Memoria de Calculo Dimens. de Esferas Rev. A

"CONSTRUCCIN DE DOS (02) ESFERAS DE 20 MBLS PARA GLP EN LA PLANTA DE DISTRIBUCIN CARENERO"

REV. FECHA DESCRIPCIN ELABORADO

POR REVISADO

POR PDVSA APROBADO POR PDVSA

FIRMA DE APROBACIN

A OCT. 2013

EMISION ORIGINAL A. MARTINEZ L.GUZMAN M.ZABALA

PDVSA GAS BA010862-PI1D3-PD01001

INNOVACIONES TECNOLOGICAS C.A BA010862-PI1D3-PD01001

MEMORIA DE CLCULO DIMENSIONAMIENTO DE ESFERAS


PDVSA GAS BA010862-PI1D3-PD01001 Revisin A Pgina

INNOVACIONES TECNOLGICAS, C.A. BA010862-PI1D3-PD01001 Fecha OCT. 2013 2 |15

Tabla de Contenido

Pgina

1. OBJETIVO .................................................................................................... 3

2. ALCANCE DEL DOCUMENTO .................................................................... 3

3. CONDICIONES METEOROLGICAS Y AMBIENTALES ............................ 3

4. CDIGOS Y NORMAS APLICABLES .......................................................... 3

5. DOCUMENTOS DE REFERENCIA .............................................................. 4

6. BASES Y PREMISAS DE DISEO .............................................................. 5

7. DIMENSIONAMIENTO DE ESFERAS ......................................................... 8

7.1. CLCULO DEL DIMETRO INTERNO ........................................................ 8

7.2. CLCULO DEL REA SUPERFICIAL DE LA ESFERA. ............................ 10

7.3. BOQUILLAS PRINCIPALES DE PROCESO DE LAS ESFERAS .............. 11

8. CAPACIDAD TIL DE OPERACIN DE LAS ESFERAS .......................... 12

9. CAPACIDAD NOMINAL DE LAS ESFERAS .............................................. 14

ANEXO 1.- DIMENSIONES DE ESFERAS DE ALMACENAMIENTO DE GLP .......... 15




1. OBJETIVO

Presentar la metodologa, criterios y clculo para el dimensionamiento de dos (2) recipiente esfrico de almacenamiento de GLP, que sern instalados en la Planta de Distribucin Carenero, con la finalidad de garantizar las operaciones de distribucin del producto con mayor flexibilidad y confiabilidad, y as poder satisfacer la creciente demanda en el centro del pas.

2. ALCANCE DEL DOCUMENTO

El propsito de este documento es el de mostrar la metodologa utilizada en el dimensionamiento de recipientes tipo esfricos para el almacenamiento de GLP.

3. CONDICIONES METEOROLGICAS Y AMBIENTALES

Las condiciones meteorolgicas y ambientales predominantes en el rea se muestran en la siguiente tabla:

Tabla 1

El rea en estudio se encuentra ubicada en la Zona Ssmica 5.

4. CDIGOS Y NORMAS APLICABLES

En general, los diseos debern cumplir con las normas y reglamentos nacionales e internacionales que sean aplicables al tipo de instalacin y al proceso.




Tabla 2.-Cdigos y Normas Aplicables

CDIGO DESCRIPCIN

PETRLEOS DE VENEZUELA, S.A. (PDVSA)

MDP-01-DP-01 Temperatura y Presin de Diseo

API - AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE

STANDARD 2510 Design and Construction of LPG Installations

SHELL

DEP 30.06.10.11-Gen.

Equipment In LPG Installations

DEP 30.06.10.12-Gen.

Pressurised Bulk Storage Installations For LPG

DEP 30.06.10.13-Gen.

LPG Bulk Transfer And Transportation

MANUALES Y/O BIBLIOGRAFAS

Perrys Chemical Enginners Handbook

Seccin 10 Transporte y Almacenamiento de Fluidos

Procesos de Transporte y Operaciones Unitarias

C.J GEANKOPLIS

GPSA Engineering Data Books

Volmen I Seccin 6 (Storage)

5. DOCUMENTOS DE REFERENCIA

Los documentos indicados en la tabla 3 son parte complementaria de esta Memoria de Clculo.

Tabla 3.- Documentos de Referencia

CDIGOS DESCRIPCIN

0002-001-13-IBA-G-TEC-003 Bases y Criterios de Diseo




0002-001-13-IBA-P-TEC-008 Balance de Masa y Energa

0002-001-13-IBA-P-CAL-003 Memoria de Clculos Hidrulicos

0002-001-13-IBA-P-DIA-003

Diagrama de Tubera e Instrumentacin

Proceso de Recepcin ,

Almacenamiento y Trasferencia de GLP

6. BASES Y PREMISAS DE DISEO

Los criterios de diseo para el dimensionamiento de recipientes de almacenamiento tipo esfrico son los que se establecen a continuacin:

Se tomarn como referencias las recomendaciones establecidas en normas y manuales consideradas en el punto 3 del presente documento.

Para esta ingeniera se contempla el diseo de dos (2) esferas de 20.000 BBL de capacidad neta para el almacenamiento de GLP.

Los datos de operacin de las nuevas esferas se muestran a continuacin:




Tabla N 4.- Datos Operacionales de las Nuevas Esferas Para el Almacenamiento de Mezclas de Productos

Nota: 1.- Presin de diseo calculada en funcin a falla de vlvula PCV-02. 2.- Condicin de Temperatura que podra ser alcanzada por efecto de una expansin

sbita del producto. 3.- Datos tomados a partir del Plano N 0002-001-13-IBA-P-DIA-002 Diagramas de Flujo

del Proceso

Tabla N 5.- Datos Operacionales de las Nuevas Esferas Para el Almacenamiento de producto Puro

Mezcla de Producto

Fraccin Molar

Propano 0,70

Etano 0,00

n- Butano 0,30

i-Butano 0,00

Temperatura de Operacin (C)

Temperatura 13

Caudal de Operacin (BBL/h)

Caudal Mximo 4000

Caudal Normal 3000

Caudal Mnimo 1000

Presin de Operacin (Psig)

Presin@ Caudal Mximo 100,5

Presin@ Caudal Normal 74,74

Presin@ Caudal Mnimo 77,13

Condiciones de Diseo

Presin de Diseo (Psig) 165[1]

Temperatura de Diseo (C) -45[2]

Producto Puro

Fraccin Molar




Nota: 1.- Presin de diseo calculada en funcin a falla de vlvula PCV-02. 2.- Condicin de Temperatura que podra ser alcanzada por efecto de una expansin

sbita del producto. 3.- Datos tomados a partir del Plano N 0002-001-13-IBA-P-DIA-002Diagramas de

Flujo del Proceso

Las esferas estarn interconectadas con el sistema de esferas existentes; por lo que la incorporacin de las nuevas formarn parte de una ampliacin y su instalacin no modificar el funcionamiento de las actuales.

El manual N PO CAR 02 Recibo de Producto por Tanquero indica que para evitar posibles desviaciones en la transferencia y almacenamiento de producto, se debe alinear un solo tanque a la vez. De igual forma, el proceso de descarga de producto hacia la Planta de Distribucin de Guatire a travs del poliducto o

Propano 0,9676

Etano 0,0155

n- Butano 0,0009

i-Butano 0,016

Temperatura de Operacin (C)

Temperatura -5

Caudal de Operacin (BBL/h)

Caudal Mximo 4000

Caudal Normal 3000

Caudal Mnimo 1000

Presin de Operacin (Psig)

Presin@ Caudal Mximo 103,80

Presin@ Caudal Normal 80,49

Presin@ Caudal Mnimo 77,75

Condiciones de Diseo

Presin de Diseo (Psig) 165 [1]

Temperatura de Diseo (C) -45 [2]




hacia el llenadero de camiones, localizado en la Planta de Distribucin Carenero no puede realizarse simultneamente.

7. DIMENSIONAMIENTO DE ESFERAS

7.1. CLCULO DEL DIMETRO INTERNO

Se realiza en funcin de la capacidad de almacenamiento requerido. Para almacenar un volumen de 20.000 barriles en una esfera presurizada el dimetro interno se puede obtener a travs de la siguiente ecuacin Geomtrica:

1.3

4 3 EcrxxV

Donde: V: Volumen o capacidad (m3) r: Radio (m) : 3,1416

Sustituyendo el valor de la capacidad de la Esfera en la ecuacin 1 (Ec.1) se obtiene el valor del radio de la Esfera:

mx

x

x

Vxr 12,9

1416,34

31803

4

333

Para obtener el dimetro de la Esfera se utiliza la siguiente relacin:

2.2 EcxrD

Sustituyendo el valor del radio en la Ecuacin 2 (Ec.2) se obtiene lo siguiente:

mDmxD 24,1812,92

As mismo, existen clculos que se basan en mtodos ms aproximados para poder obtener la superficie o volumen de una Esfera. De acuerdo al Manual de la GPSA (Seccin 6), a travs de la Figura 6-24, asumiendo la capacidad de almacenamiento requerida (20.000 Barriles) el dimetro interno resulta de la siguiente relacin:




3.3093257,0 EcDxV

Ya que el volumen de producto que se desea almacenar es conocido, se despeja el dimetro de la ecuacin:

mD

PiesDV

D

24,18

86,593093257,0

000.203

093257,0

Estos valores, de igual forma pueden ser verificados o validados en la siguiente Tabla




Tabla N 6.- Superficies y volmenes Aproximados de Esferas

Fuente: Figura 6-24 GPSA Handbook - Seccin 6 Approximate Surface And Volume of Spheres

7.2. CLCULO DEL REA SUPERFICIAL DE LA ESFERA.

El rea superficial, de acuerdo a la Tabla 6, se obtiene por medio de la siguiente relacin:




4.2141593,3 EcDxA

Donde: A: rea Superficial de la Esfera (m2) D: Dimetro de la Esfera (m) o (Pies) Sustituyendo el valor del dimetro obtenido en la ecuacin 4 se obtiene el siguiente valor:

220,045.1

24366,250.11

2)8425,59(141593,3

mA

PiesA

PiesxA

7.3. BOQUILLAS PRINCIPALES DE PROCESO DE LAS ESFERAS

De acuerdo a la evaluacin hidrulica realizada al nuevo arreglo de tuberas asociadas al sistema de alimentacin y descarga de las Esferas RP-22-08 y RP-22-09 se obtuvieron los siguientes dimetros de boquillas principales:

Tabla N 7.- Dimetro de Boquillas Principales de Proceso

Boquillas de Interconexin Dimetro

(Pulg)

Alimentacin de Producto hacia las Esferas 8

Descarga de Producto 16




8. CAPACIDAD TIL DE OPERACIN DE LAS ESFERAS

Tomando como referencia los niveles de operacin de las Esferas existentes se obtiene la capacidad til de almacenamiento:

Figura 1.- Dimensiones de Esferas de Almacenamiento de GLP (RP-22-08/09)

Para el clculo de la capacidad til se considerar el volmen que representa la diferencia entre el nivel muy bajo (LLLL) y el nivel alto (HLL) de la Esfera. Para este clculo se utilizar la ecuacin geomtrica del volmen que se genera en un casquete esfrico, el cual viene dado por la siguiente ecuacin (Ver Figura 2):

5.)3(3

2Echrx

hxcV

Donde: Vc: Volmen de del Casquete Esfrico (m3) h: Altura del Casquete (m) r: radio de la Esfera (m)

11 8

17 2

42 6

45 0

LLLL

LLL

HLL

HHLL

59,86 0




Figura 2.- Casquete Esfrico

Por lo tanto el volmen requerido entre el nivel de operacin muy bajo (LLLL) y alto (HLL) se obtiene a travs de la siguiente ecuacin:

V(HLL-LLLL)= V(Esfera) (Vc(HLL) + Vc(LLLL)) Ec. 6

Donde: V(HLL-LLLL): Volmen Requerido (m3) V(Esfera): Volmen Neto de la Esfera (m3) Vc(HLL): Volmen del Casquete Esfrico que representa el Nivel Alto (m3) Vc(LLLL): Volmen del Casquete Esfrico que representa el Nivel Muy Bajo (m3)

Tomando como referencia las dimensiones mostradas en la Figura 1 para las nuevas Esferas de Almacenamiento de GLP, y sustituyendo los valores en la ecuacin 5, se obtiene el valor de los volmenes que representan los casquetes esfricos requeridos en la Ecuacin 6 (Ec.6):

328,647349,858.22

)36,1793,293(3

2)36,17(1416,3

mcHLLVPiescHLLV

piesxxpiesx

cHLLV

348,315324,141.11

)67,1193,293(3

2)67,11(1416,3

mcHLLVPiescLLLLV

piesxxpiesx

cLLLLV




Sustituyendo los valores obtenido en la ecuacin 6 obtenemos la capacidad til de las Esferas:

V(HLL-LLLL)= 3.179,75 m3 (647,28 m3 + 315,48 m3 )

V(HLL-LLLL)= 2.217 m3

V(HLL-LLLL)= 13.944,45 BBL

9. CAPACIDAD NOMINAL DE LAS ESFERAS

Para efectos del clculo, se tomar como criterio que la capacidad nominal ser igual al 15% de la capacidad neta de las esferas, por lo que la capacidad nominal se obtiene a travs de la siguiente relacin:

Vnominal= VNeto x 0,15

Vnominal= 20.000 BBL x 0,15

Vnominal= 17.000 BBL




ANEXO 1.- DIMENSIONES DE ESFERAS DE ALMACENAMIENTO DE GLP

11 8

17 2

42 6

45 0

LLLL

LLL

HLL

HHLL

Diam: 58,89 Pies

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