DISEÑO BÁSICO DE PLANTAS DE PROCESO

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PROGRAMA LECCION Indice Indice

•• Objetivos Objetivos del del diseño diseño básico básico •• Definición Definición yy alcance alcance técnico técnico •• Contenido Contenido yy documentación documentación básica básica

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PROGRAMA LECCION Bibliografía Bibliografía básica básica •• De De Cos, Cos, M. M. “Teoría “Teoría General General del del Proyecto. Proyecto. Ingeniería Ingeniería del del Proyecto”. Proyecto”. Ed. Ed. Síntesis, Síntesis, Madrid, Madrid, (1997). (1997). •• Coulson, Coulson, J. J. M. M. Richardson, Richardson, J.F. J.F. eds. eds. yy Sinnot, Sinnot, R.K. R.K. Design” Butterwoth-Heinemann, Oxford, Nueva York Design” Butterwoth-Heinemann, Oxford, Nueva York

“Chemical “Chemical Engineering Engineering (1999) (3ª edición). (1999) (3ª edición).

•Gómez-Senent, •Gómez-Senent, E., E., Gómez-Senent, Gómez-Senent, D., D., Aragonés, Aragonés, P., P., Sánchez, Sánchez, M.A. M.A. yy López, López, D. D. “Cuadernos “Cuadernos de de Ingeniería Ingeniería de de Proyectos. Proyectos. II Diseño Diseño Básico Básico (Anteproyecto) (Anteproyecto) de de Plantas Plantas Industriales”. Industriales”. Serv. Serv. Publicaciones, Publicaciones, UPV, UPV, (2000). (2000). •• Ludwig, Ludwig, E.E. E.E. “Applied “Applied Process Process Design Design for for Chemical Chemical and and Petrochemical Petrochemical Plants” Plants” Gulf Gulf Publishing Publishing Co.. Co.. Houston Houston (1979) (1979) (3 (3 volúmenes). volúmenes). •• Rase, H.F. y Barrow, M.H. “Ingeniería de Rase, H.F. y Barrow, M.H. “Ingeniería de Proyectos Proyectos para para Plantas Plantas de de Proceso” Proceso” Compañía Compañía Editorial Editorial Continental, Continental, S.A. S.A. México México (1988). (1988). •Rudd, •Rudd, D.F. D.F. yy Watson, Watson, Ch. Ch. CC “Estrategia “Estrategia en en Ingeniería Ingeniería de de Procesos” Procesos” Alhambra, Alhambra, Madrid Madrid (1976). (1976).

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DEF. Y ALCANCE TECNICO Fases Fases Fase Fase de de síntesis síntesis en en la la que que se: se: •• Definen Definen las las líneas líneas básicas básicas del del proyecto proyecto •• Da respuesta a todos los problemas Da respuesta a todos los problemas planteados planteados (única) (única) •• Definen todos los elementos básicos del proyecto Definen todos los elementos básicos del proyecto Objetivos Objetivos •• Seleccionar Seleccionar la la solución solución más más conveniente conveniente •• Desarrollarla Desarrollarla yy definirla definirla •• Mejorar los diseños Mejorar los diseños previos previos •• Conocer Conocer la la rentabilidad rentabilidad del del proyecto proyecto

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DEF. Y ALCANCE TECNICO Funciones Funciones que que intervienen intervienen en en el el diseño diseño básico básico Ingeniería Ingeniería de de proyecto proyecto Ingeniería Ingeniería de de proceso proceso

Instrumentación Instrumentación yy control control Promotor Promotor Licenciatario Licenciatario

Mecánica Mecánica

Costes Costes

Electricidad Electricidad

Planificación Planificación

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CONTENIDO Y DOCUMENTACION BASICA

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CONTENIDO Y D. BASICA El El manual manual de de proceso proceso Libro Libro oo dossier dossier donde donde se se reúne reúne toda toda la la información información básica básica con con la la cual cual puede puede desarrollarse desarrollarse la la ingeniería ingeniería de de detalle detalle de de un un proyecto. proyecto. Debe Debe contener contener la la siguiente siguiente información: información: •• Bases Bases de de diseño diseño de de la la planta: planta: capacidad capacidad de de producción, producción, plan plan de de producción, producción, consumos consumos de de materias materias primas primas yy productos productos auxiliares, auxiliares, productos productos intermedios intermedios yy finales finales con con sus sus caudales. caudales. •• Información Información técnica técnica diversa diversa relacionada relacionada con con el el proyecto, proyecto, sus sus productos, productos, materias primas o equipo especial: folletos e información de suministradores materias primas o equipo especial: folletos e información de suministradores oo copias copias de de bibliografía bibliografía científica. científica. •• Especificaciones Especificaciones de de materias materias primas, primas, productos productos yy servicios. servicios. •• Descripción simplificada del proceso, acompañada Descripción simplificada del proceso, acompañada de de un un diagrama diagrama de de bloques bloques yy las las reacciones reacciones químicas químicas básicas básicas (si (si las las hay). hay). •• Balances Balances de de materia materia yy energía. energía. Si Si es es posible posible ilustrados ilustrados con con diagramas diagramas de de bloques. bloques. •• Servicios, Servicios, con con consumos consumos estimados estimados yy un un diagrama diagrama de de flujo flujo de de los los mismos. mismos. Tratamiento Tratamiento de de efluentes. efluentes. •• Diagrama .../... Diagrama de de flujo flujo (PFD) (PFD) del del proceso proceso de de fabricación. fabricación. .../... 14/10/03

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CONTENIDO Y D. BASICA El El manual manual de de proceso proceso

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.../... .../... •• Esquemas Esquemas de de tuberías tuberías ee instrumentos instrumentos (PID). (PID). •• Especificaciones Especificaciones de de equipos equipos de de proceso: proceso: reactores, reactores, depósitos, depósitos, bombas, bombas, intercambiadores, intercambiadores, compresores compresores y, y, en en general, general, toda toda la la maquinaria maquinaria yy aparatos aparatos propios propios del del proceso. proceso. •• Especificaciones Especificaciones de de equipos equipos ee instalaciones instalaciones auxiliares: auxiliares: tuberías, tuberías, válvulas válvulas yy sus sus accesorios, accesorios, aislamientos, aislamientos, especificaciones especificaciones eléctricas, eléctricas, de de estructuras, estructuras, etc. etc. (a (a veces veces este este bloque bloque se se incluye incluye con con la la ingeniería ingeniería de de detalle). detalle). •• Especificaciones Especificaciones de de instrumentos instrumentos de de control control (en (en proyectos proyectos con con cierta cierta profusión profusión de de instrumentos instrumentos suele suele prepararse prepararse un un manual manual aparte, aparte, dedicado dedicado exclusivamente exclusivamente aa control, control, incluyendo incluyendo el el manual manual de de diseño diseño únicamente únicamente la la lista lista de de instrumentos). instrumentos). •• Otras Otras especificaciones. especificaciones. Líneas, Líneas, accesorios, accesorios, etc. etc. •• Listas. Listas. Equipos, Equipos, válvulas, válvulas, líneas, líneas, motores, motores, puntos puntos toma toma muestra, muestra, etc. etc. •• Esquema unifilar eléctrico. Esquema unifilar eléctrico. •• Medidas Medidas oo dispositivos dispositivos contra contra la la contaminación contaminación del del medio medio ambiente: ambiente: sistemas sistemas de de depuración depuración de de efluentes. efluentes. •• Seguridad. Seguridad. Recomendaciones Recomendaciones sobre sobre sistemas sistemas de de seguridad, seguridad, contra contra incendios, incendios, etc. etc. •• Planimetría Planimetría preliminar preliminar oo plano plano simplificado simplificado de de la la distribución distribución en en planta planta de de LC-8 la la instalación instalación (plot (plot plan). plan).

BASES DE DISEÑO Datos Datos meteorológicos meteorológicos Temp. media mensual/anual (ºC) Media mensual/anual temp. máx. diarias (ºC) Media mensual/anual temp. mín. diarias (ºC) Precipitación mensual/anual media (mm) Humedad relativa media (%) Nº medio mensual/anual días precip. sup. a 1 mm Nº medio mensual/anual de días de nieve Nº medio mensual/anual de días de tormenta Nº medio mensual/anual de días de niebla Nº medio mensual/anual de días de helada Nº medio mensual/anual de días despejados Nº medio mensual/anual de horas de sol

ENE 10.7 15.8 5.5 84 76 10.5 0 0.5 5.4 2.5 9.2 170

FEB MAR ABR MAY 11.9 14 16 19.6 17.3 20.2 22.3 26.6 6.5 7.8 9.8 12.6 72 55 60 30 72 64 64 57 10.2 8.6 10 6.8 0 0 0 0 0.6 1 1.7 0.8 3.8 3.7 2.8 1.1 1.3 0 0 0 7 7.5 5.1 8.2 176 215 233 299

JUL 26.8 35.1 18.6 2 49 0.6 0 0.2 0.7 0 21.1 360

OCT 19.5 25.8 13.2 62 64 7.9 0 1.2 2.8 0 9.6 221

NNW

Alcala del Rio Central 100

30 Media

25

Máxima 20

Mínima

15 10 5

Precipitación (mm)

35

NW

Gerena La Rinconada

80

Sevilla Miraflores

NOV 14.3 19.6 8.9 102 73 9.4 0 0.9 3.5 0.4 8.6 178

DIC 11.1 16.2 6 92 76 9.8 0 0.6 4.6 2 9.5 164

AÑO 18.2 24.7 11.7 607 63 82.8 0 10.2 30.7 6.2 129.8 2922

0,15

NNE NE

0,1

WNW

ENE

0,05

Sanlucar la Mayor

60

Sevilla Tablada

W

E

0

40 WSW

ESE

20 SW D IC

P E

O C T N O V

S

Y

JU L A G O

A

JU N

R

R

A

B

M

A

E F

M

B

0

N E

SEP 24.4 31.7 17.1 21 55 4 0 1 0.8 0 12 255

120

40

E

AGO 26.9 35 18.6 7 51 1.2 0 0.5 0.5 0 21.2 338

N

45

T (ºC

JUN 23.4 30.8 16.1 20 54 3.8 0 1.2 1 0 10.8 314

TEMPERATURAS TEMPERATURAS

0 ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

PRECIPITACIONES PRECIPITACIONES

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SE SSW

SSE S

VIENTOS VIENTOS LC-9

BASES DE DISEÑO Datos Datos locales locales Aunque Aunque no no son son específicamente específicamente componentes componentes del del diseño diseño básico, básico, pueden pueden afectarlo. afectarlo. Deben Deben conocerse conocerse cuanto cuanto antes antes para para poderlos poderlos tener tener en cuenta. en cuenta. •• Energía Energía eléctrica. eléctrica. •• Combustibles. Combustibles. •• Agua. Agua. Características. Características. Volumen. Volumen. •• Vapor. Vapor. •• Contaminación Contaminación admisible admisible en en los los efluentes. efluentes. •• Factores Factores geográficos geográficos (cercanía (cercanía aa la la costa). costa). •• Meteorología (lluvias, monzón, temperaturas Meteorología (lluvias, monzón, temperaturas extremas). extremas). •• Terreno Terreno (tipo (tipo de de suelo, suelo, carga carga soportable) soportable) •• Altitud Altitud (presión) (presión)

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BASES DE DISEÑO Organización Organización del del proceso proceso

Planta Planta

Unidades Unidades de de proceso proceso Operaciones Operaciones unitarias unitarias

Servicios Servicios •• Agua Agua (proceso, (proceso, refrig., refrig., calderas, calderas, limpieza, limpieza, sanitaria, sanitaria, contraincendios) contraincendios) •• Vapor Vapor (alta, (alta, media media oo baja baja presión) presión) (seco, (seco, saturado, saturado, sobrecalentado) sobrecalentado) •• Condensados Condensados •• Fluídos Fluídos térmicos térmicos (aceite, (aceite, sales) sales) •• Combustibles Combustibles (carbón, (carbón, fuel fuel oil, oil, gas gas oil, oil, gas gas natural, natural, otros) otros) •• Electricidad Electricidad •• Aire Aire comprimido comprimido (instrumentación, (instrumentación, servicio) servicio) (seco, (seco, sin sin aceite) aceite) •• Gases Gases inertes inertes (nitrógeno, (nitrógeno, etc.) etc.) •• Efluentes Efluentes (tratamiento (tratamiento “in “in situ”) situ”) •• Antorchas Antorchas

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BASES DE DISEÑO Capacidad Capacidad de de producción producción Diversos Diversos valores valores para para la la capacidad capacidad de de producción: producción: •• Contrato. La que se fija como compromiso Contrato. La que se fija como compromiso aa cumplir. cumplir. •• Diseño, Diseño, La La que que se se utiliza utiliza para para el el dimensionamiento. dimensionamiento. •• Real. Real. La La que que la la planta planta dará dará en en realidad realidad (suele (suele ser ser en en torno torno aa un un 30% superior a la capacidad de diseño, pero depende mucho de los 30% superior a la capacidad de diseño, pero depende mucho de los equipos equipos de de operación operación yy mantenimiento). mantenimiento). Casos Casos extremos: extremos: •• Producto Producto único único fabricado fabricado en en gran gran tonelaje. tonelaje. •• Muchos Muchos productos productos diferentes diferentes producidos producidos en en pequeña pequeña cantidad. cantidad. Es Es deseable deseable disponer disponer de de un un plan plan de de producción. producción. Indispensable Indispensable si si el el producto producto se se fabrica fabrica por por campañas campañas que que dependen dependen del del mercado mercado (estacionalidad, (estacionalidad, etc.) etc.)

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BASES DE DISEÑO Organización Organización de de la la producción producción Factor Factor de de operación operación FF

Horas Horas de de producción producción por por año año P

F= C * 365 * 24 0