MEMORIA DE CALCULO DE VALVULA PRESIÓN VACIO.xlsx

DESCRIPCIÓN:

OBRA:

CLIENTE:

LOCALIZACIÓN:MUNICIPIO DE PAPANTLA, ESTADO DE VERACRUZ.

CONTRATO: 424109839

MEMORIA DE CÁLCULO DE VÁLVULA PRESIÓN - VACÍO DOCUMENTO MC-A-003ELABORÓ: REVISÓ: APROBÓ: TAG: REVISIÓN FECHA: 15 DE SEPTIEMBRE 2012

A.G.T. A.G.T. A.B.A. VS-301 0 HOJA: 1 DE 11

ACTIVO INTEGRAL POZA RICA - ALTAMIRA

"REHABILITACIÓN, SUSTITUCIÓN Y/O CONSTRUCCIÓN DE INFRAESTRUCTURA EN INSTALACIONES DE PRODUCCIÓN DEL ACTIVO INTEGRAL POZA RICA-ALTAMIRA

III".

INYECCIÓN DE AGUA CONGÉNITA PARA RECUPERACION SECUNDARIA CENTRAL DE DISTRIBUCIÓN “Y”.

PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN.

EXPLORACION Y PRODUCCION

ÍNDICE

SECCIÓN PÁGINA

1.0 Alcance..…………………………………………………………. 3

2.0 Bases de cálculo…………………………………………………… 3

3.0 Información Mínima Requerida………………………………… 3

4.0 Calculos para dimensionamiento de Válvula P 4

5.0 Determinación de los puntos de ajuste de las v 6

6.0 Selección del diámetro de la Válvula de Pres 9

7.0 Documentos de Referencia…………………………………….. 10

8.0 Anexo A………………………………………………………….. 10



1.0 Alcance

Estos cálculos se realizan para determinar el diámetro y las características de la válvula depresión - vacío del Tanque de almacenamiento de agua congenita TV-01 con capacidad de 5,000 barriles en el municipio de PAPANTLA, estado de VERACRUZ.

2.0 Bases de cálculo

Los criterios y cálculo para el dimensionamiento de la válvula de presión vacío están realizados de acuerdo con el API 2000 6ª. Ed. "Venting Atmospheric and Low-Presure Storage Tanks" y con la norma NRF-113- PEMEX-2007 "Diseño de tanques Atmosfericos".

Para el dimensionamiento de la válvula de relevo se tomaron en cuenta las condicionescriticas de la operación normal: los flujos de ingreso y desalojo del fluido, los requerimientosnormales de venteo asi como los requerimientos por expansión térmica que estan en función de los puntos de inflamación (flash point) y ebullición (boiling point) del fluidoalmacenado.

3.0 Información Mínima RequeridaInformación Obtenida

Datos del ProcesoProducto Agua Congénita

Unidades Valores Unidades ValoresTemperatura de Ebullición °C 170 °F 338Temperatura de Inflamación °C 32.22 °F 90Flujo de Recibido de Líquido (rl) BPD 17,000.00 BPh 708Flujo de Descarga de Líquido (dl) BPD 5,000.00 BPh 208Diametro de Tanque mm 7,464.00 ft 31.67

Datos del TanqueCapacidad del Tanque Bls 2,000.00 gal 84,000Presión de Operación Atm AtmPresión de Diseño 1.5 oz/in² 1Presión Máxima de Diseño 17.60 oz/in² 10.17Espesor de Techo o cupula mm 4.7625 in 3/16Altura del ángulo de coronamiento mm 50.8 in 2Espesor del ángulo de coronamiento mm 4.7625 in 3/16Ángulo de la cupula ° 4 ° 4Espesor del envolvente mm 4.7625 mm 3/16

Datos de las válvulasFlujo de Presión (Expulsión) SCFH 6,250Flujo de Vacío (Admisión) SCFH 5,167Set-point de Presión 1.4Sobrepresión permitida % 80Ajuste de Vacío 1Sobrepresión permitida de Vacío % 30



in H2Oin H2O

in H2O

in H2O

4.0 Cálculos para el dimensionamiento de Válvula Presión - Vacío

Llenado del Tanque

a).- Recibo de liquído expulsión de flujo de aire (Outbreathing)

De acuerdo con el API 2000 6ª. Ed. En la Tabla 1A Requerimientos Normales de Venteo

Recibo de líquido expulsión de flujo de aire (Outbreathing)

RL = rl x Ob

Outbreathing (Ob) = 6

RL = 4,250.00 pies³/hr

Descarga del Tanque

b).- Descarga de líquido admisión de flujo de aire (Inbreathing)

De acuerdo con el API 2000 6ª. Ed. En la Tabla 1A Requerimientos Normales de Venteo

Descarga de líquido admisión de flujo de aire (Inbreathing)

DL = dl x Ib

Inbreathing (Ib) = 5.6

DL = 1,166.67 pies³/hr

Tabla 1A Requerimientos Normales de Venteo, API 2000 6ª. Ed.



Llenado del Tanquec).- Por cambio térmico (Outbreathing)

De acuerdo con el API 2000 6ª. Ed. En la Tabla 2A Requerimientos de Venteo TérmicoVenteo térmico (Vt)= 2,000 pies³/hr de aire

d).- Venteo Total de descarga de líquido expulsión de flujo de aire (Outbreathing)Venteo Total de Recibo = DL + Vt

VTR= 6,250.00 pies³/hr de aire

Descarga del Tanquee).- Por cambio térmico (Inbreathing)

De acuerdo con el API 2000 6ª. Ed. En la Tabla 2A Requerimientos de Venteo TérmicoVenteo térmico (Vt)= 4,000 pies³/hr de aire

f).- Venteo Total de descarga de liquído expulsión de flujo de aire (Outbreathing)Venteo Total de Descarga= DL + Vt

VTD= 5,166.67 pies³/hr de aire

Despues de estimar los venteos de relevo por presión y por vacío, el mayor de estos gastosse considera como gastos de diseño para la selección del diámetro de las válvulas adecuadas.

g).- La capacidad de venteo requerida es de: 6,250.00 pies³/hr de aire

Tabla 2A Requerimientos de Venteo Térmico, API 2000 6ª. Ed.



5.0 Determinación de los puntos de ajuste de las válvulas.

En base a lo establecido en la sección 8.5.4.1 de la NRF-113-PEMEX-2007, la presión de diseño se calcula en base a la siguiente ecuación.

donde :P Presión interna de diseño in H2OA Área que resiste la fuerza θ Ángulo entre el techo y el plano horizontal °(grados)D Diámetro del tanque ft

Epesor de la placa del techo in

De los planos mecánicos de Tanque TV-01 se tiene que:

θ = 4 grados 0.07 seno 0.07 tangente0.1875 in 4.76 mm

D = 31.67 ft 7,464.00 mm r = 15.84 ft 3,732.00 mm

El área A que resiste la fuerza compresiva del techo se calcula según el arreglo del anillo de compresión, el cual debe ser uno de los indicados en la Figura 8.23 de la NRF-113-PEMEX.2007.

Según se observa en el detalle "A" del plano mecánico.

son en milimetros):

Ó 300 mm, lo que resulte menor.

donde:

Radio interior del tanqueMáxima longitud participante de la envolventeMáximo longitud participante del techoEspesor de la envolventeEspesor del techo



in²

Los valores de wc y wh se calculan a partir de las siguientes fórmulas (todas las dimensiones

Rc

Wc

Wh

tcthR2 Rc / senθ

163

htD

AP 8

tan800,302

ht

ht

ccc tRw 6.0

223.0 tRw h

Para realizar los cálculos del área total que resiste la fuerza compresiva, esta puede descomponerse en 3 sub-áreas: área transversal del ángulo de coronamiento y área de la envolvente.

Área del techo

151.43 mm

Como 151.43 MENOR Entonces se queda 151.43 mm

721.20

Área transversal del ángulo de coronamiento

Del arreglo general de placas del casco (plano mecánico) se tiene que el ángulo de coronamiento es un ángulo de long. 50.80 mm con un espesor de 4.76 mm de 3/16". El área de su sección perpendicular a la envolvente del tanque es igual a:

241.93

Área del la envolvente

Del arreglo general de placas del casco (plano mecanico) se tiene que el anillo superior de laenvolvente es de un espesor de 3/16 pulgadas 4.76 mm mientrasel espesor del ángulo de coronamiento es de 3/16 pulgadas 4.76 mmsin embargo su altura es de solo 50.80 se considera el espesor del anillo para el cálculo del anillo para el cálculo de wc por ser más representativo:

79.99 mm

y el área del envolvente es igual a

380.96

El área total resultante es de:

1,344.09 2.08 in²

Por lo que sustituyendo todos los valores en la ecuación para el cálculo de la presión de diseño se tiene:

P = 1.504 0.87 oz/in²


Wh =

Atecho= Wh * th = mm²

Atrans= mm²

Wc =

Aenv = mm²

Atotal = mm²

in H2O

envtranstecho AAAA

htD

AP 8

tan800,302

Verificando las limitaciones de la sección 8.5.4.2 que indica que la presión máxima de diseño

Donde W es el peso total en libras de la envolvente y que viene indicado en la lista de materiales del plano H-100 donde el peso total es 29,902.00 kg. 65,922.55 lbs.

17.60 10.17 oz/in²

Por lo que la presión de diseño es 0.87 oz/in² es adecuada por ser la menor a la presión máxima de diseño 10.17 oz/in²

Deacuerdo como se indica en la sección 8.1.1.1 de la NRF-172-PEMEX-2007 para determinar la presión de calibración de la válvula debe ser en función del peso y espesor o calibre del techoque es 4.7625 mm. Y se busca la presión ejercida por el techo como se indica en la tabla:

Donde la presión de calibración obtenida por la tabla es de 1.408

A sí mismo se indica en la sección 8.5.4.2 de la NRF-113-PEMEX-2007 para tanques que tienen un ángulo superior al minimo y una pendiente del techo pequeña, como es el caso, el venteo se debeajustar a una presión menor que por lo que la presión de ajuste de las válvulas de válvulas de presión- vacío VS-301 será de 1 y unasobre presión permitida del 80%, para el caso de relevo alcanzar una presión no mayor a

10 oz/in². que es la resistencia máxima del tanque TV-01.



no debe superar Pmax

Pmax = in H2O

in H2O

Pmax in H2O

tD

WP 8

245.02max

6.0 Selección del diametro de la Válvula de Presión Vacío (VS-301)

Con la información de la presión de ajuste y el gasto de relevo se debe seleccionar un válvula depresión vacío que cumpla con estas condiciones como mínimo. A petición de PEP, se establece

4 pulgadas de diámetro de acuerdo con la siguiente tabla del proveedor .

Nota: El proveedor de la válvulas deberá verificar y asegurar que la capacidad y ajustes de la misma sean los correctos para el adecuado servicio del tanque de almacenamiento.



7.0 Documentos de Referencia

API 2000 6ª. Ed. "Venting Atmospheric and Low-Presure Storage Tanks"

NRF-113- PEMEX-2007 "Diseño de tanques Atmosféricos".NRF-172-PEMEX-2007 "Válvulas de alivio de presión vacío para tanques de almacenamiento"

8.0 Anexo A

Winsize Version 4.05F L&J Technologies, Inc.

a).- Modelo de la válvula selecionada

b).- Información proporcionada por programa



c).- Gráfica de diámetro por presión proporcionada por programa

d).- Gráfica de diámetro por vacío proporcionada por programa



0.578021

0.7

0.4046147

690517121

290019281048

29902

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