Gas LP en planta: el tanque de 5000 litros, la vaporización y toda su ingeniería

Gas LP en planta: el tanque de 5000 litros, la vaporización y toda la ingeniería alrededor

Esta es la guía completa del sistema de gas licuado de petróleo en una planta industrial: qué guarda el tanque, por qué la presión no dice cuánto gas queda, cuánta demanda puede satisfacer un recipiente de 5000 litros sin ayuda, cuándo hay que comprar un vaporizador y de qué tamaño, cómo se regulan y se calculan las líneas, qué accesorios lleva la campana, qué puede salir mal y qué obliga la norma. Todo con números, usando el tanque de 5000 litros como caso de trabajo.

1. Qué es el gas LP: líquido que se guarda, gas que se quema

El gas LP no es un gas que se comprime: es una mezcla de propano y butano que a temperatura ambiente se licúa con presión moderada. Se guarda como líquido porque el licuado ocupa mucho menos que el vapor (cada litro de licuado guarda entre 240 y 270 litros de gas), y se usa como gas porque el quemador necesita mezcla con aire, no rocío. Toda la ingeniería de la instalación nace de ese cambio de fase: el tanque almacena líquido, la línea lleva vapor y entre los dos hay que meter calor.

La planta no consume gas: consume calor. El dato que manda es cuántos kilowatts pide el proceso y cada cuánto tiempo, no el tamaño del tanque. Un tanque grande mal conectado a una línea chica entrega menos que un tanque chico bien calculado, porque lo que se agota primero es la capacidad de vaporizar, no el inventario.

2. Presión de vapor: manda la temperatura, no la cantidad de gas

Mientras haya líquido y vapor conviviendo, el manómetro no marca cuánto gas hay: marca la temperatura del líquido. La presión es la de equilibrio del licuado y por eso el indicador confiable de inventario es el flotador o el mástil, nunca el manómetro. Un tanque de 5000 litros al cuarenta por ciento de lleno y uno al ochenta por ciento marcan la misma presión si están a la misma temperatura.

El propano hierve a 42 grados bajo cero y el butano a 0.5 grados sobre cero. Una mezcla con demasiado butano deja de vaporizar cuando baja la temperatura y la planta se queda sin flama aunque el tanque esté lleno a la mitad: por eso en clima frío se pide mezcla con más propano y en clima cálido se puede economizar con más butano.

3. El tanque de 5000 litros: dimensiones, llenado e inventario útil

El tanque estacionario horizontal de 5000 litros es el corazón de la instalación y mide aproximadamente 1.5 metros de diámetro por 3 metros entre puntos de apoyo. Va sobre dos patines de concreto, anclado, con puesta a tierra, a por lo menos tres metros de la línea de propiedad, de un edificio o de un camino, y nunca sobre una excavación, un drenaje o un sótano: el vapor de gas LP pesa entre 1.5 y 2 veces lo que pesa el aire y baja hasta el punto más cercano.

La regla del ochenta y cinco por ciento no es un margen de comodidad: el licuado se expande con el calor y un tanque lleno a tope se vuelve hidráulico. Cuando la temperatura sube y no queda cámara de expansión, la presión se dispara en segundos y la costura cede. Por eso el llenado se corta por peso o por nivel, y el operador que aprovecha el camión y carga hasta arriba está poniendo un recipiente a presión sobre personal. Para la venta, la práctica comercial redondea el tanque de 5000 litros a unos 2000 kilogramos de gas, aunque el cálculo geométrico dé más: la diferencia es densidad real de la mezcla, temperatura de entrega y el margen que el propio proveedor se guarda. El cálculo fino es 4250 por 0.545 = 2316 kilogramos, y con una demanda de 83 kilogramos por hora la autonomía real da 28 horas.

4. La demanda: convertir kilowatts de proceso en kilogramos por hora

Todo dimensionamiento empieza con la hoja de cargas. Cada aparato consume una potencia y tiene un factor de simultaneidad: la demanda máxima no es la suma de todas las placas, sino la suma ponderada por lo que realmente opera al mismo tiempo. La conversión a combustible es una sola división: potencia entre el poder calorifico por la eficiencia del quemador.

5. Vaporización natural: cuánta capacidad tienes sin gastar un watt

Vaporizar cuesta calor: 350 kilojoules por kilogramo para el propano, unos 97 watts de potencia por cada kilogramo por hora que se retire. Un tanque de 5000 litros a 21 grados ambiente, con 15 metros cuadrados de superficie mojada, recibe unos 600 watts del aire y alcanza para 6 kilogramos por hora. Si el proceso pide 83 kilogramos por hora, el tanque solo aporta 6 y el resto lo tiene que poner un vaporizador.

De los 83 kilogramos por hora que pide la planta, el tanque aporta 6 de forma natural: los 77 restantes tienen que venir de una máquina que meta calor al licuado, o de una estrategia alternativa como varios tanques en paralelo, mezcla rica en propano o recortar la punta de arranque.

6. Escarcha, hielo y frío: la firma visible de un balance roto

Cuando se retira vapor más rápido de lo que el ambiente puede entregar calor, el licuado se enfría, su presión de equilibrio cae, la flama se achica y el horno o el túnel se desfasan. El hielo es la factura visible de ese balance: primero aparece la barba sobre el domo del tanque, después la escarcha del regulador y al final el bloqueo de hielo en la línea.

Cuando el licuado baja de temperatura, su presión de equilibrio cae y con ella la presión disponible en el quemador: la planta reporta que se está acabando el gas aunque el tanque esté a la mitad. El mismo enfriamiento puede congelar el agua arrastrada hasta cerrar el orificio del regulador por completo.

7. Válvulas y accesorios: qué lleva la campana y para qué

La campana del tanque concentra siete accesorios que no se ven desde el piso: válvula de llenado con check, válvula de exceso de flujo en la salida de vapor, válvula de retiro de líquido con su solenoide, válvula de alivio, indicador de nivel de mástil, indicador de nivel flotador y drenaje de fondo. Cada uno tiene una función y sustituir uno por otro es la forma más rápida de provocar una emergencia. La boquilla de vapor siempre va en la parte alta del tanque y la de líquido en el fondo: es la única regla que hay que memorizar sin tabla.

8. Regulación en dos etapas y cálculo de la línea

De los 8.5 kilogramos por centímetro cuadrado del tanque a los 28 milímetros de columna de agua del quemador hay casi 300 veces de diferencia, y esa caída no se hace en un solo salto. La primera etapa baja la presión a 1 o 2 kilogramos y la segunda la deja en presión de servicio. Bajar todo en un solo regulador provoca bloqueo por frío de expansión, presión inestable y flama que se apaga cuando arranca otro aparato.

Una línea se dimensiona por caída de presión y no por la rosca que entra en la conexión. La masa que circula es la misma, pero a 28 milibares ocupa casi ocho veces el volumen que ocupa a 8 kilogramos de presión: por eso la tubería de alta presión puede ser de media pulgada y la bajada a los aparatos tiene que ser de dos pulgadas. A 28 milibares y 15 grados el vapor de propano pesa 1.9 kilogramos por metro cúbico, y ese dato es el que manda el diámetro.

9. Riesgos, impactos y normativa: lo que puede pasar y con qué se cumple

El riesgo grande no es la fuga chica: es la fuga grande que no se enciende de inmediato. El licuado sale, se expande 270 veces, viaja pegado al piso y busca ignición lejos del tanque; la llama regresa por la nube y calienta el domo. Si el fuego moja una pared del recipiente mientras la válvula de alivio no alcanza a enfriar el metal, el acero pierde resistencia y ocurre el BLEVE: el tanque revienta, el licuado flasha y la bola de fuego se forma en el sitio donde estaba el gas, no donde estaba el fuego.

Una parada por gas mal dimensionado se paga tres veces: el producto perdido en el túnel o en el horno, la hora extra de rearranque y el servicio de emergencia del vaporizador prestado. El costo de un vaporizador de 100 kilogramos por hora es menor que el de dos tardes de producción detenida, y ese cálculo es el que aprueba la inversión.

10. Ahorro, eficiencia y mantenimiento: el gas más barato es el que no se fuga

El gas LP es de los energéticos más caros por kilowatt hora en la planta, así que el ahorro casi nunca está en el aparato: está en las purgas, en el aire de combustión y en el frío que se tira. Cerrar una purga de 3 kilogramos por hora son casi 1200 kilogramos al año; bajar el aire excesivo de un quemador del 25 al 12 por ciento de oxígeno en chimenea recupera de 4 a 6 puntos de eficiencia; y el calor que el vaporizador le roba al licuado puede usarse para enfriar una cámara en lugar de pagar un enfriador.

11. Y si es otro gas: nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono y argón

Los gases industriales de la planta (nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono y argón) se parecen al gas LP en la fotografía y son distintos en la física. El dióxido de carbono se guarda saturado a 17 o 20 bar y su vaporizador ambiente produce hielo seco a menos 78 grados; el nitrógeno y el oxígeno criogénicos llegan líquidos a menos 190 grados en recipientes al vacío; y el oxígeno no necesita arder, hace arder a lo demás. Un vaporizador de gas LP puesto en una línea de dióxido de carbono se congela y una junta de hule se vuelve vidrio.