Diseño del sistema de descarga a la atmosfera EMJA
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Evaluar el caudal máximo (simultaneidad)
Casos:
Falla de utilities: complejo de analizar. Puede afectar a todo el establecimiento
industrial. (Corte total o parcial de energía o agua de enfriamiento)
Incendio: Considerar la máxima simultaneidad. En ausencia de otra información,
se considera que el área afectada por el incendio se limita a una superficie de 230
a 460 m2 (API Std 521 Ed 2007 Secc 7.1.2)
Descarga directa a la atmósfera
Cuando no existe un sistema de flare (ej: gasoductos, plantas de almacenaje de
LPG)
Potenciales problemas a analizar:
o No formar mezclas inflamables a nivel de suelo.(analizar con modelos de
dispersión o con gráficos del API 521.) Se requiere una buena velocidad en la
descarga. En caso de ser necesario, agregar válvulas de seguridad escalonadas
para manejar descargas pequeñas)
o No superar niveles de toxicidad a nivel de suelo
(ej gases con SH2) Analizar con modelos de dispersión.
• En caso de ignición, no superar niveles admisibles de radiación
Antorchas elevadas
Permiten la combustión en forma segura, con bajos niveles de radiación
TIPOS CONSTRUCTIVOS
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Antorchas elevadas
Humo: por combustión incompleta. Se elimina inyectando fluidos que promuevan turbulencia
(vapor o aire
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Métodos para evitar el retroceso de llama
Sellos líquidos
Ventajas:
Mantiene presurizado el header
Permite dirigir descargas a distintos sistemas según presión
Reduce el consumo de N2 de purga en la puesta en marcha
Métodos para evitar el retroceso de llama
Gas de purga
API 521: El gas de purga debe permitir reducir la concentración de O2 a un 6% a una
altura de 25 ft por debajo del tip
Q(Sm3/h)= 31.25.D3.46.Σxi0.65.Ki
xi= fracción molar del componente i
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Valores de Ki
H2: +5.783 C2H6: -1.067 He: +5.078 CO2 : -2.651 CH4: +2.328 C3H8: -2.651 N2: +1.067 (sin viento) C4+: -6.586 N2:+ 1.707 con viento
METODOS PARA EVITAR EL RETROCESO DE LLAMA
Sellos moleculares y sellos dinámicos
Permiten reducir el caudal de gas de purga
Sin sello: Velocidad de gas de purga: 0.2 a 0.5 fps
Con sello: 0.01 a 0.04 fps
Fórmula de TOTAL
Sin sello: Sm3/h = 24000D3.MW-0565
Con sello: Sm3/h=12000D3.MW-0565
D en metros (valores muchos mayores)
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Cálculo de la intensidad de radiación sobre un determinado punto del suelo
API RP 521 cubre el diseño de antorchas subsónicas. Se admite una velocidad en la
descarga que produzca un número de Mach entre 0.2 y 0.5
Efectos de la radiación térmica BTU/h.ft2 Kw/m2 Tiempo para
alcanzar el
umbral de
dolor (seg)
550 1.74 60 Valor al cual personal con vestimentas
apropiadas puede estar permanentemente
expuesto
740 2.33 40
1500 4.73 16 Intensidad a la cual se pueden realizar
operaciones de emergencia de varios
minutos de duración por personal sin
escudos pero con vestimenta adecuada.
Deshidratación de la vegetación
3000 9.46 6 Valor máximo admisible para lugares a los
que el personal puede tener acceso (por
ejemplo la base de la antorcha) La
exposición se limita a algunos segundos
(suficiente para escapar)
Ignición de la madera
5000 Valor admisible para estructuras sin acceso
de personal
6300 19.87 2
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Para antorchas sónicas consultar al proveedor
Antorchas: Longitud de llama vs calor liberado
Y = Long de llama en metros X= calor liberado watts
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1: fuel gas
2: gas de pozo
3: gas reciclo de reforming catalítico
4: efluente reactor reforming catalítico
5: unidad deshidrogenación
6, 7 : H2
Cálculo de la intensidad de radiación sobre un determinado punto del suelo
Q= Energía liberada KW
D= Distancia al epicentro (m)
F= Fracción de calor irradiado
K= intensidad (KW/m2)
τ = Fracción transmitida a través de la atmósfera
. .
4. .
F QD
K
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1/16 1/16100 30
0.79humedad relativa % D
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Distorsión de la llama por el viento
Knock out drum
Objeto: Separar líquidos
Las cañerías deben tener pendiente hacia él. De no ser posible hay que instalar otros en
puntos intermedios con sus correspondientes sistemas de bombeo
Diseñar como separador para eliminar gotas de 300 micrones según el método del API 521
Prever adecuada capacidad de bombeo. Tener cuidado con la posibilidad de descarga de
líquidos fríos que podrían flashear en la bomba
Diseño de colectores (descarga subsónica)
Componer el mapa de caudales para cada escenario
Adoptar velocidad de descarga Ma= 0.2
Comenzando desde la punta del flare a presión atmosférica ir calculando hacia arriba,
verificar que no se exceda la máxima contrapresión en ninguna válvula ni se exceda el
rating de las bridas
Δy ΔxY= o
L L
u velocidad vientoX=
uj velocidad del jet