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Marzo 2010


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Contenido

Definición

Principios de separación

Descripción de un separador

Funciones de un separador

Clasificación de los separadores

Descripción de los internos de un separador

Separadores Verticales Vs. Separadores Horizontales


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Problemas operacionales que presentan los separadores

Diseño de los separadores


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Separadores

Definición.

Es un cilindro de acero que por lo general se

utiliza en los procesos de producción,

procesamiento y tratamiento de los

hidrocarburos para disgregar la mezcla en

sus componentes básicos, petróleo y gas.Adicionalmente, el recipiente permite aislar

los hidrocarburos de otros componentes

indeseables como la arena y el agua.


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Separadores


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Principios de Separación

En los campos petroleros los

efectos de separación más

usados son:

En el procesamiento de

gas los efectos más usados son:

Fuerzas de Gravedad

Fuerza Centrífuga

Cambios en la Cantidad de Movimientos

Fuerzas Electrostática.

Absorción

Adsorción


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Fuerzas de

Gravedad

Fuerzas

Centrífugas

Filtración

Cambios en la Cantidad de

Movimiento


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Fuerza de Gravedad

Las gotas de líquido se separan de la fase gaseosa, cuando la fuerza

gravitacional que actúa sobre las gotas de líquido es mayor que la fuerza de

arrastre del fluido de gas sobre la gota.


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Separador vertical FKW


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Fuerza Centrífuga

El separador centrífugo funciona mediante el efecto de la fuerza

centrífuga. El agua contaminada con sólidos e hidrocarburos/aceites se

inyecta tangencialmente a lo largo de la circunferencia del estanque

cilindro-cónico para permitir la separación de las partículas pesadas. El

aceite libre es retirado de la superficie del estanque y se almacena en el

acumulador de hidrocarburo. Las partículas que pueden precipitar

sedimentan al fondo del estanque, desde aquí son drenadas a un filtro

de bolsa de fácil reemplazo.


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Opcionalmente se puede incluir inyección de ozono, control de pH,

aplicación de agentes coagulantes/floculantes con el objeto de

aumentar la flotación de aceites y la precipitaciónde sólidos.


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Cambios en la Cantidad de Movimientos(Momentum Lineal )

Los fluidos con diferentes densidades tienen diferentes momentum. Si una

corriente de dos fases se cambia bruscamente de dirección, el fuerte

momentum o la gran velocidad adquirida por las fases, no permiten que la

partículas de la fase pesada se muevan tan rápidame nte como las de la fase

liviana, este fenómeno provoca la separación.


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Fuerzas Electrostáticas

Consiste en someter la emulsión a un campo eléctrico ntenso,i generado por la aplicación

de un alto voltaje entre dos electrodos. La aplicación del campo eléctrico sobre la

emulsión induce a la formación de dipolos eléctricos en las gotas de agua, lo que origina

una atracción entre ellas, incrementando su contacto y su posterior coalescencia. Como

efecto final se obtiene un aumento del tamaño de las gotas, lo que permite la

sedimentación por gravedad.


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Movimiento de una gota de aguaentre dos electrodos de polaridaddual.

Deshidratador Electrostático


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Coalescencia

Las gotas muy pequeñas no pueden ser

separadas por gravedad. Estas gotas se

unen por medio del fenómeno de

coalescencia, para formar gotas

mayores, las cuales se acercan lo

suficientemente como para superar las

tensiones superficiales individuales y

poder de esta forma separarse por

gravedad.


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Separación por coalescencia


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Absorció n

Este es uno de los procesos de mayor utilidad en la industria del gas natural. El

proceso consiste en remover el vapor de agua de la corriente de gas natural,

por medio de un contacto líquido. El líquido que sirve como superficie

absorbente debe cumplir con una serie de condiciones, como por ejemplo:

• Alta afinidad con el vapor de agua y ser de bajo costo,

• Poseer estabilidad hacia los componentes del gas y bajo perfil corrosivo

• Estabilidad para regeneración

• Viscosidad baja

• Baja presión de vapor a la temperatura de contacto,

• Baja solubilidad con las fracciones líquidas del gas natural


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• Baja tendencia a la formación de emulsiones y producción de espumas.

Los glicoles y el metano son los líquidos de mayor uso en la deshidratación del

gas natural. El metanol, como agente deshidratantes es de alto costo.


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Adsorció n

La adsorción es el proceso mediante el cual un sólido poroso (a nivel

microscópico) es capaz de retener partículas de gas en su superficie tras

entrar en contacto con éste.

Una de las aplicaciones más conocidas de la adsorci ón en el mundo

industrial, es la extracción de humedad del aire comprimido. Se consigue

haciendo pasar el aire comprimido a través de un lecho de alumina activa u

otros materiales con efecto de adsorción a la molécula de agua. La saturación

del lecho se consigue sometiendo a presión el gas o aire, así la molécula de

agua es adsorbida por la molécula del lecho, hasta su saturación. La


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regeneración del lecho, se consigue soltando al exterior este aire comprimido y

haciendo pasar una corriente de aire presecado a través del lecho.


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Descripción de un Separadorr

Un separador consta de las siguientes secciones :


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Un separador consta de las siguientes secciones :

Separación primaria

Comprende la entrada de la mezcla crudo-agua-gas. La separación en

esta sección se realiza mediante un cambio de dirección de flujo. El

cambio en la cantidad de movimiento de las fases a la entrada del

separador genera la separación gruesa de las fases. Esta zona incluye las

boquillas de entrada y los ditamentos de entrada, tales como deflectores ó

distribuidores.


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El deflector separa el petróleo y el gas al forzar cambios en dirección y velocidad en la corriente de flujo.

El ingreso ciclón logra el mismo resultado con la fuerza centrifuga


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Descripción de un Separador

Separación secundaria

Está representada por la etapa de separación máxima de líquido por

efecto de gravedad. En esta sección las gotas se separan

principalmente por la gravedad por lo que la turbulencia del flujo debe

ser mínima. Para esto, el separador debe tener suficiente longitud. En

algunos diseños se utilizan veletas o aspas alineadas para reducir

aún más la turbulencia, sirviendo al mismo tiempo c omo superficies

colectoras de gotas de líquido.

La eficiencia de separación en esta sección, depende principalmente

de las propiedades físicas del gas y del líquido, del tamaño de las


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gotas de líquido suspendidas en el flujo de gas y del grado de

turbulencia.

.


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Sección de extracción de niebla:

En esta parte del separador se utilizan el efecto de

choque y/o la fuerza centrífuga como mecanismos de

separación. Mediante estos mecanismos se logra quelas pequeñas gotas de líquido, se colecten sobre una

superficie en donde se acumulan y forman gotas más

grandes, que se drenan a través de un conducto a la

sección de acumulación de líquidos o bien caen contra

la corriente de gas a la sección de separaciónprimaria.

El dispositivo utilizado en esta sección, conocido como

extractor de niebla, está constituido generalmente por


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un conjunto de veletas o aspas; por alambre

entretejido, o por tubos ciclónicos.


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Recolección de las fases líquidas

Está constituida por la parte inferior del separador que actúa como

colector, posee control de nivel mediante un flotador para manejar

volúmenes de líquidos obtenidos durante la operación.


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Funciones de los Separadoress

Las funciones que debe cumplir un separador son:

1. Hacer una primera separación de fases entre los hidrocarburos de la

mezcla.

2. Cuando el proceso de separación ocurre entre la fase gaseosa y

líquida, la función del separador será: Refinar el proceso de separación

mediante la recolección de partículas líquidas atrapadas en la fase

gaseosa, y partículas del gas atrapadas en la fase líquida.

3. Liberar parte de la fase gaseosa que haya quedado atrapada en la

líquida


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4. Descargar por separado la fase líquida y gaseosa, que salen del

separador, con el objetivo de evitar que se vuelvan a mezclar, lo que

haría que el proceso de separación sea de una baja eficiencia.


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Funciones de operación de los Separadoreses

Para que un separador pueda cumplir con sus funciones

debe satisfacer lo siguiente:

• Controlar la energía del fluido al entrar al separador

• Las tasas de flujo deben responder a ciertos rasgos de

volumen

• La turbulencia que ocurren en la sección ocupada por el

gas debe ser minimizada

• La acumulación de espuma y partículas contaminantes

deben ser eliminadas

• Las salidas de los fluidos deben estar previstas de los

controles de presión

• Las regiones de acumulación de sólidos deben tener

prevista la remoción de estas fases

• El separador debe tener válvulas de alivio


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• El recipiente debe estar provisto de manómetros,

termómetros, controles de nivel, etc.

• El separador debe tener bocas de visitas


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Clasificación de los Separadoress

Se clasifican en función de:

Número de fases a separar

Forma Geométrica

Ubicació n

Presió n de Operació n


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Separadores

Bifásic

os.

Separ

adores

Trifásic

os.

Separadores Tetrafásicos.

Separadores

Verticales

Separado

res

Horizontales Separadores

Esférico.

Separadores de Entrada,

Separadores en Serie, Paralelo

Separadores Tipo Filtro, Tipo Tanque de

Venteo (Flash), Tipo Centrífugo,

Separadores Tipo Depuradores

Separadores de goteo en línea

Torre de Destilación

Separadores de alta, media y baja presión


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Segú n las fases a separar

Separadores Bifásicos

Estos separadores, tiene como

principal objetivo separar

fluidos bifásicos, tales como

Gas y Petróleo, Agua y

Petróleo.


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Segú n las fases a separarr

Separadores Trifásicos

Losseparadores trifásicos

se diseñan para separar tres

fases, constituidas por el gas

y las dos fases de los líquidos

inmiscibles (agua y petróleo),

es decir, separar los

componentes de los fluidosque se producen en un pozo

petrolero.


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Separadores Trifá sicosos

Vista General del EquipoÁnodos de Sacrificio Sistema de Difusor de

EntradaDesmister desarenadores

Tubos de Fuego

BafflesSistema de

Desarenadores


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Segú n las fases a separarar

Separadores Tetrafásicos

En cuanto a losseparadores

tetrafásicospodemos decir que

en los mismos se ha previsto

adicionalmente, una sección para

la sección de espuma que suele

formarse en algunos tipos de

fluidos


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Segú n la forma Geométricaa

Separadores Verticales

a) Placa desviadora

b) Demister

c) Sección de recolección de

líquido del Demister

d) Canducto de drenaje del

demister

Gas

Lí quido


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Separadores Horizontales


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Separadores Esféricos

Este diseño puede ser muy eficientede punto de vista de contención de

presión, pero debido a su capacidad

limitada de oleada líquido y

dificultades con la fabricación


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Segú n la Ubicacióónn

Separadores de Entrada

Estos equipos están ubicados a la

entrada de la planta, para recibir

los fluidos en su condición original,

cruda; obviamente en este caso

será necesario esperar la

posibilidad de recibir impurezas enel fluido


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Segú n la Ubicaciónn

Separadores en Paralelo

Estos separadores que están

colocados en paralelo. En este

caso la separación se realiza en

forma simultánea


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Separadores en Serie

Gas

T1,, P1

T2,, P2

Petróleoó Ta, Pa


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Depuradores de Gas

La principal, función del depurador es

remover los residuos líquidos de una

mezcla, que tiene predominio de partículas

gaseosas, para ello en su diseño tienen

elementos de impacto para remover las

partículas líquidas.


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Depuradores de

Gas


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Separadores Tipo Filtro

Este tipo de separador, por lo

general tiene dos

compartimientos. Uno de ellos esun filtro coalescente, el cual se

utiliza para la separación primaria

del líquido, que viene con el gas.

Mientras, el gas fluya a través de

los filtros, las partículas pequeñas

del líquido, se van agrupado, paraformar moléculas de mayor

tamaño. Una vez que la moléculas

se han hecho de mayor tamaño,

son con cierta facilidad empujadas


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por la presión del gas hacía el

núcleo del filtro, y por ende

separadas del gas


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Separadores Centrífugos

Estos separadores se

utilizan para separar

partículas sólidas y

líquidas de la corriente

de gas


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Torre de Destilació n

Este envase permite separar un fluido envarios componentes de composiciones

deseadas. Para ello se utilizan procesos de

equilibrio térmico basado en las constantes

de equilibrio líquido- vapor. Por lo general,

las torres de destilación poseen platos en

los cuales se establecen flujos en dos

direcciones el gas en ascenso y el líquido

en descenso.


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Separadores Tipo Tanque de

Venteo.

Estos son separadores que seutilizan para separar el gas que se

produce cuando se reduce la

presión del líquido.


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Tipo de Goteo en Línea

Estos equipos se instalan en tuberías quemanejan fluidos con una alta relación

Gas- líquido El objetivo es remover el

líquido libre y no necesariamente todo el

líquido contenido en la corriente gaseosa.

Luego, los equipos de goteo en línea

permiten la acumulación y separación del

líquido libre.


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Segú n la Presión de Operaciónn

T1,, P1

T2,, P2

Petróleoó T3,, P3 Ta, Pa

Condensado

(+Gas) (40-60ºAPI)


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Separadores Horizontales

Ventajas Desventajas

Por lo normal se emplean cuando la

relación gas- líquido es baja.

Requieren de poco espacio vertical

para su instalación.

Requieren menor diámetro que un

separador vertical, para una capacidad

dada de gas.

Manejan grandes cantidades de

líquido, optimizando el volumen de

operación requerido.

Cuando existen variaciones a nivel de

la fase pesada afectan la separación

de la fase liviana.

Ocupan mucho espacio horizontal.

Es difícil la remoción de sólidos

acumulados.


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Separadores Esféricos

Ventajas Desventajas

Más compactos que los horizontales o

los verticales, por lo que se usan en

plataformas costa afuera.

Son más fáciles de limpiar que los

separadores verticales.

Los diferentes tamaños disponibles los

hacen el tipo más económico parainstalaciones individuales de pozos de

alta presión.

Tienen un espacio de separación muy

limitado.


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Descripción de los internos de unn

Separadorr

Deflectores

Se emplean para producir un cambio

en la cantidad de movimiento o de

dirección del flujo de la corriente deentrada, y así producir la primera

separación mecánica de las fases.


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Deflectores


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Separadorr

Distribuidores de entrada

Tienen ranuras ú orificios, por los

cuales salen las dos fases a una baja

velocidad. Ayudan a distribución pareja

de las fases del área disponible de

flujo, que favorece a la separación de

las mismas.

Ciclones

La separación mecánica se efectúa por

la fuerza centrifuga que actúa sobre

las partículas al provocar el


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movimiento giratorio sobre la corriente

de alimentación.


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Separadorr

Eliminador de niebla tipo malla

Retienen las partículas líquidas hasta que

adquieren un tamaño suficientemente grande

como para que el peso supere tanto la tensiónsuperficial como la acción de arrastre

producida por el gas.

Eliminador de niebla tipo aleta

Consisten en un laberinto formado por láminas

de metal colocadas paralelamente, con una

series de bolsillos recolectores de líquido


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Separadorr

Eliminador de niebla tipo Ciclón

Producen la separación debido a un cambio

en la cantidad angular de movimiento de la

corriente bifásica.

Rompe vórtices

Es bueno incluirlos en los separadores para

prevenir que se desarrolle un vórtice cuando

la válvula control de líquidos esta abierta.


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Ayuda a prevenir que el gas sea nuevamente

arrastrado.


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Separadorr

Placas rompe espumas

Consiste en una serie de placas paralelas

longitudinales direccionadoras del flujo,

colocadas en la zona de retención de

líquidos de los separadores horizontales.

Estas placas evitan que las burbujas de

gas que ascienden a través del líquido

colapsen y produzcan la agitación

necesaria para formar la espuma.

Rompe olas

Para evitar la propagación de las

ondulaciones y los cambios de nivel en

d ó l d l d d


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dirección longitudinal que son producidos

por la entrada súbita de tapones de líquido

dentro del separador.


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Separadorr

Tuberías internas

Pueden ser adecuadas tanto para los

separadores verticales y horizontales. Para

eliminar las impurezas que se depositan en

el equipo durante su operación o para

desplazar a los hidrocarburos antes de

proceder a la apertura del recipiente

SISTEMA DE SAND JETDETALLES

BOQUILLAS DE

INYECCION

TUBO COLECTOR DE RESIDUOS

MANIFOLD


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Problemas de Operación de loss

Separadoress

Crudos espumosos

Presencia de arenas

Parafinas

Emulsiones

Corrosión


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Separadoress

Crudos espumosos

Dificultad para controlar el nivel del líquido.

Problemas en la separación del líquido del gas.

Probabilidad que el gas y el líquido salgan del

separador junto con la espuma y con ello causarconsiderables pérdidas económicas.


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Separadoress

Presencia de arenas

Taponamiento de los dispositivos

internos del separador.

Erosión, corte de válvulas y líneas.

Acumulación en el fondo del separador.

SISTEMA DE SAND JET

DETALLES

BOQUILLAS DE

INYECCION


MANIFOLD


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Separadoress

Parafinas

La parafina en los separadores de petróleo y gas reduce su

eficiencia y puede hacerlos inoperables llenando parcialmente el

recipiente y/o bloqueando el extractor de mezcla y las entradas defluido. Puede ser removida efectivamente utilizando vapor o

solventes.

Emulsiones

La presencia de emulsiones crea problemas en los separadores de 3fases. Se pueden usar los delmulsificantes para romper la emulsión.

Corrosión

Losfluidosproducidosdelpozopuedensermuycorrosivosycausar


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Los fluidos producidos del pozo pueden ser muy corrosivos y causar

la falla temprana del equipo. Los dos elementos más corrosivos son

Dióxido de Carbono y el Sulfuro de Hidrogeno.


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Problemas operacionales típicos aa

tomar en cuenta en el diseñoo

Formación de espuma

Se observan en mezcla vapor–líquido o vapor–líquido–líquido. El métodomás económico de eliminar el problema es incorporar deflectores deespuma, agregar longitud extra al recipiente o usar aditivos químicos.

Flujo de avanceAlgunas lineas de flujo bifásico muestran la tenden cia a un tipo de flujoinestable, de oleaje, que se denomina flujo de avance. Obviamente lapresencia del flujo avance requiere incluir placas rompe olas en elseparador.

Materiales pegajosos

Tal es el caso de crudos parafinosos, pueden presentar problemasoperativos, debido al ensuciamiento o incrustación de los elementosinternos. Para controlar este inconveniente comúnme nte se utilizanaditivos químicos.

Presencia y acumulación de sólidos

Puedesercontroladasinstalandotuberíasdelavado(siaplica)boquillas


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Puede ser controladas instalando tuberías de lavado (si aplica), boquillasde limpieza por inyección de líquidos, boquillas de remoción de sólidos,inclinación de recipientes horizontales, aberturas para la limpieza etc.

P á I i ll


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Pará metros que Intervienen en elel

Diseño de los Separadoress

ASPECTOS A EVALUAR

a.- La energía que posee el fluido al entrar al separador, debe de ser controlada

b.-Las tasas de flujo, tanto de la fase líquida, como de la gaseosa, deben deencontrarse dentro del rango establecido por el separador. Si, esto se cumple se

puede asegurar que el fluido es controlado por las fuerzas de gravedad, las cuales

actúan sobre el fluido y se establece un equilibrio interfásico líquido- vapor

c.- Las turbulencia que ocurren fundamentalmente en la sección ocupada por la fase

gaseosa, debe de ser minimizada, antes que cause problemas en el proceso deseparación, y por ende problemas a la hora de evaluar la eficiencia.

d.- La acumulación de espuma y contaminantes debe de ser controlada.

e-Lassalidasdelseparadordelasfaseslíquidasygaseosasdebenderealizarse


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e. Las salidas del separador de las fases líquidas y gaseosas, deben de realizarse

de tal forma, que no vuelvan a encontrase. Además a la salida de los fluidos del

separador debe de tener controles, de presión y de nivel de los fluidos.

P á t It i ll


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Pará metros que Intervienen en elel

Diseño de los Separadoress

ASPECTOS A EVALUAR

f.- En el separador se debe tener prevista la eliminación de partículas sólidas,

cuando estas se hayan acumulado

g.- En el separador se tiene que tener prevista el control de la presión, para lo cual

es recomendable la instalación de válvulas de alivio . También se recomienda

instalar manómetros, termómetros, controles de nivel,boca de visitas, de tal forma

que se pueda revisar en forma rápida el separador.

h.- Para el correcto diseño de un separador se deben conocer y manejar los

parámetros que afectan el comportamiento del sistema a separar. Se deben

analizar exhaustivamente las propiedades del fluido, las cuales derivan en el

Comportamiento de las fases. Se debe tener en cuenta que tanto las propiedades

delgas,comolasdellíquidoactúandentrodelseparador,yactúanenforma


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del gas, como las del líquido actúan dentro del sepa rador, y actúan en forma

directa sobre el diseño del separador.


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Pará metros que Intervienen en el Diseño dee

los Separadoress

Servicio a prestar

Es muy importante tener en cuenta, que el comportamiento de una gota de fluido en

estado líquido, estará en función del tipo de separador a utilizar. Es decir, que una

gota líquida en un separador de posición vertical tendrá un comportamiento diferente,

que si el separador fuera de posición horizontal.

Separador Separador

Vertical Horizontal

FuerzasDell Gas

Flotaciónlión

Gravedad

Resultantel


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los Separadoress

Composición del fluido que se va a separar:

Para un correcto diseño se debe manejar en forma clara el concepto de

equilibrio de fases, separación instantánea, ya que será la única

manera, en que se pueda manejar la cantidad de líquido y gas a separarbajo las condiciones de presión y temperatura de operación.

.


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Diagrama de Fases


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los Separadoress


Para evaluar el funcionamiento de un sistema de separación en etapas, es necesario

efectuar cálculos de equilibrio vapor- líquido y de balance de materiales en cada etapa

de separación. Esto permite conocer las cantidades de gas y de líquido separadas encada etapa, así como los parámetros necesarios para s eleccionar las presiones de

separación óptimas para los fines que se pretendan.

Constantes de Equilibrio (Keq).

a.- Ley de Raoult.

b.- Ley de Dalton,

Composición de las fases


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los Separadoress


CALCULOS DE LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO

1.- En Base a la Presión de Convergencia:

Este parámetro puede definirse, como la presión a la cual todos los valores de la

constante de equilibrio vapor- líquido tienden a la unidad a la temperatura del

sistema. Esto significa, que es la presión para un sistema a una temperatura dada,

cuando ya no es posible la separación de las fases gaseosas y líquidas.

2.- En Base a la fugacidad:

La fugacidad (f) es una forma común para expresar la (KI). La fugacidad es un

concepto termodinámico difícil de definir en términos físicos. Es una función de

energía libre.

3.- En Base a Ecuaciones de Estado:

Estasecuacioneshansidoutilizadasenmuchostrabajosdeingenieríaengeneral;


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Estas ecuaciones han sido utilizadas en muchos trabajos de ingeniería en general;

en la ingeniería petrolera se han aceptado como una herramienta bastante útil para

diagnosticar el comportamiento de fases de los fluidos.

P á I lD d


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los Separadoress

Presión y temperatura de operación.

Afectan la operatividad del separador, además que i nfluyen en

forma directa en la mayoría de los otros parámetros , que definen

la eficiencia del proceso de separación.

A la presión óptima se obtiene:

a.- Máxima producción de petróleo

b.- Máxima gravedad API del crudo

c.- Mínima relación gas - petróleo

d Mínimofactorvolumétricodelpetróleo


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d.- Mínimo factor volumétrico del petróleo

P á t It i lDiñ d


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los Separadoress

Velocidad critica del gas:

Velocidad máxima del gas a la cual las fuerzasrzas dede

gravedad controlan el movimiento del gas,, yy porpor

consiguiente promueve la caída de las gotas del líquidolíquido..

V C = K r L - r gr

g

ρL: densidad del Líquido en condiciones de operación, lbs/pie3

ρg: densidad del gas en condiciones de operación, lbs /pie3

K: Constante de Souders y Brown


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P á t It i lDiñ d


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los Separadoress

Constante de Souders y Brown (K):

Es el valor que acerca o aleja las predicciones del funcionamientoento realreal

deldel sistema. Se adapta de acuerdo a las mejoras tecnoló gicas

introducidasucidas aa loslos diseños.

Consideraciones:a.- K = 0,35 a 100 lpcm, y disminuye 0,01 por cada 100 lpcm(Asociaciónsociación dede Productores y Procesadores de Gas de E.U.A).

b.- Depende de la relación tasa másica del líquido y del gas en elel

separadorseparador (Wll /Wg).

Separadores (Wll /Wg) < 0,1K = 0,35

Verticales 0,1 1,0K = 0,2

Separadores 04


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Separadores 0,4 < K < 0,5

Horizontales

P á t It i lDiñ d ll


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Pará metros que Intervienen en el Diseño de loslos

Separadoresres

Consideraciones separadores horizontales:

2,5 < L/D < 4,0 K = 0,404,0 < L/D < 6,0 K = 0,50

L/D > 6,0 K = 0,50 [L/L ]0,5,5

base

L: longitudli dell separador (minin.. 7,5,5 pies)pies)

D: diámetroi dell separador (pies)i

“K varía de acuerdo con los diferentes diseñadores o fabricantes”

Separadores NATCO; PEERLES EPRCO (0,125


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Horizontales r g r g 20 r g 20

ParámetrosqueIntervienenenelDiseñodeloslos


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Separadoreses

Velocidad Critica del Gas (con espuma):Es necesario asumir consideraciones para tomar en cuenta latendenciaencia aa lala formación de espuma.a.- asumir V /10.

diseñoi

Velocidad de diseño según CE-Natcotco

P r e s i ó n d e o p e r a

c i ó n ( l p c m )

600

400

200100

80

60

40

20CrudoEspumoso

C Convencio


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rudo

nal

..3 ..4 ..6 ..81 2 4 6 8 10 20 4040

Velocidad de diseño (pies/seg)

ParámetrosqueIntervienenenelDiseñodee


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los Separadoress

Tasa de flujo volumétrico del gas:

P T Q = QCN

CN

( Z )

P T CN

r g

=(P )(g g )(28,9625)

(10,732)(T )( Z )

Área de la sección transversal para el flujo de gass::

Velocidad Crítica (Vc)Caudal (Q) (m/s)

(m3

/s)


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Q

= Amin.g

Vc



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Separadoresres

Determinación diámetro interno del separador:r:

Para los Separadores Verticales:

D =

4 * A

pSe redondea al diámetro comercial, por arriba, máscercano.

Para los separadores Horizontales:

Procedimiento de Tanteo: se asume un valor de la relación Leff/D

Asumir un diámetro y a partir de la relación F24 Leff/D calcular la


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y p

Longitud y luego calcule el área vertical entre elNBBL y el NAAL

ParámetrosqueIntervienenenelDiseñodelosos


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Pará metros que Intervienen en el Diseño de losos

Separadoreses

Determinación de la tasa volumétrica de liquido:o:

Para los Separadores Verticales y Horizontales:

Qliq = Wl

r lQliqliq: tasa Volumétrica de Liquido, pie

3 /s

ρL: densidad del Líquido en condiciones de operación,, lbs/pielbs/pie33

Wll: Tasa másica liquida, lb/s

Determinación del volumen de retención de liquido:ido:

Para los Separadores Verticales:

Vret = 60 *Qliq *Tret Vret: Volumen de Retención,ó, pie

3

Tret: Tiempo de Retención,ó, m

Qliqliq: Tasa Volumétrica de Liquido,, pie3 /s

Para los Separadores Horizontales: Suponer una longitud L

costurastura – –aa – – costura de un recipiente. Las longitudes comunes

comienzan concon 2,252,25 mm (7,5 pie) y aumentan

en incrementos de 75 cm (2,5 pie).

Vret = Al * L Vret: Volumen de Retención,ó, pie 3

L l it d d l d i


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L: longitud del separador,, pieAl: Area disponible para el liq,,

pie2



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Separadoresres

Determinación del tiempo de retención del liquido:ido:Esta parte se diseña sobre la base del lapso que un pequeño volumen del líquidopermanece en el separador, el cual se denomina tiempo de retención y debe ser tal que

permita la salida del gas atrapado en el fluido. Para unSeparador Trifásico, el tiempo de

retención debe ser suficiente para hacer posible la separación del crudo en el agua yviceversa.

Ecuación de StokesStokes::

100100--300300 micronesmicrones

V P = (18,5)( D2 )(r - r )

P12

m

1 micronron == 1010--44 cmcm

d

t =d max.


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t reten. = V P



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Separadoresres

Determinación del tiempo de retención del liquido::

Consideraciones de Diseño:

1.- Volumen de operación

2.- Tiempo de residencia de operación

3.- Tiempo de respuesta o de intervención del operad

or 4.- Volumen de emergencia5.- Nivel bajo–bajo de líquido



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sq s ss

Separadoresres

Salidali de gass

Entradat de fluidofli

Petróleotl

NAALAAL

NALAL

NBLNBL

NBBLNBBL

Salidali de Crudo



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q

Separadoresres

Tiempo de residencia de operación



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Separadoresres

Determinación del tiempo de retención del liquido:ido:

Para los separadores verticales dos fases:

• treten..=1,5 min., para destilados y petróleo crudo con gra vedadd ≥≥ 40ºAPI40ºAPI..

• treten..=3 min., para petróleos crudos espumosos con graved adad

APIAPI entreentre 25 y 40º.

• treten..=5 min., para petróleos crudos espumosos con graved add


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fasesfases líquidas. Los separadores verticales no trabajan bien enservicioicio dede trestres fases, de modo

que siempre que el espacio lo permita deberán usarseseparadoresseparadores horizontales.



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q

Separadoresres

Determinación del tiempo de retención del liquido:ido:

Para los separadores horizontales de dos fases:

Vl Tret: Tiempo de Retención, s

t reten.

= Vl: Volumen de Retención de Liquido, pie3

60 *Ql 3

Ql: Tasa volumétrica de Liquido , pie/s

Ajustar (L), cuando sea necesario, para que de una relación (L/D) entre2,5 y 6 Este es el rango aceptado por la Norma PDVSA. Para

separadores Horizontales bifásicos.



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Separadoresres

Determinacion de las boquillas de procesos

Boquilla de entrada separador vertical y horizontal:

a.La boquilla de entrada debe estar aproximadamente a dos tercios de la

altura de la carcaza por encima de la costura inferior cabezal–carcaza.

b.La boquilla de entrada debe estar equipada con un dispositivo deflector

para “rotar” la entrada al separador, para una mejor desgasificación dellíquido.

c.Para determinar la velocidad permisible en la boquilla, de tal forma que

la mezcla entre en el separador, corresponde al 80% de la velocidad de

erosión. La experiencia indica, que la velocidad re al del fluido en la


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boquilla no debe exceder de un valor máximo igual a30 (P/s).



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Separadoresres

Determinacion de las Boquillas de Procesos

Boquilla de salida Líquidos y Gas del Separador Vertical y Horizontal:izontal:

Se determina en función de las recomendaciones esta blecidas por PDVSA



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Separadoresres

Determinacion de la altura en Separadores Verticalesrticales::

Para los Separadores Verticales Altura entre el NAAL - NBBL:

H NAAL- NBBL = Vrl

A

Hl: Altura de Liquido, pie

Vrl: Volumen de Retención de Liquido, pie3

A: Área de sección transversal, pie 2

Para los Separadores Verticales Altura entre el NAAL – FONDO::

H FONDO- NAAL = H NAAL- NBBL+ h NBBLLa distancia mínima desde el nivel bajo–bajo de líq uido, si se tiene uninterruptor y/o alarma de nivel bajo–bajo de líquid o, (o nivel bajo, si no setiene un interruptor y/o alarma de nivel bajo–bajo) , hasta la boquilla de

salida del líquido es 230 mm mínimo (9 pulg). Este criterio aplicará tanto parat b ti l h i tl


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tambores verticales como horizontales.



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Separadoresres

Determinación de la altura en separadores verticaleales:s:

Para los Separadores Verticales Altura entre el NAAL – Boquilla de Entrada:ada:

Separadores con entrada tangencial H NAAL- BOQUILLA = D +150mm(6")

Separadores sin entrada Tangencial

H NAAL- BOQUILLA

= dp

Para los Separadores Verticales Altura entre la Boquilla - Malla o líneaea tangentetangente superior:

Para el caso de tambores verticales sin entrada tangencial horizontal y sin malla, usar

un mínimo de 920 mm (aprox. 3.0 pies), o 0.5 veces el diámetro del tambor (lo que sea

mayor), entre la boquilla de entrada y la línea tangente superior ( hboq–tan ).

Para el caso de tambores verticales sin entrada tangencial horizontal y con malla, usar

unmínimode610mm(aprox2pies)o05veceseldiámetrodeltambor(loquesea


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un mínimo de 610 mm (aprox. 2 pies) o 0.5 veces el diámetro del tambor (lo que sea

mayor) entre la boquilla de entrada y el fondo de la malla ( hboq–Malla ).



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Separadoresres

Determinación de la altura en separadores verticaleles:s:

Altura total efectiva

Leff

= H fondo- NAAL

+ H NAAL - BOQUILLA

+ D p

+ H malla

+ E malla

+ H o

Salidali de gas

Entradat

de

fluidofli

Ho (distanciaiia entre ell topo de lala mallalla yy lala salidasalida deldel gas)gas)

EMALLA (espesor de lala malla)ll

H boquillailla - Mallalla

Dp

HNAAL--BOQUILLAI

HFONDO--NALL


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Salidali de Crudo

Pará metros que Intervienen en el Diseññoo


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de los Separadoreses

Internos recomendados según el tipos de separadodorr

Sit d C tl l S d


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Sistema de Control en los Separadoress

Sistemas de Control

Básicos

1.- Válvula de control de nivel.

2.- Válvula de control de

presión.

3.- Sistema de alivio.


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Separadores Trifásicosos

Domo Diferencial

Difusor de Entrada


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PLACA DEFLECTORA


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Domo de Pesión Diferencial


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Sand - Jet


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SISTEMA DE SAND - JET

SISTEMA DE SAND JET

DETALLES

BOQUILLAS DE

INYECCION


MANIFOLD


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Proceso Sand - Jet

LOUVA CHEK BAFFLE

SISTEMA DE SAND JET REMOCION DE RESIDUOS DE SUPERFICIE DETUBOS DE FUEGO

S d Tfá


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Ubicación Física de los Anodos

ANODOS


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ANODOS

S d Tifái


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Anodo de Sacrificio

RESISTENCIA

S d Tifái


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Demister de Gas

DEMISTER SALIDA GAS

S d Tifái


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Caja de Demister, Salida de gas

18” 18”

SALIDA DE GAS

16”

INGRESO 8 INGRESO 9”

GAS 8GAS

” ” 33”

32” 2” Diámetro

SALIDA

LIQUIDO

S d Tifái


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DEMISTER SALIDA DE GAS

TOPESALIDA

S d Tifái


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Baffles

ENTRADA CRUDO LOUVA CHEK BAFFLE SALIDA

GAS

OIL DIVERTER BAFFLE

HEAT RETAINER BAFFLE

OIL WEIR BAFFLE

SALIDA AGUA

SALIDA

PETROLEO


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S d Tifái


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Tubos de fuego desde el quemador

SeparadoresTrifásicosos


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Tipos de Lama

33986762-separadores-de-hidrocarburos. [downloaded with 1stbrowser].doc

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