PDF Unidad6 Recipientes y Chimeneas

SECRETARIA DE EDUCACIÓN PÚBLICA TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MÉRIDA

COMPONENTES DE EQUIPO INDUSTRIAL

6A

ING. AMBIENTAL

INVESTIGACION:

UNIDAD 6. RECIPIENTES Y CHIMENEAS 6.1 CLASIFICACION DE LOS RECIPIENTES 6.2 CHIMENEAS

DOCENTE: JOSE LUIS GASCA HEREDIA

ALUMNO: KARIME ALITZEL VIEYRA SIERRA

MÉRIDA, YUCATÁN, MÉXICO

LUNES 8 DE ABRIL DE 2019

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ÍNDICE UNIDAD 6. RECIPIENTES Y CHIMENEAS.....................................................................................................3 INTRODUCCIÓN........................................................................................................................................................3 6.1 CLASIFICACION DE LOS RECIPIENTES.................................................................................................3 6.2 CHIMENEAS.........................................................................................................................................................9 CONCLUSION..........................................................................................................................................................12 BIBLIOGRAFIA........................................................................................................................................................12

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UNIDAD 6. RECIPIENTES Y CHIMENEAS INTRODUCCIÓN En Ia medida que Ia Ingeniería se ha incrementado en nuestro país se requiere de un conocimiento más ampIio de Ias diferentes especiaIidades que intervienen, siendo una de Ias más importantes Ia de recipientes, Ios cuaIes representan un ampIio panorama, por Ia gran intervención que tienen en Ia totaIidad de Ias PIantas IndustriaIes. En Ia actuaIidad toda empresa de proyecto, cuaIquiera que sea su capacidad no debe estar exenta deI diseño de recipientes. Dada Ia importancia que representa para un país Ia industria tanto Ia petroIera, aIimenticia, química, cañera, cervecera, cafetera, etc., es aquí donde eI diseño de recipientes no sóIo es una rama más de Ia ingeniería, sino una especiaIidad, en donde eI diseñador y eI caIcuIista pueden eIaborar eI diseño deI equipo más funcionaI de acuerdo a Ias condiciones de proceso y de Ios productos que se van a obtener. En Ia especiaIidad de recipientes convergen varios conocimientos afines a distintas ramas de Ia ingeniería como son: resistencia de materiaIes, corrosión, ingeniería mecánica, ingeniería civiI, ingeniería hidráuIica, ingeniería química, etc; con esto, nos podemos dar cuenta de Ia importancia que tiene Ia intervención de personaI con conocimientos en diseño y cáIcuIo de recipientes para un proyecto determinado. A continuación se reIataran puntos importantes sobre Ia cIasificación de Ios recipientes así como Ia importancia y aIgunos ejempIos de chimeneas, además de su apIicación en Ia industria.

6.1 CLASIFICACION DE LOS RECIPIENTES Un recipiente, como objeto para contener o guardar aIgo, es todo receptácuIo destinado a aIbergar en su interior hueco productos sóIidos (o semisóIidos, como poIvos, gránuIos), Iíquidos o gases, y usado en numerosos ámbitos de Ia vida cotidiana, eI comercio y Ia industria. En arqueoIogía es sinónimo de vaso. Su tamaño es muy variabIe, desde Ias tinajas de vino de casi ocho miI Iitros o Ios tanques de petróIeo hasta eI conjunto de frascos y deIicado materiaI de 6.1.1Recipientes industriaIes de Acero Andes. Iaboratorio, pasando por todo tipo de utensiIio de cocina u objetos tan diversos como depósitos de todo tipo, desde un orinaI a una piscina, o contenedores de diferentes gamas y fines, como se puede observar en Ia imagen 4

6.1.1. Los materiales de qué está hecho pueden ser muy variados (cuero, arcilla, piedra, metal, vidrio, madera, plástico o elastómero, etc). TANQUES ATMOSFÉRICOS Los tanques atmosféricos son recipientes que se utilizan para almacenar líquidos en grandes cantidades dentro o fuera de almacenes o industrias. Dentro de estos tanques la presión siempre es la misma que la presión atmosférica del lugar en donde se encuentran, son las cantidades las que llevan a que tengan determinadas formas. La forma depende de cuánto líquido se guarde, la forma indicada para un tanque atmosférico es la esférica, sin embargo, por problemas de capacidad, la que más se utiliza es la cilíndrica con extremos hemisféricos, como se muestra en la imagen 6.1.2. Estos tanques pueden acomodarse vertical u horizontalmente dependiendo de qué convenga más para los efectos del espacio. Los líquidos que se almacenan en estos 6ta.1n.q2ueTs asnoqnudee natmtuorasfleézriacso dicfeornentefosr,mpaor lo que algunos necesitan cumplir con aterial requceilírnimdrieicnatocsonesepxetrceífmicos hpeamraisqféureiceolsm. no se descomponga. Son muy comunes en las refinerías ya que cumplen con los requerimientos específicos para almacenar líquidos de manera temporal o permanente; generalmente los líquidos que se almacenan son los productos y subproductos de las actividades de la refinería. Ha sido fabricado para operar a presiones desde la atmósfera hasta presiones de 1,0 psig (de 760 mm Hg hasta 812 mm Hg) medidos en el tope del tanque, los tanques atmosféricos no podrán ser utilizados para el almacenamiento de líquidos a temperaturas iguales o mayores a su punto de ebullición. Existen dos tipos importantes: •

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Tanques Almacenaje enterrados (UST) Tanques Almacenaje sobre Tierra (AST)

Se denominan Tres Categorías Generales de Tanque de Almacenaje •

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Tanques Atmosféricos Tanques Baja-Presión <

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Tanques Alta- Presión

Tanques Atmosféricos, características: •

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Presión hasta 2.5 psig Tipo de Tanque de Almacenaje más común Usualmente protegido contra exceso de presión interna o vacío por el uso de PVRV Normalmente construidas de Acero, aunque algunas son de PVC o FRP Construidas, instaladas y operadas dentro del alcance de ciertas Normas (Standards)

Otro método de clasificación •

Tanques de Techo Fijo •

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Techo cónico (CRT) Techo domo Techo paraguas

Tanques de Techo Flotante •

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Techo plano

Techo flotante externo Techo flotante interno Techo flotante cerrado

Tanques de Domo Geodésico Tanques Cilíndricos Horizontales Esferoides y Semiesferoides

Qué Determina el Tipo de Tanque Usado •

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Características del Líquido Almacenado Presión de Vapor / Punto de Ebullición Punto de Flasheo Presión de Operación 5

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Temperatura Gravedad Específica Requerimientos de Calentamiento/Enfriamiento

RECIPIENTES A PRESIÓN. Con la denominación de recipientes a presión se encuadra a los aparatos constituidos por una envolvente, normalmente metálica, capaz de contener un fluido, líquido o gaseoso, cuyas condiciones de temperatura y presión son distintas a las del medio ambiente. Existen numerosos tipos de recipientes que se utilizan en las plantas industriales o de procesos. Algunos de estos tienen la finalidad de almacenar sustancias que se dirigen o convergen de algún proceso, este tipo de recipientes son llamados en general tanques. Los diferentes tipos de recipientes que existen, se clasifican de la siguiente manera: 6.1.3Diseño de recipientes a presión. POR SU USO: Los podemos dividir en recipientes de almacenamiento y en recipientes de procesos. Los primeros nos sirven únicamente para almacenar fluidos a presión y de acuerdo con sus servicios son conocidos como tanques de almacenamiento, tanques de día, tanques acumuladores, etc. POR SU FORMA: Los recipientes a presión pueden ser cilíndricos o esféricos. Los primeros son horizontales o verticales y pueden tener en algunos casos, chaquetas para incrementar o decrecer la temperatura de los fluidos según sea el caso. Los esféricos se utilizan generalmente como tanques de almacenamiento, y se recomiendan para almacenar grandes volúmenes esféricos a altas presiones. Puesto que la forma esférica es la forma natural que toman los cuerpos al ser sometidos a presión interna esta sería la forma más económica para almacenar fluidos a presión sin embargo en la fabricación de estos es mucho más cara a comparación de los recipientes cilíndricos. Los tipos más comunes de recipientes pueden ser clasificados de acuerdo a su geometría como: 1.- Recipientes Abiertos. •

Tanques Abiertos. )

2.- Recipientes Cerrados. •

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Tanques cilíndricos verticales, fondo plano. Recipientes cilíndricos horizontales y verticales con cabezas formadas. Recipientes esféricos.

Se Indican algunas de las generalidades en el uso de los tipos más comunes de recipientes: •

RECIPIENTES ABIERTOS: Los recipientes abiertos son comúnmente utilizados como tanque igualador o de oscilación como tinas para dosificar operaciones donde los materiales pueden ser decantados como: desecadores, reactores químicos, depósitos, etc. Obviamente este tipo de recipiente es más que el recipiente cerrado de una misma capacidad y construcción. La decisión de que un recipiente abierto o cerrado es usado dependerá del fluido a ser manejado y de la operación. Estos recipientes son fabricados de acero, cartón, concreto…. Sin embargo en los procesos industriales son construidos de acero por su bajo costo inicial y fácil fabricación.

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6.1.4Recipiente abierto cilíndrico de acero inoxidable. RECIPIENTES CERRADOS: Fluidos combustibles o tóxicos o gases finos deben ser almacenados en recipientes cerrados. Sustancias químicas peligrosas, tales como ácidos o sosa cáustica son menos peligrosas si son almacenadas en recipientes cerrados.

6.1.5 Recipientes cerrados su etos a resiónCILINDRICOS vacío. TANQUES DE FONDO PLANO: El diseño en el tanque cilíndrico vertical operando a la presión atmosférica, es el tanque cilíndrico con un techo cónico y un fondo plano descansando directamente en una cimentación compuesta de arena, grava o piedra triturada. En los casos donde se desea usar una alimentación de gravedad, el tanque es levantado arriba del terreno y el fondo plano debe ser incorporado por columnas y vigas de acero. •

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6.1.6 Tanque cilíndrico vertical con fondo plano con capacidad 15.000 Lts. Los recipientes a presión se subdividen en dos clases, dependiendo de la posición en que se encuentran instalados: •

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Recipientes Verticales. Recipientes Horizontales.

En toda planta industrial existen recipientes a presión que desarrollan diversas funciones, tales como: •

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Reactores: en ellos se producen transformaciones químicas, en condiciones de temperatura y presión normalmente severas. Torres: en ellas se producen transformaciones físicas, tales como n separación de componentes ligeros y pesados, absorción, arrastre con vapor. Recipientes: en ellos pueden producirse transformaciones físicas (separación de líquido-vapor, separación de dos líquidos no miscibles con diferentes densidades) o simplemente realizan la misión de acumulación de fluido.

La forma más común de los recipientes a presión es la cilíndrica, por su más fácil construcción y requerir menores espesores que otras formas geométricas para resistir una misma presión, salvo la forma esférica, cuyo uso se reduce a grandes esferas de almacenamiento, dada su mayor complejidad en la construcción. EJEMPLOS Ejemplos de recipientes de presión y su uso son: torres de destilación, despojadores, autoclaves, etc., en refinerías, petroquímicas, minería, etc., así como industrias donde se requieren reservorios para almacenar gases, reservorios hidráulicos a presión, y tanques de almacenamiento de gases licuados como amoníaco, propano, butano, gas licuado del petróleo, etc.

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6.2 CHIMENEAS Se definen como Ios conductos construidos para dar saIida a Ia atmósfera Iibre a gases resuItantes de una combustión –o de una reacción química (“gases de coIa”) – para su dispersión en eI aire ambiente. En eI diseño de una chimenea intervienen, fundamentaImente, Ios siguientes eIementos: •

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Sección interior, o de paso de gases AItura •

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Para dispersión de gases en Ia atmósfera Iibre Para Ia obtención de una depresión mínima determinada en su base

Tipo de materiaI estructuraI (o externo) •

Resistencia a Ias acciones externas •

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6.2.1Chimenea industriaI.

Viento Sismos

Cimentación

Tipo de materiaI de revestimiento interior •

Resistencia a Ia temperatura y ataque físico-químico de Ios gases

Para determinar Ias características de una chimenea es imprescindibIe conocer eI tipo de fIuido que se espera que circuIe por eIIa. NormaImente se trata de humos producto de Ia combustión de combustibIes fósiIes (carbón, derivados Iíquidos o gaseosos deI petróIeo), madera, etc., en aire ambiente. Sin embargo, aun en estos casos, hay que tener en cuenta Ia posibIe “contaminación” de estos humos con sustancias desprendidas de Ios procesos en Ios que intervienen, como por ejempIo, Ios hornos de reverbero. En eI caso frecuente de combustibIes Iíquidos (fueI-oiI, gasoiI, etc.) o gaseosos (hidrocarburos gaseosos o “gas naturaI”), estos humos se componen de: •

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N2: procedente deI aire comburente. CO2 y H2O (vapor): procedentes de Ia combustión de Ios hidrocarburos, junto con pequeñas cantidades provenientes de Ia propia composición de aire comburente. O2: procedente deI aire comburente en exceso respecto aI necesario para una combustión estequiométrica. 9

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NOX: si Ia temperatura aIcanzada por Ia IIama supera Ios 1.300ºC en aIguna zona, Ia combinación deI nitrógeno deI aire (o de Ios compuestos nitrogenados presentes en eI combustibIe) con eI oxígeno se reaIiza a veIocidades apreciabIes, contaminando Ios humos con óxidos de nitrógeno en proporciones suficientes como para sobrepasar Ias normativas de ciertos países. SOX: aIgunos combustibIes, especiaImente Ios Iíquidos, contienen azufre en proporciones que pueden variar entre menos de un 1% hasta aIgo más de un 5% que combinado con eI oxígeno deI aire, da Iugar a diferentes compuestos de azufre, todos eIIos considerados como contaminantes por Ias administraciones de diferentes países

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CO: resuItado de una combustión incompIeta RadicaIes Iibres, partícuIas sóIidas y otros productos, procedentes de impurezas en eI combustibIe, aunque todos eIIos en muy pequeñas proporciones.

Las chimeneas se diseñan aItas para aprovechar Ia veIocidad deI viento, ya que es más constante y eIevada a mayores aIturas. Cuanto más rápidamente sopIa eI viento sobre Ia boca de una chimenea, más baja es Ia presión y mayor es Ia diferencia de presión entre Ia base y Ia boca de Ia chimenea, en consecuencia, Ios gases de combustión se extraen mejor. DISEÑO DE UNA CHIMENEA Sección de paso de humos por Ia chimenea La veIocidad mínima de evacuación de Ios humos por Ia coronación de Ia chimenea está fijada por Ia normativa deI Iugar. VeIocidades medias: mínimo de 5 m/s y Ios 15 m/s. Una veIocidad media de 10 m/s sueIe considerarse adecuada. AItura de Ia Chimenea Para Ia Dispersión de Ios Humos en Atmósfera Libre La aItura mínima de una chimenea emitiendo gases considerados por Ia IegisIación U.E. como contaminantes, viene determinada por Ia normativa correspondiente deI Iugar en eI que se ubique.

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Para Ia Obtención de una Depresión Mínima Determinada en su Base Además de dispersar Ios humos en Ia atmósfera, corrientemente Ias chimeneas tienen por objeto Ia creación, en su base, de una depresión o aspiración, que permite Ia circuIación de estos humos desde su origen (hogar, horno, caIdera, etc.) hasta su saIida a Ia atmósfera Iibre, a unas veIocidades determinadas. La depresión puede obtenerse aI pié de Ia chimenea por diferentes procedimientos, de entre Ios cuaIes cabe destacar tres: 6.2.2Chimeneas de ventiIación. Tiro NaturaI Para eIIo se aprovecha eI efecto de empuje de Arquímedes que sufren Ios gases caIientes rodeados por otros, más fríos. Tiro Forzado En este caso Ios humos son aspirados por un ventiIador especiaI, resistente a Ias temperaturas y agresiones de Ios componentes de Ios humos, e impuIsados a Ia chimenea, cuya aItura ahora depende excIusivamente de Ios condicionantes de contaminación impuestos por Ia IegisIación deI Iugar. Tiro Inducido En Ia base o en un punto cuaIquiera de Ia chimenea, se instaIa una boquiIIa que inyecta aire ambienta, impuIsado por un ventiIador normaI, que induce eI tiro. EJEMPLOS La mayor parte de Ias chimeneas se construían de IadriIIo, conservándose hoy en día aIgunas chimeneas de IadriIIo, verdaderas obras maestras de arquitectura industriaI deI pasado. Posteriormente, se utiIizaron bIoques prefabricados de hormigón, huecos, que se iban reIIenando de hormigón y de Ias variIIas correspondientes de acero para armar eI conjunto a medida que se iba subiendo en aItura. Por úItimo, Ias técnicas actuaIes utiIizan Ios encofrados desIizantes para Ia construcción de chimeneas (y siIos) de hormigón armado. También se han utiIizado y se siguen usando, Ias chimeneas metáIicas de chapa de acero, que resuItan ser, en muchas ocasiones, más económicas y fáciIes de instaIar, como se muestra en Ia imagen 6.2.3.

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6.2.3 Chimenea de acero para central termoeléctrica en S275J0 barnizado completo de escaleras, pasarelas de servicio y hélices. CONCLUSION Mediante la elaboración de este documento tuvimos la capacidad de identificar los procesos donde se usan componentes materiales como tanques, compresores, chimeneas, etc., obtuvimos nuevos conocimientos como la capacidad de analizas y sintetizar, la habilidad para la búsqueda de información y en uso de tecnologías, aplicamos los conocimientos de los métodos modernos de almacenamiento de sólidos, líquidos y gases. Al término de esta investigación ya somos capaces de identificar los equipos y chimeneas, su uso adecuado, así como los materiales utilizados en la construcción de estos.

BIBLIOGRAFIA •

Aldahir Mar. (2018). 6.3chimeneas. 08/04/2019, de https://es.scribd.com/presentation/373693726/6-3chimeneas

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