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de la ecuacion anterior si se fija L se puede conocer D.

Sin embargo, las referencias (1) Y (6) plantean que el criterio para determinar el diametro del tubo de combustion no debe ser el flujo de calor sino la densldad de calor a liberar ( Heat ­Release Density) definida como la cantidad de calor generada en el quemador dividida por el area transversal del tubo de combustion , 0 sea I •

IQr Densidud de calor u/iherar = .)

7[ D- 14

y que para el caso de tubos de combustion con combustion natural, 0 sea cuando el aire entra de manera natural al quemadero, este valor no debe ser mayor de 21 OOO/hrlpulg 2

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sea que el diametro mlnimo del tubo de combustion debe ser

2 Qr Q, d (pu]o)= . . . = (2 .55) 111111 o · 2 1000*7[1416500

Cuando la combustion en el tubo de combustion es forzada , 0 sea el aire es forzado hacia el quemadero con un ventilador, la densidad de calor a liberar puede ser mayor dependiendo de la capacidad del ventilador y por 10 tanto se podran usar diametros menores del tubo de •combustion .

EI tamafio del recipiente del tubo de combustion depende del volumen de fluido a calentar, de las caracterlsticas termicas de este y de los requerimientos de calentamiento .

2.3. UNIDADES DE SEPARACION A BAJA TEMPERATURA (UNIDADES LTX)

Las unidades L TX cumplen con varias funciones cuando s~ usan en el 1ratamiento del gas eo.tre tas cuales se puedemencrCJncIr carentamiento despues de una expansi6n, remocion de agua-i; establlizacion del cQnpensaoo Se usan basicamente cuando es necesario apllcar reClDcci6n de presion al gas y a ralz de esto, por el enfriamiento que acompafia la expansion, se presenta condensacion y formacion de hiaratos.

La figura 10 es un esquema de un tipo de unidad L TX. EI fluido que viene a alta presion si trae un contenido alto de liquido, se hace pasar por un separador de alta presion donde se separan la fase liquida y gaseosa EI gas se hace pasar por el serpentin del separador de baja temperatura donde calentara el fluido que 10 rodea el cual es Ifquido (condensado y agua) e hidratos. Luego de salir del separador de baja temperatura por la Ifnea del serpeflUn, el gas sale un 'poco mas frio pero aun a presion altayse hace pasar PQr~un irJt~,rcamtilador de calor para calentar un poco. el gas residual que esta saliendo del separador. Despues del intercambiador, el gas pasa por un reductor de presion donde sufre una expansion brusca que trae como consecuencia un enfriamiento adicional que ocaslonara la condensacion y formacion de hidratos

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EI gas que sale de esta unidad L TX, dependiendo de su composicion puede estar listo para enviar al gasoducto 0 debera ser enviado para deshidratacion, endulzamiento y remocion de hidrocarburos Ifquidos.

75

Bibliogl

GAS R ESIDUAL 1-. Arno Pobre 0,1000 LPC Han

Hou 2-. Gas ,A

Entrada de Gas a 2,000 - 3000 IPC

10°F por Encima de Temperatura de Hidratos

0° a 20°F

Temp. Suficiente para formar Hidratos (Aprox. 120°F)

L Conden'ado Y a9"a

Separador de Alta Presion

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PrOfE 4-. British

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Figura 10. Esquema de un Separador de Baja Temperatura (lJnidad LTX)

76

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~nsado y agua

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lsado

Agua

'X)

Bibliografia.

1-. Arnold , K And Stewart, M "Surface Productions Operations". VoL2 (Design of Gas ­Handling Systems and Facilities),Chaps. 2-3, Gulf Publishing Company Book Division, Houston, TX, USA, 1989.

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Heaters", SPEPE 08/88 , Pag . 305.

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3-. SEPARACION DEL GAS

EI primer paso en el tratamiento del gas al lIegar este a superficie es removerle los liquidos y solidos que pueda tener. Del separador se espera que el gas salga seco y en condiciones de ser sometido a los procesos de tratamiento que se haya decidido aplicarle, tales como deshidratacion, compresion, remocion de liquidos (LPG), etc, y que el liquido se pueda liberar todo el gas que tenga atrapado; pero 10 mas importante es que el gas salga seco. Este proceso se realiza en recipientes conocidos como separadores.

3.1 SEPARADORES

Un separador es un recipiente que trabaja a presion y cuya funcion es separar fase liquida de fase gaseosa. EI gas debe salir del separador completamente libre de fase liquida y el liquido debe salir completamente libre de fase gaseosa. En algunos casos en el separador se realiza separaci6n de fase gaseosa y dos fases liquidas (0 sea gas, petroleo y agua)

Los separadores se pueden clasificar de diferentes formas dependiendo del criterio que se tenga en cuenta para hacerlo, asi(4)

De acuerdo al numero de fase que separan:

Bifasicos separan gas - liquido Trifasicos separan gas - petroleo - agua

De acuerdo a su geometria:

Verticales Horizontales - pueden ser de uno 0 dos tubos Esfericos

De acuerdo a las condiciones de trabajo:

Separadores de presion alta Separadores de presion baja

• De acuerdo a su funcion mas importante • Separadores de agua libre. Conocidos como Free Water Knockout (FWKO) y su funci6n

es remover el agua libre de una mezcla de hidrocarburos. Flash Tank Oespresurizadores para bajarle la presion a sistemas de hidrocarburos liquidos y removerles el gas liberado.

• Separadores Especiales. Usados especial mente en el tratamiento del gas para removerle humedad 0 particulas solidas; cuando es para el primer caso se conocen como despojadores (Scrubbers) yen el seguno caso se usan separadores de filtros

• Separadores Generales y de Prueba. Los primeros reciben

La separacion que se presenta en un separador se debe a fenomenos fisicos como segregacion , fuerza centrifuga y adsorcion.

79

•

Para realizar adecuadamente el proceso de separacion, el separador, dependiendo del tipo y las caracteristicas de la produccion que esta manejando, debe poseer normalmente las componentes siguientes:

Seccion de separacion primaria.

Por ella entra el fluido al separador y ali i se presenta la separacion inicial del agua y el gas libres; en esta seccion la separacion es por segregacion y en la mayo ria de los casos ayudada por la aplicacion de fuerza centrifuga

- Seccion de separacion secundaria.

Por esta seccion pasa el gas inmediatamente despues de que se separa del liquido y en ella se espera que se libere de las particulas mas grandes de liquido que ha logrado arrastrar; aqui la separacion es por gravedad .

Seccion extractora de humedad.

Oespues de que el gas sale de la seccion secundaria aun lIeva particulas de liquido pero de tamano muy pequeno las cuales no se pueden separar facilmente por gravedad, por tanto el gas se hace pasar por la seccion extractora de humedad en la cual se pone en contacto con medios que tienen afinidad por el liquido y no por el gas; de esta forma las particulas finas de liquido quedan adheridas al medio y el gas se libera de elias. AI salir de esta seccion el gas busca la salida para abandonar el recipiente . En esta seccion la separacion es por adsorcion y las particulas de liquido adheridas se van uniendo, aumentan de tamano y luego caen por gravedad hacia la seccion de acumulacion de liquidos.

Seccion acumuladora delliquido.

Ubicada en la parte Inferior del recipiente y en ella se retiene el Ifquido un cierto tiempo para que pueda liberarse de las burbujas de gas que se han venido atrapadas en eL Cuando el separador es trifasico en esta seccion se presenta la separacion del petroleo y el agua. Ademas de las dos funciones antes mencionadas, en esta seccion la presencia de un colchOn de liquido garantiza que el gas no se escape por la linea de drenaje del liquido.

Sistema de control.

Fundamentalmente son mecanismos que garantizan que el recipiente este trabajando a una presion constante , presion de operacion , y que el nivel de liquido se mantenga a una altura con stante. EI sistema consta de un control de presion y un control de niveL Ademas el recipiente posee dispositivos de seguridad por alta presion los cuales entran a operar cuando la preSion del separador empieza a estar bastante par encima de la presion de operacion; estos dispositivos son la valvula de alivio y el disco de seguridad .

- Accesorios.

Son dispositivos que no los lIevan todos los separadores sino que en algunos casos , dependiendo del tipo de separador y las caracteristicas de produccion, se lIevan para hacer mas efectiva la separacion y mejorar el funcionamiento y control del separador; entre estos accesorios se pueden mencionar elementos giratorios 0 placas de dispersion para mejorar la separacion primaria, bafles de separacion de la seccion acumuladora de liquido y la seccion de gas, rompedores de vortices, conos y boquillas para la remocion de arena , etc.

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3.2 Descripcion de Separadores(1)

Como ya se menciono, los separadores de acuerdo a su geometria pueden ser verticales, horizontales 0 esfericos y cada uno de ellos tiene sus ventajas y desventajas; por otra parte, cualquiera que sea el tipo, en el se puede identlficar los diferentes componentes que se mencionaron en la seccion anterior.

Separadores Verticales.

La Figura 11 muestra el esquema de un separador vertical. En el el fluido entra al recipiente por un punto intermedio y lIega a un elemento degasificador cuya funcion es distribuir el chorro de fluido para facilitar la separacion primaria de gas y liquido, esta es la zona de separacion primaria. De esta zona el gas liberado empieza a ascender y al hacerlo muchas de las particulas de Hquido, las mas grandes, se van cayendo debido a su peso, esto ocurre en la seccion de separacion secundaria . Cuando el gas va Ilegando a la parte superior del recipiente debe pasar por un dispositiv~ , cuya funcion es que al gas establecer contacto con el las particulas de liquido que aun no se han separado del gas por ser de tamano bastante reducido, se Ie adhieran y el gas ya completamente libre de liquido, 0 sea un gas seco, pueda buscar la salida del recipiente. La salida del gas del recip iente es controlada por la valvula de contrapresion. Elliquido que se separa del gas en la seccion de separacion primaria se va al fonda del recipiente y alii es retenido durante un determinado tiempo, para permitir que las burbujas de gas que se vinieron atrapadas en el liquido alcancen a separarse; esta es la seccion de acumulacion de liquidos. La salida del liquido del recipiente es controlada por el control de nivel con flotador. En algunos casos para mantener una superficie liquida estable, se instala un bafle conico que separa la superficie del liquido de la seccion de separacion primaria .

Ventajas y Desventajas del Separador Vertical :

EI separador vertical es bueno para manejar problemas de arena y solidos, ocupa menos espacio y maneja mas facil problemas de produccion inestables.

Las principales desventajas del separador vertical son

Dificultad para manejar relaciones gas-liquido altas Problemas de mantenimiento Dificultades de trans porte

Separadores Horizontales.

Se usan cuando se necesita manejar relaciones gas-liquido altas. La Figura 12 muestra esquemas de dos tipos de separadores horizontales que presentan algunas diferencias en cuanto a su configuraci6n interna. En ambos casos el fluido entra por un extremo del recipiente y choca contra un elemento, que en la Figura 12a rota al recibir el impacto y de esta manera Ie aplica fuerza centrifuga al fluido, pero como el liquido es mas pesado que el gas es impulsado con mas fuerza; en la Figura 12b el elemento distribuye el chorro de fluido 10 cual tambien ayuda a la separacion .

EI gas luego de ser separado se hace pasar por una serie de placas paralelas las cuales cumplen con dos funciones una es rectificar el fluido para hacerlo menos turbulento y de

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