UNEFM TECNOLOGÍA DISEÑO DE PLANTAS

1. UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL
“FRANCISCO DE MIRANDA”
ÁREA DE TECNOLOGÍA
Aprendizaje Dialógico Interactivo
Programa de Ingeniería Química
Departamento de Energética
Diseño de Plantas
Ing. Fanny Yadira Robayo
“Y dijo al hombre: He aquí que el temor del Señor es la sabiduría, Y el apartarse del mal la inteligencia”.
Job 28:28.
Este documento tiene como propósito brindar al estudiante
información específica sobre uno de los documentos a
presentar en el avance N° 02.
BASES Y CRITERIOS DE DISEÑO
Como ya fue descrito en la guía: Etapas en la realización de
un proyecto de Diseño de Plantas, las Bases y Criterios de
Diseño (BCD) es el primer documento que se genera en la fase
de INGENIERÍA BÁSICA (IB). En él se establecen las condiciones,
requerimientos de proceso, y lineamientos generales dentro de
los cuales se efectúa el diseño de la planta o la unidad. Este
documento debe ser aprobado y firmado por el cliente y por el
jefe del mismo, ya que actúa como un compromiso entre las
partes para la realización del proyecto.
Para una mejor comprensión, hay que considerar que
dependiendo del tamaño de la compañía, la misma contará con
un departamento o una división, quienes son los encargados de
desarrollar estos tipos de proyectos. Por ejemplo, PDVSA y
Pequiven tienen dentro de su organización departamentos
encargados de desarrollar los proyectos de reingeniería y/o
ampliaciones de plantas existentes o instalación de nuevas
plantas.
En cambio, si la compañía es mediana o pequeña, recurrirá a
los servicios de empresas consultoras de ingeniería para que
desarrollen los proyectos.
En ambos casos, las BCD sirve como documento en el que se
establece el alcance del desarrollo del proyecto, es decir que
documentos o productos desarrollará el departamento o la
consultora ejecutora, y bajo que lineamientos los desarrollará.
El Propósito de las BCD es establecer los lineamientos a
seguir en el desarrollo de la ingeniería con la finalidad de
generar documentos consistentes con las pautas de diseño
acordadas o suministradas por el cliente.
Esta permite:
Transmitir una descripción escrita y en esquemas de las
bases del proyecto, de forma de definir el alcance y
parámetros de diseño a ser usados en el mismo.
Comunicar el diseño a su equipo de proyecto y
jerarquizarlo.
Documentar los acuerdos que conducen a las decisiones de
ingeniería.
Suministrar nuevos datos durante el proceso de revisión de
las bases de diseño.
La finalidad de este documento es orientar y estandarizar las
bases para la elaboración de todos los documentos, planos y
actividades a desarrollar en la ejecución del proyecto. En
general, este documento debe responder a las siguientes
preguntas: ¿Qué hago? ¿Cómo lo hago? ¿Bajo qué condiciones
lo hago? ¿Hasta dónde llego?

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Características Generales de las BCD.
Una buena BCD sirve como una herramienta de comunicación
para el proyecto. En ella converge la información vital para la
compañía y para el que realiza el diseño. Este funciona como
un documento contractual.
La información que se incluye en las BCD, varía con la
complejidad y el tipo de proyecto. Sin embargo, en forma
general este documento deberá como mínimo cubrir el alcance
físico del proyecto y los parámetros de diseño, los cuales deben
ser brevemente descritos, debe indicar los sistemas de
operación, la forma que el equipo y la planta operan, siendo
esto clave para el correcto entendimiento de los sistemas, debe
detallar los antecedentes, estos incluirán un estudio completo
de los resultados y estatus de los mismos. Se deberá anexar
información que pueda permitir al diseñador trabajar
independientemente en su tarea, la cual debe incluir:
referencias, cálculos, planos, especificaciones, prácticas de
diseño limpio, etc.
A continuación se describe cada una de sus secciones.
DESCRIPCIÓN GENERAL SOBRE LA PLANTA.
Esta sección debe presentar una breve descripción del
servicio de la Unidad de Proceso. En el caso de procesos
compuestos por varias unidades se indica una breve
descripción y se añade un diagrama de bloques.
INFORMACIÓN SOBRE LAS INSTALACIONES EXISTENTES, (si el
proyecto es de remodelación de una planta instalada).
CAPACIDAD DE LA PLANTA.
Se debe especificar cuánto será la capacidad instalada de la
planta, la cual servirá de base para el diseño de la planta.
ESTÁNDARES Y NORMAS A UTILIZAR EN EL PROYECTO
Se debe establecer, conjuntamente con el cliente, las
normas de diseño, códigos, estándares y unidades a utilizar
en el proyecto. A continuación les presento un resumen de
las normativas que generalmente se aplican en un proyecto
de diseño de plantas en procesos químicos en Venezuela.
1.- Normas internacionales de ingeniera.
Entre estas se pueden mencionar:
a-. ASME – The American Society of Mechanical Engineers.
Empleadas para el diseño de calderas y recipientes a
presión.
b-. API – American Petroleum Institute.
Empleadas para crudos, gases y derivados de petróleo. Se
aplican principalmente en las áreas siguientes:
Corrosión y selección de materiales.
Inspección.
Equipos eléctricos.
Sistemas de instrumentación y control.
Diseño y selección de tuberías.
Tanques y recipientes a presión.
Equipos mecánicos.
Sistemas de alivio de presión.
Equipos de transferencia de calor.
c-. ANSI – American National Standart Institute.
Se emplean principalmente en el diseño de tuberías,
bombas y conexiones.
d-. NFPA – National Fire Protection Association.
Se aplican en el diseño de los sistemas de seguridad y
protección industrial.
2.- Normas nacionales de ingeniera.
Entre estas se pueden mencionar:
a-. Normas de Ingeniera de PDVSA.

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Estas son de derecho reservado, pero son las aplicadas en la
industria petrolera, de gas y petroquímica.
b-. COVENIN - Comisión Venezolana de Normas Industriales.
SISTEMA DE UNIDADES A UTILIZAR.
Se debe establecer claramente el sistema de unidades a
utilizar en el proyecto. Generalmente, el sistema de unidades
es establecido por el cliente.
CARACTERIZACIÓN DE LA ALIMENTACIÓN.
Se especifica el origen, tipo y características de cada una de
las alimentaciones del proceso.
Entre las características se deben indicar la composición,
densidad, viscosidad y cualquier otra propiedad relevante del
proceso.
En caso de fracciones de petróleo en necesario incluir el
análisis de destilación. En el caso de sólidos se debe añadir la
distribución y tamaño de partículas, densidad real y aparente,
se debe indicar si el sólido es abrasivo, tóxico, explosivo,
magnético, etc.
CARACTERÍSTICAS Y RENDIMIENTO DE LOS PRODUCTOS Y SUB-
PRODUCTOS.
Se debe señalar la descripción, propiedades, composición y
destino de cada uno de los productos y sub-productos.
Se debe asignar un nombre a cada corriente, y para cada una
se debe indicar los límites de contaminantes o grado de
pureza, así como propiedades físico-químicas y de transporte
relevantes.
En caso de procesos de separación, se debe indicar los
porcentajes de recuperación.
En caso de procesos que involucren una reacción química, se
debe incluir los rendimientos de los productos, o un balance de
masa experimental.
En esta sección es importante establecer las condiciones de
deseables de salida de los productos y sub-productos.
CONDICIONES DE LA ALIMENTACIÓN Y PRODUCTOS LÍMITES DE
BATERÍA.
Las plantas químicas están divididas o distribuidas por
secciones, por ejemplo: almacenamiento, pre-tratamiento,
estabilización de alimentación, proceso, estabilización de
productos, almacenamiento, ect. Cada sección tiene unos
límites de baterías que representan los límites físicos de la
sección.
En esta sección se debe indicar en forma tabular las
condiciones de presión y temperatura a las que se reciben
cada una de las alimentaciones y a las que se debe entregar
cada uno de los productos.
REQUERIMIENTOS DEL PROCESO.
Se deben presentar las condiciones específicas del proceso
para los cuales se diseña la planta, por ejemplo: conversión
que se debe alcanzar, niveles de vaporización máximo, etc.
Además, se deben presentar las condiciones de diseño
mecánico y de operación para las corrientes de proceso
involucradas en el proyecto tales como: presión,
temperatura, composición, contenido de sulfuro, etc.
También, se deben incluir las condiciones de diseño de los
diferentes equipos involucrados en el proyecto conteniendo
como mínimo por tipo de equipo:
1.- Columnas, recipientes y tanques.
Para este equipo se debe presentar: presión de operación
máxima y de diseño, temperatura de operación máxima de y
de diseño, especificación del material de acuerdo a la
temperatura, máxima corrosión permitida, aislamiento,
normativa aplicada en el diseño.
2.- Compresores.

4. Diseño de Plantas
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Para este equipo se debe presentar: la capacidad del
compresor, la descarga.
3.- Intercambiadores de calor.
Para este equipo se debe presentar: máxima presión de
diseño, presión de operación, temperatura de operación y
máxima de diseño, especificación del material, factor de
obturación, selección del fluido a través del tubo o la carcaza,
superficies extendidas, máxima corrosión permitida,
normativa aplicada en el diseño.
4.- Hornos.
Para este equipo se debe presentar: condiciones de
sobrediseño, presión de operación y máxima de diseño,
temperatura máxima de salida de diseño, combustible,
temperatura mínima de la chimenea.
5-.Metalurgia.
En esta sección se define el material a emplear y la vida útil
de los equipos.
6.- Hidráulica.
Se presentan los criterios establecidos para el diseño de las
líneas de tuberías, máxima corrosión permitida, normativa
aplicada en el diseño.
Adicionalmente, se deben indicar los criterios o políticas
para los equipos de respaldo y sistema de generación
eléctrica.
FACILIDADES PARA EL MANEJO Y ALMACENAJE DE LA MATERIA PRIMA,
PRODUCTO Y SUB-PRODUCTOS,
Se deben indicar, en función de las condiciones de
alimentación y salida de las corrientes de proceso, cuales son
las facilidades requeridas para su manejo. Por ejemplo: en
general las corrientes líquidas y de gases entran y salen de la
planta por líneas de tuberías. Pero en el caso de corrientes
solidas, estas pueden ser alimentadas por otro tipo de
sistema.
En esta sección se debe explicar cómo entraran y saldrán
todas las corrientes de proceso, y adicionalmente se deben
mencionar los criterio de diseño de las instalaciones para el
manejo y almacenaje de dichas corrientes. Esto es porque,
por lo general, las alimentaciones y los productos son
previamente y posteriormente almacenados, y se debe
especificar, de acuerdo a la producción diaria, cuál será la
capacidad de almacenamiento de la planta.
DISPONIBILIDAD Y CONDICIONES DE SERVICIOS INDUSTRIALES,
Se debe indicar el tipo de servicios industriales disponible y
las condiciones de los mismos en los límites de batería.
En esta sección se caracterizan de forma global, ya que en
el documento de r
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especifican de forma detallada.
En general se describe el tipo de servicio requerido, sus
condiciones, quien lo proporciona, indicando si es adquirido o
de producción propia.
Entre servicios industriales se deben mencionar: agua de
enfriamiento indicando la temperatura de suministro y
retorno; agua cruda, agua potable, agua de alimentación a
calderas, agua desmineralizada, agua contra incendio, aguas
servidas, indicando alcalinidad, pH, dureza, turbidez,
conductividad, y presión de suministro; sistemas de vapor de
alta, media, y baja presión, retorno de condensado de vapor,
aire de instrumentos, aire de servicio y aire de planta,
indicando la temperatura y presión de suministro y máxima
temperatura de retorno; potencia eléctrica para motores y
electricidad, indicando consumo en Kw/h; nitrógeno y
sistemas de combustibles. Para este último se definirá
además la composición, peso molecular, capacidad calórica,
contenido de sulfuro.
LOCALIZACIÓN DE LA PLANTA.
Se debe indicar la ubicación específica de la planta.

5. Diseño de Plantas
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FACTOR DE SERVICIO.
Se debe especificar el tiempo de operación continua de la
unidad del proceso, ya sea que trabaje en forma continua o
por lotes. En caso de trabajar por lotes se debe especificar
las características de cada ciclo: duración, etapas, ciclos por
año, etc.
Además, se debe indicar el tiempo requerido para
arranques, paradas, mantenimientos y otras situaciones en
las cuales la planta no opera. Toda la información debe ser
aportada en base anual.
CONDICIONES METEOROLÓGICAS Y AMBIENTALES.
Se deben indicar los datos de la localidad que pueden ser
necesarios para el diseño. Entre estos se pueden mencionar:
temperatura ambiente, a bulbo seco y húmedo, máxima y
mínima, velocidad y dirección del viento promedio y máxima,
recurrencia de huracanes y sismos, humedad relativa,
presión barométrica (mínima, máxima y promedio),
frecuencia e intensidad de precipitación, máxima
precipitación, meses lluviosos y meses de sequía, coeficiente
de probabilidad sísmica, ect.
REGULACIONES AMBIENTALES Y DE SEGURIDAD.
Se deben mencionar las normas de control de emisiones y
efluentes del proceso.
El diseño de la planta y de los equipos que la conforman
debe cumplir con todos los requerimientos ambientales que
exijan las leyes venezolanas y el cliente. En este apartado se
debe mencionar las normas aplicables según sea el caso,
para emisiones, efluentes y residuos.
MANEJO Y DISPOSICIÓN DE EFLUENTES, EMISIONES Y RESIDUOS.
En esta sección se deben mencionar todas las corrientes
asociadas al proceso que representen un efluente, o una
emisión o un residuo. A su vez, se debe exponer las
características contaminantes de cada corriente, y el manejo y
disposición de la misma, en cumplimento con las normativas
ambiental que enmarca el proyecto.
Para detectar que corriente puede ser identificada como
cualquiera de estas, hay que comparar los parámetros de las
corrientes obtenidas en los balances de materia preliminares o
descripciones de proceso iniciales con los valores aportados por
las normativas ambientales consideradas para establecer las
corrientes que deberán ser adecuadas en cumplimiento con la
norma revisada.
Referencias
API. (2006, septiembre 20). Refining standards. Retrieved from
http://www.api.org/aboutoilgas/sectors/refining/refining-
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ANSI. (2010, abril 28). Standards activities. Retrieved from
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COVENIN. (2010, abril 07). Normas. Retrieved from
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Landau, R., y Cohan, A. (1966). The Chemical plant from
process selection to commercial operation. New York, NY:
Reinhold.
NFPA. (2010, abril 28). Codes standars. Retrieved from
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Codes%20%20Standardscookie%5Ftest=1