ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERIA (ICAI) INGENIERO TÉCNICO MECÁNICO
DISEÑO DE UN SISTEMA DE AGUA DE REFRIGERACIÓN EN CICLO CERRADO PARA UNA REFINERÍA DE PETRÓLEO EN TARRAGONA
Autor: Alejandro Quiroga Agudo Director: D. José Luis Martínez del Pozo
Madrid Mayo 2012
ESTE PROYECTO CONTIENE LOS SIGUIENTES DOCUMENTOS DOCUMENTO Nº1, MEMORIA 1.1 Memoria Descriptiva
pág. -1- a -102-
-102- páginas
1.2 Cálculos
pág. -103- a -264-
-162- páginas
1.3 Estudio de Imapacto Ambiental
pág. -265- a -320-
-56-
páginas
1.4 Anexos
pág. -321- a -351-
-38-
páginas
2.1 Lista de planos
pág. -1- a -4-
- 4 - páginas
2.2 Planos
pág. -5- a -9-
- 5 - páginas
DOCUMENTO Nº2, PLANOS
DOCUMENTO Nº3, PLIEGO DE CONDICIONES 3.1 Generales y Económicas
pág. -1- a -28-
-28-
páginas
3.2 Técnicas y Particulares
pág. -29- a -42-
-14-
páginas
4.1 Mediciones
pág. -1- a -6-
- 6 - páginas
4.2 Precios Unitarios
pág. -7- a -10-
- 4 - páginas
4.3 Sumas parciales
pág. -11- a -12-
- 2 - páginas
4.4 Presupuesto General
pág. -13- a -15-
- 3 - páginas
DOCUMENTO Nº4, PRESUPUESTO
RESUMEN DEL PROYECTO
Este proyecto surge tras la adquisición de cinco unidades de procesado de combustibles por una refinería de Repsol, en Tarragona. Estas unidades de procesado de combustibles requieren de un sistema auxiliar que sea capaz de refrigerar los equipos que las componen. Las necesidades energéticas de cada unidad de procesado de combustibles son las siguientes:
Unidad. U - 100. U - 200. U - 300. U - 400. U - 500.
Definición. Unidad de coquización retardada. Unidad de destilación a vacío. HDS gasolinas. HDS gasóleos. Unidad de aminas. Total.
Potencia Térmica [Mkcal/h] 15 6 2 6 1,5 30
Con el fin de satisfacer los requerimientos térmicos anteriores, se decide implantar en dicha refinería un sistema de refrigeración por agua en circuito cerrado (no once-through), con una torre de tipo evaporativo, la discusión y defensa de esta selección se realizará durante la Ingeniería Conceptual de este proyecto.
El objetivo es enfriar el agua de refrigeración de 38ºC que sale de las unidades de proceso a 28ºC para que vuelva a acceder a las mismas refrigerándolas correctamente.
Se realizará el diseño completo de la torre de refrigeración, así como la determinación de caudales de agua y aire que interactuarán en el interior de la misma. Se indicarán los equipos a adquirir así como los modelos de los distintos proveedores que mejor se ajusten. Se proyectará la instalación hidráulica completa (líneas, bombas, fosos…), el tratamiento químico a suministrar al agua de refrigeración y la forma en que se debe suministrar, las condiciones generales y económicas así como las técnicas y particulares que el cliente tendrá que considerar tanto en la fase de construcción de la torre como en su funcionamiento habitual. Se realizará un estudio exhaustivo del impacto ambiental que conllevará la implantación del sistema de enfriamiento y se dará
un presupuesto total de la instalación que incluirá ingeniería, construcción, adquisición de equipos así como su transporte, implantación y montaje.
Los principales resultados obtenidos tras el estudio completo de los problemas que conlleva cubrir las potencias térmicas a enfriar de las unidades de procesado de combustibles de la refinería, así como las soluciones propuestas son las siguientes:
En cuanto a la torre:
-
Implantación de una torre de refrigeración evaporativa de tiro inducido a contracorriente.
-
La cantidad de agua necesaria para refrigerar los componentes de las unidades de procesado de combustible es de 3055 m3/h (848,61 kg/s).
-
Relación entre los caudales másicos de agua y aire de 1,55 (848,61 kg/s de agua frente a 547,14 kg/s de aire).
-
La torre constará de 2 celdas con una capacidad de 1527 m3/h cada una.
-
Cada celda consta de 1 ventilador Howden modelo 5545 ENF 6, de 5545 mm de diámetro y 6 palas, capaz de suministrar a un caudal de aire de 253,5 m3/s una presión de 250,145 Pa con una eficiencia del 87,3%
-
Cada ventilador es accionado por un motor eléctrico de 90 kW de potencia nominal del fabricante ABB modelo M3AA 280 SMB 4.
-
Con el fin de reducir el consumo del motor eléctrico, cada ventilador cuenta con un reductor de velocidad del fabricante Hansen modelo QVRB2
-
El eje trasmisor debe ser capaz de transmitir un par de 630,3 Nm, el elegido será del fabricante KTR de 149 mm de diámetro.
-
La altura del relleno de cada celda será de 1,5 m repartidas en 3 pisos.
-
Se adquirirán, en total, 480 bloques de relleno SNCS 20 al permanecer invariantes sus propiedades mecánicas ante altas temperaturas y ser capaces de operar con agua en malas condiciones (bajo pH, sólidos en suspensión…).
-
El aire saldrá de la torre a una temperatura seca de 36,68 ºC con una humedad del 88,77%.
-
Del calor total cedido en el proceso (35,47 kW) el 91,7% se transmitirá por calor latente de vaporización (32,54 kW) y el resto por la cesión de calor sensible (2,93 kW).
En cuanto al tratamiento químico del agua de refrigeración
-
El número de ciclos óptimo del agua de refrigeración en el interior del sistema que conlleva el menor gasto posible tanto en productos químicos como en agua y que a la vez disminuye el riesgo de corrosión e incrustaciones es de 4 ciclos.
-
Para mantener constante la cantidad de agua de refrigeración en el interior de sistema se realizará un aporte 62,7 m3/h (que se tomarán del río Francolí próximo a la refinería) de los cuales se evaporarán 47 m3/h, se purgarán 15,6 m3/h y el aire arrastrará al exterior de la torre 0,0306 m3/h.
-
Para el control del pH se añadirán 2411 ppm de ácido sulfúrico.
-
Para impedir la formación de microorganismos se añadirá al agua de refrigeración una dosis de 100 ppm de Hipoclorito de Sodio, realizando temporalmente una dosis de choque con 6,3 kg por semana de Adicida 182.
-
Como anticorrosivo y antiincrustante se añadirá una dosis de 22 ppm de Adiclene 526 R.
En cuanto al sistema de distribución de agua
-
Se realizará un estudio completo de los diámetros económicos de las distintas tuberías que forman el sistema de distribución de agua de refrigeración, obteniéndose los siguientes resultados:
Tubería de impulsión bombas (x3) Colector de impulsión (x1) Ramal de filtrado (x1) Colector de distribución (x1) Colector de retorno (x1) Colector de Purga (x1) Tubería de reposición de caudal (x1)
-
Velocidad del fluido [m/s] Calculada Permitida
Pérdidas de carga [kg/cm2/km] Calculada Permitida
Diámetro [´´]
Caudal [m3/h]
18
1680
2,842
3,5
1,12
2
26
3360
2,72
3,5
1,2
2
10
305,5
1,67
3,5
1,45
2
26
3055
2,47
3,5
1
2
26
3055
2,47
3,5
1
2
4
15,6
0,54
3,5
0,6
2
6
62,7
0,95
3,5
1
2
Cada celda contará con un colector principal de 600 mm de diámetro que distribuirá el caudal de agua a refrigerar entre 10 tuberías laterales de 150 mm de diámetro.
-
Para mejorar la transferencia de calor se pulverizará el caudal principal de agua a refrigerar en pequeñas gotas mediante 130 dispersores Franceses por celda (13 en cada una de las 10 tuberías laterales anteriores).
-
Para disminuir al mínimo posible las pérdidas de agua por arrastres, ocasionadas por el aire en el interior de la torre, que pueden ser causantes de la propagación de la legionela, se pondrán sobre los dispersores por cada una de las 2 celdas 2 lechos de 45 mm de separadores de gotas que permitirán reducir las pérdidas por arrastres a un 0,01 % del caudal principal.
-
La balsa de agua fría a la que cae el agua de refrigeración tras su paso por el relleno tendrá una capacidad de 315 m3 (11 x 20,8 x 1,5 m) lo que permitirá que el sistema pueda operar 5 horas si recibir el caudal de aporte, aprovechando tan sólo el agua contenida en la balsa de agua fría.
-
Para maximizar la eficiencia de las 3 bombas de impulsión de agua de refrigeración, se diseñará un foso del que dichas bombas aspirarán el agua fría proveniente de la balsa. El diseño de dicho foso de bombas se realizará siguiendo las indicaciones del Instituto Hidráulico Americano.
-
Se adquirirán 3 bombas verticales (2 en operación y 1 en reserva) para la impulsión del agua fría desde el pozo hasta las unidades de procesado de combustibles, dichas bombas deberán suministrar una altura útil de 50 m y operar con un caudal de diseño de 1932 m3/h. Para esta misión el modelo elegido es 12HDX17A del fabricante FlowServe.
En cuanto al impacto ambiental causado por la instalación proyectada
-
El agua de reposición (62,7 m3/h) se toma directamente del río Francolí, lo cual no supondrá ninguna amenaza a su caudal ecológico (212,4 m3/h).
-
El cálculo del nivel de ruido causado por el equipo dio un resultado de 85,9 dB en un punto a 1 m del borde de la balsa. El límite establecido para un punto a esa distancia es de 85 dB con una tolerancia de +/- 2 dB, estando por tanto dentro de los límites y no siendo necesario la adquisición de placas de amortiguamiento acústico.
-
Se realizarán análisis químicos y de temperatura del agua devuelta al río Francolí de forma continua, en el Pliego de Condiciones se muestra un protocolo a seguir en caso de superar los límites establecidos.
En cuanto al presupuesto
-
El coste total del sistema de refrigeración incluyendo ingeniería, obra civil, adquisición de materiales, adquisición de equipos, mano de obra, consumos eléctricos de la fase de construcción, transporte, instrumentación, montaje y supervisión de obra asciende a un total de 4.507.695,45 €.
COOLING WATER SYSTEM IN CLOSED CIRCUIT DESIGN FOR A PETROL REFINERY IN TARRAGONA
Author: Quiroga Agudo, Alejandro. Director: Martínez del Pozo, José Luis. Collaborator entity: ICAI – Universidad Pontificia Comillas.
PROJECT SUMMARY
This project is born from the acquisition of five fuel processing units by a Repsol refinery, in Tarragona. These fuel processing units require an auxiliary system that should be able to cool the equipment that makes up those units. The power necessities of each fuel processing unit as follows:
Units U - 100. U - 200. U - 300. U - 400. U - 500.
Definition Coke production units. Empty distilled units. HDS gasoline. HDS gas oil. Amines units. Total.
Power [Mkcal/h] 15 6 2 6 1,5 30
With the purpose of satisfying previous thermal requirements, it was decided to implement a system of cooling water in closed circuit in this refinery (not oncethrough), with an evaporating cooling tower. The discussion and defense of this selection will be made during the Conceptual Engineering of this project.
The objective is to cool refrigeration water from 38ºC, as it leaves the processing units, to 28ºC, so that it returns to the former cooling them correctly.
Complete design of the cooling tower, as well as water and air volumes that will interact inside the same one, will be determined. The equipment to acquire as well as
the models of different suppliers that better adjust will be indicated. The complete hydraulic installation will be projected (lines, pumps, pits…), the chemical treatment of the refrigeration water and the way in which one should be provided, the general and economic conditions as well as the techniques and individuals that the client will have to bear in mind in the construction phase as well as the tower`s normal operation. An exhaustive study of the environmental impact will be made; which will entail cooling system implantation and a total budget of the installation that will include engineering, construction, acquisition of equipment as well as its transport, setup and assembly will be given. The main results obtained after the complete study of the problems related to the thermal powers to cool the refinery´s fuel processing units, as well as the proposed solutions as follows:
Regarding the tower:
-
An evaporative cooling tower of induced draft with crosscurrent flow implantation.
-
The amount of water necessary to cool the components of fuel processing units is 3055 m3/h (848.61 kg/s).
-
The ratio between water and air mass volumes is 1.55 (848.61 kg/s of water and 547.14 kg/s of air).
-
The tower will consist of 2 cells with a capacity of 1527 m3/h each one.
-
Each cell consists of 1 Howden fan, model 5545 ENF 6, of 5545 mm diameter and 6 blades, able to provide to a 253.5 m3/s air flow a pressure of 250.145 Pa with an efficiency of 87.3%
-
Each fan is driven by an electrical motor of 90 kW of nominal power manufactured by ABB, model M3AA 280 SMB 4.
-
With the purpose of reducing the consumption of the electrical motor, each fan has a speed reducer designed by Hansen, model QVRB2
-
The trasmisor shaft must be able to transmit a torque of 630.3 Nm, the chosen one will be of manufacturer KTR with 149 mm of outside diameter.
-
The filling´s height of each cell will be 1.5 m distributed in 3 floors. In total, 480 blocks of SNCS 20 will be acquired, which is able to retain its mechanical properties under extreme temperatures and operate with water in bad conditions (low pH, solids in suspension…).
-
The air will leave the tower with a dry temperature of 36.68 ºC with a humidity of 88.77%.
-
Of the total heat yielded in the process (35.47 kW) 91.7% will be transmitted by latent heat of vaporization (32.54 kW) and the rest by the sensible heat transfer (2.93 kW).
As far as the chemical treatment of the refrigeration water
-
The optimal number of refrigeration water cycles inside the system to reduce chemical agents and water costs, although working with a low risk of corrosion and incrustations, is 4 cycles.
-
In order to maintain constant the amount of refrigeration water inside the system, a contribution of 62.7 m3/h will be made (which will be taken from the Francolí river next to the refinery) inside those 62.7 m3/h, 47 m3/h will evaporate, 15.6 m3/h will be purged and the air will carry the water drops with it through the tower 0.0306 m3/h.
-
For pH control, a dose of 2411 ppm of sulfuric acid will be added.
-
In order to prevent the formation of microorganisms a dose of 100 ppm of Sodium Hypochlorite will be added to the refrigeration water, making an occasional crash dose with 6.3 kg per week of Adicida 182.
-
As an anticorrosive and antiincrustant, a dose of 22 ppm of Adiclene 526 R is added.
As far as the system of water distribution
-
A complete economic study about diameters of the different pipes will be made, obtaining the following results:
Flow speed [m/s] Calculated Allowed
Energy loss [kg/cm2/km] Calculated Allowed
Diameter [´´]
Flow [m3/h]
18
1680
2,842
3,5
1,12
2
26
3360
2,72
3,5
1,2
2
10
305,5
1,67
3,5
1,45
2
26
3055
2,47
3,5
1
2
26
3055
2,47
3,5
1
2
Purge collector
4
15,6
0,54
3,5
0,6
2
Volume replacement pipe
6
62,7
0,95
3,5
1
2
Impulsion pumps pipe Impulsion collector Branch filtrate Distribution collector Return collector
-
Each cell will have a main collector with a diameter of 600 mm that will distribute the water volume to cool between 10 lateral pipes of 150 mm of diameter.
-
In order to improve the heat transfer of the main water flow to be cooled, the water will be pulverized in small drops by means of 130 French water-sprinklers per cell (13 in each one of the 10 previous lateral pipes).
-
In order to decrease losses of water flow by drag, caused by the air inside the tower, 2 beds of 45 mm drops separators will be equipped over the water-sprinkles. This is quite important in order to avoid Legionela spread.
-
The cold water pool has a capacity of 315 m3 (11 x 20.8 x 1.5 m), which allows the system to operate 5 hours without receiving the water flow contribution.
-
In order to maximize the efficiency of the 3 pumps projected, a pit will be designed, where pumps will take in cold water flow from the pool. The design of this pump pit will be made following the American Hydraulic Institute indications.
-
3 vertical pumps (2 in operation and 1 in reserve) for cold water impulse from the well to the units of fuel processing will be acquired. These pumps will have to provide a useful height of 50 m and they will have to operate with a water flow of 1932 m3/h. For this mission the chosen model is 12HDX17A of the FlowServe manufacturer.
Regarding the environmental impact caused by the projected installation
-
Replacement water (62.7 m3/h) is taken directly from the Francolí River, which will not pose any threat to its ecological flow (212.4 m3/h).
-
Sound levels calculated caused by the equipment gave a result of 85.9 dB in a point to 1 m of the edge of the pool. The limit established for such a distance is 85 dB with a tolerance around +/- 2 dB, therefore being within the limits and not being necessary the acquisition of acoustic damping plates.
-
Chemical and temperature analyses of the water given back to the Francolí River, will be made continuously; in the Condition´s Sheet there is a protocol to follow in case the established limits are exceeded.
Regarding the budget
-
Total
cost
of
the
refrigeration
system
including
engineering,
construction, materials and equipment acquisition, workforce, electrical consumption in the construction phase, transport, instrumentation, assembly and work overview totals 4,507,695.45 €.
Índice General
ÍNDICE GENERAL
Memoria Parte 1: Memoria descriptiva
C A P Í T U L O I:
Introducción
Introducción .............................................................................................................. 13
C A P Í T U L O II: Objetivo Objetivo ..................................................................................................................... 15
C A P Í T U L O III: Bases de diseño Localización............................................................................................................... 19 Demandas energéticas. ............................................................................................. 21 Condiciones meteorológicas típicas de Tarragona (Cataluña). ............................ 22
C A P Í T U L O IV:
Sistemas de refrigeración industriales: torres de refrigeración evaporativas
Equipos de enfriamiento evaporativo. .................................................................... 25 Generalidades de las torres de refrigeración evaporativas .................................. 27
I
Índice General
C A P Í T U L O V:
Tipos de torres
Según el tiro............................................................................................................... 32 Según el tipo de flujo ................................................................................................ 36 Otros tipos menos comunes de torres ..................................................................... 41
C A P Í T U L O VI: Equipos asociados a torres de refrigeración Elementos estructurales ........................................................................................... 45 Elementos hidráulicos .............................................................................................. 51 Elementos térmicos ................................................................................................... 61 Elementos mecánicos ................................................................................................ 64
C A P Í T U L O VII: Descripción del proceso Descripción del proceso ............................................................................................ 71
C A P Í T U L O VIII: Lista de equipos Lista de equipos ........................................................................................................ 77
C A P Í T U L O IX: Tratamientos químicos Tratamientos químicos ............................................................................................. 81
II
Índice General
C A P Í T U L O X: Recirculación Recirculación............................................................................................................. 85
C A P Í T U L O XI: Montaje de una torre de refrigeración de tiro inducido
Montaje de una torre de refrigeración de tiro inducido ....................................... 87
C A P Í T U L O XII: Hojas de datos de equipos Hojas de datos de equipos ........................................................................................ 91
Parte 2: Cálculos
C A P Í T U L O I:
Selección del tipo de torre empleada
Selección del tipo de torre empleada .................................................................... 103
C A P Í T U L O II: Caudales de agua de refrigeración Caudales de agua de refrigeración ........................................................................ 107
III
Índice General
C A P Í T U L O III: Balance de agua Balance de agua ...................................................................................................... 109 Determinación del número de ciclos óptimo: ....................................................... 113
C A P Í T U L O IV: Relación de caudales Relación de caudales............................................................................................... 123
C A P Í T U L O V:
Datos de partida y términos de diseño
Datos de partida ...................................................................................................... 129 Términos de diseño ................................................................................................. 132
C A P Í T U L O VI:
Diseño de la torre
Deducción de la ecuación de Merkel ..................................................................... 137 Determinación L/G y obtención de curvas características. ............................... 147 Cálculo del relleno .................................................................................................. 164 Dimensionado de las entradas de aire .................................................................. 169 Obstáculos en la entrada de aire ........................................................................... 171 Altura de la plataforma .......................................................................................... 172 Dimensiones de la Virola........................................................................................ 172
IV
Índice General
C A P Í T U L O VII:
Equipo mecánico
Ventilador ................................................................................................................ 175 Dimensionamiento del ventilador ................................................................ 175 Elección del modelo de ventilador empleado y hojas de datos ................. 179 Hojas de datos del modelo de ventilador empleado ................................... 180 Reductor .................................................................................................................. 185 Dimensionamiento del reductor ................................................................... 185 Elección del modelo de reductor y características principales ................. 185 Motor eléctrico ........................................................................................................ 187 Dimensionamiento del motor eléctrico ........................................................ 187 Elección del modelo de motor eléctrico ....................................................... 187 Eje de transmisión .................................................................................................. 191 Dimensionado del eje .................................................................................... 191 Elección del modelo de eje y plano .............................................................. 191
C A P Í T U L O VIII: Funcionamiento Funcionamiento ...................................................................................................... 193
C A P Í T U L O IX: Psicrometría del proceso Psicrometría del proceso ........................................................................................ 197 Determinación del punto de salida del aire de la torre ....................................... 199 Solución aproximada: ................................................................................... 199 El método exacto ........................................................................................... 201
V
Índice General
C A P Í T U L O X:
Instalación hidráulica
Sistema de distribución de la torre ....................................................................... 207 Riser................................................................................................................ 207 Zona de dispersión del agua. ........................................................................ 208 Diámetro del colector principal y localización del eje de distribución ..... 210 Número de tuberías laterales ....................................................................... 211 Dispersores ..................................................................................................... 212 Separadores de gotas. ................................................................................... 215 Cálculo de líneas ..................................................................................................... 217 Diámetro económico del colector principal ................................................ 221 Configuración final ....................................................................................... 224 Dimensionamiento de la balsa y foso de bombas ................................................. 226 Dimensionamiento de la balsa ...................................................................... 226 Foso de bombas ............................................................................................. 227 Dimensionamiento y elección de la bomba ........................................................... 234 Dimensionamiento de la bomba ................................................................... 234 Control de la cavitación. ........................................................................ 247 Elección del modelo de bomba empleada y hojas de datos ....................... 252 Hojas de datos de la bomba empleada ................................................. 253 Cebado de la bomba: ............................................................................. 257
C A P Í T U L O XI: Productos químicos Productos químicos ................................................................................................ 263 Dosis empleada........................................................................................................ 263
VI
Índice General
Parte 3: Estudio del Impacto Ambiental
C A P Í T U L O I: Objetivo del impacto ambiental Objetivo del estudio del impacto ambiental ......................................................... 267
C A P Í T U L O II: Descripción del proyecto Descripción del proyecto ........................................................................................ 269
C A P Í T U L O III: Entorno geográfico: medio natural y socioeconómico Ubicación de la refinería. ....................................................................................... 277 Descripción del lugar. ............................................................................................. 280 Climatología ................................................................................................... 280 Geología .......................................................................................................... 284 Flora: .............................................................................................................. 285 Fauna .............................................................................................................. 286 Ríos y lagos. ................................................................................................... 287 Zonas protegidas ........................................................................................... 289 Núcleos urbanos cercanos ............................................................................ 289
VII
Índice General
C A P Í T U L O IV:
Determinación de impactos
Identificación de impactos ..................................................................................... 292 Descripción y valoración de impactos ................................................................... 293 1. ATMÓSFERA ........................................................................................... 293 1.1 Clima.................................................................................................... 293 1.2 Alteración de la calidad del aire........................................................ 294 1.3 Incremento de los niveles sonoros:.................................................... 294 2. AGUA ......................................................................................................... 295 2.1 Posibilidad de disminución del caudal del río Francolí por debajo de los niveles admisibles. ............................................................................... 295 2.2 Alteración de la calidad del agua ...................................................... 295
C A P Í T U L O V: Medidas correctoras 1. ATMÓSFERA ..................................................................................................... 299 1.1 Clima ........................................................................................................ 299 1.2 Alteración de la calidad del aire ............................................................ 300 1.3 Incremento de los niveles sonoros: ........................................................ 300 2. AGUA .................................................................................................................. 304 2.1 Posibilidad de disminución del caudal del río Francolí por debajo de los niveles admisibles. ......................................................................................... 304 2.2 Alteración de la calidad del agua ........................................................... 306
C A P Í T U L O VI: Programa de vigilancia ambiental Programa de vigilancia ambiental ........................................................................ 307
VIII
Índice General
Parte 4: Anexos C A P Í T UL O I:
Material empleado
Material empleado .................................................................................................. 323
C A P Í T U L O II: Legionela Legionela ................................................................................................................. 325
C A P Í T U L O III: Filtro riñón Filtro riñón .............................................................................................................. 329
C A P Í T U L O IV: Hojas de datos Dispersor Francés (Esindus) .................................................................................. 335 Separadores de gotas de ondas (Esindus) ............................................................. 335 Relleno SNCS 20 (Esindus) .................................................................................... 335 Tuberías de acero al carbono (Industrias Lekue) ............................................... 335
C A P Í T U L O V:
Catálogos
Bomba elegida para este proyecto (12HDX17A) del fabricante FlowServe...... 341 Medidores para el análisis de agua empleados .................................................... 341
Bibliografía empleada ............................................................................................ 343
IX
Índice General
Planos C A P Í T UL O I:
Lista de Planos
Lista de planos ............................................................................................................ 3
C A P Í T UL O II: Planos Planos ........................................................................................................................... 5
X
Índice General
Pliego de condiciones
C A P Í T U L O I:
Mantenimiento preventivo
Protocolos comunes de mantenimiento preventivo para torres. ............................ 6 Principales puntos de atención .................................................................................. 6 Cerramiento del cuerpo de la torre: ................................................................ 6 Entradas y salidas de aire: ............................................................................... 7 Rellenos y separadores: .................................................................................... 7 Fugas de agua: ................................................................................................... 7 Filtro de aspiración de la bomba: .................................................................... 8 Válvulas: ............................................................................................................ 8 Desconcentración y purga: ............................................................................... 8 Bomba de agua: ................................................................................................. 9 Ventiladores axiales: ......................................................................................... 9 Repuestos ................................................................................................................... 10
C A P Í T U L O II:
Efectos a controlar en el agua de refrigeración
Control de pH y sales disueltas. Corrosión e incrustaciones: ............................... 16 Control de especies biológicas en el agua de refrigeración. .................................. 19
C A P Í T U L O III: Control de la Legionella Control de la Legionela ............................................................................................ 25
XI
Índice General
C A P Í T U L O IV:
Puesta en marcha y parada de la torre
Puesta en marcha de la torre ................................................................................... 29 Parada de la torre ..................................................................................................... 31
C A P Í T U L O V: Funcionamiento durante el invierno Funcionamiento durante el invierno ....................................................................... 33
C A P Í T U L O VI: Normativa Normativa .................................................................................................................. 35
C A P Í T U L O VII: Programa de ejecución Programa de ejecución ............................................................................................. 41
XII
Índice General
Presupuesto C A P Í T U L O I:
Mediciones
Mediciones ................................................................................................................... 4
C A P Í T U L O II: Precios unitarios Precios unitarios ......................................................................................................... 8
C A P Í T U L O III: Sumas parciales Sumas parciales ........................................................................................................ 12
C A P Í T U L O IV: Presupuesto general Presupuesto general .................................................................................................. 14 Precio orientativo de tratamientos químicos (mensual)........................................ 16
XIII
MEMORIA
Índice de la memoria
Índice de la memoria Parte 1: Memoria descriptiva
C A P Í T U L O I:
Introducción
Introducción .........................................................................................................13 C A P Í T U L O II:
Objetivo
Objetivo .................................................................................................................15 C A P Í T U L O III: Bases de diseño Localización. .........................................................................................................19 Demandas energéticas..........................................................................................21 Condiciones meteorológicas típicas de Tarragona (Cataluña). .......................22 C A P Í T U L O IV:
Sistemas de refrigeración industriales: torres de refrigeración evaporativas
Equipos de enfriamiento evaporativo. ...............................................................25 Generalidades de las torres de refrigeración evaporativas. .............................27
I
Índice de la memoria
C A P Í T U L O V:
Tipos de torres
Según el tiro ..........................................................................................................32 Según el tipo de flujo............................................................................................36 Otros tipos menos comunes de torres .................................................................41 C A P Í T U L O VI: Equipos asociados a torres de refrigeración Elementos estructurales .......................................................................................45 Elementos hidráulicos ..........................................................................................51 Elementos térmicos ..............................................................................................61 Elementos mecánicos ...........................................................................................64 C A P Í T U L O VII: Descripción del proceso Descripción del proceso .......................................................................................71 C A P Í T U L O VIII:
Lista de equipos
Lista de equipos ....................................................................................................77 C A P Í T U L O IX:
Tratamientos químicos
Tratamientos químicos ........................................................................................81 C A P Í T U L O X: Recirculación Recirculación ........................................................................................................85
II
Índice de la memoria
C A P Í T U L O XI:
Montaje de una torre de refrigeración de tiro inducido
Montaje de una torre de refrigeración de tiro inducido...................................87 C A P Í T U L O XII:
Hojas de datos de equipos
Hojas de datos de equipos ...................................................................................91
Parte 2: Cálculos
C A P Í T U L O I:
Selección del tipo de torre empleada
Selección del tipo de torre empleada ................................................................103 C A P Í T U L O II:
Caudales de agua de refrigeración
Caudales de agua de refrigeración ...................................................................107 C A P Í T U L O III:
Balance de agua
Balance de agua ..................................................................................................109 Determinación del número de ciclos óptimo: ..................................................113 C A P Í T U L O IV:
Relación de caudales
Relación de caudales ..........................................................................................123 C A P Í T U L O V:
Datos de partida y términos de diseño
Datos de partida .................................................................................................129
III
Índice de la memoria
Términos de diseño ............................................................................................132 C A P Í T U L O VI:
Diseño de la torre
Deducción de la ecuación de Merkel ................................................................137 Determinación L/G y obtención de curvas características. ...........................147 Cálculo del relleno ..............................................................................................164 Dimensionado de las entradas de aire ..............................................................169 Obstáculos en la entrada de aire .......................................................................171 Altura de la plataforma .....................................................................................172 Dimensiones de la Virola ...................................................................................172 C A P Í T U L O VII:
Equipo mecánico
Ventilador ...........................................................................................................175 Dimensionamiento del ventilador............................................................175 Elección del modelo de ventilador empleado y hojas de datos .............179 Hojas de datos del modelo de ventilador empleado...............................180 Reductor ..............................................................................................................185 Dimensionamiento del reductor ..............................................................185 Elección del modelo de reductor y características principales .............185
IV
Índice de la memoria
Motor eléctrico ...................................................................................................187 Dimensionamiento del motor eléctrico ...................................................187 Elección del modelo de motor eléctrico ..................................................187 Eje de transmisión ..............................................................................................191 Dimensionado del eje ................................................................................191 Elección del modelo de eje y plano ..........................................................191 C A P Í T U L O VIII:
Funcionamiento
Funcionamiento ..................................................................................................193 C A P Í T U L O IX:
Psicrometría del proceso
Psicrometría del proceso ...................................................................................197 Determinación del punto de salida del aire de la torre ...................................199 Solución aproximada:...............................................................................199 El método exacto .......................................................................................201 C A P Í T U L O X:
Instalación hidráulica
Sistema de distribución de la torre ...................................................................207 Riser ...........................................................................................................207 Zona de dispersión del agua. ...................................................................208
V
Índice de la memoria
Diámetro del colector principal y localización del eje de distribución 210 Número de tuberías laterales ...................................................................211 Dispersores ................................................................................................212 Separadores de gotas. ...............................................................................215 Cálculo de líneas .................................................................................................217 Diámetro económico del colector principal ............................................221 Configuración final ...................................................................................224 Dimensionamiento de la balsa y foso de bombas ............................................226 Dimensionamiento de la balsa .................................................................226 Foso de bombas .........................................................................................227 Dimensionamiento y elección de la bomba ......................................................234 Dimensionamiento de la bomba ........................................................................234 Control de la cavitación. ..........................................................................247 Elección del modelo de bomba empleada y hojas de datos ............................252 Hojas de datos de la bomba empleada ....................................................253 Cebado de la bomba: ................................................................................257
VI
Índice de la memoria
C A P Í T U L O XI:
Productos químicos
Productos químicos ............................................................................................263 Dosis empleada ...................................................................................................263
Parte 3: Estudio del Impacto Ambiental
C A P Í T U L O I: Objetivo del impacto ambiental Objetivo del estudio del impacto ambiental ....................................................267 C A P Í T U L O II:
Descripción del proyecto
Descripción del proyecto ...................................................................................269 C A P Í T U L O III: Entorno geográfico: medio natural y socioeconómico Ubicación de la refinería....................................................................................277 Descripción del lugar. ........................................................................................280 Climatología ............................................................................................280 Geología ...................................................................................................284 Flora: .......................................................................................................285 Fauna .......................................................................................................286 Ríos y lagos..............................................................................................287
VII
Índice de la memoria
Zonas protegidas ....................................................................................289 Núcleos urbanos cercanos......................................................................289
C A P Í T U L O IV:
Determinación de impactos
Identificación de impactos .................................................................................292 Descripción y valoración de impactos ..............................................................293 1. ATMÓSFERA ................................................................................................293 1.1 Clima .................................................................................................293 1.2 Alteración de la calidad del aire .....................................................294 1.3 Incremento de los niveles sonoros: .................................................294 2. AGUA ..............................................................................................................295 2.1 Posibilidad de disminución del caudal del río Francolí por debajo de los niveles admisibles. ....................................................................... 295 2.2 Alteración de la calidad del agua ....................................................295 C A P Í T U L O V: Medidas correctoras 1. ATMÓSFERA ................................................................................................299 1.1 Clima .................................................................................................299 1.2 Alteración de la calidad del aire .....................................................300
VIII
Índice de la memoria
1.3 Incremento de los niveles sonoros: ................................................300 2. AGUA ..............................................................................................................304 2.1 Posibilidad de disminución del caudal del río Francolí por debajo de los niveles admisibles. ....................................................................... 304 2.2 Alteración de la calidad del agua ....................................................306 C A P Í T U L O VI:
Programa de vigilancia ambiental
Programa de vigilancia ambiental ....................................................................307
Parte 4: Anexos
C A P Í T UL O I:
Material empleado
Material empleado .............................................................................................323 C A P Í T U L O II:
Legionela
Legionela .............................................................................................................325 C A P Í T U L O III:
Filtro riñón
Filtro riñón..........................................................................................................329 C A P Í T U L O IV: Hojas de datos Dispersor Francés (Esindus) .............................................................................335 Separadores de gotas de ondas (Esindus) ........................................................335
IX
Índice de la memoria
Relleno SNCS 20 (Esindus) ...............................................................................335 Tuberías de acero al carbono (Industrias Lekue) ...........................................335 C A P Í T U L O V:
Catálogos
Bomba elegida para este proyecto (12HDX17A) del fabricante FlowServe .341 Medidores para el análisis de agua empleados ................................................341
Bibliografía empleada ........................................................................................ 343
X
Introducción
C A P Í T U L O I: Introducción
El proyecto consiste en el diseño de un sistema de refrigeración en circuito cerrado para cubrir las necesidades de las nuevas unidades de proceso de combustibles adquiridas por una refinería de petróleo en Tarragona. La refinería pretende aumentar la producción mediante el incremento de su capacidad de conversión y para ello va a instalar varias unidades de proceso de combustibles. Para que estas unidades operen convenientemente necesitarán de un sistema de refrigeración auxiliar cuyo diseño, implantación, mantenimiento y eficiencia serán el principal objetivo de este proyecto.
13
Introducción
14
Objetivo
C A P Í T U L O II: Objetivo
El objetivo de este proyecto es especificar un sistema de agua de refrigeración que cubra las necesidades de las distintas unidades de proceso. Dicho sistema de refrigeración será de circuito cerrado (no once-through) con torre de tipo evaporativo (esta selección será defendida y explicada durante la Ingeniería Conceptual). La consecución de este objetivo se realizará pasando por: -
Selección del tipo de sistema de refrigeración más adecuado entre los disponibles.
-
Selección, discusión y establecimiento de los parámetros más relevantes para el diseño del sistema de agua de refrigeración.
-
Diseño de la torre de refrigeración: especificación de los elementos más importantes de la misma.
-
Especificación y selección del equipo de bombeo.
-
Estimación de la inversión y costes operativos asociados al sistema diseñado.
El proyecto será planteado intentando seguir el desarrollo de los proyectos reales, cubriendo las siguientes etapas: -
Definición de Bases de Diseño.
15
Objetivo
-
Elaboración de Ingeniería Conceptual.
-
Desarrollo de una Ingeniería Básica.
-
Desarrollo de Ingeniería de detalle, construcción y puesta en operación.
Definición de Bases de Diseño. Son los datos de partida con los que se empieza a trabajar. La refinería tiene la necesidad de diseñar un sistema de refrigeración con unas características determinadas, proporcionando información acerca de la necesidad a cubrir, lo que constituye parte de las bases de diseño. Elaboración de Ingeniería Conceptual. El objetivo de esta etapa es conocer el alcance del proyecto y una primera estimación económica. En esta fase se definirá, a grandes rasgos, el proyecto de forma que se obtenga un orden de magnitud. Para ello se realizará una primera lista de comprobación o “check list” tocando los siguientes puntos: -
Bases de diseño.
-
Diagrama de flujo de procesos.
-
Consumos de materias primas y de químicos y aditivos.
-
Lista de equipos principales y características más relevantes.
-
Consumos de servicios auxiliares: vapor, agua, combustible, nitrógeno, electricidad.
16
Objetivo
-
Emisiones, vertidos, residuos.
-
Necesidades de instrumentación y control.
-
Sistemas de almacenamiento.
-
Modificaciones/instalación de sistemas auxiliares.
-
Plano de implantación.
Se desarrollarán con más profundidad dentro de la Ingeniería Conceptual: -
Selección y discusión del tipo de sistema más adecuado.
-
Establecimiento de bases de diseño: capacidades, casos de diseño, criterios de diseño.
-
Consumo de servicios auxiliares (aproximación).
Elaboración de Ingeniería Básica. A partir de la Ingeniería conceptual se procede a realizar un primer diseño que permita afinar la inversión. Cada área de especialidad de la oficina de proyectos desarrolla ese diseño en mayor detalle. En esta etapa se definirá el diseño básico de varios de los equipos así como algunos de los planos más relevantes incluyendo: -
Balances de materia y Energía.
-
Diagrama de flujo de procesos.
-
Especificación de proceso de equipos principales
17
Objetivo
Desarrollo de la Ingeniería de detalle. En esta fase se realizará la especificación de Ingeniería de Detalle de los equipos más relevantes que incluirá cálculos de detalle como: -
Planos de tuberías e instrumentos (PIDs).
-
Especificación de detalles de los equipos principales.
-
Selección de equipos en base a catálogo de vendedores.
-
Establecimiento de cronograma.
La idea del proyecto es avanzar pasando de la generalidad al detalle, centrándose con mayor precisión en aspectos concretos descartando otros.
18
Bases de diseño
C A P Í T U L O III: Bases de diseño Localización. La refinería está emplazada en Tarragona, en el Polígono Industrial Francolí, 1, 43006 perteneciente a Repsol YPF (punto B).
Figura 1. Emplazamiento de la Refinería próxima al Río Francolí.
19
Localización
Figura 2. Distintas unidades de la Refinería.
Figura 3. Entrada a la refinería.
20
Localización
Figura 4. Unidades de proceso.
Como puede apreciarse en las imágenes, la refinería está muy próxima al Río Francolí, esta situación será aprovechada a la hora de obtener el agua de reposición necesaria para la Torre de Refrigeración. El agua procedente del Francolí será simplemente filtrada para entrar al sistema debido a las buenas condiciones que presenta expuestas en la sección de cálculos (ver cálculos, balance de agua).
Demandas energéticas. Las demandas energéticas de enfriamiento de las unidades de proceso a cubrir requeridas por la refinería son las siguientes:
Unidad. U - 100. U - 200. U - 300. U - 400. U - 500.
Definición. Unidad de coquización retardada. Unidad de destilación a vacío. HDS gasolinas. HDS gasóleos. Unidad de aminas. Total.
Tabla 1. Demandas energéticas de enfriamiento
21
Potencia Térmica [Mkcal/h] 15 6 2 6 1,5 30
Demandas energéticas
Las necesidades de la refinería, junto con las recomendaciones de distintos fabricantes de torres, tanto por seguridad como por sanidad, llevan a obtener unas bases de diseño del sistema: VARIABLE. Presión de aporte (en el suelo). Presión de retorno (en el suelo). Máxima ∆P permitida por intercambiador. Presión de Diseño del sistema. Temperatura de Diseño del sistema. Máxima Tª Aporte a Intercambiadores. Máx. Tª Retorno Intercambiadores. Coeficiente de Ensuciamiento. Cloruros. Dureza total como CaCO3. pH.
UNIDADES. VALOR. 2 Kg/cm g 3 2 Kg/cm g 1,5 Kg/cm2 1 2 Kg/cm g 6 ºC 80 ºC 28 ºC 45 2 h·m ·ºC / Kcal 0,0005 ppm p 800 máx. ppm p 1800 máx. 6,8 - 7,8
Tabla 2. Datos de diseño del sistema.
La refinería ha solicitado un sistema de refrigeración (de ciclo cerrado) para enfriar el agua caliente proveniente de las nuevas unidades de proceso adquiridas. Una vez que el agua se ha devuelto a su temperatura inicial será enviada de nuevo a las unidades de proceso, volviéndose a calentar tras refrigerarlas, cerrándose así el ciclo. La refinería requiere que el agua entre a las unidades de proceso a una temperatura de 28 ºC, estimando que a la salida de las mismas su temperatura habrá aumentado hasta los 38 ºC
Condiciones meteorológicas típicas de Tarragona (Cataluña). Las condiciones meteorológicas del emplazamiento de la refinería desempeñan un papel esencial en el sistema de refrigeración. La temperatura y humedad ambientes determinarán la efectividad de la torre así como la temperatura máxima a la que se podrá enfriar el agua caliente procedente de las unidades de proceso (temperatura de bulbo húmedo del aire a la entrada de la torre como se demostrará más adelante).
22
Condiciones meteorológicas típicas de Tarragona
Tabla 3. Temperaturas medias mensuales del año 2011.
Tabla 4. Media de temperaturas altas-bajas año 2011.
Humedad Relativa Tarragona Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Total 2009
66
70
71
65
64
66
62
57
56
62
69
70
76
2010
66
73
68
63
74
65
63
64
62
57
62
70
67
Tabla 5. Humedad relativa [%].
23
Condiciones meteorológicas típicas de Tarragona
Tabla 6. Temperatura del agua 2011.
24
Equipos de enfriamiento evaporativos
C A P Í T U L O IV: Sistemas de refrigeración industriales: torres de refrigeración evaporativas Equipos de enfriamiento evaporativo. Los equipos de enfriamiento evaporativo se utilizan para casi todas las aplicaciones industriales que requieren refrigeración, ya que facilitan y optimizan muchas de las operaciones llevadas a cabo en la industria, incrementan el ahorro de energía y proporcionan importantes ahorros frente a otras alternativas, todo ello con una actuación respetuosa con el medio ambiente. Tanto por su aplicación como por su diseño los equipos de enfriamiento evaporativo ahorran energía. En primer lugar, se pueden obtener temperaturas más bajas de enfriamiento de agua, las cuales aseguran un funcionamiento óptimo del proceso y reducen el consumo de energía; en segundo lugar, el equipo es altamente eficaz energéticamente debido a la transferencia de calor latente de evaporación. Esta transferencia permite la eliminación de una cantidad superior de calor a la lograda con el uso de una transferencia tradicional de calor sensible, es decir, requiere un caudal de aire hasta cuatro veces menor que el que necesita un proceso de enfriamiento por aire. La cantidad de agua evaporada en el proceso de refrigeración y, como consecuencia, la transferencia de calor, está condicionada por la temperatura del bulbo húmedo del aire ambiente que, precisamente en verano, cuando las necesidades de refrigeración se incrementan, es sensiblemente inferior a la temperatura del bulbo seco. De esta forma, los equipos de refrigeración evaporativa consiguen temperaturas de agua inferiores a las logradas con equipos enfriados por aire, cuyo rendimiento sí que se ve limitado por la temperatura de bulbo seco.
25
Equipos de enfriamiento evaporativos
La refrigeración evaporativa no sólo se presenta como una tecnología respetuosa con el medioambiente sino que, además, ha sido capaz de adaptarse a las nuevas exigencias del entorno. Estos equipos han ampliado su vida útil gracias a la utilización de materiales resistentes a la corrosión. Los niveles sonoros se han reducido mediante el uso de ventiladores más silenciosos y eventualmente amortiguadores de ruidos. Por último, se han creado modelos matemáticos sofisticados de modo que el rendimiento térmico de los equipos puede predecirse bajo una amplia variedad de condiciones de funcionamiento. En cuanto al medio ambiente: -
Reducción del impacto acústico: Este efecto se ve reducido en el caso de los equipos de refrigeración evaporativa,
debido a que requieren un menor caudal de aire que los equipos refrigerados directamente por aire. -
Reducción del consumo de agua: En cuanto a las pérdidas de agua, el enfriamiento evaporativo reutiliza más del
95% del agua que moviliza en su funcionamiento. Una pequeña cantidad se evapora y otra se evacua para evitar la concentración de sales. -
Reducción del impacto visual y de la aparición de nieblas y heladas Bajo ciertas condiciones climáticas, cuando el aire de salida de la torre se
descarga húmedo y templado en el aire ambiente más frío se genera un penacho visible. Éste es sólo vapor de agua puro condensado y en suspensión, similar a las nubes y totalmente inofensivo. La industria dispone de varios medios para minimizar o incluso eliminar este penacho, disminuyendo de esta forma la posibilidad de aparición de nieblas y heladas. -
Menor consumo de recursos naturales
26
Equipos de enfriamiento evaporativos
Sin los sistemas de refrigeración muchos de los procesos generados en las plantas que satisfacen estas instalaciones no podrían realizarse o lo harían con un rendimiento sensiblemente inferior. De manera que se produciría un mayor consumo de recursos naturales, como la energía, el agua, el petróleo, gas natural y supondrían una mayor amenaza para el medio ambiente, fundamentalmente por los gases de efecto invernadero emitidos por las centrales térmicas de producción de energía eléctrica y por la contaminación acústica. El impacto ambiental se desarrollará más profundamente en la parte “Impacto ambiental” de este proyecto.
Generalidades de las torres de refrigeración evaporativas. En las torres de refrigeración se consigue disminuir la temperatura del agua caliente, proveniente de un circuito de refrigeración, mediante la transferencia de calor y materia al aire que circula por el interior de la torre. El aire entra a la torre bien de forma natural o mecánica mediante un ventilador. Con el objetivo de mejorar el contacto aire-agua, se utiliza un entramado denominado “relleno”. El agua entra en la torre por la parte superior y se distribuye uniformemente sobre el relleno utilizando pulverizadores. De esta forma, se consigue un contacto óptimo entre el agua y el aire atmosférico. El relleno sirve para aumentar el tiempo y la superficie de intercambio entre el agua y el aire, y es el lugar en el que se produce la cesión de calor del agua al aire La transferencia de calor agua-aire se produce entre la gota y la interfase, siendo esta una fina capa de aire saturado que envuelve a la gota como se puede apreciar en la figura 5. La transmisión de calor se realiza mediante los siguientes fenómenos físicos: 1. Por radiación (qR); a través de la superficie exterior de la gota, esta cede calor a la interfase. Se considera despreciable por el bajo nivel térmico.
27
Generalidades de las torres de refrigeración evaporativas
2. Por conducción-convección (qC); la cantidad transferida por conducción depende de la diferencia de temperaturas entre las dos fases, llegando a ser como máximo un tercio del total. El calor se transmite primeramente por conducción entre la gota y la interfase (al carecer la interfase de velocidad relativa respecto a la gota) para la posterior transmisión de calor por convección con el caudal de aire ascendente.
3. Por evaporación (qev) de una cantidad de agua que pasa a formar parte de la interfase, es el proceso más importante. Al entrar en contacto el aire con el agua se forma una fina película de aire saturado que envuelve la gota de agua que desciende por el relleno (interfase). La creación de esta interfase se debe a que la presión parcial de vapor de agua que rodea la gota es superior a la del aire húmedo que circula por la torre, produciéndose una cesión de vapor de agua (evaporación) de la gota a la interfase que la rodea. Esta masa de agua evaporada extrae el calor necesario para evaporarse (calor latente de vaporización) de la propia gota de agua, reduciendo así su temperatura. El calor latente es cedido al aire, teniéndose un enfriamiento del agua y un aumento de la temperatura y humedad del aire.
Figura 5. Esquema del proceso de transferencia de calor en una gota.
En el proceso de enfriamiento se producen arrastres de partículas de agua de reducido tamaño, que para minimizar su emisión a la atmósfera (evitar propagación de la Legionela, ver anexo Legionela), las torres de refrigeración han de tener en la parte superior unos dispositivos denominados separadores de gotas, los cuales incorporan
28
Generalidades de las torres de refrigeración evaporativas
unas pestañas que agrupan las partículas de agua en pequeñas gotas haciéndolas caer de nuevo a la torre. En los separadores de gotas se produce la homogenización del flujo del aire a la salida del relleno. De esta forma se consigue minimizar las pérdidas de carga del aire disminuyendo así la potencia que tiene que suministrar el ventilador. La mínima temperatura de salida del agua es la temperatura de bulbo húmedo del aire que entra a la torre. La temperatura de bulbo húmedo se define como la temperatura que leería un termómetro con su bulbo envuelto en una gasa empapada de agua. De forma que una parte de dicho agua pasaría al aire que circula alrededor del termómetro, a una determinada velocidad, por evaporación para equilibrar humedades (el aire circundante tiene una humedad menor que la gasa), obteniendo el agua la energía necesaria del resto que empapa la gasa, reduciéndose por tanto la temperatura de la gasa y esto es registrado por el termómetro. Este método se emplea para poder calcular la potencia calorífica transmitida por evaporación de una forma sencilla. La diferencia de temperaturas entre el agua a la salida y la temperatura de bulbo húmedo del aire se llama approach o aproximación, ya que representa el límite termodinámico de enfriamiento que se puede conseguir del agua que sale de la torre.
29
Generalidades de las torres de refrigeración evaporativas
30
Tipos de torres
C A P Í T U L O V: Tipos de torres
Para cubrir las necesidades de la refinería, se va a emplear un sistema de refrigeración con agua en circuito cerrado (no once-through), con torre de tipo evaporativo. Para realizar una elección del tipo de torre a emplear se realizará, en primer lugar, una breve descripción de los distintos tipos de torre disponibles; pasando a continuación a sopesar el más conveniente para las necesidades de la refinería. En la figura 6 se esquematizan las distintas posibilidades.
Tiro Natural Inducido Según el tiro Tipos de torres de refrigeración evaporativas
Tiro Mecánico Forzado Flujo en contracorriente
Según el flujo Flujo cruzado
Figura 6. Tipos de Torres de Refrigeración según el tiro.
31
Según el tiro
Según el tiro Torres de tiro natural: El principio de funcionamiento de estas torres de refrigeración es la diferencia de densidades entre el aire húmedo caliente y el aire atmosférico (que es inducido por una gran chimenea en la que se sitúa el relleno) motivo por el cual se crea el tiro de aire a través de la torre. La diferencia de velocidades entre el viento circulante a nivel del suelo y el viento que circula por la parte superior de la chimenea también ayuda a establecer el flujo de aire. Por ambos motivos, las torres de tiro natural han de ser altas y además, deben tener una sección transversal grande para facilitar el movimiento del aire ascendente. Estas torres tienen bajos costos de mantenimiento y son muy indicadas para enfriar grandes caudales de agua, no tienen partes mecánicas. La velocidad media del aire a través de la torre suele estar comprendida entre 1 y 2 m/s. Por lo general no es posible conseguir un valor de approach pequeño y es muy difícil controlar exactamente la temperatura del agua. En las torres de tiro natural no se pueden utilizar rellenos de gran compacidad, debido a que la resistencia al flujo de aire debe ser lo más pequeña posible. Estas torres son muy utilizadas en centrales térmicas; muy pocas veces son aplicables a plantas industriales debido a la fuerte inversión inicial necesaria.
32
Según el tiro
SALIDA DE AIRE
Figura 7. Esquema de una Torre de refrigeración de tiro natural.
Figura 8. Torre de tiro natural y sus componentes.
33
Según el tiro
A su vez, las torres de tiro natural pueden ser de flujo a contracorriente y de flujo cruzado. Torres de tiro mecánico Las torres de tiro mecánico (mediante ventilador) proporcionan un control total sobre el caudal de aire suministrado. Se trata de torres compactas, con una sección transversal y una altura de bombeo pequeñas en comparación con las torres de tiro natural. En estas torres se puede controlar de forma precisa la temperatura de salida del agua, y se pueden lograr valores de approach muy pequeños (hasta de 1 o 2 ºC, aunque en la práctica acostumbra a ser de 3 o 4 ºC). Si el ventilador se encuentra situado en la entrada de aire, el tiro es forzado. Cuando el ventilador se ubica en la zona de descarga del aire, se habla de tiro inducido. Tiro forzado: el aire se descarga a baja velocidad por la parte superior de la torre. Estas torres son, casi siempre, de flujo a contracorriente. La principal ventaja que poseen este tipo de torres es que el equipo mecánico tiene una duración mayor que en el caso de tiro inducido, ya que el ventilador trabaja con aire frío y no saturado (al encontrarse en la entrada de la torre), menos agresivo que el aire caliente y saturado que sale de la torre.
34
Según el tiro
Figura 9. Esquema de una torre de tiro forzado.
Como inconveniente debe mencionarse la posibilidad de que exista recirculación del aire de salida hacia la zona de baja presión, creada por el ventilador en la entrada de aire.
Figura 10. Torres de refrigeración de tiro mecánico forzado.
Las torres de tiro forzado pueden ser a su vez de flujo en contracorriente (más comunes) o de flujo cruzado. Tiro inducido: el aire se descarga a una velocidad media por la parte superior de la torre, donde se instala el equipo mecánico, aumentando por tanto el riesgo de corrosión y oxidación al trabajar el ventilador con aire saturado de vapor de agua. En las torres de refrigeración de tiro inducido el riesgo de recirculación es muy pequeño al salir el aire de la torre a mayor velocidad. Pueden ser de flujo a contracorriente o de flujo cruzado.
35
Según el tiro
Figura 11. Torres de tiro mecánico inducido
Según el tipo de flujo Flujo cruzado: El aire y el agua en el relleno se cruzan, es decir, el movimiento del aire es perpendicular al agua que cae. Tiene como principales ventajas que es necesaria una menor altura que en las torres de flujo a contracorriente, ya que la altura total de la torre es prácticamente igual a la del relleno. Son de fácil mantenimiento (inspección sencilla de componentes internos). La principal desventaja de estas torres es que no son recomendables para aquellos casos en los que se requiera un gran salto térmico y un valor de acercamiento pequeño, puesto que ello significará más superficie transversal y más potencia de ventilación, que en el caso de una torre de flujo a contracorriente.
36
Según el flujo
Figura 12. Esquema de una torre con flujo cruzado.
Figura 13. Torre de tiro natural y flujo cruzado.
37
Según el flujo
Figura 14. Esquema de una torre de flujo cruzado (tiro inducido)
Figura 15. Torre de tiro inducido con flujo cruzado.
Flujo a contracorriente: el aire se mueve verticalmente a través del relleno, de manera que los flujos de agua y de aire tienen la misma dirección pero sentido opuesto. La ventaja que tienen este tipo de torres es que el agua más fría se pone en contacto con el aire más seco, evacuándose así una mayor cantidad de potencia calorífica, lográndose un máximo rendimiento. En este tipo de torres, el aire puede entrar a través de una o
38
Según el flujo
más paredes de la torre, con lo cual se consigue reducir en gran medida la altura de la entrada de aire. Además, como inconveniente, la elevada velocidad con la que entra el aire hace que exista el riesgo de arrastre de suciedad y cuerpos extraños dentro de la torre. La resistencia del aire que asciende contra el agua que cae se traduce en una gran pérdida de presión estática y en un aumento de la potencia de ventilación en comparación con las torres de flujo cruzado
Figura 16. Esquema de una torre de flujo en contracorriente.
39
Según el flujo
Figura 17. Torre de tiro natural y flujo a contracorriente.
Figura 18. Esquema de una torre de flujo a contracorriente y tiro inducido.
Figura 19. Torres de flujo en contracorriente y tiro inducido.
40
Otros tipos menos comunes de torres
Otros tipos menos comunes de torres Torres híbridas Este tipo de torres se caracterizan porque en ellas se elimina el penacho (columna de vapor condensado que sale de la chimenea), siendo su consumo de agua levemente reducido y no presentando impacto visual.
Figura 20. Torre de refrigeración híbrida.
Torres de tipo natural asistido Una forma de incrementar la capacidad de refrigeración de las torres de tiro natural consiste en asistir el tiro por medio de ventiladores. Estos ventiladores van colocados en la parte inferior, rodeando la torre).
Figura 21. Torres de tiro natural asistido.
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Otros tipos menos comunes de torres
De entre todos los tipos de torre descritos, el elegido para cubrir lo mejor posible los distintos requisitos solicitados por la refinería es una torre de tiro mecánico inducido y a contracorriente. La justificación de esta elección se hará en los cálculos.
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Equipos asociados a torres de refrigeración
C A P Í T U L O VI: Equipos asociados a torres de refrigeración
Los distintos equipos que componen una torre de refrigeración evaporativa de tiro mecánico inducido en contracorriente son:
Figura 22. Partes de una torre de refrigeración de tiro inducido.
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Equipos asociados a torres de refrigeración
Figura 23. Esquema de los componentes de una torre de refrigeración de tiro inducido.
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Elementos estructurales
Elementos estructurales Constituyen el armamento que sirve de soporte de la torre y que contiene todos los otros componentes. Existen gran variedad de formas y diseños empleados como estructura, pero, en general, la elección de uno u otro sistema así como del tipo de material a emplear es consecuencia directa del análisis del coste de la inversión respecto a la vida útil prevista para esa unidad. Los materiales empleados son los siguientes: -
Madera tratada.
-
Hormigón armado.
-
PRFV (Poliéster reforzado con fibra de vidrio).
Figura 23. Estructura de madera.
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Elementos estructurales
Figura 24. Estructura de hormigón.
Figura 25. Estructura de PRFV.
A continuación se muestra un cuadro comparativo de los diferentes materiales para la fabricación de la estructura de una torre de refrigeración:
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Elementos estructurales
Origen Calidad Uniforme Medioambiente Duración Hongos
MADERA
PRFV
Local + Importado (limitado)
Local + Importado (limitado)
(ilimitado)
Difícil
Fácil
Difícil
Ninguno
Ninguno
Larga NO
Muy larga NO
Tratamiento químico Variable SI
HORMIGÓN Sólo local
Tabla 7. Cuadro comparativo de materiales estructurales.
Cerramiento Sistema de paredes o tabiques, que recubren el conjunto de la estructura y del relleno. El cerramiento de las torres debe cumplir con varios requisitos. En primer lugar, ha de ser completamente cerrado para asegurar la estanqueidad, evitando que por cualquier junta o fisura se pueda filtrar al exterior el agua que cae en cascada por el interior, consecuencia de ello es que la resistencia mecánica del material utilizado impida las posibles roturas por golpes u otros accidentes, pudiendo ocasionar pérdidas importantes del caudal de agua. Una segunda condición que debe imponerse al material del cerramiento es que debe ser completamente opaco, para evitar que los rayos solares favorezcan la formación de colonias de microorganismos (algas, bacterias, hongos, etc ...), que se producen en ambientes húmedos y muy aireados. A estos requisitos básicos atienden los materiales usuales de la construcción, el hormigón, FRPV y materiales metálicos.
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Elementos estructurales
Figura 26. Cerramientos.
Pantallas divisoras de flujo Se utilizan para independizar las diferentes
zonas de operación de la torre
(tabiques de separación entre celdas) o para evitar las turbulencias en las partes en que confluyen dos flujos de aire (cortavientos). En las torres de flujo en contracorriente con entradas de aire opuestas, se sitúan pantallas (cortavientos) en el eje longitudinal de la torre hasta una altura equivalente a la entrada de aire para evitar las turbulencias producidas al mezclarse los dos flujos ascendentes de aire. Virola.
Figura 27. Vista interior de una virola con difusor.
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Elementos estructurales
La virola es un dispositivo situado en la parte superior de la torre que disminuye la presión estática que ha de vencer el aire a la salida de la torre, eliminando así turbulencias originadas en la zona del ventilador, reduciendo el riesgo de recirculación y protegiendo los equipos mecánicos y a humanos. La corriente de aire abandona a alta velocidad la sección de los separadores de gotas atravesando el ventilador y es guiado por la virola hacia el exterior de la torre. En ocasiones se añade a la virola un difusor en el que se produce un ensanchamiento progresivo de la sección de paso, lo que conlleva una disminución de la energía cinética, aumentando por tanto la presión del aire que sale de la torre, favoreciendo así la salida del aire y disminuyendo por tanto la energía que tiene que aportar el ventilador disminuyendo su consumo. A continuación se muestra un gráfico donde se puede ver la recuperación de energía cinética con un difusor:
Figura 28. Recuperación de energía cinética con un difusor.
El aire sale a gran velocidad de la torre, en el punto 2, al aumentar la sección disminuye dicha velocidad de salida, produciéndose por tanto un aumento de la presión disponible P´2 (presión del aire procedente del interior de la torre). Lo que equivale de modo efectivo a una disminución de la presión estática que debe vencer el ventilador
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Elementos estructurales
para dar el mismo caudal de aire y por lo tanto equivale a una reducción del consumo del mismo. Las virolas pueden ser construidas, en hormigón, madera o PRFV.
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Elementos hidráulicos
Elementos hidráulicos Sistemas de distribución de agua Corresponden a dos tipos principales:
-
-
Sistemas por gravedad.
-
Sistemas por presión.
Sistemas por gravedad Su principal ventaja consiste en la poca altura de bombeo que requieren, lo cual
conduce a bajos costes de operación. La regulación de caudal de agua por celda, necesaria para lograr una eficiencia máxima, se lleva a cabo mediante una simple inspección visual y la consiguiente variación del nivel de agua en la balsa.
Figura 29. Esquema de distribución de agua por gravedad.
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Elementos hidráulicos
Figura 30. Balsa de distribución en la parte superior de la torre (sistema por gravedad)
-
Sistemas por presión La mayor parte de las torres con flujo a contracorriente se encuentran equipadas
con sistemas de pulverización a presión. Este sistema no solo actúa como distribuidor de agua sino que contribuye directamente al rendimiento de la torre. Los problemas asociados con este sistema son principalmente de mantenimiento y de regulación de flujo de agua. No es posible limpiar fácilmente la suciedad acumulada en los ramales y los dispersores que, además, se encuentran por debajo de los eliminadores de gotas. En las Figuras 31 y 32 se muestran los dos tipos de sistemas por presión existentes: de ramales y rotativo.
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Elementos hidráulicos
Figura 31. Sistema de ramales.
Este sistema, consta de un colector central, del cual parten una serie de ramales laterales equidistantes y simétricos, de tal forma que la red armada cubre la superficie de la torre, repartiendo el caudal de agua de una forma homogénea. Las velocidades del agua, en las tuberías de distribución suelen oscilar entre 1,5 y 2 m/s.
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Elementos hidráulicos
Figura 32. Sistema de distribución rotativo.
Los distribuidores rotativos, según se muestra en la figura 32. Tienen un colector vertical central con un brazo horizontal que cubre diametralmente la planta de la torre, que debe ser necesariamente circular. Independientemente del sistema utilizado, todos los diseños cumplen las siguientes condiciones básicas: -
La distribución del agua sobre el relleno de la torre ha de ser homogénea y uniforme sobre toda la superficie en planta.
-
Deben poder funcionar correctamente aun cuando se modifiquen las condiciones de operación entre ciertos límites, por ejemplo, si se aumenta el flujo de agua.
-
Debe operar correctamente durante largos periodos de tiempo, sin mantenimiento especial, sólo con la limpieza de rutina.
-
Deben se fáciles de montar.
-
No deben tener un peso excesivo.
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Elementos hidráulicos
La separación entre el sistema de distribución y el relleno está determinada por la condición de que los conos de agua pulverizada en las boquillas cubran toda la superficie de la torre, sin zonas libres de flujo o de interferencia entre las boquillas próximas, la separación normal son unos 80 cm, variando ligeramente según los diseños y tipos de dispersores utilizados.
Figura 33. Zona libre para dispersión
Respecto a los materiales, se emplean comúnmente PVC en los sistemas de baja presión o canales de hormigón en los de gravedad. Riser El riser es una tubería vertical que suministra al colector interior de cada torre.
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Elementos hidráulicos
Figura 34. Riser o elevador de agua.
Figura 35. Risers en torres de refrigeración.
El riser no puede ejercer ninguna carga sobre la brida del colector interior, con ese fin se instalan juntas de dilatación de goma que absorben los esfuerzos que crean tanto el agua al cambiar su trayectoria en el codo como cualquier movimiento de tierras o temblores.
Figura 36. Junta de dilatación de goma.
Se instalarán en cada riser válvulas de mariposa para cortar el agua para mantenimiento (posición todo nada).
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Elementos hidráulicos
Dispersores Su misión es dividir lo más finamente posible el tamaño de gota pero siendo compatible con los arrastres de aire. Los pulverizadores tienen el objetivo de aumentar la superficie del agua y repartir homogéneamente el caudal de agua sobre el relleno, aumentando así la transferencia de calor entre el agua y el aire.
Figura 37. Distribución de los pulverizadores en los ramales secundarios.
En la siguiente imagen se puede apreciar el funcionamiento de los aspersores y como producen una fina lluvia.
Figura 38. Funcionamiento de los aspersores.
A continuación se muestran diferentes tipos de dispersores:
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Elementos hidráulicos
Francés.
Americano.
Figura 39. Dispersores de plato doble y simple.
Separadores de gotas. Tienen como misión principal evitar la salida de agua por arrastres del aire y minimizar la pérdida de carga del aire a su paso. Están situados en la parte superior de las torres de refrigeración e incorporan unas pestañas que agrupan el agua arrastrada en pequeñas gotas haciéndolas caer de nuevo a la torre, evitando así que la velocidad del aire a la salida del relleno arrastre fuera de la torre el agua. En los separadores de gotas se produce la homogenización del flujo del aire a la salida del relleno, ya que la resistencia que ofrecen las pestañas al paso del aire da lugar a una presión uniforme que actúa como amortiguador entre el relleno y el aire, manteniendo un flujo de aire prácticamente constante y uniforme a través del relleno. De esta forma se consigue minimizar las pérdidas de carga del aire disminuyendo así la potencia que tiene que suministrar el ventilador. Los separadores de gotas están compuestos por láminas de múltiples pliegues de chapa galvanizada en caliente, polipropileno, PVC o separadores en forma de nido de abeja de plástico.
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Elementos hidráulicos
Figura 40. Separadores de gotas.
Balsa de agua fría. Recipiente donde se almacena el agua fría después de atravesar el relleno. La balsa de agua fría sirve como cimentación de la torre y como reserva de agua para situaciones de emergencia. Se construye de hormigón y es de gran importancia ya que mantiene el nivel adecuado de agua para la bomba de alimentación, cuenta con un dispositivo de llenado y de reposición de nivel, así como con las bocas de rebose y de vaciado.
Figura 41. Balsa de agua fría.
La balsa de agua fría es una fuente de ruido y en algunos casos se instalan atenuadores de ruido.
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Elementos hidráulicos
Figura 42. Atenuadores de ruido en la balsa de refrigeración.
Foso de bombas Extensión de la balsa de agua fría diseñada para la correcta aspiración de las bombas de impulsión del agua refrigerada proveniente de la torre.
Foso de bombas
Figura 43. Instalación completa de las torres de refrigeración, señalando el foso de aspiración de bombas.
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Elementos térmicos
Elementos térmicos Relleno. Tienen como objetivo aumentar la superficie de contacto entre el aire y el agua. Deben satisfacer los siguientes requisitos: -
Gran superficie y bajo peso por unidad de volumen.
-
Resistentes tanto química como mecánicamente.
-
Resistentes a la materia orgánica.
-
Deben presentar poca resistencia al paso del aire.
Básicamente existen dos tipos de relleno de salpicadura y laminar. De salpicadura. Su eficacia depende de la correcta nivelación de los pisos de las parrillas.
Figura 44. Relleno de tipo salpicadura.
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Elementos térmicos
Laminar. Son más compactos, requieren menor altura y las pérdidas por arrastre son muy bajas, sin embargo son más susceptibles al ensuciamiento.
Figura 45. Relleno de tipo laminar.
Laminar normal
Laminar antifouling.
Figura 46. Distintos tipos de relleno laminar.
Rellenos laminares para torres de flujo cruzado
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Elementos térmicos
Figura 47. Rellenos laminares para torres de flujo cruzado.
A continuación se puede ver un cuadro del tipo de relleno a utilizar en función de la calidad del agua de refrigeración:
Figura 48. Cuadro del tipo de relleno a usar en función de la calidad del agua de refrigeración.
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Elementos mecánicos
Elementos mecánicos Motor. Suministra la potencia necesaria para mover el ventilador.
Figura 49. Montaje del motor con el eje.
Los motores de accionamiento deben operar en condiciones muy duras ya que están instalados a la intemperie y precisamente en la zona de descarga del aire de la torre, zona en la que la humedad del aire es mayor. Por ello, el diseño y selección de estos equipos debe estar condicionado a las características atmosféricas del emplazamiento, buscando el punto de equilibrio entre la ejecución adecuada y el coste, no obstante, como el valor de estas unidades no tiene una incidencia elevada sobre el coste total de la torre, es aconsejable seleccionarlos con las máximas garantías de protección, o sea con ejecuciones totalmente cerradas, a prueba de agua y humedad. Para facilitar el mantenimiento y observación de los motores y sobre todo para evitar que el aire de refrigeración tenga un elevado contenido en humedad, se prefiere colocar el motor fuera de las virolas de la torre.
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Elementos mecánicos
Eje: Transmiten el giro desde el motor eléctrico hasta el reductor, pueden ser ejes con juntas tipo cardan o con acoplamientos flexibles. Los ejes con acoplamientos flexibles son los que se suelen instalar, ya que las desviaciones axiales entre el motor y el reductor son muy pequeñas. Se pedirán sin apoyos intermedios.
Figura 50. Eje transmisor de par con acoplamientos flexibles.
Reductor. Reduce la velocidad de giro del ventilador con respecto a la del motor eléctrico.
Figura 51. Reductor de velocidad.
Los reductores se calculan de acuerdo con la norma AGMA (American Gear Manufacturers Association) y generalmente se indica que el valor AGMA sea mayor o igual a 2, que quiere decir que el reductor debe ser capaz de soportar una potencia igual o superior a dos veces la potencia absorbida por el motor.
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Elementos mecánicos
A continuación se muestra un reductor con ventilación forzada para evitar sobrecalentamientos.
Figura 52. Reductor con ventilación forzada.
El reductor debe ser capaz de evacuar el calor generado en el mismo mediante la corriente de aire inducida, si la temperatura del aire fuese demasiado elevada se recomienda la instalación de un ventilador en el propio reductor (figura 52). Los reductores tienen una lubricación básica que se denomina lubricación por barboteo, el propio juego de los engranajes a partir de una velocidad de 750 rpm produce un chapoteo en la piscina de aceite que lubrica el reductor. Cuando se desea garantizar una lubricación en condiciones más desfavorables se instala una bomba de lubricación que permite la lubricación de la parte alta del reductor en cualquier caso (figura 53).
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Elementos mecánicos
Figura 53. Sistema de lubricación del reductor.
Es recomendable en los reductores la instalación de un dispositivo interior de antirretorno que impide el giro en sentido inverso del ventilador, de modo que el arranque de un ventilador parado es más seguro y además no se produce un giro en sentido inverso a baja velocidad. Ventilador: Es el elemento que proporciona energía al aire para que salga de la torre. El ventilador viene determinado por las magnitudes: -
Caudal de aire.
-
Presión estática a vencer.
-
Nivel sonoro.
Con ambos valores se optimizará el ventilador considerando que el tamaño del mismo o su número de palas van a tener una influencia directa en el consumo. Los modelos de ventiladores más comunes son:
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Elementos mecánicos
-
Modelo ENF: el más extendido, la velocidad de borde de pala está en 60 m/s. Es el más ruidoso pero permite alcanzar 85 dBA a un metro del grupo mecánico.
-
Modelo ELF: bajo nivel sonoro, mayor perfil, velocidad de borde de pala alrededor de 50 m/s. Nivel sonoro inferior.
-
Modelo SX: muy bajo nivel sonoro, perfil en forma de ancla coste muy elevado, nivel sonoro muy bajo.
Modelo ENF.
Modelo SX.
Figura 54. Modelos de ventilador ENF Y SX.
Cada ventilador tiene unas curvas características que permiten conocer para una presión estática dada (en función de las condiciones de proceso como temperatura del aire o rpm) determinar el caudal de aire, el ángulo de las palas y la potencia a la que equivale dicho ángulo.
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Elementos mecánicos
Curva de rendimiento de un ventilador
Figura 55. Ejemplo de curvas de rendimiento de un ventilador.
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Elementos mecánicos
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Descripción del proceso
C A P Í T U L O VII: Descripción del proceso
El sistema de refrigeración diseñado para cubrir las necesidades de las nuevas unidades de proceso adquiridas por la refinería, tendrá que ser capaz de reducir 10 ºC un caudal de 3055 m3/h de agua (ver cálculos, caudales de agua de refrigeración). Esta reducción de temperatura se produce en la torre de refrigeración 100E-01 (para la comprensión de los tags ver planos, diagrama de flujo) Forman el sistema de refrigeración: -
Torre de refrigeración 100E-01
-
Bombas de impulsión del agua refrigerada 100G-01 A/B
-
Filtro riñón 100L-001
-
Paquete de inyección antiincrustante 100T-01
-
Paquete de inyección de biocida 100T-02
-
Paquete de inyección de inhibidor de corrosión 100T-03
-
Paquete de inyección de dispersante 100T-04
-
Recipiente de almacenamiento de hipoclorito de sodio 100D-01
-
Recipiente de almacenamiento de ácido sulfúrico 100D-02
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Descripción del proceso
Bombas de impulsión
Colector de retorno
del agua refrigerada
Filtros Riñón Paquetes de químicos
Figura 56. Sistema de refrigeración y sus principales componentes.
El agua de reposición proviene del río Francolí por su proximidad a la refinería, su fácil obtención y sus buenas propiedades, que hacen que tan sólo sea necesario realizar un primer filtrado del agua para su posterior introducción en el ciclo de refrigeración. Como el sistema de enfriamiento elegido es de ciclo cerrado, el agua podrá realizar un número determinado de ciclos en el interior del sistema antes de abandonar el mismo, definidos anteriormente como N. Este parámetro se elegirá (ver cálculos, balance de agua) teniendo en cuenta tanto la calidad del agua de refrigeración en cada momento en el interior del sistema, como el coste del agua de purga y productos químicos a emplear. La calidad del agua en el interior del sistema de refrigeración es un factor clave para la efectividad del proceso, ya que determina en gran medida la transmisión de calor y la correcta conservación del sistema. La falta de un tratamiento químico o un control incorrecto del mismo produciría una disminución de la eficiencia, un aumento de los
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Descripción del proceso
problemas de mantenimiento e incluso podrían propiciar la parada del sistema de refrigeración. Por lo que es necesario controlar agentes como las sales cálcicas y magnésicas, la aparición de microorganismos, la corrosión, sólidos en suspensión, pH… Para el control de la calidad del agua de refrigeración se realizará una purga, con su consiguiente reposición, para mantener siempre el mismo caudal de agua en el interior del sistema (el agua de reposición incluye purga, evaporación y arrastres) así como un tratamiento químico continuo del agua con el fin de minimizar los efectos anteriormente descritos. El agua caliente entra por el colector general de retorno hasta llegar a la torre de refrigeración 100E-01, donde es conducida hasta los aspersores mediante el sistema de distribución interno. Una vez que el caudal a refrigerar ha sido pulverizado por los aspersores caerá en el interior de la torre atravesando el relleno laminar de la misma, donde tendrá lugar la transferencia de calor del agua al aire con el consiguiente enfriamiento de esta. El agua refrigerada se irá depositando en la balsa de agua fría, mientras que el caudal de aire inducido por el ventilador de la torre atraviesa los separadores de gotas, consiguiéndose así una homogeneización de dicho flujo de aire. También se evita la salida del agua arrastrada por el aire a su paso por la torre mediante las pestañas de los separadores de gotas, que agrupan el agua arrastrada en gotas haciéndolas caer de nuevo a la torre. El nivel del agua refrigerada en la balsa de agua fría se empleará para controlar los ciclos de concentración N anteriormente descritos, este control se logrará mediante un medidor de nivel (LC) situado en la balsa. Cuando el agua alcance un determinado nivel en el interior de la balsa, el medidor de nivel enviará una señal tanto a la válvula de purga como a la válvula de reposición de agua procedente del río Francolí, abriéndose ambas. De esta forma se extraerá el agua de purga directamente de la balsa de agua fría al alcanzar el nivel determinado en dicha balsa, y entrará al sistema el agua de reposición procedente del río Francolí para mantener constante el caudal de agua de refrigeración, teniendo de esta forma un control total sobre la calidad del agua en el interior del sistema. El agua pasa de la balsa a las bomba de impulsión 100G-01 A-B/C (2 en operación y 1 en reserva), donde se le suministrará la presión suficiente para recorrer las
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Descripción del proceso
distintas unidades de proceso, superar la altura de la torre para volver a los aspersores y vencer las pérdidas de carga del sistema de distribución. A la salida de la bomba de impulsión, parte del caudal principal de agua se conducirá hasta el filtro riñón 100L-001 de corriente lateral, un 10% del caudal principal exactamente (recomendado por el fabricante Arkal). El sistema de filtrado escogido es del fabricante Arkal, modelo Spin Klin de disco estriado, cuyo funcionamiento y justificación de la elección realizada se encuentran en el anexo “Filtros”. A continuación se muestra un esquema más en detalle de la parte de la instalación correspondiente al filtro.
Figura 57. Esquema del la instalación del filtro.
Como se puede apreciar, una parte del agua de reposición que abandona la bomba de impulsión, es destinada al filtro (10% del caudal principal comentado anteriormente, representado de color gris en el esquema superior). Una vez que este caudal de agua ha pasado por el filtro vuelve a la balsa de la torre de refrigeración (representado de color azul en el esquema). Para evitar concentraciones excesivas de
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Descripción del proceso
sólidos en el filtro y para su limpieza, se puede purgar manualmente, mediante una válvula, una pequeña parte del caudal filtrado como se puede apreciar en la figura. El objetivo del filtrado es evitar el exceso de materiales en suspensión que producen que el relleno de la torre de refrigeración, así como las superficies de transferencia de calor queden seriamente afectadas. Esto puede hacer que el rendimiento se reduzca en un 40% y aumente el consumo energético en un 70%. Las partículas en suspensión provienen de las siguientes fuentes: transportadas en el aire, crecimiento biológico, corrosión, precipitación de carbonatos. Éstas forman una capa aislante que limita la transferencia de calor. El resto del caudal principal refrigerado que no es conducido hacia el filtro, se destina al colector de distribución para volver a las unidades de proceso. Antes de llegar a dicho colector, se realizan distintos estudios del agua refrigerada, como la medición de la presión (PT), del pH (AC), de la temperatura (TC) y del cloro (AC). El objetivo de la medición de presión justo después de la bomba de impulsión es poder apreciar cómo está funcionando dicha bomba y si es necesario cambiar el régimen de giro o cualquier otro parámetro para que la bomba suministre la presión deseada. El medidor del pH está directamente conectado al recipiente de almacenamiento de ácido sulfúrico 100D-02, de tal forma que cuanto se detecte una composición altamente básica o ácida en el agua de refrigeración, el medidor de pH mandará una señal al depósito de ácido sulfúrico, aumentando o disminuyendo de esta forma la dosis suministrada al sistema. Hay que tener en cuenta que las sales cálcicas y magnésicas pueden alcanzar su límite de solubilidad depositándose por tanto a lo largo del circuito y provocando incrustaciones. Estas sales disminuyen su solubilidad con la temperatura, al contrario que casi todas las demás, y también la disminuyen con el pH. Las incrustaciones tienen efectos muy perjudiciales como descensos en los coeficientes de transmisión de calor (coeficiente de ensuciamiento) y de las secciones reales de paso de los tubos, provocando corrosiones deformaciones por falta de refrigeraciones de tubos y roturas de los mismos.
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Descripción del proceso
El medidor de temperatura tiene como objetivo controlar la potencia que hay que proporcionar al ventilador, para que este suministre el caudal de aire necesario para enfriar el agua que circula por el interior de la torre hasta la temperatura deseada. De tal forma que si la temperatura registrada por el medidor es superior a la necesaria para enfriar las unidades de proceso, se proporcionará más potencia al ventilador, aumentando así el caudal de aire que entra a la torre y reduciendo la temperatura de salida del agua. En caso contrario, que la temperatura de salida del agua sea inferior a la necesaria, se podrá disminuir la potencia proporcionada al ventilador, con el consecuente ahorro de energía. Estos dos casos se dan en función de la temperatura del aire a la entrada de la torre, ya que cuanto menor sea esta temperatura menor caudal de aire será necesario para enfriar el agua hasta la temperatura deseada, siendo por tanto menor el consumo del ventilador. El objetivo del medidor de cloro es el control sobre el recipiente de almacenamiento de hipoclorito de sodio 100D-01. La función principal del hipoclorito de sodio es prevenir el ensuciamiento biológico. De forma continua se suministra al agua de refrigeración antiicrustante, biocida, inhibidor de corrosión y dispersante mediante los paquetes de químicos 100T-01; 100T02; 100T-03 y 100T-04 respectivamente. El sistema de refrigeración también incluye dos controladores de caudal (FC). Uno antes del colector de purga por la gran importancia que tiene controlar el caudal a purgar para mantener una buena calidad del agua. El otro en el sistema de aporte, siendo ambos controladores de caudal accionados por el medidor de nivel de la balsa de agua fría tal y como se describió anteriormente. Para la medición del caudal que atraviesa la línea de aporte del río Francolí se dispone de medidores de caudal (FI) con el fin de contabilizar la cantidad de agua aportada al sistema y controlar así el gasto de agua.
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Lista de equipos
C A P Í T U L O VIII: Lista de equipos
Los equipos que forman el sistema de refrigeración proyectado, denominados según los tags empleados en el diagrama de flujo, son se adjuntan a continuación. Se citan las principales características de cada equipo, las cuales serán obtenidas y justificadas en la sección de cálculos de este proyecto. -
Torre de refrigeración 100E-01
-
Bombas de impulsión del agua refrigerada 100G-01 A-B/C
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Filtro riñón 100L-001
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Paquete de inyección antiincrustante 100T-01
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Paquete de inyección de biocida 100T-02
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Paquete de inyección de inhibidor de corrosión 100T-03
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Paquete de inyección de dispersante 100T-04
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Recipiente de almacenamiento de hipoclorito de sodio 100D-01
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Recipiente de almacenamiento de ácido sulfúrico 100D-02
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Lista de equipos
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Torre de refrigeración 100E-01
El tipo de torre de refrigeración empleada, como se ha descrito anteriormente, es una torre evaporativa de tiro mecánico inducido y a contracorriente (esta selección se justificará en los cálculos del proyecto) En el interior de la torre se debe enfriar un caudal de agua de 3055 m3/h 10ºC (de 38ºC a 28ºC) para su posterior devolución a las distintas unidades de proceso mediante las bombas de impulsión del agua refrigerada 100G-01 A/B (operación/reserva). La torre, construida de hormigón, está formada por 2 celdas, cada una con su ventilador y separadas por un muro, la balsa de agua es común a ambas celdas y el tipo de relleno empleado es CLEANFLOW+ con 3 pisos de relleno de 0,5 m de altura cada uno. En cuanto al sistema de distribución interior de la torre, esta dispone de 2 colectores uno por cada celda de 0,6 m de diámetro, de cada colector salen a su vez 10 tubos laterales de 0,8m de diámetro que se encargan de conducir el agua hasta los pulverizadores. En cuanto a los separadores de gotas, son de tipo francés de ondas de 45 mm que aseguran un arrastre de agua al exterior de la torre inferior al 0,01% del caudal principal. El caudal de reposición se distribuirá directamente a la balsa proveniente del río Francolí, este caudal de reposición será de 62,7 m3/h y será realizado a través de una tubería de 6´´. -
Bombas de impulsión del agua refrigerada 100G-01 A-B/C
La devolución del caudal principal de agua (3055 m3/h) a las unidades de de proceso se realizará mediante 3 bombas (2 en operación/ 1 en reserva) accionadas por un motor. El modelo de bomba empleado es HDX API 610 (BB2) Radially Split, Double Suction Process Pump, suministrada por el fabricante FlowServe y su altura en operación normal es de 50 m consumiendo
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Lista de equipos
una potencia de 252 kW (para detalles de bombas ver cálculos, bombas y anexos, catálogo de bombas). Las bombas de agua aspiran del foso de bombas (extensión de la balsa de agua fría, ver planos) diseñado para optimizar su rendimiento. -
Filtro riñón 100L-001
A la salida de la bomba de impulsión del agua refrigerada, una parte del caudal principal (305,5 m3/h) se destina al filtro riñón que consiste en un filtro de corriente lateral que retiene los materiales en suspensión extrayéndolos del sistema de recirculación. El paquete de relleno de la torre de refrigeración, así como las superficies de transferencia de calor quedan seriamente afectadas por materiales en suspensión. Esto puede hacer que el rendimiento se reduzca en un 40% y aumente el consumo energético en un 70%. Con el uso del filtro riñón se reducirán problemas de incrustaciones, y el sistema dejará de consumir hasta un 40% de energía innecesaria. Además, un correcto filtrado conlleva a la disminución de la dosis de productos químicos y el tiempo de inactividad con el consecuente ahorro de mantenimiento. Para este proyecto el filtro escogido será de la marca Arkal el modelo "Spin Klin de disco estriado". -
Paquete de inyección antiincrustante 100T-01 El control de las incrustaciones se llevará a cobo con la adición al sistema de
ácido sulfúrico para regular el pH evitando que sea excesivamente básico, produciéndose entonces la disminución de la solubilidad de las sales cálcicas y magnésicas, concentrándose, lo que origina la aparición de incrustaciones debido a la precipitación de las sales por su menor solubilidad.
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Lista de equipos
A parte de la adición de ácido sulfúrico, para evitar las incrustaciones se dispondrá de un paquete de inyección de antiincrustante. -
Paquete de inyección de biocida 100T-02
Para evitar la proliferación de microorganismos biológicos en el interior del sistema de agua de refrigeración, se inyectará, junto al hipoclorito de sodio, biocida mediante el paquete de inyección 100T-02
-
Paquete de inyección de inhibidor de corrosión 100T-03 En cuanto al control de la corrosión, se llevará a cobo con la adición al sistema
de ácido sulfúrico para regular el pH evitando que sea excesivamente ácido, produciéndose entonces una mayor agresividad del agua circulante con los materiales. A parte de la adición de ácido sulfúrico, para evitar la corrosión se dispondrá de un paquete de inhibidor de corrosión. -
Paquete de inyección de dispersante 100T-04
El objetivo del dispersante es lograr una mejor distribución y dispersión de sólidos en el agua, evitando así su decantación reduciendo incrustaciones y estrechamientos de paso en tuberías.
-
Recipiente de almacenamiento de hipoclorito de sodio 100D-01
Tanque en el que se almacena el hipoclorito de sodio empleado para evitar la aparición de microorganismos biológicos. -
Recipiente de almacenamiento de ácido sulfúrico 100D-02 Tanque en el que se almacena el ácido sulfúrico para la regulación del pH del
agua
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Tratamientos térmicos
C A P Í T U L O IX: Tratamientos químicos
El control o tratamiento químico consiste en la alteración de las características físico-químicas de una sustancia hasta adecuarlas a unos patrones predefinidos y deseados. El objetivo principal del tratamiento químico es preservar la integridad de los materiales constituyentes de los diversos circuitos para mantener la operación de los sistemas de la torre en el nivel óptimo de disponibilidad, seguridad, fiabilidad, economía y eficiencia durante la vida útil de la instalación. Para llevar a cabo los tratamientos químicos adecuados es necesario saber, en primer lugar: -
El patrón químico deseado, dado por el tipo de material a utilizar. Estos valores generalmente son aportados por los fabricantes de los equipos.
-
Las características físico-químicas originales del agua a tratar y las condiciones de funcionamiento (principalmente la temperatura).
Corrosión e incrustaciones son los efectos más perjudiciales de un control químico inadecuado, y tienen su efecto negativo en la producción de roturas, pérdidas de rendimiento, pérdidas de material, degradación acelerada de los elementos y desequilibrios en los equipos rotativos (ventilador, bombas…). Corrosión. La corrosión es la reacción química o electroquímica que se produce entre un metal y el medio, que provoca la degradación del metal y la pérdida de sus propiedades.
81
Tratamientos térmicos
Esta corrosión se produce por el oxigeno disuelto en el agua, por el CO2 o por ácidos. El ataque químico comienza en la superficie y se propaga hacia el interior. El resultado de la corrosión es la pérdida de espesor y de cualidades mecánicas así como el desprendimiento de material que puede acumularse en ciertos puntos de la instalación. Incrustaciones. Las incrustaciones se deben fundamentalmente a las sales de Calcio y Magnesio, que al calentarse se concentran y precipitan dando lugar a depósitos que forman una capa aislante que dificulta el intercambio de calor. Los efectos directamente ocasionados son: -
Reducción de la transmisión de calor (coeficiente de ensuciamiento).
-
Reducción de la sección libre de paso del fluido.
-
Las incrustaciones también pueden afectar a partes en movimiento tales como válvulas y álabes de la bomba. Esto provoca una degradación acelerada de los álabes y una falta de estanqueidad en las válvulas.
Figura. 58 Efectos de la corrosión e incrustación en los materiales.
82
Tratamientos térmicos
Figura 59. Paquetes de químicos.
83
Tratamientos térmicos
84
Recirculación
C A P Í T U L O X: Recirculación
La recirculación es el fenómeno que se produce cuando el aire saturado de vapor que sale de la torre vuelve a entrar en ella mezclado con el aire ambiente. La causa principal de la recirculación es la disminución de la presión en la entrada de la torre. Esta zona de baja presión es causada por el aumento de la energía cinética del aire al entrar a la torre, ya que dicho aumento de velocidad conlleva una disminución de la presión del aire a la entrada. Esto da lugar a que el aire al salir por las virolas tienda a descender absorbido por la depresión y favorecido por el propio tiro de la torre.
Figura 60. Recirculación en las torres de refrigeración de tiro inducido.
El efecto de la recirculación es un inesperado aumento de la temperatura de bulbo húmedo del aire que entra a la torre (por encima de la temperatura de bulbo húmedo del aire ambiente) y un correspondiente aumento de la temperatura del agua que sale de la torre. Todas las torres ofrecen un potencial riesgo de recirculación, la magnitud de esta depende de las velocidades de entrada y salida del aire. Altas velocidades de entrada incrementan el riesgo de recirculación, mientras que elevadas velocidades a la salida lo disminuyen. Las torres de tiro inducido, al tener el ventilador
85
Recirculación
en la parte superior, el aire sale a mayor velocidad reduciendo el riesgo de recirculación. Mientras que en las torres de tiro forzado, el riesgo de recirculación es mayor ya que el ventilador está situado en la parte inferior y es el que genera la disminución de la presión para producir la entrada del aire a la torre. Otra causa de recirculación es la presencia de objetos cercanos a la torre que impidan la correcta salida del aire. Cuando se tengan que colocar dos torres próximas, se situarán suficientemente alejadas una de la otra para que no entre el aire que sale de la torre en sus zonas de baja presión respectivas, y la separación dependerá de la dirección y velocidad del aire. Aunque la recirculación también puede presentarse en espacios abiertos, lejos de otras construcciones, debido sobre todo a la acción del viento.
86
Montaje de una torre de refrigeración de tiro inducido
C A P Í T U L O XI: Montaje de una torre de refrigeración de tiro inducido A continuación, se muestra una secuencia de imágenes detalladas, con el proceso de montaje de la torre.
87
Montaje de una torre de refrigeración de tiro inducido
1. Construcción de la balsa de agua refrigerada y foso de bombas. 2. Introducción de la estructura montada en la balsa.
3. Elevación de la estructura con ayuda de grúa.
4.Montaje completo de la estructura
88
Montaje de una torre de refrigeración de tiro inducido
5. Montaje de elementos internos, distribución de agua, relleno,
6. Montaje de la plataforma, barandillas, escalas y escaleras.
separadores de gotas, particiones, etc.
8. Montaje del grupo mecánico.
7. Montaje del cerramiento de la torre y riser.
89
Montaje de una torre de refrigeración de tiro inducido
9. Recubrimiento del reductor con pintura epoxy para protegerlo de la corrosión.
10, 11,12 Instalación de la virola mediante grúa.
90
Selección del tipo de torre empleada
C A P Í T U L O XII: Hojas de datos de equipos En este capítulo se incluyen las hojas de datos específicos de los principales equipos que forman el sistema de refrigeración. -
Bombas
-
Filtro
-
Líneas
-
Instrumentos de caudal
-
Instrumentos de nivel
-
Instrumentos de presión
-
Instrumentos de Temperatura
-
Torre de Refrigeración (1 y 2)
91
Especificaciones de Ingeniería Básica. Formato G-1.
PROYECTO : Torre de refrigeración refinería en Tarragona UNIDAD : U 1-2 /3 R e v 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58
Equipo nº Pág. 1
100 G-01 A/B de 1
BOMBAS CARACTERÍSTICAS DEL EQUIPO CASO DE DISEÑO Operación normal SERVICIO Impulsión a unidades proceso Equipo Nº Operación / Reserva 100 G-01 A/B Número de Bombas Requeridas Operación / Reserva 2 1 Tipo de Bomba ( centrífuga / volumétrica alternativa / volumétrica rotativa) Centrífuga Funcionamiento ( continuo / discontinuo ; serie / paralelo) Continuo; paralelo CARACTERÍSTICAS DEL FLUIDO Naturaleza del Fluido Agua de refrigeración Componentes Corrosivos / Tóxicos Sólidos en Suspensión ( Cantidad / Diámetro Equivalente) Punto de Fuidez (Pour Point) ºC ºC Temperatura de Auto Inflamación / Inflamación Temperatura de Bombeo ºC 28 Densidad @ T bombeo 996,1 kg/m3 Viscosidad @ T bombeo cSt 0,837 Presión de Vapor @ T bombeo 0,03783 kg/cm 2 a CARACTERÍSTICAS DEL DISEÑO DE LA BOMBA Caudal de Diseño Q (1) 1932 m3/h Caudal Mínimo de Proceso (2) 1008 m3/h Caudal Normal 1680 m3/h Presión de Impulsión @ Q diseño 4,6 kg/cm 2 g Presión de Aspiración @ Q diseño -0,286 kg/cm 2 g Presión Diferencial @ Q diseño 4,88 kg/cm 2 Altura Diferencial @ Q diseño (1) m 50 NPSH Disponible @ Q diseño (3) m 6,9 6,1 Máxima P a Impulsión Cerrada (4) kg/cm 2 2 Presión Máxima Aspiración 0 kg/cm g Presión Máxima Impulsión 6,1 kg/cm 2 g Diámetro Tubería Aspiración / Impulsión Pulgadas 26 26 Impulsor / Cierre (5) Traceado / Aislamiento / Flushing CONDICIONES DE DISEÑO MECANICO Temperatura Diseño Mecánico ºC 80 Presión Diseño Mecánico 10 kg/cm 2 g CARACTERÍSTICAS DEL ACCIONAMIENTO Tipo Operación / Reserva Motor Motor kWh/h Consumo Eléctrico Estimado a Caudal de Diseño 746 746 Kg/h Consumo de Vapor Estimado a Caudal de Diseño NOTAS : (1) El punto de garantía debe ser para el caudal de diseño (rated) y la altura diferencial indicada. (2) Caudal de proceso en condiciones de "turn-down", puesta en marcha u otras operaciones. La I. de detalle / vendedor debe especificar el caudal mínimo requerido por la bomba y el sistema de protección / recirculación en su caso. (3) En la brida de aspiración de la bomba. Excluye cargas de aceleración para bombas volumétricas alternativas. Excluye contingencias / margen para todo tipo de bombas. (4) Este valor no puede ser excedido por la bomba con dens., viscos. normales y velocidad de operación continua máx. (5) Especificar tipo / particularidades del impulsor / cierre, si existen requerimientos de proceso.
Para materiales véase la hoja de selección de materiales. Rev. Por Fecha Aprobado
HHDD equipos
Especificaciones de Ingeniería Básica. Formato S-1.
PROYECTO : Torre de refrigeración refinería Tarragona UNIDAD : F 1-2 R e v 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58
Equipo nº Pág.
100 L-001 de
FILTROS CARACTERÍSTICAS DEL EQUIPO CASO DE DISEÑO SERVICIO Equipo Nº Operación / Reserva Nº Requerido Operación / Reserva Tipo de Filtro Operación ( continuo / discontinuo) DATOS GENERALES DE OPERACIÓN Naturaleza del Fluido Componentes Corrosivos / Tóxicos Sólidos: cantidad %p / distrib. tamaño particula % - diám. eq. 1,5 Tamaño Mínimo de Partícula a Eliminar m m3/h Caudal Presión de Operación kg/cm2 g Temperatura de Operación ºC Densidad @ P, T kg/m3 cSt Viscosidad @ P, T Pérdida de Carga Permitida kg/cm2 % Sobrediseño Hidráulico CONDICIONES DE FILTRACIÓN Contralavado (si / no) Fluido de Contralavado Presión Disponible Fluido Contralavado kg/cm2 g ºC Temperatura Disponible Fluido Contralavado Presión Destino Fluido Contralavado kg/cm2 g Temperatura Destino Fluido Contralavado ºC CONDICIONES DE DISEÑO MECÁNICO Temperatura de Diseño Mecánico ºC Presión de Diseño Mecánico kg/cm2 g Flushing / Steam Out 28 ºC / kg/cm2 g NOTAS :
Operación normal Caudal filtrado 100L-001 2 Corriente lateral Continuo Agua 1,5 20 305,5 4,53 28 996,1 0,837 1 5 Si Agua 4,7 28 0 28 60 8 3
Para materiales véase la hoja de selección de materiales. Rev. Por Fecha Aprobado
HHDD equipos
Especificaciones de Ingeniería Básica. Formato L-1. PROYECTO : Torre de refrigeración refinería Tarragona UNIDAD : Líneas
Líneas de Proceso Pág. 1 de
R e v 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37
LÍNEAS DE PROCESO 1 Asp bomba
LÍNEA Nº P&ID
Balsa
DE
Bomba de impulsión
A Naturaleza del Fludio Compuestos Corrosivos / Tóxicos ( % peso / ppm p) Fase (1) / Vaporizado (% peso) Caudal Volumétrico Vapor @ P, T m3/h Caudal Volumétrico Líquido @ P, T m3/h
L
Peso Molecular Gas Densidad Gas / Líquido @ P, T Viscosidad Gas / Líquido @ P, T Punto de Fluidez (Pour Point)
kg/m3 cP (G) / cSt (L) ºC
-
ºC
28 -0,286
Temperatura Operación / Diseño Presión Operación / Diseño Presión de vapor del líquido a Tª de operac. (2)
Agua 1680 -
kg/cm2 g Kg/cm2 a
996,1 0,837 80 8
3 2 4 Imp bomba Col impulsión Filtro Descarga Colector de Colector de bomba impulsión impulsión Colector de Colector de Filtro distribución impulsión NATURALEZA, FASE Y CAUDAL Agua Agua Agua L L L 305,5 1680 3360 PROPIEDADES 996,1 996,1 996,1 0,837 0,837 0,837 CONDICIONES DE OPERACIÓN / DISEÑO 28 80 28 80 28 80 4,6 8 4,6 8 4,6 8
5 Uds proceso Colector de distribución Unidades de proceso
6 Torre Colector de retorno
Agua L
-
7 Reposición
8 Purga
Río Francolí
Balsa
Torre
Balsa
Colector de Purga
Agua -
Agua -
Agua -
L
3055 -
L
-
38 2
L
-
998,7 1,05
-
80 5
18 1
15,6
993 0,678
80 5
62,7
996,1 0,837
28 3
3055
996,1 0,837 -
80 4
28 1
80 4
DATOS TUBERÍA 26 10 26 26 6 4 Diámetro Nominal Pulgadas 20 18 1,2 2 1,12 2 1,2 2 1,45 2 1 2 1 2 1 2 0,6 2 P Calculada / Permitida (3) kg/cm2/ km Velocidad Calculada / Permitida (3) m/s 2,3 3,5 2,842 3,5 2,72 3,5 1,67 3,5 2,47 3,5 2,47 3,5 0,95 3,5 0,54 3,5 Aislamiento, Traceado (4) NOTAS: (1) Especificar si es vapor (V), líquido (L), o fase mixta (M). (2) Solo para corrientes 100% líquido y presión de vapor mayores de 1,5 kg/c2a. (3) Indicar p y velocidad máxima permitida sólo si son un requerimiento de proceso, corrosión-erosión, sólidos, fluidos especiales, etc. (4) Si se requiere especificar, P : Protección Personal, H : Conservación de Calor, C : Conservación frío, ST : Traceado con vapor, ET : Traceado eléctrico, SJ : Encamisado con vapor, etc.
Para materiales véase la hoja de selección de materiales. Rev. Por Fecha Aprobado
HHDD equipos
1
Especificaciones de Ingeniería Básica. Formato J-1.
PROYECTO : Torre de refrigeración refinería Tarragona UNIDAD : FI / FC
Intrumentos de caudal Pág. de 1
R e v 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34
1
INSTRUMENTOS DE CAUDAL INSTRUMENTO Nº SERVICIO Caso de Diseño
FI-1 Reposición Normal
FC-2 Purga Normal
Natualeza del Fluido Compuestos Corrosivos / Tóxicos ( % peso / ppm p) Fase (1) CAUDAL NORMAL : Líquido m3/h Gas @ 0ºC y 1 atm. Nm3/h Vapor de Agua kg/h Caudal Mínimo / Máximo m3/h Temperatura de Entrada ºC Presión de Entrada kg/cm2 g
Agua L 62,7 40/80 18 1
Agua L 15,6 5,5/35 28 1
Peso Molecular Gas Densidad Líquido @ 15,4 ºC Pour Point del Líquido Densidad @ P, T Viscosidad @ T
998,68 1,053
Sp. Gr. ºC kg/m3 cP (G) / cSt (L)
FI-2 FC-1 Filtrado Reposición Normal Normal DATOS GENERALES DE OPERACIÓN Agua Agua L L 305,5 62,7 40/80 270/330 28 18 4,53 1 PROPIEDADES DEL FLUIDO 996,1 998,68 0,837 1,053 CARACTERÍSTICAS DEL INSTRUMENTO Placa Accionador L P -
Tipo Medidor (placa, ...) Placa Situación (2) L Máxima DP a Fondo de Escala (3) mm ca PUNTOS CONSIGNA (Caudal Normal: 100%) Alarma Alta / Muy Alta % 120/110 120/110 Alarma Baja / Muy Baja % 30/20 30/20 % Enclavamiento Alto / Bajo Traceado / Diafragma / Flushing Localizado en : "Tamaño / Identificación Línea" 6´´/ 7 10´´ / 4 NOTAS : (1) Especificar si es gas (G), líquido (L) o vapor de agua (V). (2) Indicar si el instrumento es local (L), panel (P) o panel local (PL). (3) Indicar en los casos donde la caída de presión este limitada a valores menores a los 2500 mm ca Rev. Fecha
120/110 30/20 6´´/ 7
996,1 0,837 Accionador P 120/110 30/20 4´´ / 8
Por Aprobado
HHDD equipos
Especificaciones de Ingeniería Básica. Formato J-2.
PROYECTO : Torre refrigeración refinería Tarragona UNIDAD : LC
Intrumentos de nivel Pág. de 1
R e v 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34
1
INSTRUMENTOS DE NIVEL INSTRUMENTO Nº SERVICIO Caso de Diseño
LC-01 Balsa Normal DATOS GENERALES DE OPERACIÓN
Naturaleza del Fluido Superior / Inferior Compuestos Corosivos / Tóxicos ( % peso / ppm p) Tipo de Interfase (1) Temperatura ºC Presión kg/cm2 g
Agua Agua-Aire 28 0 PROPIEDADES DEL FLUIDO
Densidad Fase Superior @ P, T Viscosidad Fase Superior @ T Densidad Fase Inferior @ P, T Viscosidad Fase Inferior @ T
kg/m3 cP (G) / cSt (L) kg/m3 cP (G) / cSt (L)
996,1 0,837 996,1 0,837
CARACTERÍSTICAS DEL INSTRUMENTO Tipo Elemento Primario Situación (2) PL PUNTOS CONSIGNA. Nivel Normal : (3) 1200 mm mm Alarma Alta / Muy Alta 1250 mm Alarma Baja / Muy Baja 1000 Enclavamiento Alto / Bajo mm Traceado / Diafragma / Flushing Localizado en Recipiente Balsa NOTAS : (1) Especificar si es líquido - líquido (L-L) o líquido - vapor (L-V) (2) Indicar si el instrumento es local (L), panel (P) o panel local (PL) (3) Indicar el nivel normal en mm sobre LT o % intervalo medida y los puntos de consigna de alarmas y enclavamientos en las mismas unidades
Rev. Fecha
Por Aprobado
HHDD equipos
Especificaciones de Ingeniería Básica. Formato J-3.
PROYECTO : Torre refrigeración refinería Tarragona UNIDAD : PT R e v 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34
Intrumentos de presión Pág. de 1
1
INSTRUMENTOS DE PRESIÓN INSTRUMENT Nº
SERVICIO
CASO DE DISEÑO
PT-1
Impulsión
Normal
DATOS GENERALES DE OPERACIÓN (2) COMPUEST SITUA FASE TEMP. NATURALEZA PRES. (kg/cm2 g) CORROSIVO (1) (ºC) FLUIDO C (3) S O MÍN NORM. MAX. TÓXICOS Agua L 28 3 4,6 6 P
CARACTERÍSTICAS INSTRUMENTO PUNTOS CONSIGNA (kg/cm2 g) TRAC. LOCALIZADO EN (si /no) ENCLAV. ALARMAS LÍNEA / RECIPIENTE (4) PAL PALL PAH PAHH BAJO ALTO 5 6 -
NOTAS : (1) Especificar si es gas (G), líquido (L), vapor de agua (V) o mixta (M). (2) Se especifican condiciones de operación. Para condiciones de diseño mecánico referirse a las condiciones de la línea o equipo asociado. (3) Indicar si el instrumento es local (L), panel (P) o panel local (PL). (4) Indicar Traceado / Diafragma / Flushing
Rev. Fecha
Por Aprobado
HHDD equipos
Especificaciones de Ingeniería Básica. Formato J-4.
Intrumentos de temperatura Pág. de 1 1
PROYECTO : Torre refrigeración refinería Tarragona UNIDAD : TC R e v 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34
INSTRUMENTOS DE TEMPERATURA
INSTRUMENT Nº
SERVICIO
CASO DE DISEÑO
TC-01 TC-02 TC-03
Distribución Aporte Purga
Normal Normal Normal
DATOS GENERALES DE OPERACIÓN (2) COMPUEST NATURALEZA FASE TEMP. TEMPERATURA (ºC) CORROSIVO FLUIDO (ºC) (1) S O MÍN. NORM. MÁX. TÓXICOS Agua L 28 26 28 29 Agua Agua
-
L L
18 28
10 26
18 28
22 29
SITUACIÓN (3) P P P
TAL 10 26
CARACTERÍSTICAS INSTRUMENTO PUNTOS CONSIGNA (ºC) LOCALIZADO EN ENCLAV. ALARMAS LÍNEA / RECIPIENTE TALL TAH TAHH BAJO ALTO 26´´ 29 6´´ 24 4´´ 28 -
NOTAS: (1) Especificar si es gas (G), líquido (L), vapor de agua (V) o mixta (M). (2) Se especifican condiciones de operación. Para condiciones de diseño mecánico referirse a las condiciones de la línea o equipo asociado. (3) Indicar si el instrumento es local (L), panel (P) o panel local (PL).
Rev. Fecha
Por Aprobado
HHDD equipos
DATOS DE PROCESO MADRID
N U M 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32
TORRE DE REFRIGERACION DE TIRO INDUCIDO
ESPAÑA
Edición Fecha
0 03-05-12 Hoja 1 de Refinería Tarragona 100 E -01 Flujo en contracorriente
PROYECTO Nº : 1 SITUACIÓN Tarragona SERVICIO : Torre de refrigeración R Nº UNIDADES : 1 FABRICANTE : Esindus
CLIENTE: ITEM : TIPO :
E V
MONTADO POR :
33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58
EDICION
SUMINISTRADO POR : Esindus COND OPER Y DISEÑO ( NOTA 1 ) Caudal de agua en circulación (nor./dis) Temperatura agua caliente (entrada) Temperatura agua fría (salida) Temperatura bulbo húmedo (entrada) Humedad relativa del ambiente Altitud sobre nivel de mar Dirección predominante del viento Velocidad de diseño del viento Coeficiente sísmico Resistencia del terreno Espacio disponible Calor transferido (nor./dis) (1) P del circuito Tipo de bombas Nº de bombas Voltaje/ Fases/Ciclos
(1) m3/h ºC ºC ºC % m km/h kg/cm
MMkcal/h kg/cm
< 150 kW > 150 kW Pasarela de acceso a grupo mecánico Accesos a la cubierta (esclaera y escala) Nivel de ruido admisible en el suelo Normas para pruebas de recepción
2
2
Cubierta Difusores Balsa de agua fría Accesorios de la balsa Ataguías Rejillas dobles Drenaje Rebosadero Válvula de aporte Cubeto aspiración bombas Soportes de ventiladores Anclajes Tornillos/Espárragos Escaleras/Barandillas Puente móvil/Pescante
Alejandro Quiroga
DISEÑO (POR FABRICANTE) 3055/5097 38 28 21,7 45,23 67 Suroeste (SO/O) 38 30,5/50,86
2 HORIZONTAL 2(NOTA8) 380 V / 3 F / 50 Hz 6000 V / 3 F / 50 Hz Sí Sí 80 dB a 1m ATC 105/156/133 NOTA 2
Calidad del agua de aporte
Estructura Cerramiento Particiones interiores
2
Numero de celdas (1) (9) Dimensiones nominales de una celda Dimensiones totales de la torre Altura de borde de balsa a cubierta Altura de difusores Altura total Dimens. interiores de la balsa NOTA 4 Nº de ventiladores por celda Diámetro de los ventiladores Caudal de aire por ventilador Sección transversal de la celda Volumen del relleno Superficie total de contacto Caudal especifico de agua Valor de L/G Nº de entradas de agua por celda Diámetro nominal entradas de agua Altura entrada sobre borde de balsa P sistema de distribución Perdidas por evaporación Perdidas por arrastre Caudal agua de aporte Nº de ciclos de concentración Peso de embarque Peso en operación
MATERIALES DE CONSTRUCCION (POR EL FABRICANTE) HORMIGON Tipo relleno HORMIGON Material relleno HORMIGON Soporte del relleno HORMIGON POLIESTER HORMIGON (4) Galvanizadas Galvanizadas Hormigón Hormigón PVC HORMIGON Acero galvanizado con pintura epoxi Hormigón UNE PVC
Separador de gotas Distanciadores/Soportes Distribución de agua/Tipo Conductos Rociadores/Boquillas Soportes Pasarela acceso grupos mecanicos
m m m m m m m 3 Nm /s m2 3 m m2 3 2 m /h m
mm mm kg/cm2 % % m3/h kg kg
2 10 x8 x 7,2 20,18 x 8 x 9,9 7,7 0 9,4 20,18 x 11 x 1,5 1 5,545 253,5 10 x 8 120 18960 19,09 1,551 1 600 4,94 0,56 1,54 0.1 máx 0,001 62,7 4 (NOTAS 2 Y 7) 432480 472960
LAMINAR PVC rígido Hormigón Polipropileno 1,8 m POR GRAVEDAD / CERRADO PRFV Polipropileno Hormigón REJILLA GALVANIZADA
NO
NOTAS 1.- Además de estas condiciones que corresponden a las condiciones normal y de diseño, la torre debe ser capaz de cubrir las siguientes operaciones: Celdas en operación Temp fría, ºC Temp retorno, ºC Caudal circulante, m3/h 28 38 A. Máxima temperatura de retorno todas (2celdas) (nota 7) 38 28 todas menos una ( 1 en reserva) B. Mantenimiento 3055 C. Fallo eléctrico. Ventiladores parados: el suministrador definirá la capacidad residual.
FECHA
DESCRIPCION DE LA EDICION
VERIFICADO
APROBADO
DATOS DE PROCESO MADRID
N U M 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74
TORRE DE REFRIGERACION DE TIRO INDUCIDO
ESPAÑA
PROYECTO Nº : 1 SERVICIO Torre de refrigeración E Nº UNIDADES : 1 D SUMINISTRADO POR :
SITUACIÓN Tarragona FABRICANTE :
Esindus
Esindus
Cantidad Tipo / Modelo Fabricante Diámetro m Nº de palas Velocidad del ventilador R.P.M. Velocidad periférica m/s Potencia absor. por ventilador (salida del motor)
EJE MOTRIZ Cantidad Tipo Modelo Fabricante Potencia absorbida Material del eje Material del acoplamiento
CLIENTE: ITEM : TIPO :
0 03-05-12 Hoja 2 de Refinería de Tarragona 100 E -01 Flujo en contracorriente
MONTADO POR :
VENTILADORES (6)
Material de las palas Material del cubo Presión total Presión de velocidad Aire suministrado por ventilador Eficiencia estática Peso Momento de inercia
Edición Fecha
EQUIPO MECANICO (POR EL FABRICANTE) REDUCTOR DE VELOCIDAD (6) 2 2 Cantidad Ejes perpendiculares axial / VSH ENF Tipo QVRB2 Howden Modelo HANSEN 5,545 Fabricante 7,1 6 Relación de reducción 142 208,1 Potencia mecánica s/ AGMA kW 2 60,4 Factor de servicio 75,6 2
Nº de reducciones Peso Eficiencia mmH2O mmH2O Nm3/s kg kg/m2
kW
Alejandro Quiroga
kg 97,5
25,5 6,6 253,5 64,8 324 446
2 Flotante LRF48 ADDAX 74,5 Composite Acero galvanizado
MOTOR Cantidad Clase Tipo Fabricante Velocidad a plena carga Voltaje/ Fases/Ciclos Potencia
R.P.M. kW
(6) 2 F/B TFC ABB 1500 380 V / 3 F / 50 Hz 90
NOTAS 2.- Calidad de agua de aporte : Se utilizará agua de recuperación terciaria y /o una mezcla de agua de recuperación terciaria con agua bruta clarificada y filtrada o mezclada con agua bruta, el suministrador recomendará la mezcla adecuada para operar con los ciclos de concentración especificados. AGUA DE RECUPERACION TERCIARIA: pH: 6,8/7,8 Dureza cálcica: 100 / 200 Cloruros (ppm): 144,7 /579 Temperatura : Ambiente ( 30,8ºC /23ºC / 0.4ºC) Cloro libre (ppm): 0,2 / 0,4 Conductividad: 500 / 4000 microS/cm Alcalinidad (M) : 120 / 300 ppm CaCO3 DQO: 50 / 200 Sólidos en suspensión 5,0 / 16,0 AGUA BRUTA CLARIFICADA Y FILTRADA: Dureza temporal : 60 / 140 ppm CaCO3 pH: 6,5 / 8,3 Cloruros (ppm): 40 / 60 Temperatura : Ambiente ( 38ºC /23ºC / 0.4ºC) Conductividad: 250 / 500 microS/cm Turbidez (NTU): 5,545 m.
173
Dimensiones de la virola
174
Equipo mecánico
C A P Í T U L O VII: Equipo mecánico
Ventilador Dimensionamiento del ventilador El área del ventilador tiene que ser entre un 25% y un 35% el área de la sección transversal de la torre al ir en el interior de la virola, y además para garantizar una elevada velocidad del aire en la salida para evitar la recirculación. Aunque dicha velocidad de salida tampoco puede ser excesiva para impedir un desgaste acelerado del ventilador. Se tomará un 30 % , por tanto:
Siendo:
Despejando r ( radio del ventilador) y sustituyendo:
175
Dimensionamiento del ventilador
Entonces el diámetro del ventilador será :
Este diámetro no está normalizado, luego se tomará uno que sí lo esté, el más cercano es 5545 mm que sigue estando dentro del rango de áreas recomendado. Selección del ventilador Parámetros iniciales:
Datos de partida Caudal de aire seco en m3/s la salida por celda Distancia ventilador y m la entrada de aire Altura de la virola m Área transversal de la m2 torre Área transversal de la m2 virola Pérdidas de presión Pa totales Densidad del aire seco Kg/m3
240,75 5 2,2 80 24 172,44 1,1
Tabla 44. Datos de partida cálculo del ventilador
La pérdida de presión total es facilitada por el fabricante, ya que incluye las pérdidas de presión en la entrada, el relleno, eliminadores de gotas, tuberías cerramientos…
Como área transversal de la virola se ha tomado la sección del
ventilador. Como cota de entrada del aire se ha tomado la mitad de la altura de la sección de paso. El punto 0 representará el ambiente. Se tomarán presiones relativas.
176
Dimensionamiento del ventilador
3
2
1
Figura 44. Esquema de la instalación del ventilador.
Aplicando Bernoulli entre 0 y 1:
Tomando presiones relativas, estando el punto 0 y 1 a la misma cota y siendo 0 la velocidad del aire ambiente.
Bernoulli entre 1 y 2
Por lo obtenido anteriormente:
177
Dimensionamiento del ventilador
Bernoulli entre 2 y 3
Introduciendo la ecuación anterior y ordenando se obtiene:
Por otra parte, tomando Bernoulli de nuevo, esta vez entre 3 y 0:
Introduciendo esta ecuación en la anterior:
Todos estos cálculos han sido suponiendo que no hay pérdidas de presión, como el valor total de pérdidas de presión lo da el fabricante de la torre como se ha dicho anteriormente, la
producida por el ventilador será:
Esta será la presión total que se le requerirá al ventilador.
178
Elección del modelo de ventilador empleado
Elección del modelo de ventilador empleado y hojas de datos Para la adquisición del ventilador se tomarán los siguientes valores de diseño:
Datos de diseño ventilador Caudal de aire Diámetro Presión ambiente Presión total requerida
m3/s mm
240,75 5545
Pa
100511
Pa
250,14
Tabla 45. Datos de diseño del ventilador
El fabricante de ventiladores Howden, para las características anteriores nos ofrece el ventilador 5545 ENF 6 fan model cuyas hojas de características se incluyen. El modelo escogido para el caudal de operación tiene las siguientes características: Funcionamiento del ventilador Modelo 5545 ENF 6 fan model Número de palas 6 Ángulo de las palas º 14,1 Diámetro mm 5545 Caudal m3/s 253,5 Revoluciones rpm 208,1 Presión estática Pa 185,5 Presión total Pa 250,145 Rendimiento % 64,8 estático Rendimiento total
%
87,3
Tabla 46. Características principales del ventilador escogido
179
Elección del modelo de ventilador empleado
Figura 45. Ventilador
Hojas de datos del modelo de ventilador empleado
180
Howden Cooling Fans P.O.Box 975, 7550 AZ Hengelo, The Netherlands Phone +31 (0)74 2556000 / Fax +31 (0)74 2556060 www.howdencoolingfans.com
Input data Application Air flow Static pressure Inlet temperature Air density
: Cooling tower : 253,5 [m³/s] : 185,5 [Pa] : 35,2 [°C] : 1,111 [kg/m³]
Fan diameter Fan blade type Blade number Fan speed Fan clearance Crosswind
: 5545 [mm] : ENF :6 : 208,1 [R/min] : 0,01 (2S/FanDia) : 0,0 [m/s]
Installation type Mounting orientation Fan inlet shape No diffusor present
: Induced Draught : vertical shaft; hub at inlet : Bell, L/D = 0.15
No obstacles present
Selection graph for 5545 ENF 6 fan model 400 Blade angles: 2,0° minimum 14,1° recommended 30,0° maximum
Static pressure [Pa]
300
30,0° 200
26,0° 22,0°
100 18,0°
0 100
10,0°
6,0°
2,0° 200
300
14,1° 400
Flow [m³/s]
200
Fan shaft power [kW]
30,0° 26,0°
150
22,0° 100
18,0° 14,1°
50
10,0° 6,0°
2,0° 0 100
200
300
400
Flow [m³/s] Customer Project Project ref. Item no.
: : : :
CF-P20 V6.02 Date: 17 nov 2005
Howden ref. User name Date/Time File http://www.howdencoolingfans.com
: : preverte : 26 abr 2012, 12:41 : blo\PROGRAMAS\CF-P20\CFP20602\SI-Def.HCF CFP20DLL V6.02 Date: 17 nov 2005
Howden Cooling Fans P.O.Box 975, 7550 AZ Hengelo, The Netherlands Phone +31 (0)74 2556000 / Fax +31 (0)74 2556060 www.howdencoolingfans.com
Input data Application Air flow Static pressure Inlet temperature Air density
: Cooling tower : 253,5 [m³/s] : 185,5 [Pa] : 35,2 [°C] : 1,111 [kg/m³]
Fan diameter Fan blade type Blade number Fan speed Fan clearance Crosswind
: 5545 [mm] : ENF :6 : 208,1 [R/min] : 0,01 (2S/FanDia) : 0,0 [m/s]
Installation type Mounting orientation Fan inlet shape No diffusor present
: Induced Draught : vertical shaft; hub at inlet : Bell, L/D = 0.15
No obstacles present
Selection result: 5545 ENF 6 fan model Blade tip speed Fan speed Blade tip angle Static efficiency Total efficiency Fan shaft power Pressure margin Air flow margin
[%] [%]
: 60,4 : 208,1 : 14,1 : 64,8 : 85,3 : 72,6 : 37,4¹ : 17,2¹
/ /
[m/s] [R/min] [°] [%] [%] [kW] 26,8² -37,6²
¹ according to API
² at selected blade angle
Impeller Sound Power Level Sound due to inlet shape Sound due to inlet obstacles Sound due to outlet obstacles Total Sound Power Level
: 105,1 : 0,0 : 0,0 : 0,0 : 105,1
[dB(A)] [dB(A)] [dB(A)] [dB(A)] [dB(A)]
Sound power spectrum Octave PWL PWL(A) [Hz] [dB] [dB(A)] 63 110,2 84,0 125 110,2 94,1 250 106,2 97,6 500 103,2 100,0 1000 100,2 100,2 2000 92,2 93,4 4000 88,2 89,2 8000 84,2 83,1 SPL 1m beside outlet SPL 1m above outlet at 45° SPL 1m above outlet SPL 1m below cooler unit Reflections not considered!
Tolerance [dB] 5 3 2 2 2 2 2 2 : 80,0 : 83,1 : 88,9 : 85,7
[dB(A)] [dB(A)] [dB(A)] [dB(A)]
Max. allowed tip speed Max. allowed blade angle Max. allowed blade temp.
: 68,7 : 30,0 : 65,0
[m/s] [°] [°C]
Impeller mass Impeller moment of inertia Axial thrust Force due to loss of 1 blade(s) Residual imbalance force (G6.3)
: 324 : 446 : 5881 : 17948 : 44
[kg] [kg.m²] [N] [N] [N]
Tolerance on sound level values ± 2 [dB]. ! SPL levels for guidance only ! See Howden Cooling Fans Manual for explanation of SPL calculations; norm 03-07.334.
Inlet pressure loss Inlet obstacle pressure loss Fan clearance pressure loss ACHE pressure recovery Outlet obstacle pressure loss Crosswind pressure loss
: 0,0 : 0,0 : 0,0 : 0,0 : 0,0 : 0,0
[Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa] [Pa]
Corrected Fan Static Pressure : 185,5 Dynamical pressure : 58,8
[Pa] [Pa]
Dimensionless flow Cf Dimensionless pressure Cp
[-] [-]
Customer Project Project ref. Item no.
: : : :
CF-P20 V6.02 Date: 17 nov 2005
: 0,174 : 0,091
Blade natural frequency : 7,7 Blade operating natural frequency : 8,8 Operating frequency : 3,5 Blade passing frequency : 20,8
Howden ref. User name Date/Time File http://www.howdencoolingfans.com
[Hz] [Hz] [Hz] [Hz]
: : preverte : 26 abr 2012, 12:42 : blo\PROGRAMAS\CF-P20\CFP20602\SI-Def.HCF CFP20DLL V6.02 Date: 17 nov 2005
Howden Cooling Fans P.O.Box 975, 7550 AZ Hengelo, The Netherlands Phone +31 (0)74 2556000 / Fax +31 (0)74 2556060 www.howdencoolingfans.com
Input data Application Air flow Static pressure Inlet temperature Air density
: Cooling tower : 253,5 [m³/s] : 185,5 [Pa] : 35,2 [°C] : 1,111 [kg/m³]
Fan diameter Fan blade type Blade number Fan speed Fan clearance Crosswind
: 5545 [mm] : ENF :6 : 208,1 [R/min] : 0,01 (2S/FanDia) : 0,0 [m/s]
Installation type Mounting orientation Fan inlet shape No diffusor present
: Induced Draught : vertical shaft; hub at inlet : Bell, L/D = 0.15
No obstacles present
Torque curve for 5545 ENF 6 fan model 5000
Torque [Nm]
4000
3000
2000
1000
0 0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
RPM [min -1]
Initial values: Rotation speed Torque Customer Project Project ref. Item no.
: : : :
CF-P20 V6.02 Date: 17 nov 2005
: 208,1 : 3331
[R/min] [Nm]
Derived values: Rotation speed Torque Howden ref. User name Date/Time File
http://www.howdencoolingfans.com
: 208,1 [R/min] : 3331 [Nm]
: : preverte : 26 abr 2012, 12:41 : blo\PROGRAMAS\CF-P20\CFP20602\SI-Def.HCF CFP20DLL V6.02 Date: 17 nov 2005
Elección del modelo de ventilador empleado
El ventilador se soporta mediante unas patas sobre unos pedestales de hormigón dispuestos en la torre para ese fin, según la figura:
Figura 46. Soportes del ventilador.
La virola dispone de una abertura en un lateral para el eje que transmite el par al ventilador, como se puede apreciar en las figuras adjuntas.
Figura 47. Virola con orificio para el eje
184
Reductor
La velocidad en el borde de pala tiene que ser ≤ 60 m/s, por los límites de ruido y el desgaste de las palas. Para el ventilador escogido, el régimen de giro nominal es de 208,1 rpm por tanto la velocidad en el borde de la pala será:
Estando en el límite pero aceptable.
Reductor Dimensionamiento del reductor La potencia de accionamiento Pa será:
Para el cálculo de la potencia que debe suministrar el ventilador, habrá que tener también en cuenta las pérdidas mecánicas producidas en el reductor acoplado al ventilador.
Elección del modelo de reductor y características principales Las características nominales del reductor elegido son las siguientes: Características nominales del reductor Fabricante HANSEN Modelo QVRB2 Rendimiento % 0,975 Radio de reducción
-
7,1
Tabla 47. Características nominales del reductor escogido
185
Reductor
Figura 48. Reductor con sistema de refrigeración incorporado
Figura 49. Reductor
186
Motor eléctrico
Motor eléctrico Dimensionamiento del motor eléctrico Por tanto la potencia de accionamiento total que debe suministrar el motor eléctrico será:
NOTA: en las hojas de características del ventilador Howden, el rendimiento total (Total efficiency) es del 85,3 % en vez del 87,3 % expuesto en la tabla anterior, la razón es que el rendimiento dado en las hojas de características del ventilador (85,3%) incluye el rendimiento del reductor (97%). (0,873·0,975=0,853)
Elección del modelo de motor eléctrico El modelo de motor elegido es del fabricante ABB que dispone de patas y eje de salida horizontal. Es de jaula de ardilla y está situado en el exterior de la virola sobre la plataforma.
Figura 50. Motor eléctrico
187
Motor eléctrico
Figura 51.Motor eléctrico
Figura 52. Motor eléctrico con líneas de engrase
Con las siguientes características nominales: Características nominales del motor Fabricante ABB Potencia Kw 90 Régimen rpm 1500 Rendimiento % 0,94 Factor de servicio 1 Tabla 48. Características nominales del motor empleado
188
Motor eléctrico
El consumo del motor seleccionado será:
Cálculo del índice de reducción:
189
5/10/2012
Motor type: M3AA 280 SMB 4
Definition
Data sheet
Data
Unit
Remarks
Product Product code
3GAA 282 032-G
Type/Frame
M3AA 280 SMB 4
Design
CENELEC
Rated output PN
90
kW
Rated voltage UN
VD
± 5 % (IEC 60034-1)
Rated frequency fN
Hz
± 2 % (IEC 60034-1)
Rated speed nN
r/min
Rated current IN
163
Starting current IS/IN
7.7
Nominal torque TN
581
Locked rotor torque Tl/TN
3.2
Maximum torque Tb/TN
3.4
Efficiency - full load 100%
94.7
%
Efficiency - 75%
95.4
%
Efficiency - 50%
95.2
%
Power factor - full load 100%
0.84
Efficiency Class
IE2
Bearing DE/NDE
6316/C3 6213/C3
Sound pressure level LPA dB Moment of inertia J = ¼ GD kgm 2
Weight
2
Nm
Acc. to IEC 60034-2-1
s
67
dB(A)
0.94
kg-m≤
+3dB(A)
418
Ex-motors * Type of protection * Certification No. * tE time *
-1
s
All data subject to tolerances in accordance with IEC. Data subject to changes. * Apply to Hazardous motors only.
Eje de transmisión
Eje de transmisión Dimensionado del eje El eje de transmisión de par debe ser capaz de transmitir la potencia nominal del motor más un cierto margen, para ello, el fabricante KTR ofrece los siguientes modelos:
max. kW @ sf 2,0 Size
Modelo de eje (fabricante KTR) max. DBSE [mm] @ sf max. 1,25 bore Torque Outside Nm diameter 1800 1500 1000 [mm] rpm rpm rpm 800 149 3270 3590 4400 75
Tube diameter
Max. DBSE
95
3500
70
1800 rpm 75
1500 rpm 62
1000 rpm 40
85
168
140
94
3640
3990
4900
90
1800
184
117
3900
90
235
196
130
3800
4170
5120
100
2500
200
128
4100
115
420
350
235
4260
4670
5740
120
4500
253
160
4600
Tabla 49. Gama de modelos de ejes del fabricante KTR La potencia nominal de cada motor es de 90 kW con un 10% de reserva (factor de servicio=1), por tanto la potencia nominal total que puede suministrar cada motor es de:
El par nominal que tiene que transmitir el eje será:
Elección del modelo de eje y plano Eligiéndose el modelo de 149 mm de diámetro, cuyos planos se adjuntan a continuación
191
Funcionamiento
C A P Í T U L O VIII: Funcionamiento De acuerdo a las pruebas de capacidad de la torre de refrigeración según estándar ATP-105, se representan las curvas de funcionamiento para las condiciones de diseño, para el 90%, 100% y 110% del caudal de diseño, suministradas por el fabricante Esindus.
193
Funcionamiento
194
Funcionamiento
195
Funcionamiento
196
Psicrometría del proceso
C A P Í T U L O IX: Psicrometría del proceso
En este capítulo se analizará el proceso psicrométrico que tiene lugar en el interior de la torre de refrigeración. Las temperaturas de operación del agua a la entrada de la torre (tea) y salida de la torre (tsa) son:
Agua tea tsa Caudal de diseño (L)
ºC ºC kg/s
38 28 848,6
Tabla 50. Temperaturas de operación del agua y caudal en la torre
Por tanto, el calor total a disipar en el interior de la torre será:
Según se comentó en los términos de diseño y datos de partida, las condiciones de diseño del aire en la entrada de la torre (punto 1) son las siguientes:
Condiciones psicrométricas del aire a la entrada (Punto 1) Presión ambiente
Pa
100511
Ts Th
ºC ºC
30,8 21,7
Tabla 51. Condiciones psicrométricas del aire a la entrada (Punto 1)
197
Psicrometría del proceso
Introduciendo estos valores en un diagrama psicrométrico se obtienen el resto de características del punto 1:
Figura 53. Propiedades psicrométricas del punto 1
Empleando la relación de caudales L/G anteriormente obtenida (ver dimensionado de la torre en cálculos) se obtienen los distintos caudales de operación: Caudales de operación L/G = 1,55
kg/h
kg/s
Agua (L)
3.055.000
848,61
Aire seco (G)
1.969.697
547,14
Tabla 52. Caudales de operación
En cuanto al punto de salida del aire, realizando el balance térmico en el interior de la torre se obtiene (misma nomenclatura que en la ecuación de Merkel):
Por tanto la entalpía del aire en la salida de la torre será:
198
Psicrometría del proceso
Determinación del punto de salida del aire de la torre Llegados a este punto se plantea un problema, ya que para ubicar este punto en un diagrama psicrométrico es necesaria otra característica más del aire a la salida. La solución a este problema puede ser: Solución aproximada: El aire en la salida de la torre tras el contacto íntimo con el agua en el relleno, sale prácticamente saturada, habiendo agotado por tanto todo el calor latente que disponía (cuando el aire se satura, cesa la cesión de calor por evaporación). Según esta primera opción, el punto 2 se ubicaría en el diagrama mediante las condiciones:
Condiciones psicrométricas del aire a la salida (Punto 2) Presión ambiente
Pa
100511
Entalpía (h)
kJ/Kgas
128,1
Humedad relativa
%
100
Tabla 53. Condiciones psicrométricas del aire a la salida (aprox)
Que en un diagrama psicrométrico el proceso sería:
199
Psicrometría del proceso
Figura 54. Diagrama psicrométrico y línea de operación del caudal principal de aire en el interior de la torre
Figura 55. Puntos 1 y 2 y transformaciones psicrométricas realizadas (aprox)
Como se puede apreciar en el diagrama y en la tabla, el calor cedido por el agua al aire (35,47 MW), se ceden 33,17 MW en forma de calor latente (evaporización) y tan sólo 2,25 MW se ceden en forma de calor sensible. Saliendo el aire de la torre saturado y a una temperatura de 34,8 ºC. Los caudales de aire incluidos en la tabla son el de aire seco (547,14 kg/s) en forma de caudal volumétrico para la densidad de cada punto.
200
Psicrometría del proceso
Es de destacar que esta forma de cálculo del punto de salida del aire es aproximada, ya que el aire no tiene por qué salir saturado de la torre. El aire sólo saldrá saturado de la torre si la eficiencia de la torre es del 100%, es decir, el agua sale a la temperatura de bulbo húmedo. Ese es el método exacto: Método exacto: El aire no tiene por qué salir saturado de la torre, de hecho tan sólo lo hará cuando la eficiencia de la torre sea del 100%, en ese caso la temperatura de salida del agua sería la temperatura húmeda del aire en la entrada (21,7 ºC). El método exacto consiste en calcular el punto 2 para el cual la eficiencia de la torre es el 100% (límite superior del proceso termodinámico), y a partir de ahí comparar con el proceso real. Por ello, primeramente habrá que calcular la entalpía del aire a la salida de la torre para ese punto de 100% de eficiencia, siendo la temperatura de salida del agua la húmeda del aire en la entrada (21,7 ºC):
Para este punto de 100% de eficiencia, como se ha comentado antes, el aire sí que sale saturado, por tanto se ubicaría el punto 3 mediante:
Condiciones psicrométricas del aire a la salida 100% eficiencia (Punto 2) Presión ambiente
Pa
100511
H
kJ/kgas
169
Humedad relativa
%
100
Tabla 54. Condiciones psicrométricas del punto de salida para una torre con eficiencia del 100% (Punto 2)
201
Psicrometría del proceso
Para este punto, se produce la transmisión de calor máxima posible entre el agua y el aire para las condiciones de diseño:
Por tanto la eficiencia de la torre es el calor que se cede en relación con el máximo posible:
Mismo valor que el hallado anteriormente en las definiciones de parámetros mediante la fórmula allí explicada. En un diagrama psicrométrico el proceso ideal sería:
Figura 56. Diagrama psicrométrico con la recta de operación del aire en el interior de la torre definida por los puntos de entrada (1) y el punto de eficiencia 100% para el cual el agua sale a la temperatura húmeda del aire en la entrada (punto 2)
202
Psicrometría del proceso
Figura 57. Propiedades psicrométricas de ambos puntos y calor transferido
(Nota: al ser un proceso gráfico es difícil conseguir una exactitud igual a la obtenida numéricamente, por tanto se verá que los valores varían muy ligeramente) Este punto 2 es el de máxima eficiencia de la torre, el ideal, partiendo de él se calculará el punto 3 (punto real de salida). Para su cálculo, se sabe que la entalpía ha de ser, del balance térmico, de 128,1 kJ/Kg y el segundo dato que falta, el que anteriormente se tomo como aproximación 100%, será el punto de corte entre la entalpía de 128,1 kJ/kg y la línea de operación 1-2 ya que como se vio anteriormente, el aire en el interior de la torre sigue un proceso representado con una recta (1-2 en el diagrama) de pendiente Cpw·L/G. Por tanto, el punto real de salida del aire de la torre (punto 3) será:
203
Psicrometría del proceso
Figura 58. Línea de operación del aire en el interior de la torre y punto de salida REAL (punto 3)
Figura 59. Propiedades psicrométricas de los distintos puntos incluido el punto de salida real del aire (punto 3)
Se puede apreciar como el aire no sale en el caso real de la torre saturado (punto 3) aunque se podría decir, y de forma bastante aproximada, que sí que lo hace, ya que la humedad real sería, como se puede ver en la tabla, del 88,77%.
204
Psicrometría del proceso
Se puede ver ahora la cantidad de agua que se evapora realmente:
El valor del caudal evaporado real es prácticamente idéntico al aproximado para calcular el caudal de evaporación en el apartado inicial de balance de agua, en el que se supuso que todo el calor transmitido se produce en forma de calor latente de vaporización. Pero luego se corrigió por los efectos de arrastres, viento… siendo ese caudal evaporado aproximado de 47 Otra conclusión que se obtiene de los cálculos anteriores es que el aire (40,3ºC) puede salir a mayor temperatura que el agua de entrada (38 ºC), esto como se puede apreciar en los diagramas sólo ocurre para eficiencias muy altas del proceso (para el punto límite en el que la temperatura de bulbo húmedo del aire a la salida es de 38ºC, la entalpía sería de 150,76 kJ/kgas y el calor disipado de 47,9 MW, la eficiencia del 83% y la temperatura de salida del agua de 24,5 ºC (approach de 2,8 ºC)).
205
Psicrometría del proceso
206
Instalación hidráulica
C A P Í T U L O X: Instalación hidráulica
Sistema de distribución de la torre Riser El riser comunica el caudal de agua caliente con el colector principal de la celda. Su diámetro coincide con el del colector principal, estando acoplados por una junta de dilatación de goma para evitar la transmisión de esfuerzos del riser al colector debidos a movimientos de tierras, vibraciones causadas por el agua…
Figura 60. Riser
207
Sistema de distribución de la torre
Figura 61. Riser en torres de refrigeración
Figura 62. Junta de dilatación de goma
Zona de dispersión del agua. La zona de dispersión del agua debe ser tal, que el agua pulverizada cubra toda la superficie de relleno. La separación mínima suele ser 0,8 m desde el fondo de tubo hasta nivel del piso superior del relleno. Para una distribución del agua por el relleno más uniforme esta distancia mínima se ha aumentado hasta los 0,825 m. La separación mínima desde el fondo del colector principal hasta el último piso de relleno ha de ser de 0,60 m.
208
Sistema de distribución de la torre
Figura 63.Esquema de la zona de dispersión del agua.
Figura 64. Zona libre para la dispersión.
209
Sistema de distribución de la torre
Diámetro del colector principal y localización del eje de distribución El colector principal es lateral distribuyéndose las tuberías laterales perpendiculares a éste.
Figura 65. Colector principal y ramales
La velocidad recomendada del caudal de agua a refrigerar por el paso del colector es de 1,5 m/s (consiguiéndose así la disminución de las pérdidas de carga), a partir de este dato, se puede calcular el diámetro del colector. Al ser la torre de 2 celdas, habrá 2 colectores, 1 por cada celda, de tal forma que el caudal que irá por cada colector será la mitad del caudal principal de agua (3055
Por tanto:
Donde:
210
.
Sistema de distribución de la torre
Despejando el diámetro del colector:
En cuanto a la localización del fondo de tubo, la altura a la que está colocado el colector medida desde el borde la balsa de agua fría será: Altura del fondo Tubo = Zona dispersión + Cota superior último piso relleno Fondo Tubo = 0,6 m+ 4,04 m = 4,64 m Altura eje distribución = Radio del colector + 0,6 m + altura último piso relleno Altura eje distribución = 0,3 + 0,6 + 4,04 = 4,94 m
Número de tuberías laterales En la figura adjunta se muestra la distribución de las tuberías laterales y el colector de 1 celda, las vigas estructurales van colocadas cada 1,6 m, entre ellas habrá 2 tuberías. La superficie de cada celda es de 8 m x 10 m, luego habrá 10 tuberías laterales por celda. Siendo la distancia entre tuberías laterales de 0,8 m
211
Sistema de distribución de la torre
10 m
8m
0,8 m
Figura 66. Colector principal y ramales, distancias
La velocidad del agua caliente en el interior de las tuberías laterales debe ser inferior a 2,5 m/s para el correcto funcionamiento de los dispersores. La relación de diámetros entre el colector principal y las tuberías laterales debe ser para una unión correcta de un 25%. Por tanto el diámetro de los ramales será de 150 mm, siendo la velocidad del agua en cada ramal de 2,4 m/s.
Dispersores Se utilizarán dispersores
franceses de baja presión según hoja de
especificaciones adjunta en Anexos.
212
Sistema de distribución de la torre
Figura 67. Dispersores
Como se observa en la siguiente figura, por cada 1,8 m de separación entre vigas hay dos dispersores luego, para las dimensiones de esta celda tendremos, 12 dispersores más el del colector, total 13 dispersores por ramal. El número total de ramales como se mostró anteriormente es de 10, necesitándose un total de 130 dispersores/celda
Figura 68. Distancias entre dispersores
Por tanto las distancias entre aspersores, según la figura 68 quedan definidas de la siguiente forma:
213
Sistema de distribución de la torre
Diámetro colector mm 600
Eje de los dispersores X1mm 250
X2mm 1000
X3mm 1750
Distancia entre dispersores PA mm 770
Tabla 55. Distancias entre dispersores
En la siguiente imagen se pueden apreciar las vigas transversales estando a 0,8m de distancia una de otra y las longitudinales estando a1,8 m de distancia entre cada una como se comentó anteriormente.
Figura 69 Vigas de sujeción.
214
Sistema de distribución de la torre
Figura 70. Estructura
Separadores de gotas. Para evitar el arrastre de partículas de agua por la corriente de aire creada por el ventilador, la torre está provista de paneles separadores de gotas, situados en un plano superior al de distribución de agua y constituidos por ondas de PVC.
Figura 71. Separadores de gotas
215
Sistema de distribución de la torre
La distancia entre las ondas se consigue mediante piezas especiales de plástico.
Figura 72. Pieza de plástico para mantener la distancia entre ondas
La separación entre ondas pretende reducir las pérdidas de agua por arrastre hasta el 0,01% del caudal principal. Para ello la separación entre ondas será de 45 mm. La altura total de los separadores será de 180 mm .Las hojas de características de los separadores se incluyen en los anexos.
45 mm
Figura 73. Distancia entre separadores
216
Sistema de distribución de la torre
Figura 74. Separadores de gotas de PVC
Cálculo de líneas En esta sección se calcularán los diámetros de las distintas tuberías que componen la instalación hidráulica (sin contar la distribución interna de la torre dimensionada en el apartado anterior). Desde la balsa de agua fría las líneas que forman el sistema son (mirar diagrama de flujo): -
Tubería de aspiración de bombas (x3) (dimensionada en la sección bombas)
-
Tubería de impulsión bombas (x3)
-
Colector de impulsión (x1)
-
Ramal de filtrado (x1)
-
Colector de distribución (x1)
-
Colector de retorno (x1)
217
Cálculo de líneas
-
Colector de Purga (x1)
-
Tubería de reposición de caudal (x1)
En el estudio de líneas se presenta un dilema a la hora del diseño, y es el diámetro de la tubería. Para diámetros grandes, la velocidad del agua en el interior de la tubería será menor, disminuyéndose por tanto las pérdidas de carga primarias por rozamiento, pero el coste de material será mayor. Una velocidad excesivamente baja puede producir la decantación de los sólidos en suspensión originando estrechamientos de sección y mayores pérdidas por rozamiento. Lo contrario ocurre con grandes diámetros.
Velocidades
Pérdidas de carga
Coste material
Consumo eléctrico
Depositación de sólidos
Diámetros grandes
Bajas
Bajas
Alto
Bajo
Alta
Diámetros pequeños
Altas
Altas
Bajo
Alto
Bajo
Tabla 56. Tabla explicativa de las distintas opciones de diseño.
Las bases de diseño tomadas por especificaciones del cliente son las siguientes:
VARIABLE.
UNIDADES. VALOR.
Presión de aporte (en el suelo).
Kg/cm2 g
3
Presión de retorno (en el suelo).
Kg/cm2 g
1,5
Máxima ∆P permitida por intercambiador.
Kg/cm2
1
Presión de Diseño del sistema.
Kg/cm2 g
6
Tabla 57. Bases de diseño.
Los caudales calculados anteriormente según las necesidades de la refinería están resumidos en la tabla siguiente:
218
Cálculo de líneas
Línea
Temperatura [ºC]
Densidad agua [kg/m3]
Viscosidad cinemática [m2/s]
Caudal normal [m3/h]
Caudal normal [m3/s]
28
996,1
8,37E-07
1680
0,467
28
996,1
8,37E-07
3360
0,933
28
996,1
8,37E-07
305,5
0,085
28
993,1
8,37E-07
3055
0,849
38
993
6,78E-07
3055
0,849
28
996,1
8,37E-07
15,6
0,004
18
998,7
1,05E-06
62,7
0,017
Tubería de impulsión bombas (x3) Colector de impulsión (x1) Ramal de filtrado (x1) Colector de distribución (x1) Colector de retorno (x1) Colector de Purga (x1) Tubería de reposición de caudal (x1)
Tabla 58. Caudales que atraviesan las distintas tuberías de la instalación y propiedades.
El material empleado en la construcción de las tuberías es acero al carbono soldado longitudinalmente según DIN 2458, los diámetros normalizados que recoge esta norma y los precios se adjuntan en los anexos. En la siguiente tabla se pueden apreciar los valores de rugosidad absoluta para distintos tipos de materiales.
Figura 75. Rugosidades de distintos materiales de tuberías
219
Cálculo de líneas
Al tratarse de acero al carbono, se tomará “Fundición corriente” y para ser más restrictivos en el cálculo del coeficiente de rozamiento λ, se tomará “Fundición corriente oxidada” por el desgaste producido a las tuberías por la contaminación del agua circulante (pH ácido, decantación de sólidos, arrastre de suciedad…). Por lo tanto el valor de rugosidad absoluta k elegido será 1 mm. Siendo la rugosidad relativa:
Las pérdidas de carga primarias se calcularán mediante el ábaco de Moody, que consiste en un diagrama en el que introduciéndonos con la rugosidad relativa de las tuberías y el número de Reynolds, podemos hallar un factor
λ (coeficiente de
rozamiento). Siendo el valor de las pérdidas primarias, según la ecuación de Darcy:
220
Cálculo de líneas
Figura 76. Diagrama de Moody.
Para poder entrar en el diagrama de Moody habrá que calcular también el número de Reynolds que se define como:
Diámetro económico del colector principal De las distintas líneas que componen el sistema hidráulico de la torre, la de mayor importancia para el proyectista de la misma es la del colector de distribución, ya que es el proyectista de la torre el que tiene que garantizar al cliente una presión al final de esta tubería de 3 Kg/cm2 g. Por tanto se realizará un estudio de dicha línea más exhaustivo. Se tomará como límite de diseño pérdidas de presión en tuberías mayores de 2 kg/cm2 g para evitar sobredimensionamientos de las bombas. Los efectos de variar el diámetro de la tubería del colector de distribución son los siguientes:
221
Diámetro económico del colector principal
Colector de distribución (x1) Diámetro normalizado [´´]
16
18
20
Caudal [m3/s]
24
28
30
0,849
Velocidad [m/s]
6,54
5,17
4,19
2,91
2,14
1,86
Reynolds
3.176.432,82
2.823.495,84
2.541.146,26
2.117.621,88
1.815.104,47
1.694.097,51
Rugosidad absoluta [mm]
1,00
Rugosidad relativa
0,0025
0,0022
0,0020
0,0016
0,0014
0,0013
λ
0,0249
0,0241
0,0235
0,0222
0,0215
0,0211
Pérdidas/km [m]
133,65
71,75
41,33
15,69
7,02
4,89
Pérdidas/km [bar]
13,02
6,99
4,03
1,53
0,68
0,48
Energía perdida/ km [kW]
1.108,28
595,01
342,74
130,12
58,25
40,53
Coste energía perdida [€]
466.808,26
250.618,64
144.363,36
54.806,98
24.534,84
17.069,28
Coste instalación/km [€]
32.567,21
34.579,31
48.837,31
63.787,51
90.268,07
135.677,98
Coste total [€]
466.808,26
250.618,64
193.200,67
118.594,49
114.802,91
152.747,26
222
Diámetro económico del colector principal
Tanto los costes de energía como los de la instalación están referidos a 1 año (8100 horas de funcionamiento), estimándose la vida útil de la torre en 25 años. El coste de la instalación incluye coste del material (acero al carbono) mano de obra e ingeniería de diseño correspondiente a 1 año. Para el coste de la energía se ha considerado el precio actual del kWh que multiplicado por las 8100 horas de funcionamiento anuales da un valor de 421,2 €/kW. Como se puede apreciar resulta totalmente improductivo escoger para el caudal circulante (3055 m3/h) diámetros inferiores a 20 pulgadas por la excesiva velocidad del agua y por las pérdidas de carga tan elevadas que ello conlleva. Por tanto se puede definir un rango de diseño comprendido entre 20 y 30 ´´, en ese rango, a primera vista, no se puede determinar con claridad la opción más económica, ya que pocas pérdidas conllevan gran coste de instalación, por tanto se procederá a la resolución gráfica del problema:
Costes [€]
Millares
Costes totales 250,00
200,00
150,00 Precio energía perdida anual
100,00
Precio instalación anual 50,00
Coste total
0,00 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Diámetro de la tubería [´´]
Figura 77. Diámetro económico del colector
223
Diámetro económico del colector principal
Como se puede apreciar en la imagen, los costes totales son mínimos para un diámetro algo superior a 26´´, por tanto se escogerá el diámetro de 26´´ por estar normalizado. Como se puede apreciar en la tabla para el diámetro escogido: Diámetro normalizado [´´] Caudal [m3/s] Velocidad [m/s] Reynolds Rugosidad absoluta [mm] Rugosidad relativa λ Pérdidas/km [m] Pérdidas/ km [bar] Energía perdida/ km [kW] Coste energía perdida [€] Coste instalación/km [€] Coste total [€]
26 0,849 2,4774 1954727,8916 1 0,0015 0,02185 10,3503 1,0084 85,8293 36151,2904 73905.934 110057.23
Tabla 59. Costes del diámetro elegido
Configuración final En cuanto al resto de tuberías, se ha tomado como criterio que la máxima velocidad a la que podrá circular el agua en su interior es de 3,5 m/s y la máxima pérdida de presión de 2 kg/cm2. Quedando dimensionadas de la siguiente manera (ver planos, instalación hidráulica):
224
Configuración final
3
Velocidad del fluido [m/s] Calculada Permitida
Pérdidas de carga [kg/cm2/km] Calculada Permitida
Diámetro [´´]
Caudal [m /h]
18
1680
2,842
3,5
1,12
2
26
3360
2,72
3,5
1,2
2
Ramal de filtrado (x1)
10
305,5
1,67
3,5
1,45
2
Colector de distribución (x1)
26
3055
2,47
3,5
1
2
Colector de retorno (x1)
26
3055
2,47
3,5
1
2
Colector de Purga (x1)
4
15,6
0,54
3,5
0,6
2
Tubería de reposición de caudal (x1)
6
62,7
0,95
3,5
1
2
Tubería de impulsión bombas (x3) Colector de impulsión (x1)
Tabla 60. Diámetros de las tuberías que componen la instalación.
225
Dimensionamiento de la balsa y foso de bombas
Dimensionamiento de la balsa y foso de bombas En este capítulo se procederá a dimensionar la balsa de agua fría y el foso de bombas. Atendiendo a las necesidades de almacenamiento de agua en el caso de la balsa y a la ubicación de la tubería de aspiración, basándonos en su diámetro, para el foso de bombas.
Dimensionamiento de la balsa Como se explicó en la introducción, el agua tras su paso por el interior de la torre cae (salvo los caudales de agua evaporados y arrastrados) a un recipiente de grandes proporciones denominado balsa de agua fría. A la balsa de agua fría llegarán también, como se indicó en el diagrama de flujo, el caudal de agua de reposición así como los distintos agentes químicos para tratamiento de aguas. La balsa será desbordante 1,5 m por los dos lados de entrada del aire a la torre, según se detalla en el plano general de la torre. Siendo por lo tanto su anchura de 11 m. En cuanto a la longitud de la balsa, será igual que la longitud total de la torre (incluyendo las 2 celdas), es decir, 20,18 m. Para el cálculo de la profundidad de la balsa, se tomará como criterio el tiempo que el sistema puede operar sin recibir el caudal de reposición, no resultando alterados sus caudales de funcionamiento, es decir, manteniéndose los caudales de agua mediante la reserva almacenada en la balsa. El tiempo tomado para el diseño es de 5 horas sin necesidad de aporte, para ello se calcula primeramente la superficie longitudinal de la balsa con las medidas dadas anteriormente:
El caudal de reposición calculado en el balance de agua resultó ser de 63 m3/h, por tanto, si se desea suministrar al sistema tan sólo con el agua almacenada en la balsa durante 5 horas, el volumen de la misma debe ser:
226
Dimensionamiento de la balsa y foso de bombas
V= 63 m3/h · 5 h = 315 m3 Por tanto, la profundidad necesaria P será:
Siendo por tanto las dimensiones finales de la balsa de agua fría 11 x 20,18 x 1,5 m, como se podrá apreciar en los planos de la torre.
Foso de bombas Para optimizar el funcionamiento de las bombas, se diseñará una estructura junto a la balsa de agua fría denominada foso de bombas, de la que las bombas (3, 2 en operación y otra en reserva) aspirarán el caudal a distribuir a las distintas unidades de proceso (ver plano general de la torre). El correcto diseño del foso de bombas es particularmente importante para lograr un funcionamiento óptimo de las bombas de impulsión, produciéndose un adecuado reparto del caudal de forma estacionaria, uniforme y continua, evitando interferencias entre máquinas. Con un correcto diseño del foso de bombas se evitarán vibraciones y se reducirá la probabilidad de formación de vórtices o cavitación que disminuirán la vida de las máquinas. La única corrección que se puede hacer a un foso de bombas mal diseñado es variar la obra civil. Esta variación se realizará de forma que permita disminuir las velocidades de aproximación del agua a la bomba tanto como sea posible y aumentar la separación entre los ejes de las tuberías de aspiración con el fin de evitar interferencias. Para un correcto diseño del foso, logrando así una entrada del agua a la bomba favorable, se requiere controlar diversas dimensiones relacionadas con el diámetro de la campana de la tubería de aspiración de la bomba (ensanchamiento con forma de campana en la entrada de la tubería de aspiración). Las dimensiones del foso de bombas
227
Dimensionamiento de la balsa y foso de bombas
tendrán una relación directa con el diámetro de dicha campana. Algunas de estas dimensiones son: distancia libre entre la campana y el fondo del foso, las paredes de división, ángulo de inclinación, etc... Las dimensiones de diseño del foso vienen definidas por los estándares de diseño del Instituto Hidráulico Americano. Se recomienda que el diámetro de la tubería de aspiración sea seleccionado para que se logre una velocidad del flujo adecuada para las bombas. El Instituto Hidráulico Americano recomienda que dicha velocidad se encuentre entre 1 y 3 m/s para el caudal de cada bomba (3360 m3/h /2 bombas = 1680 m3/h). Velocidades menores de 1 m/s harían que el agua fuese demasiado lenta por la tubería de aspiración, ensuciándola al decantarse sus componentes (sólidos en suspensión). Por otro lado, velocidades superiores a los 3 m/s causan, además del aumento de la pérdida de carga del fluido en la aspiración, la erosión prematura de la red hidráulica. El diámetro de la tubería de aspiración también es de gran importancia para el control de la cavitación (ver cálculos de cavitación). Se han considerado una velocidad de 1,7 m/s para el dimensionado de la campana y de 2,6 m/s para la tubería principal. Resultando:
A la que corresponde un diámetro de la campana de 0,6 m
A la que corresponde un diámetro de la tubería de 0,478 m, este diámetro no está normalizado, por lo que se escogerá el más cercano que es el de 20´´. Comprobando que la velocidad para este diámetro es:
228
Dimensionamiento de la balsa y foso de bombas
Que sigue estando en el rango establecido. Una vez establecido el diámetro de la campana se procede a calcular las dimensiones mínimas del foso de bombas, las cuales guardan una relación directa (según los estándares de diseño del Instituto Hidráulico Americano seguidos para su diseño) con el diámetro de la campana calculado anteriormente. Primeramente se calculará otro parámetro necesario para el correcto dimensionado del foso: la profundidad a la que se colocará la campana. Este parámetro se denomina sumergencia (S) La sumergencia es un dato experimental de cada máquina, que está tabulado en función de la presión de trabajo y la velocidad específica en su valor medio. La sumergencia de la bomba será de gran importancia para evitar los límites de cavitación. Además, la correcta definición de este parámetro, evitará la producción de remolinos (vórtices), que serían tragados por la máquina en su acción de bombeo. La sumergencia para una determinada máquina depende de: -
El propio diseño de la estación.
-
La velocidad de aproximación del agua a la bomba.
-
El diseño de la campana de aspiración.
-
La interferencia con bombas adyacentes.
En cualquier caso la sumergencia mínima no podrá ser inferior a 1,5 metros. El Instituto Hidráulico Americano recomienda la siguiente expresión para calcular la sumergencia de la bomba:
229
Dimensionamiento de la balsa y foso de bombas
Despejando:
En la imagen 78 se puede apreciar el comportamiento del fluido al entrar en la campana para distintos valores de sumergencia y el efecto hidráulico producido por la proximidad de muros a la tubería de aspiración de la bomba.
Figura 78. Comportamiento del agua al entrar en la campana de aspiración de la bomba
A continuación se incluye un croquis del foso de bombas con los distintos parámetros a dimensionar:
230
Dimensionamiento de la balsa y foso de bombas
Figura 79. Medidas del foso de bombas
231
Dimensionamiento de la balsa y foso de bombas
Variable A
Descripción Distancia desde el centro de la entrada de la tubería hasta muro o rejilla.
B
Distancia desde el centro de la campana de aspiración al muro lateral.
Cmáx.
Altura máxima del suelo a la entrada de la campana de aspiración.
Cmín.
Altura mínima del suelo a la entrada de la campana de aspiración.
Valor recomendado A = 5D= 5·0,6= 3 m
B=0,75·D = 0,75·0,6 = 0,45 Cmáx.= 0,5D=0,5·0,6 = 0,3m Cmín.= 0,3D= 0,3·0,6 = 0,18m
Cmedia
Altura media del suelo a la entrada de la campana de aspiración.
Hmín.
Profundidad mínima del líquido.
Hmín= S + Cmín = 1,54 + 0,18 =1,72 m
Hmáx.
Profundidad máxima del líquido.
Hmáx= S + Cmáx = 1,54 + 0,3 =1,84 m
Y
Distancia mínima desde el centro de la entrada campana hasta la rejilla/filtro.
Y= 6·D= 6·0,6= 3,6 m
Z1min. Z2min. Wmin. β α
Distancia mínima desde el centro de la entrada tubería de aspiración hasta las paredes divergentes. Distancia mínima desde centro de la entrada de la campana. Distancia mínima entre muros divisorios. Angulo de convergencia del muro. Ángulo de la pendiente del suelo.
232
Z1mín= 5·D = 5·0,6=3 m Z2mín= 5·D= 5·0,6=3 m W=2·D=2·0,6= 1,2 m De 0˚ a 10 De -10˚ a 10˚
Dimensionamiento de la balsa y foso de bombas
Consideraciones: -
Muros divisorios entre bombas recomendados. A partir de un caudal por bomba de 315 l/s (1134 m3/h) los muros de separación son necesarios. Para caudales menores donde no se pongan muros divisorios la distancia entre bombas será de 2D.
Como se mostrará más adelante, el máximo diámetro del modelo de bomba escogido es de 479 mm, menor que el de la tubería de aspiración (508 mm (20´´)). Por tanto, se le acoplará al diámetro de la tubería de aspiración una pieza reductora, tal y como se muestra en la figura.
Reductor Cónico Excéntrico
Figura 80. Bomba con reductor cónico
233
Dimensionamiento y elección de la bomba
Dimensionamiento y elección de la bomba En este capítulo, una vez dimensionados el foso de bombas y la balsa de agua fría, se procederá a calcular y dimensionar las bombas de impulsión del agua refrigerada. Una vez determinadas las características requeridas de dichas bombas, se elegirán los modelos que mejor se adapten a las propiedades de la nueva instalación adquirida por la refinería de Tarragona. La instalación consta de 3 bombas, 2 en operación y otra en reserva, denominadas en el diagrama de flujo con los tags 100 G-01 A-B/C. La función de estas bombas es suministrar al agua fría, tras su paso por la torre, la presión necesaria para alcanzar las distintas unidades de proceso, venciendo tanto las pérdidas de carga primarias causadas por rozamientos, como las secundarias ocasionadas por válvulas, medidores… Una vez que el agua cae de la torre va llenando la balsa de agua fría y el foso de bombas, donde se encuentran las tuberías de aspiración de las bombas de impulsión. Una vez aspirada el agua, la bomba le suministrará la presión deseada, dicha presión deberá ser suficiente para que el agua llegue a las unidades de proceso con la presión requerida por el cliente de la torre.
Dimensionamiento de la bomba Las bombas elegidas son bombas centrífugas, su funcionamiento es continuo y están dispuestas de forma paralela, quedando separadas sus tuberías de aspiración en el interior del foso de bombas por un muro como se comentó anteriormente en el dimensionado del foso de bombas. El sistema está preparado para que actúen 2 bombas, quedando la otra como reserva de las anteriores para casos de mantenimiento o rotura, el objetivo es repartir el caudal a bombear entre las 2 bombas en operación. Las 3 bombas son del mismo fabricante y modelo, cuya elección se justificará más adelante. Están alimentadas mediante motores.
234
Dimensionamiento y elección de la bomba
El caudal total aspirado por las 2 bombas en operación para abastecer las unidades de proceso de la refinería de Tarragona es de 3360 m3/h (caudal principal (3055 m3/h) + caudal destinado al filtro (305 m3/h)). Repartido entre las 2 bombas en operación (1680 m3/h). Para el dimensionamiento de las bombas, se tomará un caudal de diseño de 1,15 veces el caudal normal, es decir: Q Diseño = 1,15 · Q Normal = 1,15 · 1680 = 1932 m3/h La finalidad de mayorar el caudal normal para el diseño de la instalación hidráulica es que las bombas no estén trabajando continuamente al máximo de su capacidad, alargando así la vida útil de las máquinas. En la hoja de datos de equipo de las bombas (ver memoria, Hojas de datos de equipos) se exponen ambos caudales junto con otro valor de caudal denominado “caudal mínimo de proceso”. Este caudal es con el que tendrá que operar la bomba en condiciones de “turn down”, puesta en marcha u otras operaciones. El vendedor debe especificar el caudal mínimo requerido por la bomba y el sistema de protección de la misma. El caudal mínimo de proceso será un 60% del caudal de operación normal, es decir, 1008 m3/h. A continuación se expone una tabla resumen de los distintos caudales considerados en las bombas.
Caudales en las bombas. Caudal de Diseño m3/h
1932
Caudal Mínimo de Proceso
m3/h
1008
Caudal Normal
m3/h
1680
Tabla 61. Caudales para el diseño de la bomba
Otros parámetro de interés recogidos en la hoja de datos de las bombas son: la densidad del agua bombeada, la viscosidad, y la presión de vapor todas ellas a la temperatura de bombeo del agua. La densidad del agua bombeada es fundamental para poder hallar la altura que tiene que suministrar cada bomba, la viscosidad será necesaria para poder hallar el número de Reynolds y con él las pérdidas de carga primarias en el sistema; y la presión de vapor se empleará para calcular el NPSHd con el fin de evitar el
235
Dimensionamiento y elección de la bomba
deterioro de las bomba por la cavitación. A continuación se exponen todos estos parámetros a los que se hará continuas referencias en los distintos cálculos de las bombas.
Temperatura de Bombeo
ºC
28
Densidad @ T bombeo
kg/m3
996,1
cSt
0,837
kg/cm2 a
0,03783
Viscosidad @ T bombeo Presión de Vapor @ T bombeo
Tabla 62. Propiedades del fluido a la temperatura de bombeo.
El cliente ha solicitado, como se puede observar en los datos de diseño expuestos al comienzo de este proyecto, que a la entrada de las unidades de proceso, para su correcta operación, la presión debe ser de 3 kg/cm2 g. En el esquema de la instalación hidráulica (ver planos, instalación hidráulica y torre de refrigeración), se pueden distinguir el foso de bombas de donde toma el agua la tubería de aspiración, el muro que separa la bomba en operación de la de reserva en el foso, la tubería de aspiración, la bomba, y una válvula de compuerta encargada de regular el caudal.
236
Dimensionamiento y elección de la bomba
Válvula antiretorno
Reductor cónico concéntrico Reductor cónico
Válvula de compuerta
excéntrico
Tubería de aspiración
A colector de impulsión (O) Foso de bombas
Válvula de pie de alcachofa
Figura 81. Partes de la bomba.
El recorrido sería: el agua cae a la balsa de agua fría tras ser refrigerada, a continuación llega al foso de bombas, una vez allí la tubería de aspiración aspira el agua del foso que pasa por la válvula de pie de alcachofa donde se impide que entren a la campana ramas, cartones... Para entrar a continuación en la bomba que suministra la presión necesaria al fluido para alcanzar con la presión requerida las unidades de proceso situadas a 1 km de distancia. A la salida de la bomba se encuentra un reductor cónico concéntrico que une la tubería de impulsión con la salida de la bomba al ser de distintos diámetros. A continuación una válvula antiretorno que protege a la bomba del golpe de ariete, tras esta válvula antiretorno hay una válvula de compuerta reguladora de caudal, que para los cálculos posteriores se ha considerado completamente abierta. Finalmente, aguas arriba de la válvula de compuerta, el agua es conducida hacia el colector de retorno y más tarde a las unidades de proceso a las que tiene que llegar con una presión de 3 kg/cm2 g.
237
Dimensionamiento y elección de la bomba
Para calcular la altura que debe suministrar la bomba, los cálculos hidráulicos se basan en el siguiente esquema y en los puntos que lo componen:
S E
A A colector de impulsión (O) ZS
ZE ZA
Z=0
Figura 82. Cotas geodésicas
El punto A representa un punto cualquiera del nivel superior del agua en el foso de bombas, el punto E representa la entrada a la bomba y el punto S la salida de la misma. Se ha definido como entrada a la bomba el reductor debido a la diferencia de diámetros entre el de la bomba y el de la tubería de aspiración y como salida de la bomba la brida de impulsión. Las tres bombas de impulsión están dispuestas en paralelo juntándose en el punto O, como se puede ver en el plano hidráulico de la sección planos de este proyecto. Se añade un pequeño esquema-resumen sencillo del plano hidráulico a continuación para poder seguir los cálculos (sólo se representarán las 2 bombas en operación):
238
Dimensionamiento y elección de la bomba
Bomba en operación 2 O
Bomba en operación 1
A
Foso de bombas
Figura 83. Esquema de la instalación hidráulica (ver plano hidráulico en planos)
Se definirá también otro punto ZZ situado en la entrada de la red de tuberías que conduce hacia las distintas unidades de proceso, siendo este el punto en el que la presión deberá ser de 3 kg/cm2 g para el correcto funcionamiento y alimentación de dichas unidades de proceso. Este punto Z se encuentra a la misma altura que los puntos E, S y O, la distancia desde el punto A hasta el punto Z se ha considerado, por necesidades del cliente de 1 km. Para el nivel de referencia establecido en la figura, las cotas geodésicas son las siguientes: Cota ZA ZE ZS Z0 ZZ
Valor [m] 1,2 3 3 3 3
Tabla 63. Cotas geodésicas
239
Z
Dimensionamiento y elección de la bomba
Aplicando Bernoulli entre el punto A y el punto O para la bomba en operación1se obtiene:
Al tomar como origen relativo de presiones la presión ambiente, el término sería 0 y al tratarse la balsa de agua fría de un gran depósito al que además se le está reponiendo caudal mediante el caudal de aporte, la velocidad de descenso o aumento del nivel será despreciable frente al resto de los términos de la expresión, luego
sería
igual a 0. Quedando la ecuación anterior tras estas simplificaciones y despejando la altura que debe suministrar la bomba:
Para la bomba en operación 2 se sigue el mismo proceso:
Por otro lado tomando Bernoulli entre O y Z:
Al coincidir los diámetros de O y de Z sus velocidades serán las mismas anulándoselos términos de altura cinética, las cotas son las mismas, luego también se anulan:
240
Dimensionamiento y elección de la bomba
La presión en el punto Z es la de diseño (3 kg/cm2 g) La pérdida de altura entre el punto O y el Z se calcularon en el capítulo Líneas (colector de distribución), resultando de 1 kg/cm2/km. La distancia entre O y Z es de 980 m, por tanto la pérdida de carga primaria (secundarias despreciables al no haber válvulas, ni cambios de sección en tuberías) 0,98 kg/cm2 . Por tanto:
En cuanto a las bombas, al ser del mismo modelo con las mismas características e idénticas tuberías de aspiración e impulsión, se tomará
=
=Hy
se han denotado como exteriores porque estas pérdidas de carga son debidas tan sólo a la instalación (tuberías de aspiración e impulsión), no a la bomba, las pérdidas de carga debidas a la bomba ya están contempladas en el término H. Como se puede deducir de los cálculos, el resultado de poner 2 bombas iguales en paralelo es el mismo que poner una sola con la suma de los caudales de ambas (2·Q). Volviendo al principio del dimensionado de la bomba, cuando se dijo que el objetivo de instalar 2 bombas era un reparto del caudal de circulación de agua refrigerada. Por tanto:
Las pérdidas de carga exteriores se componen de pérdidas de carga primarias causadas por rozamientos entre el fluido y la tubería y el propio fluido entre sí y de pérdidas de carga secundarias debidas a la resistencia al paso del agua por la forma de determinadas partes de la instalación (entrada al depósito, válvula de pie de alcachofa, codo, válvula de compuerta y válvula antiretorno, despreciándose las de los acoplamientos reductores). De forma que:
241
Dimensionamiento y elección de la bomba
Las pérdidas de carga primarias se calcularán mediante el ábaco de Moody, como en la sección líneas. Resultando para el diámetro de 20´´ de la tubería de aspiración y de longitud 20 m (distancia A-O) las pérdidas de carga primarias de 0,3 kg/cm2 . (Calculadas mediante el mismo método explicado en la sección líneas) En cuanto a las pérdidas de carga secundarias, como se comentó anteriormente, son causadas por: la entrada del agua al tubo de aspiración, la válvula de pie de alcachofa, el codo, válvula de compuerta, y la válvula de antiretorno. Las pérdidas de carga secundarias se calculan mediante la ecuación:
Donde ζ es un coeficiente adimensional de pérdida de carga secundaria. Para entradas a tuberías desde depósitos ζ=0,5 Para codos ζ=0,16 Para la válvula de pie de alcachofa:
Figura 84. Tabla de coeficientes de pérdidas secundarias de una válvula de pie de alcachofa.
242
Dimensionamiento y elección de la bomba
Tomando como diámetro 500 mm, el coeficiente ζ=2,5 Para la válvula de compuerta se emplea el siguiente diagrama:
Figura 85. Gráfico para la obtención del coeficiente de pérdidas secundarias de una válvula de compuerta
Al considerarse la válvula de compuerta totalmente abierta ζ = 0,055 Para la válvula antiretorno:
243
Dimensionamiento y elección de la bomba
Figura 86. Gráfico para la obtención del coeficiente de pérdidas secundarias de una válvula antiretorno
Siendo el ángulo de 65º por tanto, ζ=1,2 ζtotal = 0,5 + 0,16 + 2,5 + 0,055+1,2 = 4,4 Siendo la velocidad en la tubería de aspiración (20´´ ):
El elemento que puede influir de forma mayor en las pérdidas de carga secundaria es la válvula de compuerta pudiendo llegar a detener el caudal de agua cuando está completamente cerrada.
Figura 87. Distintas posiciones de la válvula de compuerta.
244
Dimensionamiento y elección de la bomba
Como para el diseño de la bomba se ha considerado que la válvula está completamente abierta:
Volviendo a la ecuación de dimensionamiento de la bomba se obtiene:
Esta es la altura que tiene que suministrar cada una de las 2 bombas para que el caudal de diseño total de 3864 m3/h llegue al punto Z con la presión requerida por el cliente de 3 kg/cm2 g. Para calcular la presión de impulsión de cada bomba, se aplicará Bernoulli entre el punto A y el S:
Aplicando las mismas simplificaciones anteriores y despejando la altura de presión a la salida de la bomba se obtiene:
En este caso, las pérdidas de carga
son de nuevo primarias y
secundarias, estas últimas serán debidas en este caso a la entrada a la tubería, a la válvula de pie de alcachofa y al codo.
245
Dimensionamiento y elección de la bomba
Las pérdidas de carga primarias son en función de la velocidad, que es la misma que en el caso anterior, y de la longitud de la tubería, que en este caso es menor (de A a S 10 m). Como las pérdidas nominales de la tubería son de 1 kg/cm2 para 10 m son de 0,1 mca En cuanto a las pérdidas secundarias los coeficientes ζ para la entrada al depósito, la válvula de pie de alcachofa y el codo coinciden con los calculados anteriormente, resultando: ζtotal = 0,5 + 0,16 + 2,5 = 3,16 Por lo que:
Volviendo a la expresión de la presión de salida de la bomba:
Por lo tanto la presión en la impulsión de la bomba será de:
246
Dimensionamiento y elección de la bomba
Control de la cavitación. La cavitación se produce siempre que la presión en algún punto o zona de la corriente de un líquido desciende por debajo de un cierto valor mínimo admisible (presión de vapor del fluido a la temperatura de bombeo). Cuando el líquido bombeado alcanza está presión de vapor o presión de saturación, entra en ebullición, siendo el comienzo de la ebullición del líquido también el comienzo del fenómeno de la cavitación. Cuando el fluido llega a la presión de ebullición, se originan en el interior del mismo “cavidades” de vapor de ahí el nombre de cavitación. Estas cavidades o burbujas de vapor son arrastradas por la corriente, llegando a zonas en las que reina una presión muy elevada, y allí de produce una condensación violenta del vapor estallando dichas burbujas. Esta condensación del vapor a su vez produce una elevación local de la presión que puede sobrepasar los 1000 bar. En el seno del fluido existen zonas en las que se producen fuertes variaciones de presiones que aceleran las burbujas y producen un impacto con el contorno. Si este impacto tiene lugar cerca de una superficie y ocurre varias veces se producirá la erosión del material de la superficie (rodete de la bomba, Venturis para medición de caudales…).
Figura 88. Visualización del fenómeno de cavitación y sus efectos
La mejor forma de controlar la cavitación es el correcto diseño de la instalación hidráulica.
247
Dimensionamiento y elección de la bomba
La condición necesaria para que no se produzca la cavitación en una determinada bomba, es que en la entrada a la misma la presión exceda la presión de vapor del líquido bombeado, evitándose así la ebullición. Para el control de la cavitación, se emplea el concepto de NPSH (Net Positive Suction Head). El NPSH disponible en la entrada de la bomba (NPSHd) consiste en la altura de aspiración disponible a su entrada. Como se puede apreciar en el esquema: S
E
A A unidades de proceso ZS
ZE ZA
Z=0
Figura 89. Cotas geodésicas de la bomba
La altura total a la entrada de la bomba referida a la cota ZE será:
En el interior de a bomba, hasta que el fluido llegue al rodete, se producirá una disminución de
producida por las pérdidas, si además la corriente se acelera y/o
aumenta su cota geodésica, la presión
disminuirá. Como esta presión debe
mantenerse mayor que la de saturación del líquido a la temperatura de bombeo (Pv) para que no se produzca la cavitación, la altura total en la aspiración disponible
248
será:
Dimensionamiento y elección de la bomba
Por otra parte, aplicando Bernoulli entre A y E, tomando por comodidad presiones absolutas en vez de relativas y despreciando por la misma razón anterior la velocidad de subida o bajada del nivel del agua en la balsa se obtiene:
Ordenando:
Restando en ambos términos a las presiones la presión de vapor:
Al término
se le denomina NPSHdisponible.
PA es la presión ambiente en la refinería, que resulta ser de 100511 Pa, PV es la presión de vapor a la temperatura de bombeo expuesta en la tabla del comienzo del capítulo. Las pérdidas de carga primarias se calcularán del mismo que en la sección anterior y tomando la distancia entre A y E de 10 m, las pérdidas son 0,1 m. En cuanto a las secundarias serán la entrada al depósito, la válvula de pie de alcachofa y el codo resultando: ζtotal = 0,5 + 0,16 + 2,5 = 3,16
249
Dimensionamiento y elección de la bomba
Por lo que:
Con todo esto, el NPSHd de la bomba resulta:
Este valor representa, como se ha comentado anteriormente, el margen que da la instalación a la pérdida de altura en la bomba para que no se produzca la cavitación. La altura mínima que necesita la bomba a su entrada para evitar que se produzca la cavitación en su interior se denomina NPSH requerido (NPSHr). Este valor es propio de cada bomba y debe ser dado por el fabricante (se suele dar en forma de curva en función del caudal).
Figura 90. Curvas del NPSH requerido por la bomba
Para evitar la cavitación en el interior de la bomba se tiene que dar siempre que:
250
Dimensionamiento y elección de la bomba
En este proyecto:
Por lo tanto, tras los cálculos realizados, las bombas a instalar en la torre deben cumplir para el caudal de diseño (1932 m3/h):
Para una mayor seguridad se le añadirá un margen de 0,8 m al NPSHd, siendo por tanto el NPSHd final de 7,7 m
251
Elección del modelo de bomba empleada y hojas de datos
Elección del modelo de bomba empleada y hojas de datos Con los datos de diseño obtenidos, se miraron catálogos e información sobre distintos modelos de bombas, decidiéndose finalmente por el fabricante FlowServe. Introduciendo las características de diseño de las bombas:
Bombas de impulsión Unidades 3
Uds
Qdiseño
1932
m3/h
Qnormal
1680
m3/h
H
50
m
NPSHd
7,7
m
Tabla 64. Características de diseño requeridas.
Eligiéndose finalmente el modelo de bomba 12HDX17A cuyas hojas de características se incluyen a continuación.
252
Customer Item number Service Vendor reference Date
: : : : :
Repsol Impulsion (pozo) Default 0.1 April 30, 2012
Pump size & type Based on curve no. Number of stages
: 12HDX17A : 12HDX17-1B-2 : 1
Capacity Head Specific gravity Pump speed
: : : :
1932.0 m3/h 50.00 m 0.960 1450 rpm
CURVES ARE APPROXIMATE, PUMP IS GUARANTEED FOR ONE SET OF CONDITIONS, CAPACITY, HEAD, AND EFFICIENCY.
Copyright © 2009 Flowserve. All rights reserved.
FlowSelex v2.2
1 of 4
Hydraulic Datasheet Customer Customer reference Item number Service
: : : :
Repsol Default Impulsion (pozo)
Pump / Stages Based on curve no. Vendor reference Date
Operating Conditions Capacity Water capacity (CQ=1.00) Normal capacity Total Developed Head Water head (CH=1.00) NPSH available (NPSHa) NPSHa less NPSH margin Maximum suction pressure
: : : : : : : :
: : : :
Other 38 C 0.7 cP
12HDX17A 12HDX17-1B-2 Default 0.1 April 30, 2012
/ 1
Materials / Specification
1932.0 m3/h 1932.0 m3/h 1527.5m3/h 50.00 m 50.00 m 7.7 m 7.7 m 0.0 kPa.g
Material column code Pump specification
: S6 : Other Requirements
Hydraulic selection : No specification Construction : No specification Test tolerance : Hydraulic Institute Level B Norm/Rated Straddle BEP Driver Sizing : Max Power(MCSF to EOC)with SF Performance data based on standard impeller
Liquid Liquid type Solid Size - Actual / Limit Viscosity / Vapor pressure
: : : :
/ 0.960 / / 6.63 kPa.a Performance
Hydraulic power Pump speed Efficiency (CE=1.00)
: 252 kW : 1450 rpm : 83.7 %
NPSH required (NPSHr) : 6.1 m Rated power : 301 kW Maximum power : 353 kW Driver power : 373 kW / 500 hp Casing working pressure : 583.1 kPa.g (based on shut off and Rated specific Maximum allowable : 4200.3 kPa.g Hydrostatic test pressure : 6301.8 kPa.g Est. rated seal chamb. press. : -
Impeller diameter Rated Maximum Minimum Suction specific speed Minimum continuous flow Maximum head @ rated dia Flow at BEP Flow as % of BEP Efficiency at normal flow Impeller dia ratio (rated/max) Head rise to shut off Total head ratio (rated/max)
: : : : : : : : : : : :
425.0 mm 479.0 mm 360.0 mm 8920 US units 678.1 m3/h 62.03 m 1925.7 m3/h 100.3 % 88.7 % 24.1 % 70.1 %
CURVES ARE APPROXIMATE, PUMP IS GUARANTEED FOR ONE SET OF CONDITIONS, CAPACITY, HEAD, AND EFFICIENCY.
Copyright © 2009 Flowserve. All rights reserved.
FlowSelex v2.2
2 of 4
Construction Datasheet Customer Customer reference Item number Service
: : : :
Repsol Default Impulsion (pozo)
Pump / Stages Based on curve no. Vendor reference Date
: : : :
Suction Discharge
Size 18.00 in 12.00 in
Casing mounting Casing split Impeller type Bearing type (radial) Bearing number (radial) Bearing type (thrust) Bearing number (thrust) Bearing lubrication Rotation (view from cplg)
Rating : : : : : : : : :
Face -
Pos'n Top Top
Center-line Radial Closed Dbl Suction -
Materials Casing Impeller Case wear ring Impeller wear ring Inducer Shaft Sleeve
: : : : : : :
-
Manufacturer Power Service factor (req'st / act) Speed Orientation / Mounting
: : : : :
: : : :
: : : Paint and Package
Pump paint Base grout surface prep Shipment type
: : : -
-
: : -
Arrangement Size Manufacturer / Type Material code (Man'f/API) Internal neck bushing
-
Testing Hydrostatic test Performance test NPSH test
/
Seal Information
-
-
500 hp / 373 kW 1.0 / Horizontal / / / / Direct on line (DOL) -
Sound Pressure (dBA @ 1.0 m) Driver, expected Pump & driver, estimated
Weights (Approx.) Bareshaft pump(nett) Baseplate(nett) Driver(nett) Shipping gross weight/vol.
: : : : : : : : : : : : : : : : : :
Driver Type Frame-size / material Enclosure Hazardous area class Explosion 'T' rating Volts / Phase / Hz Amps-full load/locked rotor Motor starting Insulation Temperature rise Bearings Lubrication Motor mounted by
Baseplate, Coupling and Guard Baseplate type Baseplate material Coupling manufacturer Coupling size Coupling / Shaft guard
/ 1
Driver Information
Construction Nozzles
12HDX17A 12HDX17-1B-2 Default 0.1 April 30, 2012
: : : : :
-
/ / -
Gland
/ -
Gland material Flush Vent Drain Auxiliary seal device
: : : : :
-
Piping Seal flush plan Seal flush construction Seal flush material Aux seal flush plan Aux seal flush construction Aux seal flush material
: : : : : :
-
Notes -
Copyright © 2009 Flowserve. All rights reserved.
FlowSelex v2.2
3 of 4
Customer Item Number
: Repsol : -
Service Vendor Reference Date
: Impulsion (pozo) : Default 0.1 : April 30, 2012
Pump size & type Based on curve no. Number of stages Capacity Head
: 1932.0 m3/h : 50.00 m
Specific gravity Pump speed
: 12HDX17A : 12HDX17-1B-2 : 1
: 0.960 : 1450 rpm
Copyright © 2009 Flowserve. All rights reserved.
FlowSelex v2.2
4 of 4
Cebado de la bomba
Cebado de la bomba: Se denomina cebado de la bomba al proceso de inundar la bomba y el conducto de aspiración del fluido a bombear u otro de densidad similar. Las bombas centrífugas (tipo de bomba seleccionada para la instalación) no son autocebantes, ya que por su principio de funcionamiento (ecuación de Euler) proporcionan una altura H, independientemente de la densidad del fluido bombeado. En el caso de la bomba de la instalación: Bomba descebada (llena de aire):
Que equivalen a una columna de agua de:
Que sería la altura máxima a la que subiría el agua por la tubería de aspiración. En cambio, si la bomba está llena de agua (cebada):
Y la bomba ya podría aspirar Cuando la bomba está descebada, por tanto, el agua tan sólo podrá subir 0,057 m por la tubería de aspiración, altura insuficiente para llegar a entrar a la bomba que se encuentra más arriba. Luego habrá que establecer un sistema de cebado para cuando se ponga en marcha la bomba.
257
Cebado de la bomba
Los seis métodos de cebado más utilizados en bombas rotodinámicas se esquematizan a continuación:
Figura 91. Opciones para el cebado de una bomba
En el apartado (a), la bomba se ceba abriendo la válvula dispuesta en la línea de aspiración (este esquema exige que la bomba esté instalada en carga: eje de la bomba por debajo del nivel del depósito de aspiración); este no es el caso de la torre ya que la bomba se encuentra por encima del nivel del depósito. (b) En la tubería de impulsión, en paralelo con la válvula de impulsión y de retención, se dispone la válvula de cebado: gracias a la válvula de retención, la tubería retiene el fluido cuando la bomba se para. De tal forma que aunque la bomba esté vacía, la tubería de impulsión está llena de agua, por lo tanto para cebar la bomba basta con
258
Cebado de la bomba
abrir la válvula de cebado para que la columna de líquido retenida llegue hasta la bomba cebándola. (c) La válvula situada a la izquierda es la válvula de cebado y la pequeña válvula dispuesta verticalmente es un grifo de purga que deja escapar el agua durante el cebado. (d) Cebado con bomba de vacío. (e) Cebado con eyector. (f) Depósito intercalado en la tubería de impulsión que retiene el líquido necesario para el cebado. En el caso de la torre de este proyecto se ha elegido realizar un acceso de agua a la bomba para su cebado mediante una manguera, ya que es el método más sencillo y no requiere de una válvula de retención que aumente las pérdidas de carga secundarias en la instalación.
Puntos de cebado
259
Cebado de la bomba
Figura 92. Cebado de la bomba escogida
Con relación al tema anterior de la cavitación se puede apreciar como la mayoría de las bombas llevan las válvulas de control de caudal, retención, cebado… en la tubería de impulsión, la razón es que si se colocan al principio aumenta la pérdida de carga en la aspiración, aumentando así el término denominado anteriormente en el cálculo del NPSHd como
. El aumento de este término provoca una disminución del NPSHd lo
que conlleva a un mayor peligro de cavitación. Lo que sí que llevan las bombas de la instalación hidráulica de la torre de refrigeración en la tubería de aspiración es una válvula de pie de alcachofa, que aunque produce un aumento de las pérdidas de carga en la aspiración, es necesaria para impedir que entren a la bomba suciedad, peces, guijarros… que pueden obstruir el paso del agua e incluso llegar a estropear la bomba.
Pieza de retención (cebado)
Rejilla filtrante
260
Cebado de la bomba
Figura 93.Válvula de pie de alcachofa
La válvula de pie de alcachofa posee una pieza de retención que impide el paso de agua a través de ella en sentido inverso al habitual, esto impide que la columna de agua que se encontrase en el interior de la instalación cuando se pare la bomba salga de nuevo al foso de bombas, facilitando así en gran medida el cebado de la bomba. Aunque origina, como se ha podido observar en los cálculos anteriores, una importante pérdida de carga (1,25 m). Otra opción de cebado para evitar la pérdida de carga causada por la válvula de pie de alcachofa consiste en la instalación de una bomba de vacío, elevando mediante la presión atmosférica el agua hasta el interior de la bomba de impulsión, consiguiendo también así eliminar el aire del interior de la misma. Este método, aparte de ser más costoso al requerir la adquisición de una bomba de vacío, también es más complejo que el elegido para el cebado de las bombas de impulsión del agua de refrigeración. En el que el proceso de cebado se realizará de la siguiente forma: 1. Cierre de la válvula de compuerta. 2. Instalación de la manguera en el grifo de cebado de la bomba. 3. Llenar mediante la manguera la tubería de aspiración y la bomba. Este procedimiento es posible gracias a la válvula de pie de alcachofa que impide mediante la pieza de retención que el agua que se está aportando con la manguera para el cebado de la bomba se vierta al foso de bombas, imposibilitando el cebado.
261
Cebado de la bomba
262
Productos químicos
C A P Í T U L O XI: Productos químicos
El proveedor Adiquímica, partiendo de las condiciones de entrada del agua al sistema de refrigeración proveniente del río Francolí expuestas en el Balance de Agua de los Cálculos, ha facilitado las dosis a suministrar. El cálculo de dichas dosis lo realizó mediante el software de cálculo “Calc Satu” que resuelve las ecuaciones de balances de masa y equilibrios iónicos.
Dosis empleada A parte de la calidad del agua a la entrada se introdujeron en el Software de cálculo:
Tratamientos químicos Caudal de aporte
62,7
m3/h
Caudal principal
3055
m3/h
Numero de ciclos
4
-
Tabla 65. Datos de entrada al Software Calc Satu
263
Tratamiento recomendado para el circuito de refrigeración motivo de estudio
1.- Tratamiento de tipo anticorrosivo - antiincrustante
Producto
Dosis (ppm en alimentación)
Adiclene 526R
22
2.- Dosificación de ácido para control de pH
Producto
Dosis (ppm en alimentación)
H2SO4 98 %
2411
3.- Tratamiento de tipo biocida
Producto
Tipo de dosificación
ppm o kg/semana
Hipoclorito sódico
Continuo
100 ppm en alimentación
ADIC D-838
Continuo
0,5 ppm en alimentación
Adicida 182
Choque semanal
6,3 kg/semana
El tratamiento recomendado se basa en la resolución de las ecuaciones de balances de masa y equilibrios iónicos mediante el software CalcSatu a partir de los datos experimentales introducidos.
Objetivo del estudio del impacto ambiental
C A P Í T U L O I: Objetivo del estudio del impacto ambiental
El objetivo del presente estudio es analizar y evaluar el efecto medioambiental que puede ser provocado por la construcción y funcionamiento del sistema de agua de refrigeración implantado en la refinería de Tarragona sobre la atmósfera, el agua, el suelo, la vegetación y los cultivos de la zona, así como en el paisaje. Para el estudio del impacto ambiental del proyecto, se establecerá una relación entre las acciones del mismo y los impactos que estas son susceptibles de causar sobre el entorno ambiental de la zona de influencia en la que se pretende ubicar la torre. También se realizarán los análisis necesarios para la correcta evaluación de las consecuencias ambientales que la construcción, el posterior funcionamiento y desmantelamiento de la Ampliación de la Refinería de Tarragona puede generar sobre los medio físico, biológico y socioeconómico, así como sobre el paisaje. El Estudio de Impacto Ambiental permitirá, una vez valorados los efectos, establecer las medidas protectoras y correctoras necesarias para evitar y/o minimizar los efectos generados por la actuación. Son objetivos concretos del Estudio: -
Evitar o, cuando ello no sea posible, reducir y controlar la contaminación de la atmósfera, del agua y del suelo, mediante el establecimiento de un sistema de prevención y control integrados de la contaminación con el fin de alcanzar una elevada protección del medio ambiente en su conjunto.
-
Cumplir con la normativa medioambiental vigente.
267
Objetivo del estudio del impacto ambiental
-
Enriquecer el proyecto mediante la incorporación de la perspectiva medioambiental al mismo.
-
Proporcionar los datos necesarios que permitan seleccionar la mejor alternativa para el proyecto.
-
Definir, analizar y valorar, desde el punto de vista ambiental, el entorno del proyecto, entendiéndose el mismo como el espacio físico, biológico y socioeconómico en el que se insertan las obras proyectadas y que es susceptible de sufrir alguna alteración.
-
Identificar, caracterizar y valorar la naturaleza y magnitud de los efectos originados por la construcción del proyecto, su puesta en funcionamiento y su desmantelamiento.
-
Establecer las medidas protectoras y correctoras que permitan evitar o minimizar los impactos ambientales negativos generados.
-
Diseñar un Programa de Vigilancia Ambiental que permita realizar un seguimiento y control de la componente medioambiental.
268
Descripción del proyecto
C A P Í T U L O II: Descripción del proyecto El proyecto consiste en el diseño de un sistema de refrigeración en circuito cerrado para cubrir las necesidades térmicas de las nuevas unidades de proceso de combustibles adquiridas por una refinería de petróleo en Tarragona. La refinería pretende aumentar su capacidad de producir combustibles mediante el incremento de la capacidad de conversión y para ello va a instalar varias unidades de proceso de combustibles. Para que estas unidades operen convenientemente necesitarán de un sistema de refrigeración auxiliar cuyo diseño, implantación, mantenimiento y eficiencia serán el principal objetivo de este proyecto. El sistema de refrigeración proyectado será de circuito cerrado (no oncethrough) con torre de tipo evaporativo. Las demandas energéticas de enfriamiento de las unidades de proceso a cubrir requeridas por la refinería son las siguientes:
Unidad U-100 U-200 U-300 U-400 U-500 Total
Potencia a disipar. [Mkcal/h]
Potencia a disipar. [MW]
15 6 2 6 1,5 30,5
17,44 6,98 2,33 6,98 1,74 35,46
Temperatura Temperatura a la salida. a la entrada. [ºC] [ºC]
28
38
Tabla 1. Demandas energéticas de enfriamiento
269
Calor específico agua. [KJ/Kg/k]
Gasto másico. [Kg/s]
Caudal. [m3/h]
4,18
417,24 166,90 55,63 166,90 41,72 848,40
1502,08 600,83 200,28 600,83 150,21 3054,23
Descripción del proyecto
El agua de refrigeración entrará a las unidades de proceso a una temperatura de 28 ºC, estimando que a la salida de las mismas su temperatura habrá aumentado hasta los 38 ºC. El agua caliente será enfriada 10 ºC en la torre para volver a las unidades de proceso a la temperatura requerida cerrando así el ciclo. Las condiciones meteorológicas del emplazamiento de la refinería desempeñan un papel esencial en el sistema de refrigeración. La temperatura y humedad ambientes determinarán la efectividad de la torre así como la temperatura máxima a la que se podrá enfriar el agua caliente procedente de las unidades de proceso (temperatura de bulbo húmedo del aire a la entrada de la torre).
Los equipos de enfriamiento evaporativo se utilizan para casi todas las aplicaciones industriales que requieren refrigeración, ya que facilitan y optimizan muchas de las operaciones llevadas a cabo en la industria, incrementan el ahorro de energía y proporcionan importantes ahorros frente a otras alternativas, todo ello con una actuación respetuosa con el medio ambiente. La refrigeración evaporativa no sólo se presenta como una tecnología respetuosa con el medioambiente sino que, además, ha sido capaz de adaptarse a las nuevas exigencias del entorno. Estos equipos han ampliado su vida útil gracias a la utilización de materiales resistentes a la corrosión. Los niveles sonoros se han reducido mediante el uso de ventiladores más silenciosos y eventualmente amortiguadores de ruidos. Por último, se han creado modelos matemáticos sofisticados de modo que el rendimiento térmico de los equipos puede predecirse bajo una amplia variedad de condiciones de funcionamiento. En cuanto al medio ambiente:
270
Descripción del proyecto
-
Reducción del impacto acústico: Este efecto se ve reducido en el caso de los equipos de refrigeración
evaporativa, debido a que requieren un menor caudal de aire que los equipos refrigerados directamente por aire. -
Reducción del consumo de agua: En cuanto a las pérdidas de agua, el enfriamiento evaporativo reutiliza
más del 95% del agua que moviliza en su funcionamiento. Una pequeña cantidad se evapora y otra se evacua para evitar la concentración de sales. -
Reducción del impacto visual y de la aparición de nieblas y heladas Bajo ciertas condiciones climáticas, cuando el aire de salida de la torre se
descarga húmedo y templado en el aire ambiente más frío se genera un penacho visible. Éste es sólo vapor de agua puro condensado y en suspensión, similar a las nubes y totalmente inofensivo. La industria dispone de varios medios para minimizar o incluso eliminar este penacho, disminuyendo de esta forma la posibilidad de aparición de nieblas y heladas. -
Menor consumo de recursos naturales Sin los sistemas de refrigeración muchos de los procesos generados en las
plantas que satisfacen estas instalaciones no podrían realizarse o lo harían con un rendimiento sensiblemente inferior. De manera que se produciría un mayor consumo de recursos naturales, como la energía, el agua, el petróleo, gas natural y supondrían una mayor amenaza para el medio ambiente, fundamentalmente por los gases de efecto invernadero emitidos por las centrales térmicas de producción de energía eléctrica y por la contaminación acústica.
271
Descripción del proyecto
De entre todos los tipos de torre descritos en la memoria, el elegido para cubrir lo mejor posible los distintos requisitos solicitados por la refinería es una torre de tiro mecánico inducido y a contracorriente. Esta decisión se ha tomado porque es la que mejor se adapta a las necesidades de la refinería y porque conlleva las siguientes ventajas: -
Control total del caudal de aire.
-
No dependen totalmente para su funcionamiento de la densidad y velocidad del aire a la entrada.
-
Requieren menor superficie a igualdad de condiciones de operación.
-
Control sobre la temperatura fría, parando celdas, modificando la velocidad de los ventiladores…
-
Permiten conseguir menores approach y mayores diferencias de temperatura entre entrada y salida.
-
El tiro inducido permite utilizar mayores diámetros de ventiladores disminuyendo así la velocidad y el ruido.
-
El tiro inducido permite mayores velocidades del aire a la salida de la torre, reduciéndose así el riesgo de recirculación.
-
Las torres de tiro inducido pueden ser bastante bajas, disminuyendo así la energía requerida para el bombeo de agua a las partes altas de la torre.
El sistema de refrigeración diseñado para cubrir las necesidades de las nuevas unidades de proceso adquiridas por la refinería, tendrá que ser capaz de reducir 10 ºC un
272
Descripción del proyecto
caudal de 3055 m3/h de agua. Esta reducción de temperatura se produce en la torre de refrigeración 100E-01. Forman el sistema de refrigeración: -
Torre de refrigeración 100E-01
-
Bombas de impulsión del agua refrigerada 100G-01 A/B
-
Filtro riñón 100L-001
-
Paquete de inyección antiincrustante 100T-01
-
Paquete de inyección de biocida 100T-02
-
Paquete de inyección de inhibidor de corrosión 100T-03
-
Paquete de inyección de dispersante 100T-04
-
Recipiente de almacenamiento de hipoclorito de sodio 100D-01
-
Recipiente de almacenamiento de ácido sulfúrico 100D-02
273
Descripción del proyecto
Colector de retorno
Bombas de impulsión del agua refrigerada
Filtros Riñón Paquetes de químicos
Figura 1. Sistema de refrigeración y sus principales componentes.
El agua de reposición proviene del río Francolí por su proximidad a la refinería, su fácil obtención y sus buenas propiedades, que hacen que tan sólo sea necesario realizar un primer filtrado del agua para su posterior introducción en el ciclo de refrigeración. Como el sistema de enfriamiento elegido es de ciclo cerrado, el agua podrá realizar un número determinado de ciclos en el interior del sistema antes de abandonar el mismo, definidos anteriormente como N. Este parámetro se eligió teniendo en cuenta tanto la calidad del agua de refrigeración en cada momento en el interior del sistema, como el coste del agua de purga y productos químicos a emplear. La calidad del agua en el interior del sistema de refrigeración es un factor clave para la efectividad del proceso, ya que determina en gran medida la transmisión de calor y la correcta conservación del sistema. La falta de un tratamiento químico o un control incorrecto del mismo produciría una disminución de la eficiencia, un aumento de los problemas de mantenimiento e incluso podrían propiciar la parada del sistema de
274
Descripción del proyecto
refrigeración. Por lo que es necesario controlar agentes como las sales cálcicas y magnésicas, la aparición de microorganismos, la corrosión, sólidos en suspensión, pH… Para el control de la calidad del agua de refrigeración se realizará una purga, con su consiguiente reposición, para mantener siempre el mismo caudal de agua en el interior del sistema (el agua de reposición incluye purga, evaporación y arrastres) así como un tratamiento químico continuo del agua con el fin de minimizar los efectos anteriormente descritos. Como se puede apreciar en la figura 2, una parte del agua de reposición que abandona la bomba de impulsión, es destinada al filtro (10% del caudal principal comentado anteriormente, representado de color gris en el esquema superior). Una vez que este caudal de agua ha pasado por el filtro vuelve a la balsa de la torre de refrigeración (representado de color azul en el esquema). Para evitar concentraciones excesivas de sólidos en el filtro y para su limpieza, se puede purgar manualmente, mediante una válvula, una pequeña parte del caudal filtrado como se puede apreciar en la figura. El objetivo del filtrado es evitar el exceso de materiales en suspensión que producen que el relleno de la torre de refrigeración, así como las superficies de transferencia de calor queden seriamente afectadas. Esto puede hacer que el rendimiento se reduzca en un 40% y aumente el consumo energético en un 70%. Las partículas en suspensión provienen de las siguientes fuentes: transportadas en el aire, crecimiento biológico, corrosión, precipitación de carbonatos. Éstas forman una capa aislante que limita la transferencia de calor.
275
Descripción del proyecto
Figura 2. Esquema del la instalación.
276
Entorno geográfico: medio natural y socioeconómico
C A P Í T U L O III: Entorno geográfico: medio natural y socioeconómico Ubicación de la refinería. La refinería está emplazada en Tarragona (España), en el Polígono Industrial Francolí, 1, 43006 perteneciente a Repsol (punto B).
Figura 3. Emplazamiento de la Refinería próxima al Río Francolí.
277
Ubicación de la refinería
Figura 4. Distintas unidades de la Refinería.
Figura 5. Entrada a la refinería.
278
Ubicación de la refinería
Figura 6. Unidades de proceso.
Como puede apreciarse en las imágenes la refinería está muy próxima al Río Francolí, esta situación será aprovechada a la hora de obtener el agua de reposición necesaria para la Torre de Refrigeración. El agua procedente del Francolí será simplemente filtrada para entrar al sistema debido a las buenas condiciones que presenta expuestas en la sección de cálculos.
279
Descripción del lugar
Descripción del lugar. Climatología Cataluña goza de un clima mediterráneo, aunque con grandes variaciones de temperatura entre: el litoral costero, con un clima suave, templado en invierno y muy caluroso en verano; el interior que tiene un clima continental mediterráneo, con inviernos fríos y veranos muy calurosos; y las zonas montañosas próximas a los Pirineos, que tienen un clima de alta montaña, con mínimas bajo cero y nieve abundante en invierno, precipitaciones anuales por encima de 1.000 mm y veranos menos calurosos. Gracias a su situación, Tarragona tiene un clima Mediterráneo. La ciudad cuenta con un clima muy agradable con suaves y moderadas temperaturas durante todo el año. El verano es muy cálido, con temperaturas que superan los 30ºC en agosto. Salvo la sequía estival, el resto del año es un clima bastante húmedo y con abundantes lluvias, sobre todo durante los meses de invierno, en los que la temperatura ronda los 12-15ºC, con apenas oscilación térmica.
Tabla 2. Temperaturas medias mensuales del año 2011.
280
Descripción del lugar
Tabla 3. Media de temperaturas altas-bajas año 2011.
Humedad Relativa Tarragona
Total
Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre
2009
66
70
71
65
64
66
62
57
56
62
69
70
76
2010
66
73
68
63
74
65
63
64
62
57
62
70
67
Tabla 5. Humedad relativa [%].
Tabla 4. Temperatura del agua 2011.
281
Descripción del lugar
Los valores de velocidad del viento, humedad y temperaturas húmeda y seca, se obtuvieron de la Guía Técnica “Condiciones climáticas exteriores de proyecto” facilitadas por el ministerio de industria, turismo y comercio del Gobierno de España.
282
Descripción del lugar
283
Descripción del lugar
Geología El actual estado geológico de Cataluña puede comenzar a describirse desde los primeros grandes cambios del Paleozoico. Inicialmente el territorio formaba parte de una cuenca oceánica en la que, por reposo orogénico, se depositaban materiales sedimentarios finos y arcillosos. El desarrollo de plegamientos hercinianos determinó una sedimentación más irregular que posteriormente produjo la emersión (de baja altura) de varias áreas de orientación noroeste-sureste como el macizo del Ebro (actual Depresión Central Catalana) y el macizo Catalanobalear, que surgieron al final de la era. Los materiales sedimentados de la época se transformaron en gneis, esquisto y pizarra que aflora hoy día en la mitad norte de las Cordilleras litorales y Pirineo axial. La era mesozoica cubrió de nuevo las áreas emergidas durante la era anterior, lo que provocó una sedimentación tranquila bajo el mar, generando gran cantidad de material calcáreo. Hoy en día este material se encuentra en la mitad sur de las Cordilleras litorales y en el Prepirineo. Al inicio de la siguiente era, la cenozoica, las placas tectónicas Euroasiática y Africana toman contacto y suavemente comienza a elevarse un dorso de pliegues y sierras mediante orogénesis alpina que dará lugar, entre otras, a los Pirineos. Este empuje incide también en el movimiento del macizo Catalanobalear hacia el Suroeste, cubriendo el macizo del Ebro, aún sumergido, lo que va generando que se vayan depositando materiales que darán lugar a la futura Depresión Central Catalana. En la línea de costa se acumulan conglomerados depositados por los ríos y que darán lugar a las elevaciones destacadas de los macizos de Macizo de Montserrat, Sant Llorenç del Munt, etc. Mientras, hacia el interior de la cuenca se acumulan arenas y arcillas que darán lugar al gres. Al cerrarse el macizo del Ebro, en forma de golfo, se originó un gran lago salado. Sus aguas fueron expuestas a una intensa evaporación que finalmente dieron lugar a grandes depósitos salinos de los que hasta hace poco aún se extraía sal en Súria y Cardona. La segunda mitad de la era erosionó por descompresión gran parte del macizo Catalanobalear, permaneciendo en una estrecha línea que conforman la Depresión prelitoral, el llano de la Cerdaña, del Ampurdán, etc. Al final del periodo, los
284
Descripción del lugar
movimientos alpinos inciden en el surgimiento de volcanes en la zona de Olot que perdurarán hasta el cuaternario y los glaciares del Pirineo acaban por conformar el territorio.
Flora: Tarragona se encuentra en su totalidad dentro de la zona paleártica, la más extensa de las ocho ecozonas en que se divide la superficie de la Tierra. Dentro de la zona paleártica, Cataluña forma parte de la ecorregión de la cuenca del Mediterráneo, como otras partes del sur de Europa, el norte de África y el extremo occidental de Asia. En esta ecorregión, los inviernos son generalmente suaves y lluviosos, y los veranos son calurosos y secos. El mosaico de bosques, arbustos y matorrales de esta ecorregión albergan 13.000 especies endémicas diferentes. Sin embargo, la cuenca del Mediterráneo también es una de las regiones biogeográficas más amenazadas del mundo, sólo queda un 4% de la vegetación original de la región, y las actividades humanas, incluyendo la sobrepastoreo, la deforestación, y la transformación de tierras para crear pastos, cultivos o urbanizaciones han degradado gran parte de la región. Antiguamente, la región estaba cubierta en gran parte de bosques y zonas de arbustos, pero la intensa acción de los humanos ha reducido la mayoría de la región en las zonas de vegetación esclerófila conocidas como chaparrales, matorrales, maquias o garrigas. La vegetación de Tarragona en su estado actual depende en gran medida del clima de los suelos pero también de factores económicos, políticos e históricos. Se debe diferenciar entre la vegetación potencial o climática y la vegetación real en la que a menudo se produce una degradación o una sustitución por especies forestales o para cultivos. La vegetación potencial se desarrollaría y se mantendría sin la acción del hombre y por el contrario, en la vegetación real, se han intervenido los intereses de la población humana. En algunos casos la legislación interviene para asegurar el mantenimiento de ciertos ecosistemas. Distinción entre vegetación cultivada y vegetación forestal
285
Descripción del lugar
-
Superficie total de Cataluña 3,19 millones de ha (31 900 km ²)
-
Forestal: aproximadamente 2 millones de ha., 61,3% del territorio de Cataluña.
-
Forestal arbolada: unos 1,3 millones de ha, 42% del territorio de Cataluña
-
Forestal no arbolada: unos 0,6 millones de ha, 20% del territorio de Cataluña
-
Cultivos: aproximadamente un millón de ha, 32% del territorio (con un 30% de regadío) Cultivos leñosos: 36% del total de cultivos
-
Cultivos herbáceos: 64% del total de cultivos
-
Urbanizado: unos 0,17 millones de hectáreas, 5,5% del territorio de Cataluña
-
Ríos y lagos: 0.025 millones de ha, 0,8% del territorio
-
Superficie total de la Cataluña del Norte: 0,41 millones de ha (4.116 km²)
Fauna La fauna de Tarragona se compone a grandes rasgos de una combinación entre una minoría de animales endémicos de la región y una mayoría de animales que también están presentes en otros lugares. Gran parte del Principado de Cataluña goza de un clima mediterráneo (exceptuando las regiones de montaña), lo que hace que muchos de los animales que viven allí estén adaptados a los ecosistemas mediterráneos. Las actividades humanas han puesto en peligro la biodiversidad animal de Tarragona, poniendo algunas especies en peligro y extinguiéndose otras, como el lobo gris o probablemente el oso pardo. Por otra parte, el gobierno también ha delimitado zonas protegidas para conservar la riqueza natural de Cataluña.
286
Descripción del lugar
En los Pirineos habitan animales adaptados al frío y a la nieve, como los rebecos, las nutrias y los gatos salvajes. Aves como el urogallo, el águila, el quebrantahuesos halcones, búhos y lechuzas…. En las zonas montañosas de menos altitud y cubiertas de bosques se encuentran jabalíes, ciervos, corzos, zorros, conejos, ardillas... Las llanuras son el hábitat de conejos, liebres y perdices rojas. También hay reptiles, como lagartijas y lagartos. En los ríos existen varias especies de peces de agua dulce, como truchas, carpas y barbos. Los lugares húmedos son el refugio de algunos anfibios, como las ranas y los sapos. En la desembocadura de ríos, como el delta del Ebro, encontramos patos, garzas reales, gaviotas, garzas, zancudos y un sinfín de pequeños pájaros. Uno de los animales más protegidos de la fauna salvaje de Cataluña es la nutria. La administración autonómica ha declarado una serie de reservas para facilitar su conservación, y además se ha hecho con éxito la repoblación de algunos ríos. Se han llevado a cabo proyectos para proteger especies como la perdiz blanca, tortuga mediterránea o animales invertebrados, como la náyade, el mejillón de río…. El crecimiento de actividades como el esquí y los cambios de clima son las principales amenazas para las especies de Tarragona.
Ríos y lagos.
Los ríos que pasan por Tarragona son el Cenia, el Francolí, el Matarraña, el Siurana y el Ebro (desembocadura). La refinería de Tarragona está situada junto al río Francolí, posición estratégica para la toma de agua y su posterior devolución al río tras su tratamiento.
287
Descripción del lugar
El Francolí es un río que discurre por varias comarcas (Cuenca de Barberá, Alt Camp, Tarragonés) del sur de Cataluña (España) y desemboca en el Mediterráneo, en el puerto de Tarragona. Es uno de los principales ríos de la provincia de Tarragona. Es común indicar que tiene su origen en la Font Major de Espluga de Francolí, pues en esta población se unen los ríos Sec y Milans. Antiguamente se llamaba Tulcis. Como la mayoría de ríos de la cuenca mediterránea, es de caudal muy irregular y ha provocado diversas inundaciones, como la de octubre de 1994, que causó grandes daños en el barrio del Serrallo de Tarragona. Sus principales afluentes son: -
Milans Sec Riu d'Anguera Brugent Torrent del Puig Torrent de Vallmoll Rio de Glorieta Riera de la Selva
Pasa por las poblaciones: -
Espluga de Francolí Montblanch La Riba Picamoixons Tarragona
Longitud
60 km
Superficie de la cuenca
838 km2
Caudal medio anual
1,18 m3/s
Altitud
Nacimiento:412 m
Tabla 5. Características del río Francolí
288
Descripción del lugar
Por último comentar que la ubicación de Tarragona es costera, en la orilla del Mediterráneo en la Costa Dorada, con playas de aguas cálidas.
Zonas protegidas -
En cuanto a las zonas protegidas destacan el Parque natural Delta del Ebro.
-
Parque Natural del Massis dels Ports.
-
Paraje Natural de la Sierra del Montsant.
-
Parque Natural de las Montañas de Prades.
-
Reserva Natural Parcial Riu Algars.
-
Reserva Natural de Fauna Salvaje Llacuna de la Tancada.
-
Paraje Natural de Interés Nacional Vall del Monestir de Poblet.
Núcleos urbanos cercanos Tarragona tiene un total de 140.323 habitantes, según datos del padrón del 1 de enero de 2009. Tarragona es capital de un área metropolitana de 456.042 habitantes. Evolución demográfica de Tarragona durante el siglo XX 1900 1930 1960 1990 2005 25.207
32.379
45.273
112.360
Tabla 6. Evolución demográfica de Tarragona durante el siglo XX.
Gráfico demográfico de Tarragona entre los años 1717 y 2006:
289
130.670
Descripción del lugar
1717-1981: población de hecho; 1990- : población de derecho Tabla 7. Gráfico demográfico de Tarragona entre los años 1717 y 2006
El sector industrial de Tarragona así como el de Cataluña se fundamenta en la industria de la transformación (históricamente la textil) que en la actualidad también incluye la industria del automóvil, la industria química, la industria farmacéutica, la alimentación, las construcciones navales, y las nuevas industrias relacionadas con el material informático y telemático. La industria está muy concentrada (como lo está la población) en las comarcas del Barcelonés, el Bajo Llobregat, el Vallés Occidental, el Vallés Oriental y el Maresme, que en 1997 agrupaban el 67% del total de los establecimientos industriales de Cataluña. Las comarcas del Tarragonès y el Baix Camp destacan, no por el número de industrias, sino más bien por la dimensión y peso de éstas, como por ejemplo el sector petroquímico en Tarragona, el más grande del sur de Europa, y el del metal.
290
Determinación de impactos
C A P Í T U L O IV: Determinación de impactos
Los impactos negativos pueden ocurrir durante la construcción, funcionamiento, así como en el desmantelamiento de la torre de refrigeración proyectada. Los impactos de la construcción son causados, principalmente, por las siguientes actividades de la preparación del sitio: desbroce, excavación, movimiento de tierras, drenaje, dragado o embalse de los ríos y otras extensiones de agua. Estas operaciones pueden afectar tanto a la calidad del aire en el área local o regional, como a la calidad del agua, flora, fauna… En la fase de funcionamiento, típicamente, el agua de enfriamiento constituye el efluente más importante que proviene de las torres de refrigeración. Puede ser reciclada o descargada a la extensión de agua superficial, sin causar efectos mayores en cuanto a su calidad química gracias a unos tratamientos previos a su vertido. Sin embargo, debe ser considerado el efecto del calor residual sobre la temperatura del agua ambiental. Un aumento pequeño en la temperatura del agua ambiental puede alterar, radicalmente, las comunidades de plantas y fauna, favoreciendo a los organismos que se adapten a temperaturas más altas. Entonces, las nuevas comunidades son vulnerables al efecto opuesto, a saber, una reducción brusca de la temperatura ambiental, después de la paralización de la planta, debido a fallos o al mantenimiento programado. También existe el riesgo de mortandad para los organismos acuáticos, porque se arrastran y se chocan con el sistema de enfriamiento. Esto puede reducir gravemente la población de peces y moluscos, de los cuales algunos pueden tener importancia comercial. Otro factor a considerar en la fase de funcionamiento es el volumen de agua que requieren las torres de refrigeración, sobre todo si esta se toma de las extensiones de
291
Determinación de impactos
agua naturales, como ríos y bahías. Este consumo de agua, en las áreas donde es escasa, reduce el volumen de agua disponible para el consumo humano, riego, navegación y otros usos.
Identificación de impactos Impactos en fase de construcción y funcionamiento: MEDIO (FÍSICO/BIOLÓGICO)
ALTERACIONES
Atmósfera/Clima
Incremento de nieblas Incremento de heladas
Atmósfera/Calidad aire
Atmósfera/Ruidos
Aguas superficiales
Suelo
ACCIONES PROYECTO
FASE
Evaporación torres
Funcionamiento
Evaporación torres
Funcionamiento
Movimiento de tierras. Transporte Alteración calidad de carga y descarga aire de materiales y maquinaria Movimiento de tierras. Transporte de carga y descarga Incremento de de materiales y niveles sonoros maquinaria Ventilador torre Reposición pérdidas de agua evaporación en torre Disminución de caudal Reposición pérdidas de agua por arrastre en torre Construcción toma y Alteración de calidad descarga de agua Purga de torre Movimiento de Destrucción directa tierras y excavaciones Vertidos aceites Contaminación vehículos y maquinarias Deposición sales del Alteración de la agua de evaporación calidad del suelo torre
292
Construcción
Construcción
Funcionamiento Funcionamiento
Funcionamiento Construcción Funcionamiento Construcción
Construcción
Funcionamiento
Determinación de impactos
MEDIO (FÍSICO/BIOLÓGICO)
ACCIONES PROYECTO Movimiento de tierras
ALTERACIONES Destrucción directa
Vegetación y cultivos
Fauna piscícola
Paisaje
Pérdida de productividad
Alteración de las poblaciones piscícolas
FASE Construcción
Deposición sales del agua de evaporación torre
Funcionamiento
Incremento de nieblas y heladas
Funcionamiento
Construcción toma y descarga de agua
Construcción
Alteración de la calidad del suelo Impacto visual
Disminución del caudal Purga de torre Movimiento de tierras Torre de refrigeración
Funcionamiento Funcionamiento Construcción Funcionamiento
Tabla 8. Impactos ambientales.
Descripción y valoración de impactos 1. ATMÓSFERA
1.1 Clima
-
Fase de funcionamiento. Los posibles impactos ambientales producidos en el clima, por el penacho de la
torre de refrigeración proyectada, son principalmente su contribución a la formación de nieblas y heladas en los alrededores de la torre. Otras posibles afecciones son la disminución del número de horas de insolación y del total de energía solar recibida por la superficie de la tierra.
293
Determinación de impactos
1.2 Alteración de la calidad del aire
-
Fase de construcción Durante esta fase uno de los posibles impactos sobre la calidad el aire sería el
aumento de partículas en suspensión (levantamiento de polvo) y contaminantes atmosféricos provocados por el movimiento de la maquinaria y tierras asociados a la obra de la torre. Estas afecciones producidas por las obras dependerán de la magnitud de las mismas así como de la humedad del suelo en el caso de la cantidad de partículas de polvo producidas. El impacto ocasionado se trata de un impacto temporal y poco significativo que desaparecerá una vez finalizadas las obras. -
Fase de funcionamiento Durante la fase de funcionamiento las posibles alteraciones de la calidad del aire
son muy reducidas, ya que el penacho que sale de las torres es tan sólo vapor de agua. Los impactos más graves son los producidos por los arrastres de agua provenientes del interior de la torre, ya que en gran cantidad pueden ser portadores de la bacteria Legionela (ver anexo, Legionela).
1.3 Incremento de los niveles sonoros: El nivel de ruido de fondo se va a incrementar por el movimiento de tierras y excavaciones durante la fase de construcción y por los ventiladores y la caída del agua en el interior de la torre durante el funcionamiento de las torres. -
Fase de construcción
294
Determinación de impactos
El nivel de ruido producido en esta fase es el propio de las obras de la torre, siendo este a corto plazo (duración de las obras). Un agravante de este factor es que la refinería se encuentra en una zona industrial próxima a zonas residenciales. -
Fase de funcionamiento La instalación de la torre supone la inclusión de una nueva fuente de ruido en la
refinería. El incremento del nivel sonoro durante el funcionamiento de las torres de refrigeración se debe principalmente al ventilador y a la caída del agua.
2. AGUA
2.1 Posibilidad de disminución del caudal del río Francolí por debajo de los niveles admisibles.
-
Fase de funcionamiento La refrigeración de las nuevas unidades de proceso adquiridas por la refinería
requiere 30 Mkcal/h, esta potencia térmica será evacuada por la torre de refrigeración de tipo evaporativo. El caudal de agua requerido es de 3055 m3/h (849 kg/s). Parte de este agua se evapora, se pierde por arrastres y se purga, por lo que es preciso reponer una cantidad de agua estimada en 62,7 m3/h (17,42 kg/s). Este caudal de agua de reposición se tomará de forma directa del cauce del río Francolí, pudiendo causar la disminución del caudal del río por debajo de su caudal ecológico.
2.2 Alteración de la calidad del agua -
Fase de construcción
295
Determinación de impactos
Durante la fase de construcción de la obra asociada a la torre, se producirá un aumento temporal de los sólidos en suspensión y sedimentos en el agua del río, provocando un aumento de la turbidez del agua de manera temporal. Durante la fase de construcción es importante considerar los impactos sobre la calidad de las aguas debidos a eventuales vertidos accidentales. De igual forma, el impacto asociado al vertido accidental de cemento a las aguas durante las obras podría provocar efectos negativos sobre el medio. -
Fase de funcionamiento Durante la fase de funcionamiento de la torre no deberían alterarse las
condiciones del agua del cauce del río Francolí por encima de los límites legalmente establecidos, para los cuales ha sido diseñado el sistema de recirculación y vertido de la torre. El agua de purga vertida al río contendrá una mayor concentración de sólidos en suspensión de la que ya existía en el agua del mismo, debido a la evaporación producida en la torre. También será devuelta con una dosis del biocida empleado, aunque estará dentro de los límites establecidos para esta clase de vertidos. Toma y descarga de agua El agua de aporte de la torre de refrigeración se tomará directamente del río Francolí y no será sometida a ningún tipo de tratamiento previo dada su correcta calidad inicial. Los consumos de agua propios del funcionamiento de la torre se han estimado en 62,7 m3/h (17,41 l/s); este consumo es debido a: -
Reposición del agua evaporada (47 m3/h)
-
Reposición del agua arrastrada por el aire (0,0306 m3/h)
296
Determinación de impactos
-
Reposición de la purga realizada en el sistema (15,6 m3/h)
Para evitar la formación de algas y otros microorganismos en el circuito del sistema, el agua circulante será tratada con una solución de hipoclorito sódico al 15%. Como antiincrustante que evite problemas de precipitación de sales de calcio y magnesio y como corrector del pH, se dosificará también ácido sulfúrico al 98%. Además de lo anterior se añadirán, para un mayor control de la calidad del agua circulante, antiicrustante, biocida, inhibidor de corrosión y dispersante.
El contenido de estos productos químicos añadidos al agua que circula por el interior de la torre debe ser controlado para reducir su cantidad a la hora de devolver el agua al río Francolí.
297
Medidas correctoras
298
Medidas correctoras
C A P Í T U L O V: Medidas correctoras
Una vez expuestos los impactos ambientales que puede causar el sistema de refrigeración proyectado, se procederá a establecer una serie de medidas correctoras con el fin de eliminarlos o minimizarlos.
1. ATMÓSFERA
1.1 Clima
-
Fase de funcionamiento. Para evitar la formación del penacho de vapor de agua que sale de la torre, estas
pueden estar equipadas con baterías aleteadas, que se instalan encima de los eliminadores de gotas con el objetivo de reducir o eliminar el penacho visible.
Figura 7. Batería aleteada para disminuir el penacho.
299
Medidas correctoras
1.2 Alteración de la calidad del aire -
Fase de construcción Por lo general las emisiones gaseosas de la maquinaria serán de poca
importancia si su funcionamiento es el correcto. Los efectos de levantamiento de polvo y partículas en suspensión son temporales ya que estos desaparecen una vez terminada la construcción de la torre. -
Fase de funcionamiento La torre proyectada está diseñada para minimizar las pérdidas de agua por
arrastres, para ellos se ha dispuesto de eliminadores de gotas, cuya elección y disposición permiten disminuir la cantidad de agua arrastrada a un 0,01% del caudal. A parte de los separadores de gotas, para disminuir aún más el riesgo de propagación de la Legionela (ver anexos, Legionela) se realizarán revisiones, desinfecciones y limpiezas del sistema de forma continua.
1.3 Incremento de los niveles sonoros:
-
Fase de construcción El nivel de ruido producido en esta fase es el propio de las obras de la torre,
siendo este a corto plazo (duración de las obras). Durante el periodo de obras se respetarán los horarios de sueño, y en casos extremos se colocarán paneles amortiguadores de ruidos. -
Fase de funcionamiento El nivel de ruido ha sido calculado mediante la aplicación informática
proporcionada por Hamon Group. Para ello se
300
introducen las características y
Medidas correctoras
geometría de la torre de refrigeración, las características del grupo mecánico, así como las condiciones de trabajo de la torre, y el punto de recepción de ruido denominado P.
Figura 8. Ubicación del punto de medición del nivel sonoro.
Los resultados devueltos por dicha aplicación informática son los siguientes:
301
Medidas correctoras
Figura 9. Resultados obtenido con el programa informático
302
Medidas correctoras
Los resultados obtenidos para un punto a 1 m del borde de la balsa muestran que la presión sonora en dicho punto es producida por: el aire al entrar y salir de la torre (85,9 y 64 dB respectivamente), el agua al golpear la balsa y cubiertas (36,1 dB), y el procedente de los motores (56,1 dB). En total, para dicho punto P, la presión sonora es de 85,9 dB, siendo el límite establecido de 85 dB con una tolerancia de +/- 2 dB estando, por tanto, el nivel de ruido producido por la torre dentro de los límites. En los casos en los que se supera dicho límite se procede a colocar en la balsa de agua amortiguadores de ruido disminuyendo así el nivel de ruido.
Figura 10. Amortiguadores de ruido en la balsa.
En los casos en los que tras amortiguar la balsa el nivel de ruido siga siendo superior al establecido se procederá a insonorizar la torre con paneles acústicos.
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Medidas correctoras
Figura 11. Torre con paneles acústicos.
2. AGUA
2.1 Posibilidad de disminución del caudal del río Francolí por debajo de los niveles admisibles. -
Fase de funcionamiento El río Francolí del que procede el agua de reposición y al que será vertida, tras
su tratamiento, el agua de purga, está regulado por el Plan Hidrológico Catalán correspondiente a Las Cuencas Internas de Cataluña. Las Cuencas Internas de Cataluña agrupan la vertiente oriental de la red hidrográfica de Cataluña e incluye las cuencas de los ríos Llobregat, Ter, Muga, Daró, Fluviá, Francolí, Foix, Besós, Gayá, Tordera y Riudecañas, así como la totalidad de las ramblas costeras comprendidas entre la frontera con Francia y el desagüe del río Cenia. La legislación sobre Volúmenes y Condiciones Ecológicas Mínimas contempladas por dicho plan hidrológico cita lo siguiente “Provisionalmente y al margen de los espacios de interés natural, en los tramos de río con caudal continuo se dejará circular un caudal mínimo del 5% del módulo anual de 10
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Medidas correctoras
años consecutivos, superior a 50 l/s, teniendo en cuenta su variabilidad temporal natural". A continuación se adjunta una tabla facilitada por la Generalitat Catalana a cerca del caudal medio y caudal en un año excepcionalmente seco de algunos de los ríos que forman Las Cuencas Internas de Cataluña. Datos correspondientes a los últimos 10 años.
Tabla 9. Caudal medio y caudal en un año extremadamente seco de algunos de los ríos que componen Las Cuencas Internas de Cataluña.
El caudal medio anual del rio Francolí en los últimos 10 años es de 1,18 m3/s, el caudal mínimo exigido por el Plan Hidrológico Catalán de acuerdo al criterio del 5% establecido es de 0,06 m3/s superior a los 50 l/s establecidos también por dicho plan. El caudal de reposición a sacar del río es de 0,017 m3/s lo que supondría un 28% del caudal mínimo y un 1,44% del caudal medio anual del río. Incluso para un año extraordinariamente seco, el río Francolí tiene un caudal de 0,07 m3/s, para el cual el caudal de agua de reposición supondría un 24,3%. Por lo tanto el impacto por disminución de caudal por debajo de límites admisibles debido a la toma de agua para la reposición de pérdidas de agua en la torre no tendría una importancia excesiva. Como método de precaución, y a pesar de los cálculos anteriores en los que se ve que el caudal extraído por el río no afecta de forma
305
Medidas correctoras
importante al caudal mínimo a mantener, se instalarán dos depósitos de agua para su uso en caso de necesidad por causar un impacto importante sobre el cauce del río.
2.2 Alteración de la calidad del agua -
Fase de construcción Tomando las oportunas medidas preventivas mediante un aislamiento correcto de las obras y con una correcta retirada de vertidos y sobrantes de movimientos de tierras fuera de la ribera del río, el impacto será reducido considerablemente. Deberán extremarse al máximo las precauciones para no incorporar al agua productos tóxicos tales como aceites o sustancias químicas, dado que éstos podrían llevar asociados impactos ambientales temporales de magnitud considerable sobre la calidad de las aguas y las condiciones biológicas de las mismas. Si se siguen con rigor las medidas cautelares oportunas de aislamiento de obras respecto al río y de manejo de diversos productos que pudieran alterar las condiciones de las aguas, el impacto producido por la contaminación de las aguas superficiales por vertidos accidentales debidos a pérdidas de aceite de la maquinaria o por vertido del hormigón sobrante no será significativo.
-
Fase de funcionamiento Para el control de la calidad del agua devuelta al río, está prevista la instalación de un conductímetro, un medidor de cloro residual y de un medidor de pH, así como de un medidor de temperatura para controlar la temperatura de vertido al río.
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Programa de vigilancia ambiental
C A P Í T U L O VI: Programa de vigilancia ambiental
El Programa de vigilancia Ambiental puede definirse como el proceso de control y seguimiento de los aspectos medioambientales del Proyecto. Su objetivo es establecer un sistema que garantice el cumplimiento de las medidas protectoras y correctoras contenidas en el Estudio de Impacto Ambiental. Además, el Programa debe permitir la valoración de los impactos que sean difícilmente cuantificables o detectables en la fase de Estudio pudiendo diseñar nuevas medidas correctoras en el caso de que las existentes no sean suficientes. La finalidad básica del seguimiento y control consistirá en evitar y subsanar en lo posible los principales problemas que puedan surgir durante la ejecución de las medidas protectoras y correctoras, en una primera fase previniendo los impactos y en una segunda controlan do los aspectos relacionados con la recuperación, en su caso, de las infraestructuras que hayan podido quedar dañadas y con la comprobación de la efectividad de las medidas aplicadas. Se llevarán a cabo una serie de procesos de control y seguimiento que se han agrupado en las fases de construcción y funcionamiento. De manera general, señalar que las nuevas instalaciones se incluirán en el alcance del Sistema de Gestión Medioambiental de acuerdo con la norma UNE-EN ISO 14001:2004 disponible actualmente en el C.I. Tarragona. FASE DE CONSTRUCCION En general, durante la construcción del Proyecto se realizará un control permanente de la obra de manera que se garantice que ésta se realiza de acuerdo con lo
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Programa de vigilancia ambiental
indicado en el apartado correspondiente de medidas protectoras y correctoras en la construcción. A continuación se describen las actuaciones que se propone llevar a cabo para la vigilancia de las labores a realizar durante la construcción del Proyecto. Actuaciones de carácter general - Se incorporará al Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares de las obras, previamente al inicio de los trabajos, el conjunto de las medidas propuestas. El objetivo de esta medida es asegurar que la empresa licitante tenga conocimiento de todas ellas y quede obligada contractualmente a su aplicación. - Se contará con todos los permisos y autorizaciones de paso, ocupación, uso, vertido, etc., necesarios para el inicio de las obras, otorgados por las administraciones competentes en las distintas materias. - Será necesario establecer los cauces y pautas de información a las administraciones locales y a la opinión pública para garantizar la transparencia informativa. - Antes de su entrega definitiva, se efectuará una revisión completa de las obras, a fin de tener de llevar a cabo, en su caso, las medidas adecuadas para la corrección de los impactos que no hubieran sido tratados durante los trabajos, y de determinar el estado en que quedan las superficies antes del inicio de la fase de explotación. - Para el seguimiento del control ambiental durante la fase de construcción se recomienda la presencia de una supervisión medioambiental encargada de asesorar a la Dirección de Obra sobre la materia.
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Programa de vigilancia ambiental
Supervisión del terreno utilizado y respeto al balizamiento durante las obras. El control de la supervisión del terreno utilizado y respeto al balizamiento se realizará mediante las siguientes actuaciones.
-
Instalación de un cerramiento con carteles indicativos de advertencia de
prohibido el paso a personas ajenas a la obra tanto en las áreas de trabajo como en los accesos temporales que se construyan provisionalmente para obras. - Instalación de un cerramiento con carteles indicativos de advertencia de prohibido el paso a personas ajenas a la obra tanto en las áreas de trabajo como en los accesos temporales que se construyan provisionalmente para obras. - Limpieza periódica y retirada del material acumulado dentro del perímetro de las obras, de los viales adyacentes a la obra y utilizados por la maquinaria que interviene en la construcción del Proyecto. - Se comunicará a la Jefatura de Obras el estado del terreno y el balizamiento y la eficacia de las medidas adoptadas, para en su caso, tomar las medidas adecuadas y proceder a subsanar las desviaciones encontradas. - Frecuencia: para comprobar el cumplimiento de estas medidas se realizarán semanalmente inspecciones visuales del estado de las diferentes áreas de trabajo, terreno ocupado, depósito y retirada de materiales de excavación. Supervisión del terreno al finalizar las obras - Se vigilará la eliminación adecuada de los materiales sobrantes de las obras, una vez finalizadas éstas, y la restitución de caminos o cualquier tipo de infraestructura que haya podido resultar dañada. - Se controlará la correcta ejecución de las distintas etapas de la restauración paisajística: laboreos superficiales, corrección edáfica, ahoyado, siembras y
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Programa de vigilancia ambiental
plantaciones, instalación de tutores, riegos, etc. En concreto se revisarán los materiales a emplear para la reposición de la cubierta vegetal en las zonas a revegetar, incluyendo semillas o plantas, y se vigilará que efectúen las plantaciones y siembras en aquellos lugares donde sean necesarias, así como se realizan en el momento adecuado para lograr su supervivencia y correcto desarrollo. - Se comunicará a la Junta de Obras el estado del terreno y la eficacia de las medidas adoptadas, para en su caso, tomar las medidas adecuadas y proceder a subsanar las desviaciones encontradas.
- Frecuencia: para comprobar el cumplimiento de estas medidas se realizarán semanalmente inspecciones visuales del estado de las diferentes áreas del trabajo durante la restauración del terreno. Elección de equipos y maquinaria a utilizar. El control de la elección de los equipos y maquinaria a utilizar durante la fase de construcción se llevará a cabo con las siguientes actuaciones: - Siempre que se contrate maquinaria y equipos que se vayan a utilizar en el Proyecto, se verificará que los mismos disponen de todos los permisos y certificados de homologación CE, según con la normativa vigente que han superado las inspecciones técnicas de vehículos correspondientes y que disponen de los carteles, paneles y marcajes según la reglamentación vigente. - Se comunicará el estado de estos permisos, inspecciones, marcajes de la maquinaria y vehículos empleados, así como la detección de anomalías, en su caso, a la Jefatura de Obras para tomar las medidas adecuadas y proceder a subsanar las desviaciones encontradas.
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Programa de vigilancia ambiental
Operaciones de mantenimiento en lugares específicos. El control de las operaciones de mantenimiento de los vehículos y maquinaria se llevará a cabo mediante las siguientes actuaciones: - Se comprobará que las labores de mantenimiento se realizan dentro de la zona específica y común habilitada para tal fin; y en su caso, de la autorizada motivadamente por la Jefatura de Obras por indisponibilidad de maquinaria y vehículos. - Así mismo se comprobará el estado del suelo y de su impermeabilización en estas áreas de recogida de efluentes. Estudio de impacto ambiental
-
Estos aspectos serán comunicados a la Jefatura de Obras para tomar las
medidas adecuadas y proceder a subsanar las desviaciones encontradas; así como de las zonas autorizadas motivadamente por dicha Jefatura.
- Frecuencia: Después de realizar las tareas de mantenimiento que puntualmente pudieran darse. Medidas destinadas a evitar la producción de polvo El control de las medidas destinadas a evitar la producción de polvo se llevará a cabo con las siguientes actuaciones: -
Siempre que se lleven a cabo operaciones de excavación, carga y descarga de
materiales susceptibles de producir polvo; y siempre que éstas sean necesarias, se verificará que se realizan de acuerdo a la planificación prevista por la Jefatura de Obras.
-
Así mismo se comprobará que la maquinaria y vehículos siguen los
recorridos previstos por los viales existentes y que se efectúa el riesgo y humectación de materiales convenientemente.
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Programa de vigilancia ambiental
-
Se comunicará el cumplimiento de estas medidas y su eficacia a la Jefatura
de Obras. Gestión de la tierra vegetal retirada El control de la gestión de la tierra vegetal retirada se llevará a cabo con las siguientes actuaciones: - Siempre que se vaya a efectuar la limpieza de cualquier zona donde se vaya a efectuar trabajos por primera vez se comprobará la correcta retirada y colocación de tierra vegetal separadamente del resto de materiales excavados en lugares definidos.
- Se comprobará el estado de la tierra vegetal, y el riego de la misma para mantener las condiciones adecuadas de humedad.
- Se verificará la reutilización de la tierra vegetal siempre que sea posible en las infraestructuras asociadas al Proyecto. Se comunicará a la Jefatura de Obras la gestión de la tierra vegetal retirada. Medidas destinadas e evitar vertidos a cauces suelos y otros lugares El control de los vertidos, suelos u otros lugares no destinados a tal fin se llevará a cabo con las siguientes actuaciones: -
Comprobación y seguimiento de que el lavado de maquinaria, mantenimiento y reportaje de la misma se efectúan en las zonas habilitadas para tal fin y autorizadas en su caso.
-
Verificación de que las instalaciones existentes en la obra para la recogida y tratamiento de las aguas sanitarias del personal que trabaja en la misma son mantenidas y utilizadas adecuadamente.
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Programa de vigilancia ambiental
-
Verificación de que las zonas de acopio y almacenamiento de residuos se encuentran situados en las áreas definidas, fuera de zonas de escorrentía y de la red de recogida de aguas pluviales.
-
Se verificará la canalización de las aguas pluviales a una balsa de decantación, para evitar la afección al cauce de la Rambla de Gorguel. Estudio de impacto ambiental
-
Se inspeccionará visualmente el terreno para comprobar que no se realiza ningún vertido.
-
Comunicación del estado de la red de pluviales y sistema de recogida de aguas sanitarias a la Jefatura de Obras para tomar las medidas adecuadas y proceder a subsanar las desviaciones encontradas.
-
Frecuencia: Semanal o quincenal en caso de no detectar anomalías.
Gestión de residuos de obra y materiales sobrantes El control de la gestión de residuos de obra y materiales sobrantes se llevará a cabo con las siguientes actuaciones: -
Inspecciones visuales periódicas para examinar las zonas de acopio y almacenamiento de los distintos residuos producidos en las obras, estado de limpieza y medida de seguridad en dichas zonas; y que no se han habilitado otras zonas diferentes a las planificadas para el depósito de los distintos residuos y materiales generados durante esta etapa de construcción.
-
Revisión de que los recipientes/envases de residuos están convenientemente etiquetados; y que ha sido eliminada cualquier otra etiqueta en caso de reutilización de envases.
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Programa de vigilancia ambiental
-
Examen de que los distintos envases/recipientes y en su caso sus cierres se encuentran en perfecto estado.
-
Comprobación de que se cumplimentan y archivan todos los documentos necesarios, de acuerdo a la legislación vigente, sobre gestión de residuos. Estudio de impacto ambiental
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Frecuencia: Semanalmente para comprobar que la gestión de los residuos (manipulación, acopio) se realiza adecuadamente y siempre que sea necesario se llevaran a cabo las anotaciones y comprobaciones documentales sobre la gestión de los distintos residuos, de acuerdo a los documentos en vigor.
-
Verificación de que todos los residuos y materiales sobrantes se entregan a transportistas y gestores autorizados.
-
Comprobación de que los materiales sobrantes, de excavaciones, desbroces, y residuos de obras considerados no peligrosos se depositan en vertederos específicamente autorizados por la autoridad competente.
-
Se comunicará a la Jefatura de Obras el estado de la gestión de residuos en la obra, para que en su caso se adopten las medidas necesarias.
-
Frecuencia: Semanalmente para comprobar que la gestión de los residuos (manipulación, acopio) se realiza adecuadamente y siempre que sea necesario se llevaran a cabo las anotaciones y comprobaciones documentales sobre la gestión de los distintos residuos, de acuerdo a los documentos en vigor.
Información a los trabajadores de normas y recomendaciones -
El control de la información a los trabajadores de las normas y recomendaciones para el manejo de materiales y sustancias potencialmente contaminadoras se llevará a cabo con las siguientes actuaciones:
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Programa de vigilancia ambiental
-
Se controlará el cumplimiento de la programación y planificación de los cursos.
-
Se llevará a cabo el examen periódico de la documentación que integra el curso de formación (prevención de riesgos, calidad y medio ambiente) y actualización de la misma, en caso necesario.
-
Se verificará que la relación de personas que forman parte de los trabajos de construcción han recibido los cursos programados. Estudio de impacto ambiental
-
Se comunicará a la Jefatura de Obras de que todo el personal ha recibido la formación pertinente; y en caso de nuevas incorporaciones, o renovación del curso indicar fechas previstas a la realización del mismo de manera programada.
-
Se comprobará que los carteles indicativos sobre medidas de seguridad y protección al medio ambiente se encuentran en los lugares especificados.
-
Se llevará a cabo el archivo y registro de la asistencia a los cursos de formación y entrega de documentación a todo el personal.
-
Se llevará a cabo el archivo y registro de fichas de seguridad de materiales y sustancias potencialmente contaminadoras.
-
Se comunicará a la Jefatura de Obras de que todo el personal ha recibido la formación pertinente; y en caso de nuevas incorporaciones, o renovación del curso indicar fechas previstas a la realización del mismo de manera programada.
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Programa de vigilancia ambiental
-
Frecuencia: Anual y siempre que se incorpore una nueva persona a los trabajos relacionados con la construcción del Proyecto; y exista la necesidad motivada, de impartirlo de nuevo a todo el personal, por cambios normativos, o incorporación de materiales y sustancias potencialmente contaminadoras no previstas.
Estacionalidad de los trabajos y permeabilidad del territorio La vigilancia del cumplimiento de las condiciones sobre estacionalidad de los trabajos y permeabilidad del territorio se llevará a cabo con las siguientes actuaciones: -
Diariamente siempre que se realicen obras para la construcción de las infraestructuras asociadas al Proyecto se comprobará visualmente el estado de las Estudio de impacto ambiental pistas de trabajo y que no existen interrupciones ni obstáculos en los servicios existentes, así como que estos funcionan durante los trabajos de construcción.
Cumplimiento de las medidas de protección contra incendios. La vigilancia del cumplimiento de las medidas de protección contra incendios se llevará a cabo con las siguientes actuaciones: -
Se comprobará semanalmente que los equipos y carteles contra incendios están operativos y se encuentran en las zonas previstas.
-
Asimismo, se verificará que las zonas con potencial riesgo de incendio están exentas de materiales, distintos a los originariamente previstos, que puedan originar una potencial combustión.
-
Se visualizarán las distintas zonas de trabajo para comprobar que no se encienden fuegos en lugares no acondicionados para tal fin.
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Programa de vigilancia ambiental
Cumplimiento de las condiciones de protección del patrimonio arqueológico La vigilancia del cumplimiento de las condiciones de protección del patrimonio arqueológico se llevará a cabo con las siguientes actuaciones: - Al inicio de las obras, y durante la ejecución de las mismas siempre que existieran indicios de presencia de restos arqueológicos, se llevará a cabo el control arqueológico de los movimientos de tierra que se realicen, de acuerdo a lo que establezca la autoridad competente de la CARM. - Se examinarán las excavaciones y se comunicará a la Jefatura de Obras en caso de que se observen indicios de restos arqueológicos; para que sean tomadas las medidas oportunas. - Se registrarán y archivarán las comunicaciones mantenidas con las autoridades competentes y las actuaciones realizadas. Informes Semestralmente se elaborará un informe sobre el Programa de vigilancia Ambiental del Proyecto. En situaciones especiales, cuando se presentan circunstancias o sucesos excepcionales que impliquen deterioros ambientales o situaciones de riesgo, se emitirá un informe especial que recoja el alcance, las actuaciones cometidas, el seguimiento de dichas actuaciones, y el control del suceso de riesgo ambiental que potencialmente pueda darse hasta volver a la situación de operación normal de la construcción del Proyecto.
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Programa de vigilancia ambiental
FASE DE FUNCIONAMIENTO El Programa de Vigilancia Ambiental propuesto para el funcionamiento de las instalaciones del Proyecto está íntimamente ligado a la vigilancia ambiental que se lleva a cabo actualmente en la Refinería y comprende el control y seguimiento de los aspectos medioambientales más importantes asociados al funcionamiento de las instalaciones: - Contaminación atmosférica. - Impacto por funcionamiento de torres de refrigeración - Impacto por generación de olores - Contaminación acústica - Contaminación de las aguas superficiales por el vertido. - Contaminación del suelo y las aguas subterráneas - Gestión de residuos Control y Seguimiento del impacto ambiental producido por las torres de refrigeración El objeto de este programa de control es comprobar los efectos ambientales producidos por las torres de refrigeración de la instalación. Para ello se llevarán las siguientes actuaciones: - Verificación de la altura y extensión de los penachos de vapor. - Determinación de la deposición de sales en el entorno de las torres de refrigeración. El programa se desarrollará anualmente, mediante cuatro campañas de medida, una en cada estación del año.
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Programa de vigilancia ambiental
a) Verificación de la altura y extensión de los penachos de vapor: La verificación de la altura y extensión de los penachos se llevará a cabo mediante fotografías que permitan determinar sus dimensiones y dinámica de la formación; para ello se registrarán las condiciones meteorológicas durante cada una de las campañas y los parámetros de operación de las torres de refrigeración. b) Determinación de la deposición de sales en el entorno de las torres de refrigeración. La vigilancia de la deposición de sales producida por las torres de refrigeración de la instalación se llevará a cabo mediante un programa de toma de muestras mediante captadores de partículas sedimentables en un radio de 300 a 500 m en torno a las torres de refrigeración. Dicho programa se realizará durante el primer año posterior a la entrada en funcionamiento del Proyecto.
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Programa de vigilancia ambiental
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Material empleado
C A P Í T UL O I: Material empleado
En este apartado se citan las distintas herramientas empleadas para la elaboración de este proyecto: -
Microsoft office Word Excel
-
CAD AutoCad Solid Edge
-
FlowSelex (selección del modelo de bomba)
-
Fan – Howden (selección del modelo de ventilador)
-
Hamon (diseño de la torre , estudio de los niveles de ruido)
-
Diagramas psicrométricos
-
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Material empleado
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Legionela
C A P Í T U L O II: Legionela
El 18 de enero de 1977, los científicos identificaron una bacteria previamente desconocida, como la causa de la misteriosa infección de la enfermedad del legionario, bacteria que se denominó Legionela o Legionella pneumophila. Este nombre compuesto es un derivado de "legionarios" y de la afectación preferencial a los pulmones (produciendo neumonía). Legionella o Legionela, es una bacteria Gram negativa con forma de bacilo. Viven en aguas estancadas con un amplio rango de temperatura. Su crecimiento se ve favorecido por la presencia de materia orgánica. Requiere oxígeno para respirar y posee un flagelo para desplazarse.
Figura 1. Legionella pneumophila
La enfermedad tiene dos formas distintas: -
La enfermedad del legionario es el nombre de la forma más severa de infección, que cursa con neumonía.
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Legionela
-
Fiebre de Pontiac que es una enfermedad más leve.
Se considera que de 8.000 a 18.000 personas sufren la legionelosis en los EE. UU. cada año. La epidemia normalmente aparece en verano o a principios de otoño, pero los casos pueden suceder a lo largo de todo el año. Alrededor de un 5% a un 30% de las personas que sufren la legionelosis fallecen.
Sintomatología Los pacientes con legionelosis tienen normalmente fiebre, escalofríos y tos. Las pruebas de laboratorio enseñan que los riñones de estos pacientes no funcionan correctamente. Es difícil distinguir la enfermedad del legionario de otros tipos de neumonía simplemente por los síntomas; se necesitan otras pruebas para establecer su diagnóstico. Las personas con fiebre de Pontiac sufren fiebre y dolores musculares y no tienen neumonía. Tardan en recobrarse de 2 a 5 días sin tratamiento. El tiempo que transcurre desde la exposición del paciente a la bacteria y el comienzo de la enfermedad del legionario es de 2 a 5 días; para la fiebre de Pontiac, el plazo es menor, generalmente desde horas hasta 2 días.
Diagnóstico A pesar de su fácil crecimiento en los sistemas de agua, es bastante difícil de cultivar in vitro. Como consecuencia, la mayoría de los diagnósticos se basan en técnicas serológicas para detectar el aumento de anticuerpos. El diagnóstico de la legionelosis requiere una prueba especial que no se realiza de forma rutinaria en las personas que tienen fiebre o neumonía. Por lo tanto, el médico debe considerar la posibilidad de legionelosis con vistas a obtener las pruebas adecuadas.
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Legionela
Existen diversos tipos de pruebas. Las más útiles detectan la bacteria en el moco, encuentran antígenos de legionela en la orina o comparan los niveles de anticuerpos con la legionela en dos muestras sanguíneas obtenidas de 3 a 6 semanas.
Epidemiología La legionela se puede encontrar en diversos tipos de sistemas de agua. No obstante, la bacteria se reproduce en grandes cantidades en las aguas calientes y estancadas (32°- 40°C), como las de ciertos sistemas de conducción de agua y tanques de agua caliente, torres de refrigeración y condensadores evaporativos de grandes sistemas de aire acondicionado y en los remolinos de agua de los balnearios. Las personas de cualquier edad pueden contaminarse de la enfermedad del legionario, pero la enfermedad afecta más frecuentemente a las personas de edad media o mayores, particularmente a aquellos que fuman o tienen enfermedades crónicas pulmonares. Los brotes de legionelosis aparecen cuando las personas han inhalado aerosoles que contienen agua (por ejemplo, los procedentes de las torres de agua para refrigeración de aire acondicionado, fuentes, aspersores de riego, duchas) contaminados con la bacteria de la legionela. Las personas se pueden exponer a estos aerosoles en casa, lugares de trabajo, hospitales y lugares públicos. La legionelosis no se transmite de persona a persona y no hay pruebas de infección de la enfermedad en los aires acondicionados de los coches o en las unidades de aire acondicionado domésticas. Un brote de legionelosis tuvo lugar en julio de 2001 en Murcia, España, con 6 muertos y más de 600 afectados. El foco fue localizado en cuatro torres de ventilación: dos en El Corte Inglés, una en las consejerías de Sanidad y Agricultura, y otra en el palacio de San Esteban.
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Legionela
Tratamiento La Eritromicina y el levofloxacino son los antibióticos actualmente recomendados para tratar a las personas que sufren la enfermedad del legionario. En los casos más severos, se puede utilizar asociada como un segundo medicamento la rifampicina. La enfermedad de Pontiac no requiere un tratamiento específico.
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Filtro riñón
C A P Í T U L O III: Filtro riñón
El paquete de relleno de la torre de refrigeración, así como las superficies de transferencia de calor quedan seriamente afectadas por materiales en suspensión. Esto puede hacer que el rendimiento se reduzca en un 40% y aumente el consumo energético en un 70%. Las partículas en suspensión provienen de las siguientes fuentes: transportadas en el aire, crecimiento biológico, corrosión, precipitación de carbonatos. Éstas forman una capa aislante que limita la transferencia de calor. La solución El diseño del filtrado de corriente lateral se encuentra entre un 6 y un 15% del caudal total y siempre que se aplique el micraje correcto, reducirá problemas de incrustaciones, dejará de consumir hasta un 40% de energía innecesaria, hará que disminuya la dosis de productos químicos y el tiempo de inactividad, además de los costes de mantenimiento. Para este proyecto el filtro escogido será de la marca Arkal el modelo "Spin Klin de disco estriado" cuyo proceso de filtrado y contra-lavado es el siguiente: Proceso de filtrado Los discos “Spin Klin” se encuentran apilados en columna, van codificados por colores según su tamaño en micras y se colocan de acuerdo a las necesidades para filtrar agua. El montaje de la columna dispone de una unidad de compresión por muelle y de un émbolo interno que funciona en modos de contra-lavado o alternando filtrados.
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Filtro riñón
Dicho montaje está especialmente diseñado para comprimir el elemento del filtro. En el interior de la columna, hay un muelle que, junto con la diferencia de presión, se encarga de comprimir fuertemente los discos durante el proceso de filtrado, forzando el agua a fluir entre las estrías de las partes sólidas.
Figura 2. Proceso de filtrado del filtro “Spin Klin¨
Proceso de contra-lavado Las unidades alternas del sistema “Spin Klin” entran en el funcionamiento de contra-lavado activados por un comando predefinido (diferencial de presión o tiempo). Al abrirse el drenaje de forma automática, se cierra la válvula de admisión. Durante el proceso de contra-lavado, se afloja el muelle de compresión. El émbolo de la columna asciende, liberando la presión sobre los discos. En el centro de la columna y en dirección contraria a las toberas se bombean chorros tangenciales de agua limpia a gran presión. Los discos giran sin obstrucción y liberan las partes sólidas atrapadas. Entonces
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Filtro riñón
se mueven las partes sólidas por chorro de agua de forma rápida y eficiente a través del drenaje.
Figura 3. Proceso de contra-lavado
Figura 4. Esquema de la instalación de filtrado.
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Filtro riñón
Figura 5. Filtro “Spin Klin”
Resultados El micraje exacto de filtrado garantiza que tan sólo las partículas inferiores a un tamaño determinado sean recicladas en el bucle de refrigeración. Una de las extraordinarias ventajas de un correcto sistema de filtrado es el ajuste al caudal requerido, además de la flexibilidad del calibre de filtrado. Las ventajas del "sistema Spin Klin de disco estriado" son las siguientes -
Purga: Normalmente se ajusta el contra-lavado de forma que el orificio automático de purga pueda funcionar.
-
Azoteas: Un porcentaje muy elevado de los equipos de refrigeración están instalados en las azoteas. En este caso, el diseño ultraligero, de reducido tamaño y modular es extremadamente eficaz.
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Filtro riñón
-
Resistente a la corrosión: El agua de las torres de refrigeración es salina, pero los filtros de plástico técnicamente avanzados son inmunes a la corrosión.
-
Equipos de tamaño reducido para espacios limitados.
-
Micraje de filtrado fino garantizado.
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Filtro riñón
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Hojas de datos
C A P Í T U L O IV: Hojas de datos
A continuación se muestran las hojas de datos de los equipos empleados en este proyecto, proporcionadas por sus respectivos fabricantes. Se incluyen las hojas de datos de:
-
Dispersor Francés (Esindus)
-
Separadores de gotas de ondas (Esindus)
-
Relleno SNCS 20 (Esindus)
-
Tuberías de acero al carbono (Industrias Lekue)
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DISPERSOR FRANCES
Producto Dispersor para agua caliente/fría en aplicaciones de flujo en contracorriente.
Alcance de aplicación Torres de refrigeración de tiro mecánico en contracorriente, ya sea en tiro natural o tiro mecánico.
Montaje Tubos de PVC: anillo pegado + roscachapa Coelctores de acero: Atornillado Otros: Con dos flejes (uno en cada extremo del anillo).
Montaje: Support American Type model 201.02.001
Splash Plate 201.02.005
Support Ring 201.02.006
Nozzle 201.02.004
ACETAL
ACETAL
PS CHOC
PP
dark grey to black
dark grey to black
dark grey to black
several
Material Colour
Advantages Light and tense structure. Good fouling resistance. Non clogging Gravity (non high pressure required)
www.esindus.es
[email protected]
ESINDUS S.A.
SEPARADORES DE GOTAS DE ONDAS
Producto Paquete de ondas de separadores de gotas con forma doble « S ». Rígidos formados por ondas de PVC a diferente distancia según rendimiento y clips distanciadores.
Principales aplicaciones Reducción de arrastres en aguas industriales, agua de mar. Lavado de gases.
Especificación de las ondas Material
PVC
-
-
-
Clase fuego
M2
-
-
-
Máx. Tª de agua
58°C
-
-
-
blanco-gris claro
-
-
-
Color
Datos técnicos Altura de onda Largo estándar Ancho estándar Altura estándar
17 cm según proyecto 450 mm 1 lecho 22 cm (incluso clip) 2 lechos 44 cm (incluso clips)
Rendimiento tipo (se verifica en cada proyecto) •1 lecho a 45 mm •1 lecho a 25 mm •1 lecho a 20 mm ó •2 lechos (45+25)
ESINDUS, S.A. Avda. Manoteras 42 28050 Madrid España
0.01% caudal 0.001% caudal 0.0005% caudal
Ventajas Estructura ligera y rígida. Buena resistencia al ensuciamiento Buen comportamiento con ultravioletas. Buen comportamiento frente a hidrocarburos. Fácil limpieza
tel: 34 91 767 09 66 fax : 34 91 767 12 40
Relleno SNCS20
Producto Paquete de estructura alveolar formado por hojas termoformadas (de PVC rígido) pegadas.
Principales aplicaciones Refrigeración de aguas industriales. Decantación lamelar. Lavado de gases.
Especificación del material
Clase fuegp
M2
-
Max. Tª agua
58°C
71°C
gris-negro
gris-negro
Color
Datos técnicos
-
M1
80°C gris-negro
62°C blanco-gris claro
Ventajas
Altura de onda Largo estándar Ancho estándar Altura estándar
20 mm 2000 mm 500 mm 500 mm
Estructura ligera y rígida.
Tasa de vacío Superfície específica Peso/m3 Resistencia Sólidos Suspensión Resistencia al fuego:
> 95% 154 m2/m3 +/- 5% 20 à 50 kg/m3 50 ppm continuo 100 ppm picos autoextinguible
Buen comportamiento frente a hidrocarburos.
Buena resistencia al ensuciamiento Buen comportamiento con ultravioletas.
ESINDUS, S.A. Avda. Manoteras S/N Calle 3 28050 Madrid España
tel: 34 91 767 09 66 fax : 34 91 767 12 40
Una Empresa Andaluza TUBERIA ACERO CARBOO SOLDADO LOGITUDIAL DI 2458 Y API 5L GR.B DIN 2458 ST37.0 DIN 1626
DIMENSIONES PULGADAS 7” 8” 8” 10” 10” 12” 12” 14” 16” 16” 18” 18” 20” 20” 24” 24” 28” 30” 32”
DIAMETRO EXTERIOR 193,7 219,1 219,1 273 273 323,9 323,9 355,6 406,4 406,4 457 457 508 508 609,6 609,6 711,2 762 818,8
ESPESOR mm 4 4 6,35 4 6,35 4 6,35 6,35 6,35 9,52 6,35 9,52 6,35 9,52 6,35 9,52 9,52 9,52 9,52
CÓDIGOS 11226175 11226200 11226273 11226323
PRECIO €/m 62,12 53,33 66,18 82,51 -
API 5L GR.B EXTREMOS BISELADOS PRECIO CÓDIGOS €/m 120,42 11226219635 143,31 11226273635 178,60 11226323635 206,06 11226355635 228,59 11226406635 331,82 11226406952 263,39 11226457635 367,12 11226457952 281,46 11226508635 448,01 11226508952 429,93 11226609635 831,48 11226609952 913,69 11226711952 1115,73 11226762952 1099,98 11226818952 10 ABRIL 2012
(*) PRECIOS ORIETATIVOS SUJETOS A VARIACIÓ SI PREVIO AVISO, RECOMEDAMOS COSULTAR.
LA PRESENTE OFERTA SERA VALIDA HASTA FIN DE EXISTENCIAS. LA EMPRESA NO SE HACE RESPONSABLE DE LOS POSIBLES FALLOS TIPOGRAFICOS EN QUE SE HAYA PODIDO INCURRIR. ESTOS PRECIOS SE ENTIENDEN PARA MATERIAL SITUADO EN NUESTROS ALMACENES. T:\TARIFAS LEKUE\INDUSTRIAL\TARIFA INDUSTRIAL ACTUAL.doc
4
Hojas de datos
340
Catálogos
C A P Í T U L O V: Catálogos
A continuación se muestran los catálogos:
-
Medidores para el análisis de agua empleados (AC en el diagrama de flujo)
-
Bomba elegida para este proyecto (12HDX17A) del fabricante FlowServe
341
Catálogos
342
Transmisores analíticos
THORNTON Líder en el análisis de agua pura
Transmisores M300 Conductividad / Resistividad pH / ORP Oxígeno disuelto Ozono disuelto Flujo / Flujo total
Transmisores M300 para un análisis de líquidos exhaustivo
Transmisores M300
La referencia para la medición en el tratamiento de agua pura La gama M300 de instrumentos analíticos de proceso de METTLER TOLEDO THORNTON ofrece modelos monocanal, multicanal y multiparámetro para la medición de la conductividad / resistividad, el pH / ORP, el oxígeno disuelto, el ozono y el caudal. Tanto la carcasa ¼ DIN como la ½ DIN permiten un cómodo montaje sobre panel, pared o tubería. Características I Gran pantalla retroiluminada de cuatro líneas I
Modelo compacto ¼ DIN para montaje en panel con sellado de panel NEMA 4X, IP65
Modelo robusto ½ DIN para montaje en pared con cubierta posterior NEMA 4X, IP65 I Protección con contraseña a dos niveles seleccionable por el usuario I Diagnóstico de sensor de pH en línea I Control PID interno con relé o salida analógica I Puerto USB para configuración y adquisición de datos I Entradas de sensor directas para todos los parámetros I Compatible con los sensores Thornton existentes I Conectores de terminales de conexión para un cableado sencillo I Fuente de alimentación universal CA / CC I Varios idiomas: inglés, francés, alemán, italiano, español I Conforme con CE, cumple con la normativa UL para su uso en EE. UU. y Canadá I
Aplicaciones Tratamiento de agua pura y ultrapura para la limpieza de semiconductores, la generación crítica de agua de relleno por energía / vapor y agua farmacéutica. Procesamiento de semiconductores en limpiadores y bancos de trabajo para ensayos por vía húmeda con medición de la resistividad y compensación de la temperatura precisas. Control de la química de ciclo y enfriamiento de estator en centrales eléctricas con una compensación extraordinariamente precisa de la temperatura para la medición de la conductividad específica y catiónica, del pH y del oxígeno disuelto con un mantenimiento mínimo. Control de aguas farmacéuticas para cumplir los requisitos de conductividad según USP, EP y JP, con tablas integradas de límites de alarma. Regeneración, reciclaje y tratamiento de aguas residuales en las aplicaciones industriales antes mencionadas para la detección, eliminación y neutralización de contaminantes.
Selección de modelo Parámetro
Canales
Salidas
Especif. en la página*
Conductividad / resistividad
1
2 analógicas; 4 relés
3
Conductividad / resistividad
2
4 analógicas; 6 relés
3
pH / ORP
1
2 analógicas; 4 relés
4
Oxígeno disuelto, ozono
2
4 analógicas; 6 relés
5
Flujo
1
2 analógicas; 4 relés
6
Flujo
4
4 analógicas; 4 relés
6
Conductividad / resistividad, pH / ORP
* Especificaciones físicas y eléctricas en la página 7, referencias en la página 10.
2
Modelos de conductividad / resistividad M300 I I I I I I I
Modelos de uno y dos canales Medición y compensación de temperatura de máxima precisión El amplio intervalo de medición permite llevar a cabo la verificación según las normas ASTM, incluso en mediciones de agua pura Mediciones de la conductividad / resistividad con dos y cuatro electrodos Cálculo del % de rechazo en la ósmosis inversa disponible en los modelos de dos canales Lectura directa de la concentración de flujo ácido y cáustico Puntos de referencia de alarma según USP ‹645› y EP
Especificaciones de medición Especificaciones funcionales Intervalos de conductividad / resistividad Sensor constante 0,01
De 0,002 a 200 µS/cm (de 5000 Ω-cm a 500 MΩ-cm)
Sensor constante 0,1
De 0,02 a 2000 µS/cm (de 500 Ω-cm a 50 MΩ-cm)
Sensor constante 10
De 50 a 40 000 µS/cm (de 25 a 20 KΩ-cm)
Sensor de cuatro electrodos
De 0,01 mS/cm a 650 mS/cm (de 1,54 Ω-cm a 100 KΩ-cm) Es posible seleccionar la lectura en intervalos S/m equivalentes
Intervalos de concentración de HCl, NaOH, H2SO4
0-20 %, 0-15 %, 0-20 %
Intervalos TDS (CaCO3 y NaCl)
Intervalos de conductividad equivalente de cubierta
Cálculo de parámetros (2 canales)
% de rechazo, cálculos de pH en central eléctrica basados en la conductividad específica y catiónica, y CO2 basado en la conductividad catiónica y desgasificada
Resolución
Cuatro dígitos significativos, con intervalo automático
Tasa de actualización
Pantalla y salidas, una vez por segundo
Intervalo de medición de la temperatura
De -40 a 200 °C (de -40 a 392 ºF), 0,1º de resolución
Entrada de sensor de temperatura
RTD, PT1000 (PT100 con adaptador)
Compensación de temperatura
Seleccionable: Std (pureza alta estándar Thornton/Light), Light 84, Std que toma 75 °C como referencia, lineal %/°C, 50 % de glicol, 100 % de glicol, catiónica, amoníaco, alcohol isopropílico, ninguna
Distancia máxima del sensor
61 m (200 ft); 15 m (50 ft) con sensores de 4 electrodos
Rendimiento Precisión de conductividad / resistividad
±0,5 % de la lectura o 0,5 Ω (el valor mayor), hasta 18 MΩ-cm
Repetibilidad
±0,1 % de la lectura
Precisión de temperatura relativa
±0,25 ºC (±0,45 ºF)
Resolución de temperatura
0,01 °
Repetibilidad de temperatura
±0,13 °C (±0,23 °F)
Salidas (consultar las clasificaciones en la p. 7)
Monocanal
Dos canales
Puntos de referencia / alarmas
4: alto, bajo, fuera de, entre, USP, EP
6: alto, bajo, fuera de, entre, USP o EP
Relés
2 SPDT, 2 SPST de láminas
2 SPDT, 1 SPST NA, 1 SPST NC, 2 SPST de láminas
Señales de salida analógica
2
4
Entradas diferenciadas
1
2
3
Transmisores M300
Modelos de pH / ORP M300 I I I I I I
I
Entrada directa de electrodo Diagnóstico de sensor en línea para el electrodo de medición y de referencia Reconocimiento automático de la solución tampón con una extensa biblioteca de soluciones tampón Control PID interno Punto de referencia alto / bajo combinado para alarmas fuera de una banda Compensación de temperatura de la solución para efectos de ionización de agua pura, así como compensación convencional de temperatura de los electrodos Limpieza automática del sensor
Especificaciones de medición Especificaciones funcionales Intervalos de pH / ORP
De –1,00 a 15,00 pH, de –1500 a 1500 mV
Intervalo de temperatura
De -30 a +130 °C (de -22 a 266 °F)
Sensor de temperatura
RTD, PT1000 (PT100 con adaptador)
Compensación de temperatura
Automática / manual para la salida de electrodo, más coeficiente de temperatura de solución ajustable para los efectos de ionización de la solución
Tasa de actualización
Pantalla y salidas, una vez por segundo
Calibración
De 1 o 2 puntos, con reconocimiento automático de la solución tampón
Diagnóstico
Posibilidad de seleccionar la comprobación continua de la resistencia de la membrana y del diafragma de referencia o la unión (con sensores de solución a tierra)
Rendimiento Precisión relativa de pH, ORP
±0,03 pH, ±2 mV
Resolución de pH, ORP
0,01 pH, 1 mV
Precisión de temperatura
±0,25 ºC (±0,45 ºF)
Resolución de temperatura
0,1 °C
Salidas (consultar las clasificaciones en la p. 7)
4
Puntos de referencia / alarmas
4: alto, bajo, fuera de o entre
Relés
2 SPDT, 2 SPST de láminas
Señales de salida analógica
2
Entradas diferenciadas
1
Modelos multiparámetro M300 I I I I
Dos canales con campo configurable para cualquier par de parámetros de medición: Conductividad / resistividad, pH / ORP, oxígeno disuelto y/u ozono disuelto Reduce la cantidad de instrumentos y el espacio de panel necesario Cuenta con todas las prestaciones de los instrumentos monoparámetro
Especificaciones de medición Especificaciones funcionales Intervalos de conductividad / resistividad Sensor constante 0,01 Sensor constante 0,1 Sensor constante 10 Sensor de cuatro electrodos
De 0,002 a 200 µS/cm (de 5000 Ω*cm a 500 MΩ*cm) De 0,02 a 2000 µS/cm (de 500 Ω*cm a 50 MΩ*cm) De 50 a 40 000 µS/cm (de 25 Ω*cm a 20 KΩ*cm) De 0,01 a 650 mS/cm (de 1,54 Ω*cm a 100 KΩ*cm) Es posible seleccionar la lectura en intervalos S/m equivalentes Intervalos de concentración de HCl, NaOH, H2SO4 0-20 %, 0-15 %, 0-20 % Intervalos TDS (CaCO3 y NaCl) Intervalos de conductividad equivalente de cubierta OI % de rechazo 0-100 % (cálculo a partir de dos mediciones de la conductividad) Resolución de conductividad Cuatro dígitos significativos, con intervalo automático Intervalos de pH / ORP De -1,00 a 15,00 pH, de -1500 a 1500 mV; 0,01 pH y 1 mV de resolución Intervalos de oxígeno disuelto 0-20 000 ppb; 0-20 ppm, 0-200 % de saturación; 0,1 ppb de resolución Intervalos de ozono disuelto 0-5000 ppb; 0-5 ppm; 0,1 ppb de resolución Intervalo de medición de la temperatura De -40 a 200 °C (de -40 a 392 ºF), 0,1 º de resolución Entrada de sensor de temperatura RTD, PT1000 (PT100 con adaptador) Tasa de actualización Pantalla y salidas, una vez por segundo Compensación de temperatura Conductividad / resistividad Seleccionable: Std (pureza alta estándar Thornton/Light), Light 84, Std que toma 75 °C como referencia, lineal %/°C, 50 % de glicol, 100 % de glicol, catiónica, amoníaco, alcohol isopropílico, ninguna pH
Automática / manual para la salida de electrodo, más coeficiente de temperatura de solución ajustable para los efectos de ionización de la solución
Oxígeno disuelto Ozono disuelto Calibración de la conductividad / resistividad Calibración de pH Diagnóstico de pH
Automática para la permeabilidad de la membrana y la solubilidad del oxígeno Automática para la permeabilidad de la membrana y la solubilidad del ozono 1 punto; 2 puntos para sensores de 4 electrodos De 1 o 2 puntos, con reconocimiento automático de la solución tampón Posibilidad de seleccionar la comprobación continua de la resistencia de la membrana y del diafragma de referencia o la unión (con sensores de solución a tierra)
Calibración de oxígeno disuelto Calibración de ozono disuelto Distancia máxima del sensor Rendimiento Precisión Conductividad / resistividad pH, ORP Oxígeno disuelto Ozono disuelto Salidas (consultar las clasificaciones en la p. 7) Puntos de referencia / alarmas Relés Señales de salida analógica Entradas diferenciadas
Aire / comparación, cero Comparación, cero 61 m (200 ft); 15 m (50 ft) con sensores de 4 electrodos
±0,5 % de la lectura o 0,5 Ω (el valor mayor), hasta 18 MΩ-cm ±0,03 pH, ±2 mV ±1 % (±2 % con sonda de gran duración) de la lectura o ±1 ppb, precisión del sistema ±2 % de lectura o ±3 ppb, precisión del sistema 6: alto, bajo, fuera de, entre, USP o EP 2 SPDT, 1 SPST NA, 1 SPST NC, 2 SPST de láminas 4 2
5
Transmisores M300
Modelos de flujo M300 I I I I I
Modelos de uno y cuatro canales disponibles Se pueden utilizar con entradas de la mayoría de los sensores de flujo por impulsos Calculan el flujo total con una elevada resolución Se pueden configurar para el control de lotes Cálculo del % de recuperación en la ósmosis inversa disponible en el modelo de cuatro canales
Especificaciones de medición Especificaciones funcionales Intervalo de caudal
De 0 a 9999 GPM, l/min, m3/h
Intervalo de flujo total
De 0 a 9 999 999 galones, 37 850 000 litros, 37 850 m3
OI % intervalo de recuperación
De 0 a 100 %
Intervalo de velocidad de flujo
Equivalente ft/s, m/s
Intervalo de frecuencia
De 1 a 4000 Hz
Cálculo de parámetros (4 canales)
Relación, suma y diferencia de dos caudales
Resolución
4 dígitos significativos, con intervalo automático; hasta 8 dígitos para el flujo total
Tasa de actualización
Pantalla y salidas, una vez cada 2 segundos
Impulsos de entrada
Bajo 1,4 voltios (36 voltios máx.)
Rendimiento
6
Precisión
±0,5 Hz
Repetibilidad
±0,2 Hz
Salidas (consultar las clasificaciones en la p. 7)
Monocanal
Cuatro canales
Puntos de referencia / alarmas
4: alto, bajo, fuera de o entre
8: alto, bajo, fuera de o entre
Relés
2 SPDT, 1 SPST NA, 1 SPST NC
2 SPDT, 1 SPST NA, 1 SPST NC
Señales de salida analógica
2
4
Entradas diferenciadas para reinicio del total de flujo externo
1
2
Especificaciones físicas y eléctricas de todos los modelos
Especificaciones de medición Carcasa / alimentación Interfaz de usuario
LCD de 4 líneas con retroiluminación; 5 teclas táctiles
Dimensiones del modelo 1/4 DIN (Al. × An. × Prof.)
4,01 × 4,01 × 5,51 in (102 × 102 × 140 mm)
Profundidad máx. panel montado Dimensiones del modelo 1/2 DIN (Al. × An. × Prof.) Profundidad máx., panel montado
4,96 in (126 mm), sin incluir conectores enchufables 5,90 × 5,90 × 4,57 in (150 × 150 × 116 mm) 3,46 in (88 mm)
Material
Policarbonato
Peso, modelos 1/4 DIN
1,5 lb (0,7 kg)
Peso, modelos 1/2 DIN
2 lb (1 kg)
Entorno eléctrico UL
Instalación (sobretensión) categoría II
Índices / aprobaciones
Conforme con CE y UL; NEMA 4X, IP65 - 1/2 DIN montaje sobre pared y 1/4 DIN sellado de panel
Emisiones EMC
Conforme a la norma EN 55011, clase A
Alimentación
Universal 100-240 V CA; 50-60 Hz o 20-30 V CC; 5 W (en caso de pérdida de alimentación, todos los ajustes se conservan en la memoria no volátil sin baterías)
Especificaciones medioambientales Temperatura de almacenamiento
De -40 a 70 °C (de -40 a 158 °F)
Intervalo de funcionamiento a temperatura ambiente
De -10 a 50 °C (de 14 a 122 °F)
Humedad relativa
De 0 a 95 %
Salidas Salidas analógicas (según cada modelo)
Alimentación de 0/4-20 mA, alarma de 22 mA, carga máxima de 500 Ω; no aptas para el uso con circuitos de alimentación externa
Precisión de las salidas analógicas
±0,05 mA
Escalamiento de las salidas analógicas
Lineal, bilineal, logarítmica, (1, 2, 3 o 4 décadas), intervalo automático
Relés (según cada modelo)
Todos los contactos están libres de potencial, con histéresis ajustable y tiempo de retardo
SPDT, SPST NA, SPST NC
250 V CA / 30 V CC, 3 A, resistiva
SPST de láminas
300 V CC, 0,5 A, 10 W
Comunicación digital
USB, conector de tipo B, para configuración remota y adquisición de datos
Entrada diferenciada (según cada modelo)
Acepta el cierre de los contactos en seco para el reinicio remoto del total de flujo o el control PID remoto de la selección automática / manual
Control PID Pantalla
Estado automático / manual y % de salida en la línea inferior de la pantalla
Ajustes
Automático / manual, punto de referencia, banda inactiva, puntos de esquina no lineales, límites de control, ganancia proporcional, tiempo integral o de reinicio (min), tiempo de tasa o derivativo (min)
Estación manual
Controlada por las teclas de desplazamiento arriba y abajo en modo manual; selección automática / manual remota mediante entrada diferenciada
Tipos de salida de control
Una o dos señales analógicas, frecuencia—de impulsos de relés, o longitud—de impulsos de relés
7
Dimensiones de los modelos 1/4 DIN para montaje en panel
4.01” [102]
4.01 [102] 3.55” [90]
3.55” [90]
4.01” [102]
Transmisores M300
Información sobre dimensiones
4.01” [102]
Soportes de montaje 2 puestos
4.96” [126] 4.92” [125]
1.77” [45]
4.33” [110]
3.54” [90]
3.62” +0.02/ -0 [92 +0.5/ -0]
Dimensiones de los recortes del panel
3.62” +0.02/ -0 [92 +0.5/ -0]
Dimensiones en pulgadas (mm)
8
Dimensiones de los modelos 1/2 DIN para montaje en pared / panel 3.30 [84] 5.36” [136]
5.50” +0.02/ -0 [137 +0.5/ -0]
3.15” [80]
3.54” [90]
5.50” +0.02/ -0 [137 +0.5/ -0]
Dimensiones de los recortes del panel
Dimensiones del kit 1/2 DIN de montaje sobre tubería 1,57-2,36 [40-60]
Dimensiones en pulgadas (mm)
9
Transmisores M300
Información para pedidos Transmisores M300 Descripción
Referencia
Carcasa 1/4 DIN – kit de montaje en panel incluido M300
Monocanal, conductividad / resistividad
58 002 301
M300
2 canales, conductividad / resistividad
58 001 304
M300
Monocanal, pH / ORP
58 001 303
M300
2 canales, multiparámetro
58 001 306
M300
Monocanal, flujo
58 004 302
M300
4 canales, flujo
58 001 305
Carcasa 1/2 DIN – montaje en panel / pared / tubería* M300
Monocanal, conductividad / resistividad
58 002 311
M300
2 canales, conductividad / resistividad
58 001 314
M300
Monocanal, pH / ORP
58 001 313
M300
2 canales, multiparámetro
58 001 316
M300
Monocanal, flujo
58 004 312
M300
4 canales, flujo
58 001 315
* El montaje sobre panel y sobre tubería requiere los kits que se relacionan a continuación, que se venden por separado.
Accesorios Descripción
Referencia
Kit de montaje en panel para los modelos 1/2 DIN
52 500 213
Kit de montaje en tubería para los modelos 1/2 DIN
52 500 212
Módulo de calibración de conductividad
58 082 300
Adaptador de VP a estándar para calibrar la conductividad con cable de conexión VP 58 080 102 Adaptador para panel de M300 a recorte de 200 / 2000
58 083 305
Cables para sensores de conductividad* Descripción Estándar
VP**
1 ft (0,3 m)
1001-67
-
5 ft (1,5 m)
1005-67
58 080 201
10 ft (3 m)
1010-67
58 080 202
15 ft (4,5 m)
1015-67
58 080 203
25 ft (7,6 m)
1025-67
58 080 204
50 ft (15,2 m)
1050-67
58 080 205
-
58 080 206
75 ft (23 m) 100 ft (30,5 m)
1110-67
58 080 207
150 ft (46 m)
-
58 080 208
200 ft (61 m)
1120-67
58 080 209
* Sensores de 4 electrodos limitados a 50 ft. ** Solo para sensores de conductividad VP.
10
Referencia
Cables para sensores de pH / ORP / oxígeno disuelto / ozono Descripción
Referencia
pH, oxígeno disuelto**, ozono VP de 3 ft (1 m), de -30 a 80 °C
52 300 107
VP de 10 ft (3 m), de -30 a 80 °C
52 300 108
VP de 16 ft (5 m), de -30 a 80 °C
52 300 109
VP de 33 ft (10 m), de -30 a 80 °C
52 300 110
VP de 49 ft (15 m), de -30 a 80°C
52 300 144
VP de 65 ft (20 m), de -30 a 80°C
52 300 141
Temp. alta, VP de 3 ft (1 m), de -40 a 135 °C
52 300 111
Temp. alta, VP de 10 ft (3 m), de -40 a 135 °C
52 300 112
Temp. alta, VP de 16 ft (5 m), de -40 a 135 °C
52 300 113
Temp. alta, VP de 33 ft (10 m), de -40 a 135 °C
52 300 114
Temp. alta, VP de 49 ft (15 m), de -40 a 135 °C
52 300 237
Temp. alta, VP de 65 ft (20 m), de -40 a 135 °C
53 600 118
ORP AS9 de 3 ft (1 m)
10 001 0102
AS9 de 10 ft (3 m)
10 001 0302
AS9 de 16 ft (5 m)
10 001 0502
AS9 de 33 ft (10 m)
10 001 1002
** Solo para los sensores de oxígeno disuelto de gran duración 58 037 220, utilice los cables de conductividad estándar de la tabla anterior.
Soluciones estándar de calibración / verificación Descripción
Referencia
Soluciones estándar de conductividad Estándar de conductividad, 25 µS/cm, 500 ml, HCl, ±3 %
58 078 001
Estándar de conductividad, 100 µS/cm, 500 ml, KCl, ±1 %
58 078 002
Estándar de conductividad, 1000 µS/cm, 500 ml, KCl, ±1 %
58 078 003
Estándar de conductividad, 10 000 µS/cm, 500 ml, KCl, ±1 %
58 078 004
Estándar de conductividad, 100 000 µS/cm, 500 ml, KCl, ±1 %
58 078 005
Soluciones tampón estándar para pH y ORP (Redox) Tampón para pH, 4,01, 250 ml
51 340 057
Tampón para pH, 7,00, 250 ml
51 340 059
Tampón para pH, 9,21, 250 ml
51 300 193
Tampón para pH, 10,00, 250 ml
51 340 056
Tampón para ORP, 468 mV, 6 × 30 ml
51 319 058
Tampón para ORP, 220 mV, 6 × 250 ml
51 340 081
11
Módulo de calibración de conductividad M300
58 082 300
• Incluye resistencias para todos los intervalos de conductividad / resistividad y temperatura • Se puede usar con los modelos de conductividad monocanal y de 2 canales y multiparámetro • Con certificado de que la calibración cumple con la normativa de trazabilidad NIST • Permite un programa eficiente de garantía de calidad • Incluye conexión de cable estándar: (adaptador para usar con cables de conexión VP, ref. 58 080 102; se vende por separado)
www.mt.com/thornton Visite para obtener más información
Mettler Toledo Thornton, Inc. 36 Middlesex Turnpike Bedford, MA 01730 (EE. UU.) Tel. +1-781-301-8600 Fax +1-781-301-8701 Línea gratuita +1-800-510-PURE (solo EE. UU. y Canadá)
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Certificado de calidad. Desarrollo, producción y pruebas conformes a la norma ISO 9001.
Proveedor certificado de ServiceXXL.
Conforme a la normativa CE Sujeto a modificaciones técnicas © Mettler-Toledo Thornton, Inc. ML0122 Rev.E 04/09
Conforme a UL Cumple con las normas de Canadá
Bibliografía
Bibliografía: La bibliografía empleada para la realización de este proyecto se adjunta a continuación: -
CARRIER. Manual de aire acondicionado (handbook of air conditioning system design) Editorial Marocombo. Ediciones técnicas 2009.
-
Mecánica de fluidos y máquinas hidráulicas de Claudio Mataix Ediciones del Caltillo.
-
Turbomáquinas hidráulicas de Claudio Mataix. Biblioteca Comillas Ingeniería.
-
COOLING TOWER INSTITUTE. Cooling Tower Performance Curves. Compiled by performance & Technology Committee, CTI. Published by Coolin Tower Institute 4252 Richmond Avenue, Houston, Texas 77027.
-
HYDRAULIC INSTITUTE. American National Standard for Pump Intake Design. Hydraulic Institute. ANSI/HI 9.8-1998.
-
Ministerio de Industria y Energía, Secretaria general de la energía y recursos minerales. Manuales técnicos de Instrucción para conservación de energía. Torres de refrigeración.
-
FLYGT ITT. Bombas sumergibles y estaciones de bombeo. Flygt,
-
Fundamentos de transferencia de calor. Incropera DeWitt. Editorial Pearson.
-
Fundamentos de Termodinámica Técnica. José Ignacio Linares. Biblioteca Comillas.
-
Aplicaciones de Termodinámica Técnica. José Ignacio Linares. Biblioteca Comillas.
-
US DEPARTMENT OF ENERGY, EUROPUM. Pump life Cycle Costs: A guide to LCC Analysis for dumping Systems. Hydraulic Institute, 1999: US DOE, Publication.
343
Bibliografía
-
ADIQUÍMICA, Apuntes del curso “Tratamiento de Aguas”.
-
Guía Técnica para la prevención y control de la Legionelosis en Instalaciones. Ministerio de Sanidad y Política Social.
-
Seminario Torres de Refrigeración de Repsol
-
Guía de Diseño de Torres de Refrigeración de Repsol.
-
Chemical engineering, “Efective Thermal Design of Cooling Towers” by Jonny Goyal.
-
Seminario de Torres de Refrigeración de Esindus.
-
RITE normativa actual para la prevención y control de la legionelosis RD 865 / 2003.
-
Aire húmedo procesos simples y propiedades del aire húmedo (Luis Mochón Castro).
En cuanto a las páginas web visitadas: -
www.esindus.es
-
www.hamon.com
-
Cuencas internas de Cataluña: http://www.generalitatcatalana.es/cuencasinternas
-
http://www.limpiezastecnicasindustriales.com/torresrefrigeracion.html
-
http://www.msps.es/ciudadanos/saludAmbLaboral/agenBiologicos/pdfs/1_leg.p df
-
Técnicas Evaporativas, SL. Información técnico-comercial disponible en http://www.teva.es/
-
www.flowserve.com
344
PLANOS
Índice de planos
Índice de Planos
C A P Í T UL O I:
Lista de Planos
Lista de planos .................................................................................................................3
C A P Í T UL O II:
Planos
Planos ................................................................................................................................5
I
Índice de planos
II
Lista de planos
C A P Í T UL O I: Lista de planos
Plano 1: Diagrama de Bloques
Plano 2: Diagrama de Flujo
Plano 3: Instalación Hidráulica
Plano 4: Plano General
Plano 5: Plano de Implantación
3
Lista de planos
4
Planos
C A P Í T UL O II: Planos
5
600,83 1502,08
UD 100
UD 200 6 MKcal/h
3054,23
15 MKcal/h 28 ªC TORRE DE REFRIGERACIÓN 38 ªC
200,28
UD 300
UD 400
UD 500
2MKcal/h
6 MKcal/h
1,5MKcal/h
600,83
Dibujado Comprobado
Nombre Alejandro Quiroga
Fecha 29-11-11
Unidades de los caudales en metros cúbicos por hora (cuadros verdes)
150,21 Diagrama de Bloques
TORRE DE REFRIGERACIÓN
PLANO Nº 1
PLIEGO DE CONDICIONES
Índice del pliego de condiciones
Índice del pliego de condiciones
C A P Í T U L O I:
Mantenimiento preventivo
Protocolos comunes de mantenimiento preventivo para torres. ........................6 Principales puntos de atención..............................................................................6 Cerramiento del cuerpo de la torre: ....................................................6 Entradas y salidas de aire: ....................................................................7 Rellenos y separadores: .........................................................................7 Fugas de agua: .......................................................................................7 Filtro de aspiración de la bomba: ........................................................8 Válvulas: .................................................................................................8 Desconcentración y purga: ...................................................................8 Bomba de agua: .....................................................................................9 Ventiladores axiales: .............................................................................9 Repuestos ..............................................................................................................10
III
Índice del pliego de condiciones
C A P Í T U L O II:
Efectos a controlar en el agua de refrigeración
Control de pH y sales disueltas. Corrosión e incrustaciones: ..........................16 Control de especies biológicas en el agua de refrigeración. .............................19 C A P Í T U L O III:
Control de la Legionella
Control de la Legionela........................................................................................25 C A P Í T U L O IV:
Puesta en marcha y parada de la torre
Puesta en marcha de la torre ..............................................................................29 Parada de la torre ................................................................................................31 C A P Í T U L O V: Funcionamiento durante el invierno Funcionamiento durante el invierno ..................................................................33 C A P Í T U L O VI:
Normativa
Normativa .............................................................................................................35 C A P Í T U L O VII:
Programa de ejecución
Programa de ejecución ........................................................................................41
IV
Mantenimiento preventivo
C A P Í T U L O I: Mantenimiento preventivo
El mantenimiento, tanto preventivo como correctivo, resulta esencial para conseguir y prolongar las condiciones de funcionamiento eficaz de los equipos y maquinarias en general. Pero de manera especial en las torres de refrigeración, que por sus condiciones de funcionamiento y situación a la intemperie, resultan muy vulnerables a diversos agentes externos muy variables y difíciles de controlar. Es de gran importancia realizar un mantenimiento mecánico preventivo desde el arranque de la instalación. La implantación y seguimiento del mantenimiento preventivo tiene una enorme repercusión en el ahorro energético y en la vida útil de los equipos. Se puede conseguir un importante ahorro energético en las torres de refrigeración mediante equipos limpios y en buen estado. Algunos fabricantes ofrecen datos relativos a la importancia de las pérdidas de eficacia que causan las incrustaciones aparentemente leves o poco perceptibles. De modo semejante afectan a la eficacia otras anomalías comunes en máquinas poco o mal atendidas, como pueden ser: aspersores obstruidos o caídos, rellenos o separadores desplazados u obstrucciones en el flujo de aire, sentido de giro indebido de ventiladores o bombas, etc Igualmente importante es procurar mantener la vida útil del equipo durante un periodo razonable, teniendo en cuenta que un funcionamiento deficiente conllevará gastos de reparación y pérdidas por bajo rendimiento. Además, el recambio de piezas de forma prematura requiere la inversión en un nuevo equipo, lo que puede conllevar la
5
Protocolos comunes de mantenimiento preventivo para torres
necesidad de transportar piezas de considerable peso y volumen, en ocasiones con emplazamientos de difícil acceso.
Protocolos comunes de mantenimiento preventivo para torres. El RD 865/2003 y decretos autonómicos en general describen las operaciones de mantenimiento sanitario referidas a la limpieza y desinfección, además de la necesidad de llevar un Registro de Mantenimiento. El protocolo sanitario de limpieza y desinfección incluye el mantenimiento mecánico y las reparaciones, detallando las operaciones que han de preceder. A la vez que se atienden los mantenimientos con fines sanitarios, se ha de considerar también la importancia de un mantenimiento preventivo integral de los equipos. Este debe incluir el mantenimiento mecánico y eléctrico y el control de los parámetros de funcionamiento para conseguir y mantener la eficiencia y seguridad, evitar o minimizar paradas imprevistas e incluir estas operaciones de forma coordinada en el programa general de limpieza y desinfección de la torre.
Principales puntos de atención A continuación se desarrollan aspectos y detalles que conviene cuidar en los distintos elementos a revisar o intervenir:
Cerramiento del cuerpo de la torre: En la torre de este proyecto los cerramientos son de hormigón, estos requerirán además de su limpieza y revisión por si aparecen síntomas de deterioro en su apariencia externa, o de daños por esfuerzos mecánicos o por golpes, la revisión periódica del estado de la superficie de hormigón. Si se detectan descascarillados o manchas de óxido, deberá procederse a su rascado y limpiado, a su desengrase y protección con pinturas a base de cinc o imprimaciones y pinturas de acabado según la recomendación del fabricante del equipo. Las estructuras interiores recibirán el mismo trato.
6
Principales puntos de atención
Entradas y salidas de aire: En este proyecto las entradas y salidas de aire cuentan con protecciones de mallas metálicas, se ha de vigilar que estas no resulten obstruidas por hojarasca, plásticos o papeles de desechos de embalajes, etc. Como la torre posee el ventilador en la parte superior, se completará esa protección también por su parte superior por motivos de seguridad y para evitar la entrada de desechos.
Rellenos y separadores: La limpieza del relleno es básica para conseguir la eficiencia del proceso de intercambio de calor; en el caso de los separadores de gotas, su limpieza influirá también en la efectividad a la hora de recoger las gotas arrastradas por la corriente de aire. Igualmente importante es la debida colocación y ajuste de los separadores en sus alojamientos, que por lo tanto deben ser revisados. Debe comprobarse que el estado y las características del relleno le permitan soportar sin daños ni deformaciones las temperaturas normales de trabajo del agua. El hecho de que el relleno se someta a temperaturas superiores a las que puede soportar, aunque fuera por espacios de tiempo cortos, así como el quedar sometido al efecto de heladas, puede dañarlo seriamente, deformándolo o haciéndole frágil hasta el punto de inutilizarlo. Las tormentas con granizo pueden dañar seriamente a los separadores instalados a la intemperie en la parte superior de la torre.
Fugas de agua: Las rutinas de mantenimiento deben incluir la observación de fugas o goteos de agua que pueden darse en las uniones de chapas o láminas de cerramiento, en las conexiones o en la bomba de agua. Tales pérdidas de agua, además del valor de la misma y de los productos disueltos (biocidas, etc.) pueden facilitar el crecimiento de
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Principales puntos de atención
algas y mohos y provocar fenómenos de corrosión en el exterior y entorno del equipo, que pueden terminar trasladándose a su interior.
Filtro de aspiración de la bomba: Este filtro forma parte del equipamiento normal de la bomba. Tiene por objeto impedir la llegada de cuerpos extraños a la bomba. Pueden obstruirse con lodos, algas o desechos (cartones, plásticos, hojarasca) restringiendo el caudal de aspiración de la bomba, con riesgo de daño para la misma y pérdida cierta de eficacia del equipo. De ahí el interés en su vigilancia y limpieza permanente. Su revisión suele ser sencilla y también su desmontaje.
Válvulas: En su revisión se ha de comprobar el juego del mecanismo, la corrección del flujo cuando está abierta y el cierre total cuando corresponde. La revisión requiere el desmontaje periódico para inspeccionar los asientos, orificio del servo pistón, membrana y resorte, etc., limpiando sus partes móviles y liberándolas de cualquier depósito de sales que pueda entorpecer su movimiento.
Desconcentración y purga: Es importante controlar el estado del agua que se vierte para que se adapte a los límites dados por la normativa. Un caso crítico de especial control, es la realización de una dosificación de choque elevando de forma brusca la concentración de biocida en el sistema. Antes de verter al cauce público el agua de purga con esa alta concentración de químicos, es necesario neutralizarlo con un agente reductor (generalmente metabisulfito sódico).
8
Principales puntos de atención
Bomba de agua: Las intervenciones de mantenimiento se centrarán en la medición de tensión y consumo de sus motores y la observación de sentido de giro, ruidos anormales o vibraciones que puedan ser síntoma de desgaste del rodete o cojinetes, roturas de álabes o descentramiento del eje, fenómenos de cavitación o defecto de anclaje a su bancada. Es conveniente un desmontaje, revisión, limpieza y engrase, con particular atención al estado del sello o retén y con periodicidad proporcional a sus características y horas de funcionamiento
Ventiladores axiales: Al tratarse la torre de este proyecto de una torre de tiro inducido, la situación del ventilador en la parte superior de la torre dificulta su mantenimiento. Operaciones de mantenimiento: Control de la tensión y el consumo, el sentido de giro y el engrase de rodamientos del motor. En cuanto a las aspas, la comprobación de la fijación sólida de las aspas al cubo central. Se deberá comprobar también la alineación de las aspas con la boca de salida del aire, y la holgura radial que asegure la ausencia de roces. La observación del estado de la pintura u oxidación en la hélice y en la carcasa del motor determinará su limpieza o repintado. La observación de deposiciones o costras que mermen la ventilación y/o refrigeración del motor. Como la torre es de tiro inducido, el ventilador está sometido a la corriente de aire cálido y húmedo que sale del equipo, siendo conveniente incluir la revisión del aislamiento para prevenir la condensación de vapor de agua en su interior o en su caja de conexiones.
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Repuestos
En cuanto al sistema de transmisión, requiere especial atención el engrase de la caja reductora.
Repuestos La gestión del mantenimiento preventivo y la previsión de averías, llevará a la necesidad de un almacén de componentes o piezas de repuesto. Los fabricantes sugerirán listados de componentes o piezas de repuesto recomendables en función de los modelos de equipos instalados, la cantidad de unidades de cada modelo y otros detalles particulares en cada instalación. En líneas generales debido a su vulnerabilidad, a su dependencia para el correcto funcionamiento del equipo y a la mayor o menor dificultad de reposición, será necesaria la adquisición de repuestos de: -
Una bomba del agua de recirculación completa, de cada modelo instalado, que facilita la sustitución inmediata mientras se repara la averiada
-
Un juego de despiece de bomba de agua de cada modelo (rodete impulsor, cojinetes o rodamientos, retén, motor eléctrico, juntas, etc.) que habiliten la reparación sobre el terreno.
-
Una hélice completa del ventilador (o un juego de palas, si se cuenta con medios para su montaje y equilibrado).
-
Un juego de rodamientos de motor de ventilador.
-
Un juego completo, o unos cuantos elementos de separadores de gotas
-
Un juego completo o algunos módulos del relleno.
10
Repuestos
-
Una válvula.
-
Provisión de grasas o aceites para lubricación de cojinetes o rodamientos, según las especificaciones del fabricante del equipo.
-
Repuestos para los dispositivos, bombas dosificadoras, etc. de tratamiento del agua y dosificación de biocidas, según recomendaciones de los respectivos fabricantes.
-
Productos consumibles para tratamiento del agua y desinfección, incluyendo previsión que cubra eventuales retrasos en los suministros programados.
A continuación se incluye un protocolo que incluye intervenciones de revisión mecánica, de parámetros de control eléctrico y de las operaciones de limpieza y desinfección según el RD 865/2003. Donde se detallan los puntos sobre los que se debe o conviene intervenir y la periodicidad reglamentaria o conveniente para cada caso. Facilitado por la guía técnica de torres de refrigeración del ministerio de industria, turismo y comercio.
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Protocolo de intervenciones
DESCRIPCIÓN DE TAREAS x
PERIODICIDAD Reglamentarias (1) (2)
Puestas en Marcha
1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 1.11 1.12 1.13 1.14
Revisión de estado general Limpieza del sistema completo Desinfección del sistema completo Estado de carrocería (pintura, oxidación) Anclajes a bancada Estado de soportes antivibratorios Libre entrada y salida aire Ajuste de rejillas y lamas ent. aire Acometidas (no apoyan sobre equipos) Estado de estructuras metálicas (torres fibra) Existencias de repuestos(3) Purga de aire de serpentín (circuito cerrado) Observación posibles arrastres agua Observación posibles fugas de agua Comprobación acometidas para servicio(4)
x x o o o o o o o o o o o o
2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 2.13 2-14 2.15 2.16
Circuito hidráulico e intercambio Limpieza de residuos y lavado de balsa Limpieza filtro aspiración bomba (desmontaje) Funcionamiento válvula llenado Ajuste nivel balsa Inspección superficie intercambio(5) Limpieza superficie intercambio Desmontaje y limpieza distribución agua(6) Ajuste y estado separadores de gotas Desmontaje y limpieza separadores gotas(7) Funcionamiento válvulas aporte agua(8) Funcionamiento y conexión llave drenaje Funcionamiento y conexión rebosadero Control y reglaje desconcentración (purga) Comprobación salida libre agua de purgas Comprobación dispositivos antihielo Control de nivel mínimo en balsa
x x o o x x x x x o o o x o o o
Semanal
o = Recomendadas Mensual
Trimestral
o
Semestral
Anual
x (mín) x (mín)
o o o o o o o o o o o o
x o o o o o
x
x x x o o
o o o x o o o
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x x
Protocolo de intervenciones
DESCRIPCIÓN DE TAREAS (Continuació
n) x
Puestas en Marcha(2)
3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15
PERIODICIDAD o = Recomendadas
Reglamentarias (1)
Elementos de ventilación y bombeo Limpieza de ventiladores (aspas, álabes) Comprobación libre giro de ventiladores Comprobación sentido giro de ventiladores Estado, tensado y alineación correas Comprobación ruidos o vibración reductor(9) Engrase de reductor de ventilador Lubricación de rodamientos ventilador Ajuste de topes rodamientos eje ventilador Comprobación ruidos o vibraciones ventil. Engrase carriles tensores de motores Lubricar rodamientos/cojinetes de bomba Comprobación placa motor/tensión de red Comprobación tensión y consumos motores Comprobar fijaciones de motores Comprobar fijaciones de bombas
4 Control de calidad y desinfección del agua 4.1 Toma de muestras y comprobación calidad 4.2 Toma de muestras y análisis bacteriológico 4.3 Puesta marcha equipos tratamiento agua 4.4 Ajuste equipos tratamiento agua 4.5 Análisis (legionela) tras limpieza y desinfecc.7 4.6 Reserva productos (biocidas y tratamientos) 4.7 Reserva de sal para descalcificador 4.8 Regulación/ajuste descalcificador 4.9 Caudal agua en descalcificador (contador) 4.10 Lecturas contador agua de aporte 4.11 Lecturas pH agua de aporte 4.12 Lecturas pH agua de balsa o de purga 4.13 Recuento total aerobios en agua balsa 4.14 Nivel de cloro o biocida en agua balsa 4.15 Medición de pH, temperatura, turbidez conductividad, hierro total en agua balsa
Semanal
Mensual
x o o o o o o o o o o o o o o
Trimestral
o o o o o
Semestral
Anual
x
o o o o o o o o o
x x x o x o o o o o o o
x x o x(10) o o o o o o o x x diario x
Tabla 1. Protocolo de intervenciones
Observaciones:
(1) Periodicidad reglamentaria, según R.D.865/2003. Atención a la reglamentación vigente nacional y autonómica para casos de infecciones o brotes, así como en las Zonas de Actuación Especial.
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Protocolo de intervenciones
(2) Puesta en marcha inicial y después de paradas estacionales. En lo referente a limpieza y desinfección: después de paradas superiores a un mes; tras reparación o modificación estructural, cuando una revisión general así lo aconseje, cuando lo ordene la autoridad sanitaria. Atención a paradas que superen la vida media del biocida empleado (R.D. 865/2003 Anexo 4 ap. B párrafos 1º y 2º). (3) Conviene disponer de existencias de un surtido de piezas de desgaste previsible o útiles para reparaciones urgentes. (4) Acometidas de electricidad y agua disponibles y próximas a los equipos. Iluminación fija y toma de portátil. (5) Rellenos o serpentines (o ambos en las versiones híbridas). (6) Boquillas, toberas, rociadores o bandejas de distribución, según modelos de equipos. (7) En algunos modelos de flujo cruzado los separadores forman parte del propio relleno. (8) Manuales en algunos casos. Generalmente, válvulas electromagnéticas. (9) En equipos con ventilador accionado por eje de transmisión y caja reductora de velocidad. (10) Ténganse en cuenta otras obligaciones reglamentarias como pueden ser: cuando los tiempos de parada excedan de la vida media del biocida empleado; cuando los recuentos de aerobios totales lo aconsejen, etc. La determinación de Legionela debe efectuarse con una periodicidad adecuada al nivel de peligrosidad de la instalación, como mínimo trimestralmente, y siempre 15 días después de la realización del tratamiento de choque.
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Efectos a controlar en el agua de refrigeración
C A P Í T U L O II: Efectos a controlar en el agua de refrigeración
En el sistema de refrigeración, los tres efectos no deseables a combatir son los siguientes: -
Corrosión por el potencial redox del agua, por su salinidad y por la concentración de cloruros.
-
Incrustaciones provocadas por la precipitación de determinadas sales, sobre todo cálcicas y magnésicas.
-
Proliferación de especies biológicas como algas larvas de moluscos y bacterias como la Legionela (ver anexo, Legionela). Que pueden fijarse en el interior del relleno de la torre y en las paredes de las tuberías. También es importante evitar la aparición de algas que podrían bloquear los circuitos y la presencia de bacterias perjudiciales para el ser humano.
En la torre parte del agua de circulación se pierde por evaporación y como consecuencia el agua se va concentrando en sales disueltas y sólidos en suspensión. Las sales cálcicas y magnésicas pueden alcanzar su límite de solubilidad depositándose, por tanto, a lo largo del circuito y provocando incrustaciones. Hay que recordar que estas sales disminuyen su solubilidad con la temperatura al contrario que casi todas las demás y también la disminuyen con el pH. Las incrustaciones tienen efectos muy perjudiciales como descensos en los coeficientes de transmisión de calor (coeficiente de ensuciamiento) y de las secciones reales de paso de los tubos, provocando corrosiones deformaciones por falta de refrigeraciones de tubos y roturas de los mismos. Los parámetros químicos a controlar en el agua de refrigeración son:
15
Efectos a controlar en el agua de refrigeración
-
El pH.
-
La conductividad (como medida indirecta de la concentración de sales).
-
La concentración de biocida empleado.
-
El cloro libre.
Estos parámetros se miden continuamente con la instrumentación propia del sistema, en la tabla siguiente se presentan los valores nominales de estos parámetros en un circuito de refrigeración como el del proyecto.
Tabla2. Tabla de valores permitidos en el agua de refrigeración.
Control de pH y sales disueltas. Corrosión e incrustaciones: La corrosión y la incrustación son dos problemas relacionados. A pH bajos se ve favorecida la corrosión (ataque ácido a metales). Mientras que a pH altos se produce la disminución de la solubilidad de las sales cálcicas y magnésicas, concentrándose, lo que origina la aparición de incrustaciones debido a la precipitación de las sales por su menor solubilidad.
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Control de pH y sales disueltas. Corrosión e incrustaciones
Los ciclos de concentración (N) del agua de la torre calculados en la sección cálculos, “Balance de agua” representan el cociente entre la concentración de sales disueltas en el agua de la torre y la concentración en el agua de aporte. Por tanto son de gran importancia las decisiones de diseño de: valor del pH al que trabajar, neutro o alcalino y ciclos de concentración, buscando el equilibrio entre coste, riesgo de corrosión impacto ambiental y riesgo de incrustación. En cuanto al pH hay dos posibilidades trabajar: -
A pH ácido (en realidad neutro pues se trabaja a pH 7-8) dosificando inhibidores de corrosión.
-
A pH alcalinos dosificando inhibidores de incrustación.
Los sistemas con pH ácido se controlan normalmente con ácido sulfúrico y suelen ser más económicos al trabajar a un número de ciclos de concentración mayor. En cuanto a las incrustaciones se consigue cierto nivel de protección, aunque la protección contra la corrosión sólo resulta eficaz si se consigue una buena regulación del pH y una concentración correcta de inhibidor de corrosión. Si el pH es inferior pueden aparecer corrosiones y si el pH es superior pueden aparecer incrustaciones. Por tanto el tratamiento a pH neutro tiene algunas ventajas: -
Permite mayores N.
-
Menor consumo de productos químicos al ser menor la cantidad de agua de reposición necesaria.
-
Pero también aumentan los riesgos de aparición corrosión si no se regula correctamente el pH y la concentración del inhibidor de corrosión.
Cuando se opta por trabajar a pH alcalino la ventaja fundamental es que la corrosividad del agua de refrigeración es mucho menor que en el caso anterior. Los mayores problemas de este tipo de tratamiento son las incrustaciones, sobre todo las
17
Control de pH y sales disueltas. Corrosión e incrustaciones
debidas a sales cálcicas y magnésicas. En estos sistemas N tiene que ser menor para disminuir los índices de solubilidad (se purga más agua) lo que supone que la cantidad de agua que se aporta y que se purga es mucho mayor aumentándose el coste y vertidos. En consecuencia la cantidad de productos químicos que se consumen para el tratamiento también es mucho mayor. El tratamiento a pH alcalino tiene menos riesgos pero también es más agresivo con el medio ambiente (aumentan los vertidos) y el coste es mayor al aumentar el consumo de agua y productos químicos. Métodos de control: Para el control de incrustaciones y corrosión son 3 los tratamientos químicos necesarios: -
Un ácido para el ajuste del pH (generalmente se usa ácido sulfúrico, como es el caso de este proyecto).
-
Un antiincrustante.
-
Un anticorrosivo.
Los antiicrustantes más utilizados son los compuestos de ácido fosfórico denominados comúnmente “fosfonatos” Últimamente comienzan a utilizarse también antiicrustantes orgánicos basados es los alquilepoxicarboxilatos o AECs. Estos presentan varias ventajas sobre los primeros como mejores niveles de estabilidad y solubilidad y además son compatibles con los tratamientos biocidas que podrían tener problemas en el caso de la utilización de fosfonatos. El tratamiento anticorrosivo a utilizar depende del tipo de pH elegido. Los más comunes son:
18
Control de pH y sales disueltas. Corrosión e incrustaciones
Tabla3. Tratamientos anticorrosivos a emplear en función del pH de trabajo.
Control de especies biológicas en el agua de refrigeración. Para prevenir el ensuciamiento biológico se dosifican diversos biocidas cuyo principio activo suele ser el cloro (hipoclorito sódico, empleado en este proyecto, o dióxido de cloro) o el bromo (bromuro sódico activado con cloro). El problema en estos tratamientos es que el biocida utilizado se verterá disuelto en el agua de refrigeración, acabando con la vida biológica en el sistema de refrigeración lo cual es deseable, pero también acabará con la vida biológica en el medio receptor del agua de purga lo cual no es tan deseable. Altas concentraciones de biocida del orden de 1 mg/l resultan muy eficaces para la eliminación de especies biológicas, pero existen límites muy estrictos para la concentración de biocida que puede verterse. Lo habitual es realizar una dosificación continua del biocida y cada cierto periodo (entre una y cuatro veces al día) realizar una dosificación de choque elevando de forma brusca durante un corto periodo de tiempo la concentración de biocida en el sistema. Además las torres de refrigeración deben limpiarse en profundidad de forma periódica (suele ser habitual que la normativa obligue a hacerlo cada 6 meses) sobre todo para el control de la bacteria Legionella (ver anexo “Legionela”). Esta limpieza consiste en un aumento del biocida durante unas horas (del orden de 5 mg/l) con las tuberías de purga cerradas. Antes de verter al cauce público el agua con esa alta
19
Control de especies biológicas en el agua de refrigeración
concentración de biocida, es necesario neutralizarlo con un agente reductor (generalmente metabisulfito sódico) para adecuar la concentración a los máximos permitidos. Otras acciones para la protección de circuitos de refrigeración consisten en realizar filtrados de aguas de aporte o recubrimientos engomados en las paredes de las tuberías. A continuación se muestran un protocolo básico de mantenimiento del agua de refrigeración en el sistema y las recomendaciones de calidad en el agua de refrigeración facilitados por la guía técnica de torres de refrigeración del ministerio de industria, turismo y comercio.
Tabla 4. Protocolo de mantenimiento del agua de refrigeración
(1) Periodicidad reglamentaria, según R.D.865/2003. Atención a la reglamentación vigente nacional y autonómica para casos de infecciones o brotes, así como en las Zonas de Actuación Especial.
(2) Puesta en marcha inicial y después de paradas estacionales. En lo referente a limpieza y desinfección: después de paradas superiores a un mes; tras reparación o modificación estructural, cuando una revisión
20
Control de especies biológicas en el agua de refrigeración
general así lo aconseje, cuando lo ordene la autoridad sanitaria. Atención a paradas que superen la vida media del biocida empleado (R.D. 865/2003 Anexo 4 ap. B párrafos 1º y 2º).
(3) Conviene disponer de existencias de un surtido de piezas de desgaste previsible o útiles para reparaciones urgentes.
(4) Acometidas de electricidad y agua disponibles y próximas a los equipos. Iluminación fija y toma de portátil.
(5) Rellenos o serpentines (o ambos en las versiones híbridas).
(6) Boquillas, toberas, rociadores o bandejas de distribución, según modelos de equipos.
(7) En algunos modelos de flujo cruzado los separadores forman parte del propio relleno.
(8) Manuales en algunos casos. Generalmente, válvulas electromagnéticas.
(9) En equipos con ventilador accionado por eje de transmisión y caja reductora de velocidad.
(10) Ténganse en cuenta otras obligaciones reglamentarias como pueden ser: cuando los tiempos de parada excedan de la vida media del biocida empleado; cuando los recuentos de aerobios totales lo aconsejen, etc. La determinación de Legionela debe efectuarse con una periodicidad adecuada al nivel de peligrosidad de la instalación, como mínimo trimestralmente, y siempre 15 días después de la realización del tratamiento de choque.
21
Control de especies biológicas en el agua de refrigeración
Tabla5. Recomendaciones de la calidad del agua de circulación.
1 En alguna zona, el agua de red y especialmente las de pozo pueden contener ya en origen (como agua de aporte) valores superiores a éstos.
2 La medición de la conductividad se utiliza como medida indirecta de los sólidos disueltos, pero la conductividad del agua depende en gran manera de su proporción en la disolución, por lo que es recomendable efectuar pruebas de sedimentación a partir de las cuales se vaya estableciendo y ajustando la relación exacta entre conductibilidad y cantidad de sólidos disueltos.
3 Véanse las notas (2) y (4) de la TABLA 1 del Anexo 4 del R.D. 865/2003.
4 UNF = Unidades nefelométridas de Formacina.
5 cfu/ml = unidades formadoras de colonias/ml.
Observaciones: Las tres primeras columnas corresponden a un promedio de datos de distintos fabricantes, por lo que pueden no resultar homogéneos. Se aportan como unos valores de referencia generales. Pueden resultar algo conservadores en atención a que los fabricantes desconocen las posibles composiciones de las distintas aguas, puesto que la actividad nociva o inocua del agua puede depender más de la proporción en que
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Control de especies biológicas en el agua de refrigeración
contiene las diversas sustancias que del hecho de que alguna de ellas sobrepase los límites indicados. Otras sustancias no aludidas en la tabla pero que pueden estar presentes en algunas aguas (magnesio, sílice, fósforo, hierro, materia orgánica etc.), pueden hacerlas más o menos agresivas o problemáticas.
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Control de especies biológicas en el agua de refrigeración
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Control de la Legionela
C A P Í T U L O III: Control de la Legionela
Los fundamentos de la prevención de la Legionelosis son el diseño y mantenimiento mejorados de las torres de refrigeración y los sistemas de conducción de agua (especialmente del agua caliente sanitaria), para limitar el crecimiento y expansión de los microorganismos de la Legionela. (Ver anexo, Legionela) La Legionela es muy vulnerable a dosis altas de cloro. El soporte férrico influye en su crecimiento, desarrollándose mediante el hierro de las tuberías de agua y es muy peligrosa en las alcachofas de las duchas, por eso es mejor que sean de plástico. A pesar de que diferentes comunidades autónomas cuentan con legislación específica, la prevención y control de la enfermedad a nivel nacional está legislada por dos leyes principales: -
R.D. 865/2003, de 4 de julio, por el que se establecen los criterios higiénicosanitarios para la prevención y control de la Legionelosis.
-
Nuevas guías técnicas (Marzo de 2007): una ampliación en los protocolos de acción y en las instalaciones afectadas. A efectos de lo establecido en el R. Decreto las instalaciones con probabilidad de
proliferación y dispersión de la legionella se clasifican en:
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Control de la Legionela
1. Instalaciones con mayor probabilidad: - Torres de refrigeración y condensadores evaporativos. - Sistemas de agua caliente sanitaria con acumulador y circuito de retorno. - Sistemas de agua climatizada con agitación constante y recirculación a través de chorros de alta velocidad o la inyección de aire (spas, jacuzzis, piscinas, bañeras terapéuticas, hidromasaje, otras.). - Centrales humidificadoras industriales. 2. Instalaciones con menor probabilidad: - Sistemas de instalación interior de agua fría de consumo humano, cisternas o depósitos móviles y agua caliente sanitaria sin circuito de retorno. - Equipos de enfriamiento evaporativo que pulvericen agua, no incluidos en el apartado 1. - Fuentes ornamentales. - Sistemas de riego por aspersión en el medio urbano. - Sistemas de agua contra incendios. - Elementos de refrigeración por aerosolización, al aire libre. - Otros aparatos que acumulen agua y puedan producir aerosoles. 3. Instalaciones con menor probabilidad: - Equipos de terapia respiratoria. - Respiradores. - Nebulizadores - Otros equipos médicos en contacto con las vías respiratorias.
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Control de la Legionela
Figura1. Limpieza interior de una torre de refrigeración de la legionela.
Figura 2. Desinfección de torres de la Legionela
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Control de la Legionela
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Puesta en marcha de la torre
C A P Í T U L O IV: Puesta en marcha y parada de la torre
PUESTA EN MARCHA DE LA TORRE
Para la puesta en servicio de la torre se realizarán las operaciones siguientes y en el orden indicado: - Alimentación de la torre con el agua a refrigerar. - Arranque de los ventiladores. Alimentación de la torre con el agua a refrigerar. - Las bombas de circulación deberán arrancarse manteniendo las válvulas de alimentación de agua cerradas. - Se abrirán progresivamente las válvulas de alimentación con el fin de evitar los golpes de ariete, que podrían originar desperfectos en el sistema de distribución del agua. - Si se trata del primer arranque de la instalación, se controlará que el caudal de agua no sea superior al nominal previsto. Para la puesta en marcha de una celda durante el tiempo frío, en que la temperatura ambiente es cercana o inferior a 0ºC, es absolutamente necesario el no alimentar la torre mientras que la temperatura del agua de circulación no alcance valores superiores a los 18ºC.
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Puesta en marcha de la torre
Por debajo de esta temperatura, existe el riesgo de formación de hielo en el relleno, que puede ocasionar el deterioro o destrucción del relleno. Arranque del ventilador 1. Partes eléctricas En lo referente al motor deberán seguirse las instrucciones del fabricante. Sin embargo durante el primer arranque, se aconseja controlar la regulación de las protecciones térmicas de la instalación. 2. Partes mecánicas Si se trata del primer arranque es conveniente asegurarse ante todo de los siguientes puntos: a) Que ningún cuerpo extraño obstaculice la libre rotación del ventilador. b) Que el nivel de aceite del "carter" del reductor esté en su posición normal. c) Que el sentido de giro del ventilador es correcto. Este será así: si el ventilador aspira el aire a través de las celdas. d) Que en tiempo frío la temperatura del agua en la balsa sea igual o superior a 15ºC. Una vez controlados los puntos a, b, c y d se puede proceder al arranque del ventilador. En el caso del primer arranque conviene medir la potencia absorbida por cada ventilador. Si es necesario puede corregirse la potencia absorbida modificando el ángulo de calado de las palas del ventilador, esto se hará con las medidas de seguridad necesarias como que estén los cubículos del centro de control de motores desenergizados.
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Puesta en marcha de la torre
En tiempo frío, y antes de un nuevo arranque del ventilador, deberá controlarse si durante el tiempo de parada no se han producido acumulaciones de hielo en la virola, que obstaculicen la libre rotación de las palas del ventilador, que pudiesen ocasionar la rotura de las mismas. Después de cualquier modificación en las conexiones de los motores eléctricos deberá comprobarse el sentido del giro del ventilador, de no hacerse, y si el sentido de giro no es correcto podría dañarse seriamente el grupo mecánico incluso las palas. De modo general cuando, por razones de mantenimiento o de reparación, ha sido necesario desmontar parte del equipo mecánico, conviene verificar todas las operaciones del control, como si se tratase de la primera puesta en marcha del equipo.
PARADA DE LA TORRE Para la parada de una celda es suficiente desconectar el ventilador y cerrar la válvula del agua de alimentación. En tiempo frío deberá controlarse que la válvula en cuestión está perfectamente cerrada y estanca. Si no sucede así el caudal del agua existente, aunque sea pequeño, puede ocasionar una acumulación de hielo en los sistemas de distribución y relleno, y deteriorar los mismos.
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Puesta en marcha de la torre
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Funcionamiento durante el invierno
C A P Í T U L O V: Funcionamiento durante el invierno
De modo general, es absolutamente necesario evitar que la temperatura del agua a refrigerar descienda suficientemente por debajo de valores para los que existan riesgos de formación de hielo en el relleno, que ocasionaría, por el exceso de peso, el deterioro o incluso destrucción del mismo. En todas las torres ciertas zonas se enfrían mejor que otras, lo que origina que la temperatura del agua en dichos lugares sea de 5 a 8ºC, inferior al valor medio del agua a la salida de la balsa. Los lugares más expuestos son las entradas de aire. De todo lo anterior resulta que en la práctica y para ambientes por debajo de 0ºC pueden aparecer formaciones de hielo en la torre, cuando la temperatura del agua fría a la salida de la torre es de aproximadamente 6/8ºC. Para evitar este riesgo, deberán tomarse las siguientes precauciones: En primer lugar las lecturas de la temperatura del agua a la salida de la torre y la temperatura ambiente deberán efectuarse sistemáticamente y regularmente con el fin de poder decidir la maniobra conveniente. Al principio una lectura cada hora puede ser suficiente y la práctica dirá si esta frecuencia debe ser aumentada o si, al contrario puede reducirse.
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Funcionamiento durante el invierno
Desde el mismo punto de vista se tendrá en cuenta que una disminución de la carga térmica tiene el mismo efecto que la disminución de la temperatura ambiente. De ahí la importancia de la lectura de la temperatura del agua a la salida de la torre. En la práctica, para evitar los accidentes en período frío, puede actuarse sobre dos elementos fundamentalmente: caudal del agua que atraviesa las celdas y caudal de aire impulsado por los ventiladores. A continuación se examinará la pauta a seguir para algunos casos típicos. Para temperaturas ambiente