. Calentador para la reactivacin y controles . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

3.3.4. Descripcin del proceso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

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NDICE GENERAL III

4. SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO 28

4.1. Almacenamiento de oxgeno lquido (OXL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28


4.1.2. Generalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

4.1.3. Tanque de almacenamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

4.1.4. Vaporizador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

4.1.5. Tanque de retencin de oxgeno lquido (OXL) . . . . . . . . . . . . . . . 31

4.1.6. Controles para la transferencia de OXL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

4.2. Almacenamiento de nitrgeno lquido (NIL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32


4.2.2. Generalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

4.2.3. Tanque de almacenamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

4.2.4. Vaporizador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

5. SERVICIOS 35

5.1. Sistema de agua de enfriamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35


5.1.2. Generalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

5.1.3. Depsito para el agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

5.1.4. Circuito elctrico del ventilador de la torre de enfriamiento . . . . . . . . . 36

5.1.5. Circuito elctrico de la bomba de la torre de enfriamiento . . . . . . . . . . 37

5.2. Tratamiento de agua de enfriamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37


5.2.2. Generalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

5.2.3. Bombas para el tratamiento de agua de enfriamiento . . . . . . . . . . . . 37

5.2.4. sistema de prueba de la muestra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

5.3. Sistema de aire para los instrumentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38


5.3.2. Generalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

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IV NDICE GENERAL

6. SEGURIDAD 40

6.1. Precauciones generales de seguridad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

6.1.1. Importancia de la enseanza del operario . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

6.1.2. Limpieza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

6.1.3. Sectores carentes de oxgeno para la respiracin . . . . . . . . . . . . . . . 40

6.1.4. Sectores de alta concentracin de oxgeno . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

6.1.5. Quemaduras de fro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

6.1.6. Presiones altas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

6.1.7. Reparaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

6.1.8. Purga de la caja fra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

6.1.9. Colectores y cilindros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

6.1.10. Precauciones generales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

6.1.11. Limpiadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

6.2. Contaminantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

6.2.1. Generalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

6.2.2. Gua para la deteccin de contaminantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

6.2.3. Acetileno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

6.2.4. Ensayo y correcciones de los contaminantes . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

6.3. Funcionamiento de la planta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

6.3.1. Sumersin del condensador del rehervidor . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

6.3.2. Precauciones para la puesta en marcha de la planta en fro . . . . . . . . . 47

6.3.3. Precauciones para la puesta en marcha de la planta en caliente . . . . . . . 47

6.3.4. Desescarchado de la planta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

6.3.5. Adsorbedor de resguardo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

6.3.6. Adsorbedores de O2 crudo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

7. FUNCIONAMIENTO DE LA PLANTA 49

7.1. Inspecciones de rutina, mantenimiento y lubricacin . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

7.1.1. General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

7.1.2. Programa para inspecciones y mantenimiento . . . . . . . . . . . . . . . . 49

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NDICE GENERAL V

7.1.3. Verificacin y mantenimiento de los componentes . . . . . . . . . . . . . . 50

7.2. Cambio y reactivacin de los cilindros adsorbedores de O2 crudo . . . . . . . . . . 51

7.2.1. Generalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

7.2.2. Preenfriador de los cilindros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

7.2.3. Cambio de cilindros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

7.3. Reactivacin de los cilindros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

7.4. Reactivacin del adsorbedor de resguardo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

7.4.1. Generalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

7.4.2. Procedimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

7.5. Funcionamiento normal y correccin de anormalidades . . . . . . . . . . . . . . . 56

7.5.1. Funcionamiento normal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

7.5.2. Correccin de anormalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

7.6. Procedimientos para la puesta en marcha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

7.6.1. Arranque de la planta en fro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

7.6.2. Puesta en marcha de la planta en caliente . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

7.7. Procedimientos de parada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

7.7.1. Parada normal del funcionamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

7.7.2. Parada de emergencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

7.8. Procedimientos para la descongelacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

7.8.1. Descongelacin de la planta en fro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

7.8.2. Descongelacin de la planta en caliente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

8. EQUIPO PARA EL PROCESO 85

8.1. Compresor de aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

8.1.1. Puesta en marcha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85


8.1.3. Parada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86


8.2.1. Instrucciones generales para verificacin y puesta en marcha inicial delturbo expansor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

8.2.2. Procedimientos para la puesta en marcha . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

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VI NDICE GENERAL


8.2.4. Procedimientos para la parada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

8.2.5. Procedimiento para la descongelacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

8.2.6. Diagnstico de anormalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

9. FUNCIONAMIENTO DE LOS SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO 96

9.1. Almacenamiento de oxgeno lquido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

9.1.1. Generalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

9.1.2. Llenado del tanque de almacenamiento 16.10 desde tanques de semirre-molques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

9.1.3. Puesta en servicio del tanque de almacenamiento y del vaporizador . . . . 98

9.2. Almacenamiento de nitrgeno lquido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

9.2.1. Generalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

9.2.2. Llenado del tanque de almacenamiento 1620 desde el remolque . . . . . . 99

9.2.3. Puesta en servicio del tanque de almacenamiento y del vaporizador . . . . 101

10. FUNCIONAMIENTO DE LOS SERVICIOS 102

10.1. Sistema de agua de enfriamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

10.1.1. Puesta en marcha inicial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

10.1.2. Puesta en marcha corriente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

10.2. Sistema de aire para los instrumentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

10.2.1. Puesta en marcha del sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

11. MANTENIMIENTO 104


11.1.1. Generalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

11.1.2. Desmontaje del conjunto con enchufe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

11.1.3. Instalacin del conjunto enchufable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

11.1.4. Desmontaje del conjunto enchufable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

11.1.5. Armado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

11.1.6. Sistema de aceite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111

11.1.7. Sistema del gas sellante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111

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NDICE GENERAL VII

11.2. Adsorbedores de O2 crudo y de resguardo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111

11.2.1. Generalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111

11.2.2. Reemplazo del adsorbente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111

11.2.3. Calentador para la reactivacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

11.2.4. Correccin de anormalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

11.3. Vlvulas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

11.3.1. Lubricacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

11.3.2. Vlvulas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

11.3.3. Ajuste de la empaquetadura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

11.3.4. Reemplazo de la empaquetadura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

11.3.5. Vvulas fras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

11.3.6. Vlvulas calientes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

11.3.7. Vlvulas automticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

11.3.8. Reparacin de los asientos de las vlvulas . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

11.3.9. Vlvulas de seguridad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115

11.4. Caja fra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115

11.4.1. Camisa aisladora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115

11.4.2. Mandos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

11.4.3. Vlvulas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

11.5. APENDICE B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

11.5.1. GLOSARIO DE ABREVIATURAS, SIGLAS Y TERMINOLOGIA ES-PECIAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

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Captulo 1

INTRODUCCIN

1.1. Informacin general

1.1.1. Composicin del aire

Consulte el Cuadro 1.-1. El aire, materia prima que se utiliza comercialmente en plantas de pro-ceso a baja temperatura como fuente de oxgeno y nitrgeno, est compuesto de nueve elementosen cantidades relativamente fijas.

El oxgeno y el nitrgeno componen la fraccin ms grande. El vapor de agua se encuentraen cantidades variables debido a las condiciones atmosfricas. El argn y el dixido de carbonose encuentran en pequeas cantidades. El helio, el hidrgeno, el nen, el criptn y el xenn estnpresentes en cantidades insignificantes. Estos componentes no estn combinados qumicamente yexiste poca o ninguna afinidad entre ellos. Aunque la proporcin de los componentes del aire escasi constante, se pueden detectar ligeras variaciones cuando el aire es sometido a anlisis.

La composicin volumtrica aproximada del aire seco es:

Nitrgeno 78 %Oxgeno 21 %Elementos inertes 1 %

Generalmente, se encuentra alrededor de 0,03 % de dixido de carbono en el aire seco y debeser extrado antes de la licuefaccin. Tanto el dixido de carbono como la humedad son indeseablesporque obstruyen en el proceso de licuefaccin, al congelarse a temperaturas superiores a aquellasque se requieren para licuar el aire. Se debe extraer la humedad antes de la refrigeracin del aireen proceso y el dixido de carbono debe ser extrado antes de la destilacin.

Los gases raros o inertes (argn, xenn, helio, nen y criptn) se encuentran en cantidades taninsignificantes y tienen propiedades fsicas tan poco obstructivas que, normalmente, su presenciase pasa por alto.

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2 CAPTULO 1. INTRODUCCIN

1.1.2. Propiedades del aire

(Vea la figura 1.1 y la tabla 1.1)

Figura 1.1: Diagrama de temperaturas.

El aire es incoloro e inodoro, a temperaturas y presiones atmosfricas y debe ser enfriado a unatemperatura muy baja antes de que se condense en lquido. Su punto de ebullicin a presin at-mosfrica es relativamente bajo, pero se licuar a temperaturas ms altas cuando se halle sometidoa presiones altas.

1.1.3. Propiedades del nitrgeno

El componente mayoritario del aire es el nitrgeno, que se asemeja al oxgeno en ciertas propie-dades fsicas, tales como: el punto de ebullicin, el punto de congelacin y la temperatura crtica.Esta similitud contribuye a la dificultad que existe de separar el oxgeno del nitrgeno. El nitr-geno a temperatura y presin atmosfricas es un gas incoloro, inodoro y ligeramente ms liviano

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1.1. INFORMACIN GENERAL 3

que el aire. Su punto de ebullicin es de -196oC (-320oF) a presin atmosfrica, pero se condensaa temperaturas ms altas cuando es sometido a presiones mayores. El nitrgeno lquido difiere deloxgeno lquido por cuanto es incoloro y no es paramagntico. A presin atmosfrica el nitrgenolquido es un 20 % ms liviano que el agua.

1.1.4. Propiedades del oxgeno

El oxgeno a temperatura y presin atmosfricas es un gas incoloro, inodoro, un poco ms pe-sado que el aire. Tiene un punto de ebullicin de -183oC (-297oF) a la presin atmosfrica, pero secondensa a temperaturas ms altas cuando es sometido a presin ms alta. El oxgeno se combinaqumicamente con la mayora de los elementos en una forma u otra, componiendo, de esta manera,un gran porcentaje del peso de la tierra y del mar. El oxgeno lquido a presin atmosfrica es apro-ximadamente un 14 % ms pesado que el agua. Es sumamente fluido, de color azul plido y tiene,adems, la propiedad de ser paramagntico; es decir, que se polariza por influencia magntica.

1.1.5. Propiedades del argn

A temperatura y presin atmosfricas, el argn es un gas incoloro, inodoro, aproximadamen-te un 38 % ms pesado que el aire. Es inerte y no se combina qumicamente con ninguna otrasustancia.

Como forma solamente el 0,93 % de la atmsfera de la tierra, el argn es raro, en comparacincon el oxgeno y el nitrgeno.

1.1.6. Propiedades fsicas

El oxgeno, el nitrgeno y el argn pueden existir en estado slido, a partir del cual se derritenconvirtindose en lquidos y luego se evaporan pasando a un estado gaseoso, de la misma maneraque el hielo se derrite convirtindose en agua y el agua se evapora convirtindose en vapor.

El punto de ebullicin de un gas determinado vara con la presin. A medida que la presindel gas aumenta, aumenta tambin la temperatura de ebullicin (o condensacin). Sin embargo,hay un lmite al punto en que puede aumentar esta temperatura. Este lmite es conocido como latemperatura crtica. Por encima de la temperatura crtica, el gas no se condensar en un lquido,cualquiera sea la presin a la cual es sometido. (Figura 1.1).

1.1.7. Produccin de oxgeno - nitrgeno

Hay varios mtodos de producir oxgeno y nitrgeno. Por ejemplo, el oxgeno se puede pro-ducir mediante electrlisis del agua; el nitrgeno mediante reducciones qumicas, tal como la des-composicin de los compuestos que contienen nitrgeno. Los dos se pueden producir mediante elfraccionamiento del aire lquido. El proceso ms utilizado para obtener oxgeno y nitrgeno es lalicuefaccin y destilacin del aire.

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1.1.8. Separacin de muestras gaseosas

Una mezcla de gases, segn sean sus constituyentes, puede separarse mediante uno o la com-binacin de varios de los siguientes mtodos:

1. Absorcin por un lquido

2. Adsorcin por un slido

3. Reaccin qumica

4. Licuefaccin y destilacin

5. Precipitacin por congelacin.

El dixido de carbono se puede extraer del flujo de aire con los mtodos (1), (2) (5) arribamencionados o con una combinacin. Por ejemplo: lavado custico (1), adsorcin de dixido decarbono (2) y congelacin (5). El agua se puede extraer con los mtodos (2) (5). Por ejemplo:secado por desecador slido (2) y separacin por congelacin (5). La separacin de aire se lleva acabo por licuefaccin o destilacin (4). Las trazas de oxgeno se extraen del argn por reaccin qu-mica (3) en un sistema de desoxigenacin. Todos o cualquiera de los mtodos arriba mencionadosse pueden utilizar, dependiendo del tipo de planta.

Cuadro 1.1: Propiedades fsicas del aire y sus componentes

PUNTO DE EBULLICIN: La temperatura a la cual un vapor se condensa en un lquido apresin atmosfrica normal.

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1.2. SUGERENCIAS PARA LA CORRECCIN DE ANORMALIDADES 5

PRESIN CRTICA: La presin mnima necesaria para causar la licuefaccin a la temperaturacrtica.

TEMPERATURA CRTICA La temperatura por encima de la cual un gas no puede mantenerseen estado lquido sea cual fuere la presin.

PRESIN ATMOSFRICA NORMAL = 1 kg/cm2 abs. (14,7 psia)

1.2. Sugerencias para la correccin de anormalidades

1.2.1. Fuentes de informacin

Existe un orden de importancia o de uso preestablecido de la informacin y datos (manuales,planos, etc.) suministrados con los equipos para la planta. Estas fuentes van desde el agrupamientode la informacin que se espera ser ms utilizada, a la que se utilice en menor grado durante unda normal de funcionamiento. Esto no implica que cualquiera de las informaciones suministradastenga menor importancia o que, en alguna circunstancia, el cumplimiento de las indicaciones seamenos importante.

1.2.2. Manual

Cuando se presenta algn problema, este Manual de funcionamiento es la primera y ms ade-cuada fuente de referencia. El Manual indica cmo se deber iniciar el funcionamiento de la planta,mantenerla en funcionamiento normal y realizar su mantenimiento y detenerla. Tambin indica lasmejores medidas que se debern tomar si surgen algunas dificultades.

Incluido, como Apndice B de este Manual, se encuentra un glosario de trminos especialesusados en las descripciones de la separacin criognica del aire.

Puesto que no es posible que el Manual trate cualquier circunstancia concebible y ya que losconocimientos de los operarios y supervisores, que usan el Manual, vara mucho, se presuponeque cada operario seguir ampliando su Manual, agregando secciones explicativas y descriptivasque contribuirn a que el Manual le sea ms til y ms fcil de entender, a medida que aprende elproceso y el sistema. El personal de Air Products and Chemicals, Inc. los asistir en esta ampliacindurante la fase de la puesta en funcionamiento.

1.2.3. Diagrama del proceso tecnolgico

El nivel siguiente de informacin es el Diagrama del Proceso Tecnolgico incluido al final delManual. Este documento doblado, de varias pginas, presenta en una sola hoja, sin continuacinsobre otras pginas para referencia, todos los procesos de fabricacin y servicios, desde el co-mienzo hasta el final, y el instrumental con el cual se realizan. Los smbolos para el proceso y lascaeras estn conformes con los que se utilizan en ingeniera qumica en los Estados Unidos y el

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instrumental est de acuerdo con las normas de ISA. El instrumental, dentro de un determinadolazo de control, recibe la misma designacin numrica (las primeras cifras en la parte de abajodel circulo, antes de guin), de manera que todo el instrumental que se refiere a cierta medicin ofuncin de control es fcilmente identificado. Por ejemplo, el lazo (bucle) 71 controla el nivel deoxgeno lquido de la columna de baja presin. Un grupo de instrumentos del lazo 71 puede verseen la parte derecha de la columna en la Hoja 6, y a la izquierda del tanque de retencin de oxgenolquido en la Hoja 6A. La vlvula de solenoide XV-71-1 y la vlvula de control del nivel L17-71-1tambin forman parte del lazo 71.

Si se concentra un poco en las hojas especficas que tratan de la parte del sistema que le in-teresa, usted podr identificar todas las vlvulas, interruptores, alarmas, etc. que pueden ser partedel problema que se le presente. Cuando consulte el Manual y el Diagrama del Proceso Tecnol-gico, en combinacin, usted podr determinar, con bastante precisin, el nmero de las referenciasadicionales que le sern tiles. Estas comprenden los planos elctricos y mecnicos, el materialpromocional de los contratistas y las Listas de Instrumentos y Vlvulas.

Cmo comprender el diagrama del proceso tecnolgico

Antes de intentar el estudio de un diagrama, deber familiarizarse con los Smbolos y Abre-viaturas Estndar situados en la parte izquierda de la Hoja 1.

Se deber estudiar detenidamente el Indice de Identificacin de los Instrumentos. Este siguelas normas de la ISA (Instrument Society of America: Sociedad de Instrumentos de Norteamrica)y explica las letras que se encuentran en los pequeos crculos de identificacin, que aparecencerca del instrumento o vlvula, en las ilustraciones.

Los nmeros, o las combinaciones de nmeros y letras, en la parte inferior del crculo, indi-can el instrumento determinado. (El prrafo ?? explica las listas de vlvulas e instrumentos queayudarn a localizar un elemento determinado.)

Por ejemplo, localice el crculo que indica FT sobre 1 (FT-1) en la Hoja 1C. Esto identifica eltransmisor de flujo No. 1; este transmisor enva la cantidad de flujo de aire al regulador FIC-1.En la Hoja 1A se encuentra un crculo con TAH sobre 18. La lnea y designaciones del crculo,indican que estos smbolos debern leerse de la siguiente manera:

TAH significa Temperatur-Alarm-Hight (alarma de temperatura alta - ATA), la lnea entre lasletras TAH y el nmero 18 indican que ste es un instrumento montado en un panel. El nmero 18representa la alarma nmero 18. El pequeo nmero 1 indica que el instrumento est montado enel panel de control 1 del compresor. La letra A indica que la alarma es suministrada por APCI.

La lnea de rayas proveniente del TSH-18 indica que TAH-18 est conectado con el TSH-18 yque la alarma suena cuando TSH-18 llega a su punto de referencia. La lnea de rayas en direccinal SD-1 significa parada. El compresor 01.10 se detiene cuando llega al punto de referencia delTS-18.

La letra F en la parte superior derecha del TSH-18 significa que este instrumento es suminis-trado por el contratista.

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1.2. SUGERENCIAS PARA LA CORRECCIN DE ANORMALIDADES 7

Con un poco de prctica en el uso combinado del ndice de identificacin, el Diagrama delProceso Tecnolgico y la descripcin en el Manual, de las reas que se estudian, se podr entendery utilizar mejor el Diagrama del Proceso Tecnolgico.

1.2.4. Esquemas elctricos

Generalmente, el siguiente nivel de referencia consistir de Esquemas Elctricos o los PlanosMecnicos. Los esquemas elctricos indicarn el flujo de corriente y de seales en los circuitosa travs de la planta. Hay un grupo separado de esquemas para los lazos de control de los ins-trumentos. Estos siguen una seal por cada alambre, terminal, dispositivo, interruptor, etc. hastasu destino final en una alarma, registrador, computadora, etc. que se encuentran en un tablero.Son excelentes instrumentos de diagnstico, puesto que indican cada alambre y conexin, para loscircuitos diseados por APCI y los productos de los contratistas, a los que estn conectados. Sinembargo, se deber tener presente que tal vez sea necesario buscar los detalles de los circuitossobre un producto estndar Elctrico que APCI no haya modificado, en el material de promocinde los contratistas.

1.2.5. Planos mecnicos

Los Planos Mecnicos suministrados indican dimensiones, disposiciones, materiales, detallesde construccin y otros, que podrn responder a muchas preguntas con referencia a alguna parte delequipo. Una pieza de importancia vital, un accesorio, un dispositivo de alivio o alguna pieza similarpuede quedar inoperante en el equipo por causa de uso, maltrato o accidente, y una consulta a losplanos sacar el problema a luz. Tambin hay muchas notas, definiciones y descripciones en losplanos, que indican porciones interiores o inaccesibles, que pueden ser muy tiles para diagnosticarlos problemas.

1.2.6. Material promocional del contratista

Cuando las referencias a todo lo arriba mencionado no logran proporcionar la informacinespecfica necesaria, la mejor fuente para ello ser el Material Promocional del Contratista. Aquse puede encontrar reunida la informacin para diagnsticos y reparaciones sobre un sinnmero decondiciones posibles que pudieran ocurrir, basadas sobre la experiencia de los fabricantes en todaclase de servicios y medios.

1.2.7. Listas de vlvulas e instrumentos

Estas dos listas contienen los nmeros de rtulo, para todas las vlvulas e instrumentos de laplanta, cuya referencia se indica por el Nmero de Hoja del Diagrama del Proceso. Esto permiteque se pueda determinar con exactitud en el Diagrama del Proceso cualquier dificultad de cuales-quiera de los componentes de la planta. Las relaciones de las vlvulas, conductos, controles, etc.

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entre s se pueden, luego, observar en la planta as como en el Diagrama del proceso, a manera deayuda para resolver problemas.

1.2.8. Correcciones de anormalidades

Ejemplo: Parada del Compresor

Suponga que ha ocurrido el siguiente caso: El compresor se ha parado, antes de que el operariohaya podido tomar una medida, en base a las seales de las alarmas de destellos y audibles. Launidad de alarma visible, del panel de control del compresor, se encender y tendr impreso elelemento de lazo de control, que indica una dificultad, y la causa de la alarma. (La alarma audiblealerta al operario para buscar la unidad del panel con luz de destellos.) Suponga que es TAH-18TEMPERATURA ALTA DEL ACEITE LUBRICANTE.

La referencia en el Apndice A del Manual muestra que la alarma son porque la temperaturadel aceite se haba elevado a su punto de alarma de 120oF (49oC). Luego, ya que el compresor fueparado por el interruptor TSH-18, PARADA POR TEMPERATURA ALTA DEL ACEITE, elApndice A nos indica que aqul fue disparado porque su sensor indicaba que la temperaturadel aceite se haba elevado ms an, hasta 125oF (52oC). Una avera importante del compresor erainminente. El remedio obvio es buscar escapes de agua de enfriamiento y reparar cualquiera quese descubra, y seguir las instrucciones para poner en marcha el compresor.

NOTA. Cualquier circuito de alarma general tiene adentro un circuito de prueba abierta con uninterruptor. El interruptor se puede cerrar momentneamente durante las inspecciones de rutina,para determinar si la lmpara del panel de alarma funciona.

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Captulo 2

DESCRIPCIN GENERAL

2.1. Descripcin de la planta

2.1.1. Generalidades

La instalacin, o planta de separacin de aire, consiste de un compresor de aire, turbina deexpansin, caja fra (que contiene los termo-intercambiadores, la columna de destilacin y losabsorbedores de hidrocarburo) y el sistema de almacenamiento, que consiste de los tanques deoxgeno lquido (OXL) y nitrgeno lquido (NIL) con vaporizadores. El equipo auxiliar consiste desecadores de aire de instrumentos y de una torre de enfriamiento con bombas de agua refrigerante.

Los sistemas OXL y NIL fueron diseados para suministrar automticamente oxgeno gaseoso(GOX) o nitrgeno gaseoso (GAN) cuando la planta no est en servicio y tambin abastecen de unsuministro superior al 100 % de la capacidad nominal de la planta para perodos limitados.

2.1.2. Capacidad de la planta

La planta es capaz de producir simultneamente tanto un producto lquido como gaseoso, encondiciones ambientales de 59oF (15oC); 8,85 lb/pulg2 abs. (0,622 kg/cm2 abs.) y 23 % de hume-dad relativa.

Pureza Cantidad Presin manomtricaGOX 95.0 % 64.700 scfh** (1700 Nm3/h) 8,08 psi**/(0,58 kg/cm2)GAN 10 ppm O2 58.980 scfh (1576 Nm3/h) 2,10 psi (0,15 kg/cm2)OXL 95.0 % 2.093 scfh (55 Nm3/h) 8,08 psi (0,58 kg/cm2)NIL 10 ppm O2 - * - 62,27 psi (4,44 kg/cm2)

*Capacidad total de produccin de lquido de la planta es equivalente a 782 scfh (55 Nm3/h)de gas. Esta cantidad de lquido se puede producir totalmente en forma de oxgeno, de nitrgeno ocualquier combinacin de ambos.

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10 CAPTULO 2. DESCRIPCIN GENERAL

** Pies cbicos estndar por hora.

*** lb/pulg2

CONDICIONES ESTNDARv

=RT

P

A 0oC & 14,7 psia =>10,166 (m3/lb mol)

A 70oF & 14,7 psia = >386,86 (scf/lb mol)

Ejemplo:

1700 (Nm3/h) 3869 (scf/lb mol)10, 166 (Nm3/h)

= 64699 scfh o 64,700 scfh

2.2. Descripcin del proceso


El proceso que se utiliza para separar el aire en nitrgeno de desperdicio y oxgeno puro produ-cidos en planta, consiste en enfriamiento a baja temperatura para licuar el aire y luego destilacinen la columna para separar el oxgeno del nitrgeno. Antes de que el aire se enfre al punto de licue-faccin, el agua y el dixido de carbono se separan por congelacin en el intercambiador trmicoy, en su condicin de impurezas, son arrastrados peridicamente fuera del sistema por un flujoinverso intermitente del nitrgeno de desperdicio. Despus de la licuefaccin, los hidrocarburos seeliminan por adsorcin y se extraen del sistema de manera similar.

Durante el periodo de enfriamiento de la planta, cuando es necesario extraer el calor de laplanta y acopiar existencias de lquido, se necesita el mximo de refrigeracin. Despus de que laplanta se ha enfriado, se necesita refrigeracin para compensar las diferencias de temperaturas enel lado caliente de los termocambiadores y el calor que penetra en la planta. Tambin se requiererefrigeracin para mantener la temperatura del lquido producido por la planta.

2.2.2. Refrigeracin por expansin

La refrigeracin para el proceso se obtiene comprimiendo un gas y luego aprovechando eltrabajo de expansin del gas para la refrigeracin, lo que se realiza disminuyendo la presin delgas.

Mediante un proceso, el aire se expande a travs de una turbina de expansin en la cual selo obliga a hacer trabajo. Al efectuar el trabajo, el aire o gas pierde parte de su energa, lo cualdisminuye su temperatura y el contenido calrico.

Un segundo mtodo es usar la expansin Joule-Thompson, en la cual la presin del gas sereduce restringiendo su flujo. Normalmente, para restringir el flujo se usa una vlvula de manera

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2.2. DESCRIPCIN DEL PROCESO 11

que la cada de presin pueda ser controlada. La expansin Joule-Thompson, aunque no disminuyeel contenido calrico o energtico de un gas, causa una disminucin de la temperatura del gas, demanera que puede usarse para enfriar otros flujos de gas ms calientes.

Un tercer tipo de enfriamiento ocurre cuando un lquido se expande hasta una presin ms baja.En este caso, el enfriamiento ocurre porque el punto de ebullicin de un lquido baja cuando lapresin aplicada se reduce. Si, cuando ocurre la expansin, la temperatura del lquido correspondea la de su punto de ebullicin, parte del lquido se vaporiza inmediatamente y enfra el resto hasta elnuevo punto de ebullicin. Sin embargo, si antes de la expansin el liquido se enfra por debajo desu punto de ebullicin, la cantidad de lquido vaporizado se reduce y queda ms lquido disponiblepara utilizar en la refrigeracin. Este subenfriamiento se logra refrigerando el lquido con vaporfro.

2.2.3. Descripcin del proceso tecnolgico

El aire comprimido se enfra casi a la temperatura de saturacin con el nitrgeno efluente dedesperdicio y, el oxgeno y el nitrgeno producidos fluyen en el termointercambiador 05.40. Elagua y el dixido de carbono se separan por congelacin del aire, a medida que ste se enfra, yse condensan en las paredes del intercambiador. Esta agua y el dixido de carbono se eliminan delos intercambiadores y salen a la atmsfera, mediante flujos alternados de aire y de nitrgeno dedesperdicio, a travs de los pasajes A y B del intercambiador.

El aire, luego, entra en la columna de alta presin, donde suministra el gas de alimentacin parael proceso de destilacin. Se extrae una pequea porcin de aire de la columna y se la condensa enel licuefactor 05.53 para sobrecalentar los vapores efluentes que vuelven al intercambiador 05.40.Otra porcin de aire es condensada en la bomba de calor 05.55 que se usa para circular oxgenolquido a travs del adsorbedor de resguardo 08.21.

El proceso de destilacin en la columna de alta presin produce un lquido residual que contienecasi todo el oxgeno del aire que entra en la columna y una fraccin de nitrgeno de alta pureza enla parte superior de la columna.

El lquido residual de la columna, junto con el aire licuado en el licuefactor 05.53 y en labomba de calor 05.55, se envan a la columna de baja presin en forma de flujo de oxgeno crudode alimentacin. Antes de entrar en la columna, es subenfriado en el subenfriador 05.51 y enviadoa travs de los adsorbedores 08.20A o B para la eliminacin del hidrocarburo.

Parte de los vapores puros de nitrgeno pasan a travs del condensador 07.22 del rehervidordonde se condensan al hervir el oxgeno crudo en el sumidero del rehervidor. El resto de losvapores puros de nitrgeno se extraen de la columna de alta presin como gas producto. El gas estransportado por caeras, a travs del licuefactor 05.53, donde se utiliza para condensar el aire quese encuentra en el fondo de la columna de alta presin. El gas se calienta ms an en el extremofro del intercambiador principal 05.40 y luego se expande a travs de la turbina de expansin parasuministrar las necesidades de refrigeracin de la planta.

El gas producido, proveniente de la turbina de expansin, es recalentado en el licuefactor 05.53y es, luego, calentado aproximadamente a la temperatura ambiente en el intercambiador 05.40. Del

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12 CAPTULO 2. DESCRIPCIN GENERAL

intercambiador, el gas es enviado al cliente.

La mayor parte del nitrgeno condensado, que vuelve del condensador del rehervidor 07.22,retorna a la columna de alta presin como reflujo y una parte es extrada como producto liquido enel tanque 16.20 NIL mediante la vlvula HV-k87.

El vapor residual de oxgeno, de la columna de baja presin, se elimina como producto, despusde calentarlo en el licuefactor 05.53 y el intercambiador 05.40. El gas producido, proveniente delintercambiador, se enva al cliente.

Tambin se extrae una pequea parte de oxgeno lquido de la columna de baja presin y setransfiere, para almacenamiento, a travs del tanque de retencin de OXL. Adems se hace cir-cular continuamente el oxgeno lquido por el adsorbedor de resguardo 08.21 para eliminar loshidrocarburos.

Las columnas, adsorbedores, tanque de retencin, intercambiador, subenfriador, licuefactor,bomba de calor y la turbina de expansin se encuentran todos en la caja fra aislada.

Lazos de control del proceso

Las presiones, temperaturas, flujos y existencias durante todo el proceso son controlados me-diante el uso de sistemas de control de lazo cerrado. Los instrumentos de los lazos llevan identi-ficaciones numricas de base comn. Estos consisten de instrumentos y componentes tales como:elementos sensores, indicadores, transmisores, transductores, rels, computadores, controladores,vlvulas solenoide y de control. Los instrumentos de lazo llevan la misma identificacin numrica,cuando es conveniente; sin embargo, algunos instrumentos forman parte de ms de un lazo. Msabajo se describe el Lazo 75, un lazo de control de proceso tpico, que permite el control autom-tico de las existencias de OXL crudo en la columna de alta presin. Los componentes del Lazo 75son: LISHL-75, LIC-75, LV-75, LAH-75 y LAL-75.

Control de nivel de OXL crudo en la columna de alta presin

Refirase a la Hoja 6 del Diagrama del Proceso Tecnolgico. Este nivel es controlado por LIC-75. El nivel normal es de un 50 % de su valor mximo. El controlador recibe una seal analgicaneumtica correspondiente al nivel en la columna. Si el nivel sube por encima del 50 %, el contro-lador abre el LV-75 para aumentar el flujo de salida del sumidero de la columna de alta presin.Si el nivel cae por debajo del 50 %, el controlador reducir el paso en la vlvula. El interruptorLISHL-75 emite una seal a la alarma LAH-75 cuando el nivel sube hasta su punto de referenciay tambin emite una seal a la alarma LAL-75 cuando el nivel baja a un 30 % del valor mximo.

En las secciones siguientes se suministran ms descripciones de los lazos de control. Un re-sumen de los ajustes para los interruptores para los instrumentos de la planta se encuentra en elApndice A.

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Captulo 3

EQUIPO PARA EL PROCESO DESEPARACION DEL AIRE

3.1. Compresor de aire

3.1.1. Informacin sobre los equipos

COMPRESOR PRINCIPAL DE AIRE (01.10)

Fabricante Ingersoll-Rand Co.Modelo 3C90Mx4Tipo CentrfugoNmero de etapas 4

CONDICIONES CONFORME AL PROYECTOPresin de entrada 8,5 lb/pulg2 abs.

(0,59 kg/cm2 abs.)Temperatura de entrada 59oF (14,8oC)

OXL NIL de 80 %Presin de descarga (des- 81,5 psia 81,3 psia 78,4 psiapus del postenfriador) 5,73 kg/cm2 abs 5,72 kg/cm2 abs 5,5 kg/cm2 abs)Temperatura de descarga(despus del postenfriador) 69oF (20,4oC) 69oF (20,4oC) 69oF (20,4oC)Capacidad 24,530 lb/h 23.930 lb/h 19.000 lb/h

(11.124 kg/h) (10.853 kg/h) (8617 kg/h)

MOTOR IMPULSOR (01.11)

Fabricante General Electric Co.Tipo InduccinTamao 1500 hpPorcentaje de sobrecarga 1,0Caractersticas elctricas 3 fases, 60 Hz/6600 VCA

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14 CAPTULO 3. EQUIPO PARA EL PROCESO DE SEPARACION DEL AIRE

BOMBA PRINCIPAL DE LUBRICACION (01.10F)

Fabricante Parte integral del compresorImpulsor Eje del compresor

BOMBA AUXILIAR DE LUBRICACION (01.10G)

Fabricante Tuthill

MOTOR

Fabricante HarathenTamao 1.5 hpVelocidad 1425 rpmMarco TEFCCaractersticas elctricas 30/50 Hz /380 V Corriente alterna

ENFRIADOR DEL ACEITE DE LUBRICACION (01.10H)

Fabricante BascoModelo 500Tamao 6A60A06060

FILTRO DE ACEITE DE LUBRICACION (01.10J)

Fabricante GresenModelo PC-201-NP

DEPOSITO DEL ACEITE DE LUBRICACION

Capacidad 150 Galones (568 litros)

FILTRO DE AIRE DE ENTRADA (01.12)

Fabricante Dollinger Corp.Modelo A1-128-0700-300

Elemento del filtro primario

Nmero de pieza VE-1103-2424-093Material Medio lavableFiltracin/eficiencia 98 % de filtracin de 15 micrones

Elemento del filtro final

Numero de pieza VE-1305-2424-164Material Medio desechableFiltracin/eficiencia 99.97 % de partculas de 2 micrones

POSTENFRIADOR (01.14)

Fabricante American Standard Co.Tamao 15144CPTipo TEMA AEW

SEPARADOR DEL POSTENFRIADOR (01.15)

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3.1. COMPRESOR DE AIRE 15

Fabricante Wright-AustinTipo TS


El compresor de aire es un compresor centrfugo de aire, de cuatro etapas, accionado por unmotor de induccin por medio de un aumentador de velocidad con engranajes. El separador delpostenfriador 01.15 rene el agua condensada en el postenfriador antes de que el aire sea enviadoal intercambiador. Consulte el Material Promocional de los Contratistas, Volumen II, para unadescripcin detallada del compresor de aire y componentes relacionados.

3.1.3. Circuito del motor

El circuito de arranque del motor del compresor contiene un circuito facultativo de arranque(PSL-16) y circuitos de parada. El circuito contiene adems botones de ARRANQUE/PARADA.El motor del compresor se arranca apretando el botn de ARRANQUE, una vez que hayan ajustadodebidamente todos los enclavamientos y que los interruptores de derivacin estn en posicin deCONECTADO. El compresor se detiene apretando el botn de PARADA.

El compresor est tambin interconectado con el calentador descongelador 15.50, imposibili-tando el arranque del calentador si el compresor no est funcionando.

3.1.4. Sistema de gas sellante

Los sellos del compresor requieren gas sellante para prevenir la salida y entrada del aceite alrea del rodete. Durante el funcionamiento, el gas sellante se extrae de la descarga del compresorde aire (despus de secarse en el secador de aire de los instrumentos). El gas sellante de arranquese obtiene del colector de aire de los instrumentos.

Antes de penetrar en los sellos se reduce la presin del aire hasta aproximadamente 10 lb/pulg2

manomtricas (0,7 kg/cm2g) mediante la PCV-239. Si la presin del gas sellante baja a 6 lb/pulg2

manomtricas (0,4 kg/cm2g) el interruptor de presin baja PSL-20 detendr el compresor.

3.1.5. Instrumental

Generalidades

El compresor de aire tiene sensores e indicadores relacionados para monitorear el funciona-miento. El apndice contiene una lista de dispositivos de seguridad automticos, que darn laalarma o detendrn el compresor, en caso de que surjan condiciones que pudieran causar daos alcompresor.

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Control del flujo

El flujo y la presin de descarga del compresor de aire se miden con el elemento de flujo FE-1y se aplican al telesensor de presin PT-1 y al telesensor de flujo FT-1. Estas mediciones se envanal rel FY-1, el cual da la suma de las proporciones del flujo total del compresor de aire. El relFY-1 aplica una seal al controlador de flujo FIC-2, que regula la vlvula mariposa de entrada delcompresor, FV-2, para mantener un flujo constante.

Control de sobrecarga

El telesensor de flujo FT-1 tambin proporciona una seal al controlador de flujo FIC-1. Si elflujo del sistema disminuye a un punto tal en que el compresor provocara una sobrecarga, el FIC-1abre la vlvula de venteo FV-1 y la descarga del compresor se pasa a atmsfera. Si la demanda deflujo del sistema aumenta, FIC-1 cierra el FV-1 y la descarga total del compresor se aplica a laplanta de aire.

3.1.6. Sistema de lubricacin

El sistema de lubricacin del compresor consiste de: depsito, bomba principal de aceite, bom-ba auxiliar de aceite, filtro y enfriador de aceite. El nivel de aceite en el depsito se mide con elindicador de nivel LG-17. Un interruptor de nivel bajo del aceite LSL-17 dar la alarma si el nivelde aceite del depsito baja al nivel preajustado en el terreno. Adems, el depsito tiene un calenta-dor de aceite de inmersin controlado por termstato, el cual mantiene la temperatura del aceite aaproximadamente 80oF (26,8oC). Se requiere una temperatura mnima del aceite de 65oF (18oC).

La bomba principal de aceite es impulsada por el eje de impulsin del compresor. La bombaauxiliar de aceite es impulsada elctricamente y se usa para aumentar la presin del aceite en elsistema, antes de arrancar el motor del compresor (circuito de arranque facultativo) y tambincomo reserva para la bomba principal.

El interruptor de baja presin del gas sellante, PSL-240, impedir el funcionamiento de labomba auxiliar de lubricacin, si el gas sellante no ha sido establecido.

Se suministran indicadores de presin y temperatura para monitorear el sistema de aceite. Elinterruptor de presin baja del aceite PSL-16 arrancar la bomba auxiliar de aceite, si la presindel aceite del sistema baja a 12 lb/pulg2 manomtricas (0,84 kg/cm2g). El interruptor de presinbaja del aceite PSL-242 dar la alarma a 18 lb/pulg2 manomtricas (1,27 kg/cm2g) y detendr elcompresor al llegar a 12 lb/pulg2 manomtricas (0,84 kg/cm2g).

La temperatura normal de funcionamiento es de 100oF (38oC) hasta 110oF (43oC). Un inte-rruptor de temperatura alta TSH-18 da la alarma a una temperatura de aceite de 120oF (49oC) ydetiene el compresor a 125oF (52oC).

Una parte del aceite es desviada al depsito a travs de la vlvula de control de presin PCV-19.La PCV-19 permite aumentar o disminuir la presin de entrada al compresor regulando el ajustede la vlvula.

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3.2. TURBINA DE EXPANSIN 17

Se deber cambiar el filtro de aceite cuando la disminucin de presin, a travs de l, seasuperior a 10 lb/pulg2 manomtricas (0,70 kg/cm2g).

3.1.7. Sistema de enfriamiento

El sistema de enfriamiento del compresor usa el agua de la torre de enfriamiento para losinterenfriadores, el enfriador de lubricacin y el post-enfriador. Un interruptor de temperatura alta,TSH-5, ubicado corriente abajo de la tercera etapa del interenfriador, activar una alarma, TAH-5,si la temperatura llega a 109oF (43oC) y detendr el compresor a 115oF (46oC).

3.1.8. Filtro de aire de entrada

El filtro de aire de entrada es un filtro de tipo seco de dos etapas. El filtro de la primera etapaelimina el 98 % de las partculas de 15 micrones y mayores; el filtro de la segunda etapa eliminael 99,97 % de las partculas de 2 micrones o ms. Adems, el filtro de la segunda etapa tambinelimina el 90 % de las partculas de 0,4 micrones.

Se recomienda cambiar o limpiar los elementos de la primera etapa cuando el filtro causa unacada de presin de 4 pulgadas (aprox. 100 mm) de columna de agua. La reduccin de presin parala cual se recomienda reemplazar los elementos de la etapa final tambin es de 4 pulgadas (101,6mm) de columna de agua. En el volumen II del manual de contratistas se describen la limpieza yel reemplazo de los filtros.

3.2. Turbina de expansin

3.2.1. Informacin sobre el equipo

Turbina de expansin (10.10)

Fabricante Air Products & Chemicals, Inc.Modelo ETAO-3.5Carga Freno de aceite

CONDICIONES PARA EL FUNCIONAMIENTO DEL TURBO-EXPANSOR CONFORMEAL PROYECTO

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OXL NIL66,3 D/T 53,9 D/T

Velocidad 48.000 rpm 48 000 rpmPresin de entrada del expansor 75,6 psia 75,6 psiaPresin de descarga del expansor 14,1 psia 14,1 psiaTemperatura de entrada del expansor -215,5oF -215,9oFTemperatura (conforme al proyecto)de descarga del expansor -291,0oF -290,5oFFlujo, libras-molcula-gramo/hora 175,3 170,8

SUMIDERO DEL ACEITE PARA LUBRICACION

Fabricante Trola-DyneCapacidad 82 galones (en funcionamiento)Nmero de especificacin de APCI 204894A-G502

ELEMENTO (ELECTRICO) PARA EL CALEFACTOR DE ACEITE

Fabricante ElectrothermModelo 51H-1010-003Tipo De inmersinCaractersticas elctricas 3 fases/50 Hz/330 V corriente alternaCapacidad 6000 watts

BOMBA DE ACEITE

Fabricante Brown & Sharpe Mfg. Co.Modelo 537ACapacidad 19,5 galones por minuto (gpm)Velocidad 960 rpmPotencia 1,85 hpPresin, mxima 85 psiCaractersticas elctricas del motor 3 fases/50 Hz/330 V corriente alterna

*lb/pulg2 absoluta

CAJA DEL FILTRO DE ACEITE DE LUBRICACION

Fabricante FilteriteModelo 12CMC2-2

CARTUCHO DEL FILTRO DE ACEITE DE LUBRICACION

Fabricante Cuno Engineering Co.Modelo Micro-Wynd IIDCCFBFiltracin 5 micrones

ENFRIADOR DEL ACEITE DE LUBRICACION

Fabricante American StandardModelo HCF-06-048-074

FILTRO DE GAS SELLANTE

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Fabricante Cuno Engineering Co.Modelo 1B2Filtracin 5 micronesCartucho Micr-Wynd II DCCFB

VALVULA DE CONTROL DE LA TEMPERATURA

Fabricante Amot Controls Co.Modelo CM-1 1/2Tamao 1-1/2 pulg a T y P normales

INTERRUPTOR DE PRESIN (PARA ACEITE)

Fabricante United ElectricModelo J302-554Capacidad en Amp del interruptor Monopolar de dos direcciones

15 A 115V corriente alterna

INTERRUPTOR DE PRESIN DIFERENCIAL (GAS SELLANTE)

Fabricante Orange ResearchModelo 1203-PGS-1-4.5F-5Capacidad en Amp del interruptor Monopolar de una direccin

3 amperios 100 watts

*lb/pulg2

INTERRUPTOR DE VIBRACIONES

Fabricante RobertshawModelo 366A-7Nmero de especificacin de APCI 86282A

TACOMETRO ELECTRICO

Fabricante Airpax ElectronicsModelo Serie 300Amplitud 0-60.000 rpmCaractersticas elctricas 1 fase/50 HZ/120 V corriente alternaNmero de especificacin de APCI 204630A-G502

SONDA MEDIDORA DE VELOCIDAD

Fabricante Airpax ElectronicsNmero de especificacin de APCI 204786C

VALVULA REGULADORA DE PRESION (DE ACEITE)

Fabricante FulflowModelo VB-6Tipo resorte US (Capacidad 7-35 psig)

VALVULA DE CONTROL DE LA PRESION DIFERENCIAL

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Fabricante Moore ProductsModelo 42-HAE-30

INTERRUPTOR PARA TEMPERATURA (ACEITE)

Fabricante United ElectricModelo F302-6BSVariacin 50-200oFCapacidad en Amp del interruptor Monopolar de dos direcciones

15 amp 115V corriente alterna

ACUMULADORES

Fabricante Trola-DyneCapacidad 7,0 galonesNmero de especificacin de APCI 204900C

ANUNCIADOR

Fabricante Riley Co.Modelo Deline Serie 10, Modelo 11Nmero de especificacin de APCI 204904A


La turbina de expansin es una mquina compuesta. En los extremos opuestos del mismo ejese encuentran instalados el conjunto del expansor y el cargador de aceite en cono. El extremoexpansor de la mquina funciona en fro y dentro de una camisa aislada. La caja de cojinetes y elextremo del cargador de aceite de la mquina funcionan a temperatura templada. No estn aislados.

El extremo expansor consiste de un rodete mvil y de un conjunto de boquilla de entrada mon-tados dentro de una caja. El conjunto de la boquilla tiene aletas ajustables que regulan directamenteel flujo de entrada y, por lo tanto, afectan la potencia, la velocidad y la eficiencia del expansor.

El cargador de aceite en cono corta el aceite que se pulveriza sobre l. El cono de aceite, alcortar el aceite, hace trabajo, carga la turbina y extrae energa (en forma de calor) del gas quese expande a travs de la turbina. Las vlvulas de control BV-924A & B del cargador de aceitecontrolan el flujo de aceite a travs de la boquilla pulverizadora del cargador.

El extremo expansor de la mquina cuenta con cierres de laberinto para impedir que las prdidasde aceite penetren en los flujos del proceso y para evitar que el gas de proceso penetre en la caja decojinetes. Como gas sellante se usa nitrgeno. Se deben usar los siguientes planos adjuntos parareferirse a los nmeros de las piezas, las vlvulas, los puntos de referencia, usados en el texto.

LISTA DE PLANOS

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PLANO No. TITULO DEL PLANO204862D Diagrama de flujo204855-G501 Conjunto de la turbina204856A Montaje de la turbina204857A Conjunto con enchufe204896D Circuito del control elctrico204854E Instalacin y bosquejo de la turbina204894A-G502 Sistema de lubricacin de aceite204860A Lista de planos para el conjunto de la turbina

3.2.3. Sistema de lubricacin

(Ver diagrama de flujo)

El sistema de lubricacin por circulacin forzada de la turbina consiste en un sumidero de acei-te, una bomba de aceite con motor, dos filtros de aceite, un enfriador de aceite, dos acumuladores,una vlvula para el control de la presin, una vlvula de control de la temperatura, vlvulas decontrol del cargador de aceite y otras vlvulas diversas.

El sumidero de aceite cuenta con un calefactor TS-918 de regulacin termosttica, conexio-nes de llenado y purga, y una mirilla (LI-917) de vidrio para verificar su nivel. Un tanque se-parador/eliminador de neblina extrae el aceite del gas obturador y da salida al gas sellador a laatmsfera. Un filtro protege el cao de succin hacia la bomba de aceite.

Una bomba de aceite de engranaje accionada por motor aspira el aceite del tanque de sumideroy lo descarga al expansor, a los cojinetes del cargador de aceite y al cargador de aceite, a travs delos filtros de aceite y del enfriador.

El enfriador de aceite es un termo-intercambiador de haces de tubos. El agua que circula por lostubos enfra el aceite que se bombea a la turbina. Una vlvula de control TCV-916 de la temperaturaregula la temperatura a 110oF del aceite que pasa a la turbina, mediante el control del flujo de aceiteque circula por el enfriador de aceite y alrededor del enfriador por una lnea de derivacin. A lasalida del filtro de aceite de lubricacin est instalada una vlvula de alivio PCV-912 de aceite.Esta vlvula se utiliza para controlar la presin del aceite derivando el exceso de flujo hacia elsumidero de aceite. El exceso de aceite al filtro de aceite se descarga al sumidero a travs de unorificio de flujo limitado.

El interruptor PSL-914 para baja presin de aceite, instalado en el cao de descarga de la bombadespus del filtro, har que la turbina cierre completamente la vlvula NV-921 de entrada de N2, sila presin del aceite de lubricacin baja por debajo de 20 lb/pulg. Un sistema de acumuladores dedoble tanque, ubicado en la lnea antes de los filtros de aceite, proporciona un suministro de aceitede aproximadamente 20-30 segundos a la turbina para que sta pueda detenerse en caso de averade la bomba. El aceite se extrae del tanque de acumulador mediante una entrada regulada de gassellante del tanque acumulador de gas. Los dos tanques, en serie con el suministro principal de gassellante, estn interconectados por la vlvula XV-955, que se abre si hay averas de la bomba.

La vlvula PCV-910 de control de la presin, regula la presin del gas desde la botella (3 piescbicos) de suministro de gas sellante, instalada en obra, hasta el tanque acumulador de gas. El

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interruptor de presin PSL-953 permite que el expansor arranque cuando la presin del tanqueacumulador de gas es igual a un mnimo de 15 lb/pulg2 manomtricas. Si la presin en el tanqueacumulador de gas desciende, durante el funcionamiento, por debajo de 15 psig, se iluminar unaventanilla anunciadora amarilla y sonar la alarma de la planta. Se deber mantener la presin dela botella, instalada en obra, para el gas sellante por encima de 50 psig para tener la seguridadde que el flujo de aceite de emergencia en el acumulador, para un periodo de 20-30 segundos,ser retenido completa y hermticamente durante la detencin. En el caso de que la presin delsuministro de gas sellante descienda por debajo de 50 psi, el expansor se cierra. La presin de gasen el tanque y las tuberas del acumulador se mantiene en un lmite de 25 psig mediante la vlvulade alivio PCV-952.

La temperatura del aceite de la turbina es controlada por el interruptor de temperatura, TSHL-925. Este interruptor detendr la turbina cuando la temperatura del aceite llegue a 160oF. De igualmanera, la detendr (o impedir el arranque de sta) cuando la temperatura del aceite est pordebajo de 80oF.

3.2.4. Sistema del gas sellante

Mediante un sistema autorregulador de gas nitrgeno sellante se mantiene la separacin entrelos flujos del proceso y el aceite de lubricacin. El regulador DPCV-902 es autopolarizante. Detectala presin que ejerce la punta de la rueda del expansor y ajusta la presin del gas sellante, que pasaa la turbina, a 5 psi ms que la presin de la punta de la rueda, con lo cual compensa cualquieraumento de presin en el flujo del proceso. Este regulador tambin se utiliza para mantener el gassellante en el obturador de laberinto, durante el arranque de la turbina.

3.2.5. Instrumental

En la tabla siguiente, se encuentra una lista de las funciones de la alarma y de la parada delexpansor, en la cual las magnitudes para la alarma y la parada son iguales, siempre que sea loapropiado.

Causa Interruptor Alarma ParadaPresin baja de aceite PSL-914 20 psi 20 psiPresin baja del suministro degas sellante PSL-930 50 psi 50 psiPresin diferencial baja delgas sellante DPISL-903 3 psi 3 psiPresin baja del gas del acumulador PSL-953 15 psi no disponibleTemperatura baja del aceite TSHL-925 80oF 80oFTemperatura alta del aceite TSHL-925 160oF 160oFVibracin alta YSH-908 0,5 g 0,5 gVelocidad excesiva SSH-920 50.000 rpm 50.000 rpm

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3.3. ADSORBEDORES DE O2 CRUDO Y DE RESGUARDO 23

Si la unidad se detiene por causa de alta vibracin, alta velocidad o presin diferencial bajadel gas sellante, antes de volver a poner la turbina en marcha, se debern reponer nuevamente losinterruptores. El interruptor de vibracin cuenta con un botn local marcado RESET, mientras quelos interruptores por velocidad excesiva y de presin diferencial del gas sellante cuentan con unbotn RESET en comn, instalado en el tablero.

El expansor comenzar a funcionar slo cuando haya presin suficiente, de 15 psi, en el tanquedel acumulador de gas.

El tablero de control de la turbina de expansin cuenta con una unidad SCAM de alarma. Estedispositivo iluminar una ventanilla, en la cual se indica la razn de la alarma, por ejemplo:Presin baja de aceite. Si ocurre una interrupcin del funcionamiento, la causa de la primeraavera la indicar la unidad SCAM con una luz intermitente, y toda otra avera subsecuente seindicar con una luz continua. Si hay un aviso de alarma, por causa de baja presin de gas en eltanque del acumulador, aparecer una luz amarilla intermitente en la unidad SCAM.

La turbina est dotada de un tacmetro electrnico que monitorea la velocidad mediante uncaptor magntico.

3.2.6. Circuito elctrico del expansor

(Ver plano de circuito elctrico)

El circuito elctrico cuenta con dispositivos de seguridad para interrumpir el funcionamiento,que deben ser energizados antes de poder arrancar la bomba de aceite de lubricacin y la turbina.Estos interruptores cortan tambin la corriente en el circuito durante el funcionamiento normal, sihubiera una avera. Cuando el circuito no recibe electricidad, ocurrirn dos cosas:

a. La vlvula de solenoide XV-921 se desenergizar. Luego, la XV-921 desahogar el gas pro-veniente de la vlvula de cierre (NV-921) en el impulsor del expansor, cerrando de estamanera la vlvula y cortando el flujo de gas al expansor.

b. Los interruptores/contactos en el circuito de la alarma se activan e indican en el anunciador.

3.3. Adsorbedores de O2 crudo y de resguardo


ADSORBEDORES DE OXIGENO CRUDO (08.20A & B)

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Fabricante Air Products and Chemicals, Inc.Plano No. 406502DPresin durante el funcionamiento 64 psig (4,5 kg/cm2 g)Presin proyectada (mxima) 150 psig (10,5 kg/cm2 g)Temperatura durante el funcionamiento -290oF (-179oC)Temperatura proyectada (mnima) -320oF (-196oC)Temperatura proyectada (mxima) +350oF (167oC)Adsorbente Mobil Sorbead RPeso del adsorbente 395 lb (179 kg) por cada recipientePeriodo de calentamiento 6 horasPeriodo total para la reactivacin 12 horasMedida del gasto durante la reactivacin 2005 scfll (53 Nm2/h)Plazo de funcionamiento con flujo 72 horas

ADSORBEDOR DE RESGUARDO

Fabricante Air Products and Chemicals, Inc.Plano No. 306503DPresin durante el funcionamiento 4 psig (0,3 kg/cm2g)Presin proyectada (mxima) 150 psig (10,5 kg/cm2g)Temperatura durante el funcionamiento -294oF (-181oC)Temperatura proyectada (mnima) -325oF (-198oC)Temperatura proyectada (mxima) +350oF (167oC)Adsorbente Mobil Sorbead RPeso del adsorbente 235 libras (107 kg)Periodo de calentamiento 6 horasPeriodo total para la reactivacin 8 horasMedida del gasto durante la reactivacin 1200 scfh* (31,5 Nm3/h)Plazo de funcionamiento con flujo 72 horas

CALENTADOR (08.231)

Fabricante Warren Electric Corp.Modelo XHF -6 -380 -221C -LTFluido en circulacin NitrgenoElemento del calentador 6 kW


Los dos adsorbedores de hidrocarburos del 02 bruto (08.20A & B) son cilindros verticales ins-talados paralelamente en la tubera y estn provistos de vlvulas, a fin de que uno de los cilindrospueda ser reactivado mientras que el otro est en funcionamiento. Cada cilindro contiene una ca-pa adsorbente de Mobil Sorbead R. El adsorbedor de resguardo, que es nico (08.21), consistetambin de un cilindro vertical que contiene una capa del mismo tipo de adsorbente. Durante lareactivacin este cilindro puede saltearse si se cierran las vlvulas y este cilindro.

Cada cilindro adsorbedor cuenta con un filtro de entrada y uno de salida que ayudan a distribuir

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el flujo y reducen al mnimo el arrastre de impurezas del adsorbente. Para cambiar el adsorbente,se dispone de un tapn para el llenado y el saciado.

Los adsorbentes de crudo extraen los hidrocarburos de la corriente de oxgeno crudo que sedirige a la columna de baja presin. El adsorbedor de resguardo extrae los hidrocarburos del lquidopuro, que se extrae del sumidero de la columna de baja presin.

3.3.3. Calentador para la reactivacin y controles

(Plano de APCI 9-7378-7003D)

El calentador para la reactivacin emplea una resistencia calefactora de 6 kW que eleva latemperatura del N2 de 64oF a 350oF (17,7oC a 177oC) y un interruptor de temperatura TIS-81 queenciende o apaga el calentador para mantener el gas de reactivacin que pasa a los adsorbedoresa la temperatura indicada. Este interruptor se debe regular para 350oF (177oC) aproximadamente,de manera que la temperatura de entrada en el cilindro sea de aproximadamente 325oF (163oC).El interruptor indicador del flujo (FISL-83) es un interruptor de proteccin que apaga el calentadorcuando las medidas de gasto son bajas e imposibilita tambin el encendido del calentador a menosque se haya regulado el flujo a por lo menos 1.200 scfh (34 Nm3/h). El interruptor trmico TSH-82se abre cuando la temperatura se eleva, para evitar que el elemento del calentador se queme y debeser ajustado a 400oF (204oC).

El aire para la reactivacin es suministrado por N2 seco desde el paso en E del intercambiador05.40.

3.3.4. Descripcin del proceso

Flujo del proceso

El flujo del proceso, a travs de los adsorbedores, circula de abajo hacia arriba. El filtro delcilindro inferior distribuye el flujo a travs del fondo del cilindro para reducir al mnimo la canali-zacin por la capa.

Los adsorbedores de 02 crudo y el adsorbedor de resguardo estn todos diseados para unperiodo de flujo de 72 horas, antes de que la reactivacin sea necesaria.

Calefaccin para la reactivacin

El flujo de reactivacin, para el adsorbedor de 02 crudo y el adsorbedor de resguardo, circu-la de arriba hacia abajo. El nitrgeno se utiliza como gas de reactivacin. Este se calienta con elcalentador 08.23, pasa a travs del cilindro y sale por la chimenea de venteo. Para realizar adecua-damente la reactivacin, se deber mantener en 325oF (163oC) la temperatura del gas que entraal adsorbedor, y se deber continuar con la reactivacin hasta que la temperatura de salida de la

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reactivacin se haya elevado a 250oF (121oC). Para alcanzar los 250oF (121oC) de temperatura desalida, la reactivacin debe durar alrededor de 8 horas.

NOTA: La reactivacin de los adsorbedores de 02 crudo y el adsorbedor de resguardo deberser escalonada (gradual).

Enfriamiento de la reactivacin

Despus de haber calentado el cilindro a una temperatura de salida de 250oF (121oC), se apagael calentador y se hace pasar gas nitrgeno fro hacia abajo y a travs del cilindro para eliminar elcalor de la reactivacin. El flujo de nitrgeno fro continua circulando hasta que haya una diferenciade temperatura de aproximadamente 10oF (6oC) entre las corrientes de entrada y salida. Despusde 4 a 5 horas, la temperatura del cilindro deber estar prxima a la temperatura ambiente.

Pre-enfriamiento hasta la temperatura para el funcionamiento

Antes de poner en funcionamiento un cilindro reactivado, ste deber estar suficientementefro para permitir el paso del liquido sin vaporizarlo. Para que los adsorbedores de crudo pre-enfren el cilindro, se hace sangrar un pequeo chorro a travs del cilindro, en direccin del flujonormal, excepto que el flujo sale por la lnea de entrada para la reactivacin y se descarga por elrespiradero 735 del cilindro A, o por el 726 del cilindro B. Para el adsorbedor de resguardo seutiliza el respiradero 659. Vea las secciones 7-2 y 7-3 para ms detalles.

Cuando aparece lquido en la vlvula de purga, esto indica que el cilindro est suficientementefro para ser puesto en funcionamiento.

Cuando se pone en funcionamiento el adsorbedor de resguardo reactivado, se hace funcionaren paralelo con el circuito de desvo hasta que se haya uniformado el calor en todas las zonaslocalizadas con mayor temperatura del cilindro reactivado.

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Figura 3.1: Circuito de arranque del motor.

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Captulo 4

SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO

4.1. Almacenamiento de oxgeno lquido (OXL)


TANQUES DE ALMACENAMIENTO DE OXIGENO (16.10A & B)

Fabricante Air Product and Chemicals, Inc.Modelo CLS-93DTipo Cilndrico-vertical, doble paredCapacidad para lquido (bruta) 9314 galones (13.256 litros)Presin durante el funcionamiento 230 psi (16.2 kg/cm2g)Temperatura durante el funcionamiento -320oF (-196oC)Presin de trabajo del tanque interior,mxima 245 psi a 150oF (17.2 kg/cm2g a 65oC)Temperatura proyectada, mx./mn. 150oF a -320oF (65oC a -196oC)

VAPORIZADOR DE AMBIENTE (17.20A, B, C & D)

Fabricante Hex Industries, Inc.Modelo KA-848Tipo Aire AmbienteFluido OxgenoCapacidad de flujo 5390 lb/h (2440 kg/h)Temperatura de entrada -273oF (-180oC)Temperatura de salida -20oF (-29oC)

TANQUE-DEPOSITO DE OXIGENO LIQUIDO (07.90)

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4.1. ALMACENAMIENTO DE OXGENO LQUIDO (OXL) 29

Fabricante Air Products and Chemicals, Inc.Plano No. 406587DPresin durante el funcionamiento 10 psi (0.7 kg/cm2g)Temperatura durante el funcionamiento -292oF (-180oC)Presin proyectada, mxima 155 psig (10.9 kg/cm2 g)Temperatura proyectada, mx./min. -150oF / 325oF (65.5oC / -198oC)Capacidad 83 galones (314 litros)Presin de trabajo mxima permitida 50 psi a 150oF (3.5 kg/cm2g a 65.5oC)

*Incluye 5 psi de fondo lquido.


Los tanques y vaporizadores de OXL se utilizan en la planta a manera de reservas a fin deasegurar un suministro de oxgeno sin interrupcin al cliente, en caso de que ocurra un paro defuncionamiento de la planta o de que hubiera demanda adicional de oxgeno. Despus de que sehayan abierto las vlvulas y ajustado los reguladores de presin de los tanques y vaporizadores, elfuncionamiento es automtico y est controlado por la presin en la tubera.

4.1.3. Tanque de almacenamiento

Generalidades

Existen dos tanques para OXL. Los tanques y el instrumental relacionado estn marcados conel sufijo A y B. La descripcin y el funcionamiento de los tanques, en este captulo y en lasdems secciones pertinentes a este manual, se refieren tanto a los tanques como al instrumental,en singular, a fin de mantener la claridad. Sin embargo, tenga siempre presente que existen dossistemas idnticos. El tanque de almacenamiento consiste de un tanque interior sostenido dentrode un tanque exterior. El espacio anular entre los tanques se ha rellenado con polvo aislador, quese mantiene al vaco, para aislar el tanque interior contra prdidas de calor. Se puede verificar elvaco conectando un vacumetro de Consolidated Vacuum Gauge, tipo CVC, modelo GTC-110,a la conexin de bayoneta en la vlvula 839. Si el vaco se ha deteriorado, conecte una bomba devaco (de suficiente capacidad) a la vlvula 840 para volver a evacuar la camisa de vaco.

Circuito para el aumento de la presin

El circuito para el aumento de la presin est diseado para vaporizar el lquido del tanque. Elvapor es devuelto a la parte superior del tanque para aumentar la presin para la transferencia dellquido al vaporizador 17.20. El circuito consiste en un serpentn de vaporizacin calentada poraire y en una vlvula PCV-99 reguladora de presin, que se ajusta con el fin de mantener la presinen el tanque.

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30 CAPTULO 4. SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO

Circuito de ventilacin de sobrepresin

La presin del tanque se controla ventilando el exceso de presin en el tanque hacia la atmsferaa travs de la PCV-101. La vlvula reguladora de presin se deber ajustar debajo del punto dereferencia de la vlvula de alivio PSV-90 de seguridad del tanque.

Instrumental

El tanque de almacenamiento est dotado de un indicador de presin PI-93. El interruptorLISH-94 del indicador del nivel indica el nivel de lquido en el tanque. El LISH-94 avisa ante unnivel elevado de 90 %. El LISH-94 tambin est enclavado con el XV-76 para evitar la transferenciade lquido al tanque de almacenamiento cuando ste est lleno.

Diagrama de capacidad

Se proporciona un diagrama I y M (nmero 422) que se puede utilizar para determinar elequivalente estndar de pies cbicos de gas disponible para diferentes niveles de liquido en eltanque, a diversas presiones.

4.1.4. Vaporizador

Los vaporizadores 17.20 utilizan aire ambiente para vaporizar el oxgeno lquido. Los vapori-zadores estn entubados paralelamente.

Reguladores del sistema vaporizador

Los reguladores del sistema vaporizador consisten en una vlvula reguladora de presin PCV-108, ubicada despus de la salida del vaporizador y en un regulador de temperatura, TIC-102, cuyoelemento sensor se encuentra en la tubera de salida del vaporizador.

La vlvula PCV-108 detecta la presin del conducto y se abre, para iniciar la vaporizacin deloxgeno lquido, cuando la presin en el conducto baja algunas libras por pulgada cuadrada (unosdcimos de la atmsfera) por debajo de la presin nominal de funcionamiento.

Se deber ajustar el TIC-102 para mantener la temperatura del oxgeno vaporizado a aproxi-madamente 50oF (10oC). Si la temperatura del gas que sale del vaporizador comienza a disminuir,el regulador comenzar a estrangular la vlvula de entrada TV-102 para reducir el flujo a travs delvaporizador.

El conducto del producto est protegido contra la baja temperatura por el interruptor de bajatemperatura TSL-103. Si la temperatura del conducto del producto desciende a 0oF (-17,7oC), elTSL-103 suena una alarma y corta la electricidad a la bobina R202A. Entonces los contactos de laR202A pasarn a su posicin abierta y cortarn la electricidad al solenoide; el cual, en presencia

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4.1. ALMACENAMIENTO DE OXGENO LQUIDO (OXL) 31

de una falla, cerrar la vlvula de entrada TV-102 del vaporizador. Vea CKT 2 APCI Plano 2-7378-7004D.

4.1.5. Tanque de retencin de oxgeno lquido (OXL)

El tanque de retencin de OXL se usa para acumular el OXL de la columna de BP (baja pre-sin) antes de transferirlo, por lotes, a los tanques de almacenamiento 16.10 de OXL. El nitrgenogaseoso templado de los pasos en E del intercambiador 05.40 se utiliza para presurizar el tanque07.90 para la transferencia del OXL.

4.1.6. Controles para la transferencia de OXL

Inicialmente, el OXL puro se separa en la columna de BP de la planta. El nivel del lquido, quese mantiene en el sumidero, es suficiente para abastecer el condensador del rehervidor 07.22.

Hay dos lazos de control que regulan el suministro del OXL del sumidero de la columna deBP a los tanques de almacenamiento 16.10. El suministro de OXL al tanque de retencin 07.90es controlado por el lazo de control 71 (Hoja 6). La funcin del lazo de control 76 (Hoja 6A)es de controlar las existencias en el tanque de retencin y de transferir el OXL a los tanques dealmacenamiento 16.10 (Hoja 8).

Suministro de OXL del sumidero de la columna de BP al tanque de retencin

El lazo de control 71 regula el nivel en el sumidero de la columna de BP, y su transferencia altanque de retencin. El nivel de OXL en el sumidero es utilizado por tres instrumentos:

LRC-71: Este es un registrador/regulador con un punto de referencia nico. Detecta el nivel de OXL enel sumidero y produce una seal de salida que regula la abertura de la vlvula LV-71-1. Estaseal est dirigida a travs de la vlvula de solenoide XV-71-1 para regular la vlvula LV-71-1 para que circule un flujo correcto de OXL del sumidero de la columna de BP al tanquede retencin (cuando el tanque de retencin est lleno, el LSH-76 interrumpe la corriente ala XV-71-1 ocasionando el cierre de la LV-71-1). Este instrumento tambin proporciona unacopia impresa con las lecturas del nivel del sumidero.

LAH-71: Esta es una alarma de nivel alto que apagar el compresor cuando ste haya llegado a supunto de ajuste. (Este paro tiene un interruptor selector de DERIVACION CONECTADO-DESCONECTADO).

LAL-71: Esta alarma de nivel bajo es activada cuando llega a su punto de referencia.

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Suministro del OXL del tanque de retencin al tanque de almacenamiento

LIC-76 detecta el nivel de OXL en el tanque de retencin (variable de proceso, lazo 76) ytransmite una seal a tres instrumentos: LSH-76, LV76-1, y LV-76-2. Estos instrumentos realizanlas siguientes funciones:

LSH-76: Este interruptor energiza la XV-71-1 de solenoide. Cuando la LV-71-1, una vlvula de so-lenoide de tres salidas, es energizada, permite que la seal neumtica del LRC-71 abra laLV-71-1. A la mnima seal de LRC-71, que indica un nivel bajo en sumidero de la columnade BP, la LV-71-1 se cierra. Cuando el tanque de retencin est lleno, el LSH-76 interrumpela corriente a la vlvula de solenoide XV-71-1, de manera que anula cualquier seal neum-tica emitida por el LRC-71 y, nuevamente, la vlvula reguladora LV-71-1 se cierra.

LV-76-1: Cuando est abierta, esta vlvula permite el venteo del espacio de vapor del tanque de reten-cin hacia el conducto 1-0-215, el cual a su vez une al conducto de enfriamiento de N2 alsubenfriador de desechos de N2. Esta vlvula, cuando est cerrada, permite que el tanque deretencin sea presurizado.

LV-76-2: Esta vlvula abre el conducto 1/2-N-119 dando entrada al N2 proveniente de los pasos Edel termointercambiador 05.40. Este gas, a 75 psia (5,3 kg/cm2 abs.) aproximadamente,presuriza el tanque de retencin permitiendo que ste se vace.

El interruptor de nivel alto de lquido en el recipiente de almacenamiento 16.10, LSH-94, seenclava con la vlvula de solenoide XV-76-1. Cuando cualquiera de los tanques de almacenamientoest lleno, el LSH-94 energizar la XV-76 y la LV-76 se abrir hacia el conducto de venteo, ycerrar la vlvula de presurizacin LV-76-2.

Si el compresor se para, la XV-71-1 de solenoide interrumpir la corriente y cerrar la vlvulade entrada OXL, LV-71-1, al tanque de retencin.

4.2. Almacenamiento de nitrgeno lquido (NIL)


TANQUES DE ALMACENAMIENTO DE NITROGENO LIQUIDO (16.20)

Fabricante Air Products and Chemicals, Inc.Modelo CLC-16Tipo Cilndrico-vertical, doble paredCapacidad para lquido (bruta) 1654 galones (6261 litros)Presin de trabajo (mxima) 200 psig (14 kg/cm2g)

VAPORIZADORES DE NIL (17.21A, B & C)

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4.2. ALMACENAMIENTO DE NITRGENO LQUIDO (NIL) 33

Fabricante Air Products and Chemicals, Inc.Modelo ASV-3Tipo Aire ambienteFluido NitrgenoCapacidad de flujo 276 lb/h (125 kg/h)Temperatura de entrada -287,5oF (-178oC)Temperatura de salida 50oF (10oC)


El tanque y los vaporizadores de NIL se utilizan en la planta a manera de reservas a fin deasegurar un suministro de nitrgeno, sin interrupcin, al cliente, en caso de que ocurra un paro defuncionamiento de la planta o de que hubiera demanda adicional de nitrgeno. Despus de que sehayan abierto las vlvulas y ajustado los reguladores de presin de los tanques y vaporizadores, elfuncionamiento es automtico y est controlado por la presin en la tubera.

4.2.3. Tanque de almacenamiento

Generalidades

El tanque de almacenamiento consiste de un tanque interior sostenido dentro de un tanqueexterior. El espacio anular entre los tanques fue rellenado con polvo aislador, que se mantiene alvaco, para aislar el tanque interior contra prdidas de calor. Se puede verificar el vaco conectandoun vacumetro de Consolidated Vacuum Gauge, tipo CVC, modelo GTC-110, a la conexin debayoneta en la vlvula 879. Si el vaco se ha deteriorado, conecte una bomba de vaco (de suficientecapacidad) a la vlvula 883 para volver a evacuar la camisa de vaco.

Circuito para el aumento de la presin

El circuito para el aumento de la presin est diseado para vaporizar el lquido del tanque. Elvapor es devuelto a la parte superior del tanque a fin de aumentar la presin para la transferenciadel lquido a los vaporizadores 17.21. El circuito consiste en un serpentn de vaporizacin, decalefaccin por aire, y en una vlvula reguladora de presin, PCV-99, que se ajusta con el fin demantener la presin en el tanque.

Circuito de ventilacin de sobrepresin

La presin del tanque se controla venteando el exceso de presin en el tanque hacia la atmsferaa travs de la PCV-122. La vlvula reguladora de presin se deber ajustar a un punto por debajode la presin de la vlvula de alivio PSV-124 de seguridad del tanque. Parte del gas nitrgeno seutiliza tambin para el instrumental de vaporizacin para el OXL y el NIL.

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Instrumental

El tanque de almacenamiento est dotado de un indicador de presin, PI-129. El interruptorLISH-130 del indicador del nivel indica el nivel de lquido en el tanque y avisa ante un nivelelevado de 90 %.

Diagrama de capacidad

Se proporciona un diagrama I y M (No. 569) que se puede utilizar para determinar el equiva-lente estndar de pies cbicos de gas disponibles para los diferentes niveles de lquido en el tanque,a diversas presiones.

4.2.4. Vaporizador

Los vaporizadores 17.21 de NIL utilizan aire ambiente para vaporizar el nitrgeno lquido. Losvaporizadores estn entubados paralelamente.

Reguladores del sistema vaporizador

Los reguladores del sistema vaporizador consisten de una vlvula reguladora de presin, ubi-cada despus de la salida del vaporizador y de un regulador de temperatura TIC-144 y de uninterruptor de temperatura baja TISL-145.

La PCV-110 detecta la presin del conducto y se abre para iniciar la vaporizacin del nitrgenolquido, cuando la presin en el conducto baja algunas libras por pulgada cuadrada (unos dcimosde atmsfera) por debajo de la presin nominal de funcionamiento.

Se deber ajustar el TIC-144 para mantener la temperatura del nitrgeno vaporizado a aproxi-madamente 50oF (10oC). Si la temperatura del gas que sale del vaporizador comienza a disminuir,el regulador comenzar a estrangular la vlvula de entrada TV-102 para reducir el flujo a travs delvaporizador.

El conducto del producto est protegido contra la baja temperatura por el interruptor de bajatemperatura TISL-145. Si la temperatura de la lnea del producto desciende a 0oF (-17,7oC), elTISL-145 suena una alarma y corta la electricidad a la bobina R202B. Entonces los contactosde la R202B se pondrn en posicin de abierto y cortarn la electricidad al solenoide XV-144,el cual, en presencia de una falla, abrir la vlvula de entrada TV-144. (Vea CKT 2 Plano APCI9-7378-7004D.) Entonces, el operario deber cerrar, manualmente, la vlvula de salida 823 delvaporizador.

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Captulo 5

SERVICIOS

5.1. Sistema de agua de enfriamiento


TORRE DE ENFRIAMIENTO (14.10)

Fabricante Baltimore Aircoil Company, Inc.Modelo CFT-2423Cantidad de clulas 1Medida del gasto de agua 450 galones/minuto (1.703 l/min)Temperatura de termmetro hmedo 47oF (8,2oC)Temperatura del agua de entrada 79oF (26,2oC)Temperatura del agua de salida 59oF (14,8oC)Agua de reposicin 25.920 galones/da (98.115 l/da)Prdidas por arrastre 0,2 %Tipo Flujo cruzado - tiraje inducidoCantidad de ventiladores 1Cantidad de palas 6Velocidad del ventilador 400 rpmCapacidad del ventilador 110.500 pies3/min (3.129.029 l/min)

MOTOR DEL VENTILADOR

Tipo Jaula de ardillaVelocidad 1500 rpmCapacidad de funcionamiento 25 hpCaja TEFCCaractersticas elctricas 3/50/380

BOMBAS DE ENFRIAMIENTO DEL AGUA (14.30A & B)

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36 CAPTULO 5. SERVICIOS

Fabricante WorthingtonModelo D1021Tamao 3 x 3 x 6Tipo CentrfugoCapacidad 400 galones/minuto (1.514 l/min)Presin de entrada InundadaAltura de cada proyectada 80 pies (24,4 m)Altura de cada parada 100 pies (30,5 m)

MOTOR

Fabricante RelianceCapacidad de funcionamiento 15 hpVelocidad 2950 rpmArmadura 254JpCaja TEFCPorcentaje de sobrecarga 1,0Caractersticas elctricas 3/50/385


La torre de enfriamiento consiste de una unidad de una clula completa con un ventilador de6 palas y un sumidero integrante con una vlvula reguladora de nivel automtica. El ventilador esaccionado por una correa de potencia Power Band de una pieza de neopreno/polister. El agua deretorno del sistema de enfriamiento (6-CW-273) es transportada por las tuberas a la parte superiorde la clula y es pulverizada hacia abajo a travs de las cremalleras de llenado. El ventilador dela torre aspira el aire a travs del agua pulverizada produciendo enfriamiento por evaporacin. Elagua enfriada se acumula en el depsito. Esta se extrae mediante el sistema de bombeo y regresaal sistema de enfriamiento por 6-CW-272 (vase el diagrama del proceso 9).

5.1.3. Depsito para el agua

Se da entrada automticamente al agua de reposicin del lago al depsito mediante la vlvulareguladora del nivel LCV-118. Se monitorea el nivel de agua en el depsito con un flotador.

5.1.4. Circuito elctrico del ventilador de la torre de enfriamiento

(plano APCI 9-7378-7003D)

El circuito elctrico del ventilador de la torre de enfriamiento est dotado de un disyuntor (CB-5), de un interruptor de ENCENDIDO-APAGADO, y de un botn pulsador de llave de cierre demontaje local. En caso de que hubiera vibracin excesiva del ventilador, el interruptor de vibracinYS-147 encender la alarma y parar el ventilador.

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5.2. TRATAMIENTO DE AGUA DE ENFRIAMIENTO 37

5.1.5. Circuito elctrico de la bomba de la torre de enfriamiento

(plano APCI 9-7378-7003D)

La bomba 14.30A est dotada de un disyuntor (CB-6)

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