Diseño de Separadores Verticales y Horizontales.

Proceso de Separación del Gas Natural

INDICE Tema Introducción Titulo Objetivo general Objetivos específicos Planteamiento del problema Antecedentes Proceso de Separación as Petróleo ! as"Petróleo"Agua $alance de materiales Importancia de la eficiencia del proceso de separación as"

Paginas 4 5 5 5 6 6 # % ''

Petróleo& as"Petróleo"Agua Separadores as" Petróleo ! as" Petróleo" Agua )omponentes del Separador *unciones de un Separador *actores a tomar en cuenta para ,ue el Proceso de separación

'( '( (+ ('

del gas natural sea eficiente Procesos de separación Importancia de la separación por etapas )lasificación .e /os Separadores .ise0o de separadores *actores t1cnico"económicos ,ue influ!en en el dise0o de un

(( ((5 -4 -5

separador en 2ene3uela e,uisitos necesarios para el dise0o de un separador Parmetros ,ue in intervienen el di dise0o de separadores Tiempo de retención asignado al lí,uido .imensiones de los separadores .imensiones de orificios ! dispositivos de entrada ! salida en un

-6 - -% 4+ 4(

separador Principios de un proceso de separación Separadores verticales Separadores 7ori3ontales Separadores esf1ricos 2entajas ! desventajas de los diferentes separadores )lculos para el dise0o de Separadores Problemas operativos Otros factores a considerar en el dise0o de separadores 8so de de lo los mo modelos de de si simulaci ación en en el el di dise0 se0o de de se separa aradores res9 )onclusiones

4445 46 4# 4 6# 5 %# '+'

ecomendaciones

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$ibliografía

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INTRODUCCIÓN /a industria petrolera es un fenómeno mu! complejo ,ue se divide en diferentes ramas& de manera tal& ,ue pueda cumplir con todas sus funciones esenciales para el mundo9 .escribir el proceso del uso de :idrocarburos en pro del desar desarro rollllo o mundi mundial al es suma sumame ment nte e ampl amplio io&& desde desde como como obte obtene nemo moss dic:o dic:oss :idrocarburos& :asta como lo refinamos para la obtención de productos acabados9 /os :idrocarburos ,ue se obtienen a trav1s de la industria& no son solo lí,uidos& sino ,ue tambi1n los tenemos en forma gaseosa& este es el caso del gas natural9 (


$ibliografía

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INTRODUCCIÓN /a industria petrolera es un fenómeno mu! complejo ,ue se divide en diferentes ramas& de manera tal& ,ue pueda cumplir con todas sus funciones esenciales para el mundo9 .escribir el proceso del uso de :idrocarburos en pro del desar desarro rollllo o mundi mundial al es suma sumame ment nte e ampl amplio io&& desde desde como como obte obtene nemo moss dic:o dic:oss :idrocarburos& :asta como lo refinamos para la obtención de productos acabados9 /os :idrocarburos ,ue se obtienen a trav1s de la industria& no son solo lí,uidos& sino ,ue tambi1n los tenemos en forma gaseosa& este es el caso del gas natural9 (


;n el presente desarrollo investigativo est bastante sinteti3ado el proceso de separación del gas natural& ,ue es una etapa mu! importante en la industria& la cual depende no solo de las características de los fluidos a separar& sino tambi1n de cómo los vamos a separar9 Separar el gas natural no es algo sencillo& es por tal ra3ó ra3ón n ,ue ,ue a dic: dic:o o proc proces eso o se le :a dedi dedica cado do todo todo el pres presen ente te trab trabaj ajo o de investigación fundamentado en el manejo teórico de dic:o proceso& estudiando la ma!or cantidad de factores ,ue lo afectan9 Inicialmente se :abla de la separación gas"petróleo ! gas"petróleo"agua& como fundamento principal para la obtención del gas natural& posteriormente es mencionado todo lo concerniente a los separadores& su clasificación ! sus partes& lueg luego o los los prob proble lema mass oper operac acio iona nale les& s& su dise dise0o 0o ! el mu! mu! crec crecie ient nte e uso uso de simuladores ,ue a!udan en gran forma en la industria9 )abe destacar ,ue no es toda la teoría necesaria para ser un catedrtico del tema& pero si es una gran a!uda para conocer de manera un poco ms ,ue elemental el proceso de separación del gas natural9

TÍTULO Prop Propor orcciona ionarr los los fund fundam ame entos ntos teóri eórico coss ,ue ,ue perm permit itan an una una ópti óptim ma comprensión de la tecnología relacionada con el rea de los separadores físicos de los los flui fluido dos& s& :acie :aciendo ndo 1nfa 1nfasi siss en el dise dise0o 0o de separ separad adore oress verti vertica cale less ! :ori3ontales9

OBJETIVO GENERAL Prese Present ntar ar los los conce concept ptos os re,uer re,uerid idos os en el dise dise0o 0o de sepa separad rador ores es de me3clas gas < petróleo ! gas < petróleo < agua principios bsicos de la separación

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de me3clas& descripción de los diferentes tipos de separadores e internos ,ue lo conforman& ! los fundamentos teóricos ,ue rigen el dise0o de los mismos9

OBJETIVOS ESPECÍFICOS '9 .escribir cualitativa ! cuantitativamente el proceso de separación gas" petróleo ! gas"petróleo"agua9 (9 Se0alar la importancia t1cnico"industrial del proceso de separación del gas natural9 -9 Anali3ar los factores económicos"industriales del dise0o de separadores9 49 .eterminar la importancia de los =odelos de Simulación& en el dise0o de separadores gas"petróleo ! gas"petróleo"agua9 59 .estacar la importancia ! descripción de la separación& para optimi3ar la eficiencia del proceso9 69 Seleccionar la alternativa ms apropiada para una optima separación de los fluidos9 #9 .eterminar los instrumentos ms convenientes a utili3ar en la instalación de los separadores9 9 .escribir el manejo de los procesos de corrosión en la separación gas" petróleo ! gas"petróleo"agua9

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ;l flujo ,ue se obtiene de un !acimiento petrolífero& por lo general& el multifsico9 /a separación física de estas fases es una de las principales operaciones en la producción& procesamiento ! tratamiento de los crudos ! del gas natural9 .e allí lo relevante ,ue es el dise0o apropiado de un separador& pues debe tenerse mu! en cuenta ,ue estos e,uipos representan la primera instalación en una unidad de procesamiento9

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;n el dise0o de un separador es necesario tomar en cuenta los diferentes estados en ,ue puedan encontrarse los fluidos ! el efecto ,ue sobre estos puedan tener las diferentes fuer3as o principios físicos9 ;s importante destacar ,ue la selección de un separador a dise0ar depende de muc:os parmetros& entre los ,ue destacan la cantidad de fluidos a separar >gas"petróleo& gas"petróleo"agua? ! el uso ,ue se le dar a ese fluido& una ve3 separado& no obstante es uso específico ,ue se le dar al separador es determinante9 Sin embargo& una ve3 anali3ado todos los factores no se debe dejar a un lado los costos ,ue puede tener un separador con respecto a otro9

ANTECEDENTES )omo alternativa para solucionar el problema se planteó un estudio en el a0o '%% entregado por /AO2;@ S9A& e I@T;2;P S9A en el cual se determinó ,ue las causas ,ue originaron los problemas fueron la ineficiencia de los sistemas de separación bifsica & específicamente en el dise0o interno de los separadores& !a ,ue no resultaban adecuados para manejar crudos con altas relaciones gas" petróleo9

PROCESO DE SEPARACIÓN GAS PETRÓLEO Y GAS-PETRÓLEOAGUA Mane! "e #a $%!"&''i(n .esde el cabe3al de cada po3o arranca la tubería de flujo ,ue& tendida sobre el suelo& llega a una determinada estación de recolección& dise0ada para recibir la producción de cierto nBmero de po3os9 ;l nBmero de tuberías de flujo >flujoducto? ,ue tiene cada cabe3al depende de la terminación del po3o sencilla& doble o triple9 ;l dimetro de cada flujoducto corresponde al mCimo volumen de

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producción ,ue se piense manejar& como tambi1n las características del crudo& especialmente la viscosidad ! la presión del flujo natural en el cabe3al9 ;n el caso de po3os ,ue producen por bombeo mediante varillas de succión& la presión en el cabe3al es casi nula pero la viscosidad del crudo es factor de consideración especial para seleccionar el dimetro del flujoducto si el crudo es mu! pesado o eCtrapesado9 ;Ciste una variada selección de dimetros de tuberías para satisfacer todos los re,uerimientos9 eneralmente& los dimetros nominales ms utili3ados estn entre 5+& ! '+'&6 milímetros& ( a 4 pulgadas9 .imetros ma!ores pueden ser re,ueridos para manejar altos volBmenes de producción o petróleos mu! viscosos9 Todos los elementos del cabe3al

bridas& sellos& carretos&

adaptadores& crucetas& colgadores& pernos ! dispositivos adicionales como vlvulas ! empla3amiento de reductores o estranguladores son manufacturados segBn normas API ! catalogados para funcionar bajo la acción de presiones cu!o rango va de '4+ a '94++ DgEcm ( 9

Se$a%a'i(n "e )#&i"!s /a estación de flujo ! recolección de la producción de los po3os la componen un grupo de instalaciones ,ue facilitan el recibo&

la separación&

medición& tratamiento& almacenamiento ! despac:o del petróleo9 ;l flujo del po3o consiste preponderantemente de petróleo& al cual est asociado un cierto volumen de gas relación gas"petróleo >P?& ,ue se mide en m - de gas por m - de petróleo producido o en pies cBbicos de gas por barril de petróleo producido& a condiciones estipuladas en la superficie9 Adems& el flujo de petróleo ! gas puede mostrar la presencia de agua ! de sedimentos procedentes del !acimiento productor9

E# m*#+i$#e "e $%!"&''i(n ;n la estación de flujo ! de recolección& el mBltiple de producción representa un sistema de recibo al cual llega el flujoducto de cada uno de los po3os productores asignados a esa estación9 ;l mBltiple facilita el manejo de la producción total de los po3os ,ue :a de pasar por los separadores como tambi1n

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el aislamiento de po3os para pruebas individuales de producción9 Por medio de las interconeCiones del sistema ! la disposición apropiada de vlvulas& se facilita la distribución& el manejo ! el control del flujo de los po3os9

L!s se$a%a"!%es "e $%!"&''i(n ;s mu! importante la separación del petróleo del gas& del agua ! de los sedimentos ,ue lo acompa0an desde el !acimiento9 Para reali3ar la separación del gas del petróleo se emplean separadores del tipo vertical ! :ori3ontal& cu!a capacidad para manejar ciertos volBmenes diarios de crudo ! de gas& a determinadas presiones ! etapas de separación& varía de acuerdo a las especificaciones de manufactura ! funcionamiento re,ueridos9 /os separadores se fabrican de acero& cu!as características corresponden a las normas establecidas para funcionar en etapas específicas de alta& mediana o baja presión9 ;n la separación de gas ! petróleo es mu! importante considerar la eCpansión ,ue se produce cuando el gas se desprende del petróleo ! la función ,ue desempe0a la presión9 Adems& en el interior del separador& a trav1s de dise0os apropiados& debe procurarse el ma!or despojo de petróleo del gas& de manera ,ue el gas salga lo ms limpio posible ! se logre la ma!or cantidad posible de petróleo9 /a separación para una& dos o tres etapas est regulada por factores tales como la presión de flujo en el cabe3al del po3o& la presión con ,ue llega a la estación& la relación gas"petróleo& la temperatura ! el tipo de crudo9

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/a Bltima etapa de separación ocurre en los tan,ues de almacenamiento& donde todavía se desprende gas del petróleo& a una presión levemente ma!or o igual a la atmosf1rica9 Adems de un proceso tecnológico& la separación envuelve procurar la ma!or obtención de crudo ,ue& por ende& significa la ma!or eCtracción de petróleo del !acimiento ! el consiguiente aumento de ingresos9 )uando la producción est acompa0ada de cierta cantidad de agua& ,ue adems tanto 1sta como el petróleo pueden contener elementos corrosivos& entonces la separación involucra otros tipos adicionales de tratamiento como el calentamiento& aplicación de anticorrosivos& demulsificadores& lavado ! desalación del crudo& tan,ues especiales para asentamiento de los elementos nocivos al crudo ! al gas ! otros procesos ,ue finalmente acondicionen el crudo ! el gas producidos para satisfacer las especificaciones re,ueridas para la entrega ! venta a los clientes9

BALANCE DE MATERIALES Para el estudio de los procesos industriales se suelen seguir dos caminos diferentes9 Se puede estudiar cada industria particular& por ejemplo ' a del alco:ol o la del petróleo como constitu!endo conjuntos independientes ! detallando las

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diversas operaciones características ,ue cada una comprendeF o bien& se puede clasificar a las distintas operaciones comunes a muc:os procesos industriales9 con arreglo a la función específica ,ue reali3an ! estudiarlas& separadamente& como operaciones bsicas& con entera independencia del proceso de fabricación del ,ue formen parte integrante9 ;n el estudio de las operaciones bsicas deber tenerse siempre presente ,ue cada una de ellas constitu!e tan sólo una etapa o eslabón de una instalación operante mas complejaF ! ,ue como todo proceso de dise0o de ingeniería& deber entonces aplicrsele conceptos fundamentales& considerados primordiales& como lo son la le! de la conservación de la masa ! de la energía9 ;n las manipulaciones industriales& como por ejemplo en un separador& la masa de los productos resultantes iguala a la de los reactivos ! estos clculos se pueden simplificar en el mismo momento ,ue se pueden :acer de forma independiente los balances de energía ! los balances de materia9 /uego& mediante el clculo de balance de materia se pueden calcular el rendimiento del proceso de separación& se puede calcular& segBn el fluido a separar& las cantidades de gas9 agua ! petróleo ,ue se obtendrn de la separación ! en función de esa información tambi1n se logran buenos resultados en el dise0o de un separador9 Al establecer este balance de materia& deber cuidarse de no utili3ar como referencia magnitudes ,ue puedan variar durante los procesos& tales como los volBmenes ! moles9 .e modo anlogo& el balance de las cantidades de energía puede establecerse para una instalación& o para una operación bsica& con el fin de determinar la energía eCigida para la reali3ar un proceso o bien para mantener las condiciones operantes deseadas9 ;ste principio es tan importante como el balance de materia 9 ! se utili3a de modo parecido9 ;l punto principal a retener es ,ue deber comprender a todas las energías de todas las clases& aun,ue puedan convertirse en una forma simple e,uivalente9 @o puede establecerse un balance

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solamente para el calor o para la energía el1ctrica& por,ue la energía es transformable ! por tanto& en el balance deben incluirse todas sus formas9 ;sto tambi1n infiere en la selección de un buen dise0o del separador& permitiendo conocer los re,uerimientos energ1ticos del proceso9 los posibles productos resultantes de acuerdo a las reacciones segBn la energía o el tipo de energía aplicada9

IMPORTANCIA DE LA EFICIENCIA DEL PROCESO DE SEPARACIÓN GAS-PETRÓLEO, GAS-PETRÓLEO-AGUA Se considera ,ue un

separador representa la primera instalación del

procesamiento& ! por ende si se utili3a un dise0o incorrecto& el proceso puede traer una serie de consecuencias ,ue dificultaría el proceso de operación de la totalidad de las instalaciones asociadas con la unidad9 ;s por ello ,ue la importancia de la eficiencia del proceso de separación del gas natural est unida al uso ,ue se le dar al recipiente& antes de empe3ar el dise0o9 .e esto depender la calidad de la respuesta9 @o es lo mismo un petróleo pesado con arena a altas velocidades ,ue un fluido limpio voltil a la entrada de una planta de fraccionamiento9 Todo esto unido al :ec:o de ,ue encarece los costos de producción ! disminu!e& la eficiencia de la operación debido a ,ue se tendría ,ue implementar una nueva ma,uinaria de separación para lograr una nueva separación del fluido ,ue entra& !a sea bifsico o trifsico& lo ,ue implica nuevos gastos ! lo ,ue se re,uiere para mantener una buena eficiencia es tan solo un '!m$%!mis! "e

'!s+! . +iem$! en este tipo de operaciones9

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SEPARADORES GAS- PETRÓLEO Y GAS- PETRÓLEO- AGUA Se$a%a"!%es/ ;stos son instrumentos ,ue se utili3an para la separación física de fases9 /a función fundamental de un separador es separar un componente deseado del fluido >crudo& as& agua& contaminantes& etc9?;n la industria del petróleo ! del gas natural& se utili3an los separadores a gran escala& ! para :ec:os prcticos& un separador es un cilindro de acero ,ue por lo general se utili3a para disgregar la me3cla de :idrocarburos en sus componentes bsicos& petróleo ! gas9 Adicionalmente& el recipiente permite aislar los :idrocarburos de otros componentes indeseables como la arena ! el agua9 Otras veces& cuando se utili3a en plantas de tratamiento el separador se emplea para& separar por ejemplo al glicol& el cual se utili3a como des:idratante del gas natural& de las naftas ,ue se condensan dentro de las torres de absorciónF o& cuando entran en contacto con las aminas& ,ue circulan en contracorriente con el gas natural para eliminar los componentes cidos& como el sulfuro de :idrógeno ! el dióCido de carbono9 ;l separador

representa la primera instalación del procesamiento9 8n

dise0o incorrecto de un recipiente puede traer como consecuencia una reducción en la capacidad de operación de la totalidad de las instalaciones asociadas a la unidad9

COMPONENTES DEL SEPARADOR 0- Di)&s!% "e #a en+%a"a/ ;Cisten muc:os tipos de difusores de entrada& uno de estos es e# "e)#e'+!%, ,ue trabaja por agitación mecnica& ! se dise0a en forma de placa& ngulo& cono o de semiesfera >puede ser un plato :emisf1rico& un plato llano una pie3a de :ierro angulada& o de prcticamente cual,uier forma??9 ;l objetivo de los deflectores es lograr un rpido cambio en la dirección ! velocidad de los fluidos para ,ue de este modo se desenganc:e el gas del lí,uido en la primera sección9 ;l dise0o de los deflectores se basa fundamentalmente en ,ue deben resistir la carga ,ue origina el impacto de los fluidos& a la entrada del separador9 ''

/a ventaja de utili3ar


dispositivos como la semiesfera o el cono& es ,ue estos crean menos turbulencia ,ue las otras configuraciones& reduciendo así los problemas de emulsiones9 Otro tipo de difusor es el 'i'#(n "e en+%a"a& el cual utili3a la fuer3a centrífuga par& en ve3 de la agitación mecnica& para separar el gas del petróleo9 /a entrada de los fluidos al separador con esta clase de mecanismo se :ace mediante una c:imenea ciclónica9 Algunas veces& en el caso de los separadores verticales& se introduce el lí,uido for3ando el fluido a dirigirse tangencialmente :acia las paredes internas del separador& pero esta prctica puede generar la formación de un vórtice ! el gas se iría con el petróleo por la parte inferior del recipiente9 /os ciclónicos se caracteri3an por una velocidad de entrada alrededor de (+ pies por segundo& en una c:imenea cu!o dimetro es cercano a (E- del dimetro del separador9

/os dispositivos ms usados son los ciclónicos de c:imenea o

tangenciales9

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1 R!m$e!#as/ ;n separadores :ori3ontales de gran longitud& a veces es necesario instalar rompeolas& estos son placas verticales ,ue evitan la agitación causada por el movimiento de la fase lí,uida9

2 P#a+!s "es$&man+es/ /a espuma debe originarse en la interfa3 gas"petróleo cuando las burbujas de gas son liberadas de ciertas me3clas lí,uidas9

;sta espuma puede ser

estabili3ada con la adición de ,uímicos aguas arriba de la entrada del separador9 *recuentemente& una solución ms efectiva es for3ar la espuma a pasar a trav1s de una serie de platos paralelos inclinados o tubosF estos llevan a la coalescencia de las burbujas de espuma9

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3 R!m$e 4(%+i'es/ Se utili3an para evitar ,ue se formen remolinos o vórtices cuando abre la vlvula de control9 /os remolinos pueden eCtraer gas del espacio de vapor ! rein!ectarlos a la salida del lí,uido9 Tipo rejilla

Tipo Placa

5 E#imina"!% ! e6+%a'+!% "e ne7#ina/ Son dispositivos ,ue se colocan antes de la salida del gas ! estn formados por mallas o platos metlicos con rendijas de pe,ue0o espesor ,ue fuer3an a la coalescencia de pe,ue0as gotas& ,ue de otro modo escaparían por la salida del gas9 ;stos dispositivos son convenientes cuando se necesita ,ue el gas ,ue sale del separador sea lo ms seco posible9 ;n algunas ocasiones estos elementos no son necesarios9 Gltimamente se :an desarrollado dispositivos para aglomerar las partículas del lí,uido en una corriente de vapor& mejorar la separación ! disminuir el arrastre9 /os siguientes tipos de eliminadores se niebla son los ms comunes

Ti$! a#e+a/ los eliminadores de niebla de aleta se emplean para separar gas de las gotitas del lí,uido arrastradas& cuando tienen un tama0o de '+

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micrones o ma!or9 =uc:os fabricantes aseguran un '++H de remoción de las gotitas ! a menudo es comBn una garantía de arrastre no ma!or a '-&- lEm >+&'galE==P)@?9 /a eficiencia de esta unidad depende por completo de las configuraciones individuales de la aleta& del anc:o ! de la profundidad de los colectores de lí,uido ! del espacio entre las aletasF pero disminu!e rpidamente con la presencia de partículas de un tama0o ms pe,ue0o ,ue '+ micronesF tambi1n se reduce en presencia de pe,ue0as partículas sólidas en ausencia de lí,uido9 A diferencia de las unidades de malla de alambre& el drenaje del lí,uido en los eCtractores de niebla tipo aleta ocurre fuera del flujo de gas& eliminndose el arrastre de lí,uido9

Ti$! ma##a "e a#am7%e/ se usan con frecuencia los eliminadores de niebla ,ue contienen una malla tejida de alambre9 ;ste dise0o se caracteri3a por poseer una eficiencia de remoción alta& adems se prefiere en relación a los otros e,uipos por su bajo costo de instalación9 )ambiando el espesor de la almo:adilla& se pueden manejar varios grados del arrastre re,uerido en la operación ! con un buen dise0o se puede obtener un arrastre de lí,uido menor a '-&- lEm- >+&'galE==P)@?9 ;ste tipo de eliminador de niebla se considera de alta efectividad& si la velocidad del vapor puede mantenerse entre - ! 4&5mEs >'+"'5 piesEs?9 8na desventaja de esta unidad& con respecto a las otras& es ,ue el sistema es ms propenso a obstruirse si :a! sólidos pegajosos en la corriente del gas9

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Ti$! 'en+%8)&g!/ el principio de la fuer3a centrífuga se aplica con 1Cito al dise0ar algunos elementos del eliminador de niebla& para separar gas de las gotitas del lí,uido arrastradas9 Se re,uiere una alta velocidad de vapor para una separación eficiente en este tipo de unidad9 /os fabricantes aseguran ,ue con el uso de estos eliminadores de niebla& se puede reducir el arrastre de lí,uido a menos de '-&- lEm - >+&'galE==P)@?9

Adems es posible la

remoción del '++H de las partículas de polvo con un tama0o de micrones ! ms& ! a,uellas con un tama0o de dos micrones ! ma!ores pueden ser removidas con una eficiencia del + al 5H en algunos dise0os9 /a eficiencia de esta unidad aumenta al incrementar la velocidad& pero decae mu! rpido si 1sta disminu!e9 Se prefiere su uso cuando se encuentra una separación difícil& entre un gas de alta densidad ! lí,uidos de baja densidad& pero& se limita en aplicaciones donde las cargas de gas no tienen una amplia variación9 .ebido a las altas velocidades a trav1s de los tubos centrífugos& deben tener una alta tasa de desgaste abrasivo9 A veces se utili3a con efectividad un elemento de c:o,ue delante de la unida centrífuga para obtener una mejor separación9

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Ti$! )i#+%!/ el incremento en la demanda de gas de mejor calidad >con arrastre de lí,uidos menores a micrones? :a aumentado de modo dramtico el empleo de separadores de filtro durante los Bltimos a0os9 ;stas unidades aplican el principio de aglomeración de gotitas de lí,uido en un medio filtrante& seguido por un elemento eliminador de niebla9 ;ste tipo de precaución& se reali3a con el fin de evitar ,ue los lí,uidos de :idrocarburos puedan llegar :asta las cocinas9 ;l aglomerador ms comBn ! eficiente est compuesto de un filtro tubular de fibra de vidrio& el cual es capa3 de retener las partículas de lí,uido& incluso cuando 1stas alcan3an tama0os de sub"micrones9 ;l gas flu!e dentro de la parte superior del empa,ue del filtro& pasa a

trav1s de los

elementos ! luego viaja :acia fuera por los tubos9 /as partículas pe,ue0as& secas& con retenidas en los elementos filtrantes ! el lí,uido se aglutina para formar partículas ms grandes9 ;l lí,uido aglomerado en el empa,ue del filtro es removido por un elemento eliminador de niebla situado cerca de la salida del gas9 /a eficiencia de un separador de filtro depende bsicamente del dise0o apropiado del empa,ue ! de ,ue 1ste produ3ca una caída de presión mínima9

Si estn presentes eCcesivas partículas de sólido& puede ser

necesario limpiar o reempla3ar los filtros de a intervalos regulares& cuando se observa una caída de presión ma!or de #+DPa >'+lpcm?9 /a remoción del empa,ue del filtro debe ser fcil& mediante un cierre de apertura rpida9 /os fabricantes de los separadores de filtro dan una garantía de remoción del '++H de las gotitas del lí,uido de % micrones ! ma!ores& ! del %%&5H de las partículas en el margen de +&5 a  micrones9 =ientras todas las partículas sólidas secas de -micrones ! ma!ores son removibles& la eficiencia de la remoción es cercana al %+H en a,uellas cu!o tama0o es menor ,ue -micrones9

9 C!n+%!#a"!%es "e $%esi(n/ ;l m1todo ms comBn de control de presión es el uso de un controlador de presión ! una vlvula controladora de contra flujo9 /os sensores de presión sienten cambios en la presión de la 3ona de vapor del separador ! regulan

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reumticamente las vlvulas de control9 ;s posible regular la presión en el separador controlando la cantidad de gas ,ue sale de la 3ona de vapor9

: C!n+%!#a"!%es "e ni4e#/ ;s necesario controlar tambi1n las interfases gas"lí,uidos !Eo agua"petróleo en el separador9 ;sto se :ace por medio de un desage de lí,uido9 ;l m1todo ms comBn de control de nivel es a trav1s de un simple flotante& aun,ue tambi1n se pueden usar dispositivos electrónicos9 Si el nivel comien3a a elevarse& la se0al del controlador ordena la apertura de la vlvula de desage del lí,uido9 Si el nivel& por el contrario& comien3a a disminuir& la se0al del controlador ordena el cierre de la vlvula de desage ! disminu!e el flujo de lí,uido en el separador9

; V<#4&#as "e a#i4i! "e $%esi(n . "is'!s "e %&$+&%a/ ;stos dispositivos se usan para proveer venteos o descargas de emergencia para el gas en caso de sobrepresión& en los ,ue se pudiera llegar a niveles peligrosos9 /os separadores deben estar dise0ados para soportar al menos '&5 veces la presión mCima de trabajo& la cual es de al menos '&' ó '#+DPa ms ,ue la presión normal de trabajo9 /os discos de ruptura son discos de metal dise0ados para ,uebrarse ! abrirse al alcan3ar cierta presión9 ;stos discos deben ser rempla3ados cada ve3& mientras ,ue las vlvulas de alivio son simplemente abiertas o cerradas9

= Ta7i>&es/ ;n los separadores es frecuente la instalación de dispositivos ,ue garanticen la producción de gas libre de partículas de lí,uido o con la pure3a deseada9

8no de estos mecanismos internos es el tabi,ue9

;n muc:as

operaciones& el fluido ,ue entra al recipiente est mojado o es un gas ,ue contiene partículas lí,uidas en suspensión9 ;sto puede suceder cuando se succiona un compresor o a la salida de un absorbedor de glicol9 .ada esta situación& lo ,ue se necesita es pasar el gas por un sistema ,ue opere con el principio de impacto&

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para ,ue se depositen las partículas lí,uidas ,ue transporta9 ;n los tabi,ues& el gas ,ue se separa del lí,uido& al pasar por el laberinto& se recoge ! se conduce por un bajante :asta la 3ona lí,uida9 Jsta es la principal diferencia con los eCtractores de malla de alambre9 Se dice ,ue los separadores e,uipados con tabi,ues logran la misma eficiencia ,ue con mallas de alambre& con la ventaja de ,ue no se tapan ! se pueden usar en recipientes pe,ue0os9 )uando la velocidad del gas es eCcesiva& el impacto ,ue se desarrolla sobre los tabi,ues puede producir desprendimiento del eCtractor9

0?T&7e%8as in+e%nas/ )uando se manejan crudos ! productos sucios& es recomendable adecuar tanto el separador :ori3ontal como el vertical& con un sistema interno de tuberías ,ue permitan la in!ección de agua& vapor o solventes para eliminar las impure3as ,ue se depositan en el e,uipo durante su operación o para despla3ar a los :idrocarburos antes de proceder a la apertura del recipiente& por lo cual estos e,uipos son mu! Btiles cuando se efectBan paradas de mantenimiento9

FUNCIONES DE UN SEPARADOR )uando un separador esta debidamente dise0ado& :ace posible una separación eficiente de los diferentes lí,uidos ! del gas libre& es por ello ,ue debe cumplir con las siguientes funciones ;ste permite una primera separación ente los :idrocarburos& esencialmente lí,uidos ! gaseosos9

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efinar aBn ms el proceso& mediante la recolección de partículas lí,uidas atrapadas en la fase gaseosa9& siempre ! cuando el proceso de separación sea reali3ado entre estas fases9 /iberar parte de la fracción gaseosa ,ue pueda permanecer en la fase lí,uida9 .escargar& por separado& las fases lí,uida ! gaseosa& para evitar ,ue se puedan volver a me3clar& parcial o totalmente9

FACTORES A TOMAR EN CUENTA PARA @UE EL PROCESO DE SEPARACIÓN DEL GAS NATURAL SEA EFICIENTE )ontrolar la energía del fluido al entrar al separador9 /as tasas de flujos deben responder a cierto rasgo de volumen& el cual ser una función del dise0o del separador9 /uego fundamentado en ello es posible ,ue al inicio el proceso de separación& se realice debido a las fuer3as gravitacionales9 !a ,ue estas fuer3as actBan sobre los fluidos ! obligan a un e,uilibrio interfsico9 )uando el separador se :a sido dise0ado para las fases gas"lí,uido& la turbulencia ,ue ocurre en la sección ocupada por el gas debe ser minimi3ada9 /a acumulación de espuma ! partículas contaminantes debe ser contraída al mCimo9 /as salidas de los fluidos deben estar previstas de remoción de estas fases9 Para reali3ar controles visuales del proceso de separación el separador debe estar provisto de manómetros& termómetros& controles de nivel& etc9 Para facilitar la inspección ! mantenimiento el separador debe tener bocas de visitas9 Si el separador cumple con todos estos re,uisitos dic:o proceso de separación ser funcional ! de una alta eficiencia& no obstante& esto no significa ,ue sea económico !a ,ue esto va a depender del dise0o9

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PROCESOS DE SEPARACIÓN ;n el caso de las me3clas vapor"lí,uido& la me3cla de fases entra al separador !& si eCiste& c:oca contra un aditamento interno ubicado en la entrada& lo ,ue :ace ,ue cambie la cantidad de movimiento de la me3cla& provocando así una separación gruesa de las fases9 Seguidamente& en la sección de decantación >espacio libre? del separador& actBa la fuer3a de gravedad sobre el fluido permitiendo ,ue el lí,uido abandone la fase vapor ! caiga :acia el fondo del separador >sección de acumulación de lí,uidos?9 ;sta sección provee el tiempo de retención suficiente para ,ue los e,uipos aguas abajo puedan operar satisfactoriamente !& si se :a tomado la previsión correspondiente& liberar el lí,uido de las burbujas de gas atrapadas9 ;n el caso de separaciones ,ue inclu!an dos fases lí,uidas& se necesita tener un tiempo de residencia adicional & dentro del tambor& lo suficientemente alto para la decantación de una fase lí,uida pesada& ! la KflotaciónL de una fase lí,uida liviana9

Se$a%a'i(n $%ima%ia ;l cambio en la cantidad de movimiento de las fases a la entrada del separador genera la separación gruesa de las fases9 ;sta 3ona inclu!e las bo,uillas de entrada ! los aditamentos de entrada& tales como deflectores o distribuidores9

Se$a%a'i(n se'&n"a%ia .urante la separación secundaria se observan 3onas de fase continua con gotas dispersas >fase continua?& sobre la cual actBa la fuer3a de gravedad9 ;sta fuer3a se encarga de decantar :asta cierto tama0o las gotas de la fase pesada discontinua en la fase liviana continua9 Tambi1n produce la flotación de :asta cierto tama0o de gotas de la fase lí,uida liviana >fase discontinua?& en la fase

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pesada continua9 ;n esta parte del recipiente la fase liviana se mueve a una velocidad relativamente baja ! con mu! poca turbulencia9

Se$a%a'i(n $!% '!a#es'en'ia ;n ciertas situaciones& no es aceptable ,ue gotas mu! finas de la fase pesada discontinuas sean arrastradas en la fase liviana por ello es necesario ,ue& por coalescencia& tales gotas finas alcancen un tama0o lo suficientemente grande para separarse por gravedad para lograrlo se :ace necesario tener elementos como los eliminadores de niebla o =allas para el case de separadores lí,uido"vapor& o las esponjas o platos coalescedores& en el caso de la separación lí,uido"lí,uido9

Re'!#e''i(n "e #as )ases #8>&i"as /as fases lí,uidas !a separadas re,uieren de un volumen de control ! emergencia para una operación confiable ! figura de los e,uipos aguas abajo9

IMPORTANCIA DEL PROCESO DE SEPARACIÓN POR ETAPAS 8na ve3 ,ue el fluido sale del po3o es llevado a una planta de tratamiento& donde el primer proceso ,ue se le aplica es el proceso de separaciónF este fluido puede entrar a las instalaciones de dos formas& en serie o en paralelo& de manera ,ue el primer e,uipo ,ue lo recibe ser el separador9 )uando el fluido entra al separador se permite ,ue alcance el e,uilibrio a la presión ! temperatura del o de los separadores& ! si adicional a esto se consideran varias unidades en serie& donde cada una recibe las fases provenientes de la unidad anterior& entonces a estas distintas condiciones de presión ! temperatura se le denominan etapas de separación9 /a temperatura de separación se determina con el fluido ,ue entra al separador ! las condiciones del ambiente& 1sta una ve3 ,ue es elegida permanece constante ! es regulada por calentamiento o refrigeración9

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=ientras la presión de separación esta sujeta a control directo por medio de instrumentos reguladores de presiónF adems de estar condicionada por la recuperación simultnea de la mCima cantidad de petróleo ! del ma!or P= en el gas ,ue va a las plantas de fraccionamiento9 /uego la presión óptima de separación se calcula segBn un m1todo de la evaluación del factor volum1trico del petróleo >$o?& dado ,ue permite determinar el mCimo de lí,uido en el tan,ueF este factor se evalBa para distintos valores de presión de separación& ! el valor de presión ,ue resulte en un valor mínimo de $o ser la presión óptima de separación9 8na ve3 encontrada la temperatura ! presión de separación entonces se puede conocer con cuantas etapas se trabajar dentro del proceso de separación& tomando en cuenta ,ue un proceso donde se usa un separador ! un tan,ue de almacenamiento es un proceso de dos etapas& a menos ,ue las condiciones de presión ! temperatura de las unidades sean id1nticas9 ;stas etapas de separación tambi1n se rigen segBn la separación ,ue se desea reali3ar& por ejemplo& de acuerdo a la composición del fluido a separar& se va a necesitar un proceso de dos o ms etapas9 O tambi1n cuando se utili3an para separar el glicol >usado como des:idratante del gas natural?& de las naftas ,ue se condensan dentro de las torres de absorción o cuando entran en contacto con las aminas ,ue circulan en contracorriente para eliminar los componentes cidosF el sulfuro de :idrógeno ! el dióCido de carbono9 ;n estos casos tambi1n es probable el re,uerimiento de un proceso de separación por etapas9

(-


CLASIFICACIÓN DE LOS SEPARADORES ;n el procesamiento del gas ! del petróleo eCiste una amplia variedad de separadores de me3clas de diferentes fases gaseosas& lí,uidas ! sólidas9 /os separadores se pueden clasificar en base a diferentes criterios tales como 

;l nBmero de fases a separar9



/os tipos de fases a separar9



/a forma ! posición del separador9



/os procesos de separación9

CLASIFICACIÓN DE LOS SEPARAD?RES SEGN EL NMERO DE FASES A SEPARAR /os separadores se pueden clasificar en dos grandes grupos& segBn el nBmero de fases a separar 

Se$a%a"!%es 7i)me3cla de crudo ! agua? de la fase gaseosa9

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

Se$a%a"!%es +%i)agua ! petróleo? salgan completamente libres una de la otra >agua sin petróleo ! petróleo sin agua?9 ;stos separadores se emplean para separar el agua ,ue pueda estar presente en el crudo& con lo cual se reduce la carga en el e,uipo de tratamiento de petróleo ! se aumenta la capacidad de transporte en las tuberías9 Tambi1n a!uda a mejorar la precisión de las mediciones de flujo9 )uando el agua ! el petróleo son me3clados con cierta intensidad ! luego se dejan asentar& aparece en el fondo una capa de agua libre relativamente limpia9 ;l grosor de la capa variar con el tiempo de forma eCponencial ! acotada9 /uego de veinte minutos& el aumento en el espesor de la capa de agua ser despreciable9 /a fracción de agua así obtenida se denomina Kagua libreL9 ;s prctica comBn el separar el agua libre antes de intentar tratar individualmente el petróleo remanente ! las capas de emulsión9 /os separadores trifsicos son utili3ados para remover cual,uier fase de agua libre ,ue pueda estar presente9 Adicionalmente& los separadores de este tipo son trifsicos por el :ec:o de ,ue& el crudo ,ue entra en los mismos& viene con una alta presión& bien sea de otro separador o directamente de los po3os& ! durante la caída de presión se liberar gas ! el mismo debe ser tambi1n sacado de la corriente9

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/os aspectos bsicos de dise0o de los separadores trifsicos son los mismos ,ue los de los separadores bifsicos9 /a Bnica diferencia es ,ue se debe proveer un espacio ma!or para el asentamiento del agua ! 1ste afecta el proceso de compresión de gas"petróleo9 /os separadores trifsicos tambi1n pueden ser verticales u :ori3ontales& sin embargo en la industria vene3olana se prefieren los :ori3ontales9 ;n estos separadores el fluido entra ! golpea el difusor de la entrada9 ;ste brusco cambio de velocidad ! dirección es responsable de la separación bruta inicial del lí,uido ! vapor9 ;n algunos casos& el difusor de la entrada contiene un bajador ,ue direcciona el flujo del lí,uido :acia debajo de la interfa3 gas" petróleo ! a la vecindad de la interfa3 agua"petróleo9 ;l tama0o de la sección colectora de lí,uido del tan,ue debe proveer suficiente tiempo para ,ue el petróleo ! la emulsión formen una 3ona de petróleo libre arriba ! el agua se asiente en el fondo9 /os separadores poseen una placas colocadas verticalmente ! en dirección perpendicular al flujo ,ue regulan el nivel de las interfases& se coloca una placa antes de la salida del crudo para controlar el nivel de 1ste& ! otra antes de la salida de agua& por supuesto& a menor altura para controlar el nivel de agua9 Adicionalmente& se inclu!en controladores ! sensores de nivel en las interfases para accionar las vlvulas de desage ! mantener las alturas del dise0o9 ;l gas liberado flu!e :ori3ontalmente a trav1s del tan,ue ! sale& al pasar el eliminador de niebla& :acia una vlvula controlada por presión& ,ue mantiene la presión del tan,ue9 ;l nivel de la interfase gas"petróleo puede variar dependiendo de la importancia relativa de la separación del gas ! el petróleo9

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/a configuración ms comBn es la un tan,ue ,ue est1 operando con fluido :asta la mitad& dando así el rea de la interfa3 gas"petróleo mCima9

CLASIFICACIÓN DE LOS SEPARADORES SEGN LOS TIPOS DE FASES A SEPARAR .e acuerdo a los tipos de fases a separar& los separadores pueden clasificarse en 

Se$a%a"!%es gas-#8>&i"!/ ;n estos e,uipos se reali3a el proceso de separación del gas ! lí,uidos

presentes en el fluido producido& pueden trabajar a diferentes presiones& clasificndose segBn su presión de operación en separadores de baja& media ! alta presión9

(#




Se$a%a"!%es #8>&i"!-#8>&i"!/ ;stos envases se utili3an para separar dos lí,uidos inmiscibles& los cuales

se pueden separar usando los mismos principios de los separadores gas"lí,uido9 8n separador lí,uido"lí,uido opera de manera similar ,ue un separador gas" lí,uidoF sin embargo& los separadores lí,uido"lí,uido son dise0ados para velocidades muc:o ms bajas& debido fundamentalmente ,ue la diferencia entre las densidades de dos lí,uidos es muc:o menor ,ue entre un gas ! un lí,uido9 ;n este tipo de unidades& la separación es ms fcil& aun,ue necesita ma!or tiempo de retención ! re,uiere de envases de ma!or tama0o& si lo comparamos con los separadores gas"lí,uido9 Se dise0an bajo el supuesto de ,ue ambas fases se van a separar completamente9 ;l tama0o de la partícula de una fase ,ue se permita como remanente en la otra& determinar las velocidades en el sentido vertical para ,ue se produ3ca la separación !& por ende& el tama0o del recipiente9

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CLASIFICACIÓN DE LOS SEPARADORES SEGN LOS PROCESOS DE SEPARACIÓN SegBn los procesos de separación& los separadores pueden clasificarse en

Se$a%a"!%es '!n4en'i!na#es/ 8n separador convencional es un separador ,ue se usa para separar una me3cla de componentes en una o dos corrientes& una lí,uida ! otra gaseosa9 eneralmente& las corrientes lí,uidas contienen mu! poco gas ! la corriente gaseosa mu! poco lí,uido9

De$&%a"!%es/ /os depuradores son separadores ,ue no poseen capacidad para :acer una separación gas"lí,uido& cuando los volBmenes del lí,uido pueden ser apreciables ! no poseen un tama0o suficiente para ,ue el asentamiento por fuer3as gravitacionales sea óptimo9 /a función bsica de un depurador es remover pe,ue0as cantidades del lí,uido de una me3cla con predominio gaseoso9 Su dise0o se fundamenta en la primera sección de separación& donde predominan los elementos de impacto para remover las partículas lí,uidas de las gaseosas9

Se$a%a"!%es +i$! )i#+%!/ 8n separador tipo filtro es una unidad ,ue& por lo general& tiene dos compartimientos9

;l primero de ellos contiene un filtro coalescente para la

separación primaria del lí,uido ,ue viene con el gas9 A medida ,ue el gas flu!e a trav1s de los elementos del filtro& las partículas pe,ue0as se van agrupando para formar gotas ms grandes& las cuales son fcilmente empujadas por la presión del gas :acia el nBcleo del filtro9

.e esta manera& el fluido para al segundo

compartimiento del separador& en el cual se encuentra el eCtractor de niebla& ,ue se encarga de remover el lí,uido remanente9

/a remoción puede ser

aproCimadamente del '++H para las partículas entre +&5 ! ( micrones9 ;n

(%


ocasiones& este recipiente contiene un barril o una bota en la parte inferior para almacenar lí,uidos9 ;s mu! utili3ado para drenar partículas lí,uidas antes de ,ue el gas sea succionado por los compresores9

Fi#+%!s/ ;n el sentido estricto de la palabra se aplica Bnicamente a separadores de partículas sólidas& retiradas de un lí,uido mediante el uso de un medio poroso9 Pese a esto& en la industria del gas& el t1rmino se refiere a la remoción de partículas sólidas ! lí,uidas de la corriente de un gas9

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Se$a%a"!%es "e #i7e%a'i(n ins+an+&e )#as/ ;sta clase de separadores consiste en un envase ,ue se utili3a para separar gases ,ue se liberan de un lí,uido sometido a un proceso de liberación instantnea9 eneralmente& parte del lí,uido se volatili3a al eCperimentar una disminución de presión en el separador9 ;ste procedimiento permite estabili3ar el lí,uido9

Se$a%a"!%es +i$! $&#m(n sim$#es ! m*#+i$#es/ ;ste envase puede recibir apreciable cantidad de lí,uido en forma irregular >flujo tipo oleaje?9 eneralmente se instalan en sistemas de recolección de gas o en sistemas de flujo bifsico9 ;ste tipo de separador puede consistir en un envase de gran tama0o ,ue permita la acumulación del lí,uido o tambi1n puede construirse en forma de mBltiple con varios tubos9

T%a+a"!%es +%mi'!s/ ;s un tipo de separador trifsico >crudo"gas"agua? ,ue adems posee en su interior facilidades para filtrar ! calentar los fluidos9 @ormalmente trabaja a presiones bajas ! se usa en el tratamiento de crudos livianos ! medianos9

T!%%es "e "es+i#a'i(n/ Permite separar un fluido de varios componentes de composiciones deseadas9 Para ello se utili3an procesos de e,uilibrio t1rmico basados en las constantes de e,uilibrio lí,uido"vapor9 /as torres de destilación generalmente poseen una serie de platos& en los cuales se establecen flujos en dos direcciones el gas en ascenso ! el lí,uido en descenso9 8sualmente& las operaciones de una torre de destilación se optimi3an mediante la instalación de e,uipos adicionales& tales como condensadores& re:ervidotes& separadores de reflujo& e,uipos de bombeo ! e,uipos de control9

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G!+e! en #8nea/ ;ste tipo de separadores normalmente se utili3an en líneas ,ue manejan altas relaciones gas"lí,uido9 Su objetivo fundamental es remover el lí,uido libre ! no necesariamente todo el lí,uido contenido en la corriente gaseosa >lí,uidos decantados del gas natural?9 Por lo tanto& los envases de goteo en línea permiten la acumulación ! separación del lí,uido libre9

Tan>&es "e 4en+e!/ ;s un recipiente ,ue se utili3a para separar el gas ,ue se libera cuando se reduce la presión de un lí,uido9 Se emplea en plantas de glicol ! de amina& con el fin de almacenar una cantidad suficiente de solución ,ue sirva como sistema de compensación9 ;l tiempo de retención en estos tan,ues varía entre (+ ! 45 minutos9

Tam7!%/ ;s un recipiente dise0ado para manejar corrientes con una alta relación gas"lí,uido9 ;l lí,uido& por lo general& entra como niebla& disperso en el gas o arrastrado en la parte inferior de la tubería9

;ste contenedor posee poca

capacidad para la retención de lí,uidos9

T%am$a/ ;s un separador dise0ado para atrapar& de manera continua o a intervalos irregulares& grandes volBmenes del lí,uido9

.e ordinario& se consiguen en

sistemas de recolección bifsicos9 8na trampa puede ser un solo recipiente o un conjunto de tuberías direccionadas9 ;l t1rmino con ,ue se denomina tiene varias acepciones trampa& trampa de separación& entre otros9

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DISEO DE SEPARADORES SEPARADORES DE MECLAS DE DIFERENTES FASES ;l proceso de separación gas" petróleo se considera una de las operaciones fundamentales en la producción& procesamiento ! tratamiento del gas natural9 /os mecanismos mediante los cuales se puede lograr la separación óptima del gas ! del petróleo ! contaminantes son *uer3a de gravedad& *uer3a centrífuga& )ambios en la cantidad de movimientosF *uer3a electrosttica& Absorción& Adsorción& .ifusión t1rmica& *iltración& ;fectos sónicos ! la )ombinación de todos los efectos se0alados9 ;l dise0o de los separadores se fundamenta en el estudio de los diferentes estados en ,ue se pueden encontrar los fluidos ! el efecto ,ue tengan sobre estos las distintas fuer3as físicas9 /uego en el dise0o de un separador se deben de tomar en cuenta algunos factores ! propiedades de los fluidos ,ue se van a procesar9 ;ntre ellos estn los siguientes '9"/as tasas de flujo mínima ! mCima del li,uido ! del gas ! su respectivo promedio9 (9"/a temperatura ! la presión de operación del separador9 -9"/as propiedades de los fluidos& tales como densidad& viscosidad& ! corrosividad9 49"/a presión de dise0o9 59";l numero de fases ,ue debe manejar la unidad& por ejemplo /í,uido"gas>separador bifsico? o crudo"agua"gas >separador trifsico? 69"/as impure3as ,ue pueden estar presentes en los fluido& como arena9 Parafina ! otras9 #9"/a tendencia de los fluidos a formar espumas ! su impacto en la corriente aguas abajo9 9";l efecto de la velocidad de erosión9 %9"/as variaciones transitorias de la tasa de alimentación del separador9

--


'+9"/a información sobre todos los elementos mencionados es necesario para determinar el dise0o mecnico adecuado

FACTORES TECNICO-ECONOMICOS @UE INFLUYEN EN EL DISEO DE UN SEPARADOR EN VENEUELA ;n el dise0o de separadores es necesario conocer las características ! cantidades de gas& ,ue se producir por el tope de la unidad& ! la de la li,uido ,ue maneja el separador9 )on estos parmetros se suele calcular el dimetro del recipiente& con capacidad para manejar la cantidad de gas ,ue :abr de producirse en las peores condiciones9 ;llo corresponde al fluido ms liviano& a la presión ms baja ! a la mas alta temperatura ,ue eventualmente pueda producirse durante la vida Btil de la unidad9 ;s conveniente verificar el tipo de fluido ,ue permanecer en el recipiente9 Teóricamente -+ segundos deberían ser suficientes para ,ue la espuma ,ue se forma por agitación se redu3ca al mínimo& de tal manera ,ue ese lapso debería ser suficiente para considerar ,ue el gas se :a separado de los lí,uidos9 )on la gravedad API o densidad de los fluidos se seleccionara el tiempo de retención ,ue deba tener el lí,uido9 .e esa manera se podría calcular el espacio de tiempo ,ue se debe reservar para ,ue la unidad este en capacidad de retener el li,uido ,ue se va a separar ! se mantenga dentro del recipiente el tiempo necesario para ,ue se produ3ca la separación9 8na ve3 ,ue se conoce el dimetro del recipiente ! la cantidad de lí,uidos ,ue se :a de recibir se procede a dimensionar el e,uipo segBn PSA ! P.2SA9 .e esta manera se debe seleccionar el dimetro comercial ! se :ar el clculo de la longitud del e,uipo culminando así el dise0o del separador >gas < petróleo ! gas < petróleo < agua? de acuerdo a los re,uerimientos industriales& :a! oc asiones en ,ue la tecnología de punta :ace imposible ,ue el factor económico sea discriminado& pero para a,uellos casos donde los separadores :ori3ontales ! verticales puedan operar de igual manera para cierta cantidad de fluido se :ar un

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estudio por medio de licitaciones para seleccionar el pro!ecto mas factible desde el punto de vista económico9 Para dise0ar separadores es necesario tomar en cuenta los diferentes estados en ,ue se puedan encontrar los fluidos ! el efecto ,ue estos puedan tener en las distintas fuer3as físicas9 @o se debe :acer una selección arbitraria de un separador >:ori3ontal o vertical? cual,uier tipo podría ser efectivo si esta bien dise0ado9 /a elección se :a de fundamentar en muc:os factores confiabilidad& garantía ! economía9 Aun,ue es de resaltar& ,ue en igualdad de costos un separador :ori3ontal tendr mas capacidad para el li,uido ,ue un separador vertical & pero este ultimo puede ser preferible si :a! limitaciones de espacio o si la arena representa un grave problema9

RE@UISITOS NECESARIOS PARA EL DISEO DE UN SEPARADOR )on el objetivo de satisfacer las funciones ,ue debe de cumplir un recipiente separador as" Petróleo& por ejemplo& ser necesario tomar en cuenta una serie de puntos& ,ue son de vital importancia para el correcto dise0o del separador a9" /a energía ,ue posee el fluido al entrar al separador& debe de ser controlada9 b9"/as tasas de flujo& tanto de la fase lí,uida& como de la gaseosa& deben de encontrarse dentro del rango establecido por el separador9 Si& esto se cumple se puede asegurar ,ue el fluido es controlado por las fuer3as de gravedad9 ;stas fuer3as actBan sobre el fluido ! se establece un e,uilibrio interfsico lí,uido" vapor9 c9" /as turbulencias ,ue ocurren fundamentalmente en la sección ocupada por la fase gaseosa& debe de ser minimi3ada& antes ,ue cause problemas en la separación9

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d9" /a acumulación de espuma ! contaminantes& en el proceso de separación debe de ser necesariamente controlada9 e9" /as salidas del separador de las fases lí,uidas ! gaseosas& deben de reali3arse de tal forma& ,ue no vuelvan a encontrase9 Adems& ,ue la salida de estos fluidos del separador debe tener controles& de presión ! de nivel9 f9" ;n el separador se debe tener prevista la eliminación de partículas sólidas& cuando estas se :a!an acumulado9 g9" ;n el separador se tiene ,ue tener prevista el control de la presión& para lo cual se recomienda instalar vlvulas de alivio9 Tambi1n se recomienda instalar manómetros& termómetros& controles de nivel& boca de visitas& de tal forma ,ue se pueda revisar en forma rpida el separador9 :9" Para el correcto dise0o de un separador gas < petróleo se deben conocer ! manejar los parmetros ,ue afectan el comportamiento del sistema a separar9 Se deben anali3ar eC:austivamente las propiedades del fluido& las cuales derivan en el comportamiento de las fases9 Se debe tener en cuenta ,ue tanto las propiedades del gas& como las del lí,uido actBan dentro del separador& ! actBan en forma directa sobre el dise0o del separador9 i9" Tambi1n es mu! importante tener en cuenta las propiedades del fluido& ,ue se va a separar& se debe conocer& por ejemplo las tasas mCimas ! mínimas de las fases& la temperatura ! presión de operación& la densidad& viscosidad& índice de corrosiónF la presión de dise0o Fel nBmero de fases ,ue se manejaran en el proceso de separación& el contenido ! tipo de impure3as ,ue contenga en fluido a separar& la tendencia del fluido a la formación de espuma ! el impacto de esta en la corriente aguas arribaF el efecto de la velocidad de erosiónF las variaciones ,ue puedan tener en algBn intervalo de tiempo la tasa de alimentación

PARHMETROS @UE INTERVIENEN EL DISEO DE SEPARADORES

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Al iniciar

el dise0o de un separador& solo la eCperiencia anuncia

la

posibilidad de ,ue se trate de un separador vertical u :ori3ontal9 /a secuencia del calculo ! el costo comparativo de los recipientes son los ,ue van a se0alarla factibilidad de usar un determinado recipiente ;l dise0o de un separador involucra la aplicación de fórmulas in:erente al comportamiento de los fluidos ! el posterior dimensionamiento de la unidad9 /uego para dise0ar un separador de debe tener en cuenta lo siguiente a9" C!m$!si'i(n "e# )#&i"! >&e se 4a a se$a%a%/ Se recomienda ,ue el dise0ador este familiari3ado con el concepto de e,uilibrio de fases ! separación instantnea9& con el fin de predecir cual ser la cantidad ! calidad del gas ! del li,uido ,ue se formarían en el separador las condiciones de presión ! temperatura de dise0o b9" Ca&"a# "e# gas en '!n"i'i!nes n!%ma#es/ ;n necesario conocer en forma precisa los volBmenes de gas ! lí,uido de separación a condiciones de operación9 c9- P%esi(n . +em$e%a+&%a "e !$e%a'i(n/ )onocer los cambios de presión ! temperatura es de muc:a importancia& para la selección del e,uipo a utili3ar9 ;l estudio previo de las variaciones de presión ! temperatura en el sitio donde se instalara la unidad afectara de manera determinante la selección del e,uipo9 Pues eCiste la seguridad de ,ue al elevar la presión podría fallar el material pero no se anali3a el incremento de la velocidad dentro del sistema al bajarlaF un descenso abrupto& manteniendo constante el caudal& eleva la velocidad interna del e,uipo& produce espuma& arrastre del fluido ! puede volar el eCtractor de niebla9 ;sta operación reali3ada en un separador instalado delante de una torre de des:idratación o endul3amiento& facilita la entrada de petróleo al sistema ! saca el fluido de especificaciones9 d9" Va#!% "e  en '!n"i'i!nes "e !$e%a'i(n/ ;l valor de M determina el volumen del gas en las condiciones de operación9 Se recomienda seleccionar un e,uipo

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ms adecuado de tal forma ,ue los resultados obtenidos en el proceso de separación sean coincidentes& con los mismos determinados en el campo9

e- Densi"a" "e #!s )#&i"!s en '!n"i'i!nes "e !$e%a'i(n/ /a densidad de los fluidos interviene en forma directa9 /a densidad del gas& se puede determinar con cierta facilidad9 =ientras& ,ue para el caso de los lí,uidos por lo general se acostumbra a trabajar en condiciones normales& bajo 1l supuesto ,ue los cambios de presión ! temperatura afecten poco el resultado final9

)- Ve#!'i"a" '%i+i'a "e# gas "en+%! "e #a &ni"a"/ ;l clculo de la velocidad del gas

dentro del separador es uno de los

factores ,ue con ma!or 1nfasis influ!e en la respuesta9 /a elección del valor de la constante D ! la determinación de la velocidad dentro del recipiente son las decisiones ms importantes al :acer la selección todo esta en intima coneCión con el dise0o interno separador ! debe corresponderse con la mCima velocidad garanti3ada para ,ue la separación se produ3ca con eficiencia9 =uc:os fabricantes compiten favorablemente bajando el tama0o del separador al incrementar la velocidad del gas9 ;sto& por lógica& afecta el volumen disponible para almacenar los lí,uidos en la parte inferior del separador9

TIEMPO DE RETENCION ASIGNADO AL LÍ@UIDO /a normativa de P.2SA recomienda la selección del tiempo de residencia del petróleo& con base en la gravedad API del fluido9 Así& un petróleo ma!or de 4+N API deber tener un tiempo de residencia de '95 minutos9 Para fluidos entre (5N API ! 4+N API se recomienda reservar entre -9+ 59+ ! minutos para petróleos pesados !Eo espumosos ! por Bltimo para crudo con NAPI  (5 se debe dejar en un tiempo ma!or de 5 minutos9

Dimensi!nes "e #!s Se$a%a"!%es/

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/as dimensiones ,ue debe tener un separador para una mCima eficiencia& esta relacionado con el tipo de fluido ! tipo de separador a dise0ar9 ;n la actualidad la utili3ación de los modelos de simulación& :an a!udado a incrementar la eficiencia del dise0o9 ;s posible& ,ue los parmetros de ma!or importancia& ! a tener en cuenta para el dise0o de los separadores sean /a sección transversal de la 3ona de gas F)audal de gas ,ue pueda manejar& volumen de retención de lí,uido& velocidad crítica& rea disponible para el gas& características del crudo ! tiempo de retención asignado al lí,uido9 Para un separador vertical& se tiene por ejemplo9 Se distinguen cuatro secciones ,ue se pueden dimensionar de manera independiente a9" .istancia de la salida del vapor a la malla metlica ;sta distancia por lo general esta especificada& aun,ue se puede calcular ajustndose a las normas9 b9" .istancia de la malla metlica al orificio de entrada9 P.2SA utili3a - pies& mientras ,ue la PSA& recomienda un mínimo de ( pies /a separación entre el eCtractor de niebla ! el orificio de salida se dise0a d1 acuerdo con los es,uemas planteados previamente9 c9" .istancia del orificio de entrada al nivel ms alto del lí,uido9 ;sta distancia :a de ser& por lo menos igual al dimetro del orificio de entrada& aun,ue por lo general se utili3a una distancia mínima de ( pies& para evitar ,ue el lí,uido sea atrapado de nuevo por la corriente gaseosa9 P.2SA utili3a para este caso una distancia de +&- veces el dimetro interno del separador& si resultar ma!or de (4 pulgadas9 .9" .istancia de la salida del vapor a la malla metlica a9" 8n separador :ori3ontal& por ejemplo9 ;l volumen asignado al gas esta comprendido entre 'E( ! (E- del volumen total del separador9 /a ra3ón óptima de la relación >/E.? debe estar entre 4 ! 69 Pero& :a! ,ue tener en cuenta ,ue es ms económico aumentar la longitud ,ue el dimetro9

-%


b9" Para el separador vertical el ingeniero de dise0o puede optar por seleccionar las dimensiones& segBn sean las normas establecidas9 Aun,ue en forma general& se puede se0alar ,ue todos los parmetros& tanto para separadores verticales& como :ori3ontales estn relacionados con '9" Sección transversal de la 3ona de gas ;ste parmetro depende de la velocidad crítica9 (9" )audal de gas ,ue puede manejar .epende del rea disponible para el gas9 -9" 2olumen de retención de lí,uido& el cual depende de las características del crudo ! del tiempo de retención asignado9 49" ;spacio asignado al lí,uido /a sección inferior del separador s1 dimensiona tomando en cuenta el tiempo de retención del lí,uido9 Se utili3a un mínimo de ( pies por encima de la línea tangente inferior9 ;l nivel ms alto del lí,uido debe estar por lo menos ( pies por encima del nivel normal9 .imensiones segBn norma PSA

.imensiones segBn norma P.2SA

4+


DIMENSIONES DE ORIFICIOS Y DISPOSITIVOS DE ENTRADA Y SALIDA EN UN SEPARADOR Por lo general el dimetro de las entradas ! salidas debe ser un poco ma!or ,ue el de la tubería ,ue va al separador& con ello se disminu!en las p1rdidas por efecto de entrada ! salida de los fluidos9 /as normas de P.2 para el dise0o de separadores establecen ,ue las velocidades permisibles en las bo,uillas de entrada ! salida del gas ! del lí,uido& con las cuales se pueden determinar ! seleccionar los dimetros con gran eCactitud tienen ,ue ser bien conocidas o calculadas9

PRINCIPIOS DE UN PROCESO DE SEPARACIÓN Tal como se :a mencionado en proceso de separación se fundamento en una serie de procesos fisico,uímicos& en donde la precisión ! eCactitud de los

4'


mismos esta relacionado con el dise0o del e,uipo& ! muc:as otras ,ue son de gran importancia& como por ejemplo a9" /as especificaciones del dise0o9 =uc:as son las fabricas ,ue se dedican al dise0o de separadores& pero el usuario debe reclamar siempre las especificaciones& ! ,ue las mismas est1n en forma clara ! precisa9 b9" Peso ! el rea del separador9 ;l peso > b? puede ser estimado a trav1s de la siguiente ecuación

Sistema =1trico bQ-&4# dCt Sistema ingl1s  bQ'5 Cd Ct&

.onde  bQ masa por unidad de longitud en >DgEm? o >lbEft? & dQ dimetro interno en >cm? o >pulgadas? ! tQ espesor inclu!endo la posible corrosión en >cm ? o >pulgadas?9

SEPARADORES VERTICALES ;n estos e,uipos la fase pesada decanta en dirección opuesta al flujo vertical de la fase liviana9 Por consiguiente& si la velocidad de flujo de la fase liviana eCcede levemente la velocidad de decantación de la fase pesada no se producir la separación de fases& a menos ,ue esta fase pesada coalesca en una gota ms grande9

4(


2;@TARAS "

@ormalmente empleados cuando la relación gas o vapor < lí,uido es alta o cuando se espera grandes variaciones en el flujo de vapor gas9

"

=a!or facilidad& ,ue un tambor :ori3ontal& para el control del nivel de lí,uido ! para la instalación física de la instrumentación de control9

"

Ocupa poco espacio :ori3ontal9

"

/a capacidad de separación de la fase liviana no se afecta por variaciones en el nivel de la fase pesada9

"

*acilidad en remoción de sólidos9

.;S2;@TARAS "

e,uiere ma!or dimetro ,ue un tambor :ori3ontal para una capacidad dada de gas9

"

e,uieren de muc:o espacio vertical para su instalación9

"

*undaciones ms costosas cuando se comparan con tambores :ori3ontales e,uivalentes9

4-


"

)uando :a! formación de espumas o se ,uiere desgasificar lí,uido !a recolectado& se re,uiere grandes volBmenes de lí,uido !& por lo tanto tama0os grandes de tambores verticales9

SEPARADORES ORIONTALES ;n estos e,uipos& la fase pesada decanta perpendicularmente a la dirección :ori3ontal de flujo de la fase liviana& permitiendo ,ue la fase liviana pueda viajar a una velocidad superior a la velocidad de decantación de la fase pesada discontinua >:asta cierto límite?

2;@TARAS "

@ormalmente empleados cuando la relación gas o vapor"lí,uido es baja9

"

e,uiere poco espacio vertical para su instalación9

"

*undaciones ms económicas ,ue la de un tambor vertical9

"

Por lo general& son ms económicos9

"

e,uieren ma!or dimetro ,ue un tambor vertical para un capacidad dada de gas9

"

=anejan grandes cantidades de lí,uido9

44


"

/os volBmenes de retención facilitan la desgacificación de lí,uido ! el manejo de espuma si se forma9

.;S2;@TARAS "

2ariaciones de nivel de la fase pesada afecta la separación de la fase liviana9

"

Ocupan muc:o espacio :ori3ontal9

"

.ifícil remoción de sólidos acumulados >necesidad de inclinar el recipiente o a0adir interno como tubería de lavado?

SEPARADORES ESFRICOS "Son compactos9 "/imitada capacidad para manejar lí,uidos >crítica? " e,uieren menos acero para una presión dada" "Son ms difíciles de construir& por lo ,ue resulta poco usado en la industria petrolera9 "/a esfera es la estructura ms eficiente para contener presión& pero son difíciles de fabricar9 ";s el ms económico9 "$uena capacidad para manejar volBmenes de reserva9

45


VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS DIFERENTES SEPARADORES Para la selección de un separador& en un proceso de separación de óptima eficiencia& es necesario tener en cuenta todas las condiciones del fluido a separar9 Pero& a manera de resumen se pueden :acer algunas comparaciones& entre los separadores verticales ! :ori3ontales& ,ue pueden a!udar en la selección del separador9 a9" ;l separador vertical& por tener ma!or altura& ,ue el separador :ori3ontal& es ms fcil manejar el control de nivel& luego se puede se0alar ,ue el control de nivel en separador vertical no es crítico& como lo es en el :ori3ontal9 b9" ;n un separador :ori3ontal se puede incrementar con cierta facilidad la capacidad volum1trica& tal como es posible agregar cilindros al separador :ori3ontal& mientras ,ue es imposible :acerlo en un separador vertical9 c9" ;n vista ,ue en el separador :ori3ontal& se puede agregar mecanismos internos& para limpiar las arenas9 /uego el manejo de partículas sólidas& se maneja con ma!or eficiencia en el separador :ori3ontal9 Adems en este separador se puede dejar prevista en el dise0o bocas de visitas apropiadas& ,ue a!udan a eliminar las partículas sólidas9

46


d9" )uando el fluido a separar es de carcter espumoso& se recomienda utili3ar un separador :ori3ontal& en vista ,ue en este separador& se puede dise0ar una fase del separador libre para la espuma& aun,ue lógico& ,ue el :ec:o de a0adir una fase para la espuma& :ar incrementar el costo del separador9 ;n t1rminos generales& se considera ,ue un separador representa la primera instalación del procesamiento& ! por ende si se utili3a un dise0o incorrecto& el proceso puede traer una serie de consecuencias ,ue dificultarían las otras etapas de operación9

CALCULOS PARA EL DISEO DE SEPARADORES SEPARADORES VERTICALES '9 )A/)8/O .; /A 2;/O)I.A. )TI)A ;ste clculo es el parmetro ms importante en el dise0o del separador vertical& por,ue con ella se determina la velocidad& por encima de la cual las gotas de los lí,uidos arrastradas por el gas no se desprendern de la corriente gaseosa& es la velocidad mCima para la cual se puede dise0ar un separador9

Vg  K

 l

  g

 g

.onde 2g Q 2elocidad del gas en pieEseg  g  l

Q

Q .ensidad del gas en lbsEpie (

Q .ensidad del lí,uido en lbsEpie ( )onstante de Souders ! $roUn

4#


/a selección del valor de D& para los separadores verticales& atiende a las tasas msicas del gas ! del lí,uido depositadas en la unidad9 ;ntonces D se obtiene de la siguiente forma

Wi 

Wg

0.1

Wi





0.1 1.0 Wg Wi Wg

1.0

 Q +9-5



 Q +9(5



 Q +9(+



donde i Q Tasa msica del li,uido en lbsEs g Q Tasa msica de gas en lbsEs (9"TASA 2O/8=;TI)A .;/ AS Qg



Wg

g

donde Vg Qtasa volum1trica del gas en pie-Es g Q Tasa msica de gas en lbsEs

g Q.ensidad del gas a T ! P de operación en lbsEpie -9" A;A .; /A S;))IO@ TA@2;SA/ 4


Qg

A 

Vg

donde  2g Q 2elocidad del gas en piesEs Vg Q Tasa volumetrica del gas en pies -Es AQ area de la seccion transversal en pie 49".IA=;TO I@T;@O .;/ ;)IPI;@T;

Di 

4A



donde9 AQ Wrea de la sección transversal .i Qdimetro interno del recipiente en pies Se debe aproCimar la selección al dimetro prctico inmediato superior ! recalcular el rea de la sección transversal9 59"TASA 2O/8=;TI)A .;/ /V8I.O Ql 

Wl

l

donde Vl Q a la tasa volum1trica de lí,uido en pie -E s l

Q a la densidad del lí,uido a presión ! temperatura de operación en lbsEpie 4%


l Q tasa msica de lí,uido en lbsEs 69"2O/8=;@ .; ;T;@)IO@ .; /V8I.O 2l Q 6+ X Vl X tr .onde 2l Q al volumen de retención de lí,uido en pie Vl Q tasa volum1trica del lí,uido en pie - Es tr Q tiempo de retención del lí,uido en min

Se debe proveer el tiempo de retención adecuado para garanti3ar la separación 

Tr Q '&5 min



tr Q -&+min

.estilados ! petróleos crudos con NAPI  4+

Petróleos crudos tipificados como no espumosos en

condiciones operacionales& (5  NAPI  4+ 

tr Q 5min

Petróleos crudos considerados espumosos con NAPI 

(5 

@o deben usarse separadores verticales para servicios con espuma en eCceso



)uando eCisten problemas de emulsiones los tiempos de retención deben ser ma!ores9 ;s importante destacar ,ue se debe permitir un mCimo de -#& ltsE min de

lí,uido por pie cuadrado de rea de separación9 Tambi1n se debe proveer un

5+


oleaje adecuado así como tambi1n asegurar una profundidad conveniente para evitar ,ue el gas sople violentamente ! deja un espacio de separación para evitar el arrastre de lí,uido9 #9"A/T8A .;/ /V8I.O ;@ ;/ ;)IPI;@T; :lQ

Vl A

.onde9 :l Q altura del li,uido en pies 2l Q volumen de retención de li,uido en pies A Q Wrea de la sección transversal en pies (

9".;@SI.A. .; /A =;M)/A

m 

Wi  Wg Ql  Qg

>$ASA.O ;@ .;S/IMA=I;@TO @8/O?

.onde I Q Tasa msica de li,uido en lbsEs g Q tasa msica de gas en lbsEs VlQ tasa de flujo del li,uido en pies -Es VgQ Tasa volum1trica del gas en piesEs

m Q densidad de la me3cla en lbsEpies

%9"2;/O)I.A. ;@ /A $OV8I//A Para calcular la velocidad permisible en la bo,uilla para ,ue la me3cla entre en el separador& la formula ,ue se usa corresponde al + H de la velocidad de erosión para el flujo continuo Vb



80

m

5'


.onde

2bQ velocidad en la bo,uilla en piesEs

m Q .ensidad de la me3cla en lbsEpies /a eCperiencia indica ,ue l a velocidad real del fluido en la bo,uilla tiene un valor mCimo de % mEs >-+ piesEs?9 ;sto indica ,ue en la bo,uilla de entrada de la me3cla al separador no se debe utili3ar una velocidad ma!or a -+ piesEs& aun así resulte de los clculos9 '+9".IA=;TO .; /A $OV8I//A .; ;@TA.A .imetro de la bo,uilla de entrada /a bo,uilla debe tener un tama0o calculado segBn las formulas enunciadas por ATI@S Db 

4(Ql  Qg )  Vb

.onde Vl Q tasa volum1trica del li,uido en pies -Es Vg Q Tasa volum1trica del gas en pies -Es .b Q .imetro de la bo,uilla en pies 2b Q velocidad en la bo,uilla en piesEs

;ste dimetro debe aproCimarse alo dimetro estndar ,ue se pueda obtener en el mercado9

5(


''9";S$;/T;M .;/ S;PAA.O Se determina la longitud del total de la costura

a costura del recipiente

considerando las relaciones económicas /E. del recipiente& con el margen entre (95 ! 69

;ntonces se verifica ,ue dic:o cociente este comprendido en dic:o

rango9 Si / es demasiado alta& ,ui3s resulte ms económico pasar a un dise0o :ori3ontal9 Siempre ,ue sea posible& las longitudes ! los dimetros deben ajustarse para producir tama0os ,ue coincidan con los dise0os estndar de los suplidores del e,uipo9 Adems& deben atenderse las siguientes indicaciones

DISEO DE SEPARADORES ORIONTALES 

GAS-PETRÓLEO @ormalmente el dise0o de un separador bifsico gas"petróleo se :ace

partiendo del supuesto de ,ue el crudo& aun,ue tenga agua& no ser des:idratado dentro de la unidad9 ;l objetivo de este caso es separar las fases lí,uida ! gaseosa& con la cual se obtienen recipientes de precios ra3onables9 '9 2elocidad crítica del gas9 Vg  K *

l  g g

donde 2g Q velocidad del gas en piesEs g Q densidad del gas en lbsEpie l Q densidad del lí,uido en lbsEpie -

;n el caso de los separadores :ori3ontales& la selección de la constante  de Souders ! $roUn se basa en la relación longitudEdimetro del recipiente& considerada de costura a costura9

5-


 se obtiene de "

+&(5  /E.  4&+   Q +&4+

"

4&+  /E.  6&+   Q +&5+

"

/E. Y +&6

"

 mCimo Q +&#

"

/base Q 6&+ .

  Q +&5+  /E/base+&5

/ Q /ongitud del separador en pies > /mínima Q #&5 pies ? . Q dimetro del separador en pies9 (9 Tasa volum1trica del gas Vg Q g E g .onde Vg Q tasa volum1trica del gas en pie -Es g Q tasa msica de gas en lbsEs g Q densidad del gas a T ! P de operación en lbsEpie -

-9"Wrea de la sección transversal A Q Vg E 2g .onde 2g Q velocidad del gas en piesEs Vg Q tasa volum1trica del gas en pie -Es A Q rea de la sección transversal en pie ( -9 .imetro interno del recipiente

54


.i Q

4A



para A Q (Ag

.onde A Q rea de la sección transversal en pie ( .i Q dimetro interno del recipiente en pies9 ;l dimetro se determina& partiendo de la relación :gE.9 ;n t1rminos generales& se comien3a el dise0o dejando la mitad de la sección transversal para el gas >:g E . Q Z? ! la otra mitad para el petróleo9 )uando se trata de petróleos espumosos& es necesario reservar un espacio permisible para la espuma& de tal manera ,ue no sea preciso utili3ar productos ,uímicos cu!os precios son mu! altos9 ;n este caso se recomienda dejar el espacio ubicado en el centro del cilindro& e,uivalente a 'E- del dimetro para la espuma >:g E . Q 'E- ?9 /a sección restante se reserva para los lí,uidos9 @o obstante& :a! ,ue tener presente ,ue la altura para la espuma puede ser asignada a criterio del ,ue dise0a9 ;l tiempo de retención del lí,uido debe ser el mismo ,ue el especificado para los separadores verticales& el cual afectar el valor del :l seleccionado9 )uando se llega a este nivel del dise0o& es poco probable ,ue las cifras obtenidas ajusten de forma perfectaF por lo tanto& se debe redondear el dimetro al próCimo valor prctico ms alto ! volver a computar el rea de la sección transversal& así como verificar el tiempo de retención del lí,uido& para ver si es ra3onable9 /a altura mínima del espacio de vapor encima del nivel del lí,uido ms alto debe ser por lo menos igual al (+H del dimetro del recipiente o a -+ cms >'(pulgs?& cual,uiera ,ue sea ma!or9

55


Si se usa un eCtractor de niebla& 1ste debe colocarse en un plano :ori3ontal de - a 45cms >'5 a 'pulgs?& como mínimo& por encima del nivel mCimo del lí,uido& para evitar ,ue se tape con los fluidos arrastrados por el oleaje9 49 /ongitud el recipiente Suponer la longitud costura a costura del recipiente >/?9 comien3a con #&5 pies ! aumenta en incrementos de (&5 pies9 59 Tasa volum1trica del lí,uido Vl Q l E l .onde Vl Q tasa volum1trica del lí,uido en pies -Es l Q densidad del lí,uido a T ! P de operación en lbsEpie -

l Q Tasa msica de lí,uido en lbsEs 69 2olumen de retención del lí,uido 2l Q Al X / .onde 2l Q volumen de retención de lí,uido en pie Al Q rea disponible para el lí,uido en pie ( / Q longitud del recipientes en pies9

#9 Tiempo de retención del lí,uido trl Q 2l E 6+XVl .onde Vl Q tasa volum1trica del lí,uido en pie -Es trl Q tiempo de retención del lí,uido en minutos9 2l Q volumen de retención de lí,uido en pie -

56

la longitud


9 Ajuste de / Ajustar / cuando sea necesario9

8na relación /E. entre (&5 ! 6 es

satisfactoria9 ecordar el efecto de 9

DISEO DE SEPARADORES ORIONTALES GAS-PETRÓLEO-AGUA ;n los separadores gas"petróleo"agua se :a de permitir ,ue el agua ! el petróleo se desprendan uno del otro9 '9 Se calculan todos los pasos de separadores :ori3ontales >gas"petróleo? Se determina el rea del gas siguiendo el m1todo utili3ado para los separadores :ori3ontales gas"petróleo9 Se puede partir de un valor arbitrario de :g E . Q Z9 /os clculos de las profundidades del lí,uido ! el tiempo de retención del dise0o de separadores verticales tambi1n se aplican para los separadores :ori3ontales9 Adems& deben considerarse los siguientes factores 

.espu1s de establecer las dimensiones para lograr la separación re,uerida& se debe agregar un mínimo de #5cms >(&5pies? adicionales de longitud para acomodar los indicadores de nivel& controles de nivel& vlvulas de drenaje& etc9



;l contenido el agua del crudo ,ue sale del separador se debe suponer igual al 5H por volumen& para los fluidos ,ue llegan con contenidos de agua del '+H o ms9 (9 Tasas volum1tricas de petróleo ! agua

5#


Vo Q o E o VU Q U E U .onde Vo Q tasa volum1trica del petróleo en pie -Es o Q densidad del petróleo a T ! P de operación en lbsEpie -

o Q tasa msica del petróleo en lbsEs VU Q tasa volum1trica del agua en pie -Es U Q densidad del agua a T ! P de operación en lbsEpie -

U Q tasa msica del agua en lbsEs -9 elación de reas9

Ao Aw



Qo Qw

.onde Ao Q rea para flujo de petróleo en pie ( AU Q rea para flujo de agua en pie( Vo Q tasa volum1trica del petróleo en pie -Es VU Q tasa volum1trica del agua en pie -Es

49 Wrea para el flujo de agua

Aw 

Aw 

A 1  (Qo / Qw ) Ao  Aw 1  ( Ao / Aw )

.onde Ao Q rea para flujo de petróleo en pie ( 5


AU Q rea para flujo de agua en pie( Al Q rea del lí,uido en pie( Al Q Ao [ AU 59 Wrea para el flujo de petróleo9 Ao Q Al [ AU Ao Q > Ao [ AU ? " AU .onde Ao Q rea para flujo de petróleo en pie ( AU Q rea para flujo de agua en pie( Al Q rea del lí,uido en pie( 69 :U 7allar :U en las tablas de rea segmental en PSA"# .ATA $OO >pg 6" (' ! 6"((? #9 2elocidad de elevación de las gotas de petróleo en el agua para un tama0o de '5+ micrones Vo



1.072 * 10

4 * Do 2 * (w  o)

w

.onde 2o Q 2elocidad de elevación de las gotas de petróleo en piesEmin .o Q .imetro de las gotas de petróleo en micrones o Q .ensidad del petróleo a T ! P de operación en lbsEpie U Q .ensidad del agua a T ! P de operación en lbsEpie U Q 2iscosidad del agua en centipoise9

9"2elocidad de asentamiento de las gotas de agua en el petróleo para un tama0o de '5+ micrones

5%


Vw



 1.072 *10 4 * Dw 2 * (w  o)

o

.onde 2U Q 2elocidad de elevación de las gotas de agua en piesEmin .U Q .imetro de las gotas de agua en micrones o Q .ensidad del petróleo a T ! P de operación en lbsEpie U Q .ensidad del agua a T ! P de operación en lbsEpie o Q 2iscosidad del petróleo en centipoise9

%9" Tiempo de retención mínimo re,uerido para el agua

tw 

hw Vo

donde tU Q Tiempo de retención para el agua en minutos :UQ Altura del agua en pies 2oQ 2elocidad de elevación del petróleo en piesEmin '+9" Tiempo de retención mínimo re,uerido para el petróleo

to 

hl  hw Vw



ho Vw

donde toQ Tiempo de retención para el petróleo en minutos :UQ Altura del agua en pies :l Q Altura del lí,uido en pies :o Q Altura del petróleo en pies 2U Q 2elocidad de asentamiento del agua en pieEmin ''9" /ongitud re,uerida para el recipiente

6+


Suponiendo ,ue solo (E- estn disponibles para un asentamiento efectivo de las partículas

Lw 

Lo 

3 2

3 2





60  Qw  tw Aw

60  Qo  to Ao





90  Qw  tw Aw

90  Qo  to Ao

donde /U Q /ongitud para el agua en pies /o Q /ongitud para el agua en pies Vo Q Tasa volum1trica del petróleo en pie -Es VU Q Tasa volum1trica del agua en pie -Es tU Q tiempo de retención para el agua en minutos tU Q tiempo de retención para el agua en minutos Ao Q Wrea para flujo de petróleo en pie ( AU Q Wrea para flujo de agua en pie (

NOTA/ .ebe seleccionarse la ma!or de las dos longitudes9

'(9" Ajustar los niveles Si es necesario& se ajustan los niveles para proveer un dise0o ra3onable& tomando en cuenta ,ue (&5  /E.  6&+ )on frecuencia se emplea

un recipiente :ori3ontal para separar dos

lí,uidos inmiscibles del gas ! uno del otro simultneamente9 Para una buena separación no debe eCcederse la velocidad de asentamiento de 6&' mE: >(+ piesE:?9

IMPORTANCIA DEL VALOR DE K

6'


;l valor de la constante & en la ecuación de Souders ! $roUn& es uno de los parmetros ,ue ma!or relevancia tienen en el momento de predecir el comportamiento de los fluidos dentro de un recipiente9 ;n cierto modo& es el valor ,ue acerca o aleja las predicciones del funcionamiento real del sistema9 A pesar de ,ue al comien3o& el valor de  atendía a la deducción matemtica de la fórmula& es la eCperiencia de campo ! las mejoras tecnológicas ,ue se les introducen a los dise0os lo ,ue :a venido adaptando este parmetro al comportamiento real de los recipientes9 ;n la prctica& lo ,ue suelen :acer los fabricantes es dise0ar el eCtractor de niebla ! ajustar en el campo el valor correspondiente para predecir los resultados reales9

Por esa ra3ón& se suelen

encontrar unidades pe,ue0as garanti3adas para manejar cantidades de gas muc:o ma!ores de lo esperado9 Al utili3ar velocidades críticas ms altas ,ue las resultantes del uso directo de la fórmula& los separadores sern de dimetros ms pe,ue0os9 Para todos los fines& se manejan dos consideraciones principales 

Siguiendo el criterio de la PSA el valor de  es igual a +9-5 >'++lpcm? ! disminu!e una cent1sima >+9+'? para cada '++lpc9



Siguiendo el criterio de P.2SA se comparan las tasas msicas del lí,uido ! del gas en el separador >lEg? para escoger el valor correspondiente de 9 )uando se dise0an separadores verticales& si lEg es menor de +9'& el valor de  es igual a +9-59 entre +9' ! '9+& se toma  Q +9(5 ! para valores ma!ores de +9'& el valor de  Q +9(+9 ;s indudable ,ue la selección de uno u otro criterio tendr un impacto

determinante en la velocidad crítica del gas del separador !& por lo tanto& en la selección del dimetro9

6(


)uando se trabaja con separadores :ori3ontales& la PSA recomienda el uso de valores de  ,ue varían entre +94+ ! +95+& mientras ,ue la normativa de P.2SA selecciona con base en la relación /E.9 ;l criterio ,ue se sigue para seleccionar el valor de  se eCpresa de la siguiente manera (95  /E.  49+   Q +94+ 49+  /E.  69+   Q +95+ /E. Y 69+

  Q +95+ / E /base+95

.onde / longitud del separador >mínimo #&5pies? . dimetro del separador >pies? ;n consecuencia& el factor & en la ma!oría de los casos& es ma!or en un separador :ori3ontal ,ue en uno vertical9

Adems& en los separadores

:ori3ontales se introduce un factor de corrección por longitud ,ue incrementa el valor de 9 /a normativa P.2SA eCplica con amplitud la manera de seleccionar el valor de esta constante9 8n incremento en el valor de  puede ocasionar un aumento en el arrastre del lí,uido en la fase gaseosa9 /a calidad del gas ,ue se desea obtener& !a sea rico o pobre en componentes pesados& depende de la velocidad permitida9 Para determinar la velocidad del gas& es necesario tomar en cuenta su tendencia a la formación de espuma9 ;n esta circunstancia& se puede usar cual,uiera de las siguientes alternativas 

)uando se trata de crudos espumosos& algunos dise0adores acostumbran a dividir por die3 la velocidad del gas calculada para los crudos convencionales9

6-




Se pueden instalar tabi,ues endere3adores o placas en la selección central de la unidad9 .e esta manera& se logra reducir la turbulencia ! se obtiene un asentamiento con menor cantidad de espuma9



Permitir ,ue el tiempo de retención sea lo suficientemente grande como para garanti3ar la separación ! reducir de modo apreciable la formación de espuma9 Siempre ,ue se dise0a un separador :ori3ontal& es factible dejar un espacio libre para la espuma9

Por lo general& esto se :ace con separadores

:ori3ontales trifsicos9 /a normativa de P.2SA eCige ,ue& para cada fase& se deje como mínimo una altura de '(L9 )uando se trabaja con separadores :ori3ontales& la PSA recomienda el uso de valores de  ,ue varían entre +94+ ! +95+& mientras ,ue la normativa de P.2SA selecciona con base en la relación /E.9 ;l criterio ,ue se sigue para seleccionar el valor de  se eCpresa de la siguiente manera (95  /E.  49+   Q +94+ 49+  /E.  69+   Q +95+ /E. Y 69+

  Q +95+ / E /base+95

.onde / longitud del separador >mínimo #&5pies? . dimetro del separador >pies? ;n consecuencia& el factor & en la ma!oría de los casos& es ma!or en un separador :ori3ontal ,ue en uno vertical9

Adems& en los separadores

:ori3ontales se introduce un factor de corrección por longitud ,ue incrementa el valor de 9 /a normativa P.2SA eCplica con amplitud la manera de seleccionar el valor de esta constante9 64


8n incremento en el valor de  puede ocasionar un aumento en el arrastre del lí,uido en la fase gaseosa9 /a calidad del gas ,ue se desea obtener& !a sea rico o pobre en componentes pesados& depende de la velocidad permitida9 Para determinar la velocidad del gas& es necesario tomar en cuenta su tendencia a la formación de espuma9 ;n esta circunstancia& se puede usar cual,uiera de las siguientes alternativas 

)uando se trata de crudos espumosos& algunos dise0adores acostumbran a dividir por die3 la velocidad del gas calculada para los crudos convencionales9



Se pueden instalar tabi,ues endere3adores o placas en la selección central de la unidad9 .e esta manera& se logra reducir la turbulencia ! se obtiene un asentamiento con menor cantidad de espuma9



Permitir ,ue el tiempo de retención sea lo suficientemente grande como para garanti3ar la separación ! reducir de modo apreciable la formación de espuma9 Siempre ,ue se dise0a un separador :ori3ontal& es factible dejar un espacio libre para la espuma9

Por lo general& esto se :ace con separadores

:ori3ontales trifsicos9 /a normativa de P.2SA eCige ,ue& para cada fase& se deje como mínimo una altura de '(L9

PROBLEMAS OPERATIVOS C%&"!s es$&m!s!s/ /a ma!or causa de la espuma son a,uellas impure3as ! el agua contenida en el petróleo crudo ,ue ser imprctico remover antes de ,ue la corriente alcan3ase el separador9 .e cual,uier modo& la formación de espuma en los separadores genera los siguientes problemas de dise0o9

65




;l control mecnico de nivel de lí,uido se complica por,ue cual,uier dispositivo de control debe tratar bsicamente con tres fases en ve3 de dos9



/a espuma tiene una alta relación volumen a peso9 )omo resultado puede ocupar muc:o del espacio del separador& ,ue de otro modo& podría estar

disponible para las secciones de asentamiento por

gravedad o recolección de lí,uido9 

Puede ser imposible remover el gas separado o el crudo desgasificado del tan,ue sin entrampar parte del material espumoso en las en las salidas del lí,uido o el gas9

=uc:os productos ,uímicos como los in:ibidores ! anticorrosivos agregados directamente a las tuberías& son formadores de espuma9 Por estas ra3ones& es necesario utili3ar un comparador de espumas& cu!a función es contrastar un crudo conocido con otro desconocido9 ;ste procedimiento a!uda a tomar las medidas apropiadas para el dise0o del separador9 ;s importante se0alar ,ue el espumaje depende& entre otros parmetros de la presión de trabajo ! de las características el lí,uido en las condiciones de separación9 Así mismo es recomendable tener presente ,ue& al trabajar la presión de la unidad& aumenta el volumen de gas en la misma proporción9 Adems& conviene recordar ,ue las pruebas de campo se reali3an en condiciones atmosf1ricas ! ,ue no se considera en ellas el efecto de la presión ! la temperatura en la formación de la espuma9 /a capacidad de los separadores puede aumentarse mediante el empleo de los in:ibidores de espuma9 @o obstante& cuando se dise0a un separador no debe tomarse en cuenta el efecto in:ibidor& !a ,ue su acción est en función de las características del crudo& las cuales cambian a lo largo de la vida del !acimiento9

66


Adicionalmente& el costo de los in:ibidores puede& en muc:os casos :acer positivo su uso9 8na medida considerable es :acer el dise0o considerando la presencia de espuma& de tal manera ,ue al dejar el espacio necesario para manejar esta fase no se necesita el empleo de los in:ibidores9 Para un operador es mu! importante :aber determinado las causas probables de la generación de la generación de espuma9 Por esta ra3ón& se suelen clasificar las espumas segBn su origen& en

Es$&mas "e +i$! me'


consecuencia de los volBmenes o velocidades del fluido demasiado altos dentro del separador9

Es$&mas "e +i$! >&8mi'!/ formada por el uso indebido de



productos ,uímicos ,ue se convierten en generadores de espuma9 Para determinar el origen probable de la espuma se recomienda tomar dos muestras del fluido en recipientes limpios ! batirlas el mismo nBmero de veces9 Si al dejar descansar el recipiente& la espuma desaparece en forma rpida& indica ,ue es del tipo mecnico9 Si al contrario& la espuma no desaparece en forma rpida& debe indagarse sobre cuales son los productos ,uímicos responsables del espumaje9

Pa%a)inas/ /a operación el separador se puede ver afectada por una acumulación de parafinas9 /os platos de coalescencia en la sección de lí,uidos ! las mallas metlicas de los eliminadores de neblina en la sección de gas son particularmente proclives a 1ste tipo de pegamento9 ;n estos casos se deben utili3ar eliminadores de neblina de tipo centrífugo& adems& se deben in!ectar solventes limpiantes para

6#


las partes internas del separador o crear sistemas de in!ección de vapor ,ue permitan la limpie3a de las regiones propensas a taponamiento9 @o siempre es posible tomar en cuenta la influencia de las parafinas en la inclusión de 1stos dispositivos al dise0ar un separador& !a ,ue esto depende de las características del crudo& las cuales varían a lo largo de la vida productiva del !acimiento9

A%enas/ /a arena puede ser mu! problemtica en los separadores& !a ,ue puede causar ,ue las vlvulas se erosionen& ! se peguen componentes internos& adems de ,ue la misma puede acumularse en el fondo del separador9 /a acumulación de arena se puede aliviar usando c:orros ! desages de arena o de separadores de orificio9 /a presencia de arena es frecuente en el crudo de los campos vene3olanos9 /os principales problemas causados por la arena son 

;l taponamiento de los dispositivos internos del separador



/a erosión ! corte de vlvulas ! líneas



/a acumulación en el fondo del separador

/a obstrucción de los dispositivos internos no debe perderse de vista en el dise0o ! :a! ,ue evitar ubicarlos en las 3onas donde la arena pueda acumularse9 Adems es posible incluir en el dise0o dispositivos ,ue trabajen con fluidos a presión mediante toberas de in!ección& ,ue :agan posible la remoción parcial de la arena acumulada9

)uando los fluidos son arenosos conviene instalas vlvulas ! elementos al efecto abrasivo de la arena9

6


Em&#si!nes/ /as emulsiones emulsiones pueden ser particularme particularmente nte problemticas problemticas en la operación de los los separ separado adores res trif trifs sic icos9 os9 )uand )uando o eCis eCiste te esta esta tend tenden enci cia& a& el tiem tiempo po de asentamiento re,uerido para obtener la separación entre el agua ! el crudo puede ser apreciable9 ;ste tiempo& muc:as veces& suele ser varias veces ma!or ,ue el necesario para la separación gas"lí,uido9 .urante este período de tiempo podría form formar arsse en la inter nterffa3 agua agua"p "pet etró róle leo o una una acum acumul ulac ació ión n de mater ateria iale less emulsificados& otras impure3as o ambos9 ;sta acumulación disminuir el tiempo efec efectitivo vo de rete retenci nción ón de agua agua o petr petról óleo eo en el sepa separa rador dor&& con con el resu resultltan ante te decr decrem emen ento to en la efic eficie ienc ncia ia de la sepa separa raci ción ón

agua agua"p "pet etró róle leo9 o9 ;n esta estass

circunstancias resultaría ms conveniente remover el agua ! el crudo me3clados ! despu despu1s 1s proce procesa sarl rlos os en un sist sistem ema a de des:i des:idr drat ataci ación ón conve convenci ncion onal9 al9 ;sto ;sto establece la diferencia ente un separador trifsico ! uno bifsicoF siendo este Bltimo Bltimo ms económico9 económico9 ;l tiempo tiempo de asentamient asentamiento o tambi1n tambi1n se puede reducir ms all de los valores utili3ados en el dise0o& mediante el uso de calor en la sección lí,uida o en la alimentación del separador9

A%%as+%e/ Ocurre cuando por la salida de alguna de las fases salen partículas de la otra fase9 Puede suceder un arrastre de lí,uido por la salida de gas& lo cual puede ser una indicación de alto nivel de lí,uido& da0o en los componentes internos del separador separador&& formación formación de espuma& espuma& salidas salidas de lí,uido pegadas& dise0o impropio& impropio& o simplemente& eCcesivo caudal9 ;l arrastre de gas en lí,uido& ocurre cuando el gas

6%


escapa por la salida del lí,uido con 1ste& ! puede ser una indicación de bajo nivel del lí,uido o falla del control de nivel9 ;s factible ,ue& en ocasiones se detecte la presencia de gas en el petróleo ,ue sale por la parte inferior del recipiente9 recipiente9 ;sto indica ,ue la unidad no funciona funciona de manera apropiada9 /as ra3ones ,ue pudieran producir esta fallas son las siguientes $ajo nivel de lí,uido ;fecto de vórtice *allas en los controles de nivel9

Ve#!'i"a" Ve#! 'i"a" "e E%!si(n/ ;ste parmetro se define como la mCima velocidad :asta donde se puede permitir ,ue se produ3ca una erosión por encima de la cual el desgaste del material no sea eCagerado ! pueda controlarse fcilmente9 ;s mu! mu! comB comBn n ,ue ,ue se dise dise0e 0en n tube tuberí rías& as& bo,u bo,uililla lass de separ separad adore oress ! recipientes& sin tomar en cuenta la acción erosiva del gas dentro de las tuberías ! el subsiguiente desgaste ,ue puede generar9 Para evitar la destrucción acelerada del material& es conveniente mantener presentes las velocidades límites con las cuales debe trabajar la unidad9 /as observaciones relativas a la mCima velocidad permisible en una tubería& para evitar la erosión& a!udan al operador a seleccionar el caudal de producción producción ! al ingeniero de dise0o a escoger el mejor material para las tuberías9

Mane! "e #!s $%!'es!s "e '!%%!si(n en #a se$a%a'i(n ;l fenómeno de corrosión debe entenderse como la destrucción o deterioro espontneo& de un material ! sus propiedades mecnicas ! físicas a causa de la interacción !a sea de tipo ,uímica o electro,uímica& con el medio ambiente ,ue lo rodea9

#+


;n gener general al todo todoss los los ambi ambien ente te son corro corrosi sivo vos& s& pudi pudi1nd 1ndos ose e enum enumer erar ar algunos aire ! :umedad& agua dulce ! salada& atmósferas industriales ! urbanas& gases& cidos orgnicos& etc9 ;l fenómeno de corrosión debe entenderse entenderse como desgaste total o parcial ,ue ,ue disu disuel elve ve o abla abland nda a cual, ual,ui uier er sust sustan anccia por por reac reacci ción ón ,uí ,uímic mica o electro,uímica con el medio ambiente9 ;l t1rmino corrosión se aplica a la acción gradual de agentes naturales& como el aire o el agua salada sobre los metales9 ;l ejemplo ms familiar de corrosión es la oCidación del :ierro& ,ue consiste en una compleja reacción ,uímica en la ,ue el :ierro se combina con oCígeno oCígeno ! agua para formar óCido de :ierro :idratado9 :idratado9 ;l óCido es un sólido ,ue mantiene mantiene la misma forma general ,ue el metal del ,ue se :a formado& formado& pero con un aspecto poroso& algo ms voluminoso& ! relativamente d1bil ! ,uebradi3o9 /a corros corrosió ión n es la prin princi cipa pall causa causa de fall fallas as en tube tuberí rías as del del mund mundo9 o9 )uando una tubería falla& ocasiona grandes impactos en t1rminos de p1rdidas de producción& da0os a la propiedad& contaminación ! riesgo a vidas :umanas9 ;l proceso de corrosión puede ser eCpresado cuantitativamente por la velocidad o tasa de corrosión& la cual se mide en mil1simas de pulgadas por a0o >=P\?9 ;l proceso proceso de corrosión corrosión de los metales metales es genera generalme lmente nte un proceso proceso electro,uímico& !a ,ue este produce el flujo de electrones9 )uatro componentes deben estar presentes para ,ue la corrosión pueda ocurrir9 ;llos son

L!s Hn!"!s/ son reas en el metal donde ocurren reacciones anódicas o reacciones de oCidación ,ue producen electrones9 /os nodos se encuentran presentes en el metal debido a imperfecciones en superficie& inclusiones& o impure3as& etc9

L!s C<+!"!s/ son reas en el metal donde ocurren reacciones catódicas o reacciones de reducción& es decir& son a,uellas ,ue consumen electrones9

#'


E# e#e'+%!#i+!/ es toda a,uella solución ,ue permite la transferencias del nodo al ctodo9 ;l proceso de corrosión de una tubería puede ocurrir de una forma familiar a la de una pila9 Tanto el nodo como el ctodo eCisten en una misma sección de tuberías conectados a trav1s de un metal9 )uando eCisten un medio conductivo >crudo?& puede producirse corrosión9 ;n tuberías enterradas& o sumergidas en elementos acuosos& el proceso de corrosión es similar a la acción ,ue tiene lugar en una pila de linterna& formada por un electrodo de carbón ,ue ocupa el centro de la pila ! un electrodo de 3inc ,ue :ace de recipiente& separados ambos electrodos por un electrolito compuesto en esencia por una solución de )I@7 49 8na lmpara incandescente conectada a ambos electrodos se enciende continuamente debido a la energía el1ctrica ,ue suministran las reacciones ,uímicas ,ue tienen lugar en ambos electrodos9 ;n el electrodo de carbón >polo positivo"ctodo?& tiene lugar una reducción ,uímica ! en el electrodo de 3inc >polo negativo"nodo?& se reali3a la oCidación por la cual el 3inc metlico es convertido en iones :idratados& Mn "" " n7(O9 )uanto ma!or es el flujo de electricidad a trav1s de la pila& ma!or es la cantidad de 3inc ,ue se corroe9

E# 'as! "e &na +&7e%8a "e a'e%! 8na tubería de acero vista al microscopio presenta una configuración similar a la figura abajo& es decir& granulada9 )ada uno de estos KgranosL& de #(


acuerdo al proceso de fabricación ! calidad del material& se comporta como un electrodo con una tendencia anódica o catódica especifica9

] [

] [

]

[ ] [

[ ] ]

[

]

[

=etal

2ista ampliada de una superficie metlica9 Para ,ue se conforme una pila o se cierre el circuito entre estos polos& es necesario un cable o medio electrolítico ,ue transporte los electrones9 Para el caso de la tubería enterrada este medio de transporte de electrones lo conforma el suelo ! la tubería misma9

*lujo de corriente a trav1s del suelo Iones *e[[

)todo

Wnodo *lujo de corriente a trav1s de la tubería

/a 3ona con tendencia anódica cede electrones ! la 3ona de tendencia catódica los recibe9 ;l e,uivalente el1ctrico de este circuito o celda de corrosión lo observamos en la siguiente figura9

#-


IS

)

 A

*em)

*em A IT

Tubería

;n el interfase entre el metal ! el suelo eCiste una fuer3a electromotri3 >*;=?& tambi1n llamado potencial de referencia9 )uando la corriente flu!e& la fuer3a electromotri3 cambia de tal manera ,ue las proCimidades entre el metal ! el suelo pueden ser representada por una resistencia en serie con una fuente de *;=9 ;stos dos circuitos juntos representan una celda de corrosión en la cual FemC es es

el potencial del ctodo&

R C la C la

resistencia del ctodo&

del nodo& R es la resistencia del nodo ! finalmente A

I

Fem A es

el potencial

es la corriente corriente a trav1s

del circuito9 /a resistencia ,ue ofrecen los materiales ante el fenómeno de corrosión& depende de los siguientes factores termod odin inm mic ica a nos nos indi indica ca la posi posibi bililida dad d de ocur ocurri rir r Te%m!"in
Para determinar la posibilidad de ocurrencia de la corrosión& se aplican conceptos como ;nergía /ibre de ibbs ! Potencial de una )elda9

Ene%g8a Li7%e "e Gi77s/ es una medida directa de la capacidad de un sistema de producir trabajo9 ;l cambio de energía libre permite determinar la factibilidad de ,ue la corrosión tenga lugar en un sistema determinado9 #4


P!+en'ia# "e &na 'e#"a/ se define como la diferencia de potencial medido con un voltímetro ,ue eCiste entre el potencial de media celda en el ctodo ! el nodo9

E#e'+%!>&8mi'!s/ la electro,uímica juega un papel fundamental en el proceso de corrosión& puesto ,ue la corrosión es generalmente definida como un proceso electro,uímico& donde se produce un flujo continuo de electrones9 ;ste factor est influenciado por otros factores& tales como son a,ue ,uellas llas ,ue ,ue prod produc ucen en o Las %ea %ea''i ''i!ne !ness e#e e#e'+% '+%!>& !>&8mi 8mi'as/ 'as/ son consumen electrones9 )ada una de estas reacciones est compuesta por reacciones anódicas ! catódicas9 proceso so medi median ante te el cual cual dos dos mate materi rial ales es de La $!#a% $!#a%ia'i ia'i(n/ (n/ es el proce diferentes potenciales con respecto al :idrógeno& al estar conectado& la corrosión corrosión empie3a :asta ,ue ambos materiales materiales alcan3an un e,uilibrio e,uilibrio en sus potenciales& diferente al ,ue tenía antes9

La $asi4a'i(n/ $asi4a'i(n/ es la p1rdida de la reactividad ,uímica ,ue eCperimentan algunos metales ! aleaciones bajo ciertas condiciones particulares del medi medio o ambi ambien ente te99 ;sta ;sta prop propie ieda dad d favo favore rece ce a la dism dismin inuc ució ión n de las las reacciones de corrosión9

influ!e u!en n en la sever severid idad ad del del ata,u ata,ue e de la corros corrosió ión n de los los Me+a#*%gi'!s/ infl metales9 ;ntre los factores metalBrgicos ,ue afectan la resistencia a la corrosión se tienen los siguientes

Mi'%! es+%&'+&%a/ es la ,ue determina las propiedades mecnicas de los metales e indirectamente sus propiedades de resistencia a ambientes corrosivos9

#5


A#ea'i!nes/ son me3clas de dos o mas metales o elementos para cambiar las propiedades mecnicas& físicas& ,uímicas ! de resistencia de corrosión de los metales9

!nas "e im$e%)e''i(n estas 3onas se manifiestan como interrupciones en las cadenas de tomos ,ue forma el cristal9

Am7ien+a#es/ P%esen'ia "e !68gen! . !6i"an+es estos elementos aumentan la reacción de corrosión& con eCcepción de a,uellos metales ,ue se encuentran en estado de pasivación9

C!n'en+%a'i(n "e agen+es '!%%!si4!s el efecto ,ue produce sobre el proceso de corrosión es mu! variado ! depende de las características del medio ! del metal envuelto en la reacción9

Tem$e%a+&%a/ incrementa la tasa de reacción de corrosión de casi todas las reacciones ,uímicas9

E)e'+! "e #a 4e#!'i"a"/ depende de las características del metal ! el ambiente al cual es eCpuesto9 /a corrosión se puede clasificar de diferentes formas& los casos ,ue ms atacan a los separadores se pueden dividir de diferentes formas9

C!%%!si(n #!'a#ia"a in"&'i"a $!% e# )#&! ;n este fenómeno la velocidad de flujo induce a la disolución de productos de corrosión dejando la tubería desnuda eCpuesta al medio ! a la corrosión continua9 /as velocidades del flujo ! la turbulencia local producida contribu!en al transporte del fluido corrosivo del medio :acia la superficie del metal induciendo su corrosión9 ;l incremento en la velocidad del flujo generalmente aumenta las velocidades de corrosión& pero tambi1n tiene beneficios !a ,ue reduce la

#6


acumulación de agentes agresivos de la superficie del metal ! disminu!e la corrosión por picaduras ! :endiduras9 ;ntre los tipos de corrosión locali3ada inducida por el flujo se tiene

Im$a'+! "e #8>&i"!/ este tipo de erosión E corrosión se genera cuando una gota o un c:orro de lí,uido ,ue viajando a alta velocidad c:oca contra la superficie de un metalF adems& se produce tambi1n por las altas presiones locales ,ue se generan inicialmente al momento ,ue escapan de esta 3ona de alta presión9

Im$a'+! "e s(#i"!/ es un proceso de remoción del material de una superficie debido a la acción dinmica de una partícula sólida ,ue se mueve en un medio& la cual c:oca contra la superficie9

Ca4i+a'i(n/ este fenómeno envuelve la formación de burbujas ,ue luego colapsan violentamente contra la superficie9 ;sto ocurre cuando eCisten colapsos abruptos de presión esttica con frecuencia de sobrecargas :idrodinmicas o restricciones en vlvulas ! orificios9

R!'e ! )%i''i(n/ es un tipo de corrosión mu! destructivo& !a ,ue implica la destrucción de componentes metlicos ! la producción de restos de óCido o producto de corrosión& ,ue a!udan al deterioro del metal9

C!%%!si(n $!% "i(6i"! "e 'a%7!n! '! 1 ;l gas seco de dióCido de carbono no es corrosivo a las temperaturas encontradas en la producción de petróleo ! gas& es necesario estar disuelto en una fase acuosa para promover las reacciones electro,uímicas entre el acero ! el contacto de la fase acuosa9 ;l )O ( es eCtremadamente soluble en el agua ! en las salmuerasF tambi1n tiene este gas una alta solubilidad en los :idrocarburos9 /as reacciones presentes en este tipo de corrosión son las siguientes ()O( [ 7(O *e [ (7 ()O-

7 [ 7)O-

(7()O- >W)I.O )A$O@I)O?

*e [ (7)O- [ 7( ##


*e [ (7)O-

*e)O- [ 7(O [ )O(

/a presencia de cido carbónico contribu!e a la reducción del P7 del agua en el sistema ! provee de iones :idrógeno como receptores de electrones& ,ue dependen principalmente de la presión de operación del sistema9 /a presión parcial de )O( es una manera de predecir la corrosividad de este gas9

C!%%!si(n $!% s&#)&%! "e i"%(gen! ;l gas 7(S disuelto en agua forma cido :idrosulfBrico9 ;ste cido es menos corrosivo ,ue el cido carbónico pero es mu! destructivo9 ;ste ata,ue puede ser identificado por la formación de una capa negra de sulfuro de :idrógeno >*eS? sobre la superficie metlica9 ;ste tipo de corrosión depende de la disociación de la mol1cula de sulfuro de :idrógeno en agua libre& !a ,ue en forma gaseosa la velocidad de corrosión es despreciable9 /a reacción general correspondiente a la corrosión sulf:ídrica& con la respectiva formación de sulfuro es la siguiente9 \fe [ ^7(S ]]]]] 7 (O

*e!SC [ ^7(

P%!+e''i(n '!n+%a #a '!%%!si(n Todo material metlico sin la debida protección ! en un medio ,ue propicie el intercambio de electrones es susceptible a corroerse9 ;Cisten cuatro m1todos comBnmente utili3ados para controlar la corrosión en tuberías& estos son recubrimientos protectores ! revestimientos& protección catódica& selección de materiales e in:ibidores de corrosión9

Re'&7%imien+!s . %e4es+imien+!s/ estas son las principales :erramientas contra la corrosión& a menudo son aplicados en conjunción con sistemas de protección catódica para optimar el costo de la protección de tuberías9

#


P%!+e''i(n Ca+("i'a/ es una tecnología ,ue utili3a corriente el1ctrica directa para contrarrestar la normal corrosión eCterna del metal del ,ue esta constituido la tubería9 /a protección catódica es utili3ada en los casos donde toda la tubería o parte de ella se encuentra enterrada o sumergida bajo el agua9 ;n tuberías nuevas& la protección catódica a!uda a prevenir la corrosión desde el principioF en tuberías con un período de operación considerable puede a!udar a detener el proceso de corrosión eCistente ! evitar un deterioro ma!or9

Se#e''i(n "e Ma+e%ia#es/ se refiere a la selección ! empleo de materiales resistentes a la corrosión& tales como acero inoCidable& plsticos ! aleaciones especiales ,ue alarguen la de vida Btil de una estructura& por ejemplo de la tubería9 Sin embargo& en la selección de materiales resistentes a la corrosión el criterio fundamental no es& en esencia& la protección de una estructura& sino la protección o conservación del medio donde esta eCiste9

Ini7i"!%es "e C!%%!si(n/ son substancias ,ue aplicadas a un medio particular& reducen el ata,ue del ambiente sobre el material9 bien sea metal o acero de refuer3o en concreto9 /os in:ibidores de corrosión eCtienden la vida de las tuberías& previniendo fallas ! evitando escapes involuntarios9 ;valuar el ambiente en el cual est la tubería o en el sitio donde se :a de colocar& es mu! importante para el control de la corrosión& no importa cual m1todo o combinación de estos se emplee9 =odificar el ambiente en las inmediaciones de la tubería& como por ejemplo reducir la :umedad o mejorar el drenaje& puede ser una manera simple ! efectiva de reducir la potencialidad de la corrosión9 Adems& emplear personal entrenado en el control de la corrosión es crucial para el 1Cito de cual,uier programa de mitigación de corrosión9

#%


P%!+e''i(n "e +&7e%8as s&$e%)i'ia#es /as tuberías eCpuestas al aire libre& son propensas al depósito o acumulación de agua& polvo& :errumbre& escapes de vapor& salitre& etc9 /a acumulación de estas substancias en tuberías a1reas forma pe,ue0as pilas galvnicas ,ue eventualmente corroen la superficie del metal9 /a aplicación de pintura ! un programa de limpie3a superficial ! mantenimiento es suficiente para alargar la vida Btil de la tubería9 Sin embargo la aplicación del recubrimiento de pintura debe :acerse con especial cuidado& para ,ue cumpla su misión de aislante de agentes eCternos9 A continuación se describe el tratamiento ,ue debe aplicar9 ;liminar la grasa ! depósitos de aceite& depositada en la superficie del metal& mediante el empleo de trapos limpios saturados con un adelga3ador o gasolina blanca >libre de plomo?9 Para eliminar el barni3 de fbrica& escamas de laminación& :errumbre& salpicaduras de soldadura ! :umo& tierra& etc9 deber frotarse la tubería con un cepillo de alambre :asta obtener una superficie completamente limpia& de color gris metlico brillante9 ;n caso de eCistir depósitos fuertes de óCido ! escorias de fundición& se removern& con martillo ! cincel ! luego se utili3ar cepillo de alambre9 Antes de aplicar el fondo o pintura base& la superficie deber limpiarse cuidadosamente con un pa0o :umedecido en solvente para eliminar partículas de :ierro ! alambre producidas al utili3ar la limpie3a con cepillo metlico9 )omo primera capa de recubrimiento se debe aplicar dos manos de un imprimador de agarre9 )omo película intermedia se utili3a comBnmente rojo óCido de plomo& igualmente a dos capas9 Por Bltimo como capa de acabado utilice dos manos de un esmalte compatible con el sistema imprimante ! película intermedia9 ;n a,uellos puntos donde la pintura tienda a desli3arse dejando puntos propicios para la corrosión& tales como soldadura& ngulos& bordes !

+


es,uinas se efectuarn reto,ues de fondo a fin de aumentar el espesor de la película9 ;s recomendable ,ue& como sistema de recubrimiento& se apli,uen las películas de imprimante& capa intermedia ! capa de acabado de un mismo fabricante de pintura9 Igualmente conveniente es cumplir con las recomendaciones del fabricante del recubrimiento en cuanto a la preparación de la superficie& implementos de pintura& me3cla del producto ! t1cnica de aplicación9 ;l cumplimiento de este proceso ! un programa de inspección ! mantenimiento de la línea nos garanti3ar la prolongación de la vida Btil de la tubería9

P%!+e''i(n "e +&7e%8as en+e%%a"as /as tuberías enterradas& a diferencia de las superficiales& se encuentran completamente sumergidas en un medio electrolítico9 )ada suelo tiene características particulares de resistividad"conductividad específicas& ! a lo largo de la longitud de la línea esta resistividad varía por efectos de cercanías a cuerpos de agua& instalaciones enterradas& bases de edificaciones& torres de alta tensión& otras tuberías& etc99 Para garanti3ar la protección contra la corrosión de una tubería enterrada no es suficiente un recubrimiento de pintura9 ;s necesario la aplicación de revestimientos ,ue aislen la tubería del medio en ,ue se encuentra9 ;stos revestimientos pueden ser polietileno o polipropileno& resina 1poCica& brea 1poCica& imprimante ! cinta plstica ad:esiva >teipe? & etc99 ;l polietileno& polipropileno ! resina 1poCica son de aplicación industrial ! las tuberías deben enviarse a plantas de revestimiento especiali3adas en aplicar este tipo de protección a los tubos9 /a brea ! la combinación de imprimantes ! teipes pueden aplicarse en sitio9 @ingBn revestimiento garanti3a una protección del '++H9 Impure3as en el material o proceso de aplicación de la capa protectora& golpes o ralladuras al momento del transporte o instalación pueden desmejorar el aislamiento9 ;s por esta

'


ra3ón ,ue para garanti3ar la prolongación de la vida Btil de una tubería revestida se acompa0a de un sistema de protección catódica9 /a manera bsica como funciona un sistema de protección catódica se ilustra en la siguiente figura Wnodo auCiliar de =agnesio o Minc

*lujo de corriente ,ue emana el nodo para proteger la tubería *lujo de corriente antes de la P9 )9

)todo

)todo

Wnodo

Wnodo

)todo

8nión entre la Tubería ! el Wnodo

;sta figura muestra como el rea afectada del tramo de tubería es convertido en ctodo con la cancelación de todas la reas de descarga de corriente a trav1s de la superficie de la tuberíaF es decir& el nodo auCiliar suministra la corriente ,ue antes suministraban las reas anódicas de la superficie del tubo9 ;l circuito el1ctrico e,uivalente se muestra a,uí I_

 A_

IS

*em A_ )

 A

*em)

Wnodo de Sacrificio

*em A IT

8nión entre la Tubería ! el Wnodo

Tubería

(


A diferencia del circuito de celda de corrosión& este muestra una FemA como potencial auCiliar del nodo& una RA como una resistencia auCiliar entre el nodo ! el suelo e Y como la corriente proveniente del nodo eCterno9 ;l circuito mostrado& puede plantearse de una manera ms compleja si incluimos la resistencia del revestimiento ! la resistencia de los rellenos utili3ados en los lec:os de nodos para mejorar la capacidad de emisión de corriente del mismo9 Igualmente pudi1ramos incluir el rectificador utili3ado en los sistemas de protección por corriente impresa& donde la corriente cedida por el nodo es aportada por una fuente de corriente directa9 Sin embargo para todos los casos el principio es el mismo& un elemento denominado nodo de sacrificio& suple la corriente ,ue& eventualmente& las 3onas anódicas de la superficie de la tubería >puntos de corrosión? estarían en situación de entregar para :acer funcionar la celda de corrosión9 Otras

situaciones

como

interferencia

con

estructuras

metlicas&

distanciamiento entre líneas enterradas ! torres de alta tensión son reas de atención especial donde debemos tomar previsiones adicionales& para evitar fugas de carga o corrosión acelerada de alguno de los dos elementos en interferencia9 Igualmente cuando la tubería aflora a la superficie o se interconecta con alguna instalación superficial& debemos colocar empacaduras aislantes para evitar escapes de corriente de protección no necesarias en instalaciones a1reas9

C!nsi"e%a'i!nes )ina#es ;l control de la corrosión es un proceso continuo ! dinmico9 /a clave de un efectivo control de la corrosión en tuberías est en la calidad del dise0o ! la instalación de los e,uiposF en el

empleo de la tecnología apropiada& un

mantenimiento continuo ! monitoreo ejecutado por personal entrenado9 8n efectivo programa de monitoreo e inspección puede ser la mejor garantía contra problemas relacionados con la corrosión9

-


;l control efectivo de la corrosión eCtiende la vida Btil de cual,uier tubería9 ;l costo de una parada inesperada por un escape supera en magnitud los gastos ,ue acarrea la instalación de un sistema de protección contra la corrosión9 )ontrolar el deterioro de las tuberías por corrosión a:orra dinero& preserva el ambiente& protege la integridad de las instalaciones ! de las vidas :umanas9

OTROS

FACTORES

A

CONSIDERAR

EN

EL

DISEO

DE

SEPARADORES Reg#a "e #as )ases, "iag%ama "e )ases . #a '!ns+an+e  "e e>&i#i7%i! "e )ases ;l termino gas natural es usado para denotar una me3cla de :idrocarburos voltiles o una fase de gas9 )uando se :abla de Kas natural licuadoL el termino Kas naturalL se refiere a los componentes de la me3cla& cuando se :abla de K)apa de gasL en un !acimiento& se refiere a la fase de gas9 ;n esta fase de gas& sometida a una alta presión& estn presentes muc:os componentes& los cuales& sustancias puras& estn como lí,uidos con altos puntos de ebullición9 ;l proceso de vapori3ar lí,uidos por la presión ejercida pro el gas& es un fenómeno comBn en la industria petrolera& pero en cual,uier otra parte es inusual9 ;ntender el comportamiento de las fases de las me3clas de :idrocarburos& es necesario para tarar sistemas vapor < li,uido9 /a meta es predecir& cuando la composición de la me3cla es conocida& las cantidades ! las composiciones de las fases ,ue se encuentran en e,uilibrio a una presión ! temperatura determinada9 /a comprensión del comportamiento ! la nomenclatura de las sustancias puras& es de a!uda para conocer las propiedades de un fluido en una sola fase9 ;l conocimiento de la naturale3a de me3clas simples proveen una base en el estudio del comportamiento del sistema de gas natural9

4


Reg#a "e #as )ases /a regla de las fases& enunciada pro primera ve3 por R9 illiam ibas en '#6 es la :erramienta mas importante en el estudio del comportamiento de las fases9 ;sta regla aplica para sistemas en e,uilibrio9 ;l estado de e,uilibrio entre fases puede ser alcan3ando aislando un sistema a presión ! temperatura constantes pro largos periodos de tiempo o una me3cla intima de las partes de un sistema9 ;n e,uilibrio& la composición de cada fase es uniforme en todas partes ! no ocurre transferencia de componentes entre las fases& cuando estas permanecen en contacto por largos periodos de tiempo9 2arios sistemas naturales >gas < lí,uido? en la industria se acercan al e,uilibrio& pero& para sistemas ,ue no estn en e,uilibrio& las le!es ,ue lo gobiernan presentan condiciones limitantes9 )uando las fases estn en e,uilibrio unas con otras& se dice ,ue estn saturadas9 /a regla de las fases se eCpresa a trav1s de la ecuación

C1PQF

.onde

) Q @umero de componentes independientes9 P Q @umero de fases9 * Q @umero de variables re,ueridas para determinar el estado de ub sistema en e,uilibrio o numero de grados de libertad9 /a regla de las fases simplemente representa la aplicación a ciertos problemas ,uímicos ! físicos de la regla comBn del lgebra ,ue dice K8n numero de ecuaciones independientes en un sistema de ecuaciones simultaneas debe ser igual al numero de variables involucradas& para ,ue estas variables tengan una soluciónL9 ;l grado de libertad inclu!e la temperatura& la presión ! la composición de las fases9 /a concentración de un componente en un sistema de ( o mas fases no es una variable de la regla& a pesar de ,ue la concentración en una fase dada lo es9

5


8n sistema de ( componentes en ( fases tiene ( grados de libertad9 /a temperatura ! la presión definirn el estado de tal sistema9 Para un sistema de componentes en ( fases& la temperatura& la presión ! la composición de las fases deben ser especificadas9 ;l Bltimo puede ser la concentración de un componente en una sola fase& pero a menudo es la relacion de concentración de un componente con otro9 Para un gas natural con # en ( fases& se re,uieren # variables para resolver el sistema tales como temperatura& presion ! 5 concentraciones9 )omo 5 concentraciones no serian conocidas para tal me3cla& ! solo la presion ! la temperatura serian conocidasF se conclu!e ,ue la prediccion de la presion ! la temperatura para las relaciones de fases para una me3cla de compleja& depende de la asunción de ,ue la me3cla obedece le!es ideales para soluciones ! no a la regla de las fases9

C!m$!%+amien+! C&a#i+a+i4! "e #as Fases 8na de las formas de ma!or precisión del estudio cualitativo de los sistemas de :idrocarburos es a trav1s de los diagramas de fases9 Por medio& de los cuales puede conocerse el estado del fluido a determinadas condiciones de presión ! temperatura9 /uego es& posible determinar cuantas fases estn presentes en las condiciones se0aladas9& ! con ello poder predecir una serie de parmetros ,ue tienen una gran influencia en la caracteri3ación de los :idrocarburos9 7a! varios procesos industriales de importancia >destilación& absorción ! eCtracción?& ,ue ponen en contacto a dos fases entre si9 /as cuales& cuando no estn en e,uilibrio& se efectBa una transferencia de masa9 /a velocidad de transferencia de cada especie depende de la separación del sistema respecto al e,uilibrio9 ;l tratamiento cuantitativo de la velocidad de transferencia de masa re,uiere del conocimiento de los estados de e,uilibrio >T& P ! composición?9Por lo general& la ma!or parte de los procesos industriales& las fases ,ue coeCisten son 2apor E lí,uido& aun,ue es posible encontrar otras combinaciones9 " 6


Diag%ama "e Fases Pa%a i"%!'a%7&%!s ;stos son de gran utilidad& para el estudio del comportamiento de los :idrocarburos& en especial para los sistema lí,uidos < vapor o lí,uido" gas ;n la figura

se muestra un diagrama de fases típico para e,uilibrios

/í,uido"2apor9 ;n base a las variables Presión" Temperatura >P"T?9 ;n la ordena >;je \? se coloca la presión& mientras ,ue en bsida >;je ^? se coloca la temperatura9 ;l grfico representa una típica situación de un e,uilibrio de las fases >/í,uido" 2apor? de un monocomponente puro9 ;sto& tiene como significado ,ue las conclusiones ,ue se alcancen son aplicables a un compuesto punto9 ;n este caso la ecuación de la egla de las *ases ,ueda *[PQ-9 ;n la figura se observa

a9" /a curva ,ue termina en el punto >'?& es la ,ue une los puntos de presión ! temperatura en los ,ue pueden coeCistir la fase lí,uida ! la fase gaseosa99 ;ste punto representa el punto crítico del sistema9 ;s decir& este punto representa la mCima temperatura ! presión a la ,ue pueden coeCistir as ! /í,uido9 b9"/a 3ona de la grfica identificada como >/?& representa el rea& donde el componente se encuentra en la fase lí,uida9 =ientras ,ue >? representa el rea& donde el componente se encuentra en fase gaseosa9 Tanto en la parte de la grfica& donde encuentran los puntos >/? ! >?9 /a ecuación de la egla de las *ases es *Q(9 /o ,ue indica ,ue en esos puntos son necesarias definir dos variables& como mínimo para caracteri3ar completamente el sistema9

#


;l anlisis del diagrama permite establecer algunas conclusiones a9"Se observa ,ue una ve3 fijada la temperatura& eCiste una sola presión de coeCistencia entre las dos fases9 A presiones ma!ores a 1sta& todo el sistema se encuentra en fase lí,uida9 =ientras& ,ue si la presión se :ace menor al punto se0alado todo el sistema se encuentra en fase gaseosa9 Algunos autores prefieren llamar 2apor a la fase gaseosa cuando se encuentra a temperaturas inferiores a la temperatura crítica9 ;sto significa ,ue todavía es posible& ,ue el componente se convierta en lí,uido& para ello debe ocurrir una compresión isot1rmica9 Sustentado en la grfica se deduce lo siguiente )uando se varía en forma isot1rmica la presión de un fluido ,ue se encuentra a temperaturas superiores a la temperatura crítica& no se observan cambios de fase en el sistema& por muc:o ,ue se aumente o disminu!a la presión9 /o ,ue indica& ,ue cuando el componente esta en forma de gas& no es posible formar lí,uido mediante la compresión de estos gases9 Tampoco es posible separar una fase lí,uida por enfriamiento de un fluido a presiones por encima de la presión crítica9 Pero& :a! ,ue tener en cuenta lo siguiente& ,ue un gas a alta presión tiene propiedades mu! cercanas a las de un lí,uido& lo ,ue indica ,ue es mu! posible ,ue el gas disuelva lí,uidos& esto es de gran importancia en la caracteri3ación del comportamiento de los reservorios de gas ! petróleo99 /a curva ,ue termina en punto >'? representa tambi1n la presión de vapor& curva envolvente de los punto de rocío& curva de saturación ! de temperatura de ebullición& curva envolvente de los puntos de burbujeo9 ;n la figura se observa ,ue la presión de vapor aumenta con la temperatura en una forma no lineal9 ;n la literatura de petróleo se :abla del grfico de )oC para obtener la linealidad de la presión de vapor9 ;Cisten grficos& para la presión de vapor de :idrocarburos livianos e :idrocarburos pesados a altas ! bajas temperatura9 Aun,ue la presión de vapor& tambi1n se puede determinara trav1s de las ecuaciones de )lausius"




)lape!ron ! Antoine& ,ue permiten determinar la presión de vapor en forma matemtica ;cuación de )lausius" )lape!ron9 ;stos investigadores dedujeron ,ue el logaritmo de la presión de vapor es una función lineal del inverso de temperatura absoluta& esto se eCpresa a trav1s de la siguiente ecuación ln>P2+EP2'? Q D7=E  'ET' < 'ET .onde >P+? es la presión de 2apor a T ! P absoluta >Sistema Internacional PQ' atm & TQ(% ? ! P '+ es la presión de vapor a la temperatura T 'absoluta & D7= es el calor de vapori3ación molar&  es la constante universal de los gases9 Para ,ue la ecuación >6%? tenga valide3 se tienen ,ue cumplir las siguientes suposiciones ;l vapor se debe comportar como un gas ideal F el volumen molar del lí,uido es un valor despreciable en comparación con el volumen molar del vapor& el valor del calor de vapori3ación molar se considera constante e independiente de la temperatura9 ;cuación de Antoine9 /a determinación de la presión de vapor a trav1s de la correlación de Antoine es de gran utilidad& ! se fundamenta en la ecuación ln P2 Q A < $ E >T [ )? 8na de las ventajas de la ecuación anterior es ,ue los valores de las constantes >A& $ ! )? pueden obtenerse con facilidad para un nBmero grande de especies ,uímicas9 b9" Sis+ema "e 1 C!m$!nen+es/ Si se aplica la regla de las fases la ecuación ,ueda >*[PQ4?9;sto significa ,ue si en un momento dado eCisten ( fases 9/uego para definir completamente el sistema sería necesario especificar la P ! T9 ;n este caso el sistema es bivariante9

%


c9" Sis+emas "e 2 '!m$!nen+es /a aplicación de la ecuación de la egla de las *ases a este sistema ,ueda >*[PQ5?9 Para representar el comportamiento de fases se emplean generalmente un tringulo e,uiltero9 /a escala por lo general se coloca en los lados del tringulo& donde los v1rtices representan el '++H de los componentes puros >AF$ ! )?9 8n lado del tringulo representa me3clas de los dos componentes situados en los eCtremos del lado9 /a aplicabilidad de estos diagramas es ,ue permiten describir el comportamiento de fases de un sistema de :idrocarburos& donde uno de los componentes es un gas& otro es un :idrocarburo pesado ! un tercero es un :idrocarburo intermedio9 Tambi1n son de utilidad en el proceso de despla3amiento miscible en pro!ecto de recuperación secundaria por in!ección de gas9 /os diagramas triangulares se pueden clasificar en cuatro tipos '9" /os - componentes son completamente miscibles entre sí en todas sus proporciones& ! solo :abr una fase en el sistema9 (9" 8no de los componentes es totalmente miscible con los otros dos& ! estos son parcialmente miscibles entre ellos9 -9" 8n par es totalmente miscible entre sí ! los otros ( pares son parcialmente miscible9 49" /os - pares son parcialmente miscible9 d9" Sistema multicomponentes /os sistemas de :idrocarburos encontrados en los !acimientos de petróleo ! gas& estn compuestos de una gran variedad de componentes9 \& la mejor forma de observar los cambios de fases de estas me3clas es a trav1s de un diagrama >P]T?

%+


/os diagramas P"T para estos sistemas& varían en forma ! la posición del punto crítico& dependiendo del contenido de voltiles en el sistema9 Para sistemas con un alto contenido de voltiles& la temperatura crítica del sistema se acerca ms a la temperatura crítica del componente ms liviano99 ;ste diagrama se utili3a como criterio vlido para la clasificación de los !acimientos9 ;l rea encerrada por las curvas del punto de burbujeo ! del punto de rocío :acia el lado i3,uierdo inferior& es la región de combinaciones de presión ! temperatura& en donde eCisten ( fases lí,uidas ! vapor9 /as curvas dentro de la región de ( fases muestran el porcentaje de lí,uido en el volumen total de :idrocarburos& para cual,uier presión ! temperatura9 Inicialmente& toda acumulación de :idrocarburos tiene su propio diagrama de fases ,ue dependen solo de la composición acumulada9 ;n la figura se observa 4+++

\acimientos de Petróleo

\acimientos de as )ondensado

\acimientos de as 7Bmedo

-5++

a c p / & o t n e i m i c a \ l e d n ó i s e r P

o d i u l f l e r o o t p n e o i d i m i u c g a e \ s l o e n d i

-+++

(5++

(+++

'5++

m a )

'+++

5++ +

5+

'++

'5+

(++

(5+

-++

- 5+

Temperatura del \acimiento *N

a9" Si el !acimiento se encuentra a una temperatura de -++* ! presión de -#++ lpca punto >A?99Posiblemente sea un gas seco9 A,uí solo eCiste la fase gaseosa& ! seguir siendo como tal& aun,ue :a!a una disminución de la presión a lo largo de la línea >A" A '?9 ;n el punto A la temperatura del !acimiento eCcede el punto cricondent1rmico9 /a fase gaseosa solo puede pasar a un sistema de ( fases& si

%'


disminu!e la temperatura a lo largo de la línea>A" A (?& en este caso :abr una producción de lí,uido condensado en la superficie9 b9" Si /a temperatura ! presión del !acimiento es '+* ! --++ lpca punto >$ ?9 )omo el punto esta sobre la temperatura crítica solo :abr gas &! seguir siendo gas :asta ,ue la presión disminu!a :asta el punto de rocío >$ '?9 Por debajo de este punto se condensa lí,uido del fluido del !acimiento9 ;s por ello ,ue reciben el nombre de \acimientos del Punto de ocío9 Se produce )ondensación etrógrada :asta el punto mCimo >$ (?9 ;l punto >$(? representa una concentración de lí,uido de '+H9 \ cuando la presión disminu!e de >$(? a > $-? se presenta una vapori3ación del lí,uido& la cual a!uda a la recuperación lí,uida c9" Si la temperatura tiene un valor de #5* ! la presión es -+++ lpca punto >) ?9 A,uí el fluido se encuentra en la fase lí,uida& tal como la temperatura del !acimiento esta bajo la temperatura crítica9 ;stos !acimientos se denominan \acimientos de Punto de $urbujeo9 /a fase seguir siendo lí,uida :asta la presión de punto de burbujeo >) '?9 Por debajo de este punto aparecen burbujas de gas9 ;stos !acimientos se denominan& tambi1n \acimientos de .epleción de as .isuelto& de ;mpuje de as en Solución& de .ilatación o ;Cpansión ! de ;mpuje por as Interno9 d9" Si las condiciones del !acimiento son tales& ,ue la temperatura tiene un valor de '5+ * ! la presión es igual a (+++ lpca punto >.?9 ;n este punto se encuentran dos fases& la fase de petróleo o lí,uida ! una 3ona o capa de gas en la parte superior9 ;n conclusión se puede indicar ,ue los !acimientos se pueden encontrar en estados monofsicos puntos >A&$ ! )? o en estado bifsico >.?9 ;sto depender de la posición relativa de la presión ! temperatura de los diagramas de fase9 Tambi1n se pueden encontrar en depleción volum1trica en donde no eCiste intrusión de agua?9 /os !acimientos monofsicos pueden comportarse como

%(


a9" \acimientos Simples de as >A?& donde la temperatura del !acimiento eCcede el crinondent1rmico9 b9" \acimientos de )ondensado etrógrada de Punto de ocío>$?& donde la temperatura del !acimiento se encuentra entre la temperatura crítica ! la temperatura del punto cricondent1rmico9 c9" \acimientos de as .isuelto de Punto de $urbujeo>) ?& donde la temperatura del !acimiento esta por debajo de la temperatura crítica9 )uando la presión ! temperatura caen dentro de la región de dos fases &eCistir una 3ona de petróleo ! producir como un !acimiento de petróleo de punto de burbujeo ! la capa de gas como un !acimiento monofsico de gas o como un !acimiento retrógrado de gas9

CONSTANTE DE E@UILIBRIO K ;l clculo del comportamiento de las fases de una me3cla de :idrocarburos normalmente se lleva a cabo usando la constante D de e,uilibrio >vapor"lí,uido?9 ;sta constante se define como

K 

 x

.onde !Q *racción molar del componente en vapor CQ *racción molar del componente en estado lí,uido Q )onstante de e,uilibrio /a constante de e,uilibrio se aplica para una presión ! temperatura dada9 ;n varias me3clas las constantes de e,uilibrio para la ma!oría de los componentes son independientes de la composición de la fase a una presión considerablemente por debajo de la presión crítica9

%-


)omo la constante D varia con la temperatura& presión& ! en algunos reas con la composición son usualmente llamadas como relaciones de e,uilibrio9 ;l uso de la constante de e,uilibrio comen3ó con $roUn ! Souders ! asociados en la universidad de =ic:igan en '%-'9 /a /e! de aoult ! .alton son usadas para predecir el comportamiento de las fases de me3cla de fluidos ,ue obedecen estas le!es9 Para un componente dado en un sistema de fluidos de ( fases a presión ! temperatura constante9 !p Q Cp donde p Q Presión total P Q Presión de vapor del componente9 Acomodando la ecuación resulta  x



# "

 !

;n t1rminos de la constante 

;Cisten ( defectos de defectos de la /e! de aoult '9" Algunas me3clas de fluidos se desvían seriamente de la le!& debido a su naturale3a ,uímica9 (9"si la le! es para mantener& todos los componentes en una me3cla deben estar a temperaturas por debajo de la temperatura crítica para ,ue la presión de vapor sea conocida9 .ado ,ue la temperatura crítica del metano es ''6N* la le! de aoult tiene una pe,ue0a aplicación para me3clas de gas natural ,ue contengan metano9 =e3clas de propano& butano& pentano& etcF siguen la le! de raoult bastante bien a temperaturas superiores a '5+ N* ! presiones superiores a '++ lpca9 ;n ve3 de la le! de aoult& soluciones ideales pueden ser reempla3ando las presiones por fugacidades9 Cfl Q !fv donde

%4

asumidas


fl Q fugacidad del componente puro lí,uido a presión ! temperatura de e,uilibrio fv Q fugacidad del componente puro vapor a presión ! temperatura de e,uilibrio /as constantes de e,uilibrio ideales fueron desarrolladas basadas en  K 

 x



$% $l

Se :a encontrado ,ue las fugacidades pueden ser eCtrapoladas a regiones por encima de la temperatura crítica9 /as fugacidades provienen de la información de datos P2T de las siguientes formulas termodinmicas9

L$

 L" 

1

"

 '  V &"   0

 '   #

donde Q constante de gas TQ Temperatura absoluta 2Q 2olumen específico ;sto e,uivale a T d >/nf? Q 2dp F a temperatura constante cuando la energía aparte de calor ! compresión son despreciables& la fugacidad se relaciona al termino * de energía libre9 d* Q 2dP Q Td>ln f ? ;l proceso de separación de una me3cla de :idrocarburos inclu!e conceptos termodinmicos mu! importantes ;n primer lugar la predicción del estado de esta me3cla >vapor& li,uido& bifsico?& parte del concepto del estado termodinmico& conocidas las condiciones de presión ! temperatura9

%5


A partir de la composición >Mi? ! la constante de e,uilibrio > de cada especie a esas condiciones?& es posible predecir el estado bajo los siguientes criterios  Mi9i Q ' /i,uido  Mi9i Y ' o  MiEi Y ' /i,uido < vapor  MiEi  ' vapor

;stos criterios permiten definir el diagrama de fases donde se representan los puntos de presión ! temperatura& para los cuales  Mi9i Q' o  MiEi Q'9 /as condiciones >P"T? en las cuales se cumplen ambas ecuaciones se conoce como el punto crítico& donde coeCiste tanto la fase li,uida como gaseosa9 /a línea a la i3,uierda de este punto se conoce como curva de puntos de burbujeo ! a la derec:a se tiene la curva de puntos de rocío9 ;sto ocurre en el mundo de la termodinmica ! en este caso es la base en el proceso de separación9 )uando se determina ,ue la me3cla de :idrocarburos se encuentra en la región bifsica& se :ace necesario separar físicamente ambas fase9 ;sto ocurre instantneamente con a!uda de la fuer3a de gravedad cuando la me3cla se introduce en un recipiente9 ;sta separación instantnea tambi1n conocida como separación flas:& :a sido objeto de muc:a atención entre los estudiantes de la termodinmica ! los procesos de separación9 A partir de los conceptos de e,uilibrio ! estado termodinmico ! con la a!uda de un balance de masa& es posible determinar eCactamente las condiciones de vapor ! lí,uido en lo ,ue respecta a flujos de composición9

USO DE LOS MODELOS DE SIMULACIÓN EN EL DISEO DE SEPARADORES ;n estos Bltimos tiempos se :a venido eCperimentando con ma!or auge& un fenómeno tecnológico llamado sim&#a'i(n .ic:o fenómeno es aplicado en una gran parte de las ciencias ! reas como medicina& aviación& marina& reas administrativas& etc9 %6


8n simulador es un softUare o programa de computación& ,ue automati3a los clculos para el dise0o de e,uipos ! estudio de cual,uier proceso9 epresenta eventos del mundo real& bien sea de modelos o de complicados procesos de animación9 A:ora como se asocia todo esto ! se demuestra su importancia en el dise0o de separadores9 ;l uso de los modelos de simulación en el dise0o de separadores es de gran importancia por,ue en general KO$+imia e# $%!'es! "e se$a%a'i(n, debido a ,ue permite '9" epresentación visual de lo ,ue ser el comportamiento real del separador9 (9" /a evaluación ! los cambios de parmetro de dise0o del separador cuando sea necesario9 -9" *acilita el desempe0o de nuestro trabajo& minimi3a el costo de construcción de los separadores& permite anticiparse a los defectos de construcción9 49" aranti3a la precisión de los resultados9 59" Tiene el potencial de resolver problemas cada ve3 ms complejos en menor tiempo9 69" ;l modelo de simulación puede mejorar la descripción del problema físico< ingenieril del dise0o de separadores9 #9" Permitir al estudioso la :abilidad indispensable para entender a cabalidad el funcionamiento de los separadores9 9" \ lo ms importante permite desde el punto de vista t1cnico tener un e,uipo eficiente& de fcil aplicabilidad ! económicamente rentable9 ;l tipo de simulador en el dise0o de un separador se ve afectado por el fluido presente en el reservorio& un separador se dise0a luego de :aber caracteri3ado >conocido?& mu! bien el !acimiento9 Adems de esto& el ingeniero ,ue este dise0ando debe ajustarse a las normativas vigentes& ! estar informado a cabalidad de las necesidades específicas para un dise0o óptimo9 Para el dise0o

%#


de separadores eCisten diversos pa,uetes de simulación ,ue se ajustan a cada condición ! necesidad9 ;ntre estos se encuentran

- Us! "e# $%!g%ama CARHCTER/

.onde son introducidos los datos& para

automati3ar los clculosF de las características del gas natural& es decir para conocer las propiedades del gas ,ue llega al recipiente >separador?9 Para luego proceder a dise0ar el separador vertical& separador :ori3ontal bifsico& trifsico o tetrafsico de acuerdo a los fluidos provenientes del !acimiento9

- Us! "e# $%!g%ama SEPAVERT/ Para dise0ar el

separador vertical& esta

organi3ado para efectuar los clculos de modo directo& como todo simulador es factible para cambiar la metodología ! seleccionar algunos de los parmetros significativos >críticos?& ,ue deben ser anali3ados constantemente& tales como la velocidad critica ! el tiempo de retención de de los fluidos en el separador9

- Us! "e# $%!g%ama SEPAOR1/ ;ste simulador se programo para dise0ar o calcular separadores :ori3ontales bifsicos9 /a estructura del dise0o es la misma& solo ,ue el recipiente ,ue resulta es :ori3ontal9

- Us! "e# $%!g%ama SEPAOR2/ Preparado para el dise0o de los separadores :ori3ontales trifsicos& reconocidos como uno de los mas complejos de esta serie& por,ue esta organi3ado para separar completamente las tres fases >agua& petróleo ! gas?9

- Us! "e# $%!g%ama SEPAOR3/ /a diferencia con el anterior >Sepa:or-?& es ,ue permite dejar un espacio disponible para la espuma& algo ,ue normalmente no lo :acen los dise0adores9 ;ste tipo de simulador ser muc:o ms grande ,ue los ,ue se pudieran dise0ar usando los pa,uetes de simulación anteriores9

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(i"o* &, *im-l&o/,*  -*o 0-, /,1ib,) ,) ,l &i*,2o &, *,"/&o/,*.

Sim&#a"!%es )AW)T;

Us! >&e %e'i7en )onocer las propiedades del gas ,ue llega al recipiente .ise0ar separadores verticales .ise0ar separadores :ori3ontales bifsicos .ise0ar separadores :ori3ontales trifsicos .ise0ar separadores :ori3ontales tetrafasicos

S;PA2;T S;PA7O( S;PA7OS;PA7O4

Algunas recomendaciones '9" /a persona ,ue opera el simulador no debe apegarse a la respuesta del programa& debe conocer ! tener :abilidad para entender el funcionamiento del separador& de otro modo puede cometer errores9 (9" )otejar es importante& comparar los resultados del simulador con le evento real& reconocer si el modelo usado es aplicable a la realidad de acuerdo a la necesidad presente9 -9" Se debe recordar ,ue los datos ingresados en el simulador deben ser lo mas representativos posibles a la realidad >datos eCactos ! realistas?& ! la ma!or cantidad posible& de lo contrario el simulador arrojara resultados erróneos ! por ende un mal dise0o del separador9

CONCLUSIONES %%


/a separación del petróleo ! el gas se produce principalmente debido a la reducción de presión& la diferencia de gravedad ! es a!udado en algunos casos por la fuer3a centrífuga9 /os separadores son instrumentos ,ue se utili3an para la separación física de fases9 /a función fundamental de un separador es separar un componente deseado del fluido >crudo& as& agua& contaminantes& etc9?;n la industria del petróleo ! del gas natural& se utili3an los separadores a gran escala& ! para :ec:os prcticos& un separador es un cilindro de acero ,ue por lo general se utili3a para disgregar la me3cla de :idrocarburos en sus componentes bsicos& petróleo ! gas9 Se considera ,ue un

separador representa la primera instalación del

procesamiento& ! por ende si se utili3a un dise0o incorrecto& el proceso puede traer una serie de consecuencias ,ue dificultaría el proceso de operación de la totalidad de las instalaciones asociadas con la unidad9 ;l mantener una presión relativamente alta en el separador& beneficia en la siguiente forma a? educiendo la relación gas"petróleo9 b? A!udando a mantener una producción ms uniforme >sin cabe3adas?9 c? .isminu!endo la producción de arena9 d? .isminu!endo la tendencia a formar emulsión en los po3os ,ue contienen agua ! petróleo pesado9 e? .isminu!endo la p1rdida de petróleo liviano por evaporación9 f? Aumentando el total de petróleo recuperable& debido al ma!or aprovec:amiento de la energía contenida en el gas9 /a energía ,ue posee el fluido al entrar al recipiente debe ser controlada9

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/os flujos de las fases lí,uida ! gaseosa deben estar comprendidos dentro de los límites adecuados ,ue permitan su separación a trav1s de las fuer3as gravitacionales ,ue actBan sobre esos fluidos ! ,ue estable3can el e,uilibrio entre las fases lí,uido"vapor9

Para a!udar al proceso de separación !Eo impedir problemas de operación aguas abajo del e,uipo separadorF dentro del tambor separador se inclu!en ciertos aparatos ,ue cumplen funciones específicas para ,ue el proceso se d1& de manera adecuada9 ;l control de la corrosión es un proceso continuo ! dinmico9 /a clave de un efectivo control de la corrosión en tuberías est en la calidad del dise0o ! la instalación de los e,uiposF en el

empleo de la tecnología apropiada& un

mantenimiento continuo ! monitoreo ejecutado por personal entrenado9 8n efectivo programa de monitoreo e inspección puede ser la mejor garantía contra problemas relacionados con la corrosión9 ;l tipo de simulador en el dise0o de un separador se ve afectado por el fluido presente en el reservorio& un separador se dise0a luego de :aber caracteri3ado >conocido?& mu! bien el !acimiento9 Adems de esto& el ingeniero ,ue este dise0ando debe ajustarse a las normativas vigentes& ! estar informado a cabalidad de las necesidades específicas para un dise0o óptimo9 Para el dise0o de separadores eCisten diversos pa,uetes de simulación ,ue se ajustan a cada condición ! necesidad9

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RECOMENDACIONES ;specificar los factores de entrada al separador ,ue pueden variar& como presión& temperatura& dimetro de la tubería& caudal& tipo de gas& etcF para así determinar& con ma!or precisión el tipo de separador a utili3ar ! los instrumentos ,ue este posee9 Se0alar el porcentaje de inversión ,ue representa la instalación del separador en el pro!ecto general& para así determinar la rentabilidad eCacta en la fase estudiada >separador?9 Tomar en cuenta los precios actuales en el mercado de los e,uipos utili3ados en el pro!ecto ! lo ,ue cuesta su mantenimiento9 ;valuar eC:austivamente cada una de las posibles opciones& considerando los factores t1cnicos ! económico para seleccionar la ms adecuada9 =inimi3ar la turbulencia ,ue ocurre en la sección ocupada principalmente por el vapor9 )ontrolar la acumulación de espuma ! partículas contaminantes9 @o poner en contacto las fases lí,uida ! vapor& una ve3 separadas9 Proveer de facilidades adecuadas para la remoción de sólidos& las regiones del separador donde estos se puedan acumular9 Proveer al e,uipo de la instrumentación adecuada para su funcionamiento adecuado ! seguro en el marco de la unidad E planta a la ,ue pertenece9

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)ontrolar ,ue la velocidad de flujo de la fase liviana en los separadores verticales no eCceda la velocidad de decantación de la fase pesada& !a ,ue no se producir la separación de fases& a menos ,ue esta fase pesada coalesca en una gota ms grande9 Obtener información sobre la dispersión de espuma por un anlisis de laboratorio& antes del dise0o del separador9 Adecuar tanto el separador :ori3ontal como el vertical& con un sistema de tuberías ,ue permitan la in!ección de agua& vapor o solventes para eliminar las impure3as ,ue se depositan en el e,uipo durante su operación o para despla3ar a los :idrocarburos antes de proceder a la apertura del recipiente9

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Diseño de Separadores Verticales y Horizontales.

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