DISEÑO MECÁNICO DE RECIPIENTE DE

BALANCEO

INDICE

1. CONDICIONES DE OPERACIÓN DEL RECIPIENTE DE BALANCEO

2. DISEÑO MECÁNICO DE RECIPIENTE DE BALANCEO

3. PROCEDIMIENTO PARA EL DIMENSIONAMIENTO DEL RECIPIENTE DE

BALANCEO

3.1 VOLUMEN DE TRABAJO 3.2 CÁLCULO DE UN VOLUMEN PRELIMINAR DEL RECIPIENTE 3.3 DETERMINACIÓN DEL FACTOR DE ABAKIANS PARA

EL CÁLCULO DEL DIÁMETRO ÓPTIMO

4. SELECCIÓN DEL TIPO DE CABEZAL

5. DIMENSIONAMIENTO DEL RECIPIENTE VERTICAL

6.CÁLCULOS CON EL RECIPIENTE

7. NIVELES DE LLENADO

8. CALCULO DE VOLÚMENES PARCIALES

9. VOLUMEN DE CABEZALES

10. PROFUNDIDAD DEL CABEZAL

11. DETERMINACIÓN DE PESO DEL FLUIDO

12. DETERMINACIÓN DE PESO DEL RECIPIENTE APLICANDO DISTINTOS MÉTODOS

13. DETERMINACIÓN DEL NÚMERO, TAMAÑO Y TIPO DE BOQUILLAS

14. VÁLVULA PARA SERVICIO DE LÍQUIDO

15. DISCO DE RUPTURA

16. SOPORTE Y ESCALERA

Presión 4 atm

Temperatura 190°C = 463°K

1.-CONDICIONES DE OPERACIÓN DEL RECIPIENTE DE BALANCEO (TB-300C)

Ubicación: Planta de producción de cumeno. Servicio: Balanceo de la alimentación de la corriente 12 para la alimentación de la corriente 13

Tabla Condiciones de operación

INDICE

13

12

14

1213

14

Tabla Corrientes de alimentación al recipiente

Condiciones de las corrientes P=4 atm, T=463°K

Corriente 12

Corriente 13 Corriente 14

cumeno 3787.8706 Kg/hr

3787.8704 Kg/hr

0.0001647 Kg/hr

Flujo total 3787.8706 Kg/hr

Estado líquido líquido líquido

Densidad 623.0815 Kg/m3

Viscosidad 0.000176 pa*s

DATOS DE PROCESOFluido CUMENO Observaciones

T. Operación 463 ºK Determinada en base a un balance de energía.

Flujo 3787.8706 Kg/hr Suma de los flujos de las corrientes de entrada.

P. Operación 4 atm Considerada en base a las condiciones de operación del reactor.

Densidad del fluido 623.0815 Densidad de cumeno de la corriente de salida a las condiciones de operación del recipiente.

3mkg

2. DISEÑO MECÁNICO DE RECIPIENTE DE BALANCEO

El método que a continuación se describe es un procedimiento detallado manejado por IMPPara tanque de balanceo disponga de la información básica.

Tabla . Datos de Proceso

INDICE

hrkg

ObservacionesTiempo de residencia 15 min Tanques de alimentación a

un reactor Tabular

Densidad de agua 1000 Sustituye a la densidad de sustancia en el diseño cuando esta es menor.

Personal experimentado Factor=1 De acuerdo a la tabla siguiente.

Bien instrumentado Factor=1

Presión de Diseño 6.4196atm= 6.63291 kg/cm^2

P. de Operación + 2.5

Tipo de Material Acero al Carbón 283-C

Apropiado para las condiciones ambientales y de trabajo.

Corrosión 1/16 plg Corrosión mínima durante la vida útil del equipo.

Esfuerzo máximo permisible

12,700 De acuerdo al tipo de material empleado.

Densidad de Material 490.0591

3mkg

2cmkg

Tabla 5. Datos de Diseño

INDICE

3ftlb

2lgplb

2inlb

2inlb

3. PROCEDIMIENTO PARA EL DIMENSIONAMIENTO DEL

RECIPIENTE DE BALANCEO

INDICE

1

)min601((min))(minmax hrThr

kgFVV rt

33

3

3

6717.5351981.1

0815.623

1

min60

1*min158706.3787

1*

min60

1**

ftmV

mkg

hrhr

mV

hrTFlujoV

t

t

residenciat

3.1 VOLUMEN DE TRABAJO

Corresponde al volumen comprendido entre el nivel máximo y el nivel mínimo.

INDICE

9.0minmax

VVR

33

3

6352.5968868.1

9.051981.1

ftmV

mV

recipiente

recipiente

3.2 CÁLCULO DE UN VOLUMEN PRELIMINAR DEL RECIPIENTE

El Volumen max-min representa aproximadamente el 90% del volumen del recipiente

INDICE

))()(( CES

PF d

2lgplb

2lgplb

lg16/1 p

1lg p

lg0.118856

1lg

12700lg16/1

lg3422.94

2

2

pF

plbp

plb

F

CSE

PF Diseño

3.3 DETERMINACIÓN DEL FACTOR DE ABAKIANS PARA EL CÁLCULO DEL DIÁMETRO ÓPTIMO

Dónde:Pd = Presión de

diseño .

S = Esfuerzo máximo permisible

E = Eficiencia de soldadura. Tabla de eficiencia C = Corrosión total permitida durante la vida útil del equipo .

F= Factor de Abakians

Gráfica de Abakians

INDICE

D= 2.5ft

JustificaciónTipo de cabezal

Elipsoidal

Presión de 100 psia, diámetros

menores que 15 ftK 0.5 Relación de

profundidad de cabezal y radio de

cilindro

4 SELECCIÓN DEL TIPO DE CABEZAL

INDICE

El cabezal se elige de acuerdo a la presión de diseño y al diámetro del recipiente

Para nuestro caso:

6. DIMENSIONAMIENTO DEL RECIPIENTE VERTICAL

INDICE

6.1 DETERMINACIÓN DEL VALOR DE H2.

6.2 CÁLCULO DE LA LONGITUD

6.3CÁLCULO DEL VOLUMEN DEL CILINDRO DE RECIPIENTE

6.4 CÁLCULO DEL TIEMPO DE RESIDENCIA

6.5 CÁLCULO DEL ESPESOR DEL CILINDRO

6.5 CÁLCULO DEL ESPESOR DEL CABEZAL

INDICE

6.1 DETERMINACIÓN DEL VALOR DE H2.

Del valor obtenido en paso 1:

Y con el factor de Abakians se obtiene un diámetro de 3.5 ft, con el cual se calcula un H2, de la fórmula anterior.

2

2

minmax

33minmax

4

53.6717ft51981.1

HD

V

mV

2

3

2minmax

2 )5.2(*

6717.53*4*4

ft

ft

D

VH

ftH 9339.102

INDICE

LóftH

ftH

HHHL

*1.043

21

3

1

321

Debido a que la restricción L/D=3, no se cumple

se realiza un calculo iterativo para distintos

valores de D propuestos hasta encontrar

una longitud que cumpla la

condición L/D.

INDICE

8.45.212

12

tan**6523.12

)1839.12*1.0(9339.1021:.

DL

L

darizazadoessevalorElftL

ftftL

6.2 CÁLCULO DE LA LONGITUD

LóftH

ftft

H

D

VH

ftH

HHHL

*1.043

58525.73*

4*6717.53

*

4*2

1

3

2

3

2

2minmax

2

1

321

ftL

ftftL

96878.8

)12*1.0(58525.721:.

INDICE

opuestoftD Pr3

Se proponen 2 longitudes estandarizadas de 8ft y 10 ft.

Con los diámetros de 8ft y 10ft, respectivamente para ajustar la relación próxima a 3.

INDICE

Recipiente Longitud Diámetro Relación

Vertical opción 1

8ft 3 2.66667

Vertical opción 2

10ft 3 3.33333

6.3 CÁLCULO DEL VOLUMEN DEL CILINDRO DE RECIPIENTE

L*4

D*V

2

recipientecilindro

3^5487.568*4

)3(* 2

ftV recipientecilindro

INDICE

Opción 1 Opción 2

Diámetro 3ft 3ft

Longitud 8ft 10ft

Vcilindro del recipiente56.5487ft3 70.6858ft3

6.4 CÁLCULO DEL TIEMPO DE RESIDENCIA

)2min(755.19

)1min(8041.15

8706.3787

)6437.17(*min60*)5487.56(

*60*

33

opciont

opcionth

kgft

kghft

t

F

Vt

INDICE

Tiempo que el fluido estará dentro del recipiente, depende del tipo de servicio que se proporcione.

Se elige la opción 1 ya se acerca mas al valor supuesto de tiempo

6.5 CÁLCULO DEL ESPESOR DEL CILINDRO

lg152043.001267.0

005208.013586.16.011,828,800

5.113586.1

6.0

22

2

pftEspesor

ft

ftlb

ftlb

ftft

lb

Espesor

CPSE

RPEspesor

diseño

diseño

INDICE

Se elige la opción 2, porque se acerca mas a la relación L/D.Depende de las condiciones a las que se opera, del fluido a almacenar y del material de fabricación.

5.6 ESPESOR DE CABEZALES

lg133813.0

lg3422.942.01

lg127002

lg36lg

3422.94

lg)(int

:

2.0*2

22

2

pEspesor

plb

plb

pp

lb

Espesor

pernoDiámetroDi

Donde

PSE

DiPEspesor

cabezal

cabezal

diseño

diseñocabezal

INDICE

7. NIVELES DE LLENADO

INDICE

h1 0.5 ft

h2 = D – (h1 + h2)

10.0852 ft = 121.023 in

h3 =0.15* D 0.45 ft = 5.4 in

NIVEL MINIMO =h1

O.5 ft = 6 in

ALARMA DE BAJO NIVEL h1 + 0.25*h2

5.5426 ft = 66.511 in

ALARMA NORMALh1 + 0.6*h2

6.55 ft = 78.613 in

ALARMA ALTO NIVELh1 + 0.8*h2

0.568 ft = 102.81 in

NIVEL MAXIMO h1 + h2

10.581 ft = 127.03 in