Mv -2012_05_31_equipos_para_glp_-_parte_2

EQUIPOS PARA INSTALACIONES DE GLP

– SESION 3. PARTE II –

GERENCIA DE FISCALIZACIÓN DE HIDROCARBUROS LÍQUIDOS
DIVISIÓN DE PLANEAMIENTO Y DESARROLLO
UNIDAD DE NORMAS Y PROCEDIMIENTOS
MAYO 2012

CARACTERISTICAS DE COMPRESORES,
VAPORIZADORES Y MIXERS PARA GLP

COMPRESORES PARA GLP
Definición de Compresor:

Un compresor es una máquina de fluido que está construida para aumentar la presión y
desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tal como son los gases y los vapores.
Esto se realiza a través de un intercambio de energía entre la máquina y el fluido en el cual el
trabajo ejercido por el compresor es transferido a la sustancia que pasa por él convirtiéndose
en energía de flujo, aumentando su presión y energía cinética impulsándola a fluir.

Al igual que las bombas, los compresores también
desplazan fluidos, pero a diferencia de las primeras
que son máquinas hidráulicas, éstos son máquinas
térmicas, ya que su fluido de trabajo es compresible,
sufre un cambio apreciable de densidad y,
generalmente, también de temperatura; a diferencia
de los ventiladores y los sopladores, los cuales
impulsan fluidos compresibles, pero no aumentan su
presión, densidad o temperatura de manera
considerable.

Figura 1. Compresor para GLP

COMPRESORAS PARA GLP
Definición de Compresor (cont.):

Figura 2. Mecanismo de trabajo de un compresor

Tipo de compresores:

Hay dos tipos básicos de compresores: por desplazamiento y dinámicos.

paletas

Tipo de compresores (Cont.):

•Compresores por desplazamiento:

Estos compresores son los más conocidos y comunes. Para verlos aquí y observar sus
diferencias los dividimos en dos tipos diferentes. Los Rotativos (anillo líquido, tornillo y
paletas) y los Alternativos (pistones y diafragma).

•Los compresores rotativos de anillo líquido tienen dos rotores simétricos en paralelo
sincronizados por engranajes.
•Los compresores rotativos de tornillo tienen dos tornillos engranados o entrelazados que
rotan paralelamente con un juego o luz mínima, sellado por la mezcla de aire y aceite.
•En los compresores rotativos de paletas el eje gira a alta velocidad mientras la fuerza
centrifuga lleva las paletas hacia la carcasa (estator) de afuera. Por la carcasa ovalada,
continuamente entran y salen por canales en su rotor. Este sistema es parecido a la
bomba hidráulica a paletas como la bomba utilizada en la dirección hidráulica del auto.

Tipo de compresores (Cont.):

•Compresores dinámicos:

Los compresores dinámicos pueden ser Radiales (centrífugos) o de Flujo Axial. Una de las
ventajas que tienen es que su flujo es continuo. Estos compresores tienen pocas piezas en
movimiento, reduciendo la pérdida de energía con fricción y calentamiento.
•Los compresores dinámicos radiales tienen una serie de paletas o aspas en un solo eje
que gira, chupando el aire/gas por una entrada amplia y acelerándolo por fuerza centrifuga
para botarlo por el otro lado.
•Los compresores dinámicos de Flujo Axial contiene una serie de aspas rotativas en forma
de abanico que aceleran el gas de un lado al otro, comprimiéndolo. Esta acción es muy
similar a una turbina.

Tipos de compresores (Cont.):

Figura 3. Tipos de compresores

Características de los compresores para uso con el GLP:

La NFPA 58 señala lo siguiente:

e)Los compresores deberán ser diseñados para el servicio con GLP.

Se debe tener cuidado en la selección de compresores diseñados para el servicio de
GLP. Los compresores diseñados para gases no combustibles pueden no proporcionar la
protección requerida para fugas de GLP.
Los compresores se utilizan para transferir líquido mediante el bombeo de vapor desde el
recipiente de almacenamiento receptor hacia otro recipiente como un camión cisterna que
suministra el GLP (Ver Figura 5). El aumento de presión en el espacio de vapor del
recipiente de suministro, mientras que al mismo tiempo se reduce la presión en el
recipiente de recepción, fuerza al líquido a fluir del tanque de suministro hacia el
contenedor de recepción.
Este tipo de operación de carga o descarga se recomienda cuando es poco práctico o
imposible utilizar bombas de líquido, tales como cuando se descarga de camiones tanque
o camiones cisterna.


b) Los compresores deberán ser construidos o deberán ser equipados con
accesorios auxiliares para limitar la presión de succión máxima para la cual el
compresor haya sido diseñado.

Figura 3. Compresor con
dispositivos de protección


c)Los compresores deberán ser construidos o serán equipados con dispositivos
auxiliares para prevenir la entrada de GLP líquido en la succión del compresor.

Dado que todos los líquidos, incluyendo los líquidos de GLP, son para todos los propósitos
prácticos no compresibles, no se debe permitir que ingrese al interior de un compresor en
operación. Si lo hace, probablemente, el compresor se dañe y puede fallar. Un número de
compresores fabricados para servicio de GLP incluyen dispositivos de alivio construidos en la
cabeza del cilindro para evitar la destrucción del compresor en el caso que puedan ingresar
pequeñas cantidades de líquido; no obstante, el funcionamiento continuo de estos
dispositivos de alivio, podría a la larga dañar el compresor.

Varios dispositivos de flotador, como se muestra en
la Figura 4, están diseñados para impedir que el
líquido penetre en el compresor. La trampa de
líquido mostrado a la izquierda es una trampa
estándar con un conjunto de flotador mecánico y
válvula de drenaje. La trampa en el centro muestra
una trampa de líquido automática con un interruptor
de nivel de líquido NEMA 7 para el cierre del
compresor y una válvula de drenaje. La trampa de
la derecha es una trampa de líquido automática con
estampado del Código ASME con dos interruptores
de nivel de líquido NEMA 7 para el cierre del
compresor y una alarma. La trampa que se muestra
a la derecha está equipada con una válvula de
alivio, manómetro, separador de partículas y válvula
de drenaje. Algunos fabricantes utilizan estos tipos
de trampas de líquido, otros simplemente utilizan un Figura 4. Trampas de
receptor grande como una trampa de líquido en el líquido del compresor
lado de succión del compresor.


c)Los compresores portátiles usados con conexiones temporales no deberán requerir
de medios para prevenir la entrada de líquido en la succión del compresor.

Los compresores portátiles están exentos de la obligación de evitar que el líquido de GLP
ingrese al interior del compresor, ya que las conexiones temporales que se utilizan están
vacías en el momento en que están conectados, y por lo tanto generalmente evitan que el
líquido entre en el compresor. Además, las unidades portátiles son operadas bajo vigilancia
continua por un operador.

2. TRANSFERENCIA DEL GLP
Transferencia del GLP mediante un compresor:

El método más flexible para
bombear propano líquido es
con un compresor, que es un
dispositivo diseñado para
manipular vapor, y solamente
vapor. ¿Cómo se logra esto?
Considerando que se puede
mover cualquier fluido, ya sea
vapor o líquido, si creamos
una diferencia de presión entre
dos puntos. Podemos utilizar
un compresor para crear una
diferencia de presión entre los
espacios de vapor de dos
tanques. Si la sección de
líquido de dichos tanques está
conectada, la diferencia de
presión ejercida por el vapor
ocasionará que el líquido
comience a fluir desde el
tanque de alta presión hacia el
de baja presión.

Figura 5. Transferencia de GLP mediante un compresor

VAPORIZADORES PARA GLP
En muchos casos se utilizan equipos para proporcionar una fuente de calor externa para
ayudar en la vaporización del GLP, a fin de ser utilizado como combustible, ya que no se
puede quemar el GLP mientras sea un líquido.

Cualquier líquido se vaporiza en su punto de ebullición si se le añade calor. La cantidad de
calor necesaria por unidad de GLP se conoce como el calor latente de vaporización. De las
propiedades del GLP, para el propano se requiere alrededor de 773 kcal de energía para
vaporizar un galón de líquido.

En un sistema típico de distribución de GLP, el calor latente de vaporización es
proporcionado por los alrededores del tanque: para tanques sobre tierra, es el aire
circundante; para depósitos bajo el suelo, el suelo circundante. Tan pronto como el vapor se
elimina del depósito, la presión dentro de las gotas y el líquido contenido en el recipiente
empieza a hervir para tratar de lograr el equilibrio entre la presión de vapor del líquido a su
temperatura y la presión de vapor en el recipiente. Con el fin de vaporizar, sin embargo, el
líquido debe ser provisto de energía térmica. En aquellos lugares donde el aire circundante o
el suelo es demasiado frío para proporcionar calor suficiente al líquido a través de las
paredes del recipiente a fin de lograr la vaporización del GLP, o donde se requiera un mayor
consumo de GLP como combustible (vapor) al que se obtiene naturalmente, se puede utilizar
un vaporizador como una fuente externa de calor.

Definición de Vaporizador

Un vaporizador es un intercambiador de calor que convierte el GLP líquido a vapor, tal como
las calderas convierten en agua en vapor. Es decir, un vaporizador transfiere calor desde una
fuente externa, tal como una llama o elemento eléctrico de calentamiento por resistencia a los
líquidos de GLP a medida que pasa a través del vaporizador. El líquido entra en el
vaporizador en un punto, y sale el vapor en otro punto.

En la figura 6 se muestra las características y funcionamiento de una instalación típica de
vaporizador. El líquido fluye desde el fondo del tanque en el vaporizador de fuego directo
(que se muestra a la izquierda). Un flotador controla el nivel de líquido en el vaporizador. Las
llamas proporcionan calor al líquido a través de la carcaza. El vapor viaja desde la parte
superior del vaporizador a una T donde va al equipo. El exceso de presión es retornado al
tanque a través de la línea de vapor opcional. Si la presión del tanque fuera lo
suficientemente alta, suministraría la carga de vapor requerida y ya no se necesitaría que el
vaporizador opere.

Operación de Vaporizador

Figura 6. Instalación típica de un vaporizador

Tipos de Vaporizadores

1) Vaporizador de Llama Directa: Vaporizador en el cual el calor suministrado por una llama
se aplica directamente sobre algún tipo de superficie de intercambio de calor en contacto con
el GLP líquido a vaporizar. Esta clasificación incluye a los vaporizadores de combustión
sumergida.

2) Vaporizador Eléctrico: Vaporizador que utiliza electricidad como fuente de calor.

a) Vaporizador Eléctrico de Inmersión Directa: Vaporizador en el cual un elemento
eléctrico está directamente inmerso en el líquido y vapor del GLP.

b) Vaporizador Eléctrico Indirecto: Vaporizador de inmersión en el cual el elemento
eléctrico calienta una solución de interface en la cual el intercambiador de calor de GLP está
inmerso, o calienta una pileta de calor intermedia.

Tipos de Vaporizadores

3) Vaporizador Indirecto (o a Fuego Indirecto): Vaporizador en el cual el calor suministrado
por vapor, agua caliente, el suelo, aire circundante u otro medio de calentamiento, es
aplicado a una cámara de vaporización o a una tubería, serpentín u otra superficie de
intercambio de calor que contiene al GLP líquido a vaporizar. El calentamiento del medio
utilizado se realiza en un punto alejado del vaporizador.

4) Vaporizador en Baño de Agua (o Tipo de Inmersión):
Vaporizador en el cual una cámara de vaporización, tuberías,
serpentines u otra superficie de intercambio de calor que
contiene al GLP líquido a vaporizar, está inmersa en un baño de
agua, en una combinación de agua-glicol u otro medio no
combustible de transferencia de calor a temperatura controlada,
el cual es calentado por un calentador de inmersión que no está
en contacto con la superficie de intercambio de calor del GLP.

Figura 7. Vaporizador en
Baño de Agua

Características de Vaporizadores Indirectos (Según NFPA 58)

•Los vaporizadores indirectos deberán estar construidos en concordancia con los requisitos
aplicables del Código ASME para una máxima presión de trabajo admisible de 1,7 Mpa
manométrica (250 psig) y deberán estar marcados permanentemente y de modo legible con:

a) El marcado requerido por el Código ASME.
b) La máxima presión de trabajo admisible y la temperatura para las cuales fue diseñado.
c) El nombre del fabricante.

•Los vaporizadores indirectos que posean un diámetro interno de 152 mm (6 pulg) o menor,
se encuentran eximidos del Código ASME y no requerirán ser marcados. Ellos deberán ser
construidos para una máxima presión de trabajo admisible de 1,7 MPa manométrica (250
psig).

•Los vaporizadores indirectos deberán estar provistos de medios automáticos adecuados
para evitar el paso de líquido a través del vaporizador hacia la tubería de descarga de vapor.

Características de Vaporizadores Indirectos (Según NFPA 58)

•Los vaporizadores indirectos, incluidos los vaporizadores de tipo atmosférico que utilicen
calor del aire circundante o del suelo, y de más de 0,9 L (un cuarto de galón) de capacidad,
deberán estar equipados con una válvula de alivio de presión de resorte cargado, que provea
una capacidad de descarga por lo menos del 150 % de la tasa de la capacidad de
vaporización. No deberán utilizarse dispositivos del tipo tapón fusible.

Características de Vaporizadores a Fuego Directo (Según NFPA 58)

•El diseño y construcción de los vaporizadores a fuego directo deberán estar en concordancia
con los requisitos aplicables del Código ASME para las condiciones de trabajo a las cuales
será sometido el vaporizador, y deberá estar marcado permanentemente y de modo legible
con:
d)Las marcas requeridas por el código ASME.
e)La capacidad de vaporización máxima en litros por hora (galones por hora)
f)La entrada de calor nominal en kW (Btu/h).
g)El nombre o símbolo del fabricante.

•Los vaporizadores a fuego directo deberán estar equipados con una válvula de alivio de
presión de resorte cargado, que provea una capacidad de descarga por lo menos del 150 %
de la tasa de la capacidad de vaporización.

•La válvula de alivio de presión deberá estar ubicada de modo de no estar expuesta a
temperaturas mayores que 60 ºC (140 ºF). No deberán utilizarse dispositivos de tapón fusible.

Ver Figuras 8 y 9.

Características de Vaporizadores a Fuego Directo (Según NFPA 58)

•Los vaporizadores a fuego directo deberán estar provistos con medios automáticos que
eviten el pasaje de líquido desde el vaporizador hacia la tubería de descarga de vapor.

•Deberá proveerse un medio manual para cortar el gas del quemador principal y al piloto.

•Los vaporizadores a fuego directo deberán estar equipados con un dispositivo de seguridad
automático que corte el flujo de gas hacia el quemador principal si se extingue la llama del
piloto.

•Si el flujo del piloto es mayor que 2 MJ/h (2000 Btu/h), el dispositivo de seguridad también
deberá cortar el flujo de gas hacia el piloto.

•Los vaporizadores a fuego directo deberán estar equipados con un control de límite que
evite que el calentador eleve la presión del producto por encima de la presión de diseño del
equipo del vaporizador, y para evitar que la presión interna del recipiente de almacenamiento
se eleve por encima de 1,7 MPa manométrica (250 psig) de presión.


Figura 8. Modelo de Vaporizador Figura 9. Vaporizador a fuego directo
a fuego directo operando bajo demanda

MIXERS (MEZCLADORES DE GAS-AIRE)
PARA GLP

MIXERS PARA GLP
Definición de Mixer (Mezclador Gas-Aire)

Los Mixers son dispositivos utilizados para "pre-mezclar" aire en GLP para que pueda ser
utilizado como un sustituto directo de gas natural. Estos mezcladores se utilizan con mayor
frecuencia en sistemas "stand-by" que proporcionan una fuente alternativa de combustible
para una instalación cuando la fuente primaria (gas natural) no está disponible.

El concepto de este sistema consiste en mezclar aire con GLP de tal manera que la
concentración de la mezcla de GLP-aire se encuentre aún por encima del límite superior de
inflamabilidad. La mezcla luego es distribuida a través del sistema de tuberías para el equipo
que quema combustible. A medida que la mezcla entra en el aparato, se va mezclando cada
vez más con el aire hasta llevarlo dentro del intervalo de inflamabilidad.

MIXERS PARA GLP
Características de los Mixers (Según NFPA 58)

•Los mezcladores gas-aire deberán diseñarse para las presiones de aire, vapor y mezcla a las
cuales están sujetos.

•Los mezcladores gas-aire que son capaces de formar una mezcla combustible deberán
equiparse con bloqueos de seguridad tanto en la tubería de abastecimiento de gas como en la
de aire para apagar el sistema si se aproximan a los límites combustibles.

•En adición a los bloqueos requeridos en el párrafo anterior, deberá proveerse un método para
evitar que el aire ingrese accidentalmente en las tuberías de distribución de gas cuando éste
no esté presente. Las válvulas del control de mezclado de gas en las tuberías de
abastecimiento de GLP y de aire que cierran en caso de falla, al ser accionados por
dispositivos de disparo del bloqueo de seguridad, deberán cumplir con este requisito.

•Se deberán instalar válvulas de retención en las tuberías de abastecimiento de aire y de GLP
cercanas al mezclador para minimizar la posibilidad de retroceso de gas dentro de las tuberías
de abastecimiento de aire o de aire dentro del sistema de GLP. Las válvulas del control de
mezclado de gas en las tuberías de abastecimiento de GLP y de aire dispuestas de modo de
cerrar en caso de falla, al ser accionados por dispositivos de disparo del bloqueo de
seguridad, deberán cumplir con este requisito.

MIXERS PARA GLP
Características de los Mixers (Según NFPA 58)

•Los mezcladores gas-aire que utilicen la energía cinética del vapor de GLP para arrastrar
aire desde la atmósfera, y que se encuentren diseñados de modo que la cantidad máxima de
aire arrastrado sea menor del 85 % de la mezcla, deberán cumplir con lo siguiente:
a) Están eximidos de las exigencias de bloqueo requeridas en los párrafos anteriores.
b) Estar equipadas con una válvula de retención en la entrada de aire, para evitar, al cerrar,
el escape de gas a la atmósfera.

•Los mezcladores gas-aire de este tipo, que reciban aire desde un soplador, un compresor, o
cualquier otra fuente de aire que no sea directamente la atmósfera, deberán incluir algún
método para evitar que el aire sin GLP, o las mezclas de aire y GLP dentro del rango de
inflamabilidad, ingresen accidentalmente en el sistema de distribución de gas.

Funcionamiento de Mixer

•La Figura 10 muestra un tipo de mezclador gas-aire
de orificio variable de alta presión (superior a 3 psig)
con trenes de control de entrada de aire y de gas
que incluyen reguladores de presión, válvulas check
(de retención), válvulas de cierre, válvulas de cierre
de emergencia, indicadores de presión y
temperatura e interruptores de baja y alta presión.
El aire del proceso para la mezcla podrá se
proporcionado desde un compresor de aire en un
cuarto separado o desde el sistema de aire de la
planta. Las presiones de aire y el gas se regulan a
presiones iguales en la entrada al mezclador. El
orificio variable en la válvula mezcladora se abrirá y
cerrará, dependiendo del flujo, para proporcionar un
valor constante de BTU. La mezcla GLP-aire luego
se distribuye dentro de la tubería de proceso de la Figura 10. Mezclador gas-aire de
planta. orificio de alta presión

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