Almacenamiento de amoniaco

Almacenamiento de 60.000Tm de amoniaco (NH3)
Introducción
Cuando se diseña el almacenamiento de un producto, lo primero es conocer sus propiedades fisico-químicas:
• Temperatura de solidificación: -77,7ºC
• Temperatura normal de ebullición: -33,4 ºC
• Calor latente de vaporización a 0ºC: 302Kcal/Kg
• Presión de vapor a 0ºC: 4,1 atm.
• Densidad del gas (0ºC y 1 atm): 0,7714g/l
• Densidaddel gas licuado (40ºC y 16 atm): 577,89 Kg/m3
• Densidad del gas licuado (0ºC y 4,2 atm): 638,17Kg/m3
• Densidad del gas licuado (-33ºC y 1 atm): 682,18 Kg/m3

El amoniaco se puede almacenar en :
1. Almacenamientos refrigerados a presión atmosférica y aproximadamente -33ºC con capacidades de 10.000Tm a 30.000Tm (hasta 50 000Tm en casos extremos).
2. Esferas o tanques a presión a temperaturaambiente y su presión de vapor con capacidades de hasta 1.300Tm.
3. Esferas refrigeradas a presiones intermedias (4 atm) y 0ºC, y capacidades intermedias entre los dos sistemas anteriores.

Caso práctico
Almacenamiento a alta presión (temperatura ambiente)
Para almacenar el amoniaco alta presión, es decir, la presión de vapor del amoníaco a temperatura ambiente (40ºC), se precisaría unapresión de 16 atm. El volumen total de amoniaco en estas condiciones, será 103.826m3.
De acuerdo a las normas de construcción ASME VIII y API 620 es difícil sobrepasar capacidades de 2.000m3 , por lo que se necesitarán 52 esferas. El espesor con estas características será aproximadamente 50mm y la eficiencia de la soldadura en campo en el momento de la construcción disminuirá.

Almacenamientosemirefrigerado
Para almacenar el amoniaco a 0ºC, se precisará una presión de almacenamiento de 4,2 atm, lo que dará un volumen total a almacenar de 94.019m3. En este caso, la esfera puede ser diseñada para aproximadamente 14.000m3.
Por tanto, se necesitarán 7 esferas para almacenar la cantidad pedida.
Este sistema, presentará ciertas ventajas sobre el almacenamiento a alta presión:
• Menor espacio deinstalación: la superficie necesaria para 7 esferas de 14.000 m3 es menor que la necesaria para 52 esferas de 2.000 m3 (el precio del suelo necesario influye en la rentabilidad del proyecto).
• Mayor facilidad de implantación: la dificultad constructiva de esferas que soporten 4,2 atm (a pesar del aumento del radio al aumentar el volumen por esfera) es menor, con espesores de 30mmaproximadamente y eficiencias de soldadura cercanas al 0,9.
• Coste de las esferas: el coste de 7 esferas de 14.000m3 es aproximadamente un 45% del coste de 52 esferas de 2.00m3.
• Coste de la instalación y mantenimiento de tuberías: la cantidad de tuberías y tubuladuras, así como de instrumentación y controles se reduce sensiblemente.

Asimismo, presentará ciertos inconvenientes:
• La necesidad deproveer de aislamiento para las 7 esferas.
• La instalación de las unidades de refrigeración necesarias.

Almacenamiento refrigerado
El almacenamiento refrigerado mantiene el producto (amoniaco) a la presión atmosférica (1 atm.) por lo que debe estar a la máxima temperatura en la que esté el gas licuado. En este caso, puesto que la temperatura de ebullición del amoniaco es -33ºC, esta será latemperatura de diseño del tanque de almacenamiento.
Según las normas de construcción y en función de las pérdidas térmicas, hasta los -48ºC el tanque puede ser de simple pared con aislamiento pero a menores temperaturas debe usarse doble pared con aislamiento de perlita (criogénicos).
Este tipo de almacenamiento permite unas capacidades útiles de almacenamiento de hasta 80.000m3 y, ya que el volumen aalmacenar es de 88.000m3, se precisará de dos tanques, que serán del mismo tamaño para disminuir el coste de recambios y aumentar la seguridad (en caso de fallo en uno, se podría mantener operativo el otro para realizar el mantenimiento).
De forma similar al caso anterior, el almacenamiento atmosférico de pared simple, presentará ciertas ventajas sobre los almacenamientos anteriores:
• Menor...