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II

UNIVERSIDAD TECNOLGICA EQUINOCCIAL

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERA

CARRERA DE TECNOLOGA EN PETRLEOS

ELABORACIN DE UN PROGRAMA DE OPERACIN DE UNA PLANTA DE DESTILACIN PARA OBTENER DIESEL

TESIS PREVIA PARA OBTENCIN DEL TITULO DE TECNLOGO EN PETRLEOS

FERNANDO PAL CARRIN PEA

DIRECTOR DE TESIS: ING. LUS CALLE

08/NOVIEMBRE/06

IV

Del contenido del presente trabajo se responsabiliza el autor.

Firma

V

INFORME DEL DIRECTOR DE TRABAJO DE TITULACIN

CERTIFICACIN

Certifico que el trabajo de ELABORACIN DE UN PROGRAMA DE OPERACIN DE UNA PLANTA DE DESTILACIN PARA OBTENER DIESEL, fue desarrollado por el seor Fernando Pal Carrin Pea, bajo mi supervisin.

Ing. Lus A. Calle G. DIRECTOR DE TESIS

VI

DEDICATORIA

El presente trabajo lo dedico con mucho cario a mis padres, Lupe pea y Henry

Carrin quienes con mucho esfuerzo han podido darme los estudios y sobre todo han

sido esa gua para hacer las cosas correctamente en mi vida. A mi hermanita Verito que

pone la alegra infinita en mi casa y a quien quiero mucho.

Va dedicado a la persona que siempre ha estado conmigo en todo momento, dndome

aliento y confianza para levantarme de cualquier obstculo, y a quien amo con toda mi

alma, Stefani Gonzlez.

A todas las personas que me han apoyado como lo es mi ta Charito quien desde

pequeo estuvo pendiente y que considero una mujer luchadora, a mis amigos y

compaeros por apoyarme en lo que pudieron.

VII

AGRADECIMIENTO

Agradezco a mi familia a Dios y a todos los que da a da me ayudan a seguir adelante

en cualquier mbito.

Un especial agradecimiento a mi to Lenin Carrin por brindarme su ayuda y

preocupacin para la realizacin de este trabajo, a MEDANITO DEL ECUADOR S.A.

por permitirme realizar las prcticas y obtener informacin valiosa.

A mi director de tesis Ing. Lus Calle por las guas en el transcurso de la elaboracin del

trabajo, a la Universidad Tecnolgica Equinoccial y a todos los profesores que ayudan

al enriquecimiento de los conocimientos y formacin del profesional.

VIII

RESUMEN

En este trabajo de investigacin se trata de exponer de una manera clara y precisa todo

el proceso de destilacin de petrleo para obtener Diesel, como primer punto detallo de

forma rpida las caractersticas del petrleo tanto fsicas como qumicas, la destilacin

atmosfrica y las caractersticas de los productos que tanto directa como indirectamente

se obtienen.

Se detallan los equipos que trabajan continuamente, los rangos de variables y mediante

diagramas de flujo se observa el recorrido de lquidos, gas, vapor. Se incluyen los

instrumentos de control que son operados tanto manualmente como automticamente.

En el captulo cuarto se presenta los ensayos de laboratorio que se realizan a la carga de

crudo como a los productos de acuerdo a normas ASTM y de forma particular para el

control de las especificaciones del diesel. Como captulos complementarios establezco

la explicacin de los instrumentos de control de la planta como transmisores,

convertidores, receptores y controladores de acuerdo a sistemas complejos como

SCADA, PLC y DCS que mantienen informado en tiempo real al operador el

comportamiento de cada equipo en un PC diseado para trabajar de acuerdo al

requerimiento del personal y necesidades de produccin.

IX

SUMMARY

In this investigation work is to expose in a clear way and specify all the process of

distillation of petroleum to obtain Diesel, as basic point I detail in a quick way the

characteristics of the petroleum so much physical as chemical, the atmospheric

distillation and the characteristics of the products that so much direct as indirectly they

are obtained.

The equipments are detailed that work continually, the ranges of variables and by means

of diagrams of flow it is observed the journey of liquids, gas, and vapor. The control

instruments are included that are operated so much manually as automatically.

In the chapter four is presented the laboratory tests that are carried out to the load of raw

as to the products according to norms ASTM and in a particular way for the control of

the specifications of the diesel. As complementary chapters I establish the explanation

of the instruments of control of the plant like transmitters, converters, receivers and

controllers according to complex systems as SCADA, PLC and DCS that maintain

informed in real time to the operator the behavior of each team in a PC designed to

work according to the personnel's requirement and production necessities.

X

NDICE GENERAL

CAPTULO I 1.1. INTRODUCCIN 1

1.2. OBJETIVOS 2

1.3. JUSTIFICACIN DE LA INVESTIGACIN 3

1.4. MARCO TERICO 3

1.5. IDEA A DEFENDER 6

1.6. METODOLOGA O PROCEDIMIENTOS 7

CAPTULO II 2. FUNDAMENTOS TERICOS

2.1. Composicin Qumica del Petrleo 8

2.2. Propiedades Fsicas del Petrleo 9

2.3. Destilacin Atmosfrica (topping) 10

2.4. Parmetros Termodinmicos en una planta topping 13

2.5. Obtencin del Diesel 14

CAPTULO III 3. PROGRAMA DE OPERACIN PARA UNA PLANTA DE DESTILACIN DE DIESEL

3.1. Objetivos de una Planta de Destilacin de Diesel 18

3.2. Intercambiadores de Calor 19

3.2.1. Intercambiador de Carcasa y Tubos 20

XI

3.2.2. Carcasa 21

3.2.3. Tubos 21

3.2.4. Unin carcasa tubos 23

3.2.5. Operacin de los Intercambiadores de Calor 24

3.3. Desalador Electroesttico 26

3.3.1. Operacin del Desalador 27

3.4. Horno 29

3.4.1. Estructura 31

3.4.2. Quemadores 33

3.4.3. Operacin del Horno 34

3.5. Torre Atmosfrica 36

3.5.1. Estructura 37

3.5.2. Operacin de la Torre Atmosfrica 39

3.6. Acumulador de Reflujo 41

3.6.1. Operacin del Acumulador de Reflujo 42

3.7. Stripper de Diesel 44

3.7.1. Operacin del Stripper de Diesel 45

3.8. Tanques de almacenamiento y despacho 46

3.9. Caldera 48

3.9.1. Operacin de la Caldera 49

3.10. Compresores de aire 51

3.10.1. Compresores Alternativos 51

3.10.2. Compresores Rotatorios 52

3.11. Tanque de agua 54

XII

3.12. Desgasificador 55

CAPTULO IV 4. PARMETROS DE CONTROL DE LA CARGA Y PRODUCTOS

4.1. Densidad API (Norma ASTM D-287) 57

4.2. Agua y Sedimentos (Norma ASTM D-96) 58

4.3. Destilacin (Norma ASTM D-86) 59

4.4. Flash point (Norma ASTM D-93) 60

4.5. Viscosidad Cinemtica (Norma ASTM D-2279) 61

4.6. ndice de Cetano calculado 63

4.7. Procedimiento para la determinacin del Potencial hidrogeno 65

4.8. Determinacin de concentracin de iones de cloruro 65

4.9. Determinacin de iones de hierro 67

CAPTULO V 5. INSTRUMENTACIN Y SISTEMAS DE CONTROL UTILIZADOS EN EL PROCESO DE DESTILACIN

5.1. Control Industrial 69

5.2. Clasificacin de los instrumentos de acuerdo a su funcin 70

5.3. Sistemas de monitoreo y control de datos 78

5.3.1. Sistema SCADA 79

5.3.2. Controlador Lgico Programable (PLC) 81

5.3.3. Sistema de Control Distribuido DCS 82

XIII

CAPTULO VI 6. EQUIPOS UTILIZADOS EN EL PROCESO

6.1. Vlvulas 84

6.2. Purgadores 90

6.3. Bombas 91

6.3.1. Bombas Centrifugas 93

6.3.2. Bombas de Desplazamiento positivo 96

6.3.3. Bombas Rotatorias 98

CAPTULO VII 7. SEGURIDAD INDUSTRIAL

7.1. Proteccin Ocular 100

7.2. Proteccin de la Cabeza 101

7.3. Proteccin Auditiva 101

7.4. Proteccin para Manos y Brazos 102

7.5. Proteccin de Pies 103

7.6. Proteccin Respiratoria 103

7.7. Arns de Seguridad 104

CAPTULO VIII 8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

8.1. CONCLUSIONES 105

8.2. RECOMENDACIONES 106

8.3. BIBLIOGRAFA 107

XIV

8.4. CITAS BIBLIOGRFICAS 109

8.5. ANEXOS 110

8.6. GLOSARIO DE TRMINOS 141

XV

NDICE DE GRFICOS

Grfico 01.- Esquema de Destilacin primaria. 12

Grfico 02.- Planta de destilacin de Diesel. 17

Grfico 03.- Diagrama de Flujo (Planta Topping). 18

Grfico 04.- Intercambiadores de calor. 20

Grfico 05.- Diagrama Interno de Intercambiadores de calor 21

Grfico 06.- Distribucin de los tubos. 23

Grfico 07.- Intercambiadores de calor. (Tubo y carcasa) 24

Grfico 08.- Pantalla de control. (Entrada/Salida) 25

Grfico 09.- Desalador Electroesttico 27

Grfico 10.- Pantalla de Control (Desalador) 28

Grfico 11.- Diagrama de caeras e instrumentos (Horno) 29

Grfico 12.- Horno 31

Grfico 13.- Diagrama de caeras e instrumentos. (Quemadores Horno) 32

Grfico 14.- Variantes de Quemadores 34

Grfico 15.- Pantalla de control (Horno) 35

Grfico 16.- Torre Atmosfrica. 37

Grfico 17.- Tipos de platos de burbujeo. 38

Grfico 18.- Interior de una torre atmosfrica 39

Grfico 19.- Pantalla de control (Torre) 41

Grfico 20.- Acumulador de reflujo 42

Grfico 21.- Pantalla de control (Acumulador de reflujo) 43

Grfico 22.- Stripper de Diesel 44

Grfico 23.- Pantalla de control (Stripper de Diesel) 46

XVI

Grfico 24-. Tanques de despacho de Diesel. 47

Grfico 25-. Pantalla de control (Almacenaje y Despacho) 47

Grfico 26.- Diagrama de caeras e instrumentos. (Calentador B-2) 48

Grfico 27.- Caldera B-1 49

Grfico 28.- Pantalla de control (Caldera) 50

Grfico 29.- Compresores de Aire (rotatorio) 52

Grfico 30- Disposicin del equipo del compresor. (Filtros, condensador) 53

Grfico 31- Tornillos del compresor. 53

Grfico 32-. Pantalla de control (Agua) 54

Grfico 33.- Tanque de agua TK-2 55

Grfico 34.- Desgasificador DG-1 56

Grfico 35.- Centrifuga y tubos de ensayo. 59

Grfico 36.- Equipo de destilacin ASTM 60

Grfico 37.- Medidor de punto de Inflamacin 61

Grfico 38.- Viscosmetro. 63

Grfico 39.- Equipo para medir la concentracin de iones de cloruro. 67

Grfico 40.- Diagrama de un lazo de control abierto y cerrado 69

Grfico 41.- Instrumento Registrador 71

Grfico 42.- Instrumento medidor de Nivel neumtico 72

Grfico 43.- Transmisor de Presin. 74

Grfico 44.- Curva analgico-digital 75

Grfico 45.- Transmisor de Presin. 76

Grfico 46.- Convertidor de Seal 77

Grfico 47.- Receptor. 77

XVII

Grfico 48.- Vlvula Neumtica. 78

Grfico 49.- Sistema de operacin SCADA. 79

Grfico 50.- Pantallas de alarmas y tendencias 80

Grfico 51.- Software para PLC. 81

Grfico 52.- Sistema de control distribuido. 83

Grfico 53.- Vlvula de compuerta. 85

Grfico 54.- Vlvula de globo. 85

Grfico 55.- Vlvula tipo macho 86

Grfico 56.- Vlvula de bola. 87

Grfico 57.- Vlvula de seguridad 88

Grfico 58.- Vlvula de retencin 89

Grfico 59.- Vlvula de mariposa. 89

Grfico 60.- Purgadores 90

Grfico 61.- Filtro tipo en Y 91

Grfico 62.- Bomba Centrifuga. 93

Grfico 63.- Bomba Reciprocante. 98

Grfico 64.- Bombas Rotatorias 99

Grfico 65.- Gafas Industriales. 101

Grfico 66.- Cascos Industriales. 101

Grfico 67.- Tapones para odo. 102

Grfico 68.- Guantes Industriales. 103

Grfico 69.- Mascarilla de aire. 104

Grfico 70.- Arns y equipo de seguridad. 104

XVIII

NDICE DE TABLAS

Tabla 01.- Porcentaje de elementos del petrleo 8

Tabla 02.- Clasificacin segn el grado API 9

Tabla 03.- Productos obtenidos en la destilacin primaria y sus temperaturas. 12

Tabla 04.- Propiedades de Diesel Planta Topping. 15

Tabla 05.- Requisitos del Diesel N 1. (Norma NTE INEN1489:99) 15

Tabla 06.- Requisitos del Diesel N 2 (Norma NTE INEN 1489:99) 16

Tabla 07.- Requisitos del Diesel N 2 de bajo contenido de azufre.

(Norma NTE INEN 1489:99) 16

Tabla.08.- Formulario mensual de distribucin de produccin. 56

Tabla.09- Tabla indicadora de volumen de muestra y solucin titulante

segn la concentracin de cloruro. 66

NDICE DE ANEXOS

Anexo N 1 Propiedades del Petrleo. 111

Anexo N 2 Composicin Qumica Crudo base Aromtica. 112

Anexo N 3 Viscosidad del Gas. 113

Anexo N 4 Curva de destilacin ASTM D-86 114

Anexo N 5 Comportamiento densidad API, Variacin de la gravedad API

crudo residuo. 115

Anexo N 6 Carga de crudo vs. Produccin de Diesel decena 1,

Venta de diesel Topping Plant, Costo barril de Diesel topping. 116

Anexo N 7 Consumo de productos en el Horno, Costo Qumicos

XIX

por cada 1000Bl de crudo procesados. 117

Anexo N 8 Tendencia cloruros domo de torre, Tendencia hierros

totales agua de V-2, Tendencia de Neutralizacin. 118

Anexo N 9 Stripper de Diesel. 119

Anexo N 10 Acumulador de reflujo. 120

Anexo N 11 Unidad de Destilacin Atmosfrica Topping. 121

Anexo N 12 Especificaciones tcnicas del diesel de despacho. 122

Anexo N 13 Simbologa. 123

Anexo N 14 Cronograma de mantenimiento de una Planta Topping 134

Anexo N 15 Procedimiento para uso de equipos de proteccin personal. 136

Anexo N 16 Sistemas de seguridad de una Planta Industrial. 140

- 1 -

CAPTULO I

1.1. INTRODUCCIN

La destilacin es la operacin cuyo fin es la separacin de dos o ms lquidos miscibles

mediante la ebullicin. Hasta donde se sabe, el proceso de la destilacin fue inventado

por los alquimistas egipcios, quienes emplearon gran cantidad de aparatos diseados

para vaporizar sustancias voltiles. Y es en 1900, cuando la industria automotriz daba

apenas los primeros pasos, la industria del petrleo se haba restringido a la produccin

de queroseno, los procesos de refinacin del petrleo y el correspondiente aparato

tcnico, eran adaptaciones de otras industrias, como la del alquitrn de hulla y la del

alcohol. Gradualmente, las industrias del petrleo pusieron en prctica mtodos ms

cientficos en la destilacin y refinacin del petrleo. Este cambio recibi el impulso de

la creciente demanda de productos como: lubricantes, parafinas, asfalto, aceite

combustible y sobre todo gasolina, que entonces se necesitaban en cantidades mayores

cada vez para automviles y aviones.

Hoy en da con la ayuda de nueva tecnologa el proceso de destilacin ha llegado a la

automatizacin casi completa, al incremento de la eficiencia en todos los aspectos y ya

no es suficiente con que el operador tenga conocimientos bsicos del proceso, necesita

saber acerca de la nueva tecnologa, y su funcionamiento. En este caso nos centraremos

en todo el proceso de destilacin de petrleo para obtener Diesel, de acuerdo a normas

que rigen estndares internacionales.

- 2 -

Con la elaboracin de un programa de operacin lo que se espera es presentar una gua

para la operacin de una Planta de refinacin de Diesel que sea de ayuda para conocer

todo el sistema que abarca tanto el conocimiento del proceso, variables a manejar y

equipos que se utilizan.

1.2. OBJETIVOS

1.2.1. OBJETIVO GENERAL

Explicar las operaciones del sistema de destilacin de diesel, sistemas de control

y operacin.

1.2.2. OBJETIVOS ESPECFICOS

Conocer paso a paso el proceso de acuerdo a cada uno los equipos como, Horno,

Intercambiadores, Torre, despojador, acumulador de reflujo, tanques y

calentadores.

Explicar los rangos operacionales.

Entender claramente Normas ASTM para obtener un adecuado Diesel.

Dar a conocer los instrumentos, equipos y herramientas con los que consta una

planta.

Indicar brevemente acerca de la seguridad personal dentro de una Planta

Industrial.

- 3 -

1.3. JUSTIFICACIN DE LA INVESTIGACIN

El desarrollo de esta tesis se basa en entender la importancia y el manejo adecuado que

debe tener un proceso delicado como obtener Diesel del petrleo, ya que para obtener

un Diesel de buena calidad debemos tener buenos equipos, herramientas y un operador

bien entrenado.

1.4. MARCO TERICO

1.4.1. DESTILACIN ATMOSFRICA (Topping)

Como dice Pemex en el libro Diccionario de trminos Pemex de refinacin:

En las destileras se destila fraccionadamente el petrleo. Como est compuesto

por ms de 1.000 hidrocarburos, no se intenta la separacin individual de cada

uno de ellos. Es suficiente obtener fracciones, de composicin y propiedades

aproximadamente constantes, destilando entre dos temperaturas prefijadas.

La operacin requiere varias etapas; la primera de ellas es la Destilacin Primaria

o Topping. El crudo se calienta a 350 C y se enva a una torre de

fraccionamiento, metlica y de 50 metros de altura, en cuyo interior hay

numerosos "platos de burbujeo". Un "plato de burbujeo" es una chapa perforada,

montada horizontalmente, habiendo en cada orificio un pequeo tubo con

capuchn. De tal modo, los gases calientes que ascienden por dentro de la torre

atraviesan el lquido ms fro retenido por los platos.

- 4 -

Tan pronto dicho lquido desborda un plato cae al inmediato inferior. La

temperatura dentro de la torre de fraccionamiento queda progresivamente

graduada desde 350 C en su base, hasta menos de 100 C en su cabeza.

Como funciona continuamente, se prosigue la entrada de crudo caliente mientras

que de platos ubicados a convenientes alturas se extraen diversas fracciones.

Estas fracciones reciben nombres genricos y responden a caractersticas bien

definidas, pero su proporcin relativa depende de la calidad del crudo destilado,

de las dimensiones de la torre de fraccionamiento y de otros detalles tcnicos.

Las tres fracciones lquidas ms importantes son, de arriba hacia abajo, -es decir,

de menor a mayor temperatura de destilacin (70).

1.4.2. GAS


Mezcla gaseosa que se extrae asociada con el petrleo o de los yacimientos que

son nicamente de gas. Sus componentes principales en orden decreciente de

cantidad son el metano, etano, propano, butanos, pentanos y hexanos. Cuando se

extrae de los pozos, generalmente contiene cido sulfhdrico, mercaptanos,

bixido de carbono y vapor de agua como impurezas. Las impurezas se eliminan

en las plantas de tratamiento de gas, mediante el uso de solventes o adsorbentes.

Para poderse comprimir y transportar a grandes distancias es conveniente separar

los componentes ms pesados, como el hexano, pentano, butanos y propano y en

ocasiones el etano, dando lugar estos ltimos a las gasolinas naturales o a los

- 5 -

lquidos del gas natural, para lo cual se utilizan los procesos de absorcin o

criognicos (92).

1.4.3. NAFTA


Se da el nombre a los productos del petrleo refinado, particularmente refinados o

no refinados, as como a productos lquidos del gas natural, cuyo rango de

destilacin comprende de los 30 a los 232 C. En este tipo de clasificacin se

denomina nafta ligera a la fraccin de la destilacin comprendida hasta los 101

C, y nafta pesada a la fraccin comprendida entre 101 C y 232 C. En la

destilacin atmosfrica del crudo, la fraccin considerada en este rango

comprende la gasolina primaria la cual es estabilizada, hidrodesulfurizada y

despus de estos procesos sirve como carga a las plantas reformadoras de nafta

(126).

1.4.4. DIESEL


Combustible lquido con olor a petrleo, de color amarillo claro (2.5 mximo,

ASTM D-1500), producido a partir de una mezcla de hidrocarburos parafnicos,

olefnicos, naftnicos y aromticos, por procesamiento del petrleo crudo. Es

insoluble en agua y se usa fundamentalmente como combustible para los motores

- 6 -

(tipo diesel) de autotransportes, locomotoras ferroviarias, turbinas y equipos

mecnicos (73).

1.4.5. DESTILACIN DEL DIESEL OIL

El mtodo empleado para extraer el diesel es por destilacin atmosfrica la columna

fraccionada separa el diesel oil del resto de cortes utilizando la temperatura de

ebullicin del diesel oil que es una caracterstica propia de este producto y que es

distinta del residuo, del kerosene y de la nafta.

1.4.6. RESIDUO ATMOSFRICO


Producto que se obtiene del fondo de las torres de fraccionamiento de la

destilacin primaria, despus de la extraccin de gasolinas, querosinas y gasleos

primarios. (159).

1.5. IDEA A DEFENDER

Ofrecer una explicacin detallada del proceso que se lleva a cabo en una Planta de

destilacin, conocer todos sus elementos y saber como operar ciertas variables del

proceso.

- 7 -

1.5.1. VARIABLE DEPENDIENTE.- Conocer los rangos de variables para

poder manejar los equipos y herramientas.

1.5.2. VARIABLE INDEPENDIENTE.- Manejo correcto del sistema de

operaciones de una planta destiladora.

1.6. METODOLOGA O PROCEDIMIENTOS

Para la elaboracin de esta tesis empleare los mtodos siguientes:

Mtodo de observacin cientfica.- Se aprovechara las prcticas de campo, para

adquirir conocimiento.

Mtodo de Anlisis.- Este mtodo ser utilizado para la revisin de los

parmetros de operacin del sistema.

Mtodo deductivo.- El punto de partida ser los conocimientos de situaciones

similares aplicadas a otras Plantas de Destilacin.

Mtodo de sntesis.- Este mtodo se utilizara en la estructura de la tesis.

- 8 -

CAPTULO II

2. FUNDAMENTOS TERICOS

2.1. COMPOSICIN QUMICA DEL PETRLEO

El petrleo es un compuesto orgnico de una mezcla extensa de hidrocarburos,

compuestos formados por Carbono (C) e Hidrogeno (H) con distintas caractersticas,

dependiendo del lugar de procedencia y tambin de las distintas proporciones de los

diferentes porcentajes de Hidrocarburos y otros componentes como son: Nitrgeno (N),

Oxigeno (O), Azufre (S) y diferentes metales como: aluminio, hierro, vanadio, sodio y

calcio. Su clasificacin de acuerdo a su composicin qumica es la siguiente:

a. Parafnicos

b. Oleofinicos

c. Acetilenicos

d. Diolefinicos

e. Aromticos

f. Naftnicos

Tabla 01.- Porcentaje de elementos del petrleo ELEMENTO % P

C 83 87 H 10 16 S < 6 O < 1.0 N < 0.7

METALES < 0.03 Fuente: El Petrleo, Combustibles y aceites lubricantes.

Elaborado por: Fernando Carrin.

- 9 -

2.2. PROPIEDADES FSICAS DEL PETRLEO

Es un liquido viscoso, insoluble en agua, de un olor ftido debido a los compuestos

sulfurados, y colores que varan desde el amarillo al negro, con densidades

aproximadas de 0,75 1gr/cm3, esta propiedad fsica es muy importante ya que influye

en su produccin, transporte, almacenamiento, refinacin y en el respectivo costo de

comercializacin.

Otro tipo de clasificacin es el parmetro internacional de la American Petroleum

Institute (API) la cual diferencia la calidad de crudo en el mundo, mientras ms pesado

tendr un menor grado API y por consiguiente el producto residuo despus de su

refinacin ser mayor por lo cual tendr un valor menor que los petrleos livianos,

suaves o dulces como se los denomina.

Tabla 02.- Clasificacin segn el grado API Aceite crudo Densidad

( g/ cm3) Densidad

grados API Extrapesado >1.0 10.0 Pesado 1.0 - 0.92 10.0 - 22.3 Mediano 0.92 - 0.87 22.3 - 31.1 Ligero 0.87 - 0.83 31.1 - 39 Superligero < 0.83 > 39

Fuente: Medanito del Ecuador S.A. Elaborado por: Fernando Carrin

La viscosidad es la medida de la resistencia a fluir que tienen los productos viscosos, se

mide a travs de un viscosmetro el cual controla una temperatura constante para que el

fluido atraviese un espacio determinado en un tiempo no conocido. Este valor influye en

- 10 -

el costo de extraccin y transporte ya que se necesita tcnicas de calentamiento y tubera

trmica para mejorar la viscosidad y poder trasladar el crudo.

El petrleo es soluble en benceno, ter, cloroformo, bencina y otros solventes orgnicos

y se encuentra formando emulsiones con el agua, esta debe ser separada en un

porcentaje menor al 1%. Otras propiedades que deben ser consideradas son:

Punto de inflamacin.- Temperatura hasta la que se puede calentar un aceite sin

peligro de inflamarse en presencia de una llama libre.

Punto de combustin.- Temperatura (mayor al punto de inflamacin) a la cual el

petrleo puede quemarse en su superficie en un lapso de por lo menos 5 segundos.

Punto de ebullicin.- Temperatura a la cual un elemento o compuesto qumico pasa

del estado lquido al estado gaseoso, o a la inversa. Tambin se denomina punto de

condensacin.

Fluorescencia.- Luz emitida por determinados cuerpos o sustancias, enseguida de

haber sido expuestas a iluminacin de ciertos colores.

2.3. DESTILACIN ATMOSFRICA (TOPPING)

El petrleo crudo como una mezcla compleja de hidrocarburos seria muy difcil de

utilizar en industrias como la petroqumica, automotriz, o para generacin elctrica sin

- 11 -

antes ser procesado, todos los procesos de refinado, separacin fsico-qumica se basan

en la separacin de los diferentes hidrocarburos de acuerdo a sus distintos puntos de

ebullicin sin originar nuevos compuestos. Este proceso es muy antiguo y bsicamente

muy sencillo, puesto que en una mezcla de lquidos (alcohol-agua) cuando se los

calienta hasta el punto de ebullicin normalmente produce vapor con un porcentaje

mayor del lquido con punto de ebullicin ms bajo (alcohol). Y si a la mezcla original

en forma liquida y caliente hasta el punto de ebullicin se le atraviesa por un vapor de la

misma mezcla (alcohol-agua) se desprende un vapor mas rico en alcohol que el que se

produjo en la primera fase.

En las refineras este proceso se lleva a cabo primeramente eliminando el agua y la sal

en un desalador para evitar daos por corrosin luego se calienta el crudo en un horno

que puede adoptar muchas formas he incluso la forma tubular de la tubera en su interior

varia con el diseo, a unos 350-360 C el petrleo se bombea a la parte inferior de una

torre fraccionadora cilndrica que puede sobrepasar los 50 metros de altura, con una

presin aproximada a la atmosfrica, en su interior se encuentran a diferentes alturas

bandejas o platos perforados que provocan la condensacin de los vapores, una vez que

ingresa el petrleo se separa en vapor y liquido, los hidrocarburos que contienen un

elevado punto de ebullicin y que no se han vaporizado caen al fondo de la torre, los

productos livianos con menor punto de ebullicin suben por la columna burbujeando a

travs de los orificios en los platos y llegan a un condensador, ya liquido el producto

una parte de este es bombeado fuera y otra regresa a la torre por la parte superior, esta

carga de producto se llama reflujo y va cayendo de plato en plato mezclndose con el

- 12 -

vapor que asciende produciendo as elementos ms puros que suben y el liquido

acarreando a los mas pesados hacia el fondo.

Grfico 01.- Esquema de Destilacin primaria (Intercambiadores de calor, desalador, horno, torre atmosfrica, acumulador de reflujo, despojador.)


Luego del proceso mencionado dependiendo de la temperatura podemos obtener

fracciones de compuestos como son: Gas, Nafta ligera, Nafta pesada, Queroseno, Gas

oil (diesel) y Fuel oil. Las proporciones que se pueden obtener de estos productos varan

dependiendo del crudo pero la temperatura de ebullicin es la que determinara siempre

la separacin. A continuacin podemos observar el cuadro de productos y sus diferentes

temperaturas de separacin.

Tabla 03.- Productos obtenidos en la destilacin primaria y sus temperaturas. PRODUCTO TEMPERATURA

EBULLICIN APLICACIONES

Gas de refinera

- 13 -

Nafta pesada 150-200 C Materia prima para productos qumicos.

Queroseno 170-250 C Lmpara de alumbrado carburante para turborreactores

FRACCIONES MEDIAS

Diesel 250-320 C Carburantes para motores diesel, calefaccin

domstica Fuel Oil ligero 340-4001 C Combustible para buques,

locomotoras, etc. Fuel Oil pesado 400-500 C Materia prima para

lubricantes, ceras, cremas y aceites.

FRACCIONES PESADAS

Asfalto >500 C Pavimentacin, techado, impermeabilizacin, etc.

Fuente: Medanito del Ecuador S.A. Elaborado por: Fernando Carrin.

2.4. PARMETROS TERMODINMICOS EN UNA PLANTA TOPPING

2.4.1. TEMPERATURA DE TRANSFERENCIA.

Esta es la mxima temperatura a la que podemos elevar la carga de crudo para

vaporizarlo antes de ingresar a la torre de fraccionamiento atmosfrico.

2.4.2. PRESIN DE TRABAJO.

Es la presin a la cual se produce la operacin de destilacin. Esta afecta directamente

el equilibrio lquido-vapor, generalmente se trabaja a la menor presin posible.

2.4.3. TEMPERATURA DE CABEZA.

- 14 -

Es la temperatura en la parte superior de la columna de fraccionamiento, se la puede

controlar con el reflujo de cabeza, que es la fuente fra que genera la corriente de

lquidos que se unen con los vapores, llegando al equilibrio lquido-vapor.

2.4.4. TEMPERATURA DEL CORTE.

Es la temperatura a la cual se realiza la extraccin lateral de un hidrocarburo. Es

controlada con el reflujo de cabeza y reflujos circulantes. Estos ltimos tienen un efecto

semejante que el reflujo de cabeza y adems precalientan el crudo, recuperando energa.

2.4.5. INYECCIN DE VAPOR.

El vapor o (incondensables) en la torre fraccionadora despresuriza parcialmente a los

hidrocarburos, estableciendo nuevos equilibrios vapor-lquidos, ayuda a la vaporizacin

de los componentes mas voltiles. Esto es aplicable tanto en la torre principal como en

los strippers (despojadores).

2.5. OBTENCIN DEL DIESEL

El diesel es un combustible liquido denso y aceitoso que destila entre 270 C y 325 C

que se obtiene como producto intermedio de la columna atmosfrica, sus hidrocarburos

poseen mas de 18 tomos de carbono, con olor a petrleo, de color amarillo claro (2.5

mximo, ASTM D-1500), producido a partir de una mezcla de hidrocarburos

parafnicos, olefnicos, naftnicos y aromticos. Es insoluble en agua y se usa

- 15 -

fundamentalmente como combustible para los motores (tipo diesel) de autotransportes,

locomotoras ferroviarias, turbinas, equipos mecnicos, generadores de electricidad,

generadores de vapor, en hornos y calentadores industriales.

A continuacin en lista algunas de las propiedades del diesel:

Tabla 04.- Propiedades de Diesel Planta Topping. ASTM 2880.2GT

(GE. MID-TD-0000-2 APPENDIX A2)

DESCRIPCIN

UNIDAD MIN MX.

DIESEL PLANTA TOPPING

Curva de destilacin 90% C 282 338 322 Flash point F 100 --- 131 Viscosidad SSU SSU 32,6 40,2 33,9 Densidad @ 15 C. Rel. --- 0,860 0,8420 ndice de cetano calculado IC --- 60 47,3 Vanadio ppm --- 0,5 0,2 Li + Na + K ppm --- 0,5 0,39 Ca. ppm --- 0,5 0,2 Pb. ppm --- 0,5 0,08 S. %Wt --- 1,0 0,87


Tabla 05.- Requisitos del Diesel N 1. (Norma NTE INEN1489:99) REQUISITOS UNIDAD MIN. MX. ENSAYO Punto de inflamacin C 40 --- INEN 1047 Agua y Sedimentos % V --- 0,05 INEN 1494 Residuo carbonoso sobre el 10% del residuo.

%P --- 0,15 INEN 1491

Cenizas %P --- 0,01 INEN 1492 Temperatura de destilacin del 90%

C --- 288 INEN 926

Viscosidad cinemtica a 37,8 C. cSt 1,3 3 INEN 810 Azufre %P --- 0,3 INEN 1490 Corrosin al cobre --- --- No.2 INEN 927 ndice de cetano calculado. --- 40 --- INEN 1495

Fuente: El petrleo, combustibles y aceites lubricantes. Elaborado por: Fernando Carrin.

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Tabla 06.- Requisitos del Diesel N 2 (Norma NTE INEN 1489:99) REQUISITOS UNIDAD MIN. MX. ENSAYO Punto de inflamacin C 51 --- INEN 1047 Agua y Sedimentos % V --- 0,05 INEN 1494 Residuo carbonoso sobre el 10% del residuo.

%P --- 0,15 INEN 1491


C --- 360 INEN 926

Viscosidad cinemtica a 37,8 C. cSt 2,5 6 INEN 810 Azufre %P --- 0,7 INEN 1490 Corrosin al cobre --- --- N0.3 INEN 927 ndice de cetano calculado. --- 45 --- INEN 1495

Fuente: El petrleo, combustibles y aceites lubricantes. Elaborado por: Fernando Carrin.

Tabla 07.- Requisitos del Diesel N 2 de bajo contenido de azufre. (Norma NTE INEN 1489:99)

REQUISITOS UNIDAD MIN. MX. ENSAYO Punto de inflamacin C 51 --- INEN 1047 Agua y Sedimentos % V --- 0,05 INEN 1494 Residuo carbonoso sobre el 10% del residuo.

%P --- 0,15 INEN 1491


C --- 360 INEN 926

Viscosidad cinemtica a 37,8 C. cSt 2,5 6 INEN 810 Azufre %P --- 0,05 INEN 1490 Corrosin al cobre --- --- N0.3 INEN 927 ndice de cetano calculado. --- 45 --- INEN 1495

Fuente: El petrleo, combustibles y aceites lubricantes. Elaborado por: Fernando Carrin

- 17 -

CAPTULO III

3. PROGRAMA DE OPERACIN PARA UNA PLANTA DE DESTILACIN DE DIESEL

Grfico. 02.- Planta de destilacin de Diesel.


- 18 -

Grfico. 03.- Diagrama de Flujo (Planta Topping).


En este captulo revisaremos a los elementos fundamentales de una planta de

destilacin, introduccin, funcionamiento y parmetros que permitan operar

correctamente una planta que genera aproximadamente 1700BL/Da de Diesel con una

carga de entrada de 8500BL/Da, 15 API y una densidad corregida a 15 C de 0.963,

con un crudo residuo que abandona la planta de 4650BL/Da, 10 API y una densidad

corregida a 15 C de 0.996 para ser recirculado a los tanques de almacenamiento de la

misma manera que la nafta (tope de torre) que nuevamente ingresaran al proceso de

destilacin.

3.1. OBJETIVOS DE UNA PLANTA DE DESTILACIN DE DIESEL

Obtencin de diesel dentro de las especificaciones de calidad establecidas.

- 19 -

Obtener la menor cantidad de crudo residuo.

Minimizacin del vapor y combustibles.

Maximizacin del rendimiento de cortes ms rentables sin alterar la estructura

molecular.

Cumplimiento de restricciones operativas; cantidades mnimas de calor para la

operacin de equipos.

Estabilidad dentro del funcionamiento del proceso.

3.2. INTERCAMBIADORES DE CALOR

Un intercambiador de calor es un dispositivo diseado para transferir de manera

eficiente el calor de un fluido a otro, sea que estos estn separados por una barrera

slida o que se encuentren en contacto.

La elaboracin de los productos comerciales a partir del petrleo crudo se realiza con

una serie de operaciones que se describen en los esquemas de fabricacin, las unidades

de separacin, destilacin, extraccin de disolventes y cristalizacin, utilizan cantidades

importantes de energa calorfica para obtener un gradiente de temperatura que permitir

su fraccionamiento.

En cualquier caso el ciclo trmico de una unidad consiste siempre en llevar la

alimentacin a una temperatura dada y luego transmitirla a cualquier elemento que

necesite dicha temperatura por medio ya sea de un sistema de intercambiadores,

refrigerantes, condensadores o reboilers.

- 20 -

Grfico.04.-Intercambiadores de Calor

Fuente: Medanito del Ecuador. S.A.


3.2.1. INTERCAMBIADOR DE CARCASA Y TUBOS

En este tipo de intercambiador, uno de los fluidos circula por el interior de los tubos,

mientras que el otro fluido circula entre la carcasa y la parte exterior de los tubos.

Cuando las temperaturas del fluido del paso caliente y del fluido del paso fro son

variables de un punto a otro, a medida que el calor va pasando del fluido ms caliente al

ms fro, la velocidad de intercambio de calor que existe entre los fluidos tambin

variar a lo largo del equipo, porque su valor depende, de la diferencia de temperaturas

entre los fluidos caliente y fro. Este tipo de intercambiador de calor es uno de los ms

difundidos en tas refineras.

El principio del haz de tubos que se encuentran en el interior de la carcasa se ha

mantenido igualmente en la construccin de condensadores y reboilers.

- 21 -

3.2.2. CARCASA

El material ms usado para la construccin de las carcasas es el acero al carbono. Para

dimetros nominales inferiores a 24", Para ms de 24" la carcasa se realiza con planchas

de acero enrolladas y soldadas. Por cada extremo se sueldan las bridas que llevarn las

tapas y las cajas de distribucin. Las toberas de entrada y salida se sueldan, con una

placa de refuerzo segn la presin. Por ltimo la carcasa se podr equipar con anillos

para poder levantarla.

Grfico. 05.- Intercambiadores de calor. Diagrama interno.

Fuente: El Petrleo, refino y tratamiento qumico. Elaborado por: Fernando Carrin.

3.2.3. TUBOS

Los tubos que se encuentran en el interior constituyen el haz, por el cual uno de los

fluidos pasa a travs. El dimetro nominal corresponde al dimetro exterior. Estos tubos

deben requerir especificaciones para cumplir con el requerimiento de trabajar con

- 22 -

fluidos altamente abrasivos y corrosivos que circulen constantemente, deben ser de

aceros aleados y aptos para trabajar con altos porcentajes de sal. Los tubos van fijados a

cada una de sus extremidades por mandrilado en las dos placas tubulares. Los tubos se

disponen segn una ordenacin triangular (tresbolillo) o rectangular (regular); cuando el

lado de la carcasa tiene gran tendencia a ensuciarse no se utiliza la disposicin

triangular por cuanto los espacios entre tubos son de difcil acceso, cosa que no sucede

en la disposicin cuadrada, que a su vez provoca una menor cada de presin en el lado

de la carcasa que la disposicin triangular.

El flujo pasa perpendicularmente a los tubos, circulando hacia abajo en la primera

seccin, hacia arriba en la segunda, y as sucesivamente. En las refineras, se usa, sobre

todo, los haces con paso cuadrado. El conjunto de tubos llevan placas transversales que

tienen por finalidad alargar el camino del fluido que circula por la carcasa y mejorar, la

transmisin por el exterior del tubo. Estas placas estn constituidas, por un disco que

tiene un dimetro ligeramente inferior al de la carcasa y que tiene un segmento libre,

con un rea que aproximadamente representa del 20% al 45%.de la seccin.

Al nivel de la brida de entrada de la carcasa, se sella sobre el conjunto de tubos una

placa perforada que sirve para romper el caudal de lquido reduciendo as la erosin.

Para mantener los tabiques pegados a las placas tubulares estn aseguradas por juntas,

por lo que se debe suprimir un nmero de tubos para poder encimar el asiento de las

juntas sobre las placas tubulares.

- 23 -

Para evitar el debilitamiento de las placas tubulares es preciso mantener una distancia

mnima entre los tubos, por lo que no resulta prctico colocar los tubos tan juntos que la

seccin libre para el flujo del fluido por el exterior de los tubos sea tan pequea, como

la del interior de los mismos. En estas condiciones es posible estimar el nmero de

tubos que se pueden colocar sobre una placa tubular dada.

Grfico. 06.- Distribucin de los tubos.

Fuente: El Petrleo, refino y tratamiento qumico. Elaborado por: Fernando Carrin.

3.2.4. UNIN TUBOS-CARCASA

Para este caso las placas son tubulares fijas, que estn selladas sobre la carcasa. Su costo

de construccin es econmico, permiten acomodar mayor nmero de tubos en el interior

del equipo, pero con este ensamble se pueden utilizar para fluidos con una diferencia de

temperatura no muy elevada de modo que la dilatacin o contraccin de los tubos sea

confiable.

- 24 -

Grfico. 07.- Intercambiadores de calor.

Fuente: Medanito del Ecuador. SA Elaborado por: Fernando Carrin.

3.2.5. OPERACIN DE LOS INTERCAMBIADORES DE CALOR

Antes de ingresar al sistema, el crudo atraviesa los filtros D2 donde todas las impurezas

se depositan aqu para luego llegar a las bombas de alimentacin P-1A1 y P-1B1 estas

bombas son de tipo horizontal que transportan 12.800Bl/da con una presin de

descarga de 200psi, su motor tiene una potencia de 60HP, esta bomba trabaja a 180

r.p.m. Aguas abajo se efecta la inyeccin de desemulsionante mediante la bomba P-10,

el ingreso de crudo debe estar monitoreado por un indicador de temperatura, los rangos

normales de trabajo estn entre 150 y 250 F, despus entra al tren de intercambiadores

de calor E1-A/B/C/D/E/F, que trabajan a una presin mxima de 200psi y 400 F en el

lado tubos y en el lado carcasa a 170psi y 500 F es aqu en donde aumenta la

temperatura y se puede obtener datos a la salida de los intercambiadores, con otro

indicador de temperatura que debe estar entre 200 y 400 F para ingresar al Desalador

V -1.

- 25 -

La temperatura que se elevo en los intercambiadores de calor se debe gracias a que por

el otro lado de los intercambiadores circula una corriente de crudo residuo que

abandona la torre de destilacin impulsada por la bomba de fondo P-4 dicha bomba

trabaja con una potencia de hasta 60HP y una velocidad de 3600 r.p.m. La temperatura

de abandono esta entre 300 a 500 F pero el caudal de salida debe ser controlado por un

instrumento de control de flujo el cual permite al operador ver en display el volumen de

acuerdo a la carga que ingrese a la unidad, en la salida de los intercambiadores (lado

carcasa) podemos regular la salida del residuo a los tanques de almacenamiento, a esta

lnea se conecta tambin la salida de la Nafta V-2 y del stripper de Diesel en caso de

emergencia controlada por una vlvula. Por su parte cada intercambiador tiene su

indicador de temperatura y de presin tanto en el lado de la carcasa como en el de los

tubos para conocer el trabajo individual en el caso de algn dao.

Grfico. 08.- Pantalla de control. (Entrada/Salida)

Fuente: Medanito del Ecuador SA. Elaborado por: Fernando Carrin.

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3.3. DESALADOR ELECTROSTATICO (Desalter)

Este equipo nos ayuda a eliminar las sales y el mayor contenido de impurezas que posee

el crudo carga de la planta de destilacin, dichos slidos estn en suspensin y las sales

disueltas en gotas de agua que estn separadas en el petrleo llegan a ser separadas con

este equipo, en general lo que se hace es precalentar el petrleo para poder disminuir la

viscosidad, en el desalador electroesttico se inyecta agua de lavado para as lograr una

mezcla entre los dos fluidos, unirla con el agua residuo del petrleo y para despus

separar el agua que contiene una gran porcin de impurezas, generndose pequeos

electrolitos (gotas), sensibles a la variaciones de un campo elctrico.

Fluye la corriente a travs de un campo elctrico de alto voltaje (16.000V a 35.000V)

este voltaje es producido por un transformador en la parte superior del equipo. Las

fuerzas elctricas que se generan dentro del campo hacen que las gotas de agua

coalezcan, formando gotas mas grandes que pueden decantar en el recipiente, Esta

coalescencia se dificulta ms an si es que las gotas estn muy dispersas en la fase de

petrleo; por eso en los separadores indicados conviene mantener siempre un colchn

de agua; de manera que el crudo pase a travs de l lavndose. Este petrleo que ya se

encuentra sin impurezas y sales, esta 90% libre de contaminantes. El campo elctrico

induce a que las pequeas gotas se conviertan en dipolos elctricos, estas interactan

entre si generndose un magnetismo entre las gotitas agrupndose en gotas mayores,

que luego por efecto de la gravedad decantan hacia el fondo del recipiente, cuando se

usa corriente continua, las gotas de agua dependiendo de su orientacin se van

acumulando ya sea en el nodo o en el ctodo hasta tener el peso suficiente que haga

- 27 -

caer a la nueva gota de agua, mientras que, si se usa energa alterna las gotas de agua

estn girando sus polos, de manera que cuando estn orientados con polos opuestos

stos se van juntando hasta lograr un dimetro que permita caer.

Grfico. 09.- Desalador Electroesttico

Fuente: Medanito del Ecuador. S.A. Elaborado por: Fernando Carrin.

3.3.1. OPERACIN DEL DESALADOR ELECTROSTATICO

Luego de que el crudo de ingreso salio de los intercambiadores de calor entra por la

parte inferior al desalador electrostatico, este trabaja a una presin mxima de 200psi a

400 F, tiene un dimetro interno de 3,05m y una longitud de 5,18m, adems entra agua

cruda que es precalentada en un intercambiador de calor pequeo llamado E-4, tanto el

lado fri como el lado caliente trabajan con una presin de 200psi. El crudo que ingresa

al desalador es controlado mediante un indicador de temperatura y un indicador de

presin diferencial, este valor de presin diferencial para las alarmas de alto-alto (high-

high) no puede excederse de 50, por ser un desalador electrostatico tenemos medidores

de voltaje y amperaje, luego del lavado del crudo sale por la parte superior del mismo

con direccin a los intercambiadores E-1 H/G siendo controlado por un indicador de

- 28 -

presin en este punto no puede sobrepasar los 200psi con una temperatura normalmente

entre 280 y 310 F, el flujo es controlado por una vlvula a la salida del desalador. Se

debe siempre tener cuidado con el nivel del mediante una vlvula que se encuentra a la

salida del desalador en la lnea del agua efluente. Como componentes en el desalador

tiene una vlvula de alivio ubicada en la parte superior, un indicador de presin y

temperatura que no transmiten seal en display, por el costado derecho tiene cinco

salidas controladas por vlvulas de aguja hacia el drenaje D2 y por la parte inferior

cinco ms unindose al mismo drenaje.

Grfico. 10.- Pantalla de Control (Desalador)


- 29 -

3.4. HORNO

El horno en los procesos de refinera es muy importante ya que nos da la energa

calorfica que necesitamos para calentar el crudo luego de que previamente fue

eliminado de sal y otras impurezas, la energa transmitida puede ser por radiacin,

conduccin y conveccin al fluido a calentar, este debe recorrer un circuito serpenteado

o por un haz de tubos dentro del horno. Existen hornos que adems de cumplir con la

funcin de calentamiento nos ofrecen servicios como obtener vaporizacin parcial del

fluido y otros que son utilizados con funciones mas especificas para obtener una

reaccin qumica, por ejemplo en los casos de reformado cataltico o craqueo, donde

existe la presencia de un catalizador que puede ser colocado en los mismos tubos del

horno.

Grfico. 11.- Diagrama de caeras e instrumentos (Horno)


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Un horno debe ser adquirido para transferir una cierta cantidad de calor a un fluido

determinado en un cierto tiempo, dado como resultado temperaturas a la entrada y salida

que nos ayuden con un proceso siguiente, pero todo esto con un mnimo de perdidas de

calor y sobre todo que el horno sufra el menor dao posible ya que las temperaturas para

calentar el crudo son muy altas, en la destilacin atmosfrica el crudo de salida del

horno es de aproximadamente 650 F, segn el crudo con el que se este trabajando se

deber contar con un numero determinado de quemadores y sobre todo el tipo de

combustible con el que se pueda trabajar como gas, diesel, nafta y en algunos casos

duales de cualquiera de los tipos antes mencionados, adems del aire suministrado para

la combustin, este para que sea mucho mas efectivo se lo puede precalentar con los

humos que salen por la chimenea. El combustible quemado cede el calor a la tubera por

donde atraviesa el fluido por radiacin y por conveccin, mientras que en las paredes

del horno se transmite la energa por conduccin, dentro de los tubos la energa es

transmitida por conveccin, y as mismo las prdidas de calor por conduccin. El

rendimiento de un horno es definido con la relacin entre la cantidad de energa

absorbida del fluido calentado y el generado en dicha combustin, las perdidas de calor

generalmente bajas, es a travs de las paredes, otras mas significantes son los humos

que son eliminados por tener una temperatura elevada, pero debemos tener en cuenta

que la perdida de calor por los humos se puede deber a un exceso de aire de combustin,

y aunque ese factor sea en gran medida controlado nunca vamos a tener un valor de

rendimiento favorable porque las perdidas de calor siempre van a existir aun en los

mejores y mas modernos horno diseados, en ese caso es mejor evitar la demasiada

formacin de CO ya que con la unin del oxigeno pueden incrementar el dao dentro

del horno.

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Grfico.12.- Horno

Fuente: Medanito del Ecuador. SA. Elaborado por: Fernando Carrin.

3.4.1. ESTRUCTURA

La zona donde los tubos se encuentran expuestos directamente al fuego se llama zona de

radiacin, y normalmente los hornos estn envueltos por una carcasa metlica, la zona

de radiacin es precisamente la cmara de combustin ya que la radiacin es transmitida

al fluido o fluidos. La seccin tubular se coloca delante da la zona de radiacin en

disposicin de una fila y en algunos casos dos. La carcasa que recubre al horno debe ser

lo suficientemente resistente para soportar la temperatura, evitar perdidas de

temperatura, y las acciones del viento de combustin, tiene una estructura base interior a

la cual van soldadas o atornilladas las paredes de la carcasa del horno. Un recubrimiento

refractario (resistente al fuego) y aislante es el que se encuentra en la cmara de

combustin, la base o el suelo del horno estn constituidos por los mismos elementos de

aislamiento y proteccin. En la parte vertical de los hornos son ubicados los

quemadores y la combustin puede ser vista desde unas mirillas ubicadas

- 32 -

estratgicamente, as como las entradas para mantenimiento, estas deben cerrarse

hermticamente despus de cada arreglo interior.

Grfico. 13.- Diagrama de caeras e instrumentos. (Quemadores Horno)


Otra de las partes constitutivas del horno son la o las chimeneas que se encuentran en la

parte superior del horno seguidos por un canal de humos que los direcciona a la salida y

luego hacia la atmsfera, tienen recubrimiento de hormign refractario en la parte donde

los humos salen mas calientes y poseen entradas donde se puedan colocar medidores de

humos, estas medidas se las realizan peridicamente por especialistas que determinan el

CO2, O2 y CO de los humos secos y se sabr si el humo eliminado esta sobrepasando los

rangos normales preestablecidos y as mantener un control adecuado en el horno.

Los tubos que reciben la llama, se encuentran ubicados paralelamente unidos por un

codo de 180 que es soldado, estos tubos deben tener caractersticas particulares como,

resistencia al aplastamiento, al ensanchamiento, recibir un anlisis qumico de su metal

y resistencia a la traccin, en algunos hornos en los codos se utilizan tapones o aberturas

- 33 -

para poder purgar la presin y sacar el fluido del haz de tubos, como se sabe el acero

disminuye sus caractersticas mecnicas cuando esta caliente esta propiedad se llama

fluencia y lo que ocurre es que al recibir alta temperatura se alarga de una forma no

elstica y despus se rompe, y de acuerdo a curvas podemos saber cual metal nos sirve

de acuerdo a la resistencia, carga que provoca un alargamiento relativo en un tiempo

determinado llamndose fatiga de trabajo una fluencia de 1% en 10.000 horas de

trabajo, y a esto se le suma la corrosin que se trata de la oxidacin de la superficie

exterior de los tubos por los humos calientes dentro del horno y en el interior por la

corrosin que un determinado fluido proporciona por la cantidad de agua, cantidad de

sales disueltas y otros compuestos que pueda quedar aun despus de un previo proceso.

3.4.2. QUEMADORES

Los quemadores tienen como funcin especifica realizar la mezcla del aire y

combustible para obtener la combustin, dicho aire tiene entradas al horno y pueden ser

reguladas, existen hornos con quemadores de gas, u otro combustible de acuerdo a las

facilidades de produccin (gasolina, diesel, queroseno), y tambin quemadores duales

como puede ser gas y tambin diesel, estos combustibles desembocan en la corriente de

aire en un anillo refractario donde se crea la llama. Los quemadores de gas pueden ser

de premezcla (inyeccin de aire primario) o sin premezcla, entonces podemos tener

combustible con una previa mezcla de aire antes de ingresar al anillo refractario, con un

alto porcentaje de hidrogeno para mejorar la llama, en los quemadores de gas sin

premezcla el aire que adquiere el combustible va paralelamente con el hasta llegar al

anillo donde se forma una llama mas larga y luminosa.

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Grfico.14.- Variantes de Quemadores

Fuente: El Petrleo refino y tratamiento qumico. Elaborado por: Fernando Carrin.

3.4.3. OPERACIN DEL HORNO

Despus de que el crudo sale de los intercambiadores E-1G/H ingresa al horno H-1 con

una temperatura que puede estar entre los 350 a 500 y una presin que no sobrepase

los 100 psi. En la lnea de ingreso tambin entra vapor que viene del caldero B-1/2 y no

debe sobrepasar los 1500LB/H. Dentro del horno existen cuatro quemadores dos de

Diesel y dos de Gas, la alimentacin de diesel es de los tanques de diesel TK-1A/B/C y

la alimentacin de gas del V-5 que es el colector de condensados.

Cada quemador tiene su propia vlvula de regulacin y su control automtico de

apagado y encendido en display, la presin no debe sobrepasar los valores mnimos y

mximos de 2 a 5psi y el crudo debe abandonar el horno a una temperatura de

- 35 -

aproximadamente 620 a 680 F. en las tres chimeneas que posee el horno se puede

controlar la temperatura y debe estar entre 500 y 1000 F parcialmente vaporizado para

valores de alto-alto (high-high). Como elementos adicionales este horno posee cuatro

ingresos para que el vapor de sofocacin entre desde B-1 por el costado izquierdo, en su

base una salida hacia el drenaje D2, antes del ingreso tanto del combustible como del

aire industrial hacia los quemadores pasan por un proceso de filtrado para que

impurezas no lleguen a ser quemadas, cada lnea que llega a los quemadores cuenta con

una vlvula de autorregulacin de presin y con interruptores de presin tanto para bajo

como para alto.

Grfico.15.- Pantalla de control (Horno)


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3.5. TORRE ATMOSFRICA

Los hidrocarburos vaporizados ascienden por esta torre atmosfrica a travs de bandejas

o platos de fraccionamiento, donde se contacta ntimamente lquidos y vapores,

producindose la transferencia de masa y calor necesaria para fraccionar los diferentes

combustibles. La alimentacin de crudo es precalentada y vaporizada previamente en un

horno a una temperatura aproximadamente igual a la mitad del punto de ebullicin de

la mezcla liquida o a una temperatura similar del material que se encuentra en el plato

de ingreso de la carga de crudo a la torre. Lo que ocurre en este momento es el

desprendimiento de grandes cantidades de vapores que se deben a que en la corriente de

alimentacin existe una contrapresin en la salida del horno, para evitar una

vaporizacin en exceso en el horno. Los vapores que se encuentran subiendo por la torre

de fraccionamiento se mezclan con los lquidos que descienden por los platos en este

instante un porcentaje de los componentes pesados des esta corriente de fluidos y

vapores se condensan, mientras que algunos de los hidrocarburos mas ligeros de liquido

se vaporizan, la corriente que sube se enriquece con componentes de punto de ebullicin

mas bajo, en especial en un punto fijo de la torre que es en el plato de entrada de carga

esta seccin es llamada zona o seccin de enriquecimiento. En una torre la temperatura

ira disminuyendo mientras nos encontremos en la zona superior ya que la concentracin

de componentes ligeros es elevada en esa zona hasta llegar a la parte mas fra que seria

el condensador de domo de torre de donde se recircula condensado que cae en

contracorriente con los vapores este se llama reflujo y es utilizado para controlar la

temperatura de los hidrocarburos en la parte superior, esta debe ser constante y en una

cantidad adecuada. En el caso de tener una temperatura muy alta en la torre nos

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provocara que hidrocarburos con puntos de ebullicin ms altos que los deseados se

queden conjuntamente en el producto ligero y por otra parte si tenemos muy baja

temperatura el producto ligero que obtendremos ser muy pobre.

Grfico.16.- Torre Atmosfrica.


3.5.1. ESTRUCTURA

Para el diseo de una torre uno de los factores mas importantes es su interior y la

capacidad de contacto que pueda ofrecer entre el liquido que baja por los vertederos,

platos y los vapores que ascienden, mientras mas intimo sea dicha unin, mas

separacin va a existir.

Plato con campanas Plato perforado con vertedero Plato con vlvulas

TIPOS DE PLATOS Plato Uniflux Plato con chorros unidireccionales Plato sin vertedero

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Grfico.17.- Tipos de platos de burbujeo.

Fuente: El petrleo, refino y tratamiento qumico. Elaborado por: Fernando Carrin.

En todos los platos la interfase liquido vapor esta condicionada por el escape de vapor a

travs de los orificios que todos los platos tienen, este vapor en cada campana, vlvula o

segn el tipo de plato, mientras sube se va condensando y este condensado baja

mediante un vertedero con que lleva el liquido de un plato al siguiente inferior, mientras

que el vapor asciende va perdiendo cierta cantidad de carga que varia de las condiciones

liquido-vapor, propiedades fsicas de los fluidos, tipo de plato, temperatura y cambios

de temperatura.

El flujo de fluido sobre la superficie del plato esta condicionada por la ecuacin del

vertedero, perdida de carga por obstculos y escapes de vapor.

- 39 -

Grfico.18.- Interior de una torre atmosfrica


El liquido que baja por los vertederos no siempre va a ser un liquido puro siempre

encontraremos que estar mezclado con vapor y por la turbulencia tanto de la fuerza de

empuje como de cada habr espuma, entonces el fluido debe tener un tiempo de

permanencia en la superficie para que exista una buena eliminacin de gas y que

disminuya la espuma, en cuanto a esto podemos clasificar a los platos en cuanto a la

tendencia de formar espuma; mnima, media y alta con un tiempo de permanencia en la

superficie de acuerdo a la separacin de los platos el tiempo estara en los rangos de 5 a

20 segundos y la distancia de 45 a 75cm de separacin de platos.

3.5.2. OPERACIN DE LA TORRE ATMOSFRICA

La torre atmosfrica esta diseada para soportar 90psi, tiene una altura de 12 metros y

un dimetro interno de 1,5metros y la temperatura mxima de diseo es de 75 F.

Luego de que el crudo abandona con una temperatura aproximada entre 620 a 680 F,

por haber inyectado vapor al horno a esta temperatura sale parcialmente vaporizado he

ingresa a la torre por el plato de ingreso (zona de enriquecimiento), plato numero 10,

- 40 -

por debajo del ultimo plato ingresa una lnea de vapor que debe estar en los

400LB/hora, adems se cuenta con un medidor de presin diferencial entre el tope de

torre y el fondo.

Es en la torre de fraccionamiento donde se produce los diferentes cortes

correspondientes a los 14 platos de acuerdo a un gradiente de temperatura ebullicin-

condensacin. El residuo que quedase en el fondo puede ser inyectado por vapor para

poder eliminar las colas voltiles. Por la parte superior abandona el tope de torre la nafta

con una gravedad de 50 API (sg=0,780) se condensa en el aeroenfriador E-2 que

trabaja a una presin mxima de 90psi, mediante unas hlices disminuye la temperatura

de la nafta a aproximadamente 165 a 185 F, los valores de alarma de alto-alto estn

entre 150 y 250 F y su presin controlada por PI-08 (indicador de presin) debe ser de

2 a 15psi. El diesel oil puede salir hacia el Stripper de Diesel V-3 por el plato de

extraccin numero 3 y por el numero 4. El rango de trabajo de la torre para extraer del

plato 4 esta entre los 450 y 520 F, si se opta por trabajar en el plato tres el rango es de

520 a 570 para esta condicin la temperatura de entrada a la torre debe de ser de 610 a

635 F. Este diesel obtenido tiene una gravedad de aproximadamente 31 API @ 60 F

(sg=0,8606). Como ya se mencion anteriormente del fondo de la torre sale el residuo

que se controla mediante un indicador de nivel (LI) que regula una vlvula el porcentaje

de nivel de la torre este debe estar entre el 30% y 40% para que luego retorne al tren de

intercambiadores E-1 G/H. A la salida de la nafta del tope de torre se inyectan aditivos

mediante las bombas P-11 y P-12, la torre cuenta con una entrada para limpieza en la

parte superior de 24 (61cm), y en cada zona a la altura de cada plato de

fraccionamiento existen conexiones de ensayo de temperatura con vaina.

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Grfico.19.- Pantalla de control (Torre)


3.6. ACUMULADOR DE REFLUJO

Una torre de destilacin se caracteriza porque el calor que necesita para vaporizar los

hidrocarburos se entrega con la carga, los cortes que son extrados lateralmente, de la

torre se los trata con vapor de agua para ajustar la primera gota del producto y su punto

de inflamacin, se utiliza el tope de nafta como reflujo circulante que retorna por

encima de los platos de extraccin, este reflujo tiene la ventaja de que para un mismo

dimetro de la torre permite procesar mas crudo, dado que disminuye las cargas del

liquido y vapor, evita la inundacin de los platos de cabeza y contribuye con una

importante cantidad de calor para ser utilizada en otra parte de la torre.

- 42 -

Grfico.20.- Acumulador de reflujo


3.6.1. OPERACIN DEL ACUMULADOR DE REFLUJO

Luego de que la nafta (tope de torre) pase por el aeroenfriador E-2 a una temperatura

entre 165 y 185 F ingresa al acumulador de reflujo, es un vessel que tiene un dimetro

externo de 1,60 m y una longitud de 4 metros, el dimetro externo del domo es de

metro, y su longitud es de 0,88cm, fue construido para soportar una presin mxima de

90psi a una temperatura critica de 500 F. Es en este recipiente donde converge todo el

condensado de tope de torre, separndose por la parte inferior la nafta mediante las

bombas de reflujo P-2 A/B, estas bombas envan 5000BL/da, tienen una potencia de

15HP y llevan la nafta hacia un conducto dividido en dos lneas separadas cada una por

una vlvula, la primera lnea recircula la nafta hacia la torre mediante un indicador de

caudal que puede estar programado por el operador entre 3700 y 4500BL/da, y la otra

lnea controlada por un indicador de nivel ubicado en el Acumulador V-2 que lleva

hacia una lnea de crudo que llega hasta el manifold de entrada. El agua que tambin

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sale por la parte inferior izquierda del Acumulador de reflujo abandona el vessel gracias

a la bomba P-8 A/B hacia una lnea que se une con el agua efluente que sale del

desalador. Por otra parte el gas que se separa puede irse a la tea (V-1125) siempre y

cuando la presin no sobrepase de 2 a 5psi caso contrario se deber abrir la vlvula para

que el gas se dirija al condensador E-1063. Mediante este sistema se mejora el gas que

se dirige al horno y calentadores ya que es un gas mas seco que se aprovecha del vessel

V-1069. Elementos adicionales de control del desalador son; un visor de nivel de vidrio

de conexin externa, una vlvula de alivio de presin ubicada cerca del domo y dos

indicadores tanto de presin y temperatura.

Grfico.21.- Pantalla de control (Acumulador de reflujo)


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3.7. STRIPPER DE DIESEL

Para no inundar la torre con el reflujo y las dems corrientes de los lquidos, se van

extrayendo las fracciones ms pesadas de platos intermedios localizados a diferentes

alturas, extracciones que se someten a una destilacin adicional con vapor, con el objeto

de obtener productos ms puros, de los que resultan las fracciones. El stripper de diesel

es un vessel con un cuerpo de una longitud de 3metros, su dimetro exterior es de

1,40metros, adems posee una columna de contacto con anillos HYPACK de una altura

de 2,80metros y un dimetro exterior de 61cm, este vessel fue construido para soportar

una presin mxima de 90psi a 500 F, esta recubierto por lana mineral para proteger

del calor, aqu llega el diesel de la torre de fraccionamiento pero no ha salido con

especificaciones totalmente correctas y para tener un producto mas limpio se inyecta

vapor de agua este arrastra las molculas de hidrocarburos con puntos de ebullicin

bajos que se pudieron haber quedado en el diesel y que hacen que este tenga un Flash

point bajo y por el contrario si la temperatura de extraccin es muy alta provocar que el

diesel que sale sea muy pesado.

Grfico.22.- Stripper de Diesel


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3.7.1. OPERACIN DEL STRIPPER DE DIESEL

Por la columna de contacto ingresa el diesel proveniente de la torre de destilacin

controlado por un sensor de flujo mediante una vlvula que permite establecer cuanto

diesel ingresa, por la misma columna se posee una salida de gas que regresa ala torre

T-1, el Stripper cuenta con un sensor de temperatura que puede estar seteado entre 300

F a 500 F, el vapor proviene de la Caldera B-1, la cantidad de vapor se controla en la

lnea por un instrumento de control de flujo seteado a 150LB/hora.

Este recolector de Diesel tiene un medidor de nivel en display (pantalla) para poder

controlar el aforo del recipiente, otra lnea conjunta lleva el diesel hacia las bombas P-3

A/B que son las bombas de Diesel, aguas abajo se condensara en el Aeroenfriador E-3,

para que se distribuya el Diesel en especificacin a los tanques TK-1A/B/C para ello la

vlvula de seguridad NV-03 deber estar abierta caso contrario solo en caso de

emergencia el diesel ser enviado a rechazo donde se recirculara a los tanques de

almacenamiento de crudo para recircular nuevamente en la torre, existe una vlvula de

control para este caso que normalmente trabaja cerrada.

Como control adicional tiene un visor de nivel de vidrio de conexin externa, un

indicador de presin y temperatura y por la base tiene una salida al colector de drenaje

cerrado controlado mediante una vlvula esclusa.

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Grfico.23.- Pantalla de control (Stripper de Diesel)


3.8. TANQUES DE ALMACENAMIENTO Y DESPACHO

El diesel que abandona el Stripper V-3 llega a los tanques de almacenamiento TK-1

A/B/C cada uno de estos tanques almacena un volumen aproximadamente de 500BL,

tienen una longitud de 10,80m y un dimetro interno de 3metros, poseen en su parte

superior un cuello de ganso para la ventilacin del combustible, a la entrada de cada

tanque se controla con una vlvula de seguridad regida por un sensor de nivel adems

de poseer un sensor de temperatura, cuando el nivel de llenado se esta completando

automticamente se enciende una alarma para que se abra la vlvula de aforo del

tanque, los rangos de temperatura estn entre los 50 y 150 F para valores de alto-alto,

el diesel que abandona los tanques llegan a una lnea en comn donde una parte de la

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produccin mediante las bombas de Trasvase P-5 A/B envan el diesel a los tanques

grandes de Almacenaje esto siempre y cuando el diesel que permanece en los tanques de

despacho cumpla con las especificaciones. Por la otra lnea el diesel es enviado

mediante las bombas de combustible P-7 A/B hacia los quemadores del horno H-1 y a la

caldera B-1 A/B.

Grfico. 24-. Tanques de despacho de Diesel.


Grfico. 25-. Pantalla de control (Almacenaje y Despacho)


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3.9. CALDERA

La caldera es un equipo cerrado, normalmente es de forma cilndrica, que ayudan en un

proceso para generar vapor de agua mediante quemadores de combustible que pueden

ser duales por ejemplo gas/diesel. Est constituido generalmente por placas de acero o

de hierro, remachadas y dispuestas en tal forma que presentan una gran superficie de

calentamiento. Cuenta con un espacio inferior destinado al fuego y provisto, a menudo,

de tubos interiores para el paso de los gases de la combustin.

Grfico. 26.- Diagrama de caeras e instrumentos. (Calentador B-2)


Los generadores de vapor que queman combustible y proporcionan vapor para

diferentes usos utilizan, adems de un hogar y una caldera, un recalentador, un

economizador, precalentador de aire, paredes enfriadas con agua, un sistema de tiro, el

apoyo o montura y la cubierta de sta, accesorios e instrumentos y reguladores. Las

calderas se subdividen en calderas de tubos de humos y calderas acuatubulares o de

tubos de agua. En las calderas de tubos de humos, los gases calientes pasan por dentro

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de los tubos y el agua fuera de ellos. Pueden ser verticales u horizontales, con hogar

interior o exterior.

Grfico.27.- Caldera B-1


Las calderas acuatubulares utilizan tubos de un dimetro inferior a 10 cm. (con agua

adentro y circulando gases calientes fuera de ellos por pasajes provistos de pantallas y

tabiques desviadores. Se fabrican en tamaos mayores (hasta 450,000 kg. de vapor/hr.);

son apropiadas para las presiones ms altas aproximadamente 176 kg/cm2 y

temperaturas ms elevadas.

3.9.1. OPERACIN DE LA CALDERA

Despus de que el agua es enviada desde TK-2 por medio de las bombas P-6 A/B que

son de menor capacidad, circulan 952Bl/da con 5HP de potencia hacia la caldera B-1 y

B-2 y el desalador V-1. Esta agua que va por la lnea hacia la caldera B-1 y B-2 tiene

que pasar por unos Ablandadores para ser limpiada, se le inyecta qumicos para evitar

que dae las lneas y equipos. El diesel que llega como combustible de los calderos

sirve para los dos calderos mientras que el gas que sirve tambin de combustible ayuda

en el caldero B-2 es decir los quemadores de este caldero son duales gas/diesel.

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Luego de haberse realizado el debido proceso de vaporizacin del agua este abandona

los calderos a una lnea comn para repartir vapor a cuanta unidad necesite como lo es

la torre T-1, el Stripper de diesel V-3, el horno H-1 y para el consumo de otros equipos,

controlados por un medidor de flujo, la mayor cantidad de vapor es exigida por la torre

de destilacin que esta en el valor aproximado de los 400LB/hora a 600LB/hora. Antes

de que el agua ingrese a la caldera se inyecta qumicos para que el agua no dae a los

materiales que conforman el equipo y como elementos de control adicionales tiene dos

salidas a los drenajes D1 y D2, cuenta con un visor de nivel de vidrio de conexin

externa, y venteo regulado por dos vlvulas de alivio de presin y por un costado tres

salidas al drenaje D5, todas estas salidas de drenajes D1, D2D9 circulan hacia un

drenaje abierto.

Grfico.28.- Pantalla de control (Caldera)


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3.10. COMPRESORES DE AIRE

Los compresores son equipos diseados para comprimir y transportar gases, esto se

consigue elevando la presin de dicho gas es decir disminuyendo su volumen especfico

y podemos tener compresores para tres servicios caractersticos como puede ser; para

aire de servicio o utilidades que sirve para funcionamiento de herramientas neumticas

y para limpieza mientras que el aire de instrumentos sirve para la seal neumtica, para

el funcionamiento de mando directo y regulacin de vlvulas. Podemos tener

compresores alternativos o rotativos que son de desplazamiento positivo.

3.10.1.1. COMPRESORES ALTERNATIVOS

Compresor de vaivn o de movimiento alternativo, aumenta la presin de un volumen

determinado de gas mediante la reduccin de su volumen inicial, la realiza por el

movimiento de vaivn de un embolo encerrado en un cilindro que esta accionado por un

mecanismo de biela y manivela. Podemos regular la salida y entrada del gas en el

cilindro mediante vlvulas reguladoras que se abren o cierran siempre y cuando cambie

la presin diferencial entre el interior del cilindro y el gas.

Los compresores que se utilizan mas comnmente para comprimir gases tienen una

cruceta a la que se conectan la biela y la varilla del pistn. Esto proporciona un

movimiento en lnea recta para la varilla del pistn.

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Grfico.29.- Compresores de Aire (rotatorio)


3.10.1.2. COMPRESORES ROTATORIOS

Llamados as a aquellos que nos ayudan a generar aire comprimido por un medio

rotatorio y continuo, trabajan empujando el aire desde la aspiracin hacia la salida,

comprimindolo.

3.10.1.3. COMPRESORES ROTATORIOS DE TORNILLO

Estos compresores estn dotados de dos rotores, engranados entre s. El rotor macho es

el que se encuentra accionado por el motor y con su movimiento arrastra al rotor

hembra. Los rotores giran a velocidades de 1300 a 2400 r.p.m., y para sellar los huecos

entre estos y el estator, se inyecta aceite, que forma una pelcula, y mantiene la

estanqueidad, adems del efecto de refrigeracin colateral. Acoplando dos motores de

este tipo, uno convexo y otro cncavo, y hacindolos girar en sentidos opuestos se logra

desplazar el gas, paralelamente a los dos ejes, entre los lbulos y la carcasa.

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Grfico. 30- Disposicin del equipo del compresor. (filtros, condensador)

Fuente: Compresores Ingersoll Rand. Elaborado por: Fernando Carrin.

Las revoluciones de los lbulos reducen progresivamente el volumen de gas atrapado y

por consiguiente su presin, el gas as comprimido es forzado axialmente por la rotacin

de los lbulos helicoidales.

Grfico. 31- Tornillos del compresor.

Fuente: Compresores Ingersoll Rand. Elaborado por: Fernando Carrin.

3.10.2. COMPRESORES ROTATORIOS DE PALETAS DESLIZANTES

Este tipo de compresores consiste bsicamente de una cavidad cilndrica dentro de la

cual esta ubicado en forma excntrica un motor con ranuras profundas, unas paletas

rectangulares se deslizan libremente dentro de las ranuras de forma que al girar el motor

la fuerza centrifuga empuja las paletas contra la pared del cilindro. El gas al entrar, es

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atrapado en los espacios que forman las paletas y la pared de la cavidad cilndrica es

comprimida al disminuir el volumen de estos espacios durante la rotacin.

3.11. TANQUE DE AGUA

Este es un recipiente que permite tener en stock agua para las necesidades de la planta,

tiene un dimetro interno de 2,90metros una altura de 3metros y su capacidad

volumtrica es de 126BL, tiene salida a un drenaje en el piso y un sensor de nivel en

display con el cual puede ser controlada el agua que abandona el recipiente hacia las

bombas de alimentacin de agua P-6 A/B antes mencionadas para ser trasladada hacia el

desalador V-1 y el caldero B-1.

Grfico. 32-. Pantalla de control (Agua)


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Grfico.33.- Tanque de agua TK-2


3.12. DESGASIFICADOR DG-1

Antes de que el crudo llegue a las bombas de alimentacin de crudo a la planta se

necesita que el gas residual sea eliminado mediante un desgasificador o bota de gas

llevando hacia la tea el gas separado para luego pasar por un sistema de filtros que

mediante unas mallas dentro del mismo eliminan impurezas slidas que puedan afectar

a equipos en el proceso de destilacin. Este desgasificador fue creado para trabajar a

una presin mxima de 142psi y una temperatura de 248 F.

Cuenta con dos controladores de nivel que no se encuentran en display y un indicador

de presin, una entrada de limpieza de 18. Consta con un manmetro, dos

controladores de nivel y un visor de nivel de vidrio de conexin externa.

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Grfico.34.- Desgasificador DG-1


Tabla.08.- Formulario mensual de distribucin de produccin.


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CAPTULO IV

4. PARMETROS DE CONTROL DE LA CARGA Y PRODUCTOS

La carga y los productos obtenidos en un proceso de destilacin deben ser analizados

para saber si las especificaciones y normas internacionales se estn cumpliendo y sobre

todo obtener un mejor producto de acuerdo con las exigencias del cliente, ello se

cumple con los ensayos de laboratorio de acuerdo con la ASTM ( American Society for

Testing and Materials Standards ). Tenemos ensayos tanto para el crudo como para el

Diesel obtenido.

4.1. DENSIDAD API (Norma ASTM D-287)

Es la medida de la densidad de los productos lquidos del petrleo, derivado de la

densidad relativa de acuerdo con la siguiente ecuacin:

sg =

API =sg + 131,5

141,5

141,5

API + 131,5

Es la caracterstica de los crudos que nos da una idea del rendimiento de productos

ligeros que se va a obtener en su fraccionamiento, junto con el contenido en azufre,

sirve de indicador de la calidad para su venta que adems debe estar corregida ya sea

con tablas o con formula a 60 F (15 C). Se expresa en grados de un densmetro

estandarizado por el American Petroleum Institute (API), en lugar de unidades mtricas.

Si la densidad relativa es 1.0 es equivalente a 10 grados API.

- 58 -

4.1.1. ENSAYO

Se obtiene 500 o 1000cm3 de la carga o el producto en una probeta y colocamos

el termmetro y el hidrmetro dentro sin que exista ningn roce con las paredes

de la probeta y evitar el exceso de burbujas.

Cuando la temperatura se estabilice tomamos nota de la densidad y de la

temperatura para hacer la respectiva correccin.

4.2. AGUA Y SEDIMENTOS BSW (Norma ASTM D-96)

Este ensayo sirve para conocer el contenido de agua y de sedimentos con el que viene el

crudo a la planta de destilacin, en el caso de que ingrese a la torre demasiada agua

puede destruir los platos de la torre de fraccionamiento debido a que el agua incrementa

su volumen por la existencia de calor y de vapor sobrepresionando la torre.

4.2.1. ENSAYO

Llenar dos tubos con 50 ml del crudo a ensayar, se completa con 50 ml de JP1,

se aade unas gotas de demulsificante de accin rpida (F-46), las que se

necesite.

Tapone los tubos y colquelos en posicin invertida agtelos por lo menos 10

veces.

Caliente en bao Mara aflojando los tapones para evitar que se presuricen:

Precaliente hasta los 60 C. Asegure los tapones y agite los tubos una 10 veces

para asegurar el mezclado del crudo y el solvente.

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Coloque lo dos tubos en la centrfuga, uno frente al otro y centrifugue por 5

minutos. Al momento de detener la centrfuga, verifique la temperatura con el

termmetro, si es inferior a 52 C, el ensayo no es vlido y debe volverse a

realizar.

Grfico.35.- Centrifuga y tubos de ensayo.


4.3. DESTILACIN (Norma ASTM D- 86)

La destilacin de los diversos productos en laboratorio sirve para conocer las

caractersticas del fluido en este caso el Diesel, podremos conocer la curva que

caracteriza las propiedades de vaporizacin de este lquido, que es representativa de una

destilacin en condiciones definidas y que se traza relacionando el porcentaje de

volumen destilado o recuperado con la temperatura a la cual es destilado. Las pruebas

reportan esta caracterstica como las temperaturas a las cuales los diferentes porcentajes

de la muestra han hervido. Generalmente los compuestos que contienen ms tomos de

carbono tienen ms alta temperatura de ebullicin.

Las pruebas de destilacin ms usuales para el crudo, sus fracciones o productos, son la

ASTM atmosfrica (ASTM D 86), la ASTM al vaco (ASTM D 1160), la TBP

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atmosfrica (ASTM D 2892), TBP simulada (cromatografa de gases, ASTM D 2887) y

EFV (atmosfrica, superatmosfrica o subatmosfrica)

4.3.1. ENSAYO

Coloque 100cm3 en un baln de destilacin.

Al momento de armar el equipo debe estar seguro de que no exista ninguna fuga,

proceda a prender el equipo.

Anotar la temperatura cuando se condense la primera gota y caiga al recipiente y

seguir anotando en intervalos de 10cm3 hasta tener un porcentaje del 95% de

destilado. Para este caso el valor de temperatura en el 90% porciento debe estar

entre 282 y 340 C para cumplir con las especificaciones.

Grfico 36.- Equipo de destilacin ASTM


4.4. FLASH POINT (Norma ASTM D-93)

Este ensayo permite conocer la temperatura hasta la que se puede calentar un aceite sin

peligro que puede inflamarse (aparicin de un fogonazo) en presencia de una llama

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libre, as podemos conocer si el diesel ha salido con alguna mezcla mas liviana como

nafta y es muy combustible. Para un diesel el valor mnimo de esta temperatura es de

100 F.

4.4.1. ENSAYO

Preparamos el equipo llenando el recipiente hasta donde nos indique la seal

tratando de que las burbujas desaparezcan.

Colocamos la copa en el equipo lo tapamos, incorporamos el termmetro,

prendemos y colocamos la llama en aproximadamente 4mm.

Observamos el termmetro y cada 5 C acercamos la llama hasta que se

produzca la primera detonacin.

A continuacin anotamos la temperatura y comparamos con los rangos de

trabajo ptimo.

Grfico 37.- Medidor de punto de Inflamacin


4.5. VISCOSIDAD CINEMTICA (Segn Norma ASTM D-2279)

La viscosidad es la resistencia que presentan los fluidos al libre flujo, es una propiedad

termodinmica de carcter intensivo ya que no depende de la cantidad de masa pero si

de la temperatura que altera la fluide

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