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PDVSA N° TITULO

REV. FECHA DESCRIPCION PAG. REV. APROB. APROB.

APROB. FECHAAPROB.FECHA

SEGURIDAD EN EL DISEÑO DE PLANTAS

� PDVSA, 1983

MDP–08–SD–01 SISTEMAS DE DISPOSICION

APROBADO

NOV.97 NOV.97

NOV.97 O.R.0 36 L.R.

MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO

ESPECIALISTAS

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SEGURIDAD EN EL DISEÑO DE PLANTASSISTEMAS DE DISPOSICION NOV.970

PDVSA MDP–08–SD–01

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.Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma

Indice1 OBJETIVO 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 ALCANCE 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 REFERENCIAS 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4 DEFINICIONES 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5 PROCEDIMIENTO DE DISEÑO 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1 Venteos y Drenajes de Equipos 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2 Disposición de Efluentes Acuosos de la Planta Contaminados

con Hidrocarburos 7. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3 Tambores de Purga 9. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4 Sistemas de Evacuación de Efluentes 22. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.5 Almacenaje de Desvíos de Corrientes de Proceso y de Desechos 27. . . . .

6 NOMENCLATURA 30. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7 APENDICE 31. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

http://www.intevep.pdv.com/santp

http://www.intevep.pdv.com/santp/mdp/indice_mdp.htm

http://www.intevep.pdv.com/santp/mdp/segurida/indice_segu.htm

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1 OBJETIVOEl propósito de las instalaciones descritas en este documento es lograr el manejoseguro de materiales de varios drenajes y de corrientes de emergencia, de maneraque puedan ser dirigidas con seguridad a cloacas, tanques, mechurrio u otrodestino apropiado. Los sistemas de drenaje aquí especificados aseguran quemateriales inflamables o tóxicos pueden ser desechados sin peligro de incendioo de daños cuando el equipo se saca de servicio. También se describen sistemaspara manejar decantados de agua de proceso, agua de enfriamiento y otrascorrientes de efluente acuoso que puedan estar contaminadas con hidrocarburosy que podrían de otra manera crear condiciones peligrosas si fueran descargadasdirectamente al sistema de cloacas.

Los alivios de válvulas de seguridad se dirigen a tambores de purga, tambiénconocidos como tambores de alivio, cuando la presencia de líquido, propiedadestóxicas u otros factores harían peligrosa la descarga a la atmósfera. Estos criteriosse detallan en el documento PDVSA–MDP–08–SA–05: “Instalación de Válvulasde Alivio de Presión”. Las facilidades para el alivio de emergencia de vapores y laevacuación de líquido para unidades de proceso se describen en el documentoPDVSA–IR–P–01: “Sistemas de Paradas de Emergencia, Bloqueo,Despresurización y Venteo de Equipos y Plantas”.

Este documento, es una actualización de la Práctica de Diseño “Seguridad en eldiseño de plantas, subsección 15D: Sistemas de Disposición”, presentada en laversión de Junio de 1986 del MDP.

2 ALCANCEEste documento presenta el diseño de: (a) instalaciones para manejar drenajesy efluentes acuosos contaminados procedentes de equipos y también paraenviarlos a una disposición apropiada; (b) sistemas de tambor de purga pararecibir descargas cerradas de válvulas de seguridad, alivios de vapores deemergencia; y (c) instalaciones para procesar desvíos de corrientes y almacenajede desechos. También se cubren los criterios para seleccionar el métodoapropiado de disposición. El diseño de los mechurrios se cubre en el documentoPDVSA–MID 90616.1.021 Guía de Ingeniería: “Sistemas de Mechurrios”, versiónmás reciente que la de Agosto 1990, y el documento PDVSA–MDP–08–SA–05:“Instalación de Válvulas de Alivio de Presión”, incluye criterios para el diseño decabezales de mechurrios y cabezales de válvulas de seguridad.

3 REFERENCIASManual de Diseño de Proceso (versión 1986)

� Vol I, Sección 2 “Temperatura de diseño, presión de diseño y clasificación debridas”.




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� Vol IX, Subsección 15C “Sistemas de alivio de presión”.� Vol IX, Subsección 15D: “Sistemas de Disposición”.

Manual de Diseño de Proceso (versión actualizada)

� PDVSA–MDP–01–DP–01: “Temperatura y Presión de Diseño”.

Manual de Ingeniería de Diseño

� Guía de Ingeniería 90622.1.001: “Guías de Seguridad en el Diseño”, deAgosto 1994.

� Guía de Ingeniería 90616.1.021: “Sistemas de Mechurrios”, de Agosto 1990.� Especificación de Ingeniería H–251–R: “Requerimientos de Diseño de

Tuberías de Procesos y de Servicios”, de Junio 1993.� Especificación de Ingeniería HE–251–PRT: “Sistemas de Drenaje”, de

Septiembre 1995.

Manual de Ingeniería de Riesgo

� IR–P–01: “Sistemas de Paradas de Emergencia, Bloqueo, Despresurizacióny Venteo de Equipos y Plantas”, de Mayo 1993.

� IR–S–01: “Filosofía de Diseño Seguro”, de Marzo 1995.

Otras Referencias

1. API–RP520, “Sizing, selection and installation of pressure–relievingdevices in refineries, Part I, 6th edition, Marzo 1993.

2. API RP 521, 3th edition, Noviembre 1990 (“Guide for Pressure–Relievingand Depressuring Systems”).

4 DEFINICIONESVéase documento PDVSA–MDP–08–SA–01 “Principios Básicos”.

5 PROCEDIMIENTO DE DISEÑO

5.1 Venteos y Drenajes de EquiposLos requerimientos generales para el suministro de válvulas y descarga paratodas las conexiones de venteo y de drenaje en equipos del proceso, se detallanen el documento PDVSA–MID–H–251–R Especificación de Ingeniería:“Requerimientos de Diseño de Tuberías de Procesos y de Servicios”. Estedocumento cubre drenajes en puntos bajos y venteos en puntos altos, así comotambién conexiones específicamente provistas para drenaje y venteo de equiposdurante una parada o cuando se sacan de servicio. También cubre venteos ydrenajes para instrumentos, visores de nivel, puntos de muestreo, etc. Como unrequerimiento adicional no cubierto allí, todas las conexiones de drenaje y puntosde muestreo en servicio para fracciones livianas que se usan regularmente debentener válvulas dobles.




http://www.intevep.pdv.com/~citonline/espanol/cat_normas_int_es.html

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Los requerimientos adicionales para la descarga de materiales peligrosos asistemas de drenaje cerrados se presentan por los siguientes párrafos:

Disposición del Drenaje del Contenido de Equipos de Proceso – Cuando sesacan de servicio equipos de procesos en el área de la planta, o bienindividualmente durante la operación de la planta o para mantenimiento general,deben proveerse medios para el drenaje y disposición segura del contenido dehidrocarburos líquidos residuales, de acuerdo con lo siguiente:

FraccionesLivianas

Más pesados que lasfracciones livianas, atemperatura por encimadel punto de inflamación

Más pesados que lasfracciones livianas, atemperatura por debajodel punto de inflación

Recipientes con un inventariode líquido mayor de 0.1 m3 (3.5pie3) (1) (2) (7)

Cabezal dedrenajecerrado

Cabezal de drenaje cerrado A cloacas (3)

Recipientes con un inventariode líquido menor o igual que0.1 m3 (3.5 pie3) (1) (2) (7)

A laatmósfera(4) (6)

A cloacas (3) (6) A cloacas (3)

Bombas A laatmósfera(4) (5) (6)

A cloacas (3) (6) A cloacas (3)

Carcazas de Compresores,drenaje de cilindros y derecipientes de separación delíquidos

Cabezal dedrenajecerrado

–– ––

NOTAS:

1. El término “recipientes” incluye columnas, tambores y equipos misceláneos en el área de la planta,tales como, filtros, coladores, separadores, etc. Los intercambiadores de calor se tratanseparadamente más abajo (Ver la Nota 7).

2. El término “inventario” se refiere al contenido de hidrocarburos líquidos en el tope del rango de nivelde trabajo. Se incluye la retención de las bandejas de columnas, pero no se toma en cuenta elcontenido de tuberías.

3. La conexión abierta al depósito de retención de la cloaca de agua aceitosa debe estar, por lo menosa 15 m (50 pie) de cualquier fuente de ignición continua. Debe lavarse con agua en el punto dedescarga. Sin embargo, esta ruta de disposición no debería usarse para el drenaje de equipos quecontienen materiales de alto punto de fluidez que se solidificarían en la cloaca, a menos que seprovean conexiones de aceite liviano de la vado para desplazar tales materiales de los equipos.

4. El alivio controlado a la atmósfera debe estar por lo menos a 15 m (50 pie) de cualquier fuente deignición continua.

5. Pueden estar justificadas las conexiones al cabezal de drenaje cerrado para bombas con un altovolumen de fracciones de livianos.

6. Las prioridades de la refinería pueden exceder estos requerimientos. En tales casos, puedeninstalarse conexiones adicionales de 25 mm (1 pulg), desde los equipos al cabezal de drenajecerrado (las conexiones de 20 mm (3/4 pulg) son adecuadas para bombas).




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7. Los intercambiadores de calor que tienen válvulas para mantenimiento durante la operacióndeberían considerarse como “recipientes” en la tabla anterior, de acuerdo con su inventario ycontenido. Los lados de la carcaza y de los tubos deberían tratarse separadamente. Sin embargo,si el contenido líquido de un intercambiador puede ser enviado por gravedad a un equipointerconectado a través de la tubería de proceso antes de cerrar todas las válvulas de aislamiento,entonces puede cancelarse el requerimiento para drenaje a un cabezal de drenaje cerrado (si escomo lo establecido en la tabla anterior).

Los intercambiadores que no tienen válvulas para su mantenimiento durante la operaciónsolamente requieren un medio de drenaje para una situación de parada de la unidad. Si el contenidolíquido de un intercambiador de calor no puede ser evacuado por gravedad o desplazado (comoparte del procedimiento de parada) a un recipiente interconectado que está provisto de medios dedrenaje apropiados, entonces el intercambiador debería considerarse como un “recipiente” y portanto debe también ser provisto de instalaciones de drenaje de acuerdo a su inventario y contenidoen la tabla.

8. Los métodos de drenaje de los equipos anteriormente descritos se considera que proveen unadisposición segura de los contenidos de hidrocarburos líquidos, para su aplicación a la mayoría delos diseños de unidades de proceso. El drenaje a la atmósfera o a cloacas, cuando está permitidopor los lineamientos anteriores, está sujeto a una buena capacidad de juicio operacional,considerando las condiciones que prevalezcan (dirección del viento, fuentes de igniciónadyacentes, necesidad de vestimenta protectora, etc.) Consideraciones de control de lacontaminación pueden requerir un uso más amplio de conexiones a cabezales de drenajescerrados.

Sistemas de Cabezales de Drenaje Cerrados para Líquidos Inflamables – Seproveen cabezales cerrados de drenaje para líquidos, de acuerdo con los criteriosdescritos en los párrafos precedentes, para el drenaje seguro de fraccioneslivianas y materiales livianos que de otra manera causarían alivios peligrosos dehidrocarburos a la atmósfera o a las cloacas. Las conexiones para los equipospara su mantenimiento son relativamente pequeñas. El diseño de los sistemas decabezales de drenaje cerrados deberían ser como sigue:

1. Las conexiones a los equipos son típicamente 50 mm (2”) y 80 mm (3”) pararecipientes de proceso e intercambiadores de calor, de acuerdo con eltamaño del equipo. Cada conexión incluye una válvula de bloqueo accesible.Se proveen válvulas de bloqueo dobles, si son requeridos por el documentoPDVSA–MID– 90622.1.001 Guía de Ingeniería: “Guías de Seguridad en elDiseño”, de Agosto 1994. Debería incluirse una válvula de retención en elcaso de que resulte una sobrepresión u otro riesgo por retroceso del flujodurante el drenaje simultáneo desde más de un recipiente. Las conexionesindividuales de cada equipo se hacen en el tope del cabezal de drenaje.

2. El cabezal es normalmente un tubo de 80 mm (3”) (50 mm (2”) puede seradecuado para unidades pequeñas) y se dirige vía un soporte de tuberíaelevada (que es generalmente inclinada) a un tambor de purga de no –condensables.




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3. El cabezal es diseñado para una presión de trabajo igual a la del equipo conla presión más alta de trabajo que este reciba, o es pro visto de una válvulade seguridad si es diseñado para una presión de trabajo menor. Seccionesdel cabezal, separadas por válvulas de retención, pueden ser diseñadaspara presiones de trabajo diferentes, pero la protección con válvulas deseguridad es requerida todavía para las secciones con menor presión detrabajo.

4. El cabezal debe ser diseñado para los extremos de alta y baja temperaturay condiciones corrosivas que puedan surgir de la descarga de corrientes deproceso en el mismo. La vaporización súbita y la auto refrigeración delíquidos de fracciones livianas puede requerir materiales especiales (porejemplo, acero al carbón calmado para corrientes de propano y aleacionesde acero para etanos y más livianos). Es usualmente económico minimizarel uso de materiales especiales segregando tales corrientes ensub–cabezales separados del sistema de drenaje cerrado. Estossub–cabezales pueden ser dirigidos separadamente al tambor de purga conuna válvula de cierre de flujo por alto nivel para cada sub–cabezal o puedencombinarse en una sola línea con una válvula de cierre de flujo por alto nivel.Donde se combinen sub–cabezales de materiales de tubería diferentes, elmaterial del cabezal con más baja temperatura se usa para el resto de la líneacombinada y también se extiende hacia atrás dentro del otro cabezal por 6m (20 pie), precedido por una válvula de retención de baja temperatura

5. El cabezal y las ramas laterales deben ser calentados y aislados, donde latemperatura ambiente o temperaturas de proceso puedan resultar ensolidificación de corrientes de proceso pesadas, o en la congelación de aguao humedad que pueda estar presente.

6. Deben proveerse varias salidas de tubería de 25 mm (1 pulg), con válvulasen cada una de las salidas en puntos apropiados del cabezal, a los cualespuedan hacerse conexiones temporales de drenaje desde equipos para loscuales no se justificarían conexiones permanentes debido al uso infrecuenteo al pequeño inventario. Las salidas deberían colocarse a nivel del suelodentro de 30 m (100 pie) desde los equipos.

Cabezales de Drenaje Cerrados para Materiales Especiales – Normalmente seproveen cabezales de drenaje cerrados para el drenaje seguro de equipos quecontienen químicos altamente tóxicos, corrosivos, contaminantes o de alto costo(por ejemplo, fenol, ácido sulfúrico, monoetanolamina, dióxido de azufre,“catacarb”), donde haya un inventario apreciable en un número de recipientes deproceso de la planta. El cabezal debe ser de 50 mm (2”) de diámetro mínimo ydebería ser unido a los recipientes y equipos mayores con conexiones de tamañomínimo de 25 mm (1”) (20 mm (3/4”) es adecuado para bombas). El cabezal puedeser dirigido a un tambor de drenaje por gravedad (con recuperación hacia elproceso por medio de una bomba o presurización con gas), o a una bomba de




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desahogo que retorna el flujo al proceso, o en el caso de ácido sulfúrico al tamborde purga de ácido.

Si el tambor de drenaje requiere un venteo, éste debería ser dirigido por tuberíaa un sistema cerrado para su localización segura, dependiendo de la toxicidad ypresión de vapor de los materiales drenados.

5.2 Disposición de Efluentes Acuosos de la Planta Contaminados conHidrocarburos

Retiros Acuosos de Recipientes que Contienen Hidrocarburos – Agua omateriales acuosos que se retiran continua o intermitentemente de recipientesdonde los mismos tienen contacto directo con hidrocarburos (por ejemplo, aguade proceso desde tambores de destilado, agua de lavado gastada o solución decáustica gastada de sedimentadores) deben ser dispuestos de tal manera que elarrastre o el retiro inadvertido de hidrocarburos no cree un peligro. La disposiciónes por lo tanto una función de la categoría de los hidrocarburos, como sigue:

1. Recipientes que Contienen Fracciones Livianas – Descargar a un tamborseparador de agua, tambor separador de aguas agrias, o tambor separadorde soda cáustica gastadas, de acuerdo con el método de tratamientoposterior. Estos tambores deben diseñarse de acuerdo con esta subsección.

2. Recipientes que Contienen Hidrocarburos más Pesados queFracciones Livianas a Temperatura por encima de su Punto deInflamación, con tal que no entren en la Categoría (4) más abajo:

a. Retiro automático continuo con control de nivel: la descarga como en elpunto (1) anterior o dentro de una sección venteada de la cloaca de aguaaceitosa a través de una conexión cerrada. Si este retiro es de agua agriao soda cáustica gastada, ver el punto (c)más abajo.

b. Retiro intermitente manualmente controlado: descargar a través de unaconexión abierta al depósito colector de la cloaca de agua aceitosa. Siel retiro es agua ácida o soda cáustica gastada, ver el punto (c) másabajo.

c. Agua ácida o soda cáustica gastada debe ser descargada como en elpunto (1) anterior, o a un tanque colector atmosférico para su disposiciónposterior, con tal que se tenga una adecuada capacidad de venteo parala contingencia de recibo de hidrocarburos y tenga medios para eldesnatado de hidrocarburos líquidos.




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3. Recipientes que Contienen Hidrocarburos más Pesados queFracciones Livianas a Temperatura por debajo de su Punto deInflamación:

a. Descargar al depósito colector de la cloaca de agua aceitosa a través deuna conexión abierta excepto cuando el retiro es agua ácida o sodacáustica gastada.

b. Agua ácida o soda cáustica gastada debe descargarse como en el punto(1) anterior o a un tanque colector atmosférico para su disposiciónposterior, con tal que tenga medios para “desnatar” los hidrocarburoslíquidos.

4. Hidrocarburos Líquidos más Pesados que Fracciones Livianas, peroque están a elevada temperatura de modo que su presión de vapor real es103 kPa (14.9 psia) absoluta o más alta, deben ser considerados comofracciones livianas. Los retiros acuosos provenientes de recipientes con talesmateriales (por ejemplo, desaladores de crudo) deben por lo tantodescargarse de acuerdo con el párrafo (1) anterior.

5. Agua Proveniente de Tanques – No se proveen instalaciones de separación especiales para el agua retirada de tanques de almacenaje fuera delsitio de la planta o para el almacenaje a presión.

Efluentes Acuosos de Intercambiadores de Calor – La falla de tubos en unintercambiador enfriado por agua o calentado por vapor de agua y en servicio parahidrocarburos, resultará en una contaminación del agua efluente de enfriamientoo del condensado, por la corriente de proceso, si ésta se encuentra a una presiónmayor. Estos efluentes deben por lo tanto ser dispuestos de modo que lascontaminaciones con hidrocarburos puedan ser retenidas con seguridad. Losrequerimientos de diseño son los siguientes:

1. Se requieren instalaciones especiales de evacuación en los siguientescasos:

a. Enfriadores y condensadores en servicio para fracciones livianas, conla presión de entrada de los hidrocarburos mayor que la presión de salidadel agua de enfriamiento bajo condiciones operacionales normales, y

b. Calentadores y rehervidores con vapor de agua con la presión deentrada de los hidrocarburos mayor que la presión de salida delcondensado bajo condiciones operacionales normales y donde loshidrocarburos (a la temperatura del condensado) tienen una presión devapor real de 103 kPa (14.9 psia) absoluta o mayor.

2. Las instalaciones de evacuación especiales pueden consistir de lo siguiente:

a. Un tambor de evacuación de agua diseñado de acuerdo con estasubsección.




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b. Una torre de enfriamiento de agua, en el caso de un sistema de agua deenfriamiento circulante, y con tal de que sean incorpora das lascaracterísticas de seguridad descritas en esta subsección.

c. Un tambor de evacuación de condensado, en el caso en que se requierasu recuperación y reuso del condensado de vapor de agua, diseñado deacuerdo con esta subsección.

3. Para enfriadores, condensadores, calentadores con vapor de agua yrehervidores que no son cubiertos por los casos (a) o (b) del párrafo 1anterior, el agua efluente de enfriamiento y el condensado se descargancomo sigue:

a. A la cloaca de aguas limpias, aguas aceitosas o a la cloaca de desvío,o:

b. A un tanque colector atmosférico en el caso de condensado de va porde agua donde se requiere su recuperación y reuso. Si la presión de loshidrocarburos a la entrada del intercambiador es mayor que la presiónde salida del condensado, entonces el tanque debe estar equipado parapoder desnatar los hidrocarburos líquidos, y el venteo del tanquedebería ser lo suficientemente grande para aliviar en forma segura lapresión generada. El venteo debe estar localizado en una ubicaciónsegura.

5.3 Tambores de PurgaCriterio para la Selección de Tambor de Purga para Condensables y NoCondensables – El propósito principal de un tambor de purga es separar alivioscerrados de válvulas de seguridad y varios drenajes, materiales aliviados odesviados, en corrientes de líquido y de vapor que puedan ser dispuestas conseguridad a instalaciones de almacenaje apropiadas o de descarga por elmechurrio, respectivamente. No es aceptable el arrastre de hidrocarburos líquidosa la columna del mechurrio puesto que puede resultar en que líquido decombustión caiga al suelo o sobre instalaciones adyacentes. Esta es la razón porla que se requiere un tambor de purga.

Sin embargo, aun si el tambor de purga es efectivo para separar líquido devapores, puede ocurrir una condensación posterior aguas abajo si los vaporesventeados salen del tambor a una temperatura superior a la del ambiente. Unaproporción de tales materiales condensables que salen del tambor de separaciónpor el alivio de vapor, puede condensarse como resultado de enfriamiento en elcabezal del mechurrio y por contacto con el agua de sello y luego separarse en eltambor de sello del mechurrio, mientras que por otra parte vapores condensablesque no se condensan y separan en esta etapa pueden condensarse en la columnadel mechurrio o en su línea de entrada, creando el potencial para una caída




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peligrosa de líquido en combustión desde el mechurrio. Los hidrocarburoscondensados en el tambor de sello serán arrastrados con el agua efluente de sello,que es normalmente dirigida a las cloacas, y puede resultar en contaminación,toxicidad o problemas de sobrecarga del separador. Si el alcance de lacondensación de hidrocarburos aguas abajo del tambor de separación es tal quela magnitud de los problemas resultantes exceden los límites aceptables locales,entonces pueden considerarse una o más de las siguientes características comométodos de reducir o eliminar tal condensación:

1. Seleccionar un tambor de purga para alivios condensables, en vez del tipopara no condensables. Si un tambor de purga para condensables no esadecuado para manejar el servicio total de separación (por ejemplo, si estáninvolucrados líquidos fríos), entonces puede usar se una combinación detambor para condensables y no condensables.

2. Ubicar el tambor de purga (cuando se usa el tipo para no condensables) ala distancia mínima permitida (ver documento PDVSA–MID–90616.1.021Guía de Ingeniería: “Sistemas de Mechurrio”, versión más actualizada quela de Agosto de 1990) desde el mechurrio, para minimizar la condensaciónen el cabezal del mechurrio.

3. Instalar un tambor de separación inmediatamente aguas arriba del tamborde sello del mechurrio, para remover materiales condensados en el cabezaldel mechurrio.

4. Proveer instalaciones de asentamiento para separar hidrocarburos líquidosdel agua efluente del sello del mechurrio y también medios apropiados parasu disposición, como por ejemplo, a almacenaje de desechos.

5. Donde un grupo de recipientes conectados se considera como una unidadpara propósitos de alivio de presión, considerar la posibilidad de unaubicación alterna para la válvula de alivio de presión de modo que la corrientedescargada contenga una menor cantidad de materiales condensables.

Ventajas de los Tambores de Purga para Condensables

1. Son efectivos como un medio para remover vapores pesados dehidrocarburos de corrientes de alivio de emergencia, minimizando asíproblemas de condensación en equipos aguas abajo.

2. Son efectivos como un medio de reducir los requerimientos de capacidad delmechurrio.

3. Son capaces de separar neblinas de aceite mejor que los del tipo para nocondensables.




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Desventajas de los Tambores de Purga para Condensables

1. Aunque algo de aceite puede ser removido por desnatación (si se proveenlas conexiones), los hidrocarburos condensados son descargados con elagua efluente, a menudo en forma de una emulsión, lo cual puede resultaren contaminación, toxicidad o problemas de sobrecarga del separador. Sinembargo, estos pueden ser eliminados, cuando se justifique porinstalaciones de asentamiento o de rotura de la emulsión y/o mediosapropiados de disposición del aceite separado.

2. Son incapaces de manejar cantidades significativas de fracciones livianaslíquidas o de materiales más fríos de 0°C (32°F).

3. Altas cargas de condensación, si son manejadas en base continua, resultanen requerimientos apreciables de agua de enfriamiento y de capacidad deltambor de purga. Estas cargas pueden ser reducidas, sin embargo, por eluso de condensación de estado inestable, por ejemplo, por el uso de unenfriador de serpentín como se describe más adelante en este documento.

Tambores de Purga para No – condensables (Servicio Normal) – Los tamboresde purga para no condensables para servicio normal de hidrocarburos sondiseñados de acuerdo a lo siguiente:

1. En la Figura 1 se ilustra un tambor de purga típico para no condensables ysus equipos y cabezales asociados.

2. Puede usarse un solo tambor de purga para más de una unidad de procesos,si es atractivo económicamente. Sin embargo, cuando se hace esto, todaslas unidades servidas por el mismo deben ser paradas para sacar el tamborfuera de servicio, a menos que se provean conexiones entrecruzadas a otrosistema de capacidad adecuada.

3. Normalmente, todas las descargas cerradas de válvulas de seguridad secombinan en un solo cabezal que entra al tambor, aunque son aceptablescabezales y boquillas de entrada separados si es económica menteventajosos. Los siguientes alivios son también normalmente dirigidos a uncabezal de válvulas de seguridad:

a. El condensado del tambor de separación de gas combustible, y el líquidodel tambor de separación del gas de tope de los absorbe dores.

b. Líquido de los tambores de separación de la succión y etapasintermedias de compresores.

c. Tambores de purga de vapores de emergencia, si se suministran.

d. Corrientes de vapores desviadas de unidades de proceso, si existeninstalaciones (Ver Desvío de Corrientes de Proceso y Almacenaje deDesechos, en este documento). Las corrientes de gas seco, donde no




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existe posibilidad de arrastre de líquido pueden, sin embargo, serdirigidas directamente al cabezal del mechurrio. El dimensionamiento,la temperatura de diseño y los requerimientos para su instalación decabezales de válvulas de seguridad se cubren en el documentoPDVSA–MDP–08–SA–05: “Instalación de Válvulas de Alivio dePresión”.

4. El cabezal cerrado de drenaje de líquido es llevado a una línea se parada altambor y provisto con una válvula de cierre de flujo por alto nivel con reajustelocal manual. En algunos casos, el sistema de drenaje cerrado se segregaen un número de subcabezales, como se describió antes en esta subsección.Los líquidos de hidrocarburos pueden ser desviados alrededor del tambor através de una conexión desde el cabezal de drenaje cerrado directamentea la succión de la bomba de desahogo, con tal que el líquido pueda serdesechado y dispuesto con seguridad, considerando su presión de vapor ysu temperatura. Las conexiones de desahogo de líquido para emergencias,si existen, se dirigen al tambor de purga a través del cabezal de drenajecerrado.

5. Como se describe más adelante, el desvío de corrientes líquidas en el rangode fracciones livianas, cuando se proveen en las unidades de proceso,pueden en algunos casos ser dirigidas a un tambor de no condensables parasu disposición. En estos casos, la corriente desviada es normalmente unidaal cabezal de drenaje cerrado, aguas arriba de la válvulas de cierre de flujopor alto nivel, aumentando el tamaño del cabezal si es necesario. (Sinembargo, ver el párrafo 6(b) más adelante para excepciones a esta direcciónde las corrientes).

6. El dimensionamiento del tambor de purga y la ubicación de los instrumentosde nivel se basan en lo siguiente (Ver la Figura 2):

a. La retención de líquido por debajo de LH(CO)A (A–B en la Figura 2) esel requerimiento del desvío de la corriente de fracciones livianas (si serequiere, ver “Desvío de Corrientes de Proceso y Almacenaje deDesechos” en esta Subsección) o el requerimiento de drenaje cerradopara líquidos residuales de proceso en una parada normal, cualquierade los dos que sea mayor. Este requerimiento para el drenaje cerradose toma como el 10% del total del inventario líquido de hidrocarburos detodos los recipientes en una unidad de proceso que están provistos deconexiones al cabezal de drenaje cerrado. Esto asume que el 90% delinventario de líquido de estos recipientes puede ser removido porpresurización o bombeo de drenaje a través de las rutas normales dedisposición. La unidad de procesos a usarse para propósitos dedimensionamiento es aquella que tiene el requerimiento de drenajecerrado mas grande y que puede ser parada independientemente parasu mantenimiento. El inventario de los recipientes se calcula en el tope




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del rango de nivel de trabajo, excluyendo la retención por las bandejasy el contenido de las tuberías. En el caso de recipientes que contienengrandes inventarios de líquido, por ejemplo, tambores decompensación, el requerimiento individual del cabezal de drenajecerrado puede reducirse por debajo de 10%, donde sea apropiado,concediendo un crédito por medios alternos de disposición del contenidode líquido, por ejemplo por desplazamiento de agua a almacenaje.Cuando se requiere una capa de aceite para protección del serpentín devapor de agua (ver el párrafo 12 más adelante) debe darse un margenapropiado en el volumen del tambor.

b. Si la instalación para el desvío de corrientes de fracciones livianas altambor de purga debe estar continuamente disponible por razones deseguridad (en oposición a razones económicas o de operabilidad),entonces la base de dimensionamiento descrita en el párrafo 6(a)anterior se modifica como sigue:

1. Se provee un instrumento “LH(CO)A” (alarma de alto nivel delíquido) a un bajo nivel, actuando una válvula de cierre herméticoen el cabezal de drenaje cerrado. La retención debajo de esteLH(CO)A es equivalente al requerimiento de drenaje cerrado,calculado como en el párrafo 6(a) anterior.

2. Un segundo instrumento LH(CO)A se provee a un nivel más alto,actuando una válvula de cierre hermético de flujo en la corrientede líquido desviada, la cual es dirigida al tambor de purga pormedio de una línea separada.

3. La retención entre ambos instrumentos LH(CO)A debe ser igualal requerimiento para el desvío de líquido.

c. El espacio en el tambor por encima del instrumento LH(CO)A (por encima delLH(CO)A más alto cuando se proveen dos) está constituido por unacapacidad de retención equivalente (B–D en la Figura 2) a 30 minutos deacumulación de alivio de líquido procedente de válvulas de seguridad, másun espacio de vapor (D–F) para los vapores asociados aliviados. Eldimensionamiento del tambor está determinado por la contingencia sencillaque requiere el máximo espacio combinado B–D más D–F.

d. Además de la contingencia que requiere el máximo espacio combina do B–Dmás D–F y que determina el dimensionamiento del tambor(como descrito enel párrafo (c) anterior), se consideran otras contingencias como sigue:

1. La contingencia sencilla que resulta en la acumulación másgrande (B–E) de alivios líquidos procedentes de válvulas deseguridad durante 30 minutos, independientemente de cualquierflujo de vapores asociados. El nivel en el punto E se usa para el




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dimensionamiento de la bomba de transporte de desahogo,como se describe en el párrafo 16 más adelante.

2. La contingencia sencilla que resulta en la carga de vapores másgrande, independientemente de cualquier carga de líquidoasociada, se usa para determinar el espacio máximo requeridopara vapores C–F, y además se instala una alarma de alto nivelen el punto c.

e. Al considerar las contingencias descritas en los párrafos (c) y(d) anteriores,las cargas de vapores y de líquido se evalúan en las siguientes bases:

1. Las consideraciones de carga de vapores deben incluir todas lasválvulas de seguridad, alivios de vapores de emergencia, yfuentes de desvío de corrientes de vapores que sean aliviadoscomo resultado de una contingencia sencilla.

2. Se consideran todas las cargas de líquido de todas las válvulasde seguridad que descarguen como resultado de uncontingencia sencilla, más en cada caso un margen para líquidosprovenientes de tambores de separación (tambores deseparación de gas combustible, del tope de absorbedores, y desucción y de inter etapas de compresores) igual al inventario detodos los tambores que descarguen al tambor de purga en suspuntos de alarma por alto nivel de líquido (LHA).

3. Las velocidades en el espacio de vapores normalmente nodeberían exceder del 100% del valor crítico. La experienciademuestra que esto mantiene el arrastre de líquido en la línea delmechurrio dentro de límites aceptables.

Vc � F9�L – �v�v

� Ec. (1)

donde:

En unidadesmétricas

En unidadesinglesas

Vc = Velocidad crítica de los vapores m/s pie/sρL = Densidad del líquido a las condiciones de

operaciónkg/m3 lb/pie3

ρv = Densidad de los vapores a las condiciones deoperación

kg/m3 lb/pie3

F9 = Factor cuyo valor depende de las unidadesusadas

0.048 0.157

No se permiten pantallas de malla de metal ondulado.




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4. La profundidad del espacio de vapores no debería ser bajoninguna contingencia menor del 20% del diámetro del tambor, omenor de 300 mm (12”).

f. Se provee una alarma de bajo nivel LL(CO)A con un reajuste local manualpara que la bomba de transporte de desahogo se pare cuan do el nivel delíquido ha sido reducido a un nivel bajo (ver el párrafo 13 para la localizaciónexacta).

7. La presión de diseño del tambor de purga es 345 kPa manométricos (50psig).

8. La máxima presión operacional permitida en el tambor de purga estádeterminada por el más bajo de los siguientes valores:

a. La máxima contrapresión permitida sobre válvulas de seguridad quedescargan al tambor de purga, de acuerdo con la presión de ajuste y eltipo de válvula de seguridad, o bien,

b. La presión de alivio requerida a la que los vapores desde cualquiersucción de compresores sean desviados al tambor de purga. Estasinstalaciones son normalmente provistas en compresores de gas deproceso de unidades de craqueo catalítico y de craqueo con vapor deagua.

c. La máxima presión operacional permitida sobre cualquier otro tambor depurga de condensables, tambor de evacuación de agua, etc., que venteeal mismo cabezal de mechurrio.

El dimensionamiento global y las caídas de presión de sistemas de mechurrio secubren en el documento PDVSA–MDP–08–SA–05: “Instalación de Válvulas deAlivio de Presión”.

9. La temperatura de diseño del tambor de purga es determinada por losextremos de temperatura operacional de emergencia que puedan resultar decualquier corriente unida al mismo. Si los materiales maneja dos están atemperaturas por debajo de 15°C (60°F), o si ellos pueden autorefrigerarsepor debajo de 15°C (60°F), debe también especificarse una mínimatemperatura de diseño.

10. Los materiales del tambor de purga deben ser adecuados para cualquiersubstancia corrosiva que pueda ser descargada al mismo, y también para loslímites de temperatura definidos en el párrafo 9 anterior.

11. Se provee un serpentín de vapor de agua en el tambor de purga parapropósitos de descongelación, adaptación a las condiciones del invierno yacondicionamiento para el transporte. El dimensionamiento del serpentín sebasa en sacar las fracciones livianas de los líquidos vaporizados, al nivelmáximo acumulado como resultado de cualquier contingencia de diseño




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descrita en el párrafo 6 anterior. El material líquido debe ser acondicionadopara su transporte (con bomba) en 2 horas a condiciones de temperatura ypresión de vapor que permitan su bombeo con seguridad a instalacionesasociadas de desecho o a otras de recepción. En algunos casos, elacondicionamiento para el transporte debe ser seguido por enfriamiento dela corriente transportada por la bomba (ver el párrafo 17 más adelante). Parala mayoría de las aplicaciones resulta adecuado un serpentín de vapor deagua de tamaño nominal de 60 m (200 pie) de tubería de 50 mm (2”) dediámetro. El serpentín debe ser inclinado para asegurar el drenaje delcondensado.

12. Para servicios en que el serpentín de calentamiento puede ser ex puesto alíquidos fríos o autorefrigerados, el diseño debería ser tal que evite eltaponamiento por congelación del condensado de vapor de agua. Paralograr esto, están disponibles los siguientes métodos:

a. Un desvío de 50 mm (2”) con trampa de vapor de agua directo a lacloaca. Esto se requiere en todos los casos en que pueden ocurrirtemperaturas por debajo de 0°C (32°F) en el tambor de purga.

b. Provisión de una línea para inyección de gasoil de bajo punto de fluidezo de un material similar dentro del tambor de purga. Un nivel de gasoilque sumerja el serpentín actúa como un acumulador de calor, pero estevolumen del gasoil debe incluirse en el dimensionamiento del tambor.Esta es la protección normal usada cuando pueden ocurrir temperaturaspor debajo de –45°C (–50°F) en el tambor de purga.

c. Conexiones para la inyección de metanol dentro de la tubería de entraday salida del serpentín de vapor de agua para descongelación.

d. Uso de calentadores de vapor de agua de doble tubería vertical(del tipobayoneta).

e. Uso de un medio de calentamiento del serpentín con aceite caliente, oun sistema de calentamiento en cascada (por ejemplo, vapor deagua/metanol).

13. El tambor es provisto de una bota cilíndrica acumuladora de tamaño nominal600 mm (24”) de diámetro por 900 mm (35”) de altura, con un serpentín devapor de agua separado e individual fabricado de tubería de 25 mm (1”).Normalmente, no es necesario retirar los hidrocarburos y el aguaseparadamente, y por tanto la bomba de desahogo succiona del fondo de labota acumuladora. El instrumento de bajo nivel y alarma LL(CO)A se colocalo más cerca posible al tope de la bota acumuladora para asegurar que labomba sea parada antes de perder succión.




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14. Si el tambor ocasionalmente puede recibir agua, soda cáustica o corrientesacuosas similares, que crearían problemas en instalaciones receptoras sison bombeadas con los hidrocarburos, entonces deberían incluirse mediospara un drenaje separado. Esto puede consistir de una conexión a la cloacadesde el fondo de la bota colectora; o en el caso de agua agria, una conexióndesde la descarga de la bomba de desahogo dirigida a instalaciones paraagua agria u a otra disposición adecuada.

15. El dimensionamiento, temperatura de diseño y requerimientos deinstalaciones para tuberías de salida de vapores de tambores de purgadirigidas al mechurrio se cubren en el documento PDVSA–MDP–08–SA–05:“Instalación de Válvulas de Alivio de Presión”.

16. Para el servicio de bombeo de desahogo se prefiere una bomba impulsadapor vapor de agua y manualmente controlada. También es preferible unabomba reciprocante debido a su mayor habilidad para aguantar la succióncon líquidos volátiles; sin embargo, si se usa una bomba centrífuga, laslíneas de succión y de descarga deben ser venteadas de regreso al tambor,dimensionando la línea de venteo en la descarga para el 15% de lacapacidad de la bomba. El dimensionamiento de la bomba se basa en eldesahogo por bombeo del contenido total del tambor en 2 horas desde elmáximo nivel de líquido acumulado, como se definió en el párrafo 6(d)anterior. Debido al amplio rango de fluidos manejados, la bomba debería serespecificada para 2.0 m (6.5 pie) a 2.5 m (8 pie) de requerimiento de cabezalneto positivo de succión en la brida de succión. La elevación del tambordebería ser tal que se cumpla el requerimiento de cabezal de succión (NPSH)de la bomba (NPSH). La temperatura de diseño de la bomba debería ser lamisma que la del tambor de purga y la presión de diseño se fija de acuerdocon la dirección de disposición aguas abajo.

17. El material drenado desde el tambor de purga es normalmente enviado aalmacenaje de desechos bajo presión, a almacenaje atmosférico dedesechos livianos, o a otro tanque atmosférico. Como se expuso en eldocumento PDVSA–MIR (Pendiente) (Consultar MDP versión 1986Subsección B: “Minimización de Riesgos de Incendio, Explosión oAccidente”), se deben incorporar características de diseño para evitar elriesgo de emanación excesiva de vapores o sobrecalentamiento conebullición (“boil over”) que pueden resultar al enviar materiales livianos ocalientes a tanques atmosféricos.

Los requerimientos para promover el desprendimiento de fraccioneslivianas del líquido acumulado en el tambor de purga se definieron en elpárrafo 11 anterior.

Además, se debería proveer un enfriador en la línea de descarga de labomba de desahogo, si se presenta alguna de las siguientes situaciones:




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a. El tambor de purga puede recibir líquidos calientes (por encima de 93°C(200°F), o,

b. El líquido del tambor de purga (después del desprendimiento de vaporessi es necesario), si es dirigido a un tanque atmosférico para sudisposición, pudiera provocar un aumento en la presión de vapor real delmaterial tal que el tanque exceda 90 kPa absoluta(13 psia).

El enfriador debería ser dimensionado para enfriar el flujo de desahogomáximo a 50°C (122°F).

Tambores de Purga para No Condensables (Servicio Especial) – En algunoscasos, debido a severos problemas de corrosión o por razones especiales deproceso, una unidad debe tener su propio sistema separado de purga. Un ejemploes el proceso de alquilación con ácido sulfúrico. En este caso, la descargaproveniente de válvulas de seguridad que puede contener una emulsión de ácido,presenta dos problemas particulares: corrosión y el lento desprendimiento dehidrocarburos desde el ácido.

El primer recipiente en el sistema de alivio y purga es por lo tanto un separador deácido e hidrocarburos. Este tambor está provisto con una bomba para transferirel ácido separado al tanque de ácido gastado. Los hidrocarburos líquidosseparados son preferiblemente bombeados de regreso al proceso, o a almacenajede desechos o a un tambor común de purga para no condensables. La corrientede vapores venteados desde el separador de ácido–hidrocarburos se haceburbujear a través de una capa de solución de soda cáustica en un tambor deneutralización y es luego dirigida al cabezal del mechurrio. Para evitar la corrosiónen el sistema especial de alivio y purga para ácido no se envían a éste los aliviosque puedan contener agua o soluciones alcalinas.

Tambores de Purga para Condensables – Los tambores de purga paracondensables (ver Figura 3) se proveen como un medio para evitar lacondensación de hidrocarburos líquidos en sistemas de mechurrio, para reducirlos requerimientos de capacidad del mechurrio, o para evitar la descarga dehidrocarburos condensables a la atmósfera. En algunos casos, sirven para elpropósito adicional de reducir la temperatura de los gases descargados por elmechurrio y de aquí a minimizar los problemas de expansión térmica en el diseñomecánico de columnas de mechurrio. Un tambor de purga para condensablesfunciona por medio de un arreglo de contacto directo con una regadera de aguaque condensa vapores de hidrocarburos entrantes más pesados que fraccioneslivianas. Los hidrocarburos condensados y agua efluente son descargados a lacloaca a través de un sello y los vapores de hidrocarburos livianos no condensadosson venteados al mechurrio o a la atmósfera.

La base de diseño para tambores de purga para condensables es como sigue:




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1. La máxima carga de vapores al tambor se basa en el alivio más grandeproveniente de válvulas de seguridad que descarguen como resultado deuna contingencia sencilla. Las velocidades de los vapores en el tambor sebasan en 100% de la velocidad crítica (ver la Ec.(1)). No se permitenpantallas de malla de metal ondulado.

2. La salida de vapores preferiblemente se debería conectar al sistema delmechurrio. Sin embargo, cuando los alivios de válvulas de seguridad y otrascorrientes conectadas al tambor contienen sólo una pequeña cantidad dehidrocarburos no condensables o inertes y donde no se prevén problemasde contaminación, entonces es aceptable el venteo atmosférico, sujeto a lassiguientes condiciones:

a. El venteo debe estar localizado por lo menos a 15 m (50 pie) por encimadel nivel del suelo y por lo menos 3 m (10 pie) por encima de cualquierequipo dentro de una distancia horizontal de 15 m(50 pie).

b. El venteo debe ser localizado de modo tal que si ocurriera el encendidoinadvertido del alivio máximo de vapores de hidrocarburos, lasdensidades de calor radiante resultantes a nivel del suelo no excedan loslímites prescritos para la exposición del personal. Referirse a eldocumento PDVSA–MID 90616.1.021 Guía de Ingeniería: “Sistemas deMechurrios”, versión más reciente que la de Agosto 1990.

c. La dispersión de materiales inflamables o tóxicos debe ser adecuada enrelación a equipos y áreas de trabajo adyacentes.

d. El venteo debe ser provisto con inyección de vapor de agua o de gasinerte para protección contra el retroceso de la llama y apagado comorequerido por el documento PDVSA–MIR (Pendiente) (Consultar MDPversión 1986 Subsección B: “Minimización de Riesgos de Incendio,Explosión o Accidente”..

e. La presión de diseño del tambor debería ser 1030 kPa manométricos(150 psig).

3. La presión de diseño del tambor debería ser 345 kPa manométricos (50 psig)a menos que el tambor esté conectado directamente al mechurrio (sin untambor de sello), en cuyo caso la presión de diseño del tambor de purgadebería ser 1030 kPa manométricos (150 psig).

4. Los documentos MDP–03–S–01/03/04/05 Principios Básicos, SeparadoresLíquido–Vapor, Líquido–Líquido, y Líquido–Líquido–Vapor”, junto con lossiguientes párrafos, describen el diseño del disco y la sección en forma deanillo, así como de otras partes internas del tambor.




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5. Los requerimientos de agua se basan normalmente en reducir lastemperaturas de salida de gas y líquido a 65°C (150°F), aproximadamente.La selección de la temperatura óptima se basa en consideraciones detemperatura y composición de las corrientes que entran y de la extensión enque se tolere la condensación posterior de vapores efluentes aguas abajo deltambor. El suministro de agua debería tomarse de un sistema de aguaconfiable. Si se usa un sistema de agua de enfriamiento recirculante,entonces las bombas de circulación y el depósito colector de la torre deenfriamiento, deben tener suficiente capacidad para suministrar elrequerimiento máximo del tambor de purga para condensables, durante 30minutos. un controlador del tipo activado/desactivado (On / Off) paratemperatura en la línea de entrada acciona una válvula de control en la líneade suministro de agua y un orificio de restricción en el desvío de la válvulade control admite continuamente 0.6 a 1.2 dm3/s (10 a 20 gpm) de agua, afin de mantener el sello en la salida. Asimismo, se provee una conexión paraagua de reemplazo de emergencia desde la tubería de agua para incendiocon una válvula de bloqueo para alivio (RBV) accionada desde la sala decontrol y también un orificio de restricción dimensionado para el máximorequerimiento de agua. Se requiere una alarma de alta temperatura en lasalida de vapores desde el tambor.

6. La retención de agua en la base del tambor se dimensiona de acuerdo conel documento MDP–03–S–05 “Separadores Líquido–Líquido–Vapor”.

7. La altura del sello en la línea de líquido efluente (asumiendo 100% de agua)es normalmente dimensionada para el 175% de la máxima presiónoperacional del tambor, ó 3 m (10 pie), cualquiera de las dos que sea mayor.

8. La presión máxima operacional permitida para propósitos dedimensionamiento de cabezales de mechurrio y de cálculo decontrapresiones en válvulas de seguridad se toma entre 7 y 14 kPamanométricos (1 y 2 psig) en el tambor, a menos que se requieran presionesmas bajas por consideraciones especiales del proceso. El vapor de agua quese genera por evaporación de agua de enfriamiento a cargas altas tambiéndebe ser considerado.

9. Debido al flujo continuo de agua a través de un tambor de purga paracondensables, éste puede manejar con seguridad los alivios fríos oautorefrigerados solamente mientras que la temperatura de los efluentes delíquido y vapor permanezca por encima de 0°C (32°F).

Sistemas de Purga para Condensables de Estado Inestable – En algunoscasos donde las cargas de condensación son altas, o donde se requiere recobrarmaterial de purga líquido condensado por razones de contaminación, toxicidad oeconómicas, puede ser apropiado un sistema de condensación de estadoinestable. A continuación se presentan ejemplos de tales aplicaciones:




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1. Enfriador de Serpentín en la Entrada de un Tambor de Purga paraCondensables – Mediante un enfriador de serpentín en la entrada deltambor separador para condensables, se evita el alto requerimiento de aguapara la condensación por contacto directo. El enfriador de serpentín debeestar elevado y el serpentín continuamente inclinado para evitaracumulaciones de líquido en el cabezal de la válvula de seguridad. Laretención del agua estática en el enfriador debe ser adecuada para la cargade condensación de diseño durante 30 minutos, dando margen para elcalentamiento del agua durante ese período. No debería aplicarse este tipode diseño donde pueda ocurrir solidificación de materiales pesados dentrodel serpentín del enfriador.

2. Tambores de Purga para Condensables en Plantas de Tratamiento conFenol – Se usa un tanque de purga en plantas de tratamiento con fenol paramanejar corrientes que contienen fenol e hidrocarburos pesados (materialpara aceites lubricantes). El tanque de purga se ilustra en la Figura 4. La basede diseño es como sigue:

a. La carga máxima de vapores al tanque se basa en el alivio más grandede válvulas de seguridad que descarguen como resultado de unacontingencia sencilla.

b. La temperatura de diseño del equipo es 175°C (347°F). La presión dediseño es 1.5 kPa manométricos (0.2 psig), en el espacio de vapores conel tanque lleno de líquido. La construcción del tan que incluye unacostura débil de soldadura entre el techo y las paredes según el estándarAPI 650.

c. La columna de venteo atmosférico es concéntrica con el tanque, ytermina por lo menos a 15 m (50 pie) sobre el nivel del suelo y por lomenos a 3 m (10 pie) por encima del equipo más alto dentro de unadistancia horizontal de 15 m (50 pie). Se debe proveer una elevaciónadicional si es necesario, para asegurar que las concentraciones defenol a nivel del suelo y a nivel de las plata formas de trabajo, no excedanel Valor Límite Inicial (VLI).La columna está perforada con huecos en eltope del tanque, con el área de los huecos dimensionada para unamáxima presión en el espacio de vapores del tanque de 1 kPamanométrico (0.15 psig), ala carga máxima de vapores.

d. El tanque es provisto con una atmósfera continua de nitrógeno paraprotección contra el retroceso de la llama, dimensionada de acuerdo conel documento PDVSA–MIR–(Pendiente) (Consultar MDP versión 1986Subsección B “Mínimización de Riesgos de Incendio, Explosión oAccidente).




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e. Se retiene en el tanque un nivel de extracto de fenol para enfriar yabsorber el fenol en los vapores que entran. Se requiere suficienteextracto a 38°C (100°F) para absorber la cantidad más grande de fenoldescargada durante 30 minutos por válvulas de seguridad, comoresultado de una contingencia sencilla, sin exceder una temperatura delextracto de 93°C (200°F). El tamaño del tan que debe ser adecuado paracontener el inventario de fases mezcladas que exista durantecondiciones de máxima carga. Asimismo, las dimensiones del tanque seseleccionan de modo que el máxim onivel de líquido esté por debajo dela elevación del cabezal que recolecta los alivios que contienen fenol.

f. El fondo del tanque debe ser diseñado para un retiro completo del agua.Se requiere una disposición segura del agua fenólica; normalmente éstaes regresada al proceso.

g. Las instalaciones de bombeo para desahogo son provistas pararegresar líquido saturado al proceso después que una válvula deseguridad haya descargado al tanque.

h. Los vapores de entrada se distribuyen dentro del tanque por medio deun rociador.

Tanques de Purga para Condensables en Otros Servicios – Un tanque depurga para condensables, diseñado sobre la misma base que la descritaanteriormente para fenol, puede ser provisto para otros servicios donde un tamborde purga convencional para condensables no sería aceptable (por ejemplo,debido a consideraciones de contaminación por el agua efluente). Ejemplos detales casos son la Metil Etil Cetona (MEC) y el Formuro de Dimetilo (FDM). Seespecifica un material absorbente adecuado (por ejemplo, aceite lubricante paraMEC y agua para el FDM) y además el diseño debe tomar en cuenta lastemperaturas máximas permisibles operacionales, para evitar emanaciónexcesiva de vapores o la ebullición del agua.

Venteo de un Sistema de Purga para Condensables al Mechurrio – En algunasinstalaciones donde regulaciones locales contra la contaminación, no permitiríanel venteo de un tanque de purga para condensables en servicio tóxico a laatmósfera, puede ser necesario un tambor de presión o una esfera, con venteo almechurrio.

5.4 Sistemas de Evacuación de EfluentesSe proveen tambores de evacuación para remover contaminantes consistentes dehidrocarburos líquidos o vapores, de corrientes acuosas efluentes de la planta,para poder descargarlas a la cloaca con seguridad. Los criterios para dirigir lascorrientes efluentes a tambores de evacuación se definieron anteriormente enesta subsección.




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La base de diseño para tambores de evacuación se describe a continuación:

Tambores de Evacuación de Agua (Ver Figura 5)

1. El cabezal de entrada de líquido es dimensionado para el máximo caudal deagua al tambor. La caída de presión disponible para el flujo está basada en:(a) el recipiente desde el cual el agua tiene la presión de salida más baja, y,(b) la máxima contrapresión permisible sobre el tambor (Ver el párrafo 4, másabajo).

2. La carga de vapores al tambor resulta de los vapores de hidrocarburos queentran o de líquido que se vaporiza súbitamente a condiciones de equilibrioa la presión atmosférica. La carga de vapores de diseño es la más grandecantidad de vapores resultante de una contingencia sencilla, tal como la fallade un tubo roto de un intercambiador de calor o falla de una válvula de retirode agua en la posición totalmente abierta (no se consideran las fallasmúltiples de válvulas de control, con tal que las válvulas de control seanespecificadas para cerrar en caso de falla de aire para instrumentos). Elprocedimiento de cálculo para el flujo a través de un tubo dividido de unintercambiador de calor se cubre en el documentoPDVSA–MDP–08–SA–05: “Instalación de Válvulas de Alivio de Presión”. Losretiros de agua son examinados para determinar la carga máxima dehidrocarburos resultante de la falla de la válvula de control de salida de aguaen posición abierta, asumiendo que el flujo sea todo de hidrocarburos.

3. La salida de vapor puede descargar a la atmósfera o al mechurrio. Se puedenusar descargas atmosféricas, siempre y cuando se pueda conseguir un lugarseguro, definido por los siguientes criterios:

a. El venteo debe ser elevado por lo menos 15 m (50 pie) desde el nivel delsuelo y por lo menos 3 m (10 pie) por encima del equipo más alto en unadistancia horizontal de 15 m (50 pie).

b. Debe ser localizado de tal modo que si ocurriese una ignición inadvertidadel máximo alivio de vapores de hidrocarburos, las densidades de calorradiante resultantes a nivel del suelo no excedan los límites establecidospara la exposición al personal. Ver el documento PDVSA–MID90616.1.021 Guía de Ingeniería: “Sistemas de Mechurrios”, versión másreciente que la de Agosto 1990.

c. El Valor Límite Inicial (VLI) de cualquier vapor tóxico que puedan serdescargados por el venteo no es excedido a nivel del suelo, ni en ningunaplataforma de trabajo.

d. Se requiere un tubo de venteo abierto en el extremo, dirigidoverticalmente hacia arriba, con inyección de vapor de agua o de gasinerte para protección contra el apagado de la llama o supresión delencendido, según lo requerido por el documento PDVSA–MIR




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(Pendiente) (Consultar MDP versión 1986 Subsección B: “Minimizaciónde Riesgos de Incendio, Explosión o Accidente”).

4. La máxima presión operacional permisible en el tambor de evacuación parapropósitos de dimensionamiento de cabezales de mechurrio, cabezales deagua y ramales laterales desde intercambiadores de calor, está determinadapor el menor de los dos valores siguientes: (la presión operacional deberíadiseñarse tan baja como sea posible para maximizar la efectividad de laevacuación).

a. La máxima presión operacional permisible en cualquier tambor de purgapara condensables o no condensables, que ventee al mismo cabezal demechurrio, o

b. La presión máxima a la cual el flujo normal de agua puede todavía entraral tambor desde la fuente de presión más baja.

5. Se especifica una presión de diseño de 345 kPa manométricos (50 psig) paratambores de evacuación de agua.

6. El sistema de salida del agua es diseñado para sellar el tambor y evitar elarrastre de hidrocarburos o aire dentro de la cloaca. La Figura 5 ilustra ladisposición física normal incorporando un sello con lazo sencillo.

7. El dimensionamiento del tambor y de la pierna de sello está determinado porlo siguiente:

a. Cuando la presión en el espacio para vapores del tambor es atmosférica,el nivel debe ser tal que el espacio para vapores sea adecuado paraevacuar gotas de hidrocarburos desde los vapores de hidrocarburos a15% de la velocidad crítica (Vc) a la carga de vapores de diseño (deacuerdo con los documentos MDP–03–S–01/03/04/05 PrincipiosBásicos, Separadores Líquido–Vapor, Líquido–Líquido, yLíquido–Líquido–Vapor”) y la pierna de sello debe tener un diámetrosuficientemente grande para dejar pasar el caudal máximo de agua. Silas variaciones operacionales pudieran resultar en menos de 60 dm3/s(950 gpm) de agua al tambor de evacuación de ésta, un sistema externodebería proveer un flujo continuo de 60 a 120 dm3/s (950–1900 gpm)para mantener el sello.

b. Cuando la presión en el espacio para vapores sea igual a la máximapresión operacional permisible, la superficie del agua debería ser bajadaa un nivel operacional mínimo, al cual la capacidad para evacuarvapores desde el agua es adecuada para la carga de diseñodeterminada según los documentos MDP–03–S–01/03/04/05 PrincipiosBásicos, Separadores Líquido–Vapor, Líquido –Líquido, yLíquido–Líquido–Vapor”. También, la contrapresión no debe reducir elnivel de agua por debajo de la profundidad efectiva del rompedor de




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remolinos. Esto aplica independientemente de si la contrapresión resultade vapores que están siendo aliviados a través del tambor o de oleajede contrapresión impuesto por un sistema de alivio cerrado. El niveloperacional mínimo no debería ser menor de 450 mm (18”) por encimadel fondo del tambor. Se provee una alarma de bajo nivel (LLA) en el niveloperacional mínimo, o alternativamente, puede instalarse una alarmapor alta presión, ajustada a la presión correspondiente del espacio devapores.

c. La altura del sello en la salida de líquido (asumiendo 100% agua) deberíaser normalmente equivalente a 175% de la máxima presión operacionalpermisible, o 3 m (10 pie), cualquiera de las dos que sea la mayor.

8. El tambor debería ser provisto de una alarma de alto nivel (para daradvertencia de sobrecarga o taponamiento del sello) localizado a 150 mm(6”) por encima del nivel que corresponde a una presión manométrica decero en el espacio para vapores y máximo flujo de agua.

9. Debería instalarse un rompedor de remolinos en la salida de agua para evitarel arrastre de hidrocarburos a la cloaca, si se han satisfecho los criteriosrelevantes de los documentos MDP–03–S–01/03/04/05 Principios Básicos,Separadores Líquido–Vapor, Líquido –Líquido, y Líquido–Líquido–Vapor”.

10. El agua efluente proveniente del sello se descarga a través de una conexióncerrada a un pasa – hombre venteado de la cloaca, de modo que cualquieraire aspirado a través del venteo del rompedor del sifón pueda ser evacuadoy además evitar la descarga de hidrocarburos a nivel del suelo.

11. Deben proveerse cuatro conexiones para desnatado con grifos de prueba enel extremo de salida del tambor al nivel de líquido normal y a 150 mm (6”),300 mm (12”) y 450 mm (18”) por debajo del nivel normal. Los hidrocarburoslíquidos desnatados a través de estas conexiones deberían ser bombeadosa un sistema de desechos adecuado. Una conexión a la succión de la bombade desahogo de un tambor de purga, si está disponible es adecuada paraeste propósito.

Tambores de Evacuación para Otras Corrientes Acuosas – Efluentes acuososde la planta y corrientes retiradas, tales como condensado de vapor de agua, aguaagria o solución de soda cáustica gastada pueden requerir su disposición a untambor de evacuación, pero el tambor de evacuación normal para agua puede noser adecuado. Pueden por lo tanto requerirse tambores de evacuación especiales,por ejemplo, en los siguientes casos:

1. Condensado de vapor de agua va a ser recuperado y retornado ainstalaciones de tratamiento y de agua de alimentación a calderas.

2. Agua agria va a ser dirigida a instalaciones de despojamiento de aguasácidas.




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3. La soda cáustica gastada va a ser reciclada a instalaciones de reposición desoda cáustica fresca, o dirigida a instalaciones de deodorización o de otrotipo de disposición.

El diseño de estos tambores generalmente sigue la misma base usada para lostambores de evacuación de agua, excepto por el requerimiento de una bomba(con su repuesto) para transferir el líquido acuoso bajo control de nivel a lasinstalaciones receptoras apropiadas.

Tambores Combinados de Purga y Evacuación – En algunos casos, es posiblecombinar las funciones de tambores de purga y evacuación en un sólo recipiente.Sin embargo, los dispositivos de alivio de presión que descargan hidrocarburoslíquidos más livianos que pentano, no deberían ser conectados al tambor, si existeuna posibilidad de que tales líquidos pudieran acumularse y ser aliviados a lacloaca a través de la pierna de sello. Además, el venteo del tanque debería serdimensionado para evitar acumulación de presión debido a vaporización. En estasaplicaciones se deben satisfacer los criterios de diseño para ambos servicios y sedebe dedicar atención especial a peligros potenciales y problemas que pueden serintroducidos, tales como:

1. Trampas de líquido en líneas de alivio de válvulas de seguridad.

2. Combinaciones de agua y alivios de hidrocarburos calientes que podríanresultar en generación de vapor de agua y oleaje de presión.

3. Combinaciones de agua e hidrocarburos fríos o autorefrigerantes quepodrían resultar en problemas de congelación.

4. Confiabilidad del suministro de agua si se combinan los servicios de purgade condensables y de evacuación de agua.

5. Contingencias que pueden requerir que el tambor sea usado para ambosservicios simultáneamente

Torres de Enfriamiento – Cuando los criterios detallados anteriormente bajo“Disposición de Efluentes Acuosos” de planta contaminados con hidrocarburosrequieren de un medio para separar con seguridad hidrocarburos de agua deenfriamiento efluente, una alternativa aceptable a un tambor de evacuación deagua en sistemas de recirculación de agua es una torre de enfriamiento queincorpore características que permitan una operación segura cuando se presentela contaminación del agua de enfriamiento efluente con hidrocarburos: debeconsultarse al Proveedor del equipo para saber si dichas características estánincorporadas en la torre de enfriamiento a comprar. Ahora en el diseño de torresde enfriamiento se incluye una chimenea de venteo en el elevador vertical deretorno a la torre. Este es usualmente una “T” vertical extendiéndose por encimade los distribuidores. Incluye una pequeña línea de rebose desde la interfase deagua a un sumidero para drenar pequeñas cantidades de filtraciones de aceite, y




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un detector de gas en el espacio de vapores (a menos que se provea un detectorde gas en otra parte). En el caso, de un gran escape o de ruptura de un tubo enun enfriador de gas, la chimenea de venteo evita daños a las tuberías y estructurasdebido a oleajes hidráulicos y fuerzas de reacción.

5.5 Almacenaje de Desvíos de Corrientes de Proceso y de Desechos

Materiales a ser Manejados – Los diseños de plantas deben incluir medios dedisposición seguros para varios materiales de desecho, tales como los siguientes:

1. Hidrocarburos líquidos acumulados en tambores de purga para nocondensables, que se originan de válvulas de seguridad, cabezales dedrenajes cerrados, drenajes de tambores de separación. Normalmente, seproveen instalaciones en el tambor para la evaporación de líquidos volátilesy enfriamiento de líquidos antes de su disposición.

2. Mezclas de aceite y agua y emulsiones, por ejemplo, de separadores, fondosde tanques, agua de lastre, etc. El calentamiento de tales fluidos es amenudo necesario para separar el aceite del agua.

3. Productos fuera de especificación durante el arranque, parada o trastornosde la planta. Deben estar disponibles medios de disposición para todas lascorrientes de productos fuera de especificación. En muchos casos es posiblela mezcla de los mismos en tanques de productos o es posible la degradacióna otro producto.

4. Corrientes que deben ser desviadas debido a una parada de emergencia deequipos aguas abajo (por ejemplo, falla del compresor). Deberían proveerserutas de desvío donde tal contingencia requeriría de otra manera, la paradainmediata de la unidad de procesos afectada, resultante en pérdidasoperacionales y económicas apreciables.

Métodos de Disposición – Pueden considerarse los siguientes métodos dedisposición para la descarga de materiales de desecho tales como losanteriormente descritos:

1. Mechurrio – Las corrientes de vapores tales como desvíos de succión decompresores en unidades de craqueo catalítico y de craqueo con vapor deagua, son normalmente dirigidas al mechurrio.

2. Tubería Principal de Combustión de Gas – Vapores de hidrocarburoslivianos pueden ser dirigidos a tuberías principales de combustión para sudisposición. Si está disponible un vaporizador de propano, éste puede serusado como un medio para dirigir fracciones livianas de líquido a la tuberíaprincipal de combustión.




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3. Instalaciones de Almacenaje – En muchos casos puede usarse el re cicloo mezcla de corrientes líquidas en tanques de almacenaje de alimentacióno de producto, etc. Sin embargo, el diseño de tales sistemas de disposicióndebe tomar en cuenta el potencial de excesiva emanación de vapores ysobrecalentamiento con ebullición (“boil over”), que pueden surgir de ladisposición de materiales livianos o corrientes calientes a tanques dealmacenaje. Estos riesgos junto con características de diseño apropiadaspara minimizarlos, se exponen en la el documento PDVSA–MIR (Pendiente)(Consultar MDP versión 1986 Subsección B: “Minimización de Riesgos deIncendio, Explosión o Accidente”).

4. Almacenaje de Desechos – Las instalaciones para almacenaje dedesechos pertenecen a tres tipos básicos, de acuerdo con los materia lesmanejados:

a. Almacenaje de desechos a presión para materiales de fraccioneslivianas.

b. Almacenaje atmosférico de desechos livianos, para materiales que norequieren calentamiento para el rompimiento de la emulsión.

c. Almacenaje atmosférico de desechos pesados, para materiales querequieren calentamiento para el rompimiento de la emulsión. En loscasos (b) o (c) deben aplicarse las mismas consideraciones deseguridad descritas en el párrafo (3) anterior.

Los materiales acumulados en almacenaje para desechos son normalmentedirigidos a instalaciones de reproceso o mezclados en tanques de almacenajeapropiados para su disposición.

Diseño de Instalaciones para el Almacenaje de Desechos – Al seleccionar losmedios de disposición de las corrientes deberían usarse, en lo posible, rutas queutilicen instalaciones y tanques normales de la planta, etc. Las corrientes que nopueden ser manejadas de este modo requieren instalaciones para el almacenajede desechos. El dimensionamiento de instalaciones de almacenaje paradesechos es usualmente basado en los caudales de flujo normales de todas lascorrientes que deben ser desviadas a desecho bajo una contingencia sencilla, porel período de tiempo necesario para eliminar la contingencia, o llevar a cabo unaparada controlada.

Almacenaje de Desechos a Presión – Si se requiere el almacenaje de desechosa presión para manejar materiales en el rango de fracciones livianas, debecumplirse con los siguientes criterios:

a. El tipo de recipiente para el almacenaje de desechos a presión seselecciona en base a costo. Generalmente una esfera o esferoide esmás económico que un tambor para capacidades en exceso de 160 m3(5650 pie3).




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b. El recipiente es venteado a una línea de gas de baja presión (si estádisponible) o al cabezal del mechurrio, a través de una válvula de controlde presión. La carga de vapores de diseño se basa en la contingenciasencilla (por ejemplo, desvío de la alimentación desde una unidadparticular) que resulta en la mayor cantidad de vapores generados porevaporación súbita a partir de los líquidos entrantes.

c. Se debe proveer protección contra la sobrepresión y el vacío de acuerdocon el documento PDVSA–MDP–08–SA–05: “Instalación de Válvulas deAlivio de Presión”.

d. Se provee una alarma de alto nivel (AAN (LHA)) a 85% de la capacidadvolumétrica del recipiente y también un corte de flujo por alto nivel el cualcierra herméticamente el flujo de entrada cuando el nivel del recipientealcanza un a 92% lleno.

e. Se provee una bomba de desahogo manualmente controlada paratransferir el desecho a una unidad de proceso adecuada para sureprocesamiento. El tamaño de la bomba está determinado por losrequerimientos de reprocesamiento. Cuando el tambor de purga y elrecipiente de almacenaje de desechos están muy próximos, las bombasde desahogo pueden ser interconectadas con múltiple, de modo quesean intercambiables en cualquiera de los servicios.

Como una alternativa al almacenamiento especial de desechos a presión, laretención necesaria puede ser provista en un tambor de purga para nocondensables, como se describió antes en este documento.




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6 NOMENCLATURA

Enunidades

SI

Enunidadesinglesas

F9 = Factor cuyo valor depende de lasunidades usadas

0.048 0.157

Vc = Velocidad crítica de los vapores m/s pie/sρL = Densidad del líquido a las condiciones de

operaciónkg/m3 lb/pie3

ρV = Densidad de los vapores a las condicionesde operación

kg/m3 lb/pie3




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7 APENDICEFigura 1 “Arreglo típico de tambor de purga de no – condensables”.

Figura 2 “Dimensionamiento de de tambor de purga de no – condensables”.

Figura 3 “ Tambor de purga para condensables”.

Figura 4 “Tanque de alivio para condensables en servicio de fenol”

Figura 5 “ Tambor de purga de agua”.




Fig

1.

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Fig

2.

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Fig 3.TAMBOR DE PURGA PARA CONDENSABLES

AGUA E HIDROCARBUROSCONDENSADOS A LAS CLOACAS.(CONEXION A DRENAJE CERRADO SILOS HIDROCARBUROS EN ELEFLUENTE PUEDEN SERDESCARGADOS A UNATEMPERATURA POR ENCIMA DE SUPUNTO DE INFLAMACION.)

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Fig 4.TANQUE DE ALIVIO PARA CONDENSABLES EN

SERVICIO PARA FENOL

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Fig

5.

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