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LA PLANTA
REFINERÍA BAJO GRANDE
Una refinería es una planta industrial destinada a la refinación del petróleo,
por medio de la cual, mediante un proceso adecuado, se obtienen diversos
combustibles fósiles capaces de ser utilizados en motores de combustión:
gasolina, gasóleo, entre otros. Además, y como parte natural del proceso, se
obtienen diversos productos tales como aceites minerales y asfaltos.
UBICACIÓN GEOGRÁFICA.
Municipio San Francisco, sector Bajo Grande, Vía la cañada, Km 16.
CAPACIDAD INSTALADA.
La refinería inicio con una capacidad de 10.000 barriles diario y actualmente
cuenta con una capacidad de 115.000 barriles diario.
MÉTODOS DE PRODUCCIÓN.
El método de producción de la industria bajo grande es continuo, masa o
producción lineal En este método el trabajo requerido para producir una parte o
producto es dividido en operaciones individuales, las cuales son usualmente
arregladas en una secuencia, en una “línea”.
Cada parte viaja, de una máquina a la próxima máquina para la próxima
operación, y así sucesivamente a través de todo el ciclo requerido de operaciones.
EQUIPOS.
El complejo bajo grande está compuesto por la planta despojadora unidad #
1, la planta de asfalto unidad # 2, sala de calderas, los tanques de
almacenamiento y proceso de producto negro que son el crudo Boscán y sus
subproductos, además del fuel oil, y el área de producto blanco.
Descripción del proceso de generación y distribución de vapor del complejo
Bajo Grande.
El vapor es generado a 250 psi mediante 2 Calderas F101 (10 Ton/hr) y la
F-104 (20 Ton/hr), este sistema es el encargado de suministrar vapor para facilitar
todas las operaciones fundamentales relacionadas con crudo Boscán de alta
densidad en el Complejo, esto es, Mantener temperatura en Tanques de Crudo y
Asfalto, Calentar las líneas para el desplazamiento del Asfalto de Ventas locales,
suministrar energía a Planta 2 para la Producción de Asfalto, Suministrar Vapor a
Planta 3 para Deshidratación del Crudo almacenado en los Reservorios, Planta 1
para el Calentamiento del Crudo Boscán, entre otros. Es importante destacar que
originalmente este sistema está provisto de 4 Calderas, dos de las cuales están en
proceso de reemplazo con la perspectiva de poseer a futuro 4 Calderas de 20
Ton/hr cada una y así aumentar la capacidad de la planta.
Manual de generación de vapor PDVSA. El agua de reposición (Make up)
del sistema de generación y distribución de vapor proveniente de los pozos P-1G,
P-1H, P-1I y P-1J, se bombea hacia los filtros de grava F-1/2/3, reduciéndose el
contenido de sólidos suspendidos a un valor inferior a 350 mg/L, antes de ser
almacenada en el tanque TK-16, cuya capacidad es de 11.000 bbls. (460.000 gal).
A través de las bombas TP-106 y TP-115A/B (P-106 y P-115A según DTI
PGB.BI.4 06) el agua es enviada del tanque TK-16 a la Unidad de Intercambio
Iónico a una presión de descarga de 75 psig. Esta unidad esta constituida a base
de zeolita, la cual intercambia iones Ca2+ y Mg2+ por iones Na+, ablandando el
agua.
El agua que sale de la Unidad de Intercambio iónico, con una dureza de
entre 7 y 300 mg/L, pasa a los desaereadores mecánicos, donde se retira gran
parte del oxígeno disuelto al ser arrastrado por una corriente de vapor de 30 psig,
que burbujea a través del agua blanda. Para reforzar el desaereamiento, a la
corriente de agua que sale de los desaereadores se le dosifica secuestrante de
oxígeno (carbohidracina). También se le agrega fosfato trisódico como inhibidor
de incrustaciones.
El agua tratada es bombeada desde los desaereadores hacia las caldera F-
102A/103 son las encargadas de producir vapor saturado a 250 psig,
produciéndose, a la vez por caída de presión, vapor saturado de 30 psig. La
distribución se efectúa mediante dos cabezales, los que llevan el vapor de 250
psig a las siguientes Unidades: Planta 1, Planta 2, Planta 3, reservorios a cielo
abierto (Pits), Jacks, Muelle. De estas Unidades de consumo el vapor es reducido
a vapor de 30 distribuyéndose a Planta 1, Planta 2, Planta 3, Patio de Tanques y
Sistema de Condensados. Algunos usuarios requieren vapor a una presión de 30
psig; en estos casos se utiliza el vapor recuperado en los procesos de expansión
en las turbinas y/o se recurre a disminuir la presión del vapor de 250 psig a través
de una válvula de control.
Esta distribución es efectuada a través de las bombas TP-101A/114
impulsadas por turbinas de vapor y P-101/102 impulsadas por motores eléctricos.
Estas calderas tienen capacidad de generar en la actualidad 38.000 lbs/h de la
caldera F- 102 es de 22.000 lbs/h y la F-103 es de 16.000 lbs/h.
El vapor generado en las calderas es utilizado para impulsar bombas
operadas por turbinas, como medio de calentamiento para tanques e
intercambiadores de calor, y como medio para la transferencia de masa y energía.
El condensado que se genera en el sistema es enfriado y recolectado en el tanque
TK-20, desde donde se bombea hacia los desaereadores.
La alimentación de estas calderas proviene de pozos de aguas poco
profundas perforados en los alrededores de la planta, actualmente los pozos de
aguas crudas en funcionamiento son el P-1I y el P-1K, el agua proveniente de
estos pozos es almacenada en el tanque 16, previamente filtrada en lecho de
grava F-1, F-2 y F-3 y posteriormente es tratada en cuatro lechos de intercambio
cationico V-101A, V-101B, V-101C y V-101D cuya función principal es suavizar el
agua despojándola de dureza y sales mediante la eliminación de iones libres, para
posteriormente ser pasado a través de dos desaereadores E-601 y E-701 para
eliminar gases y oxigeno presente en la misma, una vez realizado este proceso el
agua debe tener las condiciones adecuadas para alimentación a las Calderas.
El vapor de la línea de 30 psi es utilizado para el precalentamiento de
tanques de alimentación de la planta tres, como vapor despojante de todas las
plantas y para el sistema de desaereación del agua de calderas. En época alta de
comercialización (verano) es crucial el funcionamiento de todas las calderas, ya
que la parada de alguna o varias de ellas puede reducir o suspender algunas
operaciones
Caldera
Una caldera es una máquina o dispositivo de ingeniería que está diseñado
para generar vapor saturado. Éste vapor se genera a través de una transferencia
de calor a presión constante, en la cual el fluido, originalmente en estado líquido,
se calienta y cambia de estado.
Una caldera es todo aparato a presión en donde el calor procedente de
cualquier fuente de energía se transforma en energía utilizable, a través de un
medio de transporte en fase líquida o vapor. Son recipientes a presión, por lo cual
son construidas en parte con acero laminado a semejanza de muchos
contenedores de gas.
Las calderas, están ampliamente extendidas tanto para uso industrial como no
industrial, estas pueden ser utilizadas para la generación de electricidad, procesos
químicos, calefacción, agua caliente sanitaria, entre otros. Estos ejemplos
muestran la complejidad que puede tener una caldera. Es común la confusión
entre caldera y generador de vapor, pero su diferencia es que la caldera es un
recipiente metálico en el que se genera vapor a presión mediante la acción de
calor, mientras que el generador de vapor es el conjunto o sistema formado por
una caldera y sus accesorios, destinados a transformar un líquido en vapor, a
temperatura y presión diferentes al de la atmósfera.
Objetivos
Las calderas o generadores a vapor son equipos cuyo objetivo es:
*Generar agua caliente para calefacción y uso general, o
*Generar vapor para planta de fuerza, procesos industriales o calefacción.
Funcionamiento
Funcionan mediante la transferencia de calor, producida generalmente al
quemarse un combustible, al agua contenida o circulando dentro de un recipiente
metálico.
Clasificación de las Caldera
o Según la presión de trabajo:
Baja presión: de 0 – 2.5 Kg./cm2
Media presión: de 2.5 - 10 Kg./cm2
Alta presión: de 10 – 220 Kg./cm2
Supercríticas: mas de 220 Kg./cm2.
o Según su generación:
De agua caliente
De vapor saturado (húmedo o seco)
Recalentado
o Según la circulación de agua dentro de la caldera:
Circulación natural: el agua se mueve por efecto térmico
Circulación forzada: el agua se hace circular mediante
bombas.
o Según la circulación del agua y los gases calientes en la zona
de tubos de las calderas.
Pirotubulares (Tubos de Humo): En estas calderas los
gases calientes pasan por el interior de los tubos, los cuales
se hallan rodeados de agua. Generalmente tienen un hogar
integral limitado por superficies enfriadas por agua. En la
actualidad, las calderas pirotubulares horizontales con hogar
integral se utilizan en instalaciones de calefacción a baja
presión, y algunos tipos más grandes para producir vapor a
presión relativamente baja destinado a calefacción y a
producción de energía.
Acuotubulares (Tubos de Agua): En estas, por el interior de
los tubos pasa agua o vapor, y los gases calientes se hallan
en contacto con la superficie externa de los tubos. Estas
calderas son las empleadas casi exclusivamente cuando
interesa obtener elevadas presiones y rendimientos, debido a
que los esfuerzos desarrollados en los tubos por las altas
presiones son de tracción en vez de compresión.
Tiro de Una Caldera
Tiro es la diferencia entre la presión absoluta del gas en cualquier punto dado
del generador de vapor y la de la atmósfera a la misma elevación. Los equipos
utilizados para mantener el flujo requerido de aire y gas en el sistema son:
o Para tiro natural: Las chimeneas de escape
o Para tiro mecánico: Los ventiladores de tiro forzado o los de tiro
inducido, según se trate de suministrar aire para la combustión o
extraer los gases de escape, respectivamente.
Tipos de tiro: Teóricamente, todos los sistemas de tiro de
caldera comienzan con el aire en la entrada a la presión
atmosférica y termina a la misma presión. Sin embargo,
existen diferencias de presión en varios puntos del generador
de vapor.
Esquema de una caldera Acuotubular
a.- Tiro Natural: Los gases de combustión salen de la
caldera a una presión (-10 de H2O) menor que la
presión atmosférica, fluyendo por la misma presión que
han adquirido mediante la combustión en el hogar.
Estas, siguen su camino hacia el tope de la chimenea,
de tal forma, que van adquiriendo mayor presión debido
al diseño de la misma hasta que salen a la atmósfera.
b.- Tiro Equilibrado: El tiro de ventilador del tipo
forzado es un poco mayor que la presión atmosférica
(3.2 pulg. de H2O); a través del quemador, disminuye
paulatinamente hasta lograr la misma presión que la
atmosférica a la entrada del hogar donde los gases
quemados salen de la caldera a una presión mucho
menor (-1pulg de H2O).
c.- Tiro con presión en el hogar: Este tipo de tiro
forzado es característico, ya que en el hogar, el
ventilador envía una presión mayor que la atmosférica
(+5pulg de H2O). Los gases de combustión salen de la
caldera a mayor presión (2.4pulg de H2O) que la
atmosférica donde van perdiendo presión poco a poco
a medida que se acercan al tope de la chimenea,
donde son expulsados a la atmósfera.
Partes principales que componen una caldera:
1.- HOGAR: Fogón o caja de fuego y corresponde a la parte en que se quema el
combustible. Se divide en puerta del hogar y cenicero
Las calderas pueden instalarse con Hogares para combustibles sólidos, líquidos o
gaseosos, todo dependerá del proyecto del equipo y de la selección del
combustible a utilizar.
2.- Emparrillado: tiene por objeto servir de sostén al lecho de combustible y
permitir el paso del aire para la combustión.
3.- Altar: Es un muro de ladrillo refractario que descanse en una estructura
metálica que va a continuación de la parrilla.
4.- Conductos de humo: es aquella parte de la caldera por donde circulan los
humos o los gases calientes que se han producido en la combustión.
5.- Cajas de humo: Corresponde al espacio de la caldera que desempeña la
función de caja colectora de los humos después de haber pasado por todos los
conductos antes de salir por la chimenea.
6.- Chimenea: sirve para dar la salida a los gases de la combustión, los cuales
deben ser evacuados a una altura suficiente para evitar perjuicios y molestias al
vecindario.
También para producir el tiro necesario para que la combustión se efectuara en
buenas condiciones y en modo continúo.
7.- Mampostería: Construcción de ladrillo refractarios y ladrillos comunes que
tienen como objeto cubrir la caldera para evitar desprendimiento de calor al
exterior.
8.- Cámara de agua: Volumen de la caldera que esta ocupada por el agua y tiene
como limite inferior un cierto nivel mínimo, del que no debe descender nunca el
agua durante su funcionamiento.
9.- Cámara de vapor: Es aquella parte de la caldera que queda sobre el nivel
superior del agua (volumen ocupado por el vapor considerando el nivel máximo
admisible de agua).
10.- Cámara de alimentación de agua: Es el espacio comprendido entre los
niveles máximos y mínimos del agua.
11.- Tapas de registro de inspección o lavado: tapas que tienen por objeto
permitir inspeccionar ocularmente el interior de las calderas o lavarlas si es
necesario para extraer, en forma mecánica o manual, los lodos que se hayan
acumulado y que no hayan salido por las purgas.
12.- Puertas de hombre: puertas cuya tamaño es suficiente para permitir el paso
de un hombre para inspeccionar interiormente una caldera y limpiarla si es
necesario (pueden tener una o mas puertas de hombre según su tamaño y del
equipo)
Riesgos de una caldera:
1.- Aumento súbito de la presión:
Esto sucede generalmente cuando se disminuye el consumo de vapor, o cuando
se descuida el operador y hay exceso de combustible en el hogar o cámara de
combustión.
2.-Descenso rápido de la presión:
Se debe al descuido del operador en la alimentación del fuego.
3.-Descenso excesivo del nivel de agua:
Es la falla mas grave que se puede presentar. Si este nivel no ha descendido mas
allá del limite permitido y visible , bastará con alimentar rápidamente, pero si el
nivel ha bajado demasiado y no es visible, en el tubo de nivel, deberá considerarse
seca la caldera y proceder a quitar el fuego, cerrar el consumo de vapor y dejarla
enfriar lentamente. Antes de encenderla nuevamente, se deberá inspeccionarla
en forma completa y detenida.
4.-Explosiones:
Las explosiones de las calderas son desastres de gravedad extrema, que casi
siempre ocasionan la muerte a cierto número de personas. La caldera se rasga,
se hace pedazos, para dar salida a una masa de agua y vapor; los fragmentos de
la caldera son arrojados a grandes distancias.
Estos accidentes desgraciadamente frecuentes, han sido atribuidos durante
mucho tiempo a causas excepcionales y fuerza del alcanza de la prevención, es
decir, se les ha considerado como caso de fuerza mayor.
El estudio de las causas de las explosiones he permitido determinar que estas se
deben a:
Construcción defectuosa
Falla de los accesorios de seguridad, válvula de seguridad que no habrán
oportunamente o no son capaces de evacuar todo vapor que la caldera
produce.
Negligencia, descuido o ignorancia del operador.
Mezcla explosiva en los conductos de humo.
Falta de agua en las calderas (la mas frecuente )
Incrustaciones masivas o desprendimiento de planchones.
Cuando el nivel de agua baja, deja al descubierto las planchas, que estando en
contacto con el calor de la combustion se recalientan al rojo. Al recalentarse estas
pierden gran parte de su resistencia, el vapor se produce en menor cantidad por la
disminución de la superficie de calefacción.
Las incrustaciones actúan como aislante dejando las planchas de la caldera
sometidas a calor y sin contacto con el agua. De esta manera se van
recalentando y perdiendo su resistencia hasta que no son capaces de resistir la
presión y se produce la explosión.
MEDIDAS DE PREVENCION
Procedimiento de trabajo seguro en la manipulación y operación de
calderas:
1.-Los operadores de caldera solo podrán hacer abandono de la sala al término de
su turno. En caso de que alguno requiera ausentarse solo será con previo aviso y
autorización del jefe directo.
2.-Los operadores deberán tener una observación permanente del funcionamiento
de las calderas. Para ello deberán ubicarse en tal posición de no perder de vista
los controles y elementos de observación, tales como el nivel del agua y
manómetro.
3.-Deberán ser controlados permanentemente los siguientes elementos:
Chequear y observar el funcionamiento de las bombas de alimentación de
agua
Revisar el funcionamiento de quemadores, y estar atentos a cualquier
anomalía
Observar presión indicada en los manómetros, teniendo presente que en
ningún momento debe sobrepasar la presión máxima de trabajo.
Chequear la temperatura de los gases de combustion, así como también la
temperatura del agua de alimentación.
Estar atento a cualquier ruido u olor extraño a los normales.
4.-Se le prohíbe estrictamente al operador dejar fuera de funcionamiento, bloquear
o deteriorar los sistemas de alarma y/o controles de nivel de agua de las calderas.
5.- Obligaciones del operador de turno:
Accionar válvulas de seguridad
Accionar gráficos de pruebas con el objeto de descartar los niveles de agua
falsos.
Purgar columna del control automático del agua.
Realizar análisis químico de alimentación y el agua de la caldera.
Mantener sala de calderas en perfectas condiciones de aseo y orden.
Dosificar productos químicos: anticrustante, neutralizante y secuestrador de
oxigeno.
6.- Eliminar cualquier ingreso de aire que no intervenga en la combustion y solo
contribuirá a diluir los contaminantes.
ACCESORIO DE SEGURIDAD:
Válvula de seguridad:
Todas las calderas tienen una o mas válvulas deben disponer de uno o mas
válvulas de seguridad cuya finalidad es: dar salida al vapor de la caldera cuando
se sobrepasa la presión normal de trabajo, con lo cual se evitara presiones
excesivas en los generadores de vapor.
Tapón fusible: Consiste en un tapón de bronce, con hilo para ser atornillado al
caldero, y tienen un orificio cónico en el centro, en el cual se rellena con una
aleación metálica ( plomo, estaño), cuyo punto de fusión debe ser de 250 º C
como máximo.
Alarmas:
Silbato de alarmas: Accesorios de seguridad que funcionan cuando el
nivel de agua en el interior de la caldera a descendido mas allá del nivel
normal. Consiste en un tubo metálico con el extremo inferior abierto y
sumergido al interior de la caldera, hasta el nivel mínimo admisible.
EQUIPOS DE PROTECCION PERSONAL:
o Casco
o Zapato de seguridad
o Protector auditivo
o Guante
o Ropa liviana
COMBUSTIBLES
Los combustibles mas comúnmente usados son:
Combustibles sólidos:
Carbón de piedra
Carboncillo
Leña
Basuras o desperdicio domestico
Combustibles líquidos:
Petróleos
Kerosén
Alquitrán combustible
Combustibles gaseosos:
Gas licuado ( de petróleo)
Gas de alumbrado (de carbón).