MONOGRAFÍA I.- INTRODUCCIÓN El sector de hidrocarburos es uno de los sectores más dinámicos en Bolivia por su participación en el PIB, exportaciones, inversiones y recaudaciones fiscales. En los últimos años, el sector ha atravesado una serie de reformas, a partir de la promulación de la !ey de "idrocarburos #$ %&'(, el )ecreto *upremo +(&-, de #acionaliación, y la suscripción de los nuevos /ontratos de 0peración. El nuevo marco normativo permite permite 1ue el Estado tome el control de toda la cadena de producción de hidr hidroc ocar arbu buro ross y se ene enere ren n más más recu recurs rsos os para para el Esta Estado do por por concepto de real2as, impuestos y participaciones.
I.- OBJETIVO -. Explicar Explicar los principi principios os 1ue rien el proceso proceso de separación separación.. +. Identific Identificar ar los factores factores 1ue 1ue afectan afectan la separació separación n %. Identific Identificar ar los tipos tipos de separadore separadoress as3petróle as3petróleo. o.
TRATAMIENTO TRATAMIENTO DE PETROLEO PET ROLEO -. +. %. 4.
Explicar Explicar el concept concepto o de emulsión emulsión y su formación. formación. Identifi Identificar car los distint distintos os tipos tipos de emulsiones emulsiones.. Identifi Identificar car los aente aentess emulsifi emulsificantes cantes.. Identifi Identificar car y describir describir los factores factores 1ue afectan afectan la estabilidad estabilidad de las emulsiones. '. )esc escribi ribirr el funci uncion onam amiiento ento de las Inst nstalac alacio ione ness de tratamiento de crudo.
TRATAMIENTO DE GAS. 0b5etivos6 -. Identificar y clasificar los componentes del as acompañante. +. )esc )escrib ribir ir los los m7to m7todo doss de trat tratam amie ient nto o de as as 8húm 8húmed edo o y seco9 %. Identifi Identificar car y describir describir los e1uipos e1uipos para el tratamiento tratamiento de as as 8compresores, unidades de adsorción y reeneración de aminas, unidades de refrieración, torres estabiliadoras, flares, etc.9
1.- SISTEMA GENERAL DE RECOLECCIÓN DE CRUDO Y GAS :na ve perforado el poo seún la planificación realiada para lorar extraer el petróleo contenido en las capas productoras, es necesario poder realiar un con5unto de operaciones para poner a producir el mismo. Entre las actividades fundamentales 1ue se van enerando a trav7s de los procesos son6 •
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;ecolectar las producciones de los poos en instalaciones de rupo 8/entros /olectores, tan1ues individuales9. *eparación de petróleo y as.
Estaci!"s #" R"c$"cci%! Estaciones de flu5o. :na estación de flu5o es donde se realia el tratamiento del crudo 1ue viene de las áreas o campos de explotación, para su posterior traslado traslado a la estación estación de descara más cercana y de all2 al patio de tan1ue principal de recepción y bombeo de crudo. Existen varios m7todos de producción para transportar el crudo desde los poos hasta las estaciones. El m7todo más común para transportar el fluido desde el área de explotación a la estación es impulsarlo a trav7s de un sistema de tuber2as. !as tuber2as de sección circular son las más frecuentes.
C&'!"!t"s B(sics "! )!a Estaci%! #" F$)*
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>últiples o recolectores de entrada.
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!2neas de flu5o.
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*eparadores de petróleo y as.
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/alentadores y?o calderas. calderas.
1.- SISTEMA GENERAL DE RECOLECCIÓN DE CRUDO Y GAS :na ve perforado el poo seún la planificación realiada para lorar extraer el petróleo contenido en las capas productoras, es necesario poder realiar un con5unto de operaciones para poner a producir el mismo. Entre las actividades fundamentales 1ue se van enerando a trav7s de los procesos son6 •
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;ecolectar las producciones de los poos en instalaciones de rupo 8/entros /olectores, tan1ues individuales9. *eparación de petróleo y as.
Estaci!"s #" R"c$"cci%! Estaciones de flu5o. :na estación de flu5o es donde se realia el tratamiento del crudo 1ue viene de las áreas o campos de explotación, para su posterior traslado traslado a la estación estación de descara más cercana y de all2 al patio de tan1ue principal de recepción y bombeo de crudo. Existen varios m7todos de producción para transportar el crudo desde los poos hasta las estaciones. El m7todo más común para transportar el fluido desde el área de explotación a la estación es impulsarlo a trav7s de un sistema de tuber2as. !as tuber2as de sección circular son las más frecuentes.
C&'!"!t"s B(sics "! )!a Estaci%! #" F$)*
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>últiples o recolectores de entrada.
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!2neas de flu5o.
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*eparadores de petróleo y as.
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/alentadores y?o calderas. calderas.
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Bombas.
@eneralmente, las estaciones de flu5o están diseñadas para cumplir un mismo fin o propósito, por tal raón, los e1uipos 1ue la conforman son muy similares en cuanto a forma, tamaño y funcionamiento operacional. *in embaro, las estructuras de estructuras de 7stas y la disposición de los e1uipos var2an entre una filial y otra.
+.- FUNDAMENTOS DE SEPARACIÓN DE FLUIDOS !os fluidos en la cabea del poo son una mecla multicomponente de mol7culas de hidróeno y carbono principalmente, donde cada comp compon onen ente te tien tiene e dife diferen rente te dens densid idad ad,, pres presió ión n de vapo vaporr y otra otrass caracter2sticas f2sicas y 1u2micas. Estos fluidos fluidos pueden pueden estar presentes presentes dentro dentro del yacimiento yacimiento en una o dos fases 8l21uida y?o aseosa9 a la presión y temperatura de confinamientoA cuando se encuentran en una sola fase y se le somete a cambios de presión y temperatura, el fluido experimenta alte altera raci cion ones es en sus sus cara caract cter er2s 2stitica cass fisi fisico co1u 1u2m 2mic icas, as, con ello ello se enera en la cabea del poo la liberación de as en el seno del l21uido, con lo cual se re1uiere de la separación f2sica de estas dos fases, fases, siendo esta operación una de las más básicas en el proceso proceso de producción y tratamiento del aceite y as. !a selección de las condiciones de operación y del e1uipo re1uerido de sepa separa raci ción ón en la pro producc ducciión de hidro idroca carb rbur uros os,, dep depende ende fundam fundament entalm alment ente e de los ob5eti ob5etivos vos 1ue se preten pretendan dan alcan alcanar ar.. @ene @enera rallmente ente est estos se ori orienta entan n a incr increm emen enta tarr el ritm ritmo o de producción, reducir los costos por compresión de as, maximiar la recu recupe pera raci ción ón de hidr hidroc ocar arbu buro ross l21u l21uid idos os,, y a la obte obtenc nció ión n de productos estabiliados
F)!ci!"s ,)" #"" c)&'$i )! s"'aa# -. "acer :na primera separación de fases entre los hidrocarburos de la mecla. +. /uando el proc roceso de separac ración ocurre rre entre la fase aseosa y li1uida, la función del separador *era6 ;efinar el
proceso de separación mediante la recolección de part2culas li1uidas atrapadas en la fase aseosa, y part2culas del as atrapadas en la fase li1uida. %. !iberal parte de la fase aseosa 1ue haya 1uedado atrapada en la li1uida 4. )escarar por separado la fase li1uida y aseosa, 1ue salen del separador, con el ob5etivo de evitar 1ue se vuelvan a meclar, lo 1ue har2a 1ue el proceso de separacin sea de :na ba5a eficiencia. Para 1ue un separador pueda cumplir con sus funciones debe satisfacer lo siuiente6 • •
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/ontrolar la ener2a del fluido al entrar al separador !as tasas de flu5o deben responder a ciertos rasos de volumen !a turbulencia 1ue ocurre en la sección ocupada por el as debe ser minimiada !a acumulación de espuma y part2culas contaminantes deben ser eliminadas !as salidas de los fluidos deben estar previstas de los controles de presión !as reiones de acumulación de sólidos deben tener prevista la remoción de estas fases El separador debe tener válvulas de alivio El recipiente debe estar provisto de manómetros, termómetros, controles de nivel, etc. El separador debe tener bocas de visitas
C$as"s #" S"'aa#"s Existen dos clases enerales de separadores6 de dos y tres fases, pudiendo encontrarse de diferentes diseños6 • • •
"oriontales Certicales Esf7ricos
El separador de tipo esf7rico, es el menos utiliado, ya 1ue los dos restantes son más favorables en la separación 1ue 7ste excepto en la facilidad de instalaciónA además, los esf7ricos tienen aplicación limitada por su ba5a capacidad de mane5o de fluido.
C&'aaci%! "!t" ti's #" s"'aa#"s
/omo puede apreciarse, el separador horiontal resulta en resumen más favorable 1ue el vertical, pero la selección del e1uipo depende de todas las variables 1ue intervienen en el proceso y principalmente de los re1uerimientos del proceso.
C$asi/icaci%! #" $s S"'aa#"s
*e clasifican en función de6
N0&" #" /as"s a s"'aa • • •
*eparadores Bifásicos. *eparadores
F&a G"&tica • • •
*eparadores Certicales *eparadores "oriontales *eparadores Esf7rico.
Uicaci%! • • •
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*eparadores de Entrada, *eparadores en *erie, Paralelo *eparadores
P"si%! #" O'"aci%! •
*eparadores de alta, media y ba5a presión
S"cci!"s #" )! S"'aa# a2 *ección de separación primaria 9 *ección de separación secundaria c2 *ección de extracción de niebla #2 *ección de almacenamiento de l21uido S"cci%! #" s"'aaci%! 'i&aia !a separación en esta sección se realia mediante un cambio de dirección de flu5o. El cambio de dirección se puede efectuar con una entrada tanencial de los fluidos al separadorA o bien, instalando adecuadamente una placa desviadora a la entrada. /on cual1uiera de las dos formas se le induce una fuera centr2fua al flu5o, con la 1ue se separan randes volúmenes de l21uido.
S"cci%! #" s"'aaci%! s"c)!#aia
En esta sección se separa la máxima cantidad de otas de l21uido de la corriente de as. !as otas se separan principalmente por la ravedad por lo 1ue la turbulencia del flu5o debe ser m2nima. Para esto, el separador debe tener suficiente lonitud. En alunos diseños se utilian veletas o aspas alineadas para reducir aún más la turbulencia, sirviendo al mismo tiempo como superficies colectoras de otas de l21uido. !a eficiencia de separación en esta sección, depende principalmente de las propiedades f2sicas del as y del l21uido, del tamaño de las otas de l21uido suspendidas en el flu5o de as y del rado de turbulencia.
S"cci%! #" "3tacci%! #" !i"$a.- En esta sección se separan del flu5o de as, las otas pe1ueñas de li1uido 1ue no se loraron eliminar en las secciones primaria y secundaria del se parador. En esta parte del separador se utilian el efecto de cho1ue y?o la fuera centr2fua como mecanismos de separación. >ediante estos mecanismos se lora 1ue las pe1ueñas otas de l21uido, se colecten sobre una superficie en donde se acumulan y forman otas más randes, 1ue se drenan a trav7s de un conducto a la sección de acumulación de l21uidos o bien caen contra la corriente de as a la sección de separación primaria. El dispositivo utiliado en esta sección, conocido como extractor de niebla, está constituido eneralmente por un con5unto de veletas o aspasA por alambre entrete5ido, o por tubos ciclónicos.
S"cci%! #" a$&ac"!a&i"!t #" $4,)i#s.- En esta sección se almacena y descara el l21uido separado de la corriente de as. Esta parte del separador debe tener la capacidad suficiente para mane5ar los posibles baches de l21uido 1ue se pueden presentar en una operación normal. Ddemás debe tener la instrumentación adecuada para controlar el nivel de l21uido en el separador. Esta instrumentación está formada por un controlador y un indicador de nivel, un flotador y una válvula de descara. !a sección de almacenamiento de l21uidos debe estar situada en el separador, de tal forma 1ue el l21uido acumulado no sea arrastrado por la corriente de as 1ue fluye a trav7s del separador. Dparte de las 4 secciones antes descritas, el separador debe tener dispositivos de seuridad tales como6 )!a 5($5)$a #" s"6)i#a#7 )! t) #"s5ia# #" s"6)i#a# 8 c!t$"s #" c!ta '"si%! a#"c)a#s.
Acc"sis I!t"!s #" )! S"'aa# D"/$"ct"s *e emplean para producir un cambio en la cantidad de movimiento o de dirección del flu5o de la corriente de entrada, y as2 producir la primera separación mecánica de las fases.
Disti)i#"s #" "!ta#a
Cic$!"s !a separación mecánica se efectúa por la fuera centrifua 1ue actúa sobre las part2culas al provocar el movimiento iratorio sobre la corriente de alimentación.
E$i&i!a# #" !i"$a ti' &a$$a ;etienen las part2culas l21uidas hasta 1ue ad1uieren un tamaño suficientemente rande como para 1ue el peso supere tanto la tensión superficial como la acción de arrastre producida por el as.
E$i&i!a# #" !i"$a ti' a$"ta /onsisten en un laberinto formado por láminas de metal colocadas paralelamente, con unas series de bolsillos recolectores de l21uido.
E$i&i!a# #" !i"$a ti' Cic$%! Producen la separación debido a un cambio en la cantidad anular de movimiento de la corriente bifásica.
R&'" 5%tic"s Es bueno incluirlos en los separadores para prevenir 1ue se desarrolle un vórtice cuando la válvula control de l21uidos está abierta. Dyuda a prevenir 1ue el as sea nuevamente arrastrado.
P$acas &'" "s')&as
/onsiste en una serie de placas paralelas lonitudinales direccionadoras del flu5o, colocadas en la ona de retención de l21uidos de los separadores horiontales. Estas placas evitan 1ue las burbu5as de as 1ue ascienden a trav7s del l21uido colapsen y producan la aitación necesaria para formar la espuma.
R&'" $as Para evitar la propaación de las ondulaciones y los cambios de nivel en dirección lonitudinal 1ue son producidos por la entrada súbita de tapones de l21uido dentro del separador.
T)"4as i!t"!as Pueden ser adecuadas tanto para los separadores verticales y horiontales. Para eliminar las impureas 1ue se depositan en el e1uipo durante su operación o para desplaar a los hidrocarburos antes de proceder a la apertura del recipiente.
Acc"sis "3t"!s #" )! s"'aa#
V($5)$as Cálvula de venteo o seuridad6 !a válvula de alivio está ubicada en la parte superior del separador. *u salida es conectada a la l2nea de salida de as, auas aba5o del la válvula de control automático. /uando la válvula de venteo se abre, el as es venteado.
9.- TRATAMIENTO DE CRUDO E INYECCIÓN DE :UÍMICOS La /&aci%! #" $a "&)$si%!
*e llama emulsión a una mecla mecánica de dos l21uidos no miscibles, uno de los cuales se encuentra disperso en el volumen del otro en forma de otas de diferentes dimensiones. !os emulsionantes son sustancias 1ue facilitan la formación de emulsiones, las cuales pueden ser de dos tipos6 •
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"idrófilos6 solubles en aua y facilitan la formación de emulsiones petróleo en aua. D 7stas pertenecen las sales de sodio de los ácidos naft7nicos, sulfúricos, etc. "idrófobos6 solubles en petróleo y facilitan la formación de emulsiones aua en petróleo. D 7stas pertenecen las sales alcano3t7rreas de los ácidos oránicos, parafinas, lacas, resinas, omas y asfalt7nicos
Estas sustancias son adsorbidas en la superficie de separación del aua y el petróleo formando una pel2cula resistente y protectora, obstaculiando de esta forma la coalescencia del aua dispersa.
Ls ti"&'s #" R"t"!ci%! 'aa $a R"s$)ci%! El tiempo operativamente conocido como tiempo de retención, decantación o residencia y demulsificación puede re1uerir desde seundos hasta horas y aun d2as. Existe un tiempo teórico 1ue se obtiene de dividir la capacidad del tan1ue de tratamiento por el caudal y existe tambi7n un tiempo real o efectivo. Esto se debe a 1ue la emulsión 8o cual1uier otro fluido9 siue un camino de menor resistencia al flu5o lo cual resulta en una modificación del tiempo de residencia teórico. !a diferencia entre ambos tiempos depende del diseño interior del e1uipo de tratamiento, si este es deficiente mayor será la diferencia. Esta variable es la única 1ue el operador de la P
I!sta$aci!"s 'aa "$ tata&i"!t #" c)# Existen diversos m7todos para deshidratar crudos, los mas empleados son los dinámicos entre los 1ue se encuentran6 F
:na instalación de tratamiento comiena con la separación de los fluidos provenientes del poo en tres componentes, t2picamente llamadas fases 8petróleo, as y aua9 y siue con el procesamiento de las tres fases para ponerlas en especificación de venta 8as y petróleo9 o de reuso 8aua9. !a primer instalación es el separador donde el as es flasheado de los l21uidos 8crudo y aua9 y separado de los l21uidos dependiendo de la presión de los fluidos puede ser conveniente emplear separación en cascada para lorar un petróleo estabiliado optimo 8velocidad o presión de vapor en especificación9. !os separadores pueden ser verticales u horiontales y bifásicos o trifásico 8en producción usualmente son verticales y bifásicos9. El as separado siue desde el separador a proceso 8estabiliación con a5uste de punto de roc2o, deshidratación y?o remoción de ases ácidos9.
Tata&i"!t #" $a "&)$si%! )efinición :na emulsión consiste en una mecla de por lo menos dos l21uidos inmiscibles en condiciones normales, uno de los dos l21uidos se encuentra disperso en forma de pe1ueñas otas dentro del otro l21uido.
El l21uido disperso en forma de otas se denomina fase interna ódispersa y el l21uido 1ue rodea a las otas dispersas se denomina faseexterna ó continúa. Para la formación de una emulsión estable se re1uiere de trescondiciones m2nimas, a saber6
-. !os l21uidos inmiscibles entre s2. +. Presencia de aentes emulsificantes ó surfactantes. %. Elementos 1ue confieran a los l21uidos fuerte aitación ó ener2a de meclado El aua y el petróleo no se meclan espontáneamente, se re1uiere del aente emulsificante y de la ener2a de mecla necesaria para 1ue se forme una emulsión
Tata#"s "$ctics En el año -&(, una tuber2a para petróleo crudo de Jus 4.&&&.&&& cercana a la :. de /alifornia se hio inoperable por la emulsificación de aua en el petróleo. En esa 7poca el )r. /ottrel se encontraba desarrollando en la universidad su proceso de precipitación el7ctrica de aerosoles 8otas muy finamente dispersas en un as9 con lo 1ue participó del estudio del problema. ;esolvió la emulsión aplicando un campo de alto volta5e y esa solución t7cnica se eneralio. Dun1ue puede existir cierto predominio de tamaño de ota en una emulsión 8distribución aussiana9 el mismo no es uniforme. Entre las simplificaciones 1ue aceptamos al plantear la ecuación de *toHes, existen dos 1ue vale considerar acontinuación6 -9 *e aplica a part2culas de forma esf7rica. +9 El e5emplo 1ue citamos en tabla #$+ asumió 1ue sedimentaba un solo tamaño de ota en el tan1ue. :na más a5ustada aproximación para de aua dispersas en petróleo fue propuesta por ;ybcynsHi 3 "adamard6
Dun1ue es infrecuente, si KG LL Ko la ecuación se transforma en la ecuación de *toHes. En la mayor2a de los casos, Ko LL KG y v puede ser '& M mayor 1ue para una part2cula esf7rica.
Tata#"s ' "$ &t# ,)4&ic El tratamiento de las emulsiones con 1u2micos es un arte más 1ue una ciencia. Ello se debe a 1ue su acción se e5erce en la interfase ota de aua 3 petróleo y esta tiene caracter2sticas únicas en cada sistema a tratar. El desemulsionante debe desintegrar la interfase para 1ue se libere la ota de aua a la coalescencia. !a interfase puede estar compuesta por muchas especies6 asfaltenos, parafinas, finos de la formación, incrustaciones y productos de corrosión, otros 1u2micos detratamiento, etc.
aua 3 petróleo. Para ello debe llear a la interface, toda barrera de difusión 1ue frene el transporte a esa interface hace más lento el proceso. :na emulsión de un petróleo con alto contenido de asfáltenos y aua muy salina, es más tena 8dif2cil de resolver9 1ue otra de petróleo para finoso o con aua de ba5a salinidad. Existen asociaciones de caras el7ctricas entre aua y petróleo en las interfaces 1ue dificultan el tratamiento. El desempeño de un desemulsionante 1u2mico es, por lo antes citado sensible al tipo de crudo, naturalea 1u2mica del aua, p" de la fase acuosa y, obviamente, temperatura de tratamiento.
Tata#"s ' "$ &t# t&ic
Dis"; #"$ Tata# - Ta&a;< )iseño del
Tata#"s ' "$ &t# 6a5itaci!a$ Dprovecha la ravedad diferencial. El aua 8o la salmuera9 tiene una ravedad espec2fica mayor 1ue el petróleo, y por lo tanto se precipita al fondo del tan1ue 1ue contiene a los dos. Este principio es un componente básico de todos los procedimientos de tratamiento. El asentamiento ravitacional será solamente efectivo despu7s 1ue la emulsión ha sido rota por alún otro tipo de tratamiento. *i las pel2culas protectoras y las caras el7ctricas 1ue estabilian los lóbulos no son primeramente
neutraliadas, cual1uier asentamiento 1ue ocurra será a un ritmo bastante lento para ser económicamente factible. !a emulsión debe ser previamente calentada.
=.- TAN:UES DE ALMACENAMIENTO !os
A$&ac"!a&i"!t #" P"t%$" El almacenamiento constituye un elemento de sumo valor en la explotación de los servicios de hidrocarburos ya 1ue6 Dctúa como un pulmón entre producción y transporte para absorber las variaciones de consumo. Permite la sedimentación de aua y barros del crudo antes de despacharlo por oleoducto o a destilación. Brindan flexibilidad operativa a las refiner2as. Dctúan como punto de referencia en la medición de despachos de producto, y son los únicos aprobados actualmente por aduana.
Ti's #" Ta!,)"s #" A$&ac"!a&i"!t 'aa >i#ca)s
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Boca de sondeo6 para la medicion manual de nivel y temperatura, y para la extracción de muestras. PD<6 en función del diámetro del tan1ue, existe un m2nimo fi5ado por la norma. F Pasos de hombre6 son bocas de aprox. && mm de diámetro para el inreso al interior del tan1ue. !a cantidad m2nima necesaria la fi5a la norma en función del diámetro del tan1ue. Bocas de limpiea6 se colocan cuando se considera necesario. *on aberturas de -.+ x -.' m aprox dependiendo del diámetro del tan1ue y de la altura de la primer virola. Base de hormión6 se construye un aro perimetral de hormión sobre el 1ue debe apoyar el tan1ue para evitar hundimiento en el terreno y corrosión de la chapa.
T"c? /$ta!t" i!t"! Ta!,)"s 5"tica$"s !os nuevos techos internos se construyen en aluminio, y se coloca un domo eod7sico como techo fi5o del tan1ue. !as venta5as 1ue presenta el domo con respecto a un techo convencional son6 •
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Es un techo autoportante, es decir, no necesita columnas 1ue lo sostena. Esto evita el tener 1ue perforar la membrana. *e construye en aluminio, lo cual lo hace más liviano. *e construyen en el suelo y se montan armados mediante una rúa, evitando traba5os riesosos en altura.
/uando se coloca un techo interno flotante, no se colocan CPC, sino 1ue se practican ventanas en la parte superior de la envolvente contra el techo.
A$&ac"!a&i"!t #" L4,)i#s
!os tan1ues randes tienen te5ados escalonados con soportes intermedios. Puesto 1ue las presiones son desdeñables, las principales caras de diseño son la nieve y el viento, con frecuencia se pueden encontrar los valores 1ue se re1uieren en los códios locales de la construcción.
A$&ac"!a&i"!t #" Gas"s ;ecipientes para ases. El as se almacena a veces en recipientes dilatables ya sea de tipo de sello seco o sello l21uido. !os recipientes de sello l21uido son muy conocidos.
@.- FUNDAMENTOS DE BOMBAS !as bombas se incluyen en un sistema de tuber2as para convertir ener2a mecánica 8suministrada por un mecanismo impulsor9 en ener2a hidráulica. Esta ener2a adicional permite transmitir un fluido de un luar a otro cuando no es factible 1ue fluya por ravedad, elevarlo a cierta altura sobre la bomba o recircularlo en un sistema cerrado. En eneral, el efecto de una bomba en un sistema es incrementar la ener2a total en una cantidad ", como se muestra en la fiura.
D"/i!ici%! Es un dispositivo capa de elevar la presión de un fluido para su desplaamiento.
C$asi/icaci%! Ti's #" &as
-. Bombas rotodinámicas /onstan de un elemento rotor o rodete el cual imparte velocidad al fluido enerando presión. Pueden ser centr2fuas, de flu5o axial, de flu5o mixto y multietapas.
1.1. Bombas centr2fuas !lamadas as2 dado 1ue la cabea de presión es enerada por acción centr2fua. El rodete está formado por una serie de aspas curvas ubicadas en ambos lados de los platos. El rodete ira dentro de la voluta como se muestra en la fiura 4. El flu5o entra a la bomba a trav7s del centro u o5o del rodete y el fluido ana ener2a a medida 1ue las paletas del rodete lo transportan hacia afuera en dirección radial. !a voluta eneralmente tiene forma de caracol para enerar un incremento radual en el área de flu5o de tal manera 1ue la ener2a cin7tica a la salida del rodete se convierte en cabea de presión a la salida.
Fi6)a =. B&a c"!t4/)6a. 1.+. Bombas multietapas *on el resultado de colocar varias bombas centr2fuas id7nticas en serie. /ada rodete imparte la misma cabea al l21uido y la cabea total enerada es proporcional al número de rodetes. *e utilia un monta5e vertical para bombear aua de poos profundos.
1.9. Bombas de flu5o axial El l21uido entra en dirección axial y la fuera centr2fua no 5uea ninún papel en la eneración de la cabea. El movimiento helicoidal impartido por el rodete al fluido es contrarrestado por los álabes fi5os y la descara se encuentra nuevamente en la dirección axial. El ánulo de inclinación de las aspas tiene ran influencia sobre la cantidad descarada6 a menor ánulo, menor cantidad para una velocidad dada. !as bombas de flu5o axial eneralmente se ubican suspendidas sobre el poo de succión con la campana de succión y el rodete sumeridos.
El rotor tiene la forma de un propulsor de barco.
Fi6)a @. B&a #" /$)* a3ia$. 1.=. Bombas de flu5o meclado Este tipo de bombas ha sido desarrollado para realiar actividades 1ue se encuentran entre el alcance de las bombas centr2fuas y el de las de flu5o axialA por consiuiente, el flu5o es en parte radial y en parte axial. Para evitar problemas de cavitación con las bombas de flu5o axial y de flu5o meclado se deben tomar muchas precauciones en el
diseño del poo de succión y en la localiación del rodete con respecto al nivel del aua. !a apariencia de una bomba de flu5o meclado es muy similar a la de una bomba axial.
+. Bombas de desplaamiento positivo =uncionan como el resultado de cambios volum7tricos en la bomba. !os e5emplos más comunes de este tipo de bomba son las bombas de pistón en las cuales el pistón desplaa un volumen dado de fluido con cada olpe. En la actualidad estas bombas son poco utiliadas por las desventa5as 1ue presentan frente a las bombas rotodinámicas, como se muestra en la tabla.
Ta$a. C&'aaci%! "!t" &as #" #"s'$aa&i"!t 'siti5 8 t#i!(&icas
.- MEDICIÓN Y FISCALIACIÓN DE CRUDO El /entro #acional de >edición y /ontrol "idrocarbur2fero 8/#>/"9 es el único ente oficial de P=B /orporación facultada para realiar actividades de medición, verificación, calibración, contrastación, a5uste, análisis, reportes estad2sticos, ad1uisición de datos, conciliación de volúmenes y monitoreo de volumen y calidad de hidrocarburos l21uidos y aseosos en toda la cadena hidrocarbur2fera. El /entro #acional de >edición y /ontrol "idrocarbur2fero funciona actualmente en instalaciones de la Cicepresidencia #acional de Ddministración /ontratos y =iscaliación con sede en Cilla >ontes,
Fisca$iaci%! !os volúmenes y la calidad de los hidrocarburos producidos por el
• •
Para el Petróleo6 volumen y densidadA Para el @as #atural6 volumen 8en condiciones estándar9 y poder calor2ficoA Para el @!P6 unidad másica 8tonelada m7trica9. Para la @asolina #atural6 volumen y densidad.
El Punto de =iscaliación para campos con facilidades de extracción de la producción, es la salida de la planta ubicada antes del *istema de ductos del
O*"ti5 /on el ob5etivo de fiscaliar y evaluar la estión empresarial operativa y estrat7ica de las empresas subsidiarias de P=B /orporación, el presidente e5ecutivo de la estatal petrolera. !a nueva erencia de P=B, constituida a trav7s de la ;esolución #o. ?+&-- en aosto, tiene entre sus atribuciones el cumplimiento de las pol2ticas y directrices del nuevo /onse5o de Ddministración de
Empresas *ubsidiarias 8/DE*9 y aseurar 1ue 7stas sean implementadas y e5ecutadas por las subsidiarias de la estatal petrolera. El /DE*, creado por ;esolución ?+&--, es el órano de decisión superior para las empresas subsidiarias de =PB, 1ue define las pol2ticas y estrateias, además cumple funciones normativas de fiscaliación y dirección empresarial.
A$ca!c" !as empresas en todo el mundo invierten cientos millones de dólares 8en medición9 para no peder billones de dólares en este neocio. !a medición es el resultado final del neocio de los hidrocarburos, el flu5o de las mol7culas de hidrocarburos son dólares por lo 1ue hay realiar una medición transparente y confiable. El /entro es de ran importancia. En Bolivia, se van a invertir Jus '.&&& millones hasta +&-', nuestro traba5o se traduce básicamente en la medición, calibración, análisis y monitoreo de volumen y calidad en producción, transporte y comercialiación interna y externa de as natural y l21uidos
C!#ici!"s G"!"a$"s *e realiará una evaluación periódica y de manera interal de todo el proceso de erenciamiento de las empresas subsidiariasQ, puntualió el nuevo @erente #acional de Empresas *ubsidiarias al asumir sus nuevas funciones
.- TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL Dun1ue como ases naturales pueden clasificarse todos los presentes en el lobo terrestre, el t7rmino se aplica hoy en sentido estricto a las meclas de ases combustibles 1ue se encuentran en el subsuelo, donde en ocasiones, se hallan asociados al crudo. Dl as extra2do 5unto con el petróleo se le llama as asociado, siendo su contenido más alto en hidrocarburos pesados. El principal constituyente del as natural es el metano, 1ue representa eneralmente entre el & y ' M del volumen total de la mecla. !os otros hidrocarburos 1ue suelen estar presentes son6 etano, propano y butano. Ddemás, se encuentran el nitróeno, dióxido de carbono y sulfuro de hidróeno, as2 como los ases inertes helio y arón.
Gas Nat)a$ #"/i!ici%!2 El as natural es una mecla de compuestos de hidróeno y carbono y pe1ueñas cantidades de compuestos no hidrocarburos en fase aseosa o en solución con el petróleo crudo 1ue hay en los yacimientos.
C&'sici%! T4'ica
T# $ ,)" s" ')"#a ?a$a #"$ 6as !at)a$ )e los componentes de los ases naturales, el sulfuro de hidróeno es el más indeseable, ya 1ue es tóxico y corrosivo y al ser 1uemado, se obtienen productos de combustión 1ue contienen óxido de aufre, 1ue es corrosivo y per5udicial. Es necesario recordar 1ue el metano y el etano son los componentes deseados para usar el as como combustible. !os componentes más pesados son indeseables y pueden ser separados como @!P. El uso del as natural está extendido en el mundo por su fácil mane5o, su ba5o costo y sobre todo por su ran poder calórico 1ue lo convierte en el subproducto más importante de la explotación petrolera. El as natural se puede encontrar en forma asociado, cuando en el yacimiento aparece acompañado de petróleo, o as natural no asociado cuando está acompañado únicamente por pe1ueñas cantidades de otros hidrocarburos o ases. El as natural producido durante la extracción del crudo, contiene pe1ueñas cantidades de hidrocarburos pesados y cuando son separados como l21uidos llamados condensados. El as natural 1ue contiene condensados se llama as húmedo y as seco se llama al 1ue no contiene condensados.
.- FUNDAMENTOS DE LA COMPRESIÓN DEL GAS NATURAL !a compresión se refiere al aumento de ener2a 1ue se lora en un fluido aseoso por medio de un traba5o 1ue se efectúa sobre 7l, los fluidos 1ue más comúnmente se comprimen son6 el aire, as natural, componentes separados del as natural y ases comerciales con propósitos industriales. El as natural se somete a un proceso de compresión para elevar su nivel ener7tico, los compresores tienen como función principal aumentar la presión del as, por lo cual el compresor somete el as a un traba5o de tal manera 1ue se incremente la ener2a total del mismo, este incremento se manifiesta por aumentos de presión y temperatura. El proceso de compresión del as natural se puede representar a trav7s de un proceso termodinámicoA en donde el as con una presión P-, se comprime y posteriormente se descara a los niveles de presión P+ superiores re1ueridos.
C&'"s #"/i!ici%!2 *on e1uipos 1ue incrementan la presión de un as, un vapor o una mecla de ases y vapores. !a presión del fluido se eleva reduciendo el volumen espec2fico del mismo durante su paso a trav7s del compresor. *e emplean principalmente para refrieración, acondicionamiento de aire, calefacción, transporte por tuber2as, almacenamiento de as natural, cra1ueo catal2tico, polimeriación y en muchos procesos 1u2micos.
Ti's #" C&'"s"s 8 s)s Caact"4sticas C&'"s"s #" #"s'$aa&i"!t 'siti5 Rtatis C&'"s"s c"!t4/)6s C&'"s"s R"ci'ca!t"s Es un compresor de desplaamiento positivo, en el 1ue la compresión se obtiene por desplaamiento de un pistón movi7ndose lineal y secuencialmente de atrás hacia adelante dentro de un cilindroA reduciendo de esta forma, el volumen de la cámara 8cilindro9 donde se deposita el asA este efecto, oriina el incremento en la presión hasta alcanar la presión de descara, desplaando el fluido a trav7s de la válvula de salida del cilindro. El cilindro, está provisto de válvulas 1ue operan automáticamente por diferenciales de presión, como válvulas de retención para admitir y descarar as. !a válvula de admisión, abre cuando el movimiento del pistón ha reducido la presión por deba5o de la presión de entrada en la l2nea. !a válvula de descara, se cierra cuando la presión en el cilindro no excede la presión de la l2nea de descara, previniendo de esta manera el flu5o reverso. /aracter2sticas del compresor reciprocante
Caact"4sticas tc!icas a9 La Pt"!cia o capacidad determinada en caballos de fuera 8"p9 o RiloGatios hora 8RG?h9 y determina la cantidad de traba5o por unidad de tiempo 1ue puede desarrollar el compresor. En refrieración esta medida por lo eneral se
especifica en British
La I!t"!si#a# #" $a ci"!t" o el consumo de ener2a el7ctrica medida en Dmperios 8D9 el cual se encuentra en proporción directa con la capacidad de traba5o el7ctrico del motor y su medida es uno de los parámetros de puesta a punto del sistema, es decir de las condiciones de traba5o del e1uipo. a9 E$ C"/ici"!t" #" O'"aci%! COP2 corresponde a la relación entre el efecto refrierante neto o calor 1ue absorbe el refrierante del producto y el proceso de compresión o calor 1ue absorbe el refrierante en el compresor, esta medida determina la eficiencia neta del traba5o del compresor 1ue debe ser un valor mayor a % para 1ue el efecto de evaporación sea mayor 1ue el efecto de la compresión y se d7 el efecto refrierante en el e1uipo. b9 R"!#i&i"!t E!"6tic EER2 es la relación entre la Potencia mecánica del compresor y la potencia el7ctrica dada en Btu?Sattios hora, indica la cantidad de calor transformado por ener2a el7ctrica consumida.
a2 Ci$i!# Es el recinto por donde se desplaa un pistón. *u nombre proviene de su forma, aproximadamente un cilindro eom7trico. !os cilindros para compresores usados en el proceso industrial son separables desde el armaón. :n re1uerimiento de DPI -( es 1ue los cilindros deben estar e1uipados con camisas reemplaables. El propósito de las camisas es proveer una superficie renovada. Esto salva el costo de un cilindro completo antes de 1ue se perfore por desaste o ralladuras. !os cilindros son fabricados de una selección de materiales para particulares presiones y ases. @eneralmente estas son fabricadas de fundición de hierro. b9 Pist%! El pistón es una de las partes más simples, pero tiene la principal función de todas las partes del compresor, 1ue es trasladar la ener2a desde el ciTeñal hacia el as 1ue se encuentra en los cilindros.
El pistón posee rines de aceite y de presión. Este tipo de pistón es flotante. !a desinación y materiales usados para los pistones var2an con la marca, el tipo, y aplicación del compresor. Estos son desinados acorde al diámetro del cilindro, presión de descara, velocidad de rotación del compresor, capacidad del compresor y re1uerimiento de cara del pistón. c9 A!i$$s #"$ 'ist%! En los compresores reciprocantes se emplean anillos de compresión, anillos de aceite y anillos montantes. !os anillos de compresión se utilian en todos los casos, mientras 1ue el empleo de los anillos de lubricación y de los montantes dependerá del tipo de compresor y su servicio. d9 E&'a,)"ta#)a #"$ 5(sta6 #"$ 'ist%! !os compresores 1ue poseen pistones de doble acción, 1ue son impulsados por medio de una cruceta al vástao del pistón, necesitan de un sellado en lado ciTeñal para evitar fuas de presión del as hacia el espaciador por eso se necesita una empa1uetadura. En las empa1uetaduras se emplean los mismos materiales 1ue en los anillos de pistón. !a empa1uetadura metálica puede permitir un desaste del vástao de &.-'M en el diámetro de la misma. El vástao debe estar endurecida a ;ocHGell / 4& y esmerilada. e9 C)c"ta !a cruceta es un embolo r2ido 1ue transmite el empu5e de la biela hacia el pistón. Esta se utilia en compresores con pistones horiontales debido a 1ue el peso del pistón provocar2a un ran desaste en la parte inferior de la camisa si se uniera directamente a la biela. !as crucetas se diseñan con perno flotante o perno fi5o. f9 Bi"$a !a biela esta su5etada al ciTeñal y a la cruceta, esta transmite el movimiento alternativo desde el ciTeñal al pistón.
!a biela es normalmente construida de aleaciones de acero y debe tener una dura y pulida superficie particular, donde está en contacto con la empa1uetadura en los cilindros de doble acción. 9 Ci6";a$ *e encuentra instalado dentro de la montura y es el elemento 1ue transmite la potencia del motor hacia las bielas. h9 C*i!"t"s !a mayor2a de los compresores utilian co5inetes hidrodinámicos, el aceite entra al co5inete a trav7s de los au5eros de suministro, 1ue van perforados estrat7icamente a lo laro de la circunferencia del co5inete 1ue suministran y distribuyen formando una pel2cula de aceite en el contacto entre las partes móviles y estacionarias. i9 V($5)$as Permiten la entrada y salida de as al cilindroA en caso de cilindros de doble acción, existen válvulas de succión a ambos lados del cilindro, mientras 1ue en cilindros de simple acción sólo se encuentran en un solo lado. !as válvulas pueden ser de placa, lenTeta y la más aplicada para as natural la de discos conc7ntricos.
H.- SISTEMA DE TRANSPORTE POR DUCTOS El transporte por ductos es el transporte de mercanc2as a trav7s de una tuber2a. >ás comúnmente, los l21uidos y ases son enviados, pero existen tubos neumáticos 1ue utilian aire comprimido los cuales pueden transportar cápsulas sólidas. En cuanto a los ases y l21uidos, sustancias 1u2micamente estables se pueden enviar a trav7s de un sistema de ductos. Por lo tanto las tuber2as para auas residuales, lodo, aua, o incluso de cervea existen, pero sin duda los más valiosos son los destinados al transporte de petróleo crudo y productos refinados de petróleo como combustibles6 el petróleo 8oleoducto9, el as natural 8red de
as9, y los biocombustibles. Este tipo de transporte es mucho más velo 8de - a metros por seundo9. *in embaro, en la mayor2a de los casos, todav2a se utilian barcos petroleros para este fin, por sus altos costos de construcción y tecnificación. !os principales sistemas de ductos son6 asoductos, poliductos y oleoductos.
Gas#)cts *on sistemas 1ue sirven para transportar los hidrocarburos en estado aseoso, eneralmente sus diámetros son randes. !os asoductos tienen carácter nacional e internacional. D nivel nacional el as se usa para consumo domestico, como fuente de ener2a en fabricas metalúricas, fabricas de cemento etc. Es decir, para la industria. En un asoducto tenemos las estaciones de compresión formado por los rupos compresores como la parte fundamental de esta instalación. *on conducciones de acero o polietileno, 1ue sirven para transportar ases combustibles a ran escala, por las 1ue circulan a alta presión. !os asoductos son tubos inmensos empleados para transportar as natural. !os asoductos pueden transportar combustible desde los poos de producción hasta las refiner2as y lueo a terminales de almacenamiento y distribución. >uchos asoductos son subterráneos.
O$"#)cts *on sistemas 1ue sirven para transportar petróleo desde los campos petroleros hasta las refiner2as y centros de comercialiación. @eneralmente sus diámetros son randes comparados con los de los poliductos. En ciertas ocasiones, los oleoductos transportan el petróleo de un pa2s a otro. En un oleoducto se tienen se tienen las estaciones de bombeo formadas por los rupos de motobombas, como la parte fundamental de esta instalación. *e denomina oleoducto a la tuber2a e instalaciones conexas utiliadas para el transporte de petróleo, sus derivados y biobutanol, a randes distancias. !a excepción es el as natural, el cual, a pesar de ser derivado del petróleo, se le denominan asoductos a sus tuber2as por estar en estado aseoso a temperatura ambiente.
