Las bases de diseño consisten en establecer la capacidad de la planta, las materias primas, su calidad y características, los productos que se fabrican, su calidad y especificaciones, la flexibilidad de la operación, los derechos de licencia y patentes, la experiencia comercial previa, los costos de capital y operación, así como las garantías.
Las bases de diseño son el documento en el que se establecen todas las características técnicas que definen los objetivos del proyecto. Este documento se genera a partir de un cuestionario preparado por el jefe de proyectos en común acuerdo con los especialistas funcionales que tendrán que intervenir en el desarrollo del proyecto.
El cuestionario de bases de diseño deberá contener básicamente para proyectos de instalaciones industriales los siguientes puntos:
- Nombre de la Planta
- Localización
- Función de la planta
- Capacidad, Rendimiento y Flexibilidad
- Especificaciones de los productos
- Eliminación de desechos
- Instalaciones de almacenamiento
- Condiciones y especificaciones
- Condiciones climatológ´icas
- Bases de diseño: Eléctrico, Tuberías, Civil, Equipos, Instrumentación.
- Normas, códigos y especificaciones
Con este cuestionario se originan las bases de diseño para la etapa de desarrollo.
EJEMPLO
1.GENERALIDADES
Por la gran demanda que existe del plástico se diseño una planta de producción de plástico de polipropileno debido a que las existentes no satisfacen el mercado actual.
FUNCIÓN DE LA PLANTA
La planta de producción de polipropileno tiene el propósito que a partir de propileno y una emulsión de hidrocarburo con catalizador sólido, se obtenga el polímero deseado.
TIPO DE PROCESO
La polimerización se llevará en dos pasos, en el primer reactor para la producción de polipropileno homopolímero en el siguiente reactor para completar la reacción y así formar el polipropileno copolímero donde la cantidad de propileno no reaccionado en esta serie se separa para ser recirculado y cargado nuevamente.
2.- CAPACIDAD, RENDIMIENTO, FLEXIBILIDAD
FACTOR DE SERVICIO
La planta podrá operar con un factor de servicio de 0.85
CAPACIDAD
| Capacidad de diseño | 1 | ton/día |
| Capacidad normal | 0.85 | ton/día |
| Capacidad mínima | 0.5 | ton/día |
RENDIMIENTO
| Producto | |
| Polipropileno | ton/día |
Se lograra con una conversión del 98 % de FLEXIBILIDAD El proceso no podrá seguir operando si algún reactor deja de operar.
FALLA DE ENERGÍA ELÉCTRICA
El proceso no podrá seguir operando a falta de suministro de energía eléctrica.
FALLA DE VAPOR
El proceso si podrá seguir operando pero el transporte de polipropileno homopolímero debe ser inmediata.
FALLA DE AGUA DE ENFRIAMIENTO
El proceso no operará a falta de agua de enfriamiento
3. ESPECIFICACIONES DE LA ALIMENTACIÓN
La planta deberá procesar propileno y n-pentano de las siguientes características:
Propileno
| Punto de ebullición a 1 atm ° C | -47.7 |
| Punto critico a 1 atm ° C , Densidad | -185.2 (0,5139) |
| Punto de Inflamación a 1 atm ° C | -108 |
| Temperatura de autoignición a 1 atm ° C | 497 |
4. CONDICIONES DE ALIMENTACIÓN DE LIMITES DE BATERIA (L.B. )
| Producto | Estado Físico | Presión | Formas de recibo |
| Propileno | Gas | 1 atmósfera | Pipas |
5. ESPECIFICACIONES DE LOS PRODUCTOS
El producto obtenido es el polipropileno, el cual tiene las siguientes condiciones:
| Producto | Polipropileno |
| Estado Físico | Sólido |
| Presión (atmósfera) | 1 |
| Temperatura (ºC) | 35 |
| Forma de Entrega | A granel |
6. CONDICIONES DE LOS PRODUCTOS EN L.B.
| Producto | Destino | Estado físico | Forma de envío |
| Polipropileno | Almacén | Sólido | |
| n-pentano | Recirculación | Líquido | Tubería |
| Etileno | Recirculación | Líquido | Tubería |
| Agua | Desfogue | Líquido | Tubería |
7. AGENTES QUÍMICOS
Se deberá especificar los tipos de tratamientos químicos requeridos para la conservación del reactor.
8. EFLUENTES
Eliminación de desechos . La planta debe contar con drenaje químico pluvial y sanitario. El de sanitario deberá estar separado en aguas negras y jabonosas.
9. INSTALACIONES REQUERIDAS PARA ALMACENAMIENTO
Alimentación
Para el almacenamiento de la materia prima, se considera una semana de almacenamiento, requiriendo un tanque de almacenamiento para un volumen de producción.
Productos
Para el almacenamiento de los productos, se considera una semana, considerando así un espacio físico de 100 m3, esto fuera de los Límites de batería y considerando que se distribuirá en la presentación que el cliente desee.
10. SERVICIOS AUXILIARES
Estos se generan dentro de la planta
| Vapor de proceso | (Baja presión, Saturado a presión 3.5 Kg/cm2 ) |
| Agua de enfriamiento. | Se utilizara para el enfriamiento de corrientes en intercambiadores de calor, compresores, etc. Además debe cumplir con las siguientes características: Limpia Libre de sólidos Libre de materia orgánica Libre de gases Baja dureza Velocidad recomendada: 121.9 a 243.8 cm/s Presión recomendada: 7 kg/cm2 Temperatura de suministro: 24 a 32 ° C |
| Aire de instrumentos | Características del aire de instrumentos: Limpio Seco Comprimido Libre de aceite Presión recomendado: 2.5 a 6.3 kg/cm2 Temperatura recomendada: 15.6 ° C |
| Aire de planta | Características de aire de instrumentos: Limpio Húmedo Comprimido Libre de aceite Presión recomendada: 7 a 8.8 kg/cm2 Temperatura recomendada: 15.6 ° C |
| Alimentación de energía eléctrica | Será suministrada por la CFE. Se contara también con una planta de energía eléctrica de emergencia con capacidad suficiente para mantener energizado el sistema de instrumentos durante un tiempo de 30 minutos y de 90 minutos para el alumbrado. |
11. COMUNICACIÓN INTERNA Y EXTERNA
Se requiere de 4 líneas cuya localización será de acuerdo a las especificaciones de la ingeniería de detalle.
12. DESFOGUE
El sistema de desfogue será diseñado y bajo responsabilidad del contratista que desarrolle la ingeniería de detalle hasta el límite de batería, debiéndose interconectar con el cabezal de integración de desfogue correspondiente.
13. SISTEMA CONTRA INCENDIO
Se contara con hidrantes y monitores los cuales serán diseñados por el contratista, sólo se especificará la ubicación por el medio de un plano de localización de área.
14. BASES DE DISEÑO ELÉCTRICAS
Código para la clasificación de áreas. El código para clasificación de áreas está contenido en la norma API RP500. Se debe considerar también NEMA Y NEC y en obra eléctrica la especificación GSE001 revisión 5.
Alimentación eléctrica
La corriente para alumbrado será de 125 volts (1 fase) para interiores, y de 220 volts (2 fases) para exteriores. El alumbrado interior será tipo fluorescente y exterior tipo Vapor de sodio de alta presión (V.S.A.P.)
15. SOPORTES DE TUBERÍAS Y TRINCHERAS
Solo se permitirán el uso de trincheras en casos estrictamente necesarios, los soportes secundarios serán de concreto reforzado y estarán a una altura mínima de 6 m en tanto que los que cruzan las calles principales estarán a 7.2 m.
16. DRENAJES
Dentro de límites de batería se contaran con los siguientes drenajes: 1. pluvial 2. químico y 3. sanitario
La elevación de estos será fijada por el contratista de ingeniería de detalle y construcción de acuerdo a la normatividad y a los niveles existentes en la zona geográfica sobre la cual se desarrolla la construcción.
17. BASES DE DISEÑO CIVIL
Solicitaciones por viento y sismo. Para datos de viento y sismo se usará la última edición del manual de diseño de obras civiles de la Comisión Federal de Electricidad y el Instituto de Investigaciones Eléctricas.
Tipo de suelo. De acuerdo al estudio de mecánica de suelo efectuando por el contratista de la ingeniería de detalle y construcción
Nivel freático. De acuerdo con el estudio de mecánica de suelo efectuado por el contratista de la ingeniería de detalle y construcción.
Tipo de edificios y construcción
- Cuarto de control eléctrico
- Cuarto de instrumentos
- Cuarto para operador con servicio sanitario completo
- Cuarto de cobertizo para compresor de aire de planta o instrumentos
- Cuarto de bombas
- Cuarto de control satélite
- Cuarto de subestación eléctrica
- Cuarto de control central
18. BASES DE DISEÑO PARA INSTRUMENTACIÓN
El control de la planta será de forma manual para la mayor parte del proceso. Los reactores de tanque agitado será el único equipo controlado de forma automática.
Se deberá contar con instrumentos que permitan una medición con un mínimo de margen de error y que además sean capaces de enviar la señal al cuarto de control satélite para monitoreo de las variables medidas. Estos instrumentos deberán ser compatibles con la más alta tecnología en sistemas de control para proceso.
La operación del reactor se llevara acabo por medio de una interfase de operación constituida por una consola la cual será ubicada en el cuarto de control central.
Se usaran señales protocolizadas, de termopar (mV) y digitales de 0 a 24 VCD. La instrumentación electrónica de campo deberá ser adecuada para una instalación intrínsecamente segura.
Al reactor se aplicará medición y registro de flujos totales de servicio auxiliares (agua, aire, vapor, etc), y desfogues. La calibración de los instrumentos será en las siguientes unidades.
| Variable | Unidades |
| Presión | Kg/cm2 |
| Temperatura | °C |
| Flujo de líquido | BPD |
| Flujo de vapor | Kg/h |
| Flujo de gas | M3/h a 20 °C y 1 atm |
| Agua | GPM |
19. BASES DE DISEÑO DE EQUIPO
Bombas. El tipo de accionador de operación normal y de relevo de las bombas deberá ser motor eléctrico de alta eficiencia.
Compresores. El tipo de accionador de operación normal y de los compresores deberá ser motor eléctrico de alta eficiencia.
Cambiadores de calor. Para los cambiadores de calor se considerará como flujo de diseño el apuntado en los datos de proceso para diseño de tuberías y especificación de instrumentos. El sobrediseño térmico será del 10%.
Reactores. Para el diseño de los reactores se considera como flujo de diseño el apuntado en los datos de proceso para diseño de tuberías y especificación de instrumentos, considerando el volumen y el grado de conversión de la materia prima y productos.
Tanques de almacenamiento. Para los tanques de almacenamiento de reactivos y productos se considera lo equivalente a una semana de producción considerando que el proceso es continuo y trabaja las 24 horas del día.
Filtros. Deberá instalarse un filtro en la alimentación del aire para evitar incrustaciones de sólidos en el lavador.
20. NORMAS, CÓDIGOS Y ESPECIFICACIONES
Deberá observarse la aplicación de la ultima edición de los siguientes estándares.
| Concepto | Norma, código o especificación |
| Recipientes a presión | ASME sección VIII |
| Tubería | ANSI |
| Electricidad | NEMA, NEC, ANSI, NOM |
| Ruido | SEMARNAP |
| Seguridad | API, ASME, OSHA |
| Instrumentación | ISA, API, ASME, NACE |
| Cambiadores de calor | TEMA, ASME, ANSI |
| Bombas | API 610,674,675 y 676 |
| Desechos | EPA, NOM de SEMARNAP |
| Materiales | ASTM |
| Construcción | Normas de CFE, PEMEX y de IIE |
| Válvulas de seguridad | ASME sección VIII, API RP 521 |
