Thesis Estudio del “pressure build up” en estanques de gases licuados a temperatura criogénicas mediante modelacion computacional
Date
2023-01
Authors
Lagos Lagos, Roberto Aníbal
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Abstract
En el presente documento se mostrará un estudio sobre el desarrollo del fenómeno de “Pressure Build Up” (PBU), para estanques estáticos de gas natural licuado (GNL), el cual se genera cuando existe una diferencia de temperatura alta entre el medio externo y el interno, que, para el caso del GNL, es de aproximadamente 180°C, esta diferencia provoca que ingrese un alto flujo de calor al recipiente. En este se verá, en primera instancia, la teoría que está detrás del fenómeno y las características generales del GNL. Luego se observará el desarrollo del modelo computacional que permitirá simular el efecto del fenómeno del PBU dentro del estanque, este se realizará en lenguaje computacional Python, y estará dividido en dos, por una parte estará el modelo de transferencia de calor, en donde se busca obtener el valor del flujo de calor que se transfiere por el estanque, considerando las condiciones ambientales externas, y el segundo es un modelo termodinámico, que, con el calor obtenido en el modelo anterior, se obtiene el valor del aumento de presión. Mas adelante se analizará este aumento de presión, incorporando en el modelo el cambio de las condiciones ambientales, que existe a medida que pasa el tiempo, para determinar cuánto se demora la presión interna en alcanzar el valor configurado en la válvula de venteo, dispositivo que permite liberar sustancia al ambiente, a lo anterior se llamará tiempo crítico (𝑡��𝑐��) y se utilizará para cuantificar el fenómeno. Con lo anterior se realizará un análisis de que tan efectivo resulta variar ciertos parámetros del estanque, como el espesor y tipo de aislante, dimensiones, capacidad inicial interna, ubicación geográfica y época del año, en el efecto del fenómeno del PBU dentro del recipiente. El tiempo critico (𝑡��𝑐��), del modelo base utilizado, es de 4.8 días (~115 ℎ𝑜��𝑟��𝑎��𝑠��), y con las modificaciones, solamente se logra retrasar el tiempo en 12.6 días, cuando se utiliza un aislante de multicapa de fibra, aluminio y vidrio, y se retrasa a 12.1 días, cuando se utiliza un diámetro externo de 9 metros, y se obtienen los peores resultados, cuando se ocupa un espesor de aislante de 20 [mm], en donde se obtiene un 𝑡��𝑐�� igual a 1.4 días.
En definitiva, la mejor opción práctica para reducir el efecto del PBU, es variar el espesor del aislante y el diámetro externo, ya que son medidas que son fáciles de aplicar y no necesitan consideraciones mayores en su aplicación. Además, las variaciones en las condiciones ambientales, no afecta al fenómeno, por lo que no es un factor importante que considerar en el transporten GNL.
Description
Keywords
GAS NATURAL , GNL , PRESSURE BUILD UP , PBU , MODELO COMPUTACIONAL