Diseño del sistema de
descarga a la atmósfera
Diseño del sistema de descarga a la atmósfera
Evaluar el caudal máximo (simultaneidad)
Casos:

Falla de utilities: complejo de analizar. Puede afectar a todo el
establecimiento industrial. (Corte total o parcial de energía o agua de
enfriamiento)

Incendio: Considerar la máxima simultaneidad. En ausencia de otra
información, se considera que el área afectada por el incendio se limita a
una superficie de 230 a 460 m2 (API Std 521 Ed 2007 Secc 7.1.2)
Diseño del sistema de descarga a la atmósfera
Descarga directa a la atmósfera
Cuando no existe un sistema de flare (ej: gasoductos, plantas
de almacenaje de LPG)
Potenciales problemas a analizar:
•No formar mezclas inflamables a nivel de suelo.(analizar con
modelos de dispersión o con gráficos del API 521.) Se requiere una
buena velocidad en la descarga. En caso de ser necesario, agregar
válvulas de seguridad escalonadas para manejar descargas
pequeñas)
•No superar niveles de toxicidad a nivel de suelo
(ej gases con SH2) Analizar con modelos de dispersión.
•En caso de ignición, no superar niveles admisibles de
radiación
Diseño del sistema de descarga a la atmósfera
Antorchas elevadas
Permiten la combustión en forma segura, con bajos niveles de radiación
Tipos constructivos
Diseño del sistema de descarga a la atmósfera

Antorchas elevadas

Humo: por combustión incompleta. Se
elimina inyectando fluidos que
promuevan turbulencia (vapor o aire)
Diseño del sistema de descarga a la atmósfera

Métodos para evitar el retroceso de llama
Sellos líquidos
Ventajas:
•Mantiene presurizado el
header
•Permite dirigir
descargas a distintos
sistemas según presión
•Reduce el consumo de
N2 de purga en la
puesta en marcha
Diseño del sistema de descarga a la atmósfera
Métodos para evitar el retroceso de llama
Gas de purga
API 521: El gas de purga debe permitir reducir la concentración de O2 a un
6% a una altura de 25 ft por debajo del tip
Q(Sm3/h)= 31.25.D3.46.Σxi0.65.Ki
xi= fracción molar del componente i
Valores de Ki

H2: +5.783
C2H6: -1.067

He: +5.078
CO2 : -2.651

CH4: +2.328
C3H8: -2.651

N2: +1.067 (sin viento)
C4+: -6.586

N2:+ 1.707 con viento
Diseño del sistema de descarga a la atmósfera
Métodos para evitar
el retroceso de llama
Sellos moleculares y sellos dinámicos
Permiten reducir el caudal de gas de purga
Sin sello: Velocidad de gas de purga: 0.2 a
0.5 fps
Con sello: 0.01 a 0.04 fps
Fórmula de TOTAL
Sin sello: Sm3/h = 24000D3.MW-0565
Con sello: Sm3/h=12000D3.MW-0565
D en metros
(valores mucho mayores)
Diseño del sistema de descarga a la atmósfera
Efectos de la radiación térmica
BTU/h.ft2
Kw/m2
550
1.74
Tiempo para
alcanzar el
umbral de
dolor (seg)
60
740
1500
2.33
4.73
40
16
3000
9.46
6
19.87
2
5000
6300
Valor al cual personal con vestimentas
apropiadas puede estar permanentemente
expuesto
Intensidad a la cual se pueden realizar
operaciones de emergencia de varios
minutos de duración por personal sin
escudos pero con vestimenta adecuada.
Deshidratación de la vegetación
Valor máximo admisible para lugares a los
que el personal puede tener acceso (por
ejemplo la base de la antorcha) La
exposición se limita a algunos segundos
(suficiente para escapar)
Ignición de la madera
Valor admisible para estructuras sin acceso
de personal
Diseño del sistema de descarga a la atmósfera
Cálculo de la intensidad de
radiación sobre un
determinado punto del suelo
API RP 521 cubre el
diseño de antorchas
subsónicas. Se
admite una velocidad
en la descarga que
produzca un número
de Mach entre 0.2 y
0.5
Para antorchas
sónicas consultar al
proveedor
Diseño del sistema de descarga a la atmósfera
Antorchas : Longitud de llama vs calor liberado
1: fuel gas
2: gas de pozo
3:gas reciclo de
reforming catalitico
4: efluente reactor
reforming catalítico
5: unidad
deshidrogenación
6, 7 : H2
Y = Long de llama en metros
X= calor liberado watts
Diseño del sistema de descarga a la atmósfera
Diseño del sistema de descarga a la atmósfera
Cálculo de la intensidad de radiación sobre un determinado punto del suelo
D 
 . F .Q
4. . K
Q= Energía liberada KW
D= Distancia al epicentro (m)
F= Fracción de calor irradiado
K= intensidad (KW/m2)
τ = Fracción transmitida a
través de la atmósfera
100


  0.79 

 h u m e d a d re la tiv a % 
1 / 16
 30 


 D 
1 / 16
Diseño del sistema de descarga a la atmósfera
Distorsión de la llama por el viento
Y=
X=
Δy
u
uj
L

o

Δx
L
v e lo cid a d v ie n to
v e lo cid a d d e l je t
Diseño del sistema de descarga a la atmósfera

Knock out drum

Objeto: Separar líquidos
Las cañerías deben tener pendiente hacia él. De no ser posible hay que
instalar otros en puntos intermedios con sus correspondientes sistemas de
bombeo
Diseñar como separador para eliminar gotas de 300 micrones según el
método del API 521
Prever adecuada capacidad de bombeo. Tener cuidado con la posibilidadde
descarga de líquidos fríos que podrían flashear en la bomba



Diseño del sistema de descarga a la atmósfera
Diseño de colectores (descarga
subsónica)



Componer el mapa de caudales
para cada escenario
Adoptar velocidad de descarga
Ma= 0.2
Comenzando desde la punta del
flare a presión atmosférica ir
calculando hacia arriba, verificar
que no se exceda la máxima
contrapresión en ninguna válvula
ni se exceda el rating de las bridas
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