Diseño de una antorcha en instalaciones de regasificación de GNL

Design of a flare stack in LNG regasification facilities

La antorcha o tea (flare stack) es un sistema de seguridad encargado de procesar el excedente de hidrocarburos gaseosos en una refinería. Evita su emisión directa a la atmósfera al sustituir el venteo por una combustión; por tanto, este dispositivo también tiene una función medioambiental.

Esta investigación se dedicó al diseño de una antorcha de acuerdo a las especificaciones del cliente y el cumplimiento de la legislación vigente. Se calcularon las dimensiones básicas del sistema con base en la radiación térmica máxima de diseño a pie de antorcha y la presión disponible a la entrada de esta; para ello se utilizaron correlaciones de la fluidomecánica extraídas del libro de CRANE Flujo de fluidos en válvulas, accesorios y tuberías (México D.F.: McGraw-Hill, 1992) y el procedimiento y recomendaciones que define el estándar “API Recommended Practice 521”. También se hizo el cálculo para el nivel de presión acústica propio del funcionamiento de la antorcha, con el objetivo de cumplir con la legislación de ruido.

De igual manera, se hizo uso de la aplicación del modelo de dispersión estadístico gaussiano ISC3 (Industrial Source Complex Model) para realizar la estimación de las concentraciones en el ambiente de contaminantes producidas por la antorcha, con la finalidad de cumplir con las directrices medioambientales de la U.S. Environmental Protection Agency (Washington D.C., Estados Unidos). Se describen las principales aplicaciones del sistema dentro de las diferentes instalaciones industriales o plantas de proceso donde son instaladas las antorchas y se hizo hincapié en el funcionamiento de una instalación de regasificación de GNL típica.

Flare selection and design

Selección y diseño de una antorcha

La antorcha o tea es la última línea de defensa en un sistema de liberación segura de emergencia en una refinería o planta química. Se utiliza para disponer de productos purgados o de desperdicio resultantes de refinerías, gases imposibles de recuperar de pozos petroleros, gases emitidos de altos hornos, gases sin utilizar de hornos de coquización y agua gaseosa de industrias químicas. Las teas también se emplean para quemar gases de desecho de digestores de depuradoras, gasificación de carbón, ensayos de misiles, plantas de energía nuclear con sodio, intercambiadores de calor de agua, plantas de agua pesada e instalaciones de fertilizantes.

Esta guía de diseño cubre los métodos de dimensionamiento y selección de un sistema de antorcha utilizado en industrias de proceso típicas. Tiene el fin de ayudar a los ingenieros a comprender el diseño básico de distintos tipos de sistemas de teas. La sección de selección contiene la explicación de la idoneidad de tipos de antorchas con base en las regulaciones ambientales, la localización y los materiales de proceso.