7.1.4. OPERARIOS

Se calculan en función del número de operaciones del proceso. Se requiere un operario para cada una de ellas, excepto para la de reacción que se requiere un operario por cada cuatro hornos.

Se han considerado cinco operaciones que son las que aparecen a continuación. Entre paréntesis aparece el número de operarios requeridos en cada una:

•  Sección 1: Mezclado del KCl. (uno por turno)

•  Sección 2: Cristalización y acondicionamiento del nitrato potásico. (uno por turno)

•  Sección 3: Mezclado del NH 4 NO 3 . (ninguno)

•  Sección 4: Evaporación. (uno por turno)

•  Sección 5: Cristalización y acondicionamiento del cloruro amónico. (uno por turno)

Para supervisar todas estas operaciones se necesitarán:

•  - Capataz (uno por turno).

7.1.5. PERSONAL DEDICADO A SERVICIOS

•  - Personal de limpieza (dos en el turno de la tarde).

•  - Cocinero. (uno por turno).

•  - Camarero (uno por turno).

Haciendo un recuento del personal, el número máximo de empleados por turno será de veintiuno.

7.2. TURNOS DE TRABAJO

Los turnos de trabajo dependerán de la función desempeñada en la planta.

7.2.1. PERSONAL ADMINISTRATIVO

En este turno se incluirán al Director General, Ingeniero de proceso, Responsable de seguridad, calidad y medio ambiente, el administrativo, el contable y el secretario. Se dispondrá de un turno repartido entre la mañana y la tarde.

Horario:

- Mañana: 9:00 – 13:00

- Tarde: 16:00 – 20:00

(El director deberá estar siempre localizable).

7.2.2. OPERARIOS

Dentro de este turno se incluirán a los trabajadores de la sala de control, capataces, guardas de seguridad, electricistas, fontaneros, soldadores, técnicos de instrumentación y control y operarios. Se dispondrán de tres turnos los cuales son continuos y se abandonará el trabajo cuando el operario que comienza la jornada dé el relevo al operario que la finaliza.

- Turno 1: 8:00 – 16:00.

- Turno 2: 16:00 – 24:00.

- Turno 3: 00:00 – 8:00.

7.2.3. PERSONAL DE LABORATORIO

En este turno se incluirán al químico, técnico de laboratorio y el personal de abastecimiento. Se dispondrá de un solo turno.

Horario: 9:00 – 17:00.

7.2.4.PERSONAL DE CAFETERÍA

En este grupo se incluyen al camarero y al cocinero.

Habrá dos turnos:

Horario:

- Turno 1: 11:00 – 15:00.

19:00 – 23:00.

- Turno 2: 3:00 – 7:00.

7.2.5. PERSONAL DE LIMPIEZA

Horario: 20:00 – 23:00.

Bibliografía: MECKLENBURGH, J.C. “Plant Layout: A guide to the layout of process plant and sites”. Leonard Hill Books in Association with The Institution of Chemical Engineers. 1973.

 

 

Posteriormente se exponen una serie de características generales a todos los procesos químicos, esto copiáis lo que os convenga y lo pegáis directamente en vuestro proyecto.

11.3. CARACTERÍSTICAS GENERALES

La distribución en planta de cualquier proceso químico presenta una serie de elementos comunes:

J Recinto de la planta

El emplazamiento donde va a construirse la planta debe estar rodeado en todos sus límites por una valla de seguridad, y todas las entradas deberán tener puerta. Por razones de seguridad, el número de puertas debe ser mínimo.

Las zonas de actividades o sustancias peligrosas, deberán aislarse del resto cuando sea posible, con la instalación de sus propias vallas de seguridad y de muros de contención.

La red de tuberías de la planta, tanto las de proceso como las de servicios, se disponen normalmente en paralelo al sistema de carreteras.

J Edificios

Las distintas secciones de la planta, según sus características, necesitan un determinado tipo de edificio, o por lo menos de estructura, que las albergue. Para facilitar el buen funcionamiento del proceso o para albergar determinados servicios generales, auxiliares o sociales suele ser necesario aislar correctamente determinados volúmenes del exterior.

Los edificios auxiliares deben incluir:

•  Almacenaje de materias primas: tanques y almacenes.

•  Almacenes de suministro para el mantenimiento y operación.

•  Talleres de mantenimiento.

•  Estaciones en caso de incendio y otros servicios de emergencia.

•  Laboratorios para el control del proceso.

•  Planta de tratamiento de efluentes.

•  Comedor.

•  Servicios.

•  Aparcamiento.

Los edificios administrativos se suelen situar cerca de la entrada principal y aguas arriba de la dirección del viento.

Los laboratorios se colocan en el centro de la planta a la que sirven, pero siempre en áreas seguras.

La sala de calderas, subestación eléctrica, centro de mando de motores, estaciones de bombeo, salas de control, etc. deben colocarse en sitios donde no corran peligro de quedar fuera de servicio por efecto de un incendio, explosión o inundación, y de tal forma que las fuentes de vapor, agua y electricidad que alimentan a los consumidores no resulten excesivamente largas y caras.

Las bombas y los motores eléctricos que accionan los diferentes equipos deben situarse en el interior de los edificios, para evitar que puedan sufrir daños debido a factores meteorológicos. Además, es conveniente localizar las bombas en línea a cada lado de un camino de acceso, con los motores alineados hacia el exterior, para un fácil acceso.

Los compresores, debido a su elevado coste, deben instalarse de modo que permitan un rápido desmontaje y posterior montaje, aliviando así la necesidad de proveer de equipos de repuesto. Esto puede lograrse mediante conexiones de succión inferior y descarga, apoyando la máquina en una plataforma de hormigón.

Todos los edificios y zonas de proceso deben disponer de vías libres y amplias para que los operadores puedan salvar desniveles y obstáculos, y de plataformas y pasarelas con dos o más salidas de escape.

J Accesos y zonas de carga o descarga

Las zonas de acceso a la planta del tráfico rodado deben situarse en la periferia del recinto. De mismo modo, las áreas de carga y descarga se ubicarán en un lugar cercano a la entrada de la planta y a las zonas de acceso por carretera, ferrocarril, etc. debe evitarse, en la medida de lo posible, que las carreteras atraviesen áreas de proceso o áreas peligrosas.

En el interior de la planta se intentará que las distancias que recorran los productos desde/hacia el almacenamiento o durante su procesado sea mínima.

J Evacuación de efluentes

El agua de lluvia y las corrientes de agua no dañinas pueden ir directamente al alcantarillado. La lluvia recogida en áreas contaminadas se tratará junto con los efluentes acuosos del proceso. Los efluentes líquidos no inicuos, deberán ir en sistemas cerrados y auto-limpiables.

La pendiente mínima en áreas pavimentadas debe ser del 1.25%, y del 2.5% para líquidos corrosivos. El máximo desnivel en cualquier dirección no debe superar los 150 mm.

De forma general, las tres áreas principales de una instalación industrial son:

•  Área de producción y almacenamiento:

•  Almacenes de materias primas, principales y auxiliares.

•  Almacenes de materiales en curso de fabricación.

•  Almacenes de productos terminados.

•  Áreas de fabricación.

•  Áreas de control.

•  Área de servicios generales y auxiliares:

•  Zona de servicios generales:

· Oficinas generales y de fábrica.

· Laboratorios.

· Talleres de mantenimiento.

· Almacenes de piezas de recambio y herramientas.

· Garajes y aparcamientos.

•  Zona de servicios auxiliares:

· Centros o parques exteriores de transformación.

· Parques de combustibles.

· Tratamiento de agua y fluentes.

· Agua de refrigeración.

· Calderas.

· Compresores de aire.

•  Área social:

•  Comedores.

•  Cocina y/o calientaplatos.

•  Vestuarios y aseos centralizados.

•  Aseos localizados.

•  Servicios médicos y asistenciales.

•  Servicios culturales. Aulas, salas de reuniones, biblioteca.

 

 

 

Una vez pegado lo anterior procedemos a la distribución detallada de los equipos en la planta, os aconsejamos que primero calculéis las dimensiones aproxiamadas de los edificios y equipos. Tomad de referencia este ejemplo, considerad que es para 27 empleados por turnos podéis hacer un escalado según vuestro número de empleados. Algunos edificios como el comedor o la sala de juntas no son necesarios, las dimensiones de los edificios excepto las de la sala de control son bastante adaptables a la disponibilidad de vuestra parcela.

11.4.1. APARCAMIENTO

Sus dimensiones se basarán en el número máximo de empleados en un solo turno, que serán de veintisiete, pero también en la posibilidad de coincidencia de empleados en el cambio de turno y teniendo en cuenta las posibles visitas ocasionales.

Así, el número total de plazas será de sesenta. Tendrán 2.5m de ancho por 5m de largo, y estarán colocadas en dos filas (colindantes con el límite de la parcela que da a la carretera del polígono). Los coches aparcan en batería de forma perpendicular a la carretera del polígono. La fila de aparcamientos tendrá un hueco de 6 metros de ancho para permitir la entrada de los operarios. El área total de la zona de aparcamiento resulta de 780 m².

Se construirá una zona de aparcamiento al lado de la montaña de sales F-115, en la que podrán aparcar 10 camiones de 2.5 m de ancho por 12 m de largo. Esta zona servirá de área de carga y descarga.

 

11.4.2. EDIFICIOS

Estos estarán reunidos en dos edificio de 4m de altura. Estarán colocados después del aparcamiento y anterior a la planta y a una distancia suficiente para garantizar la máxima seguridad ya que albergará a la mayor parte del personal. Las dimensiones y características más importantes de los bloques son los que se detallarán en los siguientes puntos.

Las dimensiones de las puertas serán de 1m de ancho por 2.03 de alto excepto las de emergencia que llevarán dos hojas de 80cm de ancho por 2.03m de alto. Todas las ventanas estarán situadas a 1m del suelo.

11.4.2.1. Pasillos

Los pasillos tendrán dos metros de ancho y comunicarán todos los bloques representativos.

11.4.2.2. Sala de Control 1

Se ubicará de cara al proceso. Estará provista de ventanas que proporcionen la visibilidad necesaria del mismo tanto de frente al proceso (2m de alto por 14m de ancho) como en el lateral (1.25m de alto por 3m de ancho) para una buena iluminación sin deslumbramiento.

Tendrá dos puertas: una acristalada que dará acceso directo a la planta y la otra al hall. Se ha orientado hacia el noroeste para evitar la incidencia directa de los rayos del sol sobre el panel de control. Tendrá una anchura de 6m y una longitud de 30m.

11.4.2.3. Vestuarios

Se situarán al lado derecho de la Sala de Control. Se ha considerado un área de 60m² (30m² para hombres y 30m² para mujeres separados por un tabique). Cada uno de ellos tendrá unas dimensiones de 6x5m. En cada uno habrá dos platos de ducha. Cada vestuario llevará dos puertas: una dará al hall y la otra al proceso. De esta forma los operarios podrán entrar directamente al trabajo desde el mismo o acceder a él en caso de cualquier necesidad.

11.4.2.4. Servicios

Se situarán al lado derecho de los vestuarios. Se ha considerado un área de 48m² (24m² para hombres y 24m² para mujeres separados por un tabique). Cada uno de ellos tendrá unas dimensiones de 6x4m. Cada servicio estará comunicado con el pasillo por una puerta, provistos de una ventana para ambos situada en el medio de los dos y en la parte alta para una buena ventilación, será de 1 m de largo por 0.5 m de alto. Cada servicio dispondrá de cuatro inodoros y tres lavabos.

11.4.2.5. Atención médica

Debido a que el polígono Nuevo Puerto tiene centro médico, simplemente se pondrá un botiquín con la función de poder atender allí a los operarios en caso de que sufran algún accidente de tipo menor.

Tendrá un área total de 48m² siendo sus dimensiones de 8x6m, llevará dos puertas: una dará al pasillo y otra al proceso.

11.4.2.6.Comedor

Se situará a la derecha de la atención médica. Tendrá una capacidad para el máximo número de empleados en un turno más un suplemento para posibles visitas. El número total de plazas será de 33, considerando que por cada una de estas hacen falta 3.5 m². El área necesaria será por lo tanto de 128m² y sus dimensiones serán de 8x16 m.

Estará formado por 3 zonas:

•  El almacén de subsistencias, situado en la parte derecha del comedor hacia la fachada, llevará 2 puertas: una conectada a la cocina y otra en la pared de la fachada. Sus dimensiones serán de 2x4m.

•  La cocina tendrá dos puertas: una conectará con el almacén de subsistencias y otra con el comedor. Llevará una ventana de 1.25 m de largo por 1.25 m de ancho. Sus dimensiones serán de 5x4 m y estará situada en la parte derecha del comedor lindando con el almacén.

•  El comedor propiamente dicho, situado a la izquierda del almacén y la cocina, llevará 2 puertas además de la que conecta con la cocina, una que dará al exterior y otra al pasillo.

Llevará dos ventanales de 3.5 m de largo por 1.25 de ancho. Sus dimensiones serán de 7x12 m.

11.4.2.7. Oficinas

Se ubicarán dando al frente de la fachada para que estén bien iluminados, a la derecha del pasillo de entrada y se accederá a ellos desde el hall. Se diferenciarán 3 tipos:

•  Un despacho que compartirán los administrativos, cuya superficie vendrá dada por el número de empleados que trabajarán en él. En este trabajarán 3 administrativos (1 contable, 1 gestor de compra-venta y 1 secretario). Se necesita un área de 10 m² por empleado, por tanto sus dimensiones serán 4x7.5 m. Llevará 2 ventanas de 1.25x1.25m.

•  Dos despachos para los técnicos (ingeniero de proceso y el responsable de seguridad, calidad y medio ambiente), cuyas dimensiones serán 4x2.5m con una ventana de 1.25x1.25m cada uno.

•  Un despacho para el director general de dimensiones 7x4m. Llevará una ventana de 2m de ancho por 1.25 m de largo.

11.4.2.8.Laboratorio

Se colocará al lado derecho del almacén. Llevará dos puertas: una orientada hacia el proceso y otra al pasillo. Llevará una ventana orientada hacia el proceso de 5m de ancho por 1.25 de alto. En él trabajarán como máximo dos empleados a la vez, un químico y un técnico de laboratorio. Se necesitarán 20 m² por empleado como mínimo. Sus dimensiones serán de 6x7m.

11.4.2.9.Talleres y sala de mantenimiento

Se situará enfrente del botiquín orientado hacia el proceso para que las piezas a reparar tengan acceso directo a él. Llevará tres puertas: una en la parte de atrás, otra de emergencia en la parte izquierda y otra orientada hacia el proceso. Esta última medirá 8m de ancho, de modo que será lo suficientemente grande como para que entren las piezas de gran tamaño, será plegable y se abrirá hacia arriba.

El área total será de 300 m 2 con unas dimensiones de 12x25 m.

11.4.2.10.Sala de juntas

Se ubicará al lado de las oficinas. Llevará un ventanal de 5m de largo por 1.25 m de alto. Sus dimensiones serán de 8x6 m (48m²). Dispondrá de una sola puerta que dará al pasillo.

 

Finalmente os damos unas tablas y observaciones para colocar los equipos, mi consejo es que copiéis esto en vuestro proyecto haced la distribución y cuando la tengáis más o menos eliminad los apartados que no os convengan.

 

DISTRIBUCIÓN DE EQUIPOS

La posición relativa del bloque de equipos de proceso respecto al resto de la planta se hará teniendo en cuenta una serie de restricciones generales y la situación relativa de los equipos entre sí se hará a partir de distancias mínimas tomadas de la bibliografía y expuestas en el apartado de restricciones particulares.

11.6.1.RESTRICCIONES GENERALES

•  Las direcciones predominantes de los vientos en el polígono Nuevo Puerto son Noroeste y Suroeste.

•  La distancia mínima de las unidades de proceso a los bloques representativos tiene que ser de 30m.

•  La distancia mínima de las calles principales a las unidades de proceso tiene que ser de 12 m, excepto al horno que tiene que ser de 15m.

•  La distancia de la calle principal al límite de parcela será de 5m.

•  La distancia mínima de la calle principal a las fachadas del edificio de bloques representativos tiene que ser de 9 m.

11.6.2. RESTRICCIONES PARTICULARES

Para la construcción del plano de distribución de la planta de sulfato potásico se ha utilizado datos típicos encontrados en bibliografía de las distancias mínimas de seguridad. En las tablas siguientes se presentan algunos de esos datos:

 

Tabla 7.1. Separaciones típicas en plantas químicas.

 

 

l : longitud de la pieza interior más larga del equipo que deba sacarse para mantenimiento.

l : longitud de la pieza interior más larga del equipo que deba sacarse para mantenimiento.

Tabla 11.2. Espacios libres mínimos de algunos equipos.

Teniendo en cuenta las restricciones expuestas se van a establecer las siguientes limitaciones:

11.6.2.1. Tuberías

•  Para facilitar las operaciones, las acciones durante emergencias y para evitar longitudes excesivas de tuberías, las secciones de la planta deben colocarse secuencialmente.

•  La red de tuberías se dispone en paralelo al sistema de carreteras.

•  Las tuberías deben ir sobre la superficie, salvo las de agua y gas que irán enterradas por motivos de protección y seguridad.

•  Siempre que sea posible, las tuberías irán al nivel del suelo (más barato), y cuando haya que utilizar estructuras de apoyo se intentará agrupar aquellas tuberías que necesiten elevación para utilizar el mínimo número de estructuras.

•  Para evitar la congelación, las tuberías de agua irán enterradas por debajo de la línea de congelación o un mínimo de 750 mm.

•  Las tuberías no deben pasar por debajo de zonas de proceso o áreas de servicios.

•  Cuando van enterradas, las válvulas y demás accesorios deben ir protegidas.

•  Los conductos de gas no deben ir cerca de tuberías de agua potable ni cerca de cables.

•  Cuando las tuberías enterradas están cerca o se cruzan con conducciones de cables eléctricos enterrados, las tuberías deben ir siempre por debajo de los cables (se evita que los cables se mojen si hay alguna fuga).

•  Las tuberías con líquidos caliente deben ir lo más lejos posible de cables eléctricos.

•  Las tuberías al nivel del suelo suelen ir a 300 mm del suelo para facilitar la limpieza y los arreglos.

11.6.2.2. Bombas

•  Deben ir en un edificio para evitar ruidos, congelación de fluidos y para que estén protegidas.

•  Los cambios de dirección en la línea de succión deben ser, al menos, a 600 mm de la bomba.

•  Se colocarán en una hilera con los motores alineados.

11.6.2.3. Compresores

•  Se instalarán de forma que se facilite el montaje y desmontaje.

•  Se apoyarán en una plataforma de hormigón.

•  Debido a que los compresores son una fuente de ruido deberán proteger para evitar el ruido.

11.6.2.4. Transportadores de sólidos

•  El ángulo de inclinación de las cintas transportadoras no suele ser superior a 20º subiendo y 15º bajando.

•  El rango de anchura de la cinta oscila entre 0.3 y 1.8 m.

•  Para múltiples cintas transportadoras es necesaria una distancia mínima de 600 mm entre cada una.

•  Para cintas paralelas horizontal o verticalmente la distancia mínima entre ambas es de 750 mm.

•  Los elevadores de cangilones son verticalmente y se encuentran adyacentes a la unidad de alimentación. Requieren mayor mantenimiento.

11.6.2.5. Tanques de almacenamiento

•  Los tanques de almacenamiento de productos inflamables no deben ser colocados ni en la dirección en la que sopla el viento, porque pueden ser dañados o afectados por una fuga en el proceso, ni desde la dirección desde la cual éste está soplando porque si se derrama algo del contenido, el área del proceso puede ser dañada. Por ello se debe colocar a una distancia mínima del mismo.

•  La distancia de seguridad de la zona de carga y descarga de los tanques será como mínimo de 15m.

11.6.2.6. Sedimentador

•  Lleva una superestructura a través de la parte superior del tanque que sirve como apoyo y permite el acceso al mecanismo del sedimentador y a la zona de alimentación.

11.6.2.7. Secador y enfriador rotatorio

•  La zona giratoria debe estar protegida. Normalmente esto lo hace el fabricante, pero también hay que asegurarse de que los operarios se mantengan alejados de la zona giratoria.

•  Si hay peligro de explosiones de polvo, el techo del lugar donde se encuentra sería de un material frágil.

•  Deben tener la inclinación suficiente para facilitar el avance del material por gravedad.

•  Deben situarse ciclones o algún sistema de recolección de polvo a la salida del gas ya que llevará sólidos.

11.6.2.8. Ciclones

•  Se suelen situar en los secaderos, molinos, etc.

•  Pueden ser de diferentes formas y dimensiones.

•  Pueden ser colocados en diversos lugares debido a su manejabilidad.

•  Si hay peligro de explosión deben ser encerrados en construcciones especiales y los conductos deben tener paneles de ruptura o válvulas de alivio de presión.

11.6.2.9. Molinos

•  Se recomienda, cuando el material molido está seco, examinar problemas relacionados con el polvo y tomar precauciones para minimizar la polución del aire y evitar explosiones.

•  Cuando existen varios molinos se ordenan en línea, para simplificar los sistemas de alimentación.

•  La alimentación debería estar en la dirección de rotación del molino o en posición vertical a este.

•  Son normalmente encerrados en un edificio, adyacente a una carretera de acceso.

•  Es poco aconsejable la situación de un molino en una planta superior.

11.6.2.10. Intercambiador de calor

•  Cuando haya un gran número de intercambiadores, se suelen reunir en uno o más grupos.

•  Los intercambiadores agrupados deben colocarse en filas alineados por el extremo del canal de distribución, para facilitar el acceso para mantenimiento de los mismos. La distancia horizontal del lado del canal de distribución será de 1.5 m más la longitud de los tubos mientras que en el extremo opuesto se dejará una longitud de 2m.

•  Se tomará un espesor de un 10% del diámetro de los intercambiadores.

•  La longitud de la carcasa de los intercambiadores de calor (BEM) será la longitud de los tubos más un 30%. 1

11.6.2.11. Tamiz

•  Los tamices vibratorios pueden inclinarse horizontalmente hasta 25° y tener 1, 2 o 3 cubiertas de tamizado.

•  El tamiz debe situarse encima del Molino al cual va a alimentar.

•  Va a estar situado, al igual que el molino, en un edificio cerrado.

•  Debe existir un espacio por encima del tamiz para reemplazar las telas del tamiz.

11.6.2.12. Columna

•  Las columnas de gran altura deben estar situadas a un lateral de la zona de proceso para facilitar su construcción y mantenimiento y evitar posibles interferencias en el montaje general del resto del proceso.

•  Las torres y los recipientes grandes de diferentes diámetros se deben alinear con una tangente o cara común.

•  Las torres son equipos de gran altura y pequeño diámetro en relación a ésta, por tanto necesitarán de estructuras para garantizar su estabilidad.

•  Para alturas de columna superiores a 3.5 m con estructuras de sujeción, es necesaria la instalación de plataformas.

•  Una vez colocada la primera plataforma las siguientes se situarán con un incremento de dos metros de altura.

•  Los pasillos de la plataforma deben tener mínimo un metro de ancho.

11.6.2.13. Centrífuga

•  Deben ser montadas sobre una estructura que permita reducir al mínimo las vibraciones.

•  Debe tener un mínimo de 1.5 m a su alrededor.

•  Deben ser instaladas lejos de fuentes que produzcan vibración.

•  No se deben colocar bajo áreas corrosivas o bajo tuberías.

11.7. BIBLIOGRAFÍA

 

MECKLENBURGH, J.C. “Plant Layout: A guide to the layout of process plant and sites”. Leonard Hill Books in Association with The Institution of Chemical Engineers. 1973.

BAASEL, W.D. “Preliminary Chemical Engineering Plant Design”. Ed. Van Nostrand Reinhold. New York. 1990.

 

DOMINGO MOYA, M.A. “Diseño de equipos e Instalaciones”, Departamento de Ingeniería Química y Textil. Universidad de Salamanca. 2001.

 

Ahora ya tenéis toda la teoría para distribuir vuestras instalaciones, coged hoja y lápiz y comenzad a hacer pruebas, lo normal es empezar por la alimentación de materias primas e ir sucediendo los equipos según avanza el proceso, intentando agrupar siempre que sea posible los equipos similares. Cuando tengáis un primer esquema a mano tenéis que decidir si lo hacéis bien usando el autocad o os cogéis el Paint y lo hacéis rápido, yo lo hice con el Paint porque del Autocad de primero de carrera no me acordaba nada. Esto puede parecer chapucero pero los equipos desde vista aérea normalmente son rectángulos y círculos, asiq con el Paint queda bien y la más importante si cuando ya esta hecho tenéis que modificar cosas es solo arrastrar, supongo que las modificaciones con el autocad no son muy difíciles pero hay que aprender a usarlo...

Este otro es un Lay-out hecho a escala utilizando el Autocad:

Para los marcos y los cajetines consultad la sección de planos.