8/18/2019 Clase IV Facilidades de Producción - Copia (2)
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F CIL
FACILIDADES DE PRODUCCIÓN
SEMESTRE I 2014
ALEX CUADRADO SALAZAR
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Características de Producción que Afectan la Se
Producción Inestable
Producción de Crudo EspumososPresencia de ParafinasPresencia de AguaPresencia de arenas
Presencia de Emulsiones
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Evaluación de la eficiencia de un separador
• Se pone el separador a operar a una tasa estable pero baja y que no presen
líquido por parte del gas ni liberación de gas en el líquido que sale del separ
• Con la tasa y el nivel de líquido estabilizado en el separador, se sube el ni
hasta que se presente arrastre de líquido por el gas, lo cual se podrá dete
nivel de líquido del despojador a través del cual se hace pasar el ga
separador, aumenta.
• Para la misma tasa disminuya el nivel de líquido hasta que se presente apor parte del liquido. Esto se detecta de la siguiente manera: Si una leve re
nivel de líquido no hace que aumente la tasa de gas en el segundo separa
envía el líquido que sale del separador bajo estudio y si un leve incremento
líquido no hace que disminuya la tasa de gas en el segundo separador, ent
arrastre de gas por parte del liquido. De esta forma se establece el nivel m
empieza a ocurrir arrastre del gas.
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Evaluación de la eficiencia de un separador (Co
• Se aumenta la tasa de operación en el separador y se repite el procedimiento. Esto se co
se encuentre que a una tasa dada el nivel de fluido al cual se presenta arrastre de liquido
de fluido al cual se presenta arrastre de gas. La tasa a la cual ocurre esto se conoce comoeficiente ( MER por sus iniciales en inglés).
• Graficando el nivel de líquido al cual se presenta arrastre del gas para cada tasa de operac
curva conocida como curva de arrastre, y la curva que se obtiene de graficar el nivel de
presenta arrastre de gas para cada tasa se conoce como curva de burbujeo; ambas curva
MER.
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Dimensionamiento de un separador
Velocidad de asentamiento
Tiempo de Retención
Relación de Esbeltez
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Dimensionamiento de un separador (Cont.)
Velocidad de asentamiento
La fuerza de arrastre que se aplica sobre la partícula está dada por la ecuación
2*
4**
22 vd C F
p
Da f
CD, Coeficiente d
adimensional, varia d
el tipo de flujo:
Re
24
N C D
Laminar
34,0324
2
1
ReRe
N
N C D
Turbulento
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Dimensionamiento de un separador (Cont.)Cuando se tienen partículas de líquido suspendidas en fase gaseosa se con
partícula está sometida a flujo turbulento
g d
F p f p
g **83
4 3
la máxima velocidad permisible en el fluidla fuerza de arrastre es igual a la fuerza
sea que en el caso de partículas de líquido
líquido se tiene:
d vd
N
F p p
f a
24
4
2
*
4
**
Re
24 322
vd N
pReRecordando Y reemplazando
18
2
g p p gd v
f pmd v
2810*87,2 Ecuación de Stok
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Dimensionamiento de un separador (Cont.)Cuando se tiene flujo turbulento la velocidad máxima permisible se obtiene
fuerzas de arrastre y fuerza debida a la gravedad.
2*
4**
22 vd C F
p
Da f
d F p f
p
g **83
4 3
21
**3
4
f
f p
D
p
g C
d
v
Despejando
Y en unidades practicas 0119,0
p
v
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Dimensionamiento de un separador (Cont.)
El valor de CD, cuando se trata de flujo turbulento se puede calcular usando las
aplicando un procedimiento de ensayo y error de la siguiente manera:
• Se supone CD = 1
• Se calcula v de
• Se calcula Nre
• Se calcula CD de
• Se comparan valores supuesto y calculado de CD, si no son iguales
procedimiento tomando como valor supuesto el calculado.
2
1
*0119,0
D
m
f
f p
C
d v
vd N
pRe
34,0324
2
1
ReRe
N
N C D
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Dimensionamiento de un separador Bifásicos.
Se debe considerar: Asentamiento de partículas liquidas atrapadas en gas y r
liquido para que las burbujas de gas escapen
SEPARADORES HORIZONTALES
Asentamiento
A
qv
g
g Tiempo gas en el recipiente
g
eff
rg v
Lt
Tiempo gas en el recipiente debe ser igual al tiempo requerido por una partíc
suspendida en la fase gaseosa.
g
eff
t v
L
v
d
2
1441*
2*4
86400
10***
520
7,14
0119,0
)12*2(
2
6
2
1
d
q P
ZT
L
C
d
d
CN
eff
D
m
f
f p
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Dimensionamiento de un separador Bifásicos (
SEPARADORES HORIZONTALES
2
11
**420
m
D
f
f p
CN eff
d
C q
P
ZT dL
d: Diámetro del separador
qCN: Tasa volumétrica de gas
Leff: Longitud efectiva del se
P: Presión de operación de
T: Temperatura de operaci
Capacidad al gas
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Dimensionamiento de un separador Bifásicos (
SEPARADORES HORIZONTALES
Retención.
L
LrL
qV t
eff L Ld V *
21*
4
2 rL d t *
4
2
y despejando d2Leff y usando unidades prácticas se tiene finalmente:
7,0
2 LrLeff
qt Ld qL: Tasa volumétrica de líquido, BPD
trL: Tiempo de retención del líquido, min
Capacidad al Liquido
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Dimensionamiento de un separador Bifásicos (
SEPARADORES HORIZONTALES
La longitud real del separador difiere de Leff, pues debe incluir el espacio requeinstalar los accesorios internos del recipiente. La longitud total del recipiente s
por Lss y es la longitud que hay entre las dos costuras en los extremos.
Cuando Leff proviene de la capacidad al gas se calcula.
1
d L L eff ss
Cuando Leff proviene de la capacidad al liquido se calcula. eff ss L L34
La relación de esbeltez se define por y para separado
debe estar entre 3 y 5 .)lg(
)(12
pud
Pies Lss RE
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El procedimiento para diseñar un separador horizontal bifásico es el siguiente:
Dimensionamiento de un separador Bifásicos (
SEPARADORES HORIZONTALES
1. Se supone diámetros y se calcula Leff de para
2. Para cada valor de Leff calculado en el paso anterior se calcula Lss de
3. Se supone un trL.
4. Se supone varios diámetro y para cada uno se calcula Leff de
5. Para cada valor de Leff calculado en los dos pasos anteriores se calcula Lss de
2
11
**420
m
D
f
f p
CN eff d
C q
P
ZT dL
L s
,0
2 rLeff
qt Ld
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Para cada tiempo de retención, trL, sé grafica Lss vs D y en el mismo pape
líneas correspondientes a relaciones de esbeltez de 3 y 5. Estas líneas delim
cada curva en las cuales para un tiempo de retención dado se cumple con
esbeltez. El paso final es entonces seccionar el tiempo de retención apropia
correspondiente buscar la combinación de diámetro y longitud Lss que esté
de RE de 3 y 5 y cumpla con las ecuaciones de capacidad al liquido y al gas.
Dimensionamiento de un separador Bifásicos (
SEPARADORES HORIZONTALES
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Dimensionamiento de un separador Bifásicos (
SEPARADORES VERTICALES
Asentamiento
144
1
*486400*520
106*7,14 2d
q P
ZT
A
q
v CN g
g
2
1
**0119,0
D
p
f
f p
C
d
CN
p
D
f
f pq
P
ZT
d
C d ***5041
2
1
2
y de aquí se pude despejar d
Diámetro mínimo
Retención del líquido hd
V q
V t L
L
LrL *4,
2
121
*615,5
86400
*
1
*144
1
*460*
2
L Lr q
d
t
y des
12,0
2 LrLqt hd
Capacidad al liquido La salida del líquido del recipiente debe estar por lo menos 4" por encima de la
La altura del nivel de líquido debe estar por lo menos 24" debajo de la entrada
La entrada de fluido debe estar a un diámetro más 6" o por lo menos 42" po
humedad.
La longitud del extractor de humedad debe ser por lo menos 6".
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Dimensionamiento de un separador Bifásicos (
SEPARADORES VERTICALES
De acuerdo con las recomendaciones anteriores, la longitud costura-costura (Lss) del
a estar dada por:
)(min12
76imo
h L ss
12
40
d hSe utiliza la ecuación que de mayor valor para Lss
La relación de esbeltez, ésta debe estar entre 3 y 4
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Procedimiento de diseño:
1 Se calcula el diámetro mínimo que debe tener el separador
2 Se toma un tiempo de retención. 1
3 Para varios diámetros se calcula h de
4 Para cada h se calcula Lss de O
5 Se toman otros tiempos de retención y ser repiten para cada uno los pasos 3 y 4.
6 Se grafica diámetro vs Lss teniendo como parámetro tiempo de retención.
Dimensionamiento de un separador Bifásicos (
SEPARADORES VERTICALES
CN
p
D
f
f p q P ZT
d C d ***5041
2
1
2
12,0
2 LrLqt hd
)(min12
76
imo
h
L ss
12
40
d h
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Procedimiento de diseño:
7. Se traza en el mismo gráfico la línea correspondiente a relaciones de esbeltez 3 y 4
la horizontal correspondiente al diámetro mínimo calculado en el paso 1. Esto nos def
donde debe estar la combinación de d y h que se vaya a escoger. La selección que se
ser tal que el tiempo de retención no sea demasiado alto y que el diámetro sea mayor
el calculado en el paso 1 y el producto d2
h debe ser mayor o igual que el obtenido de la
Dimensionamiento de un separador Bifásicos (
SEPARADORES VERTICALES
CN
p
D
f
f pq
P
ZT
d
C d ***5041
2
1
2