Calculo Serpentin

COMBUSTIBLES Caracteristicas

Diesel 2

API 34.3 Grav. Espec.(15ºC) 0.8534 Densidad ((15º) 852.06 Viscosidad (50ºC) cp 3,9 (*) % hidrogeno 14 % % carbono 84.00% % azufre 0.70% %O 0.20% %N 1.00% % Ceniza 0.000% PCI (Kj/Kg) 42566 PCS 45329 Densidad (Kg/m3) 853.12 Temp. Bombeo (ºC) Temp. de atomizacion forzada (ºC) Temp. de atomizacion natural (ºC) Temp. Almacenamiento (ºC) 25.00% % Aire Heate Duty requerido 0.7 (MM BTU/h) 450 Temp gases com (ºC) Zt (kmol de O2/ Kg 0.11 comb) Z (kmol de O2/ Kg 0.13 comb) 450.00 Temp de gases (ºC)

Combustible R-500 R-6 GN 10.6 10.7 0.9958 0.9951 994.07 993.11 1050 627 11.20% 10.00% 22.49% 85.40% 86.00% 73.20% 1.57% 2.50% 0.00% 0.34% 0.40% 3.10% 1.34% 0.85% 1.21% 0.05% 0.15% 0.00% 39983 39770 49110.32 42283 42099 53913 994.6 993.65 0.76 50 45 110-120

100-110

120-130

110-120

60-70 25.00%

50-60 25.00%

25.00%

0.7 450

0.7 450

0.7 450

0.10

0.10

0.12

0.12 450.00

0.12 450.00

0.15 451.00

C o m p o s i c i o n d e g a s es es CO 2 O 2 H2 0 SO 2 N2 Total K g a i re re /k /k g c o m b Kg humos/kg comb Eficiencia (%)

(*) temp 37,8 ºC

10.59% 11.46% 11.86% 8.14% 3.98% 4.01% 4.02% 3.88% 10.59% 9.02% 8.27% 15.01% 0.033089% 0.079017% 0.129239% 0.000000% 74.81% 75.43% 75.72% 72.97% 100.00% 100.00% 100.00% 100.00% 18.14 19.14 25%

17.18 18.18

16.79 17.79

20.06 21.06

Diseño de zona convectiva para vapor H-1 M et et o d o L O B O E V A N S

1, Datos del crud o

Fluido tratado Caudal total a calentar (tm/h) Caudal de crudo a horno H-1(tm/h) Eficiencia (%)

crudo 18 API 17.33 17.33 75%

Vapor a recalentar

Vapor (Kg) T in (ºC) T out (ºC) Calor requerido (Kcal/h)

400 184.22 223 11043

Calor requerido para el crud o Calor absorbido crudo (MMBTU/h)

4.77 Duty 1202040 1602720 Bh

(Kcal/h) Calor cedido por el comb (Kcal/h)

4.5 6 152.96 Kg K g/h 1.04654 25.1170595 2627.47 2029 2029.5 .5 m3/h m3/h 1194 1194.0 .02 2 cfm cfm

Combustión

Exceso de aire (%) Temp. Aire comb (ºC)

25% 20

Combustible

R-500 Composición gases de comb. (%vol)

Poder calorifico inferior (Kcal/Kg)

CO2 H2O O2 N2 SO2 9514.35

11.4616% 9.0190% 4.0082% 75.4322% 0.0790% 9884.7848

Caracteristicas de los tub os

Diam. Exterior (m) Espesor (mm) Entre eje (m) Factor de emision de los muros

2"

0.0508 m 7

5"

0.125 0.95 0.9 5 Con Consta stante nte

2, Calculos de combu stion

Densidad de los humos (kg/Nm3) Caudal de humos kg/Kg comb Caudal Kg aire/kg combustible Caudal de combustible (Kg/h)

2.92 18.18 17.18 168.45

Caudal masico humos (Kg/h)

3062.06

DISEÑO DE ZONA CONVECTIVA Datos de humos

Temp humos (ºC) entrada a zona convectiva Cp de humos (Kcal/h*kg*ºC) Perdidas asumidas conveccion (%) Presion de los humos (bar)

340 0.385 1.0% 5

Calor dispon ible (Kcal/h) (Kcal/h)

Calor disponible (Kcal/h) Calor consumido en convección (Kcal/h)va or + erdi erdida dass Temp humos al ambiente (ºC)

400680 11153.43 331 Calculado

Asumir Long. De la camara de comb. (m) Ancho de zona convectiva (m) Numero de filas Numero de tubos Altura de la zona zona de conveccion (m) (m) Temp de las paredes estimada (ºK) Distancia entre ejes de dos filas (m)

3.1 0.9398 6

6 0.5 608.267837 misma de gases 0.1524

Calculo de coeficiente de transm isión

Temperatura media de humos (ºK) Calor especifico (Kcal/Kg*ºK) Seccion de la zona convectiva (m2) Superficie ocupada por los tubos (m2) Superficie de paso (m2) Flujo masico de humos (Kg/m2*h) Coeficiente de conveccion - hc Coeficiente de radiacion de gases - hrg Total coeficientes

608.267837 0.21 2.91338 0.94488 1.9685 1556 9.33 5.38 14.71

Recalculo d el area area

Superficie de tubos (m2) Superficie de los muros (m2) Coeficiente del muro-hm E (efecto de la radiacion en los muros) Coeficiente global - ho - (Kcal/h*m2*ºC) Variacion de entalpia Diferencia media de temp (ºC)

2.97 4.0398 41.6910445 100% 29.49 11043 131

Superficie requerida (m2)

Numero de tubos

2.856

5.765344 Debe de ser menor q la asumida

de aire en estas condicione H-1

H-2 2235

Total aire 2235 4470

1315.0 1315.0 2629.9 Csfm 106.8 123 1083 083.257 .2571 14 1282 282.714 .7142 29 2365 2365..97 Actua ctuall

BD

52.04 Kw Kw/m2 12.4 12.440 406 6 Kcal Kcal/s /seg eg*m *m2 2 44786.16 Kcal/h*m2 0.24657171 1.54500057 m x 2"

9000 28.386 Kw K w/m3 6.79 6.7909 0909 0909 09 Kcal Kcal/s /seg eg*m *m3 3 24447.2727 Kcal/h*m3 0.45170683 2.83036245 m x 2"

Aero refrigerante de kerosene a tanques- E8A Datos de entrada

Duty total (MMBtu/h) U (Btu/h*ft2ºF) Temp. In Kerosene (ºF) Temp. Out Kerosene (ºF) Temp. Ambiente (ºF) T.out-T.in Factor de correccion de temp aire

0.98

0.10 55 Tabla I 163 104 100 59 Fig 1

Calculo de eficiencia de LMTD P R Factor interpolado

0.143 6.54 0.905

Fig 2

Resultados

Temp. Salida aire (ºF) LMTD LMTD correjido Area de tubo sin aletas (ft2) Area elejida (ft2) Ancho (ft) Long tubo (ft) Nº Ventiladores Nº tubos por columna Potencia vent (Hp/100 ft2)

109.03 19.20 17.38 107.286166 201 6 6 De tabla II, para tubos de 1" OD sobre 2 3/8" 1 arreglo triangulo 5 1.55 Fig 3

Potencia total ventilador Hp Potencia real (75%efic) Nº tubos totales

3.12 4.15 128

Aleta altura 5/8 " Espesor 0,002" Conduct termica (BTU/h*ft2(ºF/ft)) Numero de aletas por pulg

118 10

Tabla I

Producto Heavy oil 8-14ºAPI 300ºF avg. Temp 400ºF avg. Temp Diesel oil Kerosene Heavy nafta

Coef. de transf. 6 - 10 10 - 16 45 - 55 55 - 60 60 - 65

Light nafta gasolina Light hidrocarbon

65 - 70 70 -75 75 - 80

Figura 1: Factor de corrección (t2-t1) 1.2 1.15 1.1

n ó i c c e r r o c e d r o t c a F

1.05 1

0.95 0.9

0.85 0.8 -30

20

70

120

Dieferencia de temperaturas del flu

Aero refrigerante de reflujo de kerosene - E8B Datos de entrada

Datos de entrada


0.070 55 237.2 212 100 25.2 0.925

Duty total (MMBtu/h) U (Btu/h*ft2ºF) Temp. In Diesel (ºF) Temp. Out Diesel (ºF) Temp. Ambiente (ºF) T.out-T.in Fig 1

Calculo de de eficiencia de de LMTD P R Factor interpolado

Potencia total ventilador Hp Potencia real (75%efic) Nº tubos totales Aleta altura Espesor Conduct termica (BTU/h*ft2(ºF/ft)) Numero de aletas por pulg

Factor de correccion de temp aire Calculo de de eficiencia de de L

0.23 0.80 0.995

Fig 2

Resultados


Aero refrigerante de ref E8C

P R Factor interpolado

Resultados

131.6951 108.7201 108.1765 11.76528 73 4 6 II, para tubos de 1 1" OD 3 1.55 Fig 3 1.13 1.51 46 5/8 " 0,002" 118 10

Temp. Salida aire (ºF) LMTD LMTD correjido Area de tubo sin aletas (ft2) Area elejida (ft2) Ancho (ft) Long tubo (ft) Nº Ventiladores Nº tubos por columna Potencia vent (Hp/100 ft2) Potencia total ventilador Hp Potencia real (75%efic) Nº tubos totales Aleta altura Espesor Conduct termica (BTU/h*ft2(ºF/ft)) Numero de aletas por pulg

del aire

Figura 3 : Coeficiente gobal 2

) 2 t f 0 0 1 / p H ( r e w o p n a f

1.5 1 70 ido

220

0

20

40

60

Coeficiente global de transfe

lujo de Diesel -

Aero refrigerante de Solvente - E8E Datos de entrada

0.980 45 376 275 100 101 1.03

Duty total (MMBtu/h) U (Btu/h*ft2ºF) Temp. In Solvente (ºF) Temp. Out Solvente (ºF) Temp. Ambiente (ºF) T.out-T.in Fig 1

TD

0.240 60 308.3 104.8 100 203.5

Factor de correccion de temp aire

1.17

Fig 1

Calculo de de eficiencia de de LMTD

0.19 1.93 1

Fig 2


0.18 5.44 0.9

Fig 2

Resultados




de transferencia

80

100

rencia (BTU/h*ft2*ºF)

120

Aero refrigerante de gasolina - E8D Datos de entrada

Duty total (MMBtu/h) U (Btu/h*ft2ºF) Temp. In Gasolina (ºF) Temp. Out Gasolina (ºF) Temp. Ambiente (ºF) T.out-T.in

0.090 70 142 104.8 100 37.2


0.94

Fig 1

Calculo de de eficiencia de de LMTD P R Factor interpolado

0.18 4.83 0.82

Fig 2

Resultados



Aero refrigerante de crudo reducido - 506 Datos de entrada

Duty total (MMBtu/h) U (Btu/h*ft2ºF) Temp. In Residual (ºF) Temp. Out Residual (ºF) Temp. Ambiente (ºF) T.out-T.in

0.715 8 289 248 100 41


Fig 1

0.925

Calculo de de eficiencia de LMTD P R Factor interpolado

0.03 6.58 0.995

Fig 2

Resultados


106.2345 164.7719339 163.9480742 545.1421154 201 6 6 II, para tubos de 1 1" OD 5 1.59 Fig 3


3.20 4.26 128

Aleta altura Espesor Conduct termica (BTU/h*ft2(ºF/ft)) Numero de aletas por pulg

5/8 " 0,002" 118 10

Figura 1 (T2-T1) fluido 0 2 4 6 8 10 20 30 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 Total sistema Area de tubo sin aletas (ft2) Area elejida (ft2) Ancho (ft) Long tubo (ft) Nº Ventiladores Nº tubos por columna Potencia vent (Hp/100 ft2)

974.09 1330 10 20 2 4 1.51


20.08 26.78 254

Aleta altura Espesor Conduct termica (BTU/h*ft2(ºF/ft)) Numero de aletas por pulg

5/8 " 0,002" 118 10

Aero refrig Nº tubos Area (ft2) Area extendida (ft2)

Figura 3 Factor de corrección (t Fan power (HP/100ft2) 0.8 25 0.89 30 0.892 35 0.896 40 0.9 45 0.902 50 0.92 55 0.932 60 0.946 65 0.978 70 1.001 75 1.03 80 1.06 85 1.086 90 1.118 95 1.142 100 1.17 105 1.2 110 115 120 125

Coeficiente U (BTU/hft2ºF) 1.5 1.5 1.5 1.5 1.51 1.52 1.55 1.59 1.65 1.69 1.75 1.8 1.84 1.9 1.95 1.97 1.98 1.99 2 2 2

Número de tubos E8D E8E E-506 faltante 28 12 29 28 25 143 146.61 62.83 151.84 146.61 130.90 748.75 2341.33 1003.427 2424.949 2341.33 2090.473 11957.50556

E8A

E8B

E8C

265 1388

Aero refrigerante de kerosene a tanques- E10-B Datos de entrada


0.17 55 Tabla I 179.6 104.8 100 74.8 Fig 1 0.999


0.146 6.45 0.75

Fig 2

Resultados


111.59 23.84 17.88 173.867178 201 6 6 De tabla II, para tubos de 1" OD sobre 2 3/8" 1 arreglo triangulo 5 1.55 Fig 3


3.12 4.15 128


118 10

Tabla I

Producto Heavy oil 8-14ºAPI 300ºF avg. Temp 400ºF avg. Temp Diesel oil Kerosene

Coef. de transf. 6 - 10 10 - 16 45 - 55 55 - 60

Heavy nafta Light nafta gasolina Light hidrocarbon

60 - 65 65 - 70 70 -75 75 - 80

Figura 1: Factor de corrección (t2-t1) 1.2 1.15 1.1

n ó i c c e r r o c e d r o t c a F

1.05 1 0.95 0.9 0.85 0.8 -30

20

70

120

Dieferencia de temperaturas del flu

Aero refrigerante de reflujo de kerosene - E10-C Datos de entrada

Datos de entrada


0.460 55 290.5 194 100 96.5 1.022

Duty total (MMBtu/h) U (Btu/h*ft2ºF) Temp. In Diesel (ºF) Temp. Out Diesel (ºF) Temp. Ambiente (ºF) T.out-T.in Fig 1


Potencia total ventilador Hp Potencia real (75%efic) Nº tubos totales Aleta altura Espesor Conduct termica (BTU/h*ft2(ºF/ft)) Numero de aletas por pulg

Factor de correccion de temp aire Calculo de eficiencia de L

0.21 2.41 0.96

Fig 2

Resultados


Aero refrigerante de ref E10-E


Resultados

139.9794 120.0509 115.2489 72.5702 73 4 6 II, para tubos de 1 1" OD 3 1.55 Fig 3 1.13 1.51 46


5/8 " 0,002" 118 10 +

del aire

Figura 3 : Coeficiente gobal 2

) 2 t f 0 0 1 / p H ( r e w o p n a f

1.5 170 ido

220

0

20

40

60

Coeficiente global de transfe

lujo de Diesel -

Aero refrigerante de Solvente - E10-D Datos de entrada

0.683 45 384.1 320 100 64.1 0.98

Duty total (MMBtu/h) U (Btu/h*ft2ºF) Temp. In Solvente (ºF) Temp. Out Solvente (ºF) Temp. Ambiente (ºF) T.out-T.in Fig 1

TD

0.300 60 309.2 104.8 100 204.4


1.18

Fig 1

Calculo de eficiencia de LMTD

0.20 1.15 1

Fig 2


0.18 5.40 0.75

Fig 2

Resultados




de transferencia

80

100

rencia (BTU/h*ft2*ºF)

120

Aero refrigerante de gasolina - E10-A Datos de entrada

Duty total (MMBtu/h) U (Btu/h*ft2ºF) Temp. In Gasolina (ºF) Temp. Out Gasolina (ºF) Temp. Ambiente (ºF) T.out-T.in

0.110 70 138.2 104.8 100 33.4


0.938

Fig 1


0.18 4.73 0.9

Fig 2

Resultados



Aero refrigerante de crudo reducido - 506 Datos de entrada

Duty total (MMBtu/h) U (Btu/h*ft2ºF) Temp. In Residual (ºF) Temp. Out Residual (ºF) Temp. Ambiente (ºF) T.out-T.in Factor de correccion de temp aire

1.370 8 282.2 230 100 52.2 Fig 1

0.962


0.03 8.69 1

Fig 2

Resultados




3.20 4.26 128


118 10

Aero refrigerante de diesel a tks - 505 Datos de entrada

Duty total (MMBtu/h) U (Btu/h*ft2ºF) Temp. In Residual (ºF) Temp. Out Residual (ºF) Temp. Ambiente (ºF) T.out-T.in

0.661 45 251.6 104.8 100 146.8


Fig 1

1.095


0.13 7.62 0.65

Fig 2

Resultados




3.20 4.26 128


118 10

Total sistema livianos Area de tubo sin aletas (ft2) Area elejida (ft2) Ancho (ft) Long tubo (ft) Nº Ventiladores Nº tubos por columna Potencia vent (Hp/100 ft2) Potencia total ventilador Hp (75%)

1168.90 1297 14 14 1 6 1.51 19.58 354

Nº tubos totales Aleta altura Espesor Conduct termica (BTU/h*ft2(ºF/ft)) Numero de aletas por pulg

1/2" 0,002" 118 10

Residual adicional Area de tubo sin aletas (ft2) Area elejida (ft2) Ancho (ft) Long tubo (ft) Nº Ventiladores Nº tubos por columna Potencia vent (Hp/100 ft2) Potencia total ventilador Hp (75%) Nº tubos totales Aleta altura Espesor Conduct termica (BTU/h*ft2(ºF/ft)) Numero de aletas por pulg

Figura 1 (T2-T1) fluido 0 2 4 6 8 10 20 30 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220

Aero refrig Nº tubos Area (ft2) Area extendida (ft2) Anchi (ft)

1127.18 1199 12 14 1 6 1.5 17.99 23.98 327 1/2" 0,002" 118 10

Figura 3 Factor de corrección (t Fan power (HP/100ft2) 0.8 25 0.89 30 0.892 35 0.896 40 0.9 45 0.902 50 0.92 55 0.932 60 0.946 65 0.978 70 1.001 75 1.03 80 1.06 85 1.086 90 1.118 95 1.142 100 1.17 105 1.2 110 115 120 125 E10A 38 139.28 2224.263 505 actual 1.5

Aeros nuevos E10B E10C E10D E10E E505 adaptado 53 22 44 21 178 194.26 80.63 161.27 76.97 652.41 3102.262 1287.731 2575.463 1229.198 10418.91743 506 actual 2.1 0.9 1.7 0.8 7.0 14.0

Coeficiente U (BTU/hft2ºF) 1.5 1.5 1.5 1.5 1.51 1.52 1.55 1.59 1.65 1.69 1.75 1.8 1.84 1.9 1.95 1.97 1.98 1.99 2 2 2 E-506 Nuevo 327 1199.00 19148.03

356 652

PERDIDAS DE CALOR EN TANQUE DE RESIDUAL TK CONSUMO INTERNO 1.- Fondo de superficie (Af)

Datos de entrada Tl = Temperatura media del liquido (ºC): Ts = Temperatura del suelo (ºC) Visc = Viscosidad del liquido (cSt, a Temp liq) λs = Conductividad térmica del suelo (Kcal/h*m*ºC) D = Diametro del tanque (m) Rs = Ensuciamiento de serpentin (h*m*ºC/Kcal) e/λ = Resist entre le suelo y la pared-cemento, asfalto (Kcal/h*m2*ºC) tp Tp = Temperatura de la Pared (°C): %Error:

40 20 1500 0.26 6.1 0.006 0.0166 39.99 38.12 4.69

Resultados Temperatura de la pared metalica (ºC) Resistencia interna (hl) en Kcal/h*m2*ºC Coeficiente global (Uf)

38.12 8.09 0.166

2.- Pared cilindrica vertical mojada en altura Hl

Datos de entrada Temperatura ambiente (ºC) Veloc del aire (Km/h) T. pared - T. aire (°C) Espesor de plancha (ft) Conductividad term de la pared-plancha y/o aislante (Kcal/h*m*ºC)

10 12 28.1 0.02085 36

Resultados Coef de conveccion natural (ha)-Kcal/h*m2*ºC Coeficiente global (Up)

25 5.876

3.- Pared cilindrica vertical no mojada y techo At

Datos de entrada Coeficiente de transmisión vapor-liquido h`l, Kcal/h*m2*ºC Conductividad térmica del gas (Kcal/h*m*ºC) Coeficiente de transmisión del gas (hg), Kcal/h*m2*ºC Coeficiente de conveccion natural (ha), Kcal/h*m2*ºC Altura total (m) Altura mojada (m)

44.8 0.025 10 25 4.58 4.16

Resultados Coeficiente global (Ut)

0.060

4,- Perdidas de calor al ambiente Area del fondo (m2) Area del techo (m2) Area lateral (m2)

29.22 38.58 79.78

Superficie de perdidas equivalente (m2) Calor perdido (Kcal/h)

81.01 14280.6

5.- Tiempo de enfriamiento

Datos de entrada Cantidad almacenada Tk (Kg) Densidad (kg/m3) Temperatura del liquido almacenado (ºC) Temperatura fria (ºC) Cap del combustible (Kcal/kg*ºC)

116803.1 960 40 20 0.425

Resultados Tiempo (dias)-para enfriarse a 20ºC

4.8

6.- calculo de la longitud del serpentin

Q= Tv = Qlat = M= Dt = Cp = k= u= DT = U= A = Fs = L=

Calor entregado por serpentin (Kcal/h) Temperatura del vapor (ºC) Calor latente condensación (Kcal/kg) a 169.8°C Cantidad de vapor (Kg/h) Diametro del serpentin (m) Cap del combustible (Kcal/kg*ºC) Conductividad térmica (Kcal/h*m*ºC) Viscosidad, Pa.S Diferencia de Temperatura (°C) Coef. Total de transferencia de calor para el serpentin (Kcal/h*m2*ºC) rea del Serpentin de calentamiento, m2 Factor de Seguridad Longitud del serpentin de calentamiento, m

14,280.58 18,993.17 166.8 489.6 38.8 0.04089 0.425 0.0826 0.082 126.8 64 2.340 1.3 23.69

(Para suelo seco) (Valor heurístico)

(Tabla v1.7)

( 0.25 in de espesor)

Del grafico (pg 1428) (En este caso no hay aislamiento)

( h'l=2.8*(T. Liq.-T. fase gas.), donde (T. Liq.-T. fase gas.) usualmente varia entre 0.6 y 0.8 vec (Valor heurístico) (Valor heurístico)

136800 (es igual al calor perdido por el producto almacenado) (Temperatura para vapor saturado a 100 psig es 166.8°C) ( 1 1/2" in Sch 40)

(Dato heurístico)

es la temperatura del liquido almacenado)

PERDIDAS DE CALOR EN TUBERIAS DATOS DE ENTRADA

Conductividad del aislamiento (Kcal/h*m2*ºC) Conductividad del liquido o vapor (Kcal/h*m2*ºC) Conductividad del tubo (Kcal/h*m2*ºC) Conductividad del aire (Kcal/h*m2*ºC) Capacidad calorifica (Kcal/kg*ºC) Flujo (Kg/h) Temperatura fluido (ºC) Densidad del fluido (g/cm3) Viscosidad (Po) del fluido Temperatura del aire (ºC) D interno (cm) D externo (cm) Espesor de aislante (cm) D aislante (cm) Temperatura del aire en la pared del tubo (ºC) Conductividad del aire (Kcal/h*m2*ºC) a t en pared Viscosidad del aire (Po) Calor especifico del aire (Kcal/kg*ºC)

0.05 0.024 38.5 0.022 0,021 a 0ºC y 0,027 a 100ºC 0.48 100 150 0.001036 0.00014 15 5.25 6.2 3 12.2 30 0.023 0.00018 0.25

1,- Conveccion forzada

Velocidad (cm/seg) Reynolds Prandal Nusset Resistencia interna tubo

1238.59191 48119.2958 1.09963636 155 0.2684231

2.- Conduccion a traves del tubo

Resistencia a travez de la pared

0.00216

3,- Conduccion a traves del aislante

Resistencia a travez del aislante

6.76126725

4,- Conveccion natural

Densidad del aire en la pared del tubo (gr/cc) Gr/(Temp pared- Temp aire)=Gr1 Prandall Gr1*Pr 1/ha*d aislante/(&T aire)^0,25= &tv+&Taisl+&Ta &Tv/&Ta^1,25 = &T ais/&Ta^1,25 = &Ta*(1-&Ta^0,25) = &Ta (ºC) = Calor perdido (Kcal/h*m)

0.0012 246896.21 0.70 173900.81 4.53 135 0.06 1.49 87.00 29 calcular de lo anterior 46.67

4667

490 9.5244898

Calentamiento de tuberias de residual Tubos de cobre de 1/2" de diametro Datos de entrada

Diam. de tuberia a calentar Temp a mantener (ºF) Espesor de recubrimiento (in) Cond termica de la lana (Btu/h*ft(ºF/ft)) Veloc viento (m/h) Temp. Min aire (ºF) Longitud de linea (ft) Presion vapor (psi) Temp. Del vapor (ºF) Asumir ha del tubo (Btu/h*ft2)

3 320 1.50 0.033 20 20 100 150 366 4

Calculo del calor total

Caida de presion (psi) Nueva temp de vapor (ºF) Temp prom vapor (ºF) Temp prom vapor-tubo (ºF) Diametro interno del aislante (pulg) Constante 1 Constante 2 Temp superficie del aislante (ºF)

Calor perdido (Btu/h*ft2)

5 363 364.5 342.25 4 0.37 7.33 35.50

113.65

FLUJOS DE VAPOR

Tramo A-B B-C A-X X-Y X-E E-K K-D1 D1-D2 D2-D4 D4-D6 E-F F-I F-J I-T3 I-T4 J-T4A J-T4B Tracers E-P3/4 F-E F-despach F-I I-T3 I-T4 F-J J-T4A J-T4B

Flujo Longitud Diametro (Kg/h) (m) (pulg) 50 45 1 25 35 1 3661 20 4 454 300 2 3207 130 4 636 40 2 409 33 2 154 25 2 109 25 2 58 25 2 2526 50 3 764 50 2 1344 50 3 382 10 2 382 10 2 346 10 2 998 30 2 45.4 18 45.3 45.3 22.5 22.8 132 68 68

50 50 150 50 10 10 50 10 30

1/2 1/2 1/2 1/2 1/2 1/2 1/2 1/2 1/2 Diametro Long (m) Nº tubos (pulg) 1/2 410 69 1 80 14 2 558 94 3 100 18 4 150 26

Requerimiento de vapor Vapor requerido Tk 32 T3 Vapor requerido Tk 32 T4 Vapor requerido Tk 32 T4A Vapor requerido Tk 32 T4B Intercambiador E-12 Blow Down Tracer a P3/4 Tracer a segundo manifold Tracer tanques 32T3 y 4 Tracer a tanques 32T4A y B Tracer a despacho Vapor a hornos Vapor caldera y tanq residual D1 D2 D4 D6 Purgas y perdidas Toatal a 150 psi vapor saturado BHP caldera

Kg/h 382 382 346.000 998.000 454.000 50.000 45.400 18.000 45.3 132 45.3 227 120 255 45 51 58 57 3711 209

PERDIDAS DE CALOR EN TANQUE TK ACEITE CRUDO 1.- Fondo de superficie (Af)

Datos de entrada Temperatura media del liquido (ºC): Temperatura del suelo (ºC) Viscosidad del liquido (cSk a Temp liq) Conductividad termica del suelo (Kcal/h*m*ºC) Diametro del tanque (m) Ensuciamiento de serpentin (h*m*ºC/Kcal) Resist entre le suelo y la pared-cemento, asfalto (Kcal/h*m2*ºC) SOLVER tp Tp

90 20 2500 0.26 suelo seco 6.1 0.0006 (tabla v1,7 residuales 0.0166 89.76 88.337674 1.4223263

Resultados Temperatura de la pared metalica (ºC) Resistencia interna (hl) en Kcal/h*m2*ºC Coeficiente global (Uf)

88.337674 6.5461611 0.1656906

2.- Pared cilindrica vertical mojada en altura Hl

Datos de entrada Temperatura ambiente (ºC) Veloc del aire (Km/h) T. pared - T. aire Espesor de plancha (ft) Conductividad term de la pared-plancha y/o aislante (Kcal*ft/h*m2ºC)

10 10 78.337674 0.02085 36

Resultados Coef de conveccion natural (ha)-Kcal/h*m2*ºC Coeficiente global (Up)

25 Del grafico (pg 1428) 5.1562218

3.- Pared cilindrica vertical no mojada y techo At

Datos de entrada Coeficiente de transmicion vapor-liquido h`l Conductividad termica del gas (Kcal/h*m*ºC) Coeficiente de transm del gas (hg) (Kcal/h*m2*º Coeficiente de conveccion natural (ha) Altura total (m) Altura mojada (m)

75.6 0.025 9 25 4.58 4.12


0.0541568

4,- Perdidas de calor al ambiente Area del fondo (m2)

29.224734

Area del techo (m2) Area lateral (m2) Superficie de perdidas equivalente (m2)

39.453391 78.906782 80.260279

Calor perdido (Kcal/h)

33107.184

5.- Tiempo de enfriamiento

Datos de entrada Cantidad almacenada Tk (Kg) Densidad (kg/m3) Temperatura del liquido almacenado (ºC) Temperatura fria (ºC) Cap. del combustible (Kcal/kg*ºC)

117926.19 980 90 50 0.425

0.4617

Resultados Tiempo (dias)-para enfriarse 5ºC

3.50

6.- calculo de la longitud del serpentin Consideremos conveccion natural

Datos de entrada Diametro del tubo (mm) Temperatura Agua Caliente (ºC) Capacidad Calorifica (Kcal/Kg*K) Conductividad termica del Liquid (Kcal*m/h*m2*ºC) Viscosidad (Pa*seg=cp/1000) Calor latente (Kcal/kg)

52 168 0.45 0.078515 0.082 490.45

0.082

Coeficiente de transferencia Asumir coeficiente 36.8 13.32 BTU/hft2ºF 65.00 Recomendado 15-30 39.97 0.2717

Us (coef global calentamiento)-Kcal/h*m2*ºC Longitud del tubo (m) Area minima requerida (m2)

6.53

Cantidad de Agua caliente (tn/h) Calor para calentar de 60 a 70ºC

Requerimiento de vapor Vapor requerido Tk 32 T3 Vapor requerido Tk 32 T4 Vapor requerido Tk 32 T4A Vapor requerido Tk 32 T4B Intercambiador E-12 Blow Down Tracer a P3/4 Tracer a segundo manifold Tracer tanques 32T3 y 4 Tracer a tanques 32T4A y B Tracer a despacho

2.943 (95-70)ºC 10441.381 1.6075138 8.4856774 21.289389 Kg/h 382 382 346.000 998.000 454.000 50.000 45.400 18.000 45.3 132 45.3

Kcal m2 m Kg/h

Vapor a hornos Vapor caldera y tanq residual D1 D2 D4 D6 Purgas y perdidas Toatal a 150 psi vapor saturado BHP caldera

227 120 255 45 51 58 57 3711 209

DE RESIDUAL

Vapor Saturado

44.1 Psig Asumiendo Pv = 100 Psig Tv = 164 ºC Calor Latente = 2068.1 KJ/Kg Cap. Calorifica = 4.19 KJ/KgºC Agua Caliente Req. = 2.9429 TM/h 11771 Kg/h Delta T = 50 ºC Qagua =

2E+06 KJ/h

m vapor =

1192.5 Kg/h 2623.4 Lbh

12.0116767 m3/h

Para los 4 Tanques de aceite

PERDIDAS DE CALOR EN TANQUE DE AGUA CALIENTE 1.- Fondo de superficie (Af)

Datos de entrada Tliq = Temperatura media del liquido (ºC): Ts = Temperatura del suelo (ºC) Visc = Viscosidad del liquido (cSt, a Temp liq) λs = Conductividad térmica del suelo (Kcal/h*m*ºC) D = Diametro del tanque (m) Rs = Ensuciamiento de serpentin (h*m*ºC/Kcal) e/λ = Resist entre le suelo y la pared-cemento, asfalto (Kcal/h*m2*ºC) tp Tp = Temperatura de la Pared (°C): %Error:

80 10 1 0.26 (Para suelo seco) 2.8 0.006 (Valor heurístico) 0.0166 79.99 79.75 0.30

Resultados pared = Temperatura de la pared metalica (ºC) hl = Resistencia interna en (Kcal/h*m2*ºC) Coeficiente global (Uf)

79.75 47.49 0.366

2.- Pared cilindrica vertical mojada en altura (Hl)

Datos de entrada Ta = Temperatura ambiente (ºC) V vi = Veloc del aire (Km/h) T. pared - T. aire (°C) ec = Espesor de plancha (ft) λc =

Conductividad termica de la pared-plancha y/o aislante (Kcal/h*m*ºC) El cálculo no considera aislamiento.

3 12 76.7 0.02085 ( 0.25 in de espesor) 36

(Tabla v1.7)

Resultados ha = Coef de conveccion natural (Kcal/h*m2*ºC)

27 Del grafico (pg 1428)

Coeficiente global (Up)

15.463

3.- Pared cilindrica vertical no mojada y techo (At)

Datos de entrada h`l = Coeficiente de transmisión vapor-liquido (Kcal/h*m2*ºC) λg = Conductividad térmica del gas (Kcal/h*m*ºC) hg = Coeficiente de transmisión del gas (Kcal/h*m2*ºC) ha = Coeficiente de conveccion natural (Kcal/h*m2*ºC) H = Altura total (m) Hl = Altura mojada (m)

89.6 0.025 (Valor heurístico) 10 (Valor heurístico) 27 4.58 4.16


0.060

4,- Perdidas de calor al ambiente Area del fondo (m2) Area del techo (m2) Area lateral (m2) Superficie de perdidas equivalente (m2)

6.16 10.09 36.62 36.81


104

43823.4

4.181818 0.449565 5.- Cálculo de la longitud del serpentin Qs = Calor entregado por serpentin (Kcal/h)

KJ/h Dt = Diametro del serpentin (m) Cp = Cap del combustible (Kcal/kg*ºC) k = Conductividad térmica (Kcal/h*m*ºC)

96,000.00 96,000.00 401,280.00 0.0525 ( 2" in Sch 40) 0.425 0.0826

2

u= LMTD = U= A= L=

Viscosidad, Pa.S Diferencia Media Log. de Temperatura (°C) Coef. Total de transferencia de calor para el serpentin (Kcal/h*m2*ºC) rea del Serpentin de calentamiento, m2 Longitud del serpentin de calentamiento, m Cp agua : Flujo Másico : Densidad : Flujo Vol. Agua Prod. :

Velocidad (ft/s) :

0.082 68.5 62 (Valor heurístico) 64 22.617 137.13 ( 2 filas de 65 mts arriba y abajo) 1.00 Kcal/Kg C 20064.0 Kg/h 1050 Kg/m3 19 m3/h 120 BPH 2880 BPD 84 gpm 8.6 ft/s

T in, °F T out, °F

Agua Prod. 180 160

Crudo 68 122

20 50

-74 -1.081 68.461

PERDIDAS DE CALOR EN TANQUE DE RESIDUAL 1.- Fondo de superficie (Af)

Datos de entrada Tliq = Temperatura media del liquido (ºC): Ts = Temperatura del suelo (ºC) Visc = Viscosidad del liquido (cSt, a Temp liq) λs = Conductividad térmica del suelo (Kcal/h*m*ºC) D = Diametro del tanque (m) Rs = Ensuciamiento de serpentin (h*m*ºC/Kcal) e/λ = Resist entre le suelo y la pared-cemento, asfalto (Kcal/h*m2*ºC) tp Tp = Temperatura de la Pared (°C): %Error:

60 3 800 0.26 (Para suel 6.1 0.006 (Valor heur 0.0166 59.97 57.35 4.37

Resultados pared = Temperatura de la pared metalica (ºC) hl = Resistencia interna en (Kcal/h*m2*ºC) Coeficiente global (Uf)

57.35 11.17 0.167

2.- Pared cilindrica vertical mojada en altura (Hl)

Datos de entrada Ta = Temperatura ambiente (ºC) V vi = Veloc del aire (Km/h) T. pared - T. aire (°C) ec = Espesor de plancha (ft) λc = Conductividad termica de la pared-plancha y/o aislante (Kcal/h*m*ºC) El cálculo no considera aislamiento.

3 12 54.4 0.02085 ( 0.25 in de 36

Resultados ha = Coef de conveccion natural (Kcal/h*m2*ºC) Coeficiente global (Up)

27 Del grafico 7.512

3.- Pared cilindrica vertical no mojada y techo (At)

Datos de entrada h`l = Coeficiente de transmisión vapor-liquido (Kcal/h*m2*ºC) λg = Conductividad térmica del gas (Kcal/h*m*ºC) hg = Coeficiente de transmisión del gas (Kcal/h*m2*ºC) ha = Coeficiente de conveccion natural (Kcal/h*m2*ºC) H = Altura total (m) Hl = Altura mojada (m)

67.2 0.025 (Valor heur 10 (Valor heur 27 4.58 4.16


0.060

4,- Perdidas de calor al ambiente Area del fondo (m2) Area del techo (m2) Area lateral (m2) Superficie de perdidas equivalente (m2)

29.22 38.58 79.78 80.74


34574.9

5.- Cálculo de la longitud del serpentin Qs = Calor entregado por serpentin (Kcal/h)

KJ/h Dt = Diametro del serpentin (m) Cp = Cap del combustible (Kcal/kg*ºC) k = Conductividad térmica (Kcal/h*m*ºC) u = Viscosidad, Pa.S LMTD = Diferencia Media Log. de Temperatura (°C) U = Coef. Total de transferencia de calor para el serpentin (Kcal/h*m2*ºC) A = rea del Serpentin de calentamiento, m2 L = Longitud del serpentin de calentamiento, m

Cp agua : Flujo Masico : Densidad : Flujo Vol. Agua Prod. :

96,000.00 96,000.00 401,280.00 0.105 ( 2" in Sch 0.425 0.0826 0.082 61.4 62 (Valor heur 25.207 76.42 ( 2 filas de 1.00 Kcal/Kg C 20064.0 Kg/h 1050 Kg/m3 19 m3/h 120 BPH 2880 BPD 84 gpm

seco) ístico)

espesor)

(pg 1428)

ístico) ístico)

(Tabla v1.7)

Calculo Serpentin

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