Agua de Proceso

El agua en el proceso es utilizada como reactivo, disolvente o como agente de enfriamiento de contacto directo. El suministro típico de agua para las distintas plantas de proceso suele ser dividido en líneas de servicio como: agua de enfriamiento, agua para alimentación a calderas, agua para uso sanitario, red contraincendios y agua para múltiples servicios. Normalmente, para este servicio se requiere agua de gran pureza, con el fin de evitar cualquier tipo de contaminación. En estos casos se utiliza agua tratada y desmineralizada o condensada sin contaminar. La presión de este sistema depende de la presión del proceso.

2.27.3 Agua de Servicio

Según Howard, (1976). El agua de servicios es utilizada para la limpieza en áreas, equipos, ensayos de equipos y servicios de mantenimiento, donde el agua proviene generalmente de alguna fuente natural como ríos, pozos, etc., o parte del agua tratada proveniente del tratamiento de agua del servicio sanitario. La presión de este sistema generalmente se encuentra de 30 psig a 40 psig.

2.27.4 Combustibles Líquidos

Los combustibles líquidos constituyen un servicio auxiliar dentro de las plantas de proceso. Son generalmente aceites combustibles o productos de desecho a base de hidrocarburos. Se utiliza un sistema de circulación para distribuir el combustible desde los tanques de almacenamiento a los puntos de utilización y cuando se necesita calentar el combustible

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con el fin de reducir su viscosidad, las líneas para su conducción deben ser trazadas con vapor, con sus correspondientes trampas de vapor.

2.27.5 Propiedades Físicas

Según Mott, (1996). Es común que las propiedades de los líquidos durante su transporte suelan ser considerados como constantes, en especial cuando las tuberías son de longitud prolongada o se encuentran cubiertas por un aislante térmico. Aquí la transferencia de calor es casi despreciable, y el comportamiento se torna uniforme a un determinado tiempo de respuesta muy corta. Para cuestiones prácticas de ingeniería es común considerar este comportamiento con el fin de utilizar métodos de cálculos más convencionales. Sin embargo, cuando las condiciones cambian de una forma considerable el análisis de los problemas requieren de situaciones un tanto complejas para su resolución (Darby, 2001), (Mott, 1996).

El oxígeno líquido tiene un color azul pálido y es fuertemente paramagnético; puede ser suspendido entre los polos de un potente imán de herradura. El oxígeno líquido tiene una densidad de 1,141 g/cm3 ( 1,141 kg / L ) y es criogénico con un punto de congelación de 50,5 K ( -368,77 ° C , -222,65 ° C) y un punto de ebullición de 90,19 K ( -297,33 ° C , - 182,96 ° C) a 101,325 kPa (760 mmHg). El oxígeno líquido tiene una relación de expansión de 1:861 bajo 1 atmósfera estándar (100 kPa) y 20 ° C (68 ° F) , [ 2 ] [ 3 ] y debido a esto, se utiliza en algunos aviones comerciales y militares como fuente de oxígeno para respirar. Debido a su naturaleza criogénica, el oxígeno líquido puede causar que los materiales que toca se vuelvan extremadamente frágiles. El oxígeno líquido es también un agente oxidante muy potente: materiales orgánicos se queman rápidamente y enérgicamente en oxígeno líquido. Además, si se remojan en oxígeno líquido, algunos materiales como ladrillos de carbón, negro de humo, etc, puede detonar impredecible de fuentes de ignición tales como llamas, chispas o el impacto de los golpes de luz. Petroquímicos, incluyendo asfalto, a menudo exhiben este comportamiento.

En la Tabla 05 se presenta el efecto de la temperatura sobre el comportamiento de las propiedades de los líquidos.

VARIABLE DENSIDAD GRAVEDAD

ESPECIFICA VISCOSIDAD PRESIÓN DE VAPOR Aumento de la temperatura ↓ ↓ ↓ ↑ Disminución de la temperatura ↑ ↑ ↑ ↓ (↑) Aumenta, (↓) Disminuye Tabla 4: Dependencia de las Propiedades de los Líquidos Respecto a la Temperatura

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2.27.5.1 Densidad

Según Sotelo, (1985). La densidad de un líquido se expresa generalmente como la masa por unidad de volumen a una determinada temperatura y varía de acuerdo con este cambio. A altas temperaturas los líquidos se tornan menos densos debido a que sus moléculas se mueven más rápido y se distancian unas de otras creando vacíos, lo que aumenta su volumen y consecuentemente disminuye su densidad. De manera contraria respecto en el oxígeno líquido al encontrarse a una temperatura relativamente baja su densidad será aún mayor. Sin embargo, durante el transporte generalmente se puede suponer con poco error que las densidades de los líquidos no varían con la temperatura si no se presentan cambios de fase, de igual forma los cambios de presión no causan efectos significativos en la densidad por tal motivo reciben el nombre de fluidos incompresibles.

2.27.5.2 Gravedad Específica

La gravedad específica es una medida relativa de la densidad, usualmente se conoce también como densidad relativa. Este valor representa la relación de la densidad de un líquido a una cierta temperatura de referencia (dependiendo de las condiciones de operación) con respecto a la densidad del agua a una temperatura estándar (15 °C ó 60 °F). Cuando la densidad del líquido está referenciado a la misma temperatura estándar del agua, la gravedad específica se define a las mismas condiciones, por ejemplo: gravedad específica 60 °F/60 °F (API, 1994).

𝑠𝑝. 𝑔𝑟. = 𝜌 𝜌𝐻2𝑂

(Ec. 2.3) Donde:

sp.gr. = gravedad especifica del líquido, adimensional

ρ = densidad del fluido a la temperatura de operación, lbm/ft3

agua ρ = densidad del agua a condiciones estándar, 62.3662 lbm/ft3 (60 °F, 14.7 psia)

2.27.5.3 Porcentaje de Flujo de Sobrediseño

Según Swaffield, (1983). Cuando se dimensionan tuberías para el transporte de un fluido generalmente se emplean tuberías nuevas o tuberías existentes que presentan efectos de envejecimiento, es decir; el deterioro de su superficie interna debido a la agresividad del fluido y de las condiciones de servicio, tales como: la corrosión, erosión e incrustación. El uso de cualquiera de estas tuberías mostrará valores aleatorios en

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su rugosidad conforme pase el tiempo, afectando indudablemente las condiciones del flujo, disminuyéndolo de manera significativa y aumentando la potencia necesaria de la bomba para mantener el flujo requerido.

Según Garaicochea, (1983). Para compensar este problema generalmente se considera durante los cálculos preliminares un porcentaje sobre la capacidad de diseño conocido también como porcentaje de flujo de sobrediseño, este porcentaje varía de un 10 % al 30 %, el cual garantiza un dimensionamiento conservador de la tubería. No obstante, el criterio de la experiencia juega un papel muy importante para definir también este valor.

𝑊𝑟= 𝑊. (

%𝑆𝐹 100%) + 𝑊

(Ec. 2.4) Donde:

Wr = flujo másico de sobrediseño, lbm/h W = flujo másico del fluido, lbm/h

% SF = porcentaje de flujo de sobrediseño, %