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IMPLANTACION DE EQUIPOS
EN PLANTAS PETROQUIMICAS
RECOMENDACIONES PARA EL DISEÑO DEL “PLOT-PLAN”




La distribución del equipo        1. INTRODUCCION                          cuerpo una serie de factores impor-
y la maquinaria en el área                                                 tantes. Se puede decir que a medida
                                  En la disposición del equipo (ins-       que las condiciones han cambiado,
de trabajo es un problema         talaciones, máquinas, etc.) y área       el concepto de distribución ha evo-
ineludible en el diseño de        de trabajo, la distribución es un        lucionado constantemente y todo
plantas industriales. Esta        problema que no es posible evitar.       esto ha venido a dar una serie de
ordenación física de los          El mero hecho de colocar equipo          principios básicos, los cuales al ser
elementos industriales            en el interior de un área ya repre-      bien aplicados dan origen a una
incluye espacios mínimos          senta un problema de ordenación.         buena distribución en planta.
entre equipos, maquinaria,        El trabajo de ubicación en planta        Así pues, el plano de localización
almacenamiento y otras            implica la ordenación física de los      del equipo está relacionado con el
                                  elementos industriales; esta ordena-     arreglo espacial y tiene una
actividades o servicios.          ción ya practicada o en proyecto,        influencia vital en la eficiencia y
La localización del equipo        incluye espacios necesarios, míni-       utilidad de las plantas químicas.
tiene una influencia vital        mos para el mantenimiento del equi-      Las buenas prácticas de distribu-
en la eficiencia de las           po y la maquinaria, almacenamiento,      ción consiguen un balance econó-
plantas químicas.                 servicios y otras actividades.           mico de los requerimientos de
                                  El trabajo de proyectar una distri-      seguridad, construcción, manteni-
En el presente artículo se                                                 miento, operación, futuras expan-
resumen prácticas de              bución en planta cubre un amplio
                                  campo. Puede comprender, sola-           siones y las variables de proceso
diseño habituales en la           mente, un lugar de trabajo indi-         como flujo por gravedad o altura
industria petroquímica.           vidual o la ordenación completa de       positiva de succión de bombas.
                                  muchas áreas de propiedad indus-         El objetivo de este artículo es
                                  trial; pero en todos los casos se        intentar ser una guía para conse-
                                  debe planear para lograr una distri-     guir una buena distribución del
                                  bución eficiente, que será plasma-       equipo en planta.
                                  da en el plano de localización
                                  general del equipo.                      2. PLANO
                                  Durante estos años, las diversas ideas   DE LOCALIZACION
       ALEJANDRO                  que los hombres de producción y          GENERAL DE EQUIPO
      ANAYA DURAND                otros dirigentes tenían a este respec-
Instituto Mexicano del Petróleo   to se han clarificado; han tomado        El plano de localización general del
INGENIERIA QUIMICA - MAYO 1998                                                                              113
equipo es un documento crítico en       - Condiciones del suelo.               puede lograr las siguientes benefi-
el diseño y construcción de una         - Información básica del contrato.     cios:
planta de proceso; es un dibujo de      - Especificaciones y estándares de     - Reducción del riesgo para la
la unidad en planta, en el cual se      trabajo.
                                                                               salud y aumento de la seguridad a
encuentran distribuidos y localiza-     - Requerimientos del cliente.
                                                                               los operadores.
dos todos y cada uno de los equi-       - Diagramas de flujo de proceso.       - Elevación de la moral y la satis-
pos; además se presentan en él los      - Dimensiones preliminares del         facción del operador.
edificios, estructuras principales,     equipo.                                - Incremento de la capacidad útil
caminos y vías férreas; sistemas de     - Equipo y subestaciones eléctricas.   del terreno.
acceso a la planta, estructuras adya-   - Localización de acometidas de        - Disminución de retrasos en la
centes, áreas de almacenamiento y       servicios incluyendo corriente         operación del proceso.
administración, así como el rack de     eléctrica.
                                                                               - Se facilita el mantenimiento del
tuberías y lo necesario para una        - Dimensiones preliminares de edi-
                                                                               equipo, etc.
operación eficiente de la planta.       ficios.
El “plot-plan” es el dibujo inicial     - Información de plantas similares.
                                                                               6. CONSIDERACIONES
producido para el arreglo de plan-      De entre esta información necesa-      PARA LA LOCALIZACION
tas de proceso. Todos los especia-      ria para iniciar un ‘“plot-plan”, es   DEL EQUIPO
listas de diseño emplean este plano     fundamental el diagrama de flujo
para el desarrollo de los requeri-      del proceso, y como información        Conocidas las limitaciones del
mientos necesarios y los dibujos        básica del proyecto, las “bases de     lugar, la reglamentación aplicable
para construcción, operación, man-      diseño”, ya que en este documento      y los estándares, se estará en con-
tenimiento de la planta. La econo-      se encuentran definidos todos los      diciones de realizar el plano de
mía en la realización de un proyec-     requerimientos de la planta, así       localización detallado. Para lo
to depende en gran parte de la dis-     como la localización de las carac-     cual se deberán hacer las mismas
tribución y localización de los         terísticas climatológicas del lugar.   consideraciones que se hicieron
equipos; de su interdependencia y                                              para el plano de localización preli-
libertad para combinarse.               5. OTROS BENEFICIOS                    minar: la distribución del proceso
                                        DE UNA BUENA                           de la planta por flujo de materiales
3. CRITERIOS PARA                       DISTRIBUCION                           con la posición de los servicios y
DISEÑAR EL                                                                     edificios adicionados posterior-
“PLOT-PLAN”                             Una buena distribución del equipo      mente.

Deben tenerse en cuenta los             Fig.1. Plano de localización general. Sección de almacenamiento de
siguientes criterios:                   agua para tren de reactores de intercambio iónico
- Escala y alcance de la operación
- Limitaciones existentes de lugar
- Consideraciones de seguridad
- Supervisión de operación.
- Suministro de servicios
- Requerimientos de manejo de
materiales.
- Conveniencia en el mantenimiento.
- Economía en la construcción.
- Expansión futura o posibles adi-
ciones.
El enfoque de este artículo es el de
indicar cómo se realiza un plano
de localización general de equipo
(plot-plan).

4. INFORMACION PARA
INICIAR EL “PLOT-PLAN”

Se precisa la siguiente informa-
ción:
- Localización del lugar geográfico
para la planta.
- Mapa topográfico.
- Localización de caminos y carre-
teras de acceso al lugar.
- Datos climatológicos, vientos
dominantes y reinantes.
114                                                                                  INGENIERIA QUIMICA - MAYO 1998
Sin embargo, las restricciones del     mínima elevación permisible por         mente en los espesadores. En este
lugar pueden ayudar a la localiza-     encima del piso, para lo cual se        caso, las diferencias en elevación
ción de la acometida de los servi-     deben tener en cuenta las caracte-      entre el primero y los subsecuentes
cios (caminos, vías de ferrocarril,    rísticas de operación y manteni-        espesadores se tienen de acuerdo
suministro de energía eléctrica y      miento.                                 al arreglo para permitir flujo por
drenajes, agua potable y de pro-                                               gravedad desde uno hacia el
                                       Las elevaciones mínimas son:
ceso).                                                                         siguiente. A cuenta de los costes
                                       - Recipientes: 0,9 a 1,5 m desde el     de la obra civil deben usarse
6.1. RECIPIENTES                       fondo al suelo.                         variaciones naturales en el nivel de
                                       - Torres: 0,9 a 1,5 m de altura de      piso.
Los recipientes de proceso y siste-    faldón.
mas de servicio son usados para        - Intercambiadores: 0,7 a 1,3 m         6.2. EVAPORADORES
mantener volúmenes de líquido          desde el fondo al suelo.
por un período específico de tiem-                                             La altura mínima de un evaporador
pos y para la separación de líqui-     6.1.3. TANQUES                          está determinada por los requeri-
dos inmiscibles con diferentes den-    DE ALMACENAMIENTO                       mientos de NPSH de la bomba de
sidades. Estos recipientes pueden                                              producto. No es buena práctica
ser de dos tipos: verticales y hori-   El almacenamiento intermedio en         poner la bomba en una fosa locali-
zontales.                              recipientes se lleva a cabo frecuen-    zada directamente bajo el evapora-
                                       temente en áreas adyacentes a las       dor para obtener dicho requeri-
6.1.1. RECIPIENTES                     unidades de proceso con las bom-        miento, dado que en algunas oca-
VERTICALES                             bas de transferencia localizadas a      siones es necesario bajar la calan-
                                       lo largo de esta área (Fig. 1). Los     dria.
Los recipientes verticales grandes,    tanques de almacenamiento final,
al igual que las torres, deberán ser   normalmente, están alejados del         Las piernas barométricas deberán
localizados de 2,5 a 3 diámetros       área de proceso.                        tener al menos 10 m desde la base
alejados entre sí, de centro a cen-                                            del recipiente hasta el nivel dentro
tro. Los acumuladores verticales       6.1.4. SEPARADORES                      de la fosa barométrica, normal-
pequeños deberán ser espaciados                                                mente situada en el piso. Las sec-
de 3 a 4 diámetros alejados entre sí   La distancia mínima a las unidades      ciones horizontales deberán evitar-
(centro a centro). Los tanques de      de proceso pueden ser de 100 pies       se en las piernas barométricas y las
surge se deben alinear con torres.     para intentar localizar lejos de los    piernas idealmente deberán ser
                                       edificios y caminos principales         verticales.
6 1.2. RECIPIENTES                     sujetos a tráfico pesado.
                                                                               También se provereán plataformas
HORIZONTALES                                                                   para propósitos de limpieza de
                                       6.1.5. ESPESADORES
                                                                               cada boca manual, permitiendo 4
Los recipientes horizontales y tan-    Los espesadores son tanques hori-       m 2 de plataforma libre por cada
ques de surge se deben alinear con     zontales de gran diámetro que tie-      abertura, además la plataforma
respecto a los acumuladores mon-       nen agitadores rotatorios para lodo.    puede ser necesaria para la limpie-
tados a nivel de piso, buscando        Los lodos se alimentan por tubería      za del haz de tubos y la reparación
siempre que haya armonía con el        hacía el pozo de alimentación en el     de éstos. Debe dejarse espacio
flujo de proceso y que las líneas de   centro del tanque, el licor limpio se   para el uso de limpiadores mecá-
tuberías se acorten.                   remueve vía lavado periferial y         nicos de tubos y para la remoción
Los acumuladores se localizan jun-     tubería de salida, mientras los         y reemplazo de los tubos. Esto
to y próximo al nivel de montaje       lodos o asentados se toman o se         puede significar tener un tablero
de los condensadores. El extremo       sacan desde el centro en el fondo       removible arriba del evaporador.
del acumulador se localiza abajo       del tanque, normalmente por medio       Debe proveerse de espaciamiento
del condensador y es necesario         de un transportador de tornillo.        necesario para agregar tubería y
hacerlo mediante una estructura.       Debido a su gran diámetro, los          válvulas adicionales, de modo que
Los acumuladores horizontales de       espesadores son normalmente loca-       cada evaporador pueda ser sacado
reflujo deberán ser espaciados         lizados fuera de espacios cerrados      de operación sin interrumpir el
alrededor de 2 diámetros alejados      y lejos de las áreas de proceso, de     proceso.
entre sí.                              modo que no tomen u ocupen el
                                       valioso espacio de proceso. Los         6.3. CRISTALIZADORES
Los recipientes con grandes volú-
menes de líquido deberán ser ins-      espesadores tienen una estructura
                                       en la parte alta del tanque para dar    Los requerimientos de distribución
talados a una altura pequeña y pre-                                            para los cristalizadores son simila-
feriblemente a nivel de piso. De       soporte y permitir acceso a los
                                       mecanismos accionadores y de ali-       res a aquellos, descritos para los
hecho, todos los recipientes inclu-                                            evaporadores.
yendo torres e intercambiadores        mentación del pozo, mientras el
deben localizarse a nivel de terre-    mantenimiento de los agitadores de      Deberá tomarse en cuenta el uso
no si se considera que no hay fac-     lodos se lleva a cabo in situ des-      de codos de radio largo y proveer
tores especiales de proceso que        pués del vaciado del tanque.            muchas facilidades de limpieza.
requieran la elevación del equipo,     La decantación continua a contra-       Tales tuberías deberán tener pen-
en cuyo caso se debe decidir la        corriente se lleva a cabo frecuente-    dientes para facilidad de drenado.
INGENIERIA QUIMICA - MAYO 1998                                                                                 115
6.4. HORNOS                            6.6. TORRES                              Es conveniente tener el condensa-
Y EQUIPOS CON FUEGO                                                             dor arriba del domo de la columna
                                       Para la localización de torres de        para mininizar la tubería de vapor
La primera consideración en la         proceso en planta, es necesario          y proveer reflujo por gravedad.
distribución de equipo con fuego       considerar tres tipos de líneas:         Este arreglo requiere soporte ade-
es la seguridad, y deberá realizarse                                            cuado para el tanque de reflujo y
                                       - Líneas principales de proceso.
un estudio completo de los códigos                                              requiere una cabeza adecuada en el
                                       Tales líneas serán más cortas si las
y estándares locales. La regla                                                  circuito al centro entre las colum-
                                       torres son arregladas en la secuen-
general es que el equipo con fuego                                              nas, el cual deberá ser de 7,5
                                       cia de flujo de proceso, y tan cer-
deberá ser localizado por lo menos                                              veces la media de los diámetros de
                                       canas unas a otras, como las
15 m alejado de equipo de proceso                                               las columnas.
                                       dimensiones de equipo y espacio
peligroso o de equipo que pudiera
                                       para acceso lo permitan.                 Si se requiere acceso al sistema de
ser una fuente de salpicado o fuga
                                                                                condensadores, ya que algunas
de gases.                              - Líneas entre equipos asociados. El
                                                                                veces son soportados sobre la torre,
                                       espaciamiento de las torres depende
Los equipos de proceso (tales                                                   se debe proveer también espacio
                                       del número y de las dimensiones de
como reactores, fraccionadoras y                                                para remoción de los tubos o de los
                                       otros equipos conectados a ella.
columnas de destilación) que se                                                 intercambiadores mismos. El espa-
                                       Esto lleva al segundo grupo de líne-
encuentren conectados a la salida                                               cio de las plataformas para acceso
                                       as en el diagrama de flujo de proce-
de los hornos, se deberán localizar                                             a las válvulas e instrumentos aso-
                                       so: líneas que conectan entre si
tan cerca como sea posible, de                                                  ciados con los intercambiadores
                                       equipo estrechamente relacionado,
manera que las líneas de transfe-                                               también debe ser considerado.
                                       tales como salida de fondos a bom-
rencia sean lo más cortas y senci-                                              Deberán darse previsiones para
                                       bas, circuito de reflujo al calentador
llas posible; además es convenien-                                              acceso interno, a fin de permitir
                                       o líneas de alimentación y de pro-
te considerar una política de chi-                                              limpieza, colocación de platos, ins-
                                       ductos terminales.
meneas comunes, tomando en                                                      pección de corrosión, nivelación
cuenta, por seguridad, las distan-     - Lineas de alimentación de pro-         de soportes de empaque, y para
cias mínimas hacia otros equipos       ducto de diámetro pequeño. Las           otros trabajos de mantenimiento.
recomendados. Otros factores que       torres (fraccionadoras, deshidrata-      En diámetros menores a 0,5 m el
afectan a la localización son el       doras, etc.) así pues deben ser          acceso interno no es práctico y la
manejo de los efluentes líquidos,      localizadas tan cerca como sea           columna deberá ser construida en
los efluentes gaseosos relaciona-      posible del rack de tuberías.            tramos de aproximadamente 2,5 m
dos con otras plantas y la aproxi-                                              de altura para el mantenimiento.
mación de servicios para equipos       El lado anterior de las torres debe-
con fuego.                             rá conservarse libre para tener          La línea de centro de los registros
                                       acceso. El lado frontal deberá ser       de hombre (accesos al interior de
La distancia desde el horno a los      alineado manteniendo un claro            la torre) normalmente estará 1 m
equipos de proceso más cercano         entre ésta y el rack de tuberías.Las     arriba de la plataforma, pero puede
son: 6 a l0 m para hornos circula-     torres localizadas en líneas con         ser variada entre 0,5 m y 1,3 m.
res; de 12 a 18 m. para hornos tipo    plataformas conectadas entre sí,
caja. Los rack de tuberías podrán      son algunas veces preferidas para        Generalmente las columnas son
ser localizados dentro de estas dis-   acceso, mantenimiento y operación        considerablemente más altas que la
tancias de seguridad. Se deberá        adecuada.                                mayoría de otros accesorios o
proveer un espacio libre entre hor-                                             equipos, y en los casos donde se
no y horno; estos espacios deberán     Las torres de fraccionamiento son        entreguen completas, se deberá
ser dos veces su ancho (de centro a    localizadas en una línea de centros      prever un acceso adecuado de la
centro).                               común de 3,5 a 4,5 m alejada del         misma, espacio para descarga y
                                       rack de las columnas.                    espacio para erección. Por esta
Deberán ser arreglados en una                                                   razón son mejor localizadas cuan-
linea común con base en las chi-       6.6.1. CONSIDERACIONES                   do sea posible en un extremo del
meneas, siempre que sea posible, y     DE ELEVACION                             área de proceso.
las chimeneas deberán ser localiza-
das en el lado o en el extremo más     La relación de altura de la columna      6.6.2. CONSIDERACIONES
alejado de la unidad.                  al rehervidor (tipo termosifón), y       DE ESPACIAMIENTO
                                       de la columna a la bomba de fon-
6.5. ANTORCHAS                         dos por requerimientos de NPSH,          Deberá proveerse un espacio míni-
                                       son determinados por el flujo del        mo de 3 m entre columnas, que
La localización requerida precisa      fluido. Esta altura varía de 0,9 a       puede incrementarse si es probable
que los vientos reinantes soplen en    1,5 m para torres con diámetros de       el reemplazo frecuente de los pla-
dirección contraria a donde se         0,6 a 5 m y temperatura de fondos        tos. Para columnas extremadamen-
encuentran localizadas las unida-      de 100 a 400°F. A temperaturas           te altas, para las cuales se requie-
des de proceso y sobre terreno         mayores se puede incrementar esta        ran diseños especiales de cimien-
alto, si se está en terreno acciden-   altura de 0,3 a 0,6 m, para evitar la    tos, el área requerida para la
tado. La distancia mínima entre el     transmisión de altas temperaturas a      cimentación puede ser el criterio
quemador y las unidades de proce-      la cimentación de concreto o             en el espaciamiento. La interac-
so es de 60 m.                         estructura.                              ción del viento pudiera también
116                                                                                   INGENIERIA QUIMICA - MAYO 1998
influenciar la localización de         - Los intercambiadores, enfriado-      se ajustan para diferentes distribu-
columnas adyacentes.                   res de producto, por ejemplo,          ciones de planta. Las plantas no
                                       deberán ser colocados entre el         muy grandes normalmente tienen
6.7. CAMBIADORES                       equipo de proceso y el límite de       un tipo de soportería más sencilla.
DE CALOR                               batería de la unidad, con objeto de
                                                                              En plantas grandes, el rack de
                                       minimizar el recorrido de tuberías
                                                                              tuberías será más complicado
Los intercambiadores agrupados         a altas temperaturas.
                                                                              cuando las materias primas, servi-
deberán estar en fila con los ejes
                                       Un paso más en la distribución es      cios auxiliares o productos termi-
de las boquillas de las canales, en
                                       la localización de aquellos inter-     nados, entran o salen del límite de
un plano vertical común, para pre-
                                       cambiadores que pueden ser apila-      batería en los diferentes lados, por
sentar una apariencia estética y
                                       bles con objeto de simplificar arre-   lo que deberá ser de tipo T.
para facilitar los detalles de tube-
                                       glos de tubería y ahorro de espacio.
ría. Los intercambiadores pueden                                              Las soportería tipo U se utiliza en
apilarse, pero nunca deberán ser       Las especificaciones de diseño,        plantas donde se requiere que a lo
más de tres si se soportan mutua-      normalmente limitan la altura          largo de las tuberías existan unida-
mente. Los intercambiadores            máxima de intercambiadores, que        des de proceso a cada lado; esto se
conectados en serie o en paralelo      es de 1,5; m. a la parte alta de la    aplica también para la soportería
pueden estar situados uno encima       coraza, de forma que el equipo         tipo Z, que puede ser una combina-
del otro hasta alturas de aproxima-    móvil pueda manejar conveniente-       ción de soportería tipo L y tipo T.
damente 4 m.                           mente el haz de tubos en caso de
                                                                              La soportería tipo U también se uti-
                                       ser necesaria su extracción.
Cuando se requiera que un cam-                                                liza cuando se requiere algún tipo
biador de calor sea removido como                                             de carga y descarga, como pueden
                                       6.8. BOMBAS
una unidad completa para limpieza                                             ser furgones o carros tanque
y arrastre, deberá proveerse de un     Normalmente las bombas se locali-      Por supuesto, la configuración del
adecuado espacio en los extremos       zan tan cerca como sea posible y a     rack, resulta de un plano de inte-
para desmantelamiento. La mayo-        nivel de piso de los recipientes de    gración, de condiciones de terreno,
ría de los cambiadores están locali-   los que succionan.                     requerimientos del cliente y sobre
zados con la base más o menos 1                                               todo de la economía de la planta.
m arriba del nivel del piso. Los       Generalmente la elevación será
intercambiadores en batería a nivel    gobernada por el tipo de bomba         La elevación se determina por los
de terreno suelen estar espaciados     seleccionada, y en relación del ser-   requerimientos más críticos de
0,9 m entre ellos.                     vicio y líquido bombeado. En la        acuerdo a lo siguiente:
                                       medida en que sea posible deberá       - Altura mínima necesaria para
En la distribución, las torres de      evitarse que las bombas estén loca-
enfriamiento deberán ser arregla-                                             cruce de camino.
                                       lizadas bajo el nivel de piso, ya      - Altura mínima necesaria sobre
das primero y el resto del equipo      que esto involucra trabajo civil
después. La posición de un inter-                                             accesos a equipo localizado bajo el
                                       costoso (por estructuras de soporte    rack.
cambiador de calor en plantas quí-     involucradas) y problemas de dre-
micas y petroquímicas normal-                                                 - Altura para interconexión de
                                       naje. Las bombas localizadas en        líneas que estén localizadas en el
mente depende de la localización       puntos elevados generalmente cau-
de las columnas de destilación.                                               lecho de tuberías a equipo locali-
                                       sarán problemas de vibración en el     zado a los lados del rack.
En la colocación de intercambia-       diseño de estructuras.
dores de calor, de deben tomar en                                             La altura del rack no deberá ser
                                       Las bombas centrífugas de tipo         mayor de lo necesario para mini-
consideración los siguientes pun-      lata requieren espacio en la parte
tos:                                                                          mizar la longitud de tuberías verti-
                                       frontal para remoción de la flecha     cales.
- Los intercambiadores deberán         y para mantenimiento en el impul-
                                       sor.                                   La longitud del rack de tuberías es
estar inmediatos adyacentes a otros
                                                                              gobernada por el número y dimen-
equipos como los rehervidores y        Cuando se tienen varias bombas         siones del equipo, estructuras y
deberán estar localizados cerca de     deberán localizarse de manera que      edificios localizados a ambos lados
sus respectivas torres; los conden-    queden alineadas y estéticamente       del rack. Se requiere como prome-
sadores deberán estar cerca de sus     bien distribuidas. Normalmente         dio, alrededor de 3 m de longitud
tanques de reflujo, y a la vez, cer-   bajo el rack de tuberías.              de rack por cada pieza de equipo
canos a las torres.
                                       En general el equipo mecánico          (intercambiadores, tanques, torres
- Los intercambiadores deberán         deberá ser colocado de tal forma       compresores, etc.) para plantas
estar cercanos a otros equipos de      que su mantenimiento y operación       petroquímicas.
proceso, por ejemplo, los intercam-    no sea interferido por problemas
                                                                              Con buenas prácticas de distribu-
biadores en circuitos cerrados con     de acceso.
                                                                              ción el coste de rack puede ser
bombas (circuitos de reflujo) en el
                                                                              reducido considerablemente.
caso de una salida de flujo a través   6.9. RACK DE TUBERIAS
de un intercambiador desde el fon-                                            Los soportes de tubería deben ser
do de un recipiente, con objeto de     La distribución en planta determi-     dimensionados para permitir
tener las líneas de succión a las      na el recorrido de tuberías y los      expansiones futuras de la planta y
bombas, de menor longitud.             arreglos típicos de rack de tuberías   deben ir en paralelo al sistema de
INGENIERIA QUIMICA - MAYO 1998                                                                                117
Fig.2. Ejemplo de plano de localización general. Planta de tratamiento y recuperación de condensados




caminos para conservar despejadas       equipo 1=10 ó 20 ó 33 1/3 (área de      con relación a las torres de ligeros,
las áreas de proceso. Si la soporte-    proceso)                                ya que en caso de fuga, se deberá
ría atraviesa un área que más tarde                                             evitar que los vapores ligeros sean
                                        - Con la información de área dis-
tendrá cabida para servicios de                                                 llevados por los vientos al fuego.
                                        ponible se procede a la prepara-
proceso, se restringirá severamente                                             Así pues, en plantas fraccionado-
                                        ción del plano. Se delimita a escala
el espacio disponible para el equi-                                             ras, los equipos de proceso que
                                        el área disponible para la planta
po de proceso.                                                                  determinan la localización del
                                        con lineas claramente definidas         equipo restante son las de torres y
El número de líneas a ser localiza-     llamadas límites de batería de la       hornos, dado que estos equipos
das en el lecho puede ser estimado      unidad. Esto se hace para definir       son el eje de referencia para la
por el trazo de las líneas en una       además la responsabilidad de la         localización del equipo restante.
impresión del “plot-plan” con la        firma de ingeniería.                    La separación mínina que reco-
ayuda de diagramas de flujo. Por
                                        - Se debe orientar el área de la        mienda la literatura entre estos
el estimado del número de líneas
                                        planta que va a ser dibujada, de        equipos es de 25 m. La separación
en la sección más densa del rack,
                                        manera que el norte esté preferi-       mínima recomendada entre torres
se puede obtener el ancho total de
                                        blemente hacia la parte superior o      de ligeros es de 3 m; o si existe
rack.
                                        el lado izquierdo. Si el norte ver-     equipo entre ellas, como son reher-
                                        dadero se desvía de cualquiera de       vidores, será la requerida para
7. PREPARACION                                                                  mantenimiento y operación.
                                        las dos direcciones anteriores la
DEL PLANO DE                            declinación deberá indicarse en el
LOCALIZACION GENERAL                                                            - El nivel de piso es otro de los
                                        plano de integración.                   datos que deben indicarse en los
- Seleccionar la escala adecuada.       - La dirección de los vientos es un     planos de localización generales
Los planos de localización de           factor importante que debe tomar-       de equipos, normalmente están
equipo deben ser dibujados en           se en cuenta cuando se establece el     referidos a un banco de nivel pre-
escala de ingeniería. Las escalas       “plot-plan” de equipo. Poder cono-      viamente fijado dentro del comple-
que se recomienda utilizar para el      cer hacia donde pueden ser envia-       jo o refinería. El nivel de piso ter-
plano de localización general son       dos los vapores por el viento,          minado (N.P.T.) es importante para
las siguientes:                         cuando existe una fuga o simple-        la localización de equipo y estruc-
                                        mente un venteo, es de suma             turas pesadas. Una elevación de
• Plano de localización general         importancia. En función de esto, se     0,0 deberá evitarse, ya que esto
(maestro) 1=100 ó 200                   determinará la localización de          podría conducir a requerir niveles
• Plano de localización general de      equipo de quemadores y hornos           negativos para todos los trabajos
118                                                                                   INGENIERIA QUIMICA - MAYO 1998
que muestra el área requerida para
  Fig.3. Plano de localización general. Sección de reacción y trata-               colocar los equipos de proceso y
  miento de condensados                                                            servicios así como el cuarto de
                                                                                   control. En la figura 2 se muestra
                                                                                   un ejemplo de plano “plot-plan”.

                                                                                   8. ACOTACIONES
                                                                                   DE EQUIPO
                                                                                   E INSTALACIONES

                                                                                   - Las acotaciones para recipien-
                                                                                   tes verticales, torres, calentado-
                                                                                   res, deben referirse a los centros
                                                                                   (Fig. 3).
                                                                                   - Las acotaciones para recipientes
                                                                                   horizontales se refieren a los cen-
                                                                                   tros y a la línea tangente. También
                                                                                   se debe indicar la elevación a lí-
                                                                                   neas de centro.
                                                                                   - Las acotaciones para cambiadores
                                                                                   de calor de coraza y tubos, se refie-
                                                                                   ren a las líneas del centro de la cora-
                                                                                   za a líneas de centro de la boquilla
                                                                                   de los tubos. También se indica la
                                                                                   elevación a líneas de centro.
                                                                                   - Las acotaciones para motor de
                                                                                   compresoras y cuartos de control,
                                                                                   son a centro de columnas.
                                                                                   - Las acotaciones para bombas son
subterráneos y llevar a una confu-        ma que sean los mínimos posibles,        a líneas de centro de la boquilla de
sión de niveles innecesaria.              sobre todo los rellenos, ya que          descarga.
- Otro de los puntos a considerar         éstos requieren de trabajos lentos y
                                          costoso, pues las especificaciones       - La soportería de tubería, también
es la entrada de insumos y la salida                                               denominada rack, se acotará de
de productos, ya que esto determi-        de compactación de terracerías y
                                          su control debe ser muy estricto.        manera que las columnas principa-
nará el tipo de soportería principal                                               les se indicarán con números y las
a usar (rack). Existen varios tipos       Una mala cimentación puede oca-
                                          sionar asentamiento en los equipos       columnas dentro de la planta se
de soportes de tubería dependien-                                                  indicarán con letras.
do de las entradas de insumo y            y problemas graves, principalmen-
salidas de productos, además del          te en las tuberías; por tal motivo, si
                                          el proceso lo permite, se debe evi-      9. CONCLUSIONES
proceso, capacidad, tipo y necesi-
dades de la planta; pudiendo ser          tar que los equipos pesados o que
                                          vibran, estén localizados en áreas       En un mundo de competencia
éstos tipo Y, tipo T, tipo U, tipo Z                                               como es el de la industria, deben
y tipo L.                                 de relleno.
                                                                                   analizarse todos los posibles
- En este momento ya se deben             - A continuación se preparan los         caminos hacia la reducción del
tener preparadas las plantillas de        esquemas, localizando primera-           coste. En muchas industrias, es ya
las áreas individuales que ocupa-         mente los equipos que requieren          difícil, si no imposible, asegurar
rán cada uno de los equipos indi-         atención especial como son las           una ventaja frente a la competen-
cados en el Diagrama de Flujo de          torres, hornos, soportes de tubería,     cia, en cualquiera de los factores
Proceso, así como el equipo de            y cuarto de control, que son el eje      principales. Los materiales, la
servicios ordinarios por las mis-         de referencia para la localización       maquinaria, los métodos de distri-
mas necesidades del proceso.              del equipo restante.                     bución y aun los salarios, han lle-
Estas plantillas deben estar de           - Una vez que se ha localizado el        gado a ser más y más estandariza-
acuerdo a las dimensiones indica-         horno, las torres, la soportería         dos. Por lo tanto, la dirección
das en la lista de equipo y escala        principal y cuarto de control, las       debe asegurar, cada vez más, a
seleccionada.                             plantillas del equipo restante se        través de los detalles (detalles que
- También se requiere en este             localizan sobre el área disponible.      afecten al precio de coste), sus
                                                                                   márgenes de beneficio. Uno de
momento el plano de configura-            - Seleccionado el esquema con
                                                                                   estos importantes detalles es la
ción topográfica, donde puede ser         plantillas que presenta el arreglo
                                                                                   distribución en planta.
estudiada la localización de los          de equipo más conveniente, se tra-
equipos, tomando en cuenta los            za en papel un plano de localiza-        El enfoque y resolución de los pro-
movimientos de tierra, de tal for-        ción de equipo general preliminar        blemas de distribución es tan
INGENIERIA QUIMICA - MAYO 1998                                                                                        119
importante en alcance y variedad         Para conseguir esto el ingeniero de     Approach to Plan Layout”, Chemical Engi-
que sólo se le puede comparar al         distribución deberá estar seguro de     neering, 28 diciembre (1959).
diseño del proceso.                      que no ha pasado por alto ningún        [2] Kern, R. “How to Arrange The Plot
                                         elemento ni particularidad física       Plan for Process Furnaces”, Hoffmann-La
Las actividades del diseño del pro-                                              Roche Inc. Chemical Engineering, 8 mayo
                                         que hubiese de haber sido previsto
ceso y las del diseño de distribución                                            (1978).
                                         en la distribución, y al mismo
están íntimamente relacionadas. En                                               [3] “Apuntes de la clase de Ingeniería de
                                         tiempo, deberá asegurarse de que
el diseño de proceso se pueden apli-                                             Proyectos”, Facultad de Química, Universi-
                                         ha reconocido e investigado toda        dad Nacional Autónoma de México.
car más rápidamente los principios
                                         consideración que pudiera influir
de ingeniería a un problema especí-
                                         en la misma. Y por cada conside-
fico. En el diseño de la distribución,   ración ha de evaluar su significa-
todas sus actividades se sobrepasan      ción exacta o medida en que ésta
con las áreas de todas las discipli-     afecte a su distribución. Cada dis-
nas de diseño trayendo consigo una       tribución posee ciertos elementos o
gran complejidad. Muchos princi-         particularidades que son de mucha
pios y requerimientos tienen que         importancia.
conjugarse para poder ser aplica-
dos, y finalmente conseguir una          10. BIBLIOGRAFIA
distribución de planta económica y
estética.                                [1] Conn, D. y Thompson, D. “Rational




120                                                                                     INGENIERIA QUIMICA - MAYO 1998

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Implantación de equipos en plantas petroquímicas

  • 1. IMPLANTACION DE EQUIPOS EN PLANTAS PETROQUIMICAS RECOMENDACIONES PARA EL DISEÑO DEL “PLOT-PLAN” La distribución del equipo 1. INTRODUCCION cuerpo una serie de factores impor- y la maquinaria en el área tantes. Se puede decir que a medida En la disposición del equipo (ins- que las condiciones han cambiado, de trabajo es un problema talaciones, máquinas, etc.) y área el concepto de distribución ha evo- ineludible en el diseño de de trabajo, la distribución es un lucionado constantemente y todo plantas industriales. Esta problema que no es posible evitar. esto ha venido a dar una serie de ordenación física de los El mero hecho de colocar equipo principios básicos, los cuales al ser elementos industriales en el interior de un área ya repre- bien aplicados dan origen a una incluye espacios mínimos senta un problema de ordenación. buena distribución en planta. entre equipos, maquinaria, El trabajo de ubicación en planta Así pues, el plano de localización almacenamiento y otras implica la ordenación física de los del equipo está relacionado con el elementos industriales; esta ordena- arreglo espacial y tiene una actividades o servicios. ción ya practicada o en proyecto, influencia vital en la eficiencia y La localización del equipo incluye espacios necesarios, míni- utilidad de las plantas químicas. tiene una influencia vital mos para el mantenimiento del equi- Las buenas prácticas de distribu- en la eficiencia de las po y la maquinaria, almacenamiento, ción consiguen un balance econó- plantas químicas. servicios y otras actividades. mico de los requerimientos de El trabajo de proyectar una distri- seguridad, construcción, manteni- En el presente artículo se miento, operación, futuras expan- resumen prácticas de bución en planta cubre un amplio campo. Puede comprender, sola- siones y las variables de proceso diseño habituales en la mente, un lugar de trabajo indi- como flujo por gravedad o altura industria petroquímica. vidual o la ordenación completa de positiva de succión de bombas. muchas áreas de propiedad indus- El objetivo de este artículo es trial; pero en todos los casos se intentar ser una guía para conse- debe planear para lograr una distri- guir una buena distribución del bución eficiente, que será plasma- equipo en planta. da en el plano de localización general del equipo. 2. PLANO Durante estos años, las diversas ideas DE LOCALIZACION ALEJANDRO que los hombres de producción y GENERAL DE EQUIPO ANAYA DURAND otros dirigentes tenían a este respec- Instituto Mexicano del Petróleo to se han clarificado; han tomado El plano de localización general del INGENIERIA QUIMICA - MAYO 1998 113
  • 2. equipo es un documento crítico en - Condiciones del suelo. puede lograr las siguientes benefi- el diseño y construcción de una - Información básica del contrato. cios: planta de proceso; es un dibujo de - Especificaciones y estándares de - Reducción del riesgo para la la unidad en planta, en el cual se trabajo. salud y aumento de la seguridad a encuentran distribuidos y localiza- - Requerimientos del cliente. los operadores. dos todos y cada uno de los equi- - Diagramas de flujo de proceso. - Elevación de la moral y la satis- pos; además se presentan en él los - Dimensiones preliminares del facción del operador. edificios, estructuras principales, equipo. - Incremento de la capacidad útil caminos y vías férreas; sistemas de - Equipo y subestaciones eléctricas. del terreno. acceso a la planta, estructuras adya- - Localización de acometidas de - Disminución de retrasos en la centes, áreas de almacenamiento y servicios incluyendo corriente operación del proceso. administración, así como el rack de eléctrica. - Se facilita el mantenimiento del tuberías y lo necesario para una - Dimensiones preliminares de edi- equipo, etc. operación eficiente de la planta. ficios. El “plot-plan” es el dibujo inicial - Información de plantas similares. 6. CONSIDERACIONES producido para el arreglo de plan- De entre esta información necesa- PARA LA LOCALIZACION tas de proceso. Todos los especia- ria para iniciar un ‘“plot-plan”, es DEL EQUIPO listas de diseño emplean este plano fundamental el diagrama de flujo para el desarrollo de los requeri- del proceso, y como información Conocidas las limitaciones del mientos necesarios y los dibujos básica del proyecto, las “bases de lugar, la reglamentación aplicable para construcción, operación, man- diseño”, ya que en este documento y los estándares, se estará en con- tenimiento de la planta. La econo- se encuentran definidos todos los diciones de realizar el plano de mía en la realización de un proyec- requerimientos de la planta, así localización detallado. Para lo to depende en gran parte de la dis- como la localización de las carac- cual se deberán hacer las mismas tribución y localización de los terísticas climatológicas del lugar. consideraciones que se hicieron equipos; de su interdependencia y para el plano de localización preli- libertad para combinarse. 5. OTROS BENEFICIOS minar: la distribución del proceso DE UNA BUENA de la planta por flujo de materiales 3. CRITERIOS PARA DISTRIBUCION con la posición de los servicios y DISEÑAR EL edificios adicionados posterior- “PLOT-PLAN” Una buena distribución del equipo mente. Deben tenerse en cuenta los Fig.1. Plano de localización general. Sección de almacenamiento de siguientes criterios: agua para tren de reactores de intercambio iónico - Escala y alcance de la operación - Limitaciones existentes de lugar - Consideraciones de seguridad - Supervisión de operación. - Suministro de servicios - Requerimientos de manejo de materiales. - Conveniencia en el mantenimiento. - Economía en la construcción. - Expansión futura o posibles adi- ciones. El enfoque de este artículo es el de indicar cómo se realiza un plano de localización general de equipo (plot-plan). 4. INFORMACION PARA INICIAR EL “PLOT-PLAN” Se precisa la siguiente informa- ción: - Localización del lugar geográfico para la planta. - Mapa topográfico. - Localización de caminos y carre- teras de acceso al lugar. - Datos climatológicos, vientos dominantes y reinantes. 114 INGENIERIA QUIMICA - MAYO 1998
  • 3. Sin embargo, las restricciones del mínima elevación permisible por mente en los espesadores. En este lugar pueden ayudar a la localiza- encima del piso, para lo cual se caso, las diferencias en elevación ción de la acometida de los servi- deben tener en cuenta las caracte- entre el primero y los subsecuentes cios (caminos, vías de ferrocarril, rísticas de operación y manteni- espesadores se tienen de acuerdo suministro de energía eléctrica y miento. al arreglo para permitir flujo por drenajes, agua potable y de pro- gravedad desde uno hacia el Las elevaciones mínimas son: ceso). siguiente. A cuenta de los costes - Recipientes: 0,9 a 1,5 m desde el de la obra civil deben usarse 6.1. RECIPIENTES fondo al suelo. variaciones naturales en el nivel de - Torres: 0,9 a 1,5 m de altura de piso. Los recipientes de proceso y siste- faldón. mas de servicio son usados para - Intercambiadores: 0,7 a 1,3 m 6.2. EVAPORADORES mantener volúmenes de líquido desde el fondo al suelo. por un período específico de tiem- La altura mínima de un evaporador pos y para la separación de líqui- 6.1.3. TANQUES está determinada por los requeri- dos inmiscibles con diferentes den- DE ALMACENAMIENTO mientos de NPSH de la bomba de sidades. Estos recipientes pueden producto. No es buena práctica ser de dos tipos: verticales y hori- El almacenamiento intermedio en poner la bomba en una fosa locali- zontales. recipientes se lleva a cabo frecuen- zada directamente bajo el evapora- temente en áreas adyacentes a las dor para obtener dicho requeri- 6.1.1. RECIPIENTES unidades de proceso con las bom- miento, dado que en algunas oca- VERTICALES bas de transferencia localizadas a siones es necesario bajar la calan- lo largo de esta área (Fig. 1). Los dria. Los recipientes verticales grandes, tanques de almacenamiento final, al igual que las torres, deberán ser normalmente, están alejados del Las piernas barométricas deberán localizados de 2,5 a 3 diámetros área de proceso. tener al menos 10 m desde la base alejados entre sí, de centro a cen- del recipiente hasta el nivel dentro tro. Los acumuladores verticales 6.1.4. SEPARADORES de la fosa barométrica, normal- pequeños deberán ser espaciados mente situada en el piso. Las sec- de 3 a 4 diámetros alejados entre sí La distancia mínima a las unidades ciones horizontales deberán evitar- (centro a centro). Los tanques de de proceso pueden ser de 100 pies se en las piernas barométricas y las surge se deben alinear con torres. para intentar localizar lejos de los piernas idealmente deberán ser edificios y caminos principales verticales. 6 1.2. RECIPIENTES sujetos a tráfico pesado. También se provereán plataformas HORIZONTALES para propósitos de limpieza de 6.1.5. ESPESADORES cada boca manual, permitiendo 4 Los recipientes horizontales y tan- Los espesadores son tanques hori- m 2 de plataforma libre por cada ques de surge se deben alinear con zontales de gran diámetro que tie- abertura, además la plataforma respecto a los acumuladores mon- nen agitadores rotatorios para lodo. puede ser necesaria para la limpie- tados a nivel de piso, buscando Los lodos se alimentan por tubería za del haz de tubos y la reparación siempre que haya armonía con el hacía el pozo de alimentación en el de éstos. Debe dejarse espacio flujo de proceso y que las líneas de centro del tanque, el licor limpio se para el uso de limpiadores mecá- tuberías se acorten. remueve vía lavado periferial y nicos de tubos y para la remoción Los acumuladores se localizan jun- tubería de salida, mientras los y reemplazo de los tubos. Esto to y próximo al nivel de montaje lodos o asentados se toman o se puede significar tener un tablero de los condensadores. El extremo sacan desde el centro en el fondo removible arriba del evaporador. del acumulador se localiza abajo del tanque, normalmente por medio Debe proveerse de espaciamiento del condensador y es necesario de un transportador de tornillo. necesario para agregar tubería y hacerlo mediante una estructura. Debido a su gran diámetro, los válvulas adicionales, de modo que Los acumuladores horizontales de espesadores son normalmente loca- cada evaporador pueda ser sacado reflujo deberán ser espaciados lizados fuera de espacios cerrados de operación sin interrumpir el alrededor de 2 diámetros alejados y lejos de las áreas de proceso, de proceso. entre sí. modo que no tomen u ocupen el valioso espacio de proceso. Los 6.3. CRISTALIZADORES Los recipientes con grandes volú- menes de líquido deberán ser ins- espesadores tienen una estructura en la parte alta del tanque para dar Los requerimientos de distribución talados a una altura pequeña y pre- para los cristalizadores son simila- feriblemente a nivel de piso. De soporte y permitir acceso a los mecanismos accionadores y de ali- res a aquellos, descritos para los hecho, todos los recipientes inclu- evaporadores. yendo torres e intercambiadores mentación del pozo, mientras el deben localizarse a nivel de terre- mantenimiento de los agitadores de Deberá tomarse en cuenta el uso no si se considera que no hay fac- lodos se lleva a cabo in situ des- de codos de radio largo y proveer tores especiales de proceso que pués del vaciado del tanque. muchas facilidades de limpieza. requieran la elevación del equipo, La decantación continua a contra- Tales tuberías deberán tener pen- en cuyo caso se debe decidir la corriente se lleva a cabo frecuente- dientes para facilidad de drenado. INGENIERIA QUIMICA - MAYO 1998 115
  • 4. 6.4. HORNOS 6.6. TORRES Es conveniente tener el condensa- Y EQUIPOS CON FUEGO dor arriba del domo de la columna Para la localización de torres de para mininizar la tubería de vapor La primera consideración en la proceso en planta, es necesario y proveer reflujo por gravedad. distribución de equipo con fuego considerar tres tipos de líneas: Este arreglo requiere soporte ade- es la seguridad, y deberá realizarse cuado para el tanque de reflujo y - Líneas principales de proceso. un estudio completo de los códigos requiere una cabeza adecuada en el Tales líneas serán más cortas si las y estándares locales. La regla circuito al centro entre las colum- torres son arregladas en la secuen- general es que el equipo con fuego nas, el cual deberá ser de 7,5 cia de flujo de proceso, y tan cer- deberá ser localizado por lo menos veces la media de los diámetros de canas unas a otras, como las 15 m alejado de equipo de proceso las columnas. dimensiones de equipo y espacio peligroso o de equipo que pudiera para acceso lo permitan. Si se requiere acceso al sistema de ser una fuente de salpicado o fuga condensadores, ya que algunas de gases. - Líneas entre equipos asociados. El veces son soportados sobre la torre, espaciamiento de las torres depende Los equipos de proceso (tales se debe proveer también espacio del número y de las dimensiones de como reactores, fraccionadoras y para remoción de los tubos o de los otros equipos conectados a ella. columnas de destilación) que se intercambiadores mismos. El espa- Esto lleva al segundo grupo de líne- encuentren conectados a la salida cio de las plataformas para acceso as en el diagrama de flujo de proce- de los hornos, se deberán localizar a las válvulas e instrumentos aso- so: líneas que conectan entre si tan cerca como sea posible, de ciados con los intercambiadores equipo estrechamente relacionado, manera que las líneas de transfe- también debe ser considerado. tales como salida de fondos a bom- rencia sean lo más cortas y senci- Deberán darse previsiones para bas, circuito de reflujo al calentador llas posible; además es convenien- acceso interno, a fin de permitir o líneas de alimentación y de pro- te considerar una política de chi- limpieza, colocación de platos, ins- ductos terminales. meneas comunes, tomando en pección de corrosión, nivelación cuenta, por seguridad, las distan- - Lineas de alimentación de pro- de soportes de empaque, y para cias mínimas hacia otros equipos ducto de diámetro pequeño. Las otros trabajos de mantenimiento. recomendados. Otros factores que torres (fraccionadoras, deshidrata- En diámetros menores a 0,5 m el afectan a la localización son el doras, etc.) así pues deben ser acceso interno no es práctico y la manejo de los efluentes líquidos, localizadas tan cerca como sea columna deberá ser construida en los efluentes gaseosos relaciona- posible del rack de tuberías. tramos de aproximadamente 2,5 m dos con otras plantas y la aproxi- de altura para el mantenimiento. mación de servicios para equipos El lado anterior de las torres debe- con fuego. rá conservarse libre para tener La línea de centro de los registros acceso. El lado frontal deberá ser de hombre (accesos al interior de La distancia desde el horno a los alineado manteniendo un claro la torre) normalmente estará 1 m equipos de proceso más cercano entre ésta y el rack de tuberías.Las arriba de la plataforma, pero puede son: 6 a l0 m para hornos circula- torres localizadas en líneas con ser variada entre 0,5 m y 1,3 m. res; de 12 a 18 m. para hornos tipo plataformas conectadas entre sí, caja. Los rack de tuberías podrán son algunas veces preferidas para Generalmente las columnas son ser localizados dentro de estas dis- acceso, mantenimiento y operación considerablemente más altas que la tancias de seguridad. Se deberá adecuada. mayoría de otros accesorios o proveer un espacio libre entre hor- equipos, y en los casos donde se no y horno; estos espacios deberán Las torres de fraccionamiento son entreguen completas, se deberá ser dos veces su ancho (de centro a localizadas en una línea de centros prever un acceso adecuado de la centro). común de 3,5 a 4,5 m alejada del misma, espacio para descarga y rack de las columnas. espacio para erección. Por esta Deberán ser arreglados en una razón son mejor localizadas cuan- linea común con base en las chi- 6.6.1. CONSIDERACIONES do sea posible en un extremo del meneas, siempre que sea posible, y DE ELEVACION área de proceso. las chimeneas deberán ser localiza- das en el lado o en el extremo más La relación de altura de la columna 6.6.2. CONSIDERACIONES alejado de la unidad. al rehervidor (tipo termosifón), y DE ESPACIAMIENTO de la columna a la bomba de fon- 6.5. ANTORCHAS dos por requerimientos de NPSH, Deberá proveerse un espacio míni- son determinados por el flujo del mo de 3 m entre columnas, que La localización requerida precisa fluido. Esta altura varía de 0,9 a puede incrementarse si es probable que los vientos reinantes soplen en 1,5 m para torres con diámetros de el reemplazo frecuente de los pla- dirección contraria a donde se 0,6 a 5 m y temperatura de fondos tos. Para columnas extremadamen- encuentran localizadas las unida- de 100 a 400°F. A temperaturas te altas, para las cuales se requie- des de proceso y sobre terreno mayores se puede incrementar esta ran diseños especiales de cimien- alto, si se está en terreno acciden- altura de 0,3 a 0,6 m, para evitar la tos, el área requerida para la tado. La distancia mínima entre el transmisión de altas temperaturas a cimentación puede ser el criterio quemador y las unidades de proce- la cimentación de concreto o en el espaciamiento. La interac- so es de 60 m. estructura. ción del viento pudiera también 116 INGENIERIA QUIMICA - MAYO 1998
  • 5. influenciar la localización de - Los intercambiadores, enfriado- se ajustan para diferentes distribu- columnas adyacentes. res de producto, por ejemplo, ciones de planta. Las plantas no deberán ser colocados entre el muy grandes normalmente tienen 6.7. CAMBIADORES equipo de proceso y el límite de un tipo de soportería más sencilla. DE CALOR batería de la unidad, con objeto de En plantas grandes, el rack de minimizar el recorrido de tuberías tuberías será más complicado Los intercambiadores agrupados a altas temperaturas. cuando las materias primas, servi- deberán estar en fila con los ejes Un paso más en la distribución es cios auxiliares o productos termi- de las boquillas de las canales, en la localización de aquellos inter- nados, entran o salen del límite de un plano vertical común, para pre- cambiadores que pueden ser apila- batería en los diferentes lados, por sentar una apariencia estética y bles con objeto de simplificar arre- lo que deberá ser de tipo T. para facilitar los detalles de tube- glos de tubería y ahorro de espacio. ría. Los intercambiadores pueden Las soportería tipo U se utiliza en apilarse, pero nunca deberán ser Las especificaciones de diseño, plantas donde se requiere que a lo más de tres si se soportan mutua- normalmente limitan la altura largo de las tuberías existan unida- mente. Los intercambiadores máxima de intercambiadores, que des de proceso a cada lado; esto se conectados en serie o en paralelo es de 1,5; m. a la parte alta de la aplica también para la soportería pueden estar situados uno encima coraza, de forma que el equipo tipo Z, que puede ser una combina- del otro hasta alturas de aproxima- móvil pueda manejar conveniente- ción de soportería tipo L y tipo T. damente 4 m. mente el haz de tubos en caso de La soportería tipo U también se uti- ser necesaria su extracción. Cuando se requiera que un cam- liza cuando se requiere algún tipo biador de calor sea removido como de carga y descarga, como pueden 6.8. BOMBAS una unidad completa para limpieza ser furgones o carros tanque y arrastre, deberá proveerse de un Normalmente las bombas se locali- Por supuesto, la configuración del adecuado espacio en los extremos zan tan cerca como sea posible y a rack, resulta de un plano de inte- para desmantelamiento. La mayo- nivel de piso de los recipientes de gración, de condiciones de terreno, ría de los cambiadores están locali- los que succionan. requerimientos del cliente y sobre zados con la base más o menos 1 todo de la economía de la planta. m arriba del nivel del piso. Los Generalmente la elevación será intercambiadores en batería a nivel gobernada por el tipo de bomba La elevación se determina por los de terreno suelen estar espaciados seleccionada, y en relación del ser- requerimientos más críticos de 0,9 m entre ellos. vicio y líquido bombeado. En la acuerdo a lo siguiente: medida en que sea posible deberá - Altura mínima necesaria para En la distribución, las torres de evitarse que las bombas estén loca- enfriamiento deberán ser arregla- cruce de camino. lizadas bajo el nivel de piso, ya - Altura mínima necesaria sobre das primero y el resto del equipo que esto involucra trabajo civil después. La posición de un inter- accesos a equipo localizado bajo el costoso (por estructuras de soporte rack. cambiador de calor en plantas quí- involucradas) y problemas de dre- micas y petroquímicas normal- - Altura para interconexión de naje. Las bombas localizadas en líneas que estén localizadas en el mente depende de la localización puntos elevados generalmente cau- de las columnas de destilación. lecho de tuberías a equipo locali- sarán problemas de vibración en el zado a los lados del rack. En la colocación de intercambia- diseño de estructuras. dores de calor, de deben tomar en La altura del rack no deberá ser Las bombas centrífugas de tipo mayor de lo necesario para mini- consideración los siguientes pun- lata requieren espacio en la parte tos: mizar la longitud de tuberías verti- frontal para remoción de la flecha cales. - Los intercambiadores deberán y para mantenimiento en el impul- sor. La longitud del rack de tuberías es estar inmediatos adyacentes a otros gobernada por el número y dimen- equipos como los rehervidores y Cuando se tienen varias bombas siones del equipo, estructuras y deberán estar localizados cerca de deberán localizarse de manera que edificios localizados a ambos lados sus respectivas torres; los conden- queden alineadas y estéticamente del rack. Se requiere como prome- sadores deberán estar cerca de sus bien distribuidas. Normalmente dio, alrededor de 3 m de longitud tanques de reflujo, y a la vez, cer- bajo el rack de tuberías. de rack por cada pieza de equipo canos a las torres. En general el equipo mecánico (intercambiadores, tanques, torres - Los intercambiadores deberán deberá ser colocado de tal forma compresores, etc.) para plantas estar cercanos a otros equipos de que su mantenimiento y operación petroquímicas. proceso, por ejemplo, los intercam- no sea interferido por problemas Con buenas prácticas de distribu- biadores en circuitos cerrados con de acceso. ción el coste de rack puede ser bombas (circuitos de reflujo) en el reducido considerablemente. caso de una salida de flujo a través 6.9. RACK DE TUBERIAS de un intercambiador desde el fon- Los soportes de tubería deben ser do de un recipiente, con objeto de La distribución en planta determi- dimensionados para permitir tener las líneas de succión a las na el recorrido de tuberías y los expansiones futuras de la planta y bombas, de menor longitud. arreglos típicos de rack de tuberías deben ir en paralelo al sistema de INGENIERIA QUIMICA - MAYO 1998 117
  • 6. Fig.2. Ejemplo de plano de localización general. Planta de tratamiento y recuperación de condensados caminos para conservar despejadas equipo 1=10 ó 20 ó 33 1/3 (área de con relación a las torres de ligeros, las áreas de proceso. Si la soporte- proceso) ya que en caso de fuga, se deberá ría atraviesa un área que más tarde evitar que los vapores ligeros sean - Con la información de área dis- tendrá cabida para servicios de llevados por los vientos al fuego. ponible se procede a la prepara- proceso, se restringirá severamente Así pues, en plantas fraccionado- ción del plano. Se delimita a escala el espacio disponible para el equi- ras, los equipos de proceso que el área disponible para la planta po de proceso. determinan la localización del con lineas claramente definidas equipo restante son las de torres y El número de líneas a ser localiza- llamadas límites de batería de la hornos, dado que estos equipos das en el lecho puede ser estimado unidad. Esto se hace para definir son el eje de referencia para la por el trazo de las líneas en una además la responsabilidad de la localización del equipo restante. impresión del “plot-plan” con la firma de ingeniería. La separación mínina que reco- ayuda de diagramas de flujo. Por - Se debe orientar el área de la mienda la literatura entre estos el estimado del número de líneas planta que va a ser dibujada, de equipos es de 25 m. La separación en la sección más densa del rack, manera que el norte esté preferi- mínima recomendada entre torres se puede obtener el ancho total de blemente hacia la parte superior o de ligeros es de 3 m; o si existe rack. el lado izquierdo. Si el norte ver- equipo entre ellas, como son reher- dadero se desvía de cualquiera de vidores, será la requerida para 7. PREPARACION mantenimiento y operación. las dos direcciones anteriores la DEL PLANO DE declinación deberá indicarse en el LOCALIZACION GENERAL - El nivel de piso es otro de los plano de integración. datos que deben indicarse en los - Seleccionar la escala adecuada. - La dirección de los vientos es un planos de localización generales Los planos de localización de factor importante que debe tomar- de equipos, normalmente están equipo deben ser dibujados en se en cuenta cuando se establece el referidos a un banco de nivel pre- escala de ingeniería. Las escalas “plot-plan” de equipo. Poder cono- viamente fijado dentro del comple- que se recomienda utilizar para el cer hacia donde pueden ser envia- jo o refinería. El nivel de piso ter- plano de localización general son dos los vapores por el viento, minado (N.P.T.) es importante para las siguientes: cuando existe una fuga o simple- la localización de equipo y estruc- mente un venteo, es de suma turas pesadas. Una elevación de • Plano de localización general importancia. En función de esto, se 0,0 deberá evitarse, ya que esto (maestro) 1=100 ó 200 determinará la localización de podría conducir a requerir niveles • Plano de localización general de equipo de quemadores y hornos negativos para todos los trabajos 118 INGENIERIA QUIMICA - MAYO 1998
  • 7. que muestra el área requerida para Fig.3. Plano de localización general. Sección de reacción y trata- colocar los equipos de proceso y miento de condensados servicios así como el cuarto de control. En la figura 2 se muestra un ejemplo de plano “plot-plan”. 8. ACOTACIONES DE EQUIPO E INSTALACIONES - Las acotaciones para recipien- tes verticales, torres, calentado- res, deben referirse a los centros (Fig. 3). - Las acotaciones para recipientes horizontales se refieren a los cen- tros y a la línea tangente. También se debe indicar la elevación a lí- neas de centro. - Las acotaciones para cambiadores de calor de coraza y tubos, se refie- ren a las líneas del centro de la cora- za a líneas de centro de la boquilla de los tubos. También se indica la elevación a líneas de centro. - Las acotaciones para motor de compresoras y cuartos de control, son a centro de columnas. - Las acotaciones para bombas son subterráneos y llevar a una confu- ma que sean los mínimos posibles, a líneas de centro de la boquilla de sión de niveles innecesaria. sobre todo los rellenos, ya que descarga. - Otro de los puntos a considerar éstos requieren de trabajos lentos y costoso, pues las especificaciones - La soportería de tubería, también es la entrada de insumos y la salida denominada rack, se acotará de de productos, ya que esto determi- de compactación de terracerías y su control debe ser muy estricto. manera que las columnas principa- nará el tipo de soportería principal les se indicarán con números y las a usar (rack). Existen varios tipos Una mala cimentación puede oca- sionar asentamiento en los equipos columnas dentro de la planta se de soportes de tubería dependien- indicarán con letras. do de las entradas de insumo y y problemas graves, principalmen- salidas de productos, además del te en las tuberías; por tal motivo, si el proceso lo permite, se debe evi- 9. CONCLUSIONES proceso, capacidad, tipo y necesi- dades de la planta; pudiendo ser tar que los equipos pesados o que vibran, estén localizados en áreas En un mundo de competencia éstos tipo Y, tipo T, tipo U, tipo Z como es el de la industria, deben y tipo L. de relleno. analizarse todos los posibles - En este momento ya se deben - A continuación se preparan los caminos hacia la reducción del tener preparadas las plantillas de esquemas, localizando primera- coste. En muchas industrias, es ya las áreas individuales que ocupa- mente los equipos que requieren difícil, si no imposible, asegurar rán cada uno de los equipos indi- atención especial como son las una ventaja frente a la competen- cados en el Diagrama de Flujo de torres, hornos, soportes de tubería, cia, en cualquiera de los factores Proceso, así como el equipo de y cuarto de control, que son el eje principales. Los materiales, la servicios ordinarios por las mis- de referencia para la localización maquinaria, los métodos de distri- mas necesidades del proceso. del equipo restante. bución y aun los salarios, han lle- Estas plantillas deben estar de - Una vez que se ha localizado el gado a ser más y más estandariza- acuerdo a las dimensiones indica- horno, las torres, la soportería dos. Por lo tanto, la dirección das en la lista de equipo y escala principal y cuarto de control, las debe asegurar, cada vez más, a seleccionada. plantillas del equipo restante se través de los detalles (detalles que - También se requiere en este localizan sobre el área disponible. afecten al precio de coste), sus márgenes de beneficio. Uno de momento el plano de configura- - Seleccionado el esquema con estos importantes detalles es la ción topográfica, donde puede ser plantillas que presenta el arreglo distribución en planta. estudiada la localización de los de equipo más conveniente, se tra- equipos, tomando en cuenta los za en papel un plano de localiza- El enfoque y resolución de los pro- movimientos de tierra, de tal for- ción de equipo general preliminar blemas de distribución es tan INGENIERIA QUIMICA - MAYO 1998 119
  • 8. importante en alcance y variedad Para conseguir esto el ingeniero de Approach to Plan Layout”, Chemical Engi- que sólo se le puede comparar al distribución deberá estar seguro de neering, 28 diciembre (1959). diseño del proceso. que no ha pasado por alto ningún [2] Kern, R. “How to Arrange The Plot elemento ni particularidad física Plan for Process Furnaces”, Hoffmann-La Las actividades del diseño del pro- Roche Inc. Chemical Engineering, 8 mayo que hubiese de haber sido previsto ceso y las del diseño de distribución (1978). en la distribución, y al mismo están íntimamente relacionadas. En [3] “Apuntes de la clase de Ingeniería de tiempo, deberá asegurarse de que el diseño de proceso se pueden apli- Proyectos”, Facultad de Química, Universi- ha reconocido e investigado toda dad Nacional Autónoma de México. car más rápidamente los principios consideración que pudiera influir de ingeniería a un problema especí- en la misma. Y por cada conside- fico. En el diseño de la distribución, ración ha de evaluar su significa- todas sus actividades se sobrepasan ción exacta o medida en que ésta con las áreas de todas las discipli- afecte a su distribución. Cada dis- nas de diseño trayendo consigo una tribución posee ciertos elementos o gran complejidad. Muchos princi- particularidades que son de mucha pios y requerimientos tienen que importancia. conjugarse para poder ser aplica- dos, y finalmente conseguir una 10. BIBLIOGRAFIA distribución de planta económica y estética. [1] Conn, D. y Thompson, D. “Rational 120 INGENIERIA QUIMICA - MAYO 1998