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PDVSA
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
TORRES DE FRACCIONAMIENTO
PDVSA N°
TITULO
MDP–04–CF–12
0
NOV.97
REV.
FECHA
APROB.
E1994
PLATOS TIPO VALVULA
APROBADA
62
DESCRIPCION
FECHA NOV.97
Y.G.
PAG. REV.
APROB.
L.R.
APROB. APROB.
FECHA NOV.97
ESPECIALISTAS
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PDVSA
PLATOS TIPO VALVULA
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1 ALCANCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
2 REFERENCIAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
3 ANTECEDENTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
4 DEFINICIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
5 APLICACIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
6 CONSIDERACIONES BASICAS DE DISEÑO . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
7 PROCEDIMIENTO DETALLADO DE DISEÑO . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
8 NOMENCLATURA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
23
9 PROGRAMAS DE COMPUTACION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
25
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ALCANCE
El alcance del presente documento cubre el diseño de proceso de los platos tipo
válvula. Normalmente el diseño mecánico detallado y la distribución ó arreglo de
las válvulas son manejados por el fabricante del plato. En el Apéndice I ó II (según
sistema de unidades usado) se presenta un Formato de Cálculos que muestra,
paso a paso, el procedimiento de cálculo detallado para el diseño de un plato tipo
válvula. Para el diseño de las partes internas de torres, relacionadas con este tipo
de platos, tales como boquillas, cajas de retiro y conexiones con el rehervidor,
consulte el documento PDVSA MDP–04–CF–08. Para el diseño de plato para
transferencia de calor consulte el documento PDVSA MDP–04–CF–13.
2
REFERENCIAS
En la elaboración de este document, las siguientes publicaciones han sido
consultadas.
MANUALES TÉCNICOS PDVSA
1. PDVSA– DB–201B
MANUALES DE DISEÑO PDVSA
1. MDP–04–CF–02 Principios Básicos.
2. MDP–04–CF–04 Modelaje Riguroso/Generación de Balance de Masa y
Energía.
3. MDP–04–CF–06 Selección del Tipo de Plato.
4. MDP–04–CF–08 Otros Internos de Torres de Fraccionamiento.
5. MDP–04–CF–10 Platos Tipo Casquete de Burbujeo.
6. MDP–04–CF–11 Platos Tipo Surtidor.
7. MDP–04–CF–13 Transferencia de Calor por Contacto Directo.
8. MDP–04–CF–14 Eficiencia de Platos.
Otras Literaturas
1. Ludwig Ernest E. ’’Applied Process Design for Chemical and
Petrochemical Plants’’. Volume 2. Second. Edition.Gulf Publishing
Co.ISBN 0–87201–753–2 (v–2)
2. Kister Henry Z.’’Distillation Design’’. McGraw Hill,inc. ISBN
0–07–034909–6
3. Walas Stanley M.’’Chemical Process Equipment, Selection and Design’’.
Butterworth–Heineman. ISBN 0–7506–9385–1
4. PROII Keyword Input Manual. Version 4.1. 1996, by Simulation Sciences
Inc.
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5. Maxwel J. B. “Data Book on Hydrocarbons”. Robert E. Krieger Publishing
Company.
6. Watkins R. N. ’’Petroleum Refinery Distillation’’. Second. Edition. Gulf
Publishing Co.ISBN 0–87201–672–2.
3
ANTECEDENTE
Las correlaciones desarrolladas para predecir la capacidad de los platos
perforados se usaron para estimar las capacidades de los platos tipo válvula, a
partir de datos disponibles en el banco de datos de FRI sobre pruebas comerciales
y sistemas aire–agua para este tipo de platos. Obteniendose resultados que
reproducían en buen grado el comprtamiento del plato, modelandolo mejor que las
correlaciones suministradas por los fabricantes de dichos platos. En base a esta
experiencia, las ecuaciones mostradas en este documento para estimar la
capacidad de los platos tipo válvulas son idénticas a las utilizadas con platos
perforados. Adicionalmente, las ecuaciones hidráulicas recomendadas en este
documento estan basadas en los procedimientos de diseño del FRI. En el formato
de cálculos (presentado en el Apéndice I ó II) se hace uso de estas ecuaciones,
referenciandolas a través de su número de identificación asignado en el cuerpo
de este documento.
4
DEFINICIONES
Definiciones de conceptos tales como goteo, vaciado, arrastre, inundación por
chorro, flexibilidad (turndown), etc., se presentan en los documentos PDVSA
MDP–04–CF–02 y PDVSA MDP–04–CF–06 Principios Básicos y Selección del
Tipo de Platos.
5
APLICACIONES
Los platos tipo válvula no son recomendados para servicios sucios, corrosivos, o
con formación de coque, tal como una fraccionadora de livianos en craqueo con
vapor, fraccionadoras de viscoreducción, etc. Para estos servicios se prefiere
platos perforados. Si se prevé una severa formación de coque, se deberían usar
placas deflectoras.
En la mayoría de las torres, los platos perforados con una flexibilidad de 2/1 ó 3/1
son normalmente adecuados y su uso es altamente recomendado. Si se requiere
una mayor flexibilidad, los platos tipo válvula pueden ser especificados. La
experiencia ha demostrado que las válvulas se desgastan, por ejemplo en varias
unidades de destilación al vacío se ha presentado este problema. Para
solventarlo, las torres de destilación al vacío deben ser dotadas con dispositivos
para evitar el giro o rotación de las válvulas, y adicionalmente deben ser planas
para prevenir, en todas las aplicaciones, el contacto completo de la válvula con la
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bandeja ó soporte del plato. En otros servicios, el uso de los platos tipo válvulas
es recomendable cuando se qiere obtener una alta flexibilidad.
Algunos ejemplos de servicios donde se requiere un amplio rango de flexibilidad
son:
S Cuando los flujos de vapor cambian considerablemente (y a menudo
impredeciblemente) en alguna sección de la torre (ejemplo: Torres de
reflujo–propio).
S Cuando una torre es utilizada en operación bloqueada a flujos y composiciones
de alimentación variable.
S Cuando se requiere operar las torres a bajos flujos (menor al 30% del diseño),
debido a fluctuaciones en el flujo de alimentación, por el cambio de las
demandas debido a las estaciones, demanda de clientes, etc.
S Cuando se requiere mantenimiento a equipos auxiliares y la unidad entera se
debe operar a bajas cargas.
La Figura 4. muestra el efecto del flujo de vapor (expresado como un % de la
inundación por chorro) sobre la eficiencia de un plato tipo válvula típico, (Glitsch
V–1) comparando su comportamiento con el de un plato perforado. Observandose
que el plato tipo válvula mantiene una alta eficiencia sobre un rango mayor de flujo
de vapor que el plato perforado.
6
CONSIDERACIONES BASICAS DE DISEÑO
El diseño apropiado de un plato tipo válvula da como resultado una configuración
de plato que en las condiciones de operación a las que se verá sometido realizará
su función de separación con eficiencia razonable, será estable y no presentará
comportamientos inadecuados tales como inundación por chorro, soplado,
vaciado,capacidad máxima o mala distribución de vapor, todo ello sin incurrir en
costos excesivos.
El procedimiento de diseño que se presenta en este documento se basa en la
aplicación de criterios para definir una configuración tentativa del plato, la cual se
somete a pruebas sucesivas que permiten decidir si la configuración ó arreglo
seleccionado satisface los criterios de comportamiento previamente
mencionados. La aplicación de estos criterios a su vez orientan la modificación del
diseño tentativo para lograr un arreglo final satisfactorio.
Estas limitaciones de funcionamiento, previamente mencionados, son discutidas
en detalle en los documentos PDVSA MDP–04–CF–02 y PDVSA
MDP–04–CF–06 .
Espaciamiento entre Platos
La combinación óptima del espaciamiento entre platos y del diámetro de la torre
es aquella que minimiza la inversión total de la torre, sujeta a la condición de que
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el espaciamiento entre platos sea suficiente para permitir el acceso para
mantenimiento. La información de inversiones obtenida de programas
comerciales de estimación de costos, puede ser utilizada como una guía para
determinar la inversión como una función del diámetro de la torre y del
espaciamiento entre platos.
Los espaciamientos mínimos entre platos se discuten en la sección
“Procedimiento Detallado de Diseño” de este documento, bajo el nombre
“Espaciamiento entre Platos, Tamaño y Configuración Preliminar (Paso 2)”, donde
se muestran los espaciamientos como una función del diámetro de la torre, tipo
de servicio y requerimientos de mantenimiento. Ver también las discusiones sobre
el llenado del bajante en ’’Hidráulica del Plato’’ y en la Tabla 1.
Diámetro de la Torre
Junto con los criterios a ser discutidos posteriormente, en los puntos
’’Dimensionamiento del Bajante’’, ’’Espacio libre en el Bajante’’ y ’’ Sellado del
Bajante’’, el diámetro de la torre debe proveer suficiente área de sección
transversal para evitar arrastre de acuerdo con las ecuaciones dadas a
continuación (el número de las ecuaciones son los utilizados en el formato de
cálculo de los Apéndices I y II).
Para sistemas de hidrocarburos:
Vf
ƪ
ƫ
òV
ò L–ò V
0.5
+ F 8 K HL K sm
Ec. (3c)
+ F 9 K HL K sm
Ec. (3d)
Para sistemas acuosos:
Vf
ƪ
ƫ
òV
ò L–ò V
0.5
donde:
Vf
=
KHL
=
Ksm
=
rV
=
Velocidad del vapor basada en el área libre
promedio (ver Figura 10. para la definición de
área libre).
Espaciamiento entre platos–Factor de
capacidad de flujo de liquido (Figura 1a para
la ecuación 3c y (Figura 1b para la ecuación
3d.
Tensión superficial – Factor de capacidad
para la viscosidad (Figuras 2. y 3.)
Densidad del vapor a las condiciones de
operación
En unidades
métricas
m/s
En unidades
inglesas
pie/s
adim
adim
adim
adim
kg/m3
lb/pie 3
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rL
=
F8
=
F9
=
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Densidad del líquido a condiciones de
operación.
Factor cuyo valor depende de las unidades
usadas
Factor cuyo valor depende de las unidades
usadas
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kg/m3
lb/pie 3
0.088392
0.29
0.06096
0.20
La ecuación (3c) debería ser usada en todos los sistemas de hidrocarburos y en
aquellos sistemas cuando la tensión superficial es ≤ 40 mN/m. La ecuación (3d)
debería ser usada para sistemas acuosos y cuando la tensiónsuperficial es > 40
mN/m. Estas dos ecuaciones reemplazan la correlación Kpv y K previamente
usada. La ecuación (3c) debe ser usada cuando un sistema predominantemente
acuoso tiene una tensión superficial ≤ 40 (por ejemplo: el sistema alcohol/agua).
A continuación se presenta, para cada ecuación, una lista de sistemas a los cuales
dicha ecuación es aplicable.
Ecuación (3c)
Destiladoras atmosféricas y al vacío.
Fraccionadores de unidades de craqueo con
vapor, coque y catalítica.
Todas las torres de hidrocarburos livianos
Absorbedores de hidrocarburos.
Prefraccionadores
Separadores de aromáticos. Torres de
HYDROFINER, GOFINER y RESIDFINER
Sistemas acuosos que contienen alcoholes,
cetonas y aldehídos, etc. si la tensión superficial
v 40 mN/m
Ecuación (3d)
Absorbedores y regeneradores de
aminas
Despojadores de cáustico
Despojadores de aguas agrias
Contactores y regenaradores de ácido
sulfúrico
Absorción de HCl, H2SO4, etc. en
agua
Despojadores de partículas
Absorbedores y regeneradores de
Catacarb
Secciones con lavado de agua
Adicionalmente, las ecuaciones anteriores deben ser usadas de acuerdo con los
porcentajes apropiados de las velocidades de inundación por chorro permitidos
según la Tabla 2.
Capacidad Máxima
La ecuación (2c) del formato de cálculos da la carga de vapor limitante para la
capacidad máxima. En caso de excederse esta carga, ocurrirá el fenómeno de
soplado y el líquido se dispersará en pequeñas gotas produciéndose su arrastre.
Debido a esta atomización del líquido, aumentar el espaciamiento entre los platos
no reducirá la cantidad de líquido arrastrado al plato superior. La relación de la
carga de vapor de diseño VL a la carga de vapor de máxima capacidad VL(Lim) debe
mantenerse por debajo de 90%. Si es necesario, el diámetro de la torre debe
incrementarse, aun cuando la ecuaciones (3c o 3d) sobre arrastre haya sido
satisfechas. Sin embargo, el diámetro calculado mediante estas ecuaciones (3c
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o 3d), normalmente provee suficiente área libre para satisfacer las limitaciones de
capacidad máxima.
Número de Pasos de Líquido
La capacidad de vapor en torres con altos flujos de líquido puede generalmente
ser incrementada mediante el uso de platos de pasos múltiples. Estos platos
tienen una menor altura de líquido claro, comparados con platos de pasos
sencillos, por esta razón, una mayor distancia hacia el plato superior está
disponible para la separación del vapor. Debido a que los platos de pasos múltiples
son más costosos que los platos de pasos sencillos, éstos sólo pueden ser
justificados si se reduce el costo total de la torre. Generalmente, esto significa que
se requiere una ganancia de capacidad mínima del 5 al 10% para los platos de
pasos múltiples. Sin embargo, cada caso debe ser estudiado por sus propios
méritos, ya que el costo total de la torredepende de varios factores, incluyendo
altura, diámetro, nivel de presión y de materiales de construcción.
El gradiente de líquido en los platos tipo válvula es generalmente despreciable,
debido a dos factores. Primero, el plato en sí se encuentra relativamente libre de
obstrucciones y por lo tanto ofrece una mínima resistencia al flujo de líquido.
Segundo, el líquido que sale del bajante tiene un cabezal por velocidad, el cual en
la mayoría de los casos excede el gradiente hidráulico que de otra forma, sería
requerido para mover el líquido a lo largo del plato. En platos con cajas de entrada
de receso o vertedero de entrada, la mayor parte de este cabezal de velocidad es
disipado. Sin embargo, estas son generalmente usadas para garantizar el sello de
los bajantes a bajos flujos de líquido, en tal caso la altura del líquido generalmente
no es significante.
Dimensionamiento del Bajante
El área requerida en la entrada del bajante se ajusta por las limitaciones de
segregación o separación de la espuma para dar un líquido claro a la salida del
bajante sin acumularla en el plato. Si el área es insuficiente, la espuma puede
acumularse en el plato y causar inundación prematura. Esta separación es más
fácil mientras más difieran las densidades de las fases líquida y vapor, por lo que,
a medida que la temperatura del sistema se aproxime a la temperatura crítica, y
las densidades de las fases de vapor y líquido se aproximen una a la otra, la
segregación del vapor así como la predicción del área requerida para segregación,
serán cada vez más difíciles de realizar. Esto es más probable que suceda en
sistemas de destilación a altas presiones, por lo que se recomienda en esos casos
ser conservadores en la definición de las áreas de bajante.
La Fig.6 da la velocidad máxima permitida del líquido a la entrada del bajante,
basada en la velocidad terminal de elevación de las burbujas de vapor arrastradas
a medida que ellas se liberan en el bajante. La velocidad calculada es una función
de las propiedades físicas de los fluidos y por lo tanto varía de un sistema a otro.
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Los datos de FRI indican que la Fig.6 predice bastante bien la máxima velocidad
permisible de entrada al bajante aun para sistemas a alta presión. En
consecuencia, ésta puede ser utilizada para todos los sistemas, a excepción de
aquellos cuyos valores están dados en la Tabla 2. Sin embargo, mientras no se
encuentren disponibles más datos, la velocidad de entrada al bajante debería ser
limitada a un máximo de 0.15 m/s (0.5 pie/s). Para sistemas espumantes, deberían
usarse velocidades menores (en el orden de 0.06 m/s (0.2 pie/s)). La velocidad a
la salida de un bajante inclinado o escalonado no debería exceder dos veces la
velocidad de entrada calculada, o 0.18 m/s (0.59 pie/s), cualquiera que sea menor.
Para una buena distribución de líquido, la longitud de la salida de un bajante tipo
segmento circular debe ser al menos 65% del diámetro de la torre. Esto significa
que el área de salida del bajante (que es igual al área de entrada al plato de abajo)
debe ser por lo menos 6.8% del área superficial de la torre As. Si el área de entrada
al bajante requerida para satisfacer los criterios de velocidad permitida del líquido
excede el 12% del área superficial del plato, el fondo de un bajante recto resultaría
sobredimensionado, y en ese caso se debería considerar el uso de bajantes
inclinados o escalonados.
Cuando un bajante tipo segmento circular resulta en mucha más área que la
requerida para satisfacer el criterio de velocidad de entrada, se debe considerar
un bajante del tipo arco modificado.Ver Fig.9 del documento PDVSA
MDP–04–CF–10. Ver otras relaciones geométricas en el documento PDVSA
MDP–03–S–03, Tabla 5.
Para mas detalles sobre los criterios de diseño para el dimensionamiento del
bajante y de la pendiente del mismo ver “Procedimiento Detallado de Diseño”,
paso 2, en este documento.
Para las relaciones geométricas de cuerdas y círculos, ver el documento PDVSA
MDP–04–CF–10.
Espacio libre en el Bajante
El espacio libre o separación del bajante es la distancia vertical entre el borde del
fondo del bajante y la cubierta del plato a donde descarga. Este espacio libre no
debería ser más pequeño que 25 mm (1 pulgada) y se basa en una caída de
presión de 13 a 38 mm (0.5 a 1.5 pulgadas) de líquido caliente, de acuerdo a la
fórmula del vertedero sumergido, Ecuación (5d) del formato de cálculo.
En aquellos casos donde se manejen altos flujos de líquido se requerirá el uso de
un gran espacio libre en el bajante (por encima de 76 mm (3 pulg)) o una caja de
entrada de receso (ver esquema en el documento PDVSA MDP–04–CF–11), ó un
borde de bajante perfilado (ver esquema en el documento PDVSA
MDP–04–CF–04) puede ser usado en su lugar.
Para los bordes de bajantes perfilados, el coeficiente de la ecuación(5d) se reduce
de 160 a 53 cuando se usa el sistema métrico y de 0.06 a 0.02 si se usa el sistema
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inglés. Sin embargo, este tipo de bajante no debe ser usado cuando una caja de
entrada o un vertedero de entrada ha sido especificado. Esto se debe a que la
obstrucción presentada por el lado vertical de la caja de entrada de receso o por
el vertedero de entrada causaría turbulencia y eliminaría el propósito del borde de
bajante perfilado, que es permitir el manejo de altos flujos de liquido.
Sellado del Bajante
Para impedir que parte del vapor se desvíe del plato subiendo a través del bajante,
éste debe sellarse con el líquido del plato inferior, es decir debe tener su extremo
de descarga sumergido en el líquido circundante. La condición crítica para este
sello ocurre al flujo mínimo de líquido, por lo tanto, se debe verificar que a esta
condición, la suma de la altura libre del líquido, hi, a la entrada del plato y la pérdida
de cabezal, hud, bajo el bajante sea cuando menos igual al espacio libre del bajante
y preferiblemente excederla por 6 mm (0.25 pulgadas) de líquido caliente. Si el
cálculo muestra que no se obtiene sello, lo cual es raro en este tipo de platos, se
debe considerar, en el siguiente orden de preferencia, incrementar la altura del
vertedero de salida, o agregar un vertedero de entrada (ver la Figura 9 de este
documento, donde se presenta un esquema) o separar el bajante mediante el uso
de una caja de entrada hueca. Reducir el espacio libre del bajante, hasta 25 mm
(1 pulg) es otra opción a considerar, sujeto a la condición que el llenado del bajante
no se sea excesivo a las condiciones de flujos de diseño. El bajante también debe
ser sellado a flujos mínimos, si es posible. Sin embargo, un bajante no sellado a
flujos mínimos (menor ó igual a la mitad del flujo de diseño) no representa mayores
problemas operacionales y es usualmente aceptado.
Las cajas de entrada hueca deberían ser evitadas a flujos de líquido superiores
a los 28 dm3/s por metro (8000 gph/pie) de diámetro por paso. A estos altos flujos
de líquido, la reversión en la dirección del flujoen el borde del bajante causa una
alta acumulación de líquido aguas abajo del bajante. Este alto cabezal de entrada,
a su vez, origina un vaciado del plato inferior a trvés de las válvulas de las filas de
entrada. Bajo estas condiciones, una mejor solución es la de usar un bajante con
borde perfilado, lo cual se discuté a continuación:
El uso de un bajante con borde perfilado debe considerars en el caso que el rango
de flujos de líquido a manejarse es considerablemente amplio. Este tipo de bajante
reduce la pérdida de cabezal en un espacio libre dado, al compararse con la
obtenida en un bajante perfilado estándar. Sin embargo, como se menciono
previamente, este tipo de bajante no debe usarse en aquellos casos donde se
especifique una caja de entrada hueca o un vertedero de entrada.
El diseño final es aquel que logra sellar el bajante a flujo mínimo y minimiza el
llenado del bajante a los flujos de diseño de vapor y de líquido.
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Area Abierta y Configuración de las Válvulas
A continuación se presentan los lineamientos generales recomendados para
evaluar la configuración ó el arreglo de un plato existente ó para diseñar un plato
nuevo. Es importante señalar que en el caso del diseño de platos nuevos,
generalmente el vendedor se encarga de difinir la configuraciín del plato y de
manejar el detalle de diseño. Siendo recomendable indicarle al fabricante la caida
de presión máxima permisible en el plato y las cargas mínimas y máximas al plato.
Los métodos recomendados para especificar el área abierta o área de las válvulas
en un plato son discutidas en este documento, en la seción “Procedimiento
Detallado de Diseño, Paso 4, Revisión de las Limitaciones de Proceso”.
En general, los platos con baja área abierta presentan una mayor caída de presión,
una eficiencia un poco más alta y una mayor flexibilidad. Una buena aproximación
preliminar del área abierta sería 12% Ao/Ab. Si la caída de presión es crítica,
inserciones especiales de baja Presión en los orificios pueden ser requeridas. Si
el llenado del bajante es excesivo, el espaciamiento entre platos debe ser
incrementado en lugar de utilizar un plato de mayor área abierta. Pero si el
problema no se resuelve de esta manera, se recomienda usar un área abierta
mayor, hasta del 15%; aunque se reduciría la flexibilidad del plato.
El fabricante del plato tipo válvula debe ser informado que se requiere la revision
del arreglo final del plato, con el propósito de verificar si el arratre ha sido
minimizado. Los criterios sobre arrastre Glitsch’s son discutidos en este
documento, en la seción “Procedimiento Detallado de Diseño, Paso 4, Area
Abierta y Configuración”.
El área de desperdicio está definida como el área no perforada que está localizada
a 76 mm (3 pulg) o más del borde de la válvula más cerca. Normalmente, no existe
área de desperdicio en los platos tipo válvula, a menos que una cantidad muy
pequeña de área abierta sea requerida, y parte del plato se deje sin perforar.
Hidráulica del Plato
La caída de presión final en el plato seco generalmente se encuentra dentro del
rango de 25 a 100 mm (1 a 4 pulg) de líquido caliente. El efecto de un incremento
de la caída de presión en el plato seco (reducción del área abierta) en la hidráulica
del plato y en el llenado del bajante pueden ser calculados según el punto 5f del
formato de cálculo.
El llenado del bajante, expresado como un porcentaje del espaciamiento entre
platos, es función de la presión de la torre y no debe exceder los valores
recomendados en la Figura 7. Adicionalmente, en la Tabla 2 se presentan los
criterios aplicables al llenado de los bajantes para torres de sistemas acuosos. Si
el llenado del bajante excede esos valores, deberá incrementarse el
espaciamiento entre platos y/o el diámetro de la torre, para cumplir con ese
requerimiento.
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Si se usan platos de dos pasos, se deben colocar placas deflectoras sobre los
bajantes internos, si el flujo de líquido excede 10 dm3/s (3000gph/pie) por metro
de diámetro por paso. Este criterio se aplica para evitar que el líquido salte a lo
largo del bajante, originandose una inundación prematura (ver documento PDVSA
DP–04–CF–08).
Eficiencia del Plato
Cuando fuese posible se debe utilizar la experiencia pasada como una guía para
determinar la eficiencia del plato. En ausencia de datos, se recomienda asumir que
un plato de este tipo, diseñado de acuerdo al procedimiento descrito en este
documento, tendrá la misma eficiencia de un plato perforado, con 8% Ao/Ab y
orificios de 13 mm (1/2 pulg). La eficiencia de los platos perforados puede
calcularse siguiendo el procedimiento en el documento PDVSA MDP–04–CF–09.
Para cálculos globales de eficiencia de Platos ver documento PDVSA
MDP–04–CF–14.
Transferencia de Calor
El documento PDVSA MDP–04–CF–13 define el procedimiento para calcular el
coeficiente de transferencia de calor para los platos tipo válvula
Estudios para Eliminar “Cuellos de Botella”
En los estudios para eliminar cuellos de botella, la capacidad máxima útil de la torre
debe ser conocida. Para estimar esta capacidad se requiere disponer de
información precisa sobre la capacidad del plato y el comportamiento de la
eficiencia. Si la información requerida no esta disponible, es necesario estimarlas
mediante el uso de técnicas generalizadas como el procedimiento de cálculo que
se decribe a continuación.
7
PROCEDIMIENTO DETALLADO DE DISEÑO
El procedimiento paso a paso para el diseño de un plato tipo válvula se muestra
en los Apéndices I y II “Formato de cálculo de Platos tipo Válvula”. Básicamente,
el procedimiento consiste en asumir un diseño tentativo con la ayuda de los
principios antes mencionados, evaluarlo contra las diferentes limitaciones
operacionales potenciales y luego modificarlo como sea requerido para alcanzar
un diseño óptimo del platoo. La decisión de cómo modificar el diseño tentativo
(cambio de diámetro, espaciamiento, arreglo, etc.) requerirá juicio y aplicación de
las consideraciones básicas de diseño discutidas previamente. El número del
paso de cálculo y de las ecuaciones referidas a continuación son las descritas en
el formato de cálculo.
Cargas de Vapor y Líquido (Paso 1)
Se define como carga de vapor al flujo de vapor que entra al plato y como carga
de líquido al flujo de líquido que sale del plato.
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Esta información es calculada normalmente como parte del balance de masa y
energía de la torre. Si las cargas de líquido y vapor mínimas no han sido
especificadas, se asume 30% del valor de diseño.
En el diseño de sistemas de hidrocarburos pesados/despojadores con vapor (por
ejemplo, corrientes laterales y fondo de destiladoras) la hidráulica del plato
normalmente se evalua asumiendo un flujo de vapor para el plato superior igual
al flujo de vapor de despojamiento más 60% molar (para despojadores de 4 platos)
del total de los vapores de hidrocarburos despojados.Una vez que el plato superior
es diseñado, los platos inferiores pueden necesitar modificaciones debido a la
reducción del flujo de vapor. El diseño óptimo de los platos para estos
despojadores está descrito en el documento PDVSA MDP–04–CF–14.
Espaciamiento entre Platos, Tamaño y Configuración Preliminar (Paso 2)
Areas del Bajante – La velocidad del líquido libre de vapor entrando al bajante
debe estar limirada a aquella calculada con la Figura 6 ó Tabla 2. La Figura 6
puede ser utilizada para todos los sistemas con la excepción de los sistemas cuyos
valores están dados en la Tabla 2. Cuando se usa la Figura 6 no se debe exceder
una velocidad de 0.15 m/s (0.5 pie/s) a la entrada del bajante.
Para sistemas conocidos con formación de espuma, una velocidad muy baja de
entrada al bajante debe ser usada (0.06m/s (0.2 pie/s) aproximadamente), no
existiendo un límite inferior para la velocidad permitida de entrada al bajante. Sin
embargo, si debido al largo tiempo de residencia se acelerará la deposición o
ensuciamiento, se debe considerar el uso de bajantes segmentados o el uso de
material moldeable, deflectores, etc. para así reducir el volumen del bajante.
Para los platos diseñados por el fabricante con vertederos de salida que pueden
doblarse hacia atrás, el área no perforada entre el vertedero y el bajante debe
considerarse como área adicional de separación para los cálculos de velocidad de
entrada al bajante.
La velocidad del líquido libre de vapor saliendo del bajante no deberá exceder a
dos veces la velocidad de entrada obtenida con la Figura 6 , ó 0.18 m/s (0.6 pie/s),
cualquiera sea la menor. Para garantizar una buena distribución del líquido hacia
el plato inferior, el área de salida del bajante debe ser al menos 0.068 As; locual
garantiza que la longitud de la cuerda es al menos 65% del diámetro de la torre
para bajantes tipo cordal. Si el diámetro de la torre excede 1820 mm (6 pie) y el
flujo de líquido requiere un área del bajante igual a 0.068 As, considere el uso de
bajantes segmentados (ver documento PDVSA MDP–04–CF–10 para el
dimensionamiento de bajantes segmentados). Si un bajante segmentado es
usado, este debe tener un ancho mínimo de 152 mm (6 pulg) en la parte más
angosta.
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Con estos datos se puede calcular el área del bajante a ser usada durante el primer
tanteo, sin embargo, las consideraciones del diámetro de la torre pueden requerir
que el área del bajante sea incrementada.
Espaciamiento de los Platos – Un bajo espaciamiento entre platos (entre 457 y
609 mm (18 y 24 pulgadas)) a menudo es más económico. Para el primer ensayo
se puede utilizar un espaciamiento de 457 mm (18 pulgadas) o un valor tomado
de la tabla que se muestra abajo (el que sea más grande). Los valores dados a
continuación son los mínimos, para la mayoría de las aplicaciones, determinados
por consideraciones de mantenimiento y espesor de la viga de soporte.
En casos especiales, se pueden utilizar espaciamientos menores (especialmente
si el número de platos requeridos pueden ser construidos en una carcasa en lugar
de dos); sin embargo, ello dificulta el mantenimiento y requiere el uso de un
pasahombre de más en el plato por paso.
Por otro lado, los requerimientos de llenado del bajante pueden requerir el uso de
un espaciamiento entre platos mayor que el mínimo requerido. Espaciamiento
hasta 910 mm (36 pulg) puede ser usado para permitir una mayor velocidad
superficial del vapor.
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Diámetro de la Torre mm (pie)
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Mínimo Espaciamiento entre Platos, mm
(pulg)***
Servicio
Servicio Sucio
Limpio
1 paso
2 ó más
pasos
v 1520 (5 ó menos)
304 (12)*
457 (18)*
–
1
1
304 (12)*
530 (21)*
457 (18)*
> 1670 v 2300 (5 /2 a 7 /2)
380 (15)*
609 (24)
530 (21)*
> 2430 v 3050 (8 a 10)
457 (18)*
680 (27)
609 (24)
> 3200 v 6000 (10 1/2 a 19 1/2)
> 6090 ** (20 y más)
530 (21)*
760 (30)
680 (27)
*
Sin pasa–hombres entre platos. El mínimo espaciamiento entre platos con pasa–hombre
(manhead) presente es 609 mm (24 pulgadas) ó 152 mm (6 pulg), más que el diámetro del
pasa–hombres, cualesquiera sea el mayor.
**
Para torres de diámetro mayor de 6000 mm (30 pies) se deben utilizar armaduras del tipo
rejilla para facilitar el mantenimiento y una buena distribución de vapor (Ver documento
PDVSA MDP–04–CF–08 donde se muestra un dibujo de una armadura enrejada).
***
Para convertir de mm a pulg., divida entre 25.4.
Diámetro de la Torre – El diámetro preliminar de la torre, Dt, es calculado con la
ecuación (2a). Este valor, posiblemente requiera ajustes hacia arriba o hacia
abajo, cuando se evalue el diametro de la torre contra las limitaciones potenciales
operación. La ecuación (2a) es una ecuación simplificada para el cálculo de la
capacidad de los platos tipo válvula, la cual fue desarrollada a partir de datos
proporcionados por FRI y por datos comerciales sobre platos tipo válvulas y platos
perforados.
Tamaño Preliminar del Plato – El área superficial preliminar, As, es calculada a
partir del diámetro preliminar Dt. En este punto Adi y Ado (Paso 2) deben ser
evaluadas para asegurar que Ado ≥ 0.068As. Si Adi > 0.12As para Platos de paso
simple ó si Adi > 0.10As para platos de 2 pasos, considere el uso de un bajante
inclinado o escalonado. Si la suma de Adi + Ado excede 60% de As, el diámetro
de la torre debe ser incrementado, en cuyo caso KHL, Af y Dt deben ser corregidos,
ya que . KHL es función del flujo de líquido por metro de longitud del vertedero de
salida y cambiará si el diámetro varía. Adicionalmente, para bajantes
segmentados, use la longitud proyectada del vertedero y no la longitud total del
vertedero.
Número de Pasos de Líquido – El número de pasos debe ser seleccionado de
acuerdo con los criterios dados en la Tabla 1.
Si el cambio en el diametro final de la torre, Dt, no es considerable, respecto al
diametro calculado preliminalmente, es probable que el número de pasos
calculados en este punto se mantenga
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Vertederos – Los criterios para la selección de la altura del vertedero y el espacio
libre en el bajante están dados en la Tabla 1. La altura de líquido claro, hc, en el
plato debe ser evaluada a los flujos máximos de líquido, para asegurar el sello del
bajante (Ver discusión previa sobre el sellado del bajante). Si no se puede lograr
el sello, considere la posibilidad de utilizar una mayor altura del vertedero de
salida, una caja de entrada hueca, un menor espacio libre del bajante, ó un bajante
con borde perfilado.
Para las relaciones geométricas del
plato, ver documento PDVSA
MDP–04–CF–10 y las Figuras 9 y 10. de este documento.
Espaciamiento entre Platos, Tamaño y Configuración Final (Paso 3)
Diámetro de la Torre – Para evaluar el diseño preliminar, definido en el paso 2,
contra las limitaciones de inundación por chorro, las diferentes areas de la torre
deben ser calculadas a partir de ese diseño preliminar (ver paso 3a en el formato
de cálculo
Capacidad máxima.– El factor de la carga de vapor correspondiente a la
capacidad máxima es calculada con la ecuación (2c). La relación entre los flujos
de vapor de diseño y la capacidad máxima deben mantenerse por debajo del 90%.
Inundación por chorro.– El factor de la carga de vapor para la inundación por
chorro es calculado con las ecuaciones (3c) o (3d). La relación entre el factor de
la carga de vapor de diseño y el factor de inundación por chorro no debe exceder
los porcentajes recomendados en la Tabla 2. Para sistemas no incluidos en la
Tabla 2, el fabricante debe ser consultado para obtener el valor adecuado.
Probabilidad de una operación exitosa.– La correlación de capacidad dada en
este documento es la más precisa actualmente disponible para platos tipo válvula,
para sistema de hidrocarburos y no–hidrocarburos. Es más precisa y menos
conservadora que las correlaciones suministradas por fabricantes de platos tipo
válvula. Sin embargo, esta correlación debe ser usada con precaución, porque no
considera ningún factor de seguridad. A manera de ilustración, a medida que el
porcentaje de inundación por chorro predicho aumente desde 85 a 90 a 100 a
110%, el porcentaje de los casos en que la torre operará bien varía desde 96 a 91
a 57 a 15%, respectivamente.
Adicionalmente, estas probabilidades están basadas en la suposición que el
llenado del bajante y la velocidad de entrada al bajante son iguales ó menores que
los límites permitidos. Si éste no es el caso, consulte al fabricante. Es importante
mantener los lineamientos y recomendaciones dadas en la Tabla 2 para el
porcentaje de inundación por chorro predicho para usarse en un servicio dado.
Platos con Colectores de Retiro – Un colector de retiro generalmente crea una
gran área de desperdicio (Aw) en el plato. Esta área debe ser tomada en
consideración para el cálculo del área de burbujeo (Ab) y del área libre (Af)
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promedio. La siguiente figura muestra cómo determinar Ab para un plato con un
colector de retiro y Af para un plato debajo del colector de retiro. Debido a que el
área libre es reducida, el espaciamiento entre plato debajo del colector de retiro
puede ser incrementado para favorecer la capacidad.
Ab
S
Af
S/2
Revisión de las Limitaciones del Proceso (Paso 4)
Area Abierta y Configuración – Puesto que el plato tipo válvula es undispositivo
de área abierta variable, no es necesario evaluar el diseño final para verificar si hay
goteo. Sin embargo, los platos tipo válvula pequeña pueden gotear y su ocurrencia
es una función de la fracción del número total de válvulas, las cuales permanecen
abiertas bajo las condiciones de flexibilidad operacional (turndown). Esta
condición se discute en el siguiente punto.
El fabricante de los platos tipo válvula se le debe solicitar evaluar el diseño final
del plato para verificar si hay goteo (Glitsch usa el criterio de que el goteo ocurre
cuando la caída de presión en el plato seco,en pulgadas de líquido caliente,
excede el 20% del espaciamiento entre platos).
Area Abierta y Requerimientos de Flexibilidad Operacional
Hay dos métodos para especificar del área abierta de los platos tipo válvula: (1)
definir el área abierta real o el número de válvulas deseadas con base en los
cálculos de caída de presión efectuados por el diseñador; ó (2) especificar la caída
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de presión máxima en el plato seco requerida para satisfacer los requerimientos
de flexibilidad operacional e indicar al fabricante, en una tabla, las cargas máximas
y mínimas de los platos. Para los diseños nuevos, se prefiere la segunda
alternativa, ya que el diseñador no conoce qué tipo de válvula será usada hasta
que la licitación del equipo sea terminado. Mediante la especificación de la caída
de presión máxima del plato seco, el diseñador puede completar los cálculos de
caída depresión y llenado del bajante y de esta forma determinar el espaciamiento
entre platos a ser usados.
La caída de presión máxima especificada en el plato seco, varía desde,
aproximadamente, 25 hasta 100 mm (1 hasta 4 pulg) de líquido caliente y debe ser
determinada por la flexibilidad operacional de vapor requerida. Los fabricantes
han indicado que los platos tipo válvula trabajan bien (sin fugas, ni goteo)
únicamente cuando una fracción mínima de válvulas están abiertas (f = fracción
del total de válvulas abiertas). Los siguientes valores son los mínimos valores de
f recomendados para evitar el goteo a las condiciones de flexibilidad operacional.
Platos de 1 paso
f = 0.35
Platos de 2 pasos
f = 0.50
Platos de 3 y 4 pasos
f = 0.70
La siguiente ecuación determina el valor de f para las válvulas Koch o Glitsch.
f (1) +
Ǹ
K1 )
K2
ƪ
1,35 t m òm
V20 (min) ò v
ƫ
donde:
V0 (min)
(1)
tm
=
=
=
En unidades
métricas
ǒdm 3ńsǓ min
En unidades
inglesas
ǒpie 3ńsǓ min
10 3 total A o, m2
10 3 total A o, pie 2
K1, K2, m a partir de la Tabla 3
Espesor de la válvula mm (pulg.)
Esta ecuación fue derivada mediante la igualación de las ecuaciones de la caída
de presión en el plato seco parcialmente abierto para el número total de válvulas
(total Ao) y la caída de presión en el plato seco totalmente abierto para una fracción
de válvulas (f).
De esta ecuación podemos determinar la flexibilidad operacional para un plato tipo
válvula, dada la caída de presión en el plato seco a flujos máximos cuando las
válvulas están totalmente abiertas (DPfo) y la fracción deseada de las válvulas
abiertas a flujos mínimos (f).
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V (máx)
t + Flexibilidad operacional + L
+
V L(min)
Ǹ
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ǒ
DP fo ò L 1–f 2
K1
K2
Ǔ
1, 35 f 2 t m ò m
Por lo tanto, la siguiente ecuación puede ser utilizada para determinar la máxima
caída de presión en el plato seco a ser especificada para un plato tipo válvula, si
la flexibilidad operacional es conocida.
DP fo +
1, 35 t 2 f 2 t m ò m
ǒ
ò L 1–f 2
K1
K2
Ǔ
Observe que todas las ecuaciones presentadas anteriormente fueron derivadas
para válvulas GLITSCH y KOCH únicamente. Sin embargo, ellas pueden ser
usadas en diseños nuevos para determinar una caída de presión máxima
razonable en el plato seco, y así especificar la flexibilidad operacional requerida.
Para ello se asume el espesor de las válvulas, densidad del metal de las válvulas
y el espesor de la plataforma del plato. De la Figura 5 se puede estimar una caída
de presión máxima razonable en el plato seco, para un plato tipo válvula típico
como una función de la flexibilidad operacional.
Observe que si la flexibilidad operacional deseada no puede obtenerse con platos
tipo válvula estándares, los fabricantes pueden diseñar platos con válvulas
especiales (por ejemplo, dos etapas de apertura (GLITSCH A–1) ó arreglos
especiales de válvulas (ejemplo: variando el peso de las válvulas) para lograr una
mayor flexibilidad operacional. Debido a que los fabricantes de los platos tipo
válvula tienen estascapacidades de diseño, se sugiere, una vez más, que
únicamente debe especificarse: (1) Una máxima caída de presión razonable en
el plato seco, (2) las cargas al plato y (3) indicar, mediante una nota, que las
pulsaciones de las válvulas deben ser minimizadas a baja capacidad. Esta
información da al fabricante suficiente flexibilidad en el diseño del mejor arreglo
de las válvulas para los requerimientos definidos para los platos. Si la flexibilidad
operacional requerida es muy grande (cerca de 10 a 1), válvulas con dos etapas
de apertura, más costosas (tales como la GLITSCH A–1), deben ser
especificadas.
Cuando se suministre las cargas máximas y mínimas al fabricante de los platos
tipo válvula, la torre debería ser dividida en secciones en el cual la flexibilidad del
vapor en cada sección no sea preferiblemente mayor de 3 ó 4 a 1.
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Además, con el objetivo de asegurar la vida máxima de las válvulas, en todas las
especificaciones de platos tipo válvula debe incluirse una nota que diga que: “el
arreglo de los platos tipo válvula debe ser diseñado de tal forma que se evite las
pulsaciones de las válvulas cuando se opere a cargas mínimas de vapor”. El
fabricante puede lograr esta condición mediante sellado, abriendo menos
agujeros, usando válvulas de varios pesos o cambiando el arreglo de los agujeros.
cálculo del Area Abierta dadas las Dimensiones del Plato tipo válvula
Para válvulas redondas típicas (GLITSH, HYDRONYL, KOCH, etc.), el díametro
del orificio es de aproximadamente 39 mm (1.53 pulg). El área abierta en metros
cuadrados puede ser determinada por la siguiente ecuación:
A o, m 2 (pie) + Número de válvula
F 10
Para válvulas NUTTER (Rectangulares), el cálculo del área abierta es más difícil.
NUTTER hace dos tipos de válvula: (1) una válvula completa,llamada BDP, la cual
tiene aproximadamente 127 mm (5 pulg) de largo y (2)una media válvula, llamada
BDH, la cual tiene aproximadamente 64 mm (2 1/2pulg) de largo. El área abierta
de un plato tipo válvula NUTTER es calculado con la siguiente ecuación:
A o, m 2 (pie) +
(Número de válvulas) (Altura neta de la pata de la válvula) (Kn)
F 11
donde:
Kn
Kn
F10
=
=
=
F11
=
Para válvulas BDP
Para válvulas BDH
Factor cuyo valor depende de la unidades
usadas
Factor cuyo valor depende de la unidades
usadas
En unidades
métricas
245 mm
116 mm
845
En unidades
inglesas
9,66 pulg
4,575 pulg
78.5
10.76
144
Altura neta de la pata de la válvula (net leg lift)= altura total de la pata de la válvula
(gross leg lift) – espesor de la bandeja del plato
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La altura total de la pata de la válvula (gross leg lift) es generalmente definida por
un número que sigue el tipo de válvula. Por ejemplo:
Número de identificación
*
Altura total de la pata de la válvula
mm (pulg.)*
313
375
438
Para convertir de mm a pulg divida entre 25.4
7,94 (0.3125)
9,52 (0.3750)
11,11 (0.4375)
Hidráulica del Plato y Llenado del Bajante (Paso 5)
Esta parte del formato de cálculo permite calcular los diferentes componentes de
la caída de presión y el llenado del bajante. Los valores recomendados para el
llenado de los bajantes expresados como una función del porcentaje del
espaciamiento de los platos, para servicios específicos está dada en la Tabla 2.
Para todos los otros servicios utilice los valores obtenidos de la Figura 7.
Eficiencia de los Platos (Paso 6)
La eficiencia de los platos debe ser calculada por el procedimiento dado en el
documento PDVSA MDP–04–CF–14, suponiendo un diámetro del orificio de 13
mm (1/2pulg) y una relación Ao/Ab de 8%, sin importar el verdadero valor de Ao/Ab
para el plato. El número de platos reales requerido y el número de platos teóricos
se cálcula a partir de este valor de eficiencia.
Información Requerida por el Fabricante de Platos tipo válvula
Una especificación típica de diseño para un plato tipo válvula debe incluir la
especificación de la geometría de todo el plato (altura de los vertederos espacio
libre del bajante, altura del bajante, etc), pero no requiere información sobre el tipo
y el número de válvulas a ser usadas en el plato.
En su lugar, se debe suministrar una tabla con los valores de las cargas máximas
y mínimas de líquido y vapor al plato con sus densidades para las diferentes
secciones de la torre. Adicionalmente debe incluir las siguientes notas con los
dibujos del plato:
Notas de los dibujos:
1.
El número de válvulas en un plato dado en cada sección de la torre
debería ser diseñado de tal forma que la caída de presión en el plato seco
a carga máxima de vapor esté cerca pero no exceda los valores
siguientes en mm (pulg) de líquido caliente.
Número de Platos
(lista)
Máxima caída de presión en el plato seco
(lista)
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2.
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El arreglo de las válvulas debería ser diseñado para evitar pulsación de las
válvulas a cargas mínimas de vapor en cada sección. Esto es para asegurar
la vida máxima de las válvulas.
Para todas las especificaciones de los platos tipo válvula, sea o no el área
de la válvula especificada, las siguientes notas deben ser incluidas:
3.
Todos los dibujos de los platos tipo válvula deben ser sometidos a la revisión
del propietario, antes que la aprobación para construcción sea otorgada.
4.
Las válvulas deben ser construídas sin orificios a menos que se especifique
otra cosa.
5.
El diseño mecánico de los platos y la selección del material debe estar de
acuerdo con con los manuales técnicos de PDVSA..
6.
El fabricante debe evaluar el arreglo para verificar las limitaciones del
“arrastre”.
Otros tipos de Platos tipo válvula
Algunos fabricantes hacen platos cuyos orificios aparentan ser válvulas, pero se
mantienen fijas en posición totalmente abiertas (ejemplo,GLITSCH V–0, NUTTER
V–GRID). La flexibilidad operacional de estos dispositivos es generalmente mejor
que la de los platos perforados, pero no tan buenos como la de los de los platos
tipo válvula; pero si menos costosos
También éstos son generalmente menos costosos que los platos tipo válvula.
Pruebas en los platos tipo NUTTER V–GRID están documentadas en un reporte
de R&D (EE.22E.73).
“KOCH” fabrica platos tipo válvulas, conocidos como, “Flexi–perf”, el cual consiste
de válvulas y cubiertas de orificios perforados. La flexibilidad operacional de este
plato se encuentra entre el plato perforado y el plato tipo válvula y es menos
costoso que el plato tipo válvula.
Hay otros fabricantes que hacen platos con válvulas propias (como Wyatt,
Metawa). En general, las ecuaciones presentadas en el formato de cálculos de
este documento pueden ser usadas para diseñar cualquier plato tipo válvula, aun
cuando el método para el cálculo de la caída de presión en el plato seco (y por lo
tanto la presión total en el plato y el llenado del bajante) difiera plato a plato. Los
fabricantes de platos pueden ser contactados para mayor información en relación
al diseño y uso de platos tipo válvula no cubiertos en este documento.
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Platos en Cartuchos
Para torres de diámetros pequeños ( 760 mm (2.5 pie) de diámetro) es más
conveniente tener juegos de platos prefabricados de tal forma que ellos puedan
ser insertados en una carcasa de la torre. Esto elimina la necesidad de soldar
anillos de soportes en un área pequeña y facilita el mantenimiento. Varios
fabricantes ofrecen estos platos prefabricados en cartuchos, pero nuestra
experiencia muestra que los platos “NUTTER CARTRIDGE” son superiores a los
platos de la competencia. Esto se debe a que este tipo de plato usa un tipo de metal
para sellar los anillos que resulta en un mejor sellado de la circunferencia que los
otros dispositivos en el mercado.
Los platos estándares del tipo NUTTER CARTRIDGE se encuentran disponibles
en el mercado para torres de diámetro interno que van desde 304 hasta775 mm
(12 hasta 30.5 pulg). El panel del plato puede ser equipado con válvulas BDH de
NUTTER, NUTTER V–GRID, u orificios perforados. La Tabla 4 suministra
información para cada paquete de plato estándar tipo “NUTTER CARTRIDGE”.
Note que el diseñador tiene la opción de especificar cualquier altura del vertedero,
espacio libre del bajante y el espaciamiento entre platos queel desee. El también
puede especificar el número de válvulas BDH o V–GRIDpor plato, mientras que
éstas sean menor que el número máximo especificado en la Tabla 4.
Los programas de simulación comerciales disponibles en el mercado no pueden
ser utilizados directamente para diseñar este tipo de platos en cartuchos, ya que
estos tienen un area de desperdicio y bajantes no convencionales. En estos casos
es mejor consultar a los fabricantes de platos al respecto.
El área de burbujeo, área del bajante y longitud del vertedero (la cual es también
la longitud en el bajante excepto para diseños de dos bajantes inclinados) listados
en la Tabla 4 pueden ser usados, solamente, para propósitos de cálculo de diseño.
El área libre es igual al área de burbujeo más el área del bajante (usar el área
promedio del bajante en el diseño de bajantes inclinados).
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NOMENCLATURA
A
Ab
Adi
Ado
Af
=
=
=
=
=
Ao
As
Aw
c
D
Dt
Eo
=
=
=
=
=
=
=
Area , m2 (pie2)
Area de burbujeo, m2 (pie2) (ver Figura 9.)
Area de entrada al bajante, m2 (pie2)
Area de salida del bajante, m2 (pie2)
Area libre promedio de la torre, m2 (pie2) (área superficial menos el promedio
aritmético de las áreas de entrada y salida del bajante(s) arriba del plato menos el
área de desperdicio); para platos de pasos múltiples, utilice el valor más pequeño
de Af (ver Figura 10.). Para platos debajo de la caja de retiro, ver “Procedimiento
Detallado de Diseño, Paso 3, Platos con Colectores de Retiro”
Area abierta, m2 (pie2)
Area (total) superficial de la torre (total), m2 (pie2)
Area de desperdicio, m2 (pie2) (normalmente, cero para estos platos).
Espacio entre el plato y el bajante de entrada al plato, mm (pulg)
Diámetro, mm (pie)
Diámetro preliminar, mm (pie)
Eficiencia global porcentaje, %
Fi
=
Factor que depende de las unidades usadas (ver tabla al final)
f
G
H
hc
hd
hed
hi
ht
hud
hwi
hwo
KHL
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
Kn
Ksm
=
=
K1
K2
L
LL
LL(min)
=
=
=
=
=
Fracción de las válvulas abiertas a condiciones de flexibilidad operacional
Flujo másico del vapor, kg/s (lb/s)
Espaciamiento entre platos, mm (pie)
Altura del líquido claro en el plato, mm (pulg) de líquido caliente
Llenado del bajante, mm (pulg) de líquido caliente
Caída de presión efectiva en plato seco, mm (pulg) de líquido caliente
Cabezal de entrada al plato, mm (pulg) de líquido caliente
Caída de presión total en el plato, mm (pulg) de líquido caliente
Caída de presión en el bajante, mm (pulg) de líquido caliente
Altura del vertedero de entrada, mm (pulg)
Altura del vertedero de salida, mm (pulg)
Espaciamiento entre platos – factor de capacidad de flujo de líquido,
adimensional (ver Figura 1.)
Constante para el cálculo de área abierta para válvulas rectangulares NUTTER
Tensión superficial – factor de capacidad de flujo de líquido, adimensional (ver
Figura 3.)
Coeficiente para DPpo (ver Tabla 3)
Coeficiente para DPfo (ver Tabla 3)
Flujo másico de líquido, kg/s (lb/s)
Flujo de líquido, (pie3/s) a las condiciones de operación (Sistema Inglés)
Flujo mínimo de líquido, pie3/s a condiciones de operación (Sistema inglés)
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lfp
=
li
lo
lud
Np
DPfo
=
=
=
=
=
DPpo
=
QL
QL(min)
S
=
=
=
t
tm
Vdi
Vf
Va
=
=
=
=
=
VL(Lim)
=
VL(Lim)
=
Vo
VL(Min)
=
=
mL
ρL
ρm
ρv
sL
sstd
=
=
=
=
=
=
g
=
Indice manual
Indice volumen
Indice norma
Longitud de la trayectoria del flujo (distancia entre los bajantes de entrada y
salida, mm (pie) (ver Figura 9.)
Longitud del vertedero de entrada, mm (pulg) (ver Figura 9.)
Longitud del vertedero de salida , mm (pulg) (ver Figura 9.)
Longitud del borde del fondo del bajante, mm (pulg) (ver Figura 9.)
Número de pasos de líquido
Caída de presión en el plato seco, con las válvulas completamente abiertas, mm
(pulg) de líquido caliente
Caída de presión en el plato seco, con las válvulas parcialmente abiertas, mm
(pulg) de líquido caliente
Flujo de líquido dm3/s (pie3/s) a condiciones de operación
Flujo mínimo de líquido dm3/s (pie3/s) a condiciones de operación
Distancia entre el fondo de la bandeja de retiro y el plato inferior. Ver
“Procedimiento Detallado de Diseño”, Paso 3, “Platos con Colectores de Retiro”
Relación de flexibilidad operacional = V L (máx)/VL (min0
Espesor del metal de la válvula, mm (pulg) (ver Tabla 3)
Velocidad permitida del líquido claro en la entrada del bajante, m/s (pie/s)
Velocidad del vapor, basado en el área libre promedio de la torre m/s (pie/s)
Velocidad permitida del vapor basada en el área superficial de la torre, m/s (pie/s)
3 pie 3
òV
Carga de vapor de diseño + dm
òL * òV
s
s
ǒ ǓǸ
Capacidad máxima de vapor dependiente de las propiedades del sistema, dm3/s
(pie3/s)
Velocidad del vapor a través del área abierta, m/s (pie/s)
Velocidad del vapor a través del área total abierta a cargas mínimas de vapor m/s
(pie/s)
Viscosidad del líquido a condiciones de operación, mPa. s (cp)
Densidad del líquido a condiciones de operación, kg/m3 (lb/pie3)
Densidad del metal de la válvula, kg/m3 (lb/pie3) (ver Tabla 3)
Densidad del vapor a condiciones de operación, kg/m3 (lb/pie3)
Tensión superficial del líquido a condiciones de operación mN/m
Tensión superficial estándar del líquido, nM/m (ver Figura 2.)
ǒ
1,68*
10
0,244
ǒmLǓ0,55
Ǔ
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9
Indice manual
Indice volumen
Indice norma
F2 = (Fig. 8.)
En unidades
métricas
25,4
En unidades
inglesas
1,0
F8 = (Ec. 3c)
0,088392
0,29
F9 = (Ec. 3d)
0,06096
0,20
F10
845
78,5
F11
10,76
144
PROGRAMAS DE COMPUTACION
En PDVSA se encuentran disponibles simuladores de proceso, tales como
PROII de la empresa Simulation Sciences Inc. and Hysim de la empresa
Hyprotech, que permiten un diseño preliminar de platos tipo válvulas.
El simulador PROII en su sección de hidráulica de columnas cuenta con una
opción de dimensionamiento y evaluación de platos tipo válvulas que puede
utilizarse para predimensionar dichos platos.
Fabricantes como “KOCH”, GLISHT, SULZER, NUTTER etc.suministran
programas que permiten el calculo preliminar del plato.
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Indice norma
TABLA 1. PRINCIPIOS DE DISEÑO DE PLATOS TIPO VALVULA
Características de
Diseño
1. Tamaño
de
Válvulas
Configuración
Valores
Sugeridos
Rango
Permitido
las
y
a. Relación del área
abierta a área de
burbujeo,
Ao/Ab,
porcentaje
8 a 12
5 a 15
b. Caída de presión en
el plato seco, hed,
mm (pulg) de líquido
caliente
75 mm
(3 pulg)
25 a 100 mm
(1 a 4 pulg)
Comentarios
El área abierta no necesita ser especificada por el
diseñador. En su lugar; una tabla con las cargas y la caída
de presión máxima permitida en el plato seco puede ser
especificada y el fabricante del plato seleccionará el
número y el tipo de válvula requerida (Ver discusión en la
caída de presión en el plato seco). En general, una menor
área abierta da una mayor caída de presión, una eficiencia
un poco mejor y una mayor flexibilidad.
Buena
Como fue discutido en el texto, la caída de presión máxima
requerida en el plato seco es una función del rango de
flexibilidad operacional. La Figura 5. puede ser usada para
obtener un valor aproximado para especificar válvulas
típicas, aun cuando un rango de flexibilidad operacional
puede ser alcanzado con una menor caída de presión en el
plato seco, si válvulas o arreglos especiales son usados
por los fabricantes.
Regular
c. Tamaño de la válvula
y arreglo
Dado por el fabricante
d. Distribución de las
válvulas
El área abierta debe ser distribuida uniformemente en el
área de burbujeo. No se deben colocar válvulas a una
distancia menor de 50 mm (2 pulg) del bajante.
e. Area de burbujeo Ab
f.
40 a 90%
de As
Eficiencia del plato
g. Obturación
Válvulas
Calidad de
los Datos
Respaldo
La selección de la relación Ao/Ab (del rango dado arriba)
debería ser tal que el área de burbujeo sea maximizada.
Ab/As menor de 40% o mayor de 90% no deben ser
usadas, porque se encuentran fuera del rango donde existe
información disponible. Para platos que tienen un área
considerable de desperdicio, la relación Ab/As está basada
en la división de (Ab + An) por As, siempre que el área de
desperdicio se encuentre uniformemente distribuida en el
plato.
Buena
La eficiencia del plato tipo válvula es mejor o igual a aquella
del plato perforado, siempre que no exista arrastre o
inundación. La eficiencia debe ser calculada con el
procedimiento dado en el documento PDVSA
MDP–04–CF–14, suponiendo un diámento de orificio igual
a 13 mm (1/2 pulg) y una relación Ao/Ab de 8% sin importar
el valor real de la misma.
de
Calculada
La obturación no es requerida generalmente, a menos que
la torre esté siendo diseñada para un servicio futuro de
mayor capacidad o si algunos de los platos tienen carga de
vapor menor en el resto de la torre; (como los platos
superiores de absorbedoras y detanizadoras y los platos
inferiores de despojadores con vapor para hidrocarburos
pesados). Para mantener una mejor eficiencia, obture
uniformemente dentro del área de burbujeo, no en los
alrededores de la periferia.
Buena
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Características de
Diseño
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Valores
Sugeridos
Rango
Permitido
Indice volumen
Indice norma
Comentarios
Calidad de
los Datos
Respaldo
2.
Espaciamiento
entre platos
304–760 mm
12 a 30 pulg)
203–910 mm
(8 a 36 pulg)
Generalmente es económico utilizar los valores mínimos,
limitados por el llenado de los bajantes y los requerimientos
de mantenimiento. Utilice espaciamiento variable para
compensar los cambios de carga de una sección a otra y
así minimizar la altura de la torre.
Buena
3.
Número de pasos de
líquido
1
1–4
Para diámetros menores o iguales a 1500 mm Regular
líquido (5 pie), utilice un solo paso. Para diámetros mayores
de 1500 mm (5 pie), utilice 2 pasos si el flujo de líquido
excede 17 dm3/s por metro (5000 gph/pie) de diámetro y de
1 paso si el flujo de líquido es igual o menor de 17 dm3/s
por metro (5000 gph/pie) de diámetro. Para el diseño final,
utilice el número de pasos que minimiza el costo total de la
torre (ej: diámetro y altura de la torre) Cuando la distancia
lineal entre los bajan tes excede 4500 mm (15 pie), se
deben usar platos de paso múltiple o escalonados.
Regular
4.
Bajantes
Vertederos
Calculada
La velocidad de entrada al bajante debe tener un valor
inferior al determinado por la Figura 6. o el dado en la Tabla
2, cualquiera sea el menor. A medida que la densidad del
vapor se acerca a la densidad del líquido, la separación del
vapor se hace más difícil y una mayor área del bajante
debe ser utilizada (menor velocidad de entrada al bajante).
Esto es especialmente crítico para torres que operan a
presiones mayores de 1400 kPa manométrica (200 psig).
Para sistemas espumosos, utilice velocidades de
entrada al bajante muy bajas ( 0.06 m/s) (0.2 pie/s).
Buena
Segmentado
La longitud de la cuerda debería ser al menos 65% del
diámetro del plato para una buena distribución del líquido.
Bajantes inclinados pueden ser utilizados para altos flujos
de líquido, con velocidades máximas de salida de dos
veces la velocidad de entrada ó 0.18 m/s (0.6 pie/s),
cualquiera sea menor. Alternativamente, para proveer
mayor área de burbujeo (y mayor capacidad), se pueden
usar bajantes segmentados (de arco modificado, de 6 pulg
de ancho), pero son algo más costosos.
Buena
203 mm
(8 pulg)
mínimo
Cada vez que el flujo de líquido exceda 10 dm3/s por metro
(3000 gph/pie) de diámetro por paso, utilice una placa
deflectora para torres para evitar mezclado de 355 a 406
mm (14 a 16 pulg), sostenida a lo largo de la longitud en el
centro del bajante interno y extendiendo la longitud del
bajante, para prevenir posible sobresalto por espuma que
entre al bajante desde lados opuestos. La base de la placa
deflectora para evitar mezclado debería estar al nivel de los
vertederos de salida.
Buena
0–100 mm
(0–4 pulg)
La altura del vertedero puede variar con el flujo de líquido
para dar un cabezal total de líquido en el plato (hc) en el
rango de 50 a 100 mm (2 a 4 pulg). Valores menores son
sugeridos para torres de vacío y valores mayores para
casos donde se requiera un mayor tiempo de residencia.
Una altura excesiva del vertedero de salida puede causar
una fuga prematura y por lo tanto debe ser evitada.
Buena
y
a. Velocidad permitida
en la entrada del
bajante, m/s (pie/s) de
líquido claro
b. Tipo de bajante
Tipo de
cuerda
c. Ancho del bajante
Interno (entrada y
salida)
deflectores
para evitar mezclado
d. Altura del vertedero
de salida
50 mm
(2 pulg)
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Calidad de
los Datos
Respaldo
Valores
Sugeridos
Rango
Permitido
38 mm
(1,5 pulg)
25 mm
(1 pulg y más)
Ajuste el espacio libre para que de una caída del cabezal
de aproximadamente 25 mm pulg.) y mas (1 pulg). Valores
más altos pueden ser utilizados si es necesario para
garantizar el sello del bajante. Si existen flujos altos de
líquido, considere el uso de bajantes perfilados con una
caja de receso o un vertedero de entrada. La pérdida de
cabezal con un borde de bajante perfilado no debe exceder
de 38 mm, para prevenir velocidades excesivas de líquido
en el lado de entrada al plato.
Buena
Sello del bajante
Vertedero de
entrada o
caja de
entrada
hueca
En la mayoría de los casos, el nivel del líquido sobre el
plato puede ser lo suficientemente alto para sellar el
bajante mediante el uso de un vertedero de salida. Sin
embargo, si la suma de la altura del líquido claro en la
entrada del plato (hi) y la pérdida de cabezal (hud) en el
bajante es menor que el espacio libre del bajante a las
capacidades máximas, el bajante no será sellado. Si esto
ocurre, considere la posibilidad de incrementar la altura del
vertedero de salida o use un vertedero de entrada o una
caja de entada de receso. Vertedero de entrada además de
llenado del bajante en algunos casos pueden ser deseadas
en platos de 3 y 4 pasos para asegurar una distribución
uniforme del líquido. Las cajas de entradas de receso son
más costosas, pero pueden ser necesarias en algunos
casos cuando un sello operante requiere una altura
excesiva del vertedero de salida. También es deseable
tener sellado el bajante a las capacidades mínimas.
Buena
g. Llenado del bajante
como
%
del
espaciamiento entre
platos
Ver
comentarios
Ver Figura 7. para sistemas de hidrocarburos y criterios en
la Tabla 2 para sistemas acuosos
e. Espacio
bajante
f.
libre
del
Comentarios
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TABLA 2. CRITERIOS DE DISEÑO PARA TORRES ESPECIFICAS
Torres para Hidrocarburos Livianos y Otros
Sistemas no Acuosos*
Porcentaje de Inundación por Chorro (Jet
flood) (Ver Ec. 3c)
Desmetanizadoras (y sistemas donde gL > 2,0)
70
Deetanizadoras
80
Absorbedoras y deetanizadoras;
absorbedor–depropanizadora
90
Separadores etano/etileno, separadoras
despropanizadoras, C3/C4
85
Absorbedores de hidrocarburos (P w 3450 kpa
man (500 psig))
80
Absorbedores de hidrocarburos (P < 3450 kpa
man (500 psig))
85
Otros sistemas de hidrocarburos
90
Sistemas no hidrocarburos (gL < 40 mN/m
(dinas/cm))
90
Sistemas no hidrocarburos (gL w 40 mN/m
(dinas/cm))
Usar una correlación para sistemas
acuosos, donde aplique. En caso contrario
consultar a fabricantes de platos.
Torres para Hidrocarburos pesados *
Porcentaje de Inundación por Chorro
(Jet flood) (Ver Ec. 3c)
Fraccionamiento
Critico
Fraccionamiento
No Critico
Destiladoras atmosféricas, corrientes de
despojadores para destilación atmosférica al
vacío
90
95
Fraccionadores de craqueo catalítico;
fraccionadores primarios de craqueo con
vapor
90
95
Prefraccionadores, torres de vaporización
súbita (“flash”)
90
95
v80
80 a 85
50
50
Destilación al vacío
Despojadores de fondo para destiladoras
atmosféricas y al vacío
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TABLA 2 (CONT.)
Sistemas Acuosos
% de Inundación
(Ec. 3d) Chorro
Velocidad de
Entrada en el
Bajante, m/s
(pie/s)**
% de Llenado del
Bajante
Despojadores con Cáustica
y amina
60
0.09 (0.30)
40
Regeneradores de amina
75
0.075 (0.25)
50
Lean
60
0.075 (0.25)
40
Bulk
40
0.10 (0.35)
40
Lean
70
0.075 (0.25)
50
Bulk
60
0.11 (0.35)
50
Despojadores de aguas
ácidas
75
0.11 (0.35)
40
Secciones de lavado de
agua
75
012 (0.40)
50
Otros líquidos
acuosos/despojadores con
vapor
80
0.12 (0.40)
50
Absorbedores Catarcarb:
Despojadores Catarcarb:
Otros sistemas acuosos consulte suplidores.
*
**
Para el criterio de velocidad de entrada en el bajante y llenado del bajante, ver los puntos
4a y 4g de la Tabla 1.
Para convertir m/s a pie/s divida entre 0.3048
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TABLA 3. ECUACIONES PARA DETERMINAR LA CAIDA DE PRESION EN EL PLATO
SECO PARA PLATOS TIPO VALVULAS (1,2)
Válvulas Parcialmente Abiertas
DP po + 1, 35 t m ǒò mńò LǓ ) K 1 V 2o ǒò Vńò LǓ
Ec. (4a)
Válvulas Completamente Abiertas
DP fo + K 2 V2o ǒò Vńò LǓ
Ec. (4b)
COEFICIENTE PARA LA CAIDA DE PRESION EN EL PLATO SECO (SISTEMA METRICO)
K2(4)
K1
Espesor de la Bandeja
2,0 mm
2,8 mm
3,5 mm
6,0 mm
Tipo de Válvula
Normal
55
281
245
221
163
Vacío(3)
27
137
137
137
–
(SISTEMA INGLES)
K2(4)
K1
Espesor de la Bandeja
0,074”
0,104”
0,134”
0,25”
Tipo de Válvula
Normal
0.2
1,05
0,92
0,83
0,58
Vacío(3)
0.1
0,50
0,50
0,50
–
Densidad del Metal de las Válvulas
Espesor de la Válvula
rm, kg/dm3
rm, (lb/pie3)
Catálogo
tm, pulg.
Acero al Carbón
7,7
480
20
0,037
Acero Inoxidable
8,2
510
18
0,050
Niquel
8,9
553
16
0,060
Monel
8,8
553
14
0,074
Titanio
4,5
283
12
0,104
Hasteloy
9,0
560
10
0,134
Aluminio
2,7
168
8
0,250
Cobre
9,0
560
Plomo
11,3
708
Metal
NOTAS:
1. Basados en válvulas Glitsch, pero también aplica a las válvulas Koch. El número de las ecuaciones
se refiere al formato de cálculos. Use el valor dado por la ecuación (4a) ó (4b), cualquiera sea el
mayor.
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2. Para la aplicación de los símbolos, ver la Nomenclatura.
3. Contiene inserto especial en los orificios para aplicaciones de baja caída de presión.
4. Valores de K2 para otras válvulas
Válvulas Hydronyl : K 2 +
150 mm de líquido caliente (0, 55 pulg. de líquido caliente)
Válvulas Nutter, Malla–V, y Glitsch V–0 : K 2 +
ǒmńsǓ2
ǒpieńsǓ2
101 mm de líquido caliente (0, 37 pulg. de líquido caliente)
5. Para convertir pulg. en mm multiplique por 25,4
ǒmńsǓ 2
ǒpieńsǓ 2
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TABLA 4. DATOS DEL PAQUETE DE PLATOS ESTANDARES NUTTER
Diámetro
Máx. de la
Torre (4)
Diámetro
Mín. de la
Torre (4)
248
330
305
5
362
395
370
6
5
321
395
370
0,0099
10
8
298
395
370
0,0674
0,0075
10
8
286
395
370
6
0,0756
0,0049
10
8
257
395
370
7
0,0567
0,0214
7
6
381
445
420
8
0,0658
0,0185
12
10
362
445
420
9
0,0795
0,0147
12
10
362
450
425
10
0,0873
0,0122
12
10
333
450
425
11
0,1039
0,0088
16
14
308
450
425
12
0,0866
0,0276
12
12
416
495
470
13
0,1033
0,0210
14
12
394
495
470
14
0,1192
0,0149
19
16
365
495
470
15
0,1342
0,0094
19
17
327
495
470
16
0,1458
0,0054
24
20
286
495
470
17
0,1657
0,0141
32
28
381
570
545
18
0,0772
0,0535
9
8
549
605
580
19
0,0973 (1)
0,0447
18
16
549(2)
605
580
20
0,1349
0,0367
18
16
514
605
580
21
0,1503 (1)
0,0305
25
21
514(2)
605
580
22
0,1619
0,0283
27
24
486
605
580
23
0,1779
0,0242
27
24
445
605
580
24
0,1904
0,0190
32
28
419
605
580
25
0,2024
0,158
32
28
394
605
580
Nº
Indice
AB, m2 (3)
1
0,0340
0,0065
5
4
2
0,0406
0,0156
6
3
0,0525
0,0130
4
0,0620
5
ADC, m2 (3)
Nº Máx. de
Válvulas BDH
Nº Máx. de
Unidades V–Grid
Longitud del
Vertedero mm
(4)
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Indice volumen
Indice norma
Diámetro
Máx. de la
Torre (4)
Diámetro
Mín. de la
Torre (4)
467
735
710
52
400
735
710
44
40
603
750
725
0,0517
44
40
587
750
725
0,2378
0,0451
44
40
568
750
725
31
0,2592
0,0391
44
40
549
750
725
32
0,2741
0,0327
52
47
527
750
725
33
0,2889
0,0269
52
47
502
750
725
34
0,3010
0,0216
52
47
473
750
725
35
0,3177
0,0164
60
54
441
750
725
36
0,3289
0,0119
60
54
403
750
725
37
0,2750
0,0394
56
51
552
760
735
38
0,3368
0,0223
52
47
492
775
770
Nº
Indice
AB, m2 (3)
ADC, m2 (3)
26
0,2889
0,0215
52
47
27
0,3382
0,0118
58
28
0,2155
0,0584
29
0,2281
30
Nº Máx. de
Válvulas BDH
Nº Máx. de
Unidades V–Grid
Longitud del
Vertedero mm
(4)
NOTAS:
1. Area promedio del bajante con un diseño de bajante inclinado.
2. Para índice Nº 19; longitud por debajo de el bajante ` 514 mm (20,25 pulg). Para el índice Nº 21;
longitud por debajo de el bajante ` 445 mm (17,50 pulg).
3. Para convertir de m2 a pie2 divida entre (0,3048)2 ` 0,0929
4. Para convertir de mm a pulg divida entre 25,4
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Fig 1.a FACTORES KHL PARA LAS ECUACIONES DE INUNDACION DE CHORRO
(SISTEMA DE HIDROCARBUROS)
Fig 1b FACTORES KHL PARA LAS ECUACIONES DE INUNDACION DE CHORRO
(SISTEMAS ACUOSOS)
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Fig 2. TENSION SUPERFICIAL ESTANDAR
Fig 3. FACTOR Ksm PARA LAS CORRELACIONES DE INUNDACION POR CHORRO
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Fig 4. COMPARACION ENTRE LOS PLATOS PERFORADOS Y TIPO VALVULA
(EFICIENCIA DEL PLATO VS FLUJO DE VAPOR A REFLUJO TOTAL)
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Fig 5. CAIDA DE PRESION EN EL PLATO SECO NECESARIA PARA LOGRAR LA
FLEXIBILIDAD OPERACIONAL REQUERIDA(1)
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Fig 6. VELOCIDAD PERMITIDA DE ENTRADA AL BAJANTE
(No extrapolar. Usar 0.15 m/s (0.5 pie/s))
Fig 7. LLENADO PERMITIDO DEL BAJANTE PARA PLATOS TIPO VALVULA
(PARA TODOS LOS SISTEMAS NO CUBIERTOS EN LA TABLA 2)
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Fig 8. BALANCE DE PRESION PARA UN PLATO TIPO VALVULA DE DOS PASOS
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Fig 9. NOMENCLATURA DE LOS PLATOS
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Fig 10. DEFINICIONES DE AREA LIBRE
PLATOS DE UN SOLO PASO
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APENDICE I
FORMATO DE CALCULO PARA PLATOS TIPO VALVULA (PARTE 1 DE 10)
.– Paso 1
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FORMATO DE CALCULO PARA PLATOS TIPO VALVULA (PARTE 2 DE 10)
(a) Líquido al Plato (Cont.)
3
Flujo de Líquido, QL, dm + 1000 L
ò
s
Ec. (1b)
L
.– Paso 2
Ec. (2b)
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FORMATO DE CALCULO PARA PLATOS TIPO VALVULA (PARTE 3 DE 10)
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FORMATO DE CALCULO PARA PLATOS TIPO VALVULA (PARTE 4 DE 10)
.– Paso 3
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FORMATO DE CALCULO PARA PLATOS TIPO VALVULA (PARTE 5 DE 10)
(Ver doc. PDVSA MDP–04–CF–10)
(Ver doc. PDVSA MDP–04–CF–10) i; mm
(Ver doc. PDVSA MDP–04–CF–10)
(c) Inundación por chorro (Ver Figuras 1 a 3 )
Longitud del vertedero externo m = λo/1000
(Use λo también para platos de 2 pasos, no
use vertedero interno longitud λo*). Para bajantes segmentados, use la cuerda que une
los extremos de los bajantes segmentados.
QLW dm3/s por metro de vertedero externo
por paso
KHL, espaciamiento entre platos – factor de
capacidad de flujo de líquido
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FORMATO DE CALCULO PARA PLATOS TIPO VALVULA (PARTE 6 DE 10)
= 0.06096
.– Paso 4
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FORMATO DE CALCULO PARA PLATOS TIPO VALVULA (PARTE 7 DE 10)
K1 = Coeficiente para el cálculo de DPpo (Tabla 3)
K2 = Coeficiente para el cálculo de DPfo (Tabla 3)
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FORMATO DE CALCULO PARA PLATOS TIPO VALVULA (PARTE 8 DE 10)
.– Paso 5
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FORMATO DE CALCULO PARA PLATOS TIPO VALVULA (PARTE 9 DE 10)
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FORMATO DE CALCULO PARA PLATOS TIPO VALVULA (PARTE 10 DE 10)
(g) Sellado del bajante, hud, (Cont.)
.– Paso 6
Eficiencia global, E0 (documento PDVSA
MDP–04–CF–14)
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APENDICE II
FORMATO DE CALCULO PARA PLATOS TIPO VALVULA (PARTE 1 DE 10)
.– Paso 1
Carga de vapor G, lb/h
Flujo de vapor pie3/s =
G
3600ò V
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FORMATO DE CALCULO PARA PLATOS TIPO VALVULA (PARTE 2 DE 10)
(a) Líquido al Plato (Cont.)
.– Paso 2
Ec. (2b)
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FORMATO DE CALCULO PARA PLATOS TIPO VALVULA (PARTE 3 DE 10)
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FORMATO DE CALCULO PARA PLATOS TIPO VALVULA (PARTE 4 DE 10)
.– Paso 3
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FORMATO DE CALCULO PARA PLATOS TIPO VALVULA (PARTE 5 DE 10)
(Ver doc. PDVSA MDP–04–CF–10)
i;
pulg
(Ver doc. PDVSA MDP–04–CF–10)
(c) Inundación por chorro (Ver Figuras 1 a 3 )
Longitud del vertedero externo m = λo/1000
(Use λo también para platos de 2 pasos, no
use vertedero interno longitud λo*). Para bajantes segmentados, use la cuerda que une
los extremos de los bajantes segmentados.
QLW dm3/s por metro de vertedero externo
por paso
KHL, espaciamiento entre platos – factor de
capacidad de flujo de líquido
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FORMATO DE CALCULO PARA PLATOS TIPO VALVULA (PARTE 6 DE 10)
.– Paso 4
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FORMATO DE CALCULO PARA PLATOS TIPO VALVULA (PARTE 7 DE 10)
K1 = Coeficiente para el cálculo de DPpo (Tabla 3)
K2 = Coeficiente para el cálculo de DPfo (Tabla 3)
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FORMATO DE CALCULO PARA PLATOS TIPO VALVULA (PARTE 8 DE 10)
.– Paso 5
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FORMATO DE CALCULO PARA PLATOS TIPO VALVULA (PARTE 9 DE 10)
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FORMATO DE CALCULO PARA PLATOS TIPO VALVULA (PARTE 10 DE 10)
(g) Sellado del bajante, hud
.– Paso 6
Eficiencia global, E0 (documento PDVSA
MDP–04–CF–14)