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SEPARADORES
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SEPARADORES
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SEPARADORES
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INTRODUCCION A LOS SEPARADORES Un separador es un recipiente en el
facilitan los procesos más que cualquier otro
cual una mezcla de fluidos que no son
tipo de equipo de proceso. Algunos son
solubles entre ellos son separados uno del
llamados
otro,
los
tanques de flasheo, u otros nombres.
separadores se usan para separar gas de
Usualmente los recipientes son llamados en
líquidos; o un líquido como el aceite crudo de
su función de separar dos o más fluidos…
otro líquido como el agua.
generalmente
en
los
campos
petroleros,
depuradores,
procedimientos Los separadores de aceite y gas
gas de
y
acumuladores,
liquido;
operación
y
los
son
los
mismos.
SEPARADOR DE PRODUCCION VERTICAL GAS-ACEITE
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SEPARADORES
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INTRODUCCION A LOS SEPARADORES Un separador es un recipiente en el
facilitan los procesos más que cualquier otro
cual una mezcla de fluidos que no son
tipo de equipo de proceso. Algunos son
solubles entre ellos son separados uno del
llamados
otro,
los
tanques de flasheo, u otros nombres.
separadores se usan para separar gas de
Usualmente los recipientes son llamados en
líquidos; o un líquido como el aceite crudo de
su función de separar dos o más fluidos…
otro líquido como el agua.
generalmente
en
los
campos
petroleros,
depuradores,
procedimientos Los separadores de aceite y gas
gas de
y
acumuladores,
liquido;
operación
y
los
son
los
mismos.
SEPARADOR DE PRODUCCION VERTICAL GAS-ACEITE
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SEPARADORES
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CLASIFICACION DE SEPARADORES I.
Algunas
DESCRIPCION DE SEPARADORES
corrientes
de
pozos
contienen arena u otras partículas solidas
A. Clasificación
que son removidas en un separador. Son
Los separadores son clasificados en dos
provistos con dispositivos especiales internos
formas: la posición o forma de recipientes, y
para colectar y disponer de estos materiales
el número de fluidos a ser separados. Dos
sólidos.
formas de recipientes son las más comunes.
considerados otra fase de fluidos en la
Estos
materiales
no
son
clasificación del recipiente. 1. Horizontal, mostrados en pág. 2, 3, 4
La mayoría de los recipientes operan
2. Vertical, mostrados en pág., 1, 5 y 7.
bajo presión. Son usualmente construidos de
El número de fluidos a ser separados son usualmente dos o tres. Si son dos fluidos entonces uno es gas y otro liquido, el separador es llamado del tipo de dos fases. Si son tres los fluidos a ser separados como gas, aceite y agua, el recipiente es llamado del tipo de tres fases. El numero de fases referidas es al número de corrientes que dejan el recipiente, y no al número de fases que están en la corriente de entrada. Por
ejemplo,
los
separadores
de
corriente de pozos frecuentemente tienen gas, agua y aceite en la corriente de entrada pero únicamente el gas y líquido son separados en el recipiente. El líquido fluye a otro separador, donde el aceite y el agua son separados. Consecuentemente un separador
acero y de acuerdo con las especificaciones de recipientes sujetos a presión. Las cabezas y corazas son usualmente hechas de acero, y todos los empalmes son soldados. Si existe corrosión severa anticipada, el separador puede
ser
protegido
con
un
material
resistente a la corrosión como el acero inoxidable. Si el agua salada es el agente corrosivo la protección puede ser provista con un revestimiento o pintura especial o alquitrán. La mayoría de los internos son también hechos de acero y soldados a la pared o cabezas del recipiente. Si se proveen registros hombres , los internos pueden ser atornillados en lugares que puedan ser removidos para su limpieza o reparación.
de dos fases es aquel en que la corriente de entrada es dividida en dos fluidos, y uno de tres fases tendrá tres productos. Cada una de las formas del recipiente pueden ser tanto dos o tres fases. En otras palabras, podemos tener un separador horizontal de dos fases, un separador horizontal de tres fases, un
separador
SEPARADOR HORIZONTAL
vertical de dos fases y así sucesivamente.
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SEPARADORES
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SEPARADORES SEPARADORES HORIZONTALES DE 2 FASES F ASES
Figura 1
SEPARADORES HORIZONTALES DE 2 FASES ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!
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SEPARADORES HORIZONTALES
FILTRO-SEPARADOR HORIZONTAL DE 2 FASES Figura 2
SEPARADORES HORIZONTALES ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!
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SEPARADORES VERTICALES DE 2 FASES
Figura 3
SEPARADOR ACEITE-AGUA
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Figura 4
SEPARADOR ACEITE-AGUA
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SEPARADOR CENTRIFUGO
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PATRONES DE FLUJO en este punto esta interferirá con la acción
B. Patrones de flujo. El flujo en un separador horizontal o vertical es similar para el tipo de dos fases: la mezcla entra a lado o al final del separador, el fluido más ligero (usualmente gas) sale por la parte de arriba, y el fluido más pesado es desalojado por la parte de abajo. El flujo en un separador centrifugo como el mostrado en la pag. 7 es algo diferente a los de tipo convencional. Los recipientes son usualmente verticales y dependen de la acción centrifuga para separar los fluidos. La corriente de entrada es direccionada para fluir alrededor de la pared del recipiente como un remolino. Los líquidos más pesados se mueven hacia afuera y se colectan en forma de gotas y caen al fondo del recipiente. Los fluidos más ligeros se colectan en la mitad del recipiente y fluyen hacia arriba a la línea de salida. El flujo en un recipiente vertical de tres fases puede ser en una de varias maneras como se muestra en la figura 6. El método más simple se muestrao en la parte superior izquierda del dibujo. El lado de entrada de un separador de tres fases; el gas fluye hacia afuera por la parte de arriba y el liquido se instala en la parte de abajo. El aceite flota en al agua, y este es drenado fuera del recipiente. El agua es drenada por la parte de abajo. Este tipo de colección de líquidos sería usado con agua y destilado, donde una
del flotador de control de nivel. Un método preferible de control en un separador de control de tres fases es mostrado en la parte superior derecha de la figura 6. En este recipiente, el agua cae en la parte baja del recipiente en el lado izquierdo, y fluye dentro de la cámara de agua en el lado derecho donde este es drenado con un controlador de nivel. El aceite es drenado en el lado izquierdo con controlador de nivel. Una interface emulsionada con aceite y agua no interferirá con la operación de control de nivel de la corriente de agua o aceite. El fluido líquido en un separador horizontal es usualmente una variación de uno de los dos regímenes mostrados en la figura 6. En el dibujo de en medio el aceite se instala en la parte de abajo en la porción izquierda del recipiente. La capa de aceite flota en el agua y derrama sobre la mampara y es drenado con un controlador de nivel. El agua remanente en el lado izquierdo de la mampara es drenada con un controlador de nivel. El flotador de control de nivel es sujeto de problemas por la emulsión en la interface agua-aceite. El dibujo inferior en la figura 6 indica el patrón de flujo con un control de no interface. El aceite derrama dentro del cubo y es drenado con un controlador de nivel. El agua fluye atreves del fondo del recipiente dentro de la cámara en el lado derecho donde es drenada.
C. Dispositivos internos de los separadores
separación limpia ocurre. La desventaja de este sistema es que al nivel de agua es controlado en la interface con el aceite, y si cualquier espuma o emulsión está presente
Una
amplia
variedad
de
dispositivos
mecánicos son usados dentro del separador
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para mejorar su eficiencia y reducir costos. Los más comúnmente usados son: 1. plato deflector (fig. 1). Un plato deflector es usado en separadores gas líquido enfrente de la boquilla de entrada del recipiente. el plato puede ser plano o convexo. Como la corriente de entrada lo golpea, el liquido cae a la parte de abajo y el gas fluye a través
FLUJO EN SEPARADORES DE 3 FASES
Figura 6
SEPARADORES DE 3 FASES ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!
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DISPOSITIVOS INTERNOS del plato. En un separador vertical el
6. Material coalescente. (fig. 4) Excélsior y
deflector puede desviar la corriente de
heno son los materiales comúnmente
entrada alrededor de la pared del
usados.
recipiente
pellets con propiedades coalescentes son
para
crear
una
acción
centrifuga. 2. Separadores
usados. de
tiene
que
ser
son
platos perforados. Un registro hombre es
frecuentemente usados en separadores
usualmente incluido en el recipiente para
gas-liquido para remover la niebla del
permitir
el
gas, la almohadilla es hecha de alambre
Material
coalescente
tejido muy entrelazado que es de 10 a 20
separadores aceite-agua.
niebla
y
material
especiales,
mantenido en el lugar con una malla o
de
fig.1
El
aplicaciones
3.
Separadores
niebla
En
remplazo
del es
material. usado
en
cm (4 a 8 “) de espesor. Este es mantenido en su lugar por una malla robusta que previene que este sea barrido hacia afuera o desgarrado por un súbito bombeo de gas. Separadores de niebla son también usados en aceite-agua para ayudar en la separación de dos líquidos. Son de particular valor en romper una emulsión de aceite y agua. 3. Platos coalescentes (fig. 1, 2 y 3). Muchas
configuraciones
están
disponibles de diferentes proveedores. Son usados en separadores gas líquidos para remover líquidos del gas. 4. Rectificadores de flujo (fig. 1) Estos
son
usados
también
SEPARADORES DE NIEBLA
en
separadores de gas líquidos. Son usados cuando hidratos o parafinas impiden el
7. Mamparas (fig. 2). Esta función ha sido descrita.
uso de separadores de niebla. 8. Dispositivos centrífugos (fig. 3 y 5). Estos
5. Elementos filtrantes (fig. 2 y 4). remover
son usados en separadores gas líquido.
partículas solidas y nieblas del gas en
Ellos imparten una acción tipo remolino
separadores
a la corriente de entrada que concentra
Filtros
son
usados
para
aceite-agua.
Los
separadores usualmente contienen un registro de cierre apertura rápido para permitir el acceso a reemplazar los elementos.
la fase liquida en la pared del dispositivo. 9. Placas horizontales (fig. 1). Estas son usadas en separadores gas liquido para prevenir oleaje en la fase liquida. Son
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DISPOSITIVOS INTERNOS usualmente colocadas cerca del nivel del líquido en el recipiente. 10. Rompedores de vórtices (fig.1). Son usados en todos los separadores donde el líquido es drenado fuera de las boquillas para prevenir la formación de vórtices, que permitiría algún gas fluir fuera de la línea de líquido. 11. Protector del flotador (fig. 3). Este dispositivo es usado cuando un flotador interno es usado para controlar el nivel del liquido este previene que el flotador se dañe debido a la acción de oleaje del liquido. 12. Chorro de agua (fig. 7). Chorro de agua algunas veces llamado chorro de arena. Su propósito es esprear los lados y el fondo del recipiente con una alta presión de vapor, agua u otro liquido para fluidizar la arena u otras partículas solidas para que ellas puedan ser drenadas desde los fondos. 13. Conos de arena (fig. 7). Estos son usados
Figura 7
en recipientes que tienen un flujo continuo de arena o otras partículas solidas. los sólidos son colectados en el cono y son periódicamente expulsados
SEPARADOR VERTICAL CON DISPOSITIVOS PARA REMOVER ARENA
fuera del recipiente. Chorros de agua son usualmente incluidos con los conos. Problema 1 a . T r e s d i sp o s i t i vo s i n t e r n o s u s a d o s p a r a r e m o v e r n i e b la l i q u i d a d e l g a s s o n :
b . L a fu n c i o n d e l r o m p e d o r d e v o r ti c e e s :
c . L a s s a li d a s d e l a s c o r r ie n t e s d e u n s e p a r a d o r d e p r o d u c c i o n d e a c e i t e d e 3 f a s e s so n :
d . L a a c c io n d e o l e a j e e n u n s e p a ra d o r s e p r e v i e n e p o r e l u s o d e :
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ENE-10 1.0 13 de 42
II. PRINCIPIOS DE SEPARACION Dos factores son necesarios para la función
casi instantáneamente. Sin embargo algún
de separación:
liquido quedara remanente en el gas como
1. El fluido al ser separado tiene que ser insoluble en el otro 2. Un fluido tiene que ser más ligero que el otro. Los separadores dependen del efecto de gravedad para separar los fluidos. Si los
una fina niebla, y esta tiene que ser expulsada para que la separación sea completa. Si esta niebla no es removida del gas en el separador esta eventualmente saldrá con el flujo del gas-posiblemente en un
quemador-
y
podría
causar
serios
problemas. La
fluidos son solubles uno en el otro la
función
más
difícil
de
un
separación solo por gravedad no es posible.
separador gas-liquido es la remoción de la
Por ejemplo, una mezcla de propano y
niebla del gas. La niebla consiste en finas
gasolina no podrá ser separada en un
gotas de líquido que están suspendidas en el
recipiente debido a que uno se disuelve en
gas como gotas de agua en el aire en el caso
otro aun cuando la gasolina es 50% más
de la niebla. Esta usualmente no caerá a
pesada que el propano. Ellos tienen que ser
menos que las pequeñas gotas sean forzadas
separado en un proceso de destilación.
a unirse para crear unas gotas más grandes
Un separador depende de la gravedad
las cuales caerán debido a su peso y tamaño.
para separar los fluidos, la facilidad con que
Dispositivos coalescentes son usados para
dos fluidos pueden ser separados depende
unir estas pequeñas gotas en gotas más
de la diferencia de peso de los fluidos. El gas
grandes. Un ejemplo común de coalescer
usualmente pesa cerca de 5% más que el aceite, y los dos pueden ser separados en
ocurre
cuando
gotas
de
agua
de
un
pocos segundos. Por otro lado el aceite
parabrisas de un carro es manejado en la
puede pesar solamente tres cuartos más que
niebla. Como las gotas finas de agua, que la
el agua, y su separación puede llevar muchos
niebla lleva, golpean el parabrisas, ellas se
minutos. El factor primario para el efecto de
combinan con otras gotas y eventualmente
separación es la diferencia en el peso en los
forman unas gotas más grandes que corren
fluidos.
hacia abajo del cristal.
La densidad de un fluido es conocida
Los dispositivos 2, 3,4, 5 y 8 listados
como el peso de un volumen estándar. El
en la pag. 10 son dispositivos internos que
agua tiene una densidad de 1000 kg/m3
son formas de coalescer. En cada dispositivo,
(62.4 lb/cf). La densidad del aceite crudo es
gotas liquidas se adhieren a la superficie del
de 800 kg/ m3 (50lb/cf). La densidad del gas
dispositivo y se combinan con otras gotas
dependerá primariamente de su presión.
hasta formar una gota más grande que caerá
Esto parecería que el gas tiene una densidad
al fondo del recipiente. La efectividad de la
de 40 kg/ m3 (2.5lb/cf) al ser separado
separación dependerá de la cantidad de área
instantáneamente del aceite crudo que pesa
de superficie coalescente que esté presente.
800kg/m3 (50 lb/cf). Cerca del 95% ocurrirá
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SEPARADORES
Con
el
fin
de
comprender
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el
separador lo suficientemente largo para que
mecanismo de separación que se lleva a cabo
el gas viaje desde la boquilla de entrada
nos preocuparemos por la separación de una
gasta la boquilla de salida con una velocidad
mezcla de gas y aceite en sus componentes.
de 30 cm/ s (1ft/sec), o menos.
Como hemos mencionado la facilidad con que dos fluidos se separaran depende de la diferencia de estos dos fluidos. Entre más grande sea la diferencia en peso más fácil
Decimos que un gas a 5200kPa (750 psi) pesa cerca de 40kg/m3 (2.5 lb/cf), mientras que a presión atmosférica su peso es únicamente 0.8 kg/m3 (0.05 lb/cf) debido a que la
será la separación.
densidad es más baja a presión atmosférica
PRINCIPIOS DE SEPARACION
las gotas de aceite se separaran más rápido
En el proceso de la separación de un gas de un líquido, nosotros actualmente tenemos dos pasos de separación.
debido a que la diferencia de peso es más grande entre un gas a baja presión y aceite. Consecuentemente el gas puede fluir más rápido en un separador a baja presión. De
1. Separar la niebla liquida de la fase gas
hecho, este puede fluir a 152cm/s (5ft sec) y
2. Separar el gas en forma de espuma de la
no interferir con las gotas de líquido cuando estas salen fuera del separador.
fase liquida. Gotas liquidas de la niebla se asientan fuera del gas, bajo las siguientes condiciones: 1. El gas permanece el tiempo suficiente en el separador para que las gotas de la niebla caigan. 2. El flujo de gas a través del separador es lo suficientemente lento para que no ocurra turbulencia que mantenga el vapor del gas suspendido y evite que el líquido caiga. La diferencia de peso entre el gas y el líquido determinara el máximo flujo de gas al cual sea posible separarle el líquido.
PROCESO DE SEPARACION
Por ejemplo, una niebla caerá como liquido fuera del gas a 5200 kPa (750psi) de presión cuando el gas fluya en el separador a una velocidad menor de 39 cm/s ( 1ft/ sec). En otras
palabras
nosotros
hacemos
el
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ENE-10 1.0 15 de 42
PRINCIPIOS DE SEPARACION Problema 2 a. Dos factores necesarios para separar fluidos en un separador son:
b. Para separar un gas pesado de un liquido ligero requiere un mas grande/mas pequeño separador que uno que tenga un gas ligero y un liquido pesado.
A. Tiempo de residencia de líquido.
tiempo de residencia de líquido de 60 sec, y el flujo de entrada es de 380 l/min (100gpm)
Burbujas de gas en el líquido saldrán
haremos la sección de almacenamiento del
fuera en la mayoría de las aplicaciones de los
líquido del recipiente del tamaño suficiente
campos de aceite de 30 a 60 sec. Por lo tanto
para mantener 380L (100gal.).
diseñamos los separadores para que el
El tiempo de residencia de líquido puede ser
líquido permanezca en el recipiente de 30 a
estimado
60 sec. El tiempo que el líquido permanece Si
nosotros
queremos
parcialmente
un
recipiente de vidrio con separador de líquido,
en el recipiente es llamado tiempo de residencia.
llenando
y,
un
después
agitarlo
violentamente,
observando el tiempo requerido para que las
separador para tener un
burbujas de gas salgan fuera del líquido. Tabla 1
TIEMPO DE RESIDENCIA DEL LIQUIDO TIPO DE SEPARACION TIEMPO DE RESIDENCIA DEL LIQUIDO (MINUTOS) Gas/Agua Gas/Destilado o Condensado Gas/Glicol Gas/Aceite Crudo Gas/Agua/Destilado Gas/Agua/Aceite Crudo
1 Minuto 1 Minuto 2 Minutos 3 Minutos 3 Minutos 5 Minutos
Problema 3 El flujo de un separador de 3 Fases es 1440 m3/d de aceite crudo y 720 m3/d de agua salada (8640 b/d de aceite crudo y 4320 b/d de agua salada). El total del volumen de liquido de el recipiente deberia ser:
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PRINCIPIOS DE SEPARACION Si el gas no sale fuera del liquido en el
Por lo tanto, la sección de gas del separador
separador, este eventualmente saldrá fuera
será
en
horizontal que un vertical.
un
tanque
requerirá
de
costosa
almacenamiento, recompresión
y
para
regresarle su presión que tenía en el separador.
más
pequeña
en
un
separador
Otro factor que afecta el flujo en que las burbujas de gas dejan la fase liquida es el área de superficie del liquido. Esta área es
Otra razón para que las corrientes de
usualmente más grande en un separador
gas y líquido dejen el separador es que
horizontal que en uno vertical.
tienen que ser puros por que la presencia de
Generalmente, un separador horizontal es
uno en el otro hará imposible su medición
preferido cuando el fluido de entrada es
exacta. Cuando el liquido contiene burbujas
principalmente gas; un separador vertical es
de gas, el volumen de la mezcla se
usualmente más pequeño y menos costoso
incrementa por el volumen de gas en el. La
cuando
niebla de líquido en el gas también causara
principalmente líquido. Una desventaja de
que la medición de flujo sea alta.
un separador horizontal es que se requiere
El gas se separara más rápido en el líquido
más espacio para su instalación. Esto es
cuando este fluye en dirección horizontal
frecuentemente de mucha importancia en
más que cuando fluye en una dirección
plataformas marinas o en unidades de
vertical. Cuando el flujo es vertical el gas se
paquetes de compresión, en estos casos los
mueve hacia arriba y las gotas de líquido se
separadores verticales son los usualmente
mueven hacia abajo. Cada fluido se mueve
utilizados.
en una dirección que interfiere en el flujo del
La sig. Tabla resume los factores para los
otro. Cuando ambos fluidos se mueven en
efectos de separación gas líquido:
el
fluido
de
entrada
es
dirección horizontal, el gas puede alcanzar la parte alta y el liquido caer a la parte inferior sin que uno interfiera con el otro. FACTOR DE SEPARACION
EFECTO DEL FACTOR
1. Diferencia en peso de los fluidos
2. Tiempo de residencia en el separador. 3. Area de superficie coalescente
La separacion es mas facil cuando la diferencia de peso es mas grande. Separadores mas pqueños pueden ser usados. La separacion es mejor con mas tiempo. La separacion es mejor con mas area.
FLUJO DEL GAS Y LÍQUIDO EN LOS SEPARADORES ¡Soluciones Integrales Que Dan Resultado!
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SEPARADORES
ENE-10 1.0 17 de 42
DETERMINACION DE LA CAPACIDAD DEL SEPARADOR. III. DETERMINACION DE LA CAPACIDAD DEL SEPARADOR.
1. Capacidad de gas.
A. Capacidad de Separadores Verticales.
por la graficas de las siguientes páginas. El
El flujo permitido de gas es determinado uso de estas graficas es explicado con el
La capacidad de un separador de gas y liquido
dependerá
de
la
presión
de
operación, diámetro del recipiente, altura del liquido, densidad o gravedad del liquido, y tiempo de residencia del liquido.
ejemplo mostrado en la grafica. Las curvas de capacidad son basadas en separadores que
tienen
separadores
de
nieblas
y
deflectores en la entrada del gas. La capacidad del separador se incrementa si este contiene otros dispositivos coalescentes internos.
Problema 4 Determine la capacidad del Gas del siguiente Separador. Presion de Operación Densidad Relativa del Liquido o °API Diametro
SI
ENGLISH
7000 kPa
1000 psi
0.8
70 °API
2100 mm
84 inches
Capacidad del Gas
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CAPACIDAD DE GAS DE LOS SEPARADORES VERTICALES UNIDADES SI
Ejemplo: Un separador vertical operando a 7.5 mPa de presión, con un liquido de 0.70 de densidad relativa y un diámetro interno de 2100 tiene una capacidad de manejo de gas de 7.0 millones m3/d.
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CAPACIDAD DE GAS DE LOS SEPARADORES VERTICALES SISTEMA INGLES
Ejemplo: Un separador vertical operando a 1000 psi, con un liquido a 40° API y un diámetro interno de 72 pulgadas tiene una capacidad de manejo de gas de 210 MMcf/d.
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VOLUMEN DE LIQUIDOS CONTENIDOS EN SEPARADORES VERTICALES TABLA 2
UNIDADES SI
UNIDADES SISTEMA INGLES
Separador Diametro, mm 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400
Capacidad Liquido m3/m o L/mm 0.07 0.13 0.20 0.28 0.38 0.50 0.64 0.79 0.95 1.13 1.33 1.54
Separador Diametro, Pulgadas 12 14 16 18 20 24 30 36 42 48 54
Capacidad Liquido bl/pie Gal/pulgada 0.14 0.5 0.19 0.7 0.25 0.9 0.31 1.1 0.39 1.4 0.60 2.0 0.87 3.1 1.26 4.4 1.71 5.8 2.24 7.8 2.83 9.9
60
3.50
12.3
1500
1.77
1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600
2.01 2.27 2.54 2.83 3.14 3.46 3.80 4.15 4.52 5.31 6.15 7.07 8.04 9.07 9.33
66 72 78 84 90 96 108 120 132 144
4.23 5.04 5.91 6.86 7.87 8.96 11.34 14.00 16.94 20.10
14.8 17.4 20.7 24.4 27.6 31.5 39.7 49.0 59.3 70.5
Ejemplo: Unidades SI- El diámetro de un separador vertical es de 1500mm. Cada metro de altura contendrá 1.77 m3 de liquido. Cada mm de altura contendrá 1.77 litros. Unidades Sistema Ingles- El diámetro es 60 pulgadas. Cada pie de altura contendrá 3.5 barriles. Cada pulgada de altura contendrá 12.3 galones
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ENE-10 1.0 21 de 42
CALCULO DE LA CAPACIDAD DE SEPARADORES VERTICALES 2. Capacidad de líquido.
2. Divida
del
liquido
tiempo de residencia determinado en la
depende del diámetro, altura del líquido en
pág. 14, este te dará la capacidad de
el separador, y el tiempo de residencia. El 1. Use la tabla 2 para determinar el
volumen
determinado en el paso uno entre el
La capacidad para el manejo de líquidos
procedimiento es el siguiente:
en
liquido por minuto. 3. Multiplique la capacidad del paso dos por 60 para obtener el flujo permitido
volumen del líquido en el recipiente con
por hora, o multiplique por 1440 para
su diámetro y altura del líquido.
obtener el flujo por día.
Ejemplo: Determine la capacidad liquida del siguiente separador vertical de gas-aceite crudo Diametro Altura del liquido Solucion: 1. Volumen de liquido de acuerdo a la Tabla 2 2. Tiempo de residencia (Tabla 1) Volumen por minuto de residencia Capacidad Liquido/hr Capacidad Liquido/dia
Unidades SI
Unidades Sistema Ingles
1800 mm 1.2 mm
72 inch 4 ft
(2.54m3/m)(1.2m) =3.048 m3 3 min. 3.048/3 =1.016 m3/min =1.016X60=60.96 m3/hr 60.96X24= 1463 m3/d
(5.04bls/ft)(4ft) =20.16 bls 3 min. 20.16/3 =6.72 bls/min =6.72X60=403.2 bls/hr 403.2X24= 9677 bls/d
Para determinar la capácidad de un separador de 3 fases de gas/aceite crudo/agua, el tiempo de residencia de 5 minutos fue usado para determinar el volumen de cada liquido.
Ejemplo: Determine la capacidad de agua y aceite crudo a manejar del siguiente separador de produccion:
Diametro del separador Altura del aceite crudo en la camara liquida Altura del agua en la camara liquida Unidad de volumen de separacion (Tabla 2) Volumen en la seccion de aceite crudo Volumen / 5 min de tiempo de residencia
Unidades SI
Unidades Sistema Ingles
2400 mm 0.9 m 1.5 m 4.52 m3/m 4.52X0.9 = 4.068 m3 4.068/5 = 0.8136 m3/min
96 inch 3 ft 5 ft 8.96 bls/ft 8.96X3 = 26.88 bls 26.88/5 =5.38 bls/min
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CALCULO DE LA CAPACIDAD DE SEPARADORES HORIZONTALES
Capacidad de aceite crudo por dia Volumen en la seccion de agua Volumen / 5 min de tiempo de residencia Capacidad de agua por dia
Unidades SI
Unidades Sistema Ingles
0.8136 X 1440 = 1171.6m3/d 4.52 X 1.5 = 6.78 m3 6.78/5 =1.356 m3/min 1.356 X 1440 = 1952.64 m3/d
5.38 X 1440 = 7747 bls/d 8.96 X 5 = 44.8 bls 44.8/5 = 8.96 bls/min 8.96 X 1440 = 12,902 bls/d
Problema5 Determine la capacidad de liquido diaria de un separador vertical de gas/aceite crudo que tiene un diametro de 2100 mm (84 inches) cuando el nivel de liquido es de 1.8 m (6 ft).
Entonces, la mitad del recipiente está
B. Capacidad de horizontales.
los
separadores
disponible para la separación del vapor y la mitad para el tiempo de residencia del
Los mismos factores para determinar la
líquido.
capacidad de los separadores verticales son aplicables a los separadores horizontales:
1. Capacidad de gas.
tamaño del recipiente, presión, densidad del líquido y tiempo de residencia. Además, el
Las graficas en las siguientes páginas son
nivel del líquido afectara el espacio para la
usadas para determinar la capacidad de
separación del vapor y el volumen del
manejo de gas de un separador horizontal
líquido. Muchos separadores horizontales
operando a la mitad de lleno de líquido con
operan con un nivel líquido en o cerca del
un plato deflector a la entrada y un
centro del recipiente.
separador de niebla. Los ejemplos en cada grafica ilustran su uso.
Problema 6 Determine la capacidad de gas del siguiente separador horizontal de Gas/aceite crudo que opera a la mitad de la capcidad de liquido.
Presion Densidad/Gravedad del liquido Diametro
UNIDADES SI
SISTEMA INGLES
5500 kPa 800 kg/m3 2400 mm
800 psi 40° API 96 in
Capacidad del Gas:
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CAPACIDAD DE GAS DE LOS SEPARADORES HORIZONTALES UNIDADES SI
Ejemplo: Un separador horizontal que opera a 7500 kPa con un líquido con una densidad relativa de 0.7 y un 3 diámetro interior de 2100 mm tiene una capacidad de gas de 6 millones m /d.
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CAPACIDAD DE GAS DE LOS SEPARADORES HORIZONTALES UNIDADES INGLESAS
Ejemplo: A una presión de 1000 psi con un líquido de 40 API y 84 pulgadas de diámetro interior, la capacidad es de 240 mm cf /d
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DETERMINACION DE CAPACIDAD DE UN SEPARADOR HORIZONTAL
2. Capacidad de manejo del líquido. La capacidad de manejo de líquido de un separador operando a la mitad de llenado es la mitad de lo que se muestra en la tabla 2 en la pag. 19, mas el 10% por el volumen en las cabezas. En otro punto: aun cuando el agua este
consecuentemente, este podar ser separado más rápido del gas que del aceite. Partiendo de este punto es más difícil separar el gas del aceite, diseña el recipiente bajo esta base, y el agua será separada antes de que el aceite lo haga. C. Selección de internos de los separadores.
presente el área de separación del vapor está basada en la diferencia en gravedad del gas y
Dispositivos
internos
el aceite, y no en la del gas y agua. El agua es
incrementar la velocidad del proceso de
más pesada que el aceite, y por lo tanto, esta
separación para reducir el tamaño y el costo
se separara más rápido del gas que del
del separador. Una apropiada selección de
aceite. Por lo tanto es más difícil separar gas
internos
del aceite, nosotros diseñamos separadores
separación hasta en un 50%. Sin embargo,
bajo este principio, y al agua caerá antes que
una mala selección de internos puede
el aceite lo haga.
reducir la capacidad del separador hasta en
puede
son
reducir
usados
el
para
costo
de
50%. Por otra parte: aun cuando el agua este presente, el área de separación de vapor
Muchos de los dispositivos internos son
está basada en la diferencia de gravedades
instalados en la sección de vapor para
del gas y el aceite, y no en las del gas y agua.
remover las gotas de líquido del gas. Los
El agua es más pesada que aceite, y
procedimientos
para
el
cálculo
de
la
capacidad de un separador previamente
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SEPARADORES
ENE-10 1.0 26 de 42
discutidos fueron basados en separadores
Los rompedores de vórtice deben ser
que contienen un separador de niebla y un
instalados en cada línea de salida de líquido.
plato
será
Sin este dispositivo, un efecto embudo
aproximadamente 20% menos si no está
puede ocurrir cuando el liquido es expulsado,
instalado el separador de niebla u otro
y el gas fluirá fuera a través del embudo con
dispositivo coalescente en la sección de
el liquido.
de
flector.
La
capacidad
vapor. La capacidad es aproximadamente 10% más si platos coalescentes u otros dispositivos semejantes son instalados a demás del separador de niebla. La
selección
dispositivo interno que es usado en casi todos
los
separadores.
Este
dispositivo
previene que el liquido fluya fuera a la mitad internos
del recipiente y de este modo reduce la
dependerá principalmente de la composición
efectividad del espacio de separación de
y calidad de la corriente de entrada al
vapor.
separador. deberían
de
Un plato deflector de entrada es otro
dispositivos
Dispositivos ser
coalescentes
instalados
si
hay
no una
probabilidad de que ellos lleguen a ser obstruido
con
cera,
arena,
hidratos
o
productos corrosivos. Un separador de niebla de acero inoxidable puede ser instalado en una corriente de gas corrosivo sin el riesgo de
llegar
obstruirse
interno usado para el control de nivel del recipiente. Si el flotador se encuentra en una jaula externa (pierna de control), no se requiere protección dentro del recipiente. Se deben instalar purgas en el fondo de los
corrosivo. Sin embargo, platos coalescentes,
separadores si existe alguna probabilidad de
venas
dispositivos
acumulación de arena o suciedad en el
centrífugos no deberían ser usados cuando
mismo. Esto es más frecuentemente usado
exista la posibilidad de incrustaciones de
en separadores en cabezas de pozos para
suciedad, cera, o hidratos.
remover la arena producida en el pozo.
Los dispositivos centrífugos son altamente
La siguiente tabla muestra la aplicación y
efectivos para remover niebla del gas tanto
limitaciones de varios dispositivos internos.
rectificación
con
todo separador que contenga un flotador
productos
de
a
Una coraza del flotador debe ser instalada en
y
como el flujo del gas sea lo suficiente para mantener la velocidad en el elemento centrífugo. La entrada de baches de líquidos al separador pueden afectar los beneficios de un dispositivo centrífugo. Estos dispositivos son
más efectivos cuando la corriente de
entrada es normalmente gas fluyendo en un flujo constante.
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Tabla # 4 Aplicación de Dispositivos Internos Usados en Separadores
DISPOSITIVO INTERNO Removedor de neblina
Plato deflector Plato coalescente
Aletas rectificadoras
Elementos filtrantes
Materiales coalescentes Dispositivos centrífugos
Bafles horizontales Rompedores de Vortex
Coraza del flotador Purgas y conos de arena
PROPOSITO DEL DISPOSITIVO O SITUACION DONDE EL DISPOSITIVO NO DEBE SER USADO a) Remover liquido en forma de neblina en el gas b) Romper las emulsiones agua – aceite c) No se usan en condiciones donde ceras, suciedad o hidratos puedan estar presentes a) Separar líquidos del gas a la entrada del separador b) Son usados en todos los servicios a) Remover líquidos en forma de niebla del gas b) Separar el aceite del agua c) No se usan en condiciones donde ceras, suciedad o hidratos puedan estar presentes a) Remover líquidos en forma de niebla del gas b) Separar aceite del agua c) No se usan en condiciones donde ceras, suciedad o hidratos puedan estar presentes a) Remover partículas solidas del gas o líquidos b) Separar el aceite del agua c) Remover neblinas del gas d) No se usan donde pueda haber presencia de ceras o hidratos a) Separar aceite del agua b) No se usan si hay presencia de ceras a) Separar gas de líquidos b) No se usan si hay presencia de ceras o suciedad c) No se usan en corrientes de gas intermitentes a) Usados usualmente en recipientes gas – liquido grandes, donde se puedan presentar olas internas b) Usados en todas las boquillas de salida de líquidos en separadores gas – liquido c) No se necesitan si el separador opera inundado a) Usado cuando un flotador interno se encuentra presente b) Usados cuando hay sólidos presentes
Problema 8Liste tres dispositivos internos que deben ser usados en separadores gas-líquido donde no haya posibilidad de presencia de ceras o hidratos: ___________________ , _____________________ , ______________________
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IV. –APLICACIÓN Los separadores son una parte vital de casi toda operación de proceso. La aplicación más común en el campo petrolero es segregar gas, aceite y agua de cada otro. Cada uno de los tres fluidos debe estar libre virtualmente al 100 % de cada uno de los otros, para así alcanzar su máximo valor comercial. El liquido debe ser removido de una corriente de gas para evitar la acumulación de este en las partes bajas de las líneas de transporte y así restringir el flujo de gas. Si el gas requiere de procesamiento en una planta deshidratadora o endulzadora, los líquidos deben ser eliminados para evitar serios problemas de operación en estas plantas. El aceite crudo debe estar libre de gas para que los tanques de almacenamiento no sean peligrosos debido a fugas de gases. El contenido de agua en el aceite debe ser bajo para prevenir una disminución de valor. Por razones ambientales y de conservación de energía, es necesario remover el aceite del agua descargada de cualquier operación de proceso. Una lista de aplicaciones de separadores sería interminable, y no tendría caso tratar de realizarla. En su lugar, la tabla siguiente muestra las aplicaciones más comunes de los separadores verticales y horizontales. APLICACIONES COMUNES DE SEPARADORES HORIZONTALES Y VERTICALES TIPO Horizontal
APLICACION 1. Corrientes con altas relaciones Gas – Aceite 2. Separación aceite – Agua donde se requieran tiempos de residencia largos Vertical 1. Corrientes con baja relación Gas – Aceite 2. Donde se debe obtener un nivel de liquido alto para prevenir que una bomba cavite, o para mantener un sello de liquido La designación de alto o baja relación de Gas – Aceite es más bien arbitraria. Los siguientes casos son instancias especificas en donde las relaciones altas o bajas de Gas – Aceite pueden usualmente ocurrir.
BAJA RELACION GAS - ACEITE 1. Corrientes provenientes de pozos de aceite 2. Tanques de flasheo en plantas de endulzado y deshidratación 3. Acumuladores de reflujo en fraccionadoras
ALTA RELACION GAS - ACEITE 1. Corrientes provenientes de pozos de gas 2. Separadores de gas en línea 3. Separadores de succión de compresores 4. Separadores de gas combustible
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APLICACION
SEPARADOR GAS – LÍQUIDO Y SEPARADORES DE SUCCION EN CORRIENTES DE GAS DE SUCCION A COMPRESORES
FILTROS – SEPARADORES EN ESTACION DE COMPRESION DE GAS
SEPARADORES A BOCA DE POZO EN INSTALACION DE PRODUCCION DE GAS
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V OPERACIÓN PROCEDIMIENTOS DE ARRANQUE
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2. Si el tanque tiene un controlador de presión, este debe ser ajustado a un 75% del punto de ajuste normal de
Si los recipientes están llenos de aire en el
presión,
y
lentamente
ir
momento del arranque, deben ser purgados
incrementándolo
hasta
al
y desplazados con gas de hidrocarburo
punto de ajuste normal de operación
previo al arranque. Si las bridas o conexiones
después que el tanque ha sido
en el tanque fueron abiertas durante el
puesto en servicio.
llegar
tiempo que estuvo fuera de operación, deben hacerse pruebas para detectar fugas
Esto prevendrá que los dispositivos
previas a la puesta en operación.
de
relevo
accionen
A. Arranque 1. Si el tanque esta vacio, cierre las válvulas de bloqueo localizadas en cada una de las salidas de liquido, para prevenir posibles fugas a través de las válvulas de control de las líneas
de en
controlador permita
sobrepresión caso
este
que
la
de
se
que
el
desajustado
y
presión
se
incremente por arriba de la normal de operación. 3. Si el tanque tiene un paro por bajo nivel, estos deben ser desactivados o debe ser añadido liquido al tanque hasta un nivel por arriba del nivel de paro.
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4. Revise las líneas de flujo para verificar que el sentido de flujo este correcto y se dirijan a la locación apropiada. 5. Lentamente abra la válvula de la corriente de entrada al tanque 6. Cuando el nivel de liquido se incremente y alcance el rango del controlador de nivel, coloque el controlador de nivelen servicio, y abra las válvulas de bloqueo que fueron cerradas en el paso 1. 7. Ajuste los controladores de nivel y presión para estabilizar su operación a sus puntos normales de ajuste. Problema 9 Enliste la secuencia de arranque de arranque apropiada para un separador a. b. c. d.
Abra la válvula de proceso de entrada Abra la válvula de salida de liquido del separador Ajuste el controlador de presión a 75% de su punto de ajuste normal Desactive el dispositivo de paro por bajo nivel
PROCEDIMIENTO DE PAR B. Paro Cierre una válvula en la corriente de entrada Cierre válvulas en la descarga de líquidos para prevenir fugas de líquidos Si el tanque debe ser drenado, abra la línea de bypass de las válvulas de control de nivel, o ajuste el controlador de tal manera que la válvula de control permanezca abierta hasta que el tanque se haya drenado. Cierre las válvulas de bloqueo en las líneas de salida de líquidos tras el drenado. Si el recipiente debe ser depresurizado, cierre una válvula de control en la línea de salida de gas. Despresurice el tanque abriendo una válvula en la línea de el tanque hacia el sistema de
PROCEDIMIENTO DE PARO DEL SEPARADOR
venteo de la instalación. Si es posible, deje una pequeña presión positiva en el tanque mientras este fuera de servicio para prevenir que se introduzca aire al mismo y así evitar que sea purgado previo a la puesta en operación.
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SEPARADORES
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Problema 10 Enliste la secuencia apropiada para detener la operación del separador a. b. c.
Drenar el liquido Depresurizar Cerrar la válvula de entrada resultado de esto es que el liquido en el tanque es succionado hacia arriba a través
OPERACIONES DE RUTINA
de la línea de dren y abandona el tanque por la salida del gas. El extremo de la línea de
C. Operaciones de Rutina
dren se encuentra bajo el nivel de líquido así 1. Las revisiones de operación rutinarias
que el gas no brincara el eliminador de
son observar los varios instrumentos
neblina fluyendo a través de la línea de dren.
indicadores
de
nivel
presión,
temperatura e instrumentos de control de flujo para verifica que estén indicando y
controlando
dentro
del
rango
apropiado. 2. Las válvulas de control operadas por diafragma
deben
ser
corridas
ocasionalmente para verificar que abran y cierren totalmente sin restricciones. 3. Los cristales de las mirillas de nivel deben ser
drenados
periódicamente
para
prevenir que suciedad se acumule en las líneas o válvulas de los instrumentos, y esto cause una lectura errónea. 4. Si los tanques tienen filtros o cámaras coalescentes, la caída de presión a través de ellos debe ser vigilada por si se presenta un incremento que indica una acumulación de partículas solidas, y la necesidad de limpiar o reemplazarlos. Una situación interesante es cuando los eliminadores de neblina se bloquean, lo cual causa una caída de presión alta a través de ella.la presión en la cámara de gas en el extremo de salida del eliminador de neblina es varias psi más baja que en la entrada. El
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REVISIONES DE OPERACIÓN DE RUTINA
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SEPARADORES
CONTROL
ENE-10 1.0 34 de 42
en arrastre de líquidos en la corriente de gas a la salida.
D. Control
Si el gas fluye a un compresor, planta de Los separadores tienen dos puntos mayores de control.
deshidratación, o unidad endulzadora, el contenido de líquidos (neblinas) debe ser el
1. Control de presión.
más bajo posible. Puede tener consecuencias
2. Control de nivel.
de daño en válvulas de compresión, y espumamiento en plantas de endulzamiento
Cada control será tratado por separado.
y de deshidratación. Para minimizar la formación de neblinas en el gas, el volumen
1. Control de presión.
del espacio del desentrelazado del gas debe
La capacidad del gas de un separador se
estar al máximo. Esto se logra reduciendo el
incrementa si se incrementa la presión
nivel de líquido. Esto es de importancia muy
de
la
particular en los separadores horizontales
debe
donde un pequeño cambio en el nivel tiene
mantenerse tan alta como sea posible en
un efecto muy grande en el espacio de
orden de conseguir la mejor separación.
vapor.
operación.
presión
en
Consecuentemente un
separador
Incrementando la presión reduce el volumen actual de gas, y por lo tanto reduce la velocidad del gas en el tanque.la presión es regulada con un controlador de presión que regula el flujo de gas abandonando el tanque.
2. Control de nivel a) Separadores bifásicos
Es casi siempre difícil determinar el tiempo de residencia apropiado para permitir que las burbujas de gas se rompan. Si el líquido es descargado hacia un tanque atmosférico, se puede dar una idea observando la cantidad de gas que es venteada del tanque. Si el gas dejando el separador fluye hacia otro tanque de proceso, entonces el arrastre
El punto al que se mantenga el nivel de
de líquidos caerá en este otro. Si se nota que
líquido en el separador puede tener un
existe arrastre de líquidos, generalmente se
efecto significativo en la operación del
evita disminuyendo el nivel de líquidos.
tanque, particularmente en un separador
Generalmente el arrastre de líquidos en la
horizontal. El nivel del líquido necesita ser
corriente de gas causara más problemas
suficientemente alto para que el volumen de
operativos que las burbujas de gas en la
líquido en el tanque provea el tiempo de
corriente de líquidos. Consecuentemente,
residencia deseado para que las burbujas de
usualmente es mejor mantener el nivel de
gas se desprendan del líquido. Si el nivel de
líquidos
líquido es demasiado alto, el tiempo de
separadores horizontales.
bajo
más
que
alto
en
los
residencia del mismo será más del requerido. Esto no afectara la calidad del líquido que es retirado del tanque, pero reducirá el espacio de desentrelazado del gas, y puede resultar
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SEPARADORES
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CONTROLES TIPICOS DE UN SEPARADOR
Este es un buen momento para pausar un
Si el controlador de nivel está equipado con
momento
los
un mecanismo de restablecimiento (reset), el
controladores de nivel. La mayoría de los
controlador mantendrá un nivel de líquidos
controladores de nivel tienen un flotador
constante dentro del separador. Sin embargo
que está parcialmente inmerso en el líquido
la mayoría de los controladores usados en el
del separador. Cuando el nivel en el
campo de aceite y gas no poseen un
separador se eleva el controlador de nivel
dispositivo de restablecimiento, y el nivel
censa el incremento y envía una señal a la
cambiara cada vez que hay un cambio en el
válvula de control en la salida de líquidos
valor del flujo.
y
comentar
sobre
para abrir y así permitir que más liquide fluya fuera del tanque. De modo contrario, cuando el nivel decrece, el controlador de nivel envía señales a la válvula para que cierre.
Como
se
menciono
antes,
cuando
la
velocidad de entrada de flujo aumenta, el nivel en el separador se incrementa, y permanece en alto nivel en tanto el alto flujo
La mayoría de los controles de nivel
continúe. No regresara a su posición normal
mantendrán
el
a menos que el controlador posea un
separador en tanto el flujo del líquido sea
restablecimiento, o un operador cambie el
cercano a una constante. Sin embargo, si el
punto de ajuste de nivel. Si el flujo de líquido
flujo de líquidos se incrementa, el nivel del
disminuye, el nivel disminuirá y permanecerá
separador se elevara y se mantendrá en su
bajo en tanto el flujo continúe bajo.
un
nivel
constante
en
punto más alto hasta que disminuya el flujo, o hasta que el punto de ajuste en el controlador sea disminuido.
Otra mención de los controladores de nivel: la mayoría de los controladores tienen un ajuste de banda proporcional que regula la proporción de respuesta de un instrumento
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SEPARADORES
ENE-10 1.0 36 de 42
cuando ocurre un cambio de nivel. La
utiliza en el campo petrolero para indicar el
mayoría de las bandas proporcionales van de
porcentaje total de líquido que es agua. Un
un rango de 0 a 100 %, cuando la banda es
20% de corte agua sería de 20% de agua y
ajustada cerca de 0, un cambio ligero en el
80% de aceite. Un corte de agua baja por lo
nivel abrirá o cerrara por completo la válvula
general significa menos del 10% de agua, un
de control de nivel; con un ajuste de 100 %,
alto corte de agua es superior al 50%.
el nivel debe moverse desde el fondo del flotador hasta lo alto del mismo para que la válvula de control se mueva de totalmente
1. Control de nivel en separador vertical de 3 fases
cerrada a totalmente abierta. Los efectos de
Las configuraciones más comunes para los
los ajustes de la banda proporcional son:
controladores de nivel para separadores
a) En un ajuste alto (75%) obtendrá un flujo constante de líquido a través de la válvula de control, pero el nivel en el
tanque
variara.
Este
ajuste
generalmente es deseable cuando el líquido va hacia otro tanque de proceso. b) Un ajuste de banda proporcional baja (5 – 15%) nos dará un nivel
verticales son mostradas en las figuras de abajo. Cada uno de los tanques tiene dos controladores de nivel: uno para retirar el aceite y uno para retirar el agua. En la ilustración de la izquierda, el nivel de agua es controlado en la interfaz de agua y aceite. Este es el peor caso para un punto de ajuste, porque rara vez es una capa limpia de aceite sobre
una
capa
limpia
de
agua.
constante, y el flujo a través de la válvula de control variara. Este ajuste se usa cuando el líquido va hacia un tanque de almacenamiento o una fosa de deshechos.
1. Control de nivel de un separador de tres fases. Un separador de tres fases es aquel en el que los flujos de salida son gas y dos líquidos. En la mayoría de los separadores de tres fases, uno de los líquidos es el petróleo; el otro es por lo general de agua, pero puede ser de glicol, salmuera, amina, o cualquier otro líquido que no es soluble en aceite. Para nuestro análisis, supondremos que son el
CONTROL DE NIVEL VERTICALES DE 3 FASES
EN
SEPARADORES
petróleo y el agua. Los principios de funcionamiento serán los mismos para cualquiera de los dos líquidos que no son solubles entre sí. El termino corte de agua se
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SEPARADORES
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El agua que entra al tanque debe caer a
El tanque de la página anterior a la derecha
través de la capa de aceite hasta asentarse
supera el control de interfaz agua – aceite. El
en el fondo. Pequeñas gotitas de agua toman
agua que cae al fondo fluye abajo un plato y
más tiempo para concentrarse en la capa de
entra a la cámara de agua. Donde un
aceite que se encuentra justo sobre la de
controlador de nivel regula su desalojo. La
agua. Pequeñas gotitas de aceite tratando de
localización de la interfaz agua – aceite es
elevarse en el agua se concentraran en la
controlada variando el nivel en la cámara de
parte alta de la capa de agua. Para empeorar
agua. Cuando el nivel en la cámara de agua
las cosas, suciedad y limaduras en el sistema
varia, la interfaz agua – aceite variara de 3 a
se hundirán en la capa de aceite pero
5 veces más, dependiendo de la diferencia
flotaran en la de agua. Así es como la interfaz
de densidad entre el aceite y el agua.
generalmente tiene varios centímetros de espesor de emulsión agua – aceite y suciedad. La cual es llamada coloquialmente cadena. Esto hace difícil determinar la localización de la interfaz. Si una de las conexiones del cristal de nivel está en la capa de la cadena, el cristal se puede llenar con este material, y la interfaz puede perderse. Cuando esto ocurre la capa de la cadena debe ser drenada del tanque.
Cuando una de las conexiones se encuentra en la cadena, la mayoría de los cristales de nivel se inundan con basura y no es visible la interfaz aceite – agua
En ambos de los casos previamente vistos, el nivel del aceite es siempre constante. Así es como, los volúmenes relativos de agua y aceite dependen de la localización de la interfaz. La calidad de cuales quiera de los dos El liquido en el cristal de nivel es agua y aceite limpio. La capa
líquidos es determinada, y el nivel de la
de la cadena no se muestra en el cristal de nivel.
interface es ajustado lo que sea necesario.
Si el flotador en el control de nivel de agua está inmerso en una capa de basura y emulsión, puede que no distinga la diferencia de densidad entre el aceite y el agua. Y no operara apropiadamente.
Por ejemplo: el examen de aguas muestra un bajo contenido de aceite, pero el examen de aceite muestra un contenido alto de agua. En este caso, el volumen de asentamiento de aceite necesita ser aumentado. Esto se hace reduciendo el nivel del agua (y de interfaz).
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SEPARADORES
ENE-10 1.0 38 de 42
Los flotadores del controlador de nivel se
del fondo de la muesca. En tanto el flujo de
muestran dentro de los tanques en los
aceite aumenta, el nivel de aceite también.
dibujos, con propósitos ilustrativos. En la
La muesca esta dimensionada de tal modo
mayoría de los casos, el flotador se localiza
que el nivel estará a lo alto del vertedero a
en una jaula montada en el exterior del
flujo máximo de aceite.
tanque.
2. Control de nivel en separador horizontal de 3 fases Los controles de nivel más comunes para separadores horizontales se muestran abajo. El dibujo superior es el menos deseable, y el dibujo inferior es el más deseable en los dos últimos diagramas. La posición del vertedero fija la parte alta de la capa de asentamiento del volumen de aceite. El vertedero es casi siempre es muescado como se muestra en los diagramas de la siguiente pagina. A bajos
El volumen relativo de asentamiento de el aceite y el agua son variados cambiando el nivel de la interfaz agua – aceite igual que en los tanques verticales. Un controlador de nivel de interfaz se usa en los arreglos de lo alto y de en medio. El nivel en la cámara del agua controla la localización de la interfaz en el arreglo del fondo. El nivel de la interfaz se debe reajustar cuando los análisis aplicados al agua y al aceite nos indican la necesidad de un cambio en el tiempo de asentamiento para uno de los líquidos.
flujos de aceite, el nivel del aceite esta cerca
CONTROLES DE NIVEL EN SEPARADORES HORIZONTALES DE 3 FASE
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SEPARADORES
A bajos flujos de aceite, el nivel del mismo se encuentra cerca del fondo de la muesca en el vertedero
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Cuando se incrementa el aceite, el nivel del mismo se incrementa
SECCION TRANSVERSAL DE UN SEPARADOR CON VERTEDERO MUESCADO
Problema 11 En un separador de 3 fases, los volúmenes relativos de aceite y agua son cambiados por:
VI RESOLUCION DE PROBLEMAS La causa de un problema operativo es fácil
y eliminadas, se procede a verificar las
de encontrar por un proceso de eliminación
causas mas difíciles.
de causas. Cada evento que puede causar un problema es revisado hasta que se encuentre la
causante
del
mismo.
La
secuencia
apropiada de eliminación de causas en la mayoría de los casos es la misma, revisar primero
las
mas
fáciles.
instrumentos:
indicadores
posicionadores
de
válvulas
Estas de de
son
presión, control,
Otra parte importante de la solución de problemas es mantener una perspectiva amplia del proceso en sí, y no solo del equipo con problemas. Los trastornos al final de una planta muy a menudo afectan al proceso en el inicio. Encuentre la fuente del problema antes
de
tomar
acciones
correctivas.
presiones de salida de los controladores, cristales de nivel, medidores de flujo, etc. Cuando se realicen estas verificaciones, se debe asegurar que los instrumentos están trabajando apro-piadamente, y no están dándonos lecturas falsas. Ya que las causas probables más fáciles hayan sido verificadas
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PROCEDIMIENTO DE SOLUCION DE PROBLEMAS POR ACARREO DE LIQUIDOS EN LA CORRIENTE DE GAS DE SALIDA CAUSA DEL ARRASTRE PROCEDIMIENTO 1. Alto flujo de gas a la entrada 2. Alto nivel de líquidos que reduce el espacio de desentrelazado de vapor 3. Los platos coalescentes, eliminador de neblinas, o dispositivo centrifugo se encuentran tapados
4. Oleaje excesivo en liquido 5. La presión de operación se encuentra por debajo de la de diseño 6. La densidad del liquido es menor que la de diseño
Revise el flujo de gas y estrangule de ser necesario a el flujo de diseño Revise el nivel de líquidos. Ventee el tubo del cristal de nivel. Reduzca el nivel a su nivel máximo de diseño. a) Revise la temperatura y presión para determinar si se ha formado un hidrato. Reduzca la presión para fundir el hidrato. b) Mida la caída de presión a través del dispositivo, esta debe ser menor a 15 kPa (2 psi). Si la caída de presión es igual a cero, el dispositivo puede haberse soltado de su montura. La medición de la caída de presión debe realizarse en condiciones de flujo de gas de diseño. Altas caídas de presión significan taponamientos. Inspeccione internamente y limpie de ser necesario. Instale barras rectificadoras horizontales. Revise la presión e increméntela a la de diseño del tanque, o reduzca el flujo de gas en proporción a la reducción en la presión. Compruebe la densidad del liquido. Si es menor que la de diseño, el flujo de gas deberá ser recortado en proporción a la reducción en la densidad.
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PROCEDIMIENTO DE SOLUCION DE PROBLEMAS POR INHABILIDAD DE MANTENER UN NIVL CONSTANTE DE LIQUIDOS CAUSA DE NIVEL VARIABLE PROCEDIMIENTO DE SOLUCION DE PROBLEMAS 1. El flotador se encuentra cubierto totalmente con liquido. El controlador tiene una presión de salida constante alta (15 psi).
2. El nivel del liquido se encuentra por debajo del flotador. El controlador tiene una presión de salida constante baja (3 psi). NOTA: los controladores de nivel no trabajaran apropiadamente si el liquido se encuentra por encima o bajo de ellos. El flotador debe estar parcialmente sumergido en el liquido para que el controlador opere apropiadamente. 3. La tasa de flujo de liquido ha cambiado
4. El liquido entra al tanque en baches, el controlador de nivel no reacciona lo suficientemente rápido para drenar el liquido.
5. El oleaje interno está causando que el flotador interno se mueva.
a) Limpie las piernas de las mirillas de nivel para obtener una lectura más acertada. b) Si la jaula del flotador es externa, púrguela para asegurarse que las conexiones de la misma no se encuentren bloqueadas. c) Cuando las mirillas de nivel y la jaula del flotador estén limpias, verifique si el flotador está cubierto por el liquido. d) Drene manualmente el tanque para asegurarse que el flotador se sumerja en un 50%. e) Ponga el controlador de nivel en servicio. a) Realice los pasos a y b del cuadro anterior. b) Cierre la válvula en la salida de líquidos para permitir que el nivel se eleve hasta que el flotador este sumergido un 50% en el liquido. c) Ponga el controlador de nivelen servicio.
a) Si el controlador de nivel no tiene reset, el punto de ajuste del controlador deberá ser cambiado cada vez que la tasa de flujo varié significativamente. b) Si el controlador tiene reset, este puede ser ajustado para que se haga cargo de los cambios en la tasa del flujo. a) Reduzca el punto de ajuste del controlador de nivel. b) Reduzca el ajuste de la banda proporcional. c) En algunos casos puede ser útil instalar un posicionador en el control de nivel para conseguir que la válvula abra mas rápido. Instale un escudo de flotador o mueva el flotador a una pierna de control externa.
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PROCEDIMIENTO DE SOLUCION DE PROBLEMAS POR INHABILIDAD DE MANTENER UN NIVL CONSTANTE DE LIQUIDOS CAUSA DE NIVEL VARIABLE PROCEDIMIENTO DE SOLUCION DE PROBLEMAS 6. La válvula de control de nivel no está operando apropiadamente.
7. El controlador de nivel no muestra respuesta alguna a un cambio en el nivel del tanque. a. El flotador ha caído. b. El brazo del flotador se ha soltado del tubo de torque. c. El tubo de torque ha fallado. 8. El flotador en la interfaz agua – aceite está totalmente sumergido en emulsión.
9. La densidad del aceite ha cambiado, así que el flotador no responde a un cambio en el nivel del aceite.
a) Verifique la acción de la válvula, que no esté cerrando cuando deba abrir. b) Corra la válvula a sus posiciones de cerrada y abierta para verificar que la tensión de el resorte sea la apropiada, y que no se encuentra calzada. c) Verifique el flujo a través de la válvula con esta completamente abierta revise si no tiene restricciones o taponamientos en la línea. d) Ajuste la presión de aire de instrumentos para cerrar la válvula, si continua el flujo, los asientos o tapones de la válvula están desgastados y deben ser reempla-zados. e) Verifique fugas de aire en el ensamble del diafragma, si están presentes esto significa diafragma dañado y necesita ser reemplazado. a) El controlador de nivel tiene una presión de salida constante alta (usualmente 15 psi). b) Repare el controlador.
a) Verifique la emulsión en el tanque drenando alguna línea que se encuentre cerca del flotador. b) Drene la emulsión del tanque si esta está presente. a) Compruebe la densidad del aceite. b) Si esta es diferente que la de diseño del tanque, consulte con un proveedor de controles de nivel y reemplace el flotador.
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