163837384 90616 1 027 separadores liquido vapor pdf

PDVSA N TITULO

REV. FECHA DESCRIPCION PAG. REV. APROB. APROB.

APROB. FECHAAPROB.FECHA

VOLUMEN 15

1994

90616.1.027 SEPARADORES LIQUIDO VAPOR

PARA APROBACION

Jos Gilarranz Eduardo SantamaraMAY.91 MAY.91

GUIA DE INGENIERIA

MAY.91 J.S.1 17 J.G. E.S.

MANUAL DE INGENIERIA DE DISEO

ESPECIALISTAS

REVISION FECHAGUIA DE INGENIERIA

SEPARADORES LIQUIDOVAPOR MAY.911

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.Men Principal Indice manual Indice volumen Indice norma

Indice1 ALCANCE 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 REFERENCIAS 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 OBSERVACIONES 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 GENERAL 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 METODOS DE DISEO 5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5.1 Valores K para Clculo de Tamao del Recipiente 5. . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2 Separadores Verticales 5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3 Separadores Horizontales (GasPetrleo) 8. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4 Separadores Horizontales (GasPetrleoAgua) 9. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6 ELIMINADORES DE NIEBLA 11. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 LISTA DE VERIFICACION 15. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7.1 Espumosidad 15. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.2 Flujo de Avance 15. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.3 Crudo Parafinoso 15. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.4 Bajas Temperaturas 16. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.5 Arena 16. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.6 Conexiones de Instrumentos 16. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.7 Dimetro 16. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .



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1 ALCANCE1.1 Esta Gua de Ingeniera contiene los procedimientos para calcular el tamao de

separadores horizontales y verticales de dos y de tres fases.

2 REFERENCIAS2.1 Las siguientes publicaciones son referenciadas aqu, o son de inters general:

2.1.1 API RP521, Guide for Pressure Relief and Depressuring Systems, UltimaEdicin.

2.1.2 Campbell, John M., Gas Conditioning and Processing (1976).2.1.3 Kerns, G.D., New Charts Speed Drum Sizing, HYDRO. PROC. 39 (7), 168170

(July, 1960).2.1.4 Lobdell, W. R., y L. M. Ayers, Separators Cut Weight, Cost for GasProduction

Equipment, OIL GAS J., 5659 (March 10, 1975).2.1.5 Natural Gas Processors Suppliers Association (NGPSA) Engineering Data Book

(1972).2.1.6 Neimeyer, E. R., Check These Points When Designing Knockout Drums,

HYDRO. PROC. 40(6), 1556 (June, 1961).2.1.7 Perry, Robert H., y Cecil H. Chilton, Chemical Engineers Handbook, Fifth

Edition, McGrawHill, 561 ff (1973).2.1.8 Peters, B. A., How to Adjust Water Weirs in 3Phase Field Separators, WORLD

OIL, 125, 1278 (April, 1974).2.1.9 Scheiman, A.D., Horizontal VaporLiquid Separators, HYDRO. PROC. 43(5),

155160 (May, 1964).2.1.10 Souders, Mott, y G.G. Brown, Design of Fractionating Columns 1. Entrainment

and Capacity, IND. ENG. CHEM. 26(1), 98103 (1934).2.1.11 Watkins, R.N., Sizing Separators and Accumulators, HYDRO. PROC. 46(11),

253256 (Nov. 1967).2.1.12 Younger, A.H., Como Calcular el Tamao de Recipientes para Procesos

Futuros, CHEM. ENG., 201202 (Mayo, 1955).3 OBSERVACIONES

3.1 Esta Gua de Ingeniera se relaciona slo con el tamao bsico de separadoresdesde el punto de vista del proceso por ej. especificacin de longitud de costuraa costura (C/C), dimetro interno y niveles aproximados de lquido. Los detallesde diseo mecnico estn cubiertos en otras Guas de Ingeniera para diseo derecipientes.



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3.2 Las frmulas para el tamao del separador, en esta Gua de Ingeniera, nocontienen correcciones especficas para espumeo, tensin superficial ysimilares. Sin embargo, se dan algunas recomendaciones referentes a estosfactores.

3.3 Estas guas para clculo del tamao, se usan para establecer tamaos mnimosaceptables de los recipientes, con fines de estudios econmicos o para indicaren las solicitudes a los suplidores, el tamao ms pequeo que pueden ofrecery que sean considerados en sus ofertas. Las solicitudes de cotizacin a lossuplidores, deben contener siempre las especificaciones de servicio msexigentes que debern llenar los recipientes y el suplidor deber proponer untamao tal, que l garantice que prestar ese servicio. A menudo ste es msgrande que el mnimo especificado.

3.4 Algunos fabricantes especficos proveen elementos internos patentados en susseparadores vaporlquido. Obviamente, los mtodos aqu propuestos noconsideran estos renglones patentados. Sin embargo, cualquier separadordeber tener como elementos internos mnimos: un interruptor de movimiento deentrada, un preventor de torbellino a la salida del lquido y pozos para conexionesde cualquier flotador interno.

4 GENERAL

4.1 Un separador lquidogas tiene dos secciones bsicas. En la seccin superior elgas fluye hacia arriba o a travs del recipiente y las gotitas de lquido caen a travsdel mismo hacia la fase de lquido. La seccin inferior permite que las burbujasde gas en el lquido emerjan y pasen a la fase de gas. Un recipiente de tamaosatisfactorio proveer espacio apropiado en cada seccin para permitir que estasfunciones se lleven a cabo con alguna eficiencia arbitraria. Siempre habr algnarrastre de cada fase en la otra. Es conveniente mantener el arrastre dentro delmites razonables.

No debe hacerse una seleccin arbitraria entre un separador vertical y horizontal;cualquiera de los dos tipos ser efectivo, si est diseado debidamente. Laeleccin debe estar basada en muchos factores, incluyendo el econmico. Unseparador horizontal dar ms capacidad por el mismo dinero, que un separadorvertical cuando se comparan los costos del equipo. Sin embargo, un separadorvertical puede ser preferible en situaciones donde el espacio est limitado o laarena es un problema.



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4.2 En algunos casos, la seccin de manejo de lquido del separador tendr untamao basado en el tiempo de retencin. El separador puede servir no slocomo un separador de fases sino tambin como un recipiente compensador delquido, amortiguando las variaciones del flujo, de modo que los controlesautomticos aguas abajo puedan operar con un mnimo de perturbacin.El principio fsico apropiado para los clculos del separador es la cada libre deuna partcula (esfera) a travs de un fluido. La ecuacin es (Perry, 5ta. Ed.,p561):

Vt 4 g . Dp (p )

3 . c (1)Donde:Vt = velocidad de asentamiento libreg = aceleracin de gravedadDp = dimetro de la partculap = densidad de la partcula = densidad del fluidoC = coeficiente de arrastreEl coeficiente de arrastre es una funcin del nmero de Reynolds.La ecuacin (1) se usar en dos formas. Para BURBUJAS DE LIQUIDO que sesuben o caen a travs de lquidos, se obtiene el flujo laminar para partculaspequeas. En ese caso la Ec. (1) se vuelve (Perry, 5ta. Ed., p. 561).

Vt D2p ( p )

18 (subiendo) gD 2p ( p )

18 (cayendo) (2)

Donde: es la viscosidad del fluido.Para Vt en pie/min., Dp en micrones, y p en g/cm3, y en centipoise, la Ec (2)se vuelve:

Vt 1, 072 x 104 Dp2 ( p )

(2A)

Para GOTITAS DE LIQUIDO cayendo a travs de los gases, usar la formapresentada por Souders y Brown IND. ENG. CHEM. 26, 98 (1934):

Vt K(p )

(3)

Donde:Vt = m/seg (pies/seg) = kg/m3 (lb/pie3)



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Los valores para la constante K se han determinado a partir del equipo enoperacin.

5 METODOS DE DISEO5.1 Valores K para Clculo de Tamao del Recipiente

5.1.1 Separadores Verticales y Depuradores:WLWG

0, 1 K 0, 35

0, 1 WLWG

1, 0 K 0, 25

WLWG

1, 0 K 0, 20

Donde:WL = tasa de flujo de lquido, lb/seg.WG =tasa de flujo de vapor, lb/seg.

5.1.2 Separadores Horizontales:

2, 5 LD 4, 0 K 0, 4

(NOTA: mnimo permisible L = 7,5 pies)4, 0 LD 6, 0 K 0, 5

LD 6, 0 K 0, 5

( L )LBase

0, 05

(NOTA: mximo permisible K = 0,7)

Donde :LBase

D 6, 0

5.2 Separadores VerticalesPASO 1: Calcular la velocidad de diseo del gas por Ec. (3):

VG KL G

G

PASO 2: Calcular la tasa de flujo volumtrico del gas:QG = QW/G m3/seg (pie3/seg)



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Donde:QG = tasa de flujo volumtrico del vapor, m3/seg (pie3/seg)WG = tasa de flujo del vapor, kg/seg (lb/seg)G = densidad del vapor, kg/m3 (lb/pie3) (a temp. y presin de

operacin).PASO 3 Calcular el rea de la seccin transversal del recipiente:

A QGVG

m2 (pie2)

PASO 4: Calcular el dimetro interno del recipiente:

DI 4A m (pie)

Aproximar el dimetro prctico ms alto prximo (por ej: uno que se ajuste a uncabezal tamao estndar) y recalcular el rea de la seccin transversal. Laprofundidad de las fases lquidas debe escogerse considerando estos factores.

5.2.1 Proveer tiempo de retencin adecuado para la separacin de fases.a. Para separacin de dos fases, proveer un mnimo de:

Un minuto y medio para destilados y petrleo crudo con gravedades de 40API o mayor.

Tres minutos para petrleos crudos que sean considerados noespumosos a condiciones operacionales y gravedades API entre 25 y40 API.

Cinco minutos para petrleos crudos que sean considerados espumososy/o gravedades API por debajo de 25API. No deben usarse separadoresverticales para servicios con espumeo severo.

b. Para una operacin de tres fases (gas, petrleo, agua), proveer un mnimode cinco minutos para la separacin de las dos fases lquidas. Losseparadores verticales no trabajan bien en servicio de tres fases, de modoque siempre que el espacio lo permita debern usarse separadoreshorizontales.

c. Permitir un mximo de 37,8 lt/min. (10 gal/min) de lquido por pie cuadradode rea de separacin.

5.2.2 Proveer un volumen de oleaje adecuado.5.2.3 Proveer una profundidad adecuada para evitar que el gas sople violentamente

y dar espacio de separacin suficiente para evitar el arrastre de lquido.5.2.4 Proveer espacio adecuado para evitar que la fase de agua se vuelva a mezclar

con la fase aceitosa.



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PASO 5: Calcular la tasa de flujo volumtrico del lquido:QL = WL/LQL = tasa de flujo volumtrico de lquido, m3/seg (pie3/seg)WL = tasa de flujo msico del lquido, kg/seg (lb/seg)

L = densidad del lquido, kg/m3 (lb/pie3) (a temperatura ypresin de operacin).

PASO 6: Calcular el volumen de retencin de lquidos:VL = 60 QL tH, m3 (pie3)Donde:tH = tiempo de retencin del lquido, min.

PASO 7: Calcular la altura del lquido en el recipiente:

hL VLA , m (pie)

Donde:hL = altura del lquido, m (pie)VL = volumen de retencin del lquido, m3 (pie3)A = rea de la seccin transversal, m2 (pie2)

Para los separadores de tres fases deben ejecutarse los pasos 5, 6 y 7 porseparado para las fases de agua y petrleo, luego las dos alturas obtenidasdeben sumarse para dar la altura total del lquido.La boquilla de entrada debe tener un tamao calculado segn las frmulasenunciadas por Watkins (ref. 2.1.11)PASO 8: Calcular la densidad de mezcla (basada en deslizamiento nulo):

mezcla WL WGQL QG

, kgm3 (lbpie3)

PASO 9: Calcular la velocidad en la boquilla permisible para la mezcla:Vboquilla 80 mezcla , mseg. (pieseg)(Nota: mxima permisible Vboquilla = 9 m/seg. (30 pie/seg)

PASO 10: Calcular el dimetro de la boquilla y redondearlo al tamaoestndar:

Dboquilla 4 (QL QG) Vboquilla

, m (pie)



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PASO 11: Estimar la longitud total de costura a costura del recipienteconsiderando las relaciones econmicas L/D del recipiente conel margen desde 2,5 hasta 6. Verificar que la relacin L/D finalcomputada cae en este margen. Si L es demasiado baja, proveerarbitrariamente mayor tiempo de retencin de lquido. Si L esdemasiado alta, seguir un diseo horizontal. Siempre que seaposible las longitudes y los dimetros deben ajustarse paraproducir tamaos que coincidan con los diseos estndar de lossuplidores del equipo.

a. La boquilla de entrada debe estar aproximadamente a dos tercios de laaltura de la carcaza por encima de la costura inferior cabezalcarcaza.

b. La boquilla de entrada debe estar equipada con un dispositivo deflector pararotar la entrada al separador, para una mejor desgasificacin del lquido.

c. La distancia mnima entre la entrada y el nivel normal del lquido debe ser61 cm (2 pie); debe permitirse un mnimo de 91 cm (3 pie) entre la entraday el fondo del extractor de niebla.La distancia mnima entre la boquilla de entrada y el nivel normal de lquidodebe ser 0,3 veces el dimetro. Debe permitirse 0,6 veces el dimetro entrela entrada y el fondo del extractor de niebla.La velocidad del gas en la boquilla de salida debe ser 1827m/seg (6090pie/seg) y la velocidad del lquido 1 m/seg (3 pie/seg.)

d. La conexin del drenaje no deber usarse como salida normal de lquido.

5.3 Separadores horizontales (GasPetrleo)Determinar el tamao de la seccin de gas como se describe en el prrafo 5.2.PASO 1: Calcular la velocidad de diseo del gas:

VG KL GG

, mseg (pieseg)PASO 2: Calcular la tasa de flujo volumtrico del gas:

QG WGG

, m3seg (pie3seg)

PASO 3: Calcular el rea de la seccin transversal del espacio de gas enel separador

AG QGVG

, m2 (pie2)



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PASO 4: El dimetro del recipiente se determina en este punto,suponiendo la relacin hG/D. Vase Figura 1. En trminosgenerales, hG/D ser 0,5. Para petrleos espumosos, usar hG/D= 0,333 y hL/D = 0,333. La banda restante estar en el centro delrecipiente y ser para acumulacin de espuma. El tiempo deretencin del lquido debe ser el mismo que el especificado paraseparadores verticales, el cual afectar el valor de hLseleccionado. Las tablas del Libro de Datos de IngenieraNGPSA (p. 146 y 147) (Ref. 2.1.5) o tablas similares son tilespara relacionar dimetros con volmenes parciales. Redondearel dimetro al prximo valor prctico ms alto y volver a computarel rea de la seccin transversal. Verificar el tiempo de retencindel lquido para ver si es razonable.La altura mnima del espacio de vapor encima del nivel lquidoms alto debe ser 20% del dimetro del recipiente 30 cm (12pulgadas), cualquiera que sea mayor. Si se usa un extractor deniebla, ste debe colocarse en un plano horizontal por lo menos3845 cm (1518 pulgadas) por encima del nivel mximo delquido.

PASO 5: Suponer una longitud L costuraacostura de un recipiente. Laslongitudes comunes comienzan con 2,25 m (7,5 pie) y aumentanen incrementos de 75 cm (2,5 pie).

PASO 6: Calcular el volumen de retencin de lquido VL:VL = AL . L , m3 (pie3)

PASO 7: Calcular el flujo volumtrico del lquido QL:QL = WL/L, m3/seg (pie3/seg)

PASO 8: Calcular el tiempo de retencin de lquido, tH

tH VL

60 QL, min

PASO 9: Ajustar L como sea necesario. Una relacin L/D entre 2,5 y 6 essatisfactoria.

5.4 Separadores Horizontales (GasPetrleoAgua)En los separadores gaspetrleoagua debe permitirse que el agua y el petrleose desprendan uno del otro. Este mismo procedimiento debe aplicarse a unseparador glicolcondensadogas.PASO 1: Determinar el tamao del rea de gas por el mtodo para

separadores horizontales gaspetrleo. Suponer un hG/Darbitrario, digamos 0,5. Referirse a la Figura 1.



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Los comentarios generales sobre profundidades de lquido y tiempo de retencindiscutidos en el Paso 4 de separadores verticales tambin se aplican paraseparadores horizontales. Adems, deben considerarse los siguientes factores:

5.4.1 Despus de haberse establecido las dimensiones para lograr la separacinrequerida, debe proveerse un mnimo de 75 cm (21/2 pies) adicionales delongitud para acomodar: indicadores de nivel, controles de nivel, vlvulas dedrenaje, etc.

5.4.2 El contenido de agua del crudo que sale del separador debe suponerse que esun 5 por ciento de agua por volumen para los contenidos de agua a la entradade 10 por ciento o mayor.PASO 2: Calcular las tasas volumtricas de petrleo y agua (si es

necesario; normalmente son dadas):Qo Woo , m

3seg (pie3seg)

QW WWW

PASO 3: Calcular la relacin de rea:AoAw

QoQw

PASO 4: Calcular el rea para flujo de agua:Aw

Ao Aw1 (AoAW)

, m2 (pie2)

PASO 5: Calcular el rea para flujo de petrleo:Ao (Ao AW) Aw , m2 (pie2)

PASO 6: Hallar hw en las tablas de rea segmental en el Libro de Datosde Ingeniera de NGPSA (p. 146, 147).

PASO 7: Calcular la velocidad de elevacin de las gotitas de petrleo atravs de la fase de agua para algunos tamaos de partcula,normalmente 150 micrones, por la Ec. (2A) modificada paraservicio de petrleo/agua:.

Vo 1, 072 x 104 Do2 (w o)

w, piemin

Donde:Do = dimetro de las gotitas de petrleo, microneso = densidad de las gotitas de petrleo, g/cm3w = densidad del agua, g/cm3



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w = viscosidad del agua, centipoisePASO 8: Calcular la velocidad de asentamiento de las gotitas de agua en

el petrleo para algunos tamaos de partcula, normalmente 150micrones, por la Ec. (2A) modificada para servicio petrleo/agua:

Vw 1, 072 x 104 Dw2 (w o)

o, piemin

Dw = dimetro de las gotitas de agua, microneso = viscosidad del petrleo, centipoise

PASO 9: Calcular los tiempos de retencin de petrleo y agua mnimosrequeridos:tw hw Vo , min

to (hL hw)

Vw hoVw

, min

NOTA: Proveer 5 minutos por lo menos.PASO 10: Calcular las longitudes requeridas para el recipiente, suponiendo

que slo dos tercios estn disponibles para un asentamientoefectivo de las partculas.

Lw 32(60 Qw) tw

Aw

90 Qw twAw

, m (pie)

Lo 90 Qo to

Ao, m (pie)

Seleccionar la longitud mayor de las dos.PASO 11: Si es necesario ajustar los niveles de lquido para proveer un

diseo razonable. Ver la nota bajo el paso 9 para separadoreshorizontales de gaspetrleo.

PASO 12: Generalmente se usa un recipiente horizontal para separar doslquidos inmiscibles del gas y uno de otro simultneamente; parauna buena separacin no debe excederse la velocidad deasentamiento de 6,1 m/h (20 pie/h).

6 ELIMINADORES DE NIEBLA6.1 Ultimamente se han desarrollado dispositivos para aglomerar las partculas de

lquido en una corriente de vapor, mejorar la separacin y disminuir el arrastre.Los siguientes tipos de eliminadores de niebla son los ms comunes:



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6.1.1 Tipo de aletas: Los eliminadores de niebla de aleta son usados para separar gasde las gotitas de lquido arrastradas, cuando tienen un tamao de 10 microneso mayor. Muchos fabricantes aseguran un 100 por ciento de remocin de lasgotitas y a menudo es comn una garanta de arrastre que no excede 13,38 lt/m3(0,1 gal/MMPCN). La eficiencia de estas unidades disminuye rpidamente conla presencia de partculas de un tamao ms pequeo que 10 micrones. Auncuando la aleta de choque es una eleccin mejor que los eliminadores de nieblade malla de alambre, en presencia de partculas slidas, la eficiencia de laprimera se reduce tambin substancialmente cuando se encuentran partculasslidas pequeas en la ausencia de lquidos. A diferencia de las unidades demalla de alambre, el drenaje de lquido en los eliminadores de niebla tipo aletaocurre fuera del flujo del gas, eliminndose el rearrastre del lquido.La eficiencia de una unidad tipo aleta depende enteramente de lasconfiguraciones individuales de la aleta, el ancho y profundidad de los colectoresde lquido y el espacio entre las aletas. La cada de presin hallada en talesunidades vara normalmente entre 515 cm (26 pulg.) de agua, dependiendo deltamao de la unidad.

6.1.2 Tipo malla de alambre: Hoy en da se usan frecuentemente los eliminadores deniebla que contienen una malla tejida de alambre. El diseo de malla de alambre,est considerado como poseedor de una eficacia de remocin de las ms altasy se prefiere a los otros tipos debido a su bajo costo de instalacin. Cambiandoel espesor de la almohadilla, puede manejar varios grados de arrastre requeridosen la operacin.

Un arrastre de lquido menor que 13,38 lt/m3 (0,1 galones/MMPCN) de gas puedelograrse con un eliminador de niebla de malla de alambre debidamente diseado.Dependiendo de la operacin, tiene una cada de presin mucho ms baja queel eliminador de niebla tipo aleta. Un margen de cada de presin de 2, 5425,4 cm (0,11,0 pulgadas) de agua es normalmente observado para variascondiciones de cargas de lquido y vapor. Este tipo de eliminador de niebla estconsiderado como altamente efectivo si la velocidad del vapor puede mantenerseentre 34, 5 m/seg (1015 pie/seg).Una desventaja de las unidades tipo malla de alambre con respecto a los otros,es que si hay slidos pegajosos en la corriente de gas el sistema es ms propensoa obstruirse. An cuando el tamao y calidad del sistema de malla de alambrevara ampliamente, el alambre ms comunmente usado tiene una densidad enmasa de aproximadamente 0,192 g/cm3 (12 lb/pie3), usando un dimetro dealambre de 0,28 mm (0,011 pulg.) y provisiones para un volumen de huecos deaproximadamente 98 por ciento. El fabricante siempre debe ser consultado paraun diseo detallado de los eliminadores de niebla.



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Comnmente se usa una almohadilla de 1015 cm (46 pulg.) de espesor,dependiendo de las condiciones de proceso, an cuando pueden usarseespesores de hasta 30 cm (12 pulg.) cuando el arrastre consiste de neblinas onieblas muy finas.

6.1.3 Tipo centrfugo: El principio de la fuerza centrfuga puede ser usado con xito, aldisear algunos elementos del eliminador de niebla, para separar el gas de lasgotitas de lquido arrastradas. Se requiere una velocidad de vapor alta para unaseparacin eficiente en este tipo de unidad. Suponiendo una velocidad promedioconstante en la unidad, el tipo de la partcula recogida puede definirse por la leyde Stoke como:

Dp 9 S

Vo N ( 1 g ) (4)

Donde:Dp = Dimetro de la partcula recogida, pie. =Viscosidad del gas, centipoise.S =Paso radial de la partcula, pie.Vo = Velocidad promedio del gas, pie/seg.N = Nmero efectivo de giros dados por la corriente del gas en la centrfuga. El

valor debe determinarse experimentalmente.1 =Densidad del lquido, lb/pie3.g = Densidad del gas, lb/pie3.Normalmente, se usan tubos centrfugos de 5 cm (2 pulg.) de dimetro enparalelo para obtener una velocidad alta, eliminando as las partculas mspequeas posible. Arreglos de tubos centrfugos mltiples son igualmenteefectivos para la remocin tanto de lquido como de partculas de polvo. Losfabricantes a menudo alegan, que usando separadores centrfugos, el arrastrede lquido puede ser reducido a menos de 13,38 lt/m3 (0,1 gal/MMPCN) de gasy tambin es posible la remocin del 100 por ciento de las partculas de polvo detamaos de ocho micrones y ms. Hasta las partculas con un tamao de dosmicrones y mayores pueden ser removidas con una eficiencia del 8085 porciento en algunos diseos.La eficiencia de estas unidades aumenta con un aumento en la velocidad, perodecae muy rpidamente si sta disminuye, como puede verse en la Ec. 4, dondeel dimetro de la partcula es inversamente proporcional a la raz cuadrada de lavelocidad. Esto limita el uso de separadores centrfugos para aplicaciones dondelas cargas de gas no son ampliamente variables. Adems, la cada de presin enestas unidades es alta. Normalmente se observa una cada de presin en elmargen de 3570 Kpa (510 lb/pulg2).



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El uso de separadores centrfugos es preferido, por lo tanto, cuando se encuentrauna separacin difcil, esto es entre un gas de alta densidad 0,15 g/cm3 (unas10 lb/pie3. o ms) y lquido de baja densidad 0,48 g/cm3 (unas 30 lb/pie3 o menos)y cuando es tolerable una cada de presin alta.

Debido a la alta velocidad a travs del tubo centrfugo, debe tenerse cuidadocuando se construyen estos tubos para que soporten una tasa alta de desgasteabrasivo. Debe usarse acero de aleacin especial resistente al desgaste para laconstruccin de las partes crticas de los tubos centrfugos. Aun cuando losseparadores centrfugos verticales son muy comunes, para ahorrar espacio, paratasas altas de flujo se prefiere una configuracin horizontal para evitar problemasde vibracin que pueden hallarse en la tubera. Un elemento de choque puedeusarse a veces con efectividad delante de estas unidades centrfugas paraobtener mejor separacin.

6.1.4 Separadores de filtro. El aumento en la demanda de gas de mejor calidad (conarrastre de gotitas de tamao menor que 5 micrones) ha aumentadodramticamente el uso de separadores de filtro durante los ltimos aos. Losseparadores de filtro usan el principio de aglomeracin de gotitas de lquido enun medio filtrante seguido por un elemento eliminador de niebla.El aglomerador ms comn y eficiente est compuesto de un filtrado tubular defibra de vidrio el cual es capaz de retener las partculas de lquido hasta tamaosde submicrones. El gas fluye dentro de la parte superior del empaque de filtro,pasa a travs de los elementos y luego viaja hacia afuera a travs de los tubos.Las partculas pequeas, secas, son retenidas en los elementos filtrantes y ellquido se aglutina para formar partculas ms grandes.Como gua general para determinar el tamao de los filtros, puede estimarse lacapacidad del filtro usando la siguiente ecuacin.Capacidad, C = 38.400 (P 0,47), MMPCND por pie2 de rea de filtro.Donde, P = Presin de operacin, lb/pulg2.El lquido aglomerado en el empaque del filtro es removido por un elementoeliminador de niebla situado cerca de la salida del gas.La eficiencia de un separador de filtro, depende mayormente del diseoapropiado del empaque del filtro y que este produzca una cada de presinmnima, mientras retiene su eficiencia de extraccin. Una cada de presin deaproximadamente 714 Kpa (12 lb/pulg2) es normal en un separador de filtrolimpio. Si estn presentes partculas excesivas de slido, puede ser necesariolimpiar o reemplazar los filtros a intervalos regulares, cuando se observe unacada de presin mayor de 70 Kpa (10 lb/pulg2). La remocin del empaque defiltro debe ser fcil, a travs de un cierre de abertura rpida.



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Los fabricantes de separadores de filtro dan garantas para remocin del 100 porciento de las gotitas de lquido de 9 micrones y mayores y remocin del 99,5 porciento de partculas en el margen de 0,58 micrones.

Mientras todas las partculas slidas secas de tres micrones y mayores sonremovibles, la eficiencia de remocin es de alrededor del 99 por ciento parapartculas ms pequeas que tres micrones.

Para cargas de lquido pesado o cuando los lquidos se condensan en lainteretapa del compresor, se prefiere un separador de filtro horizontal con unsumidero de lquido, el cual recoge y vierte los lquidos de entradaseparadamente de los lquidos aglomerados.

7 LISTA DE VERIFICACION

7.1 EspumosidadLa tendencia a formar espuma de una mezcla de gaspetrleo gaspetrleoagua afectar severamente el desempeo del separador.Generalmente, si se sabe que la espuma es un problema antes de instalar elrecipiente, pueden incorporarse deflectores de espuma como el mtodo mseconmico de eliminar el problema. Sin embargo, en algunos casos puede sernecesario resolver un problema en particular usando soluciones ms efectivascomo agregar longitud extra al recipiente o usar aditivos qumicos. Cualquierinformacin que pueda obtenerse sobre la dispersin de espuma por anlisis delaboratorio del petrleo crudo antes del diseo del separador ser de muchaayuda.

A presiones elevadas es menos costoso construir grandes separadores porquese ahorrara en el espesor del plato carcasa usado, lo cual reduce los costos defabricacin.

7.2 Flujo de AvanceAlgunas lneas de flujo de dos fases muestran una tendencia a un tipo de flujoinestable, de oleaje, que se denomina flujo de avance. Obviamente, lapresencia del avance necesita capacidad extra de oleaje en el separador.

7.3 Crudo ParafinosoLos petrleos crudos parafinosos pueden presentar problemas, especialmentesi los elementos internos se ensucian fcilmente.



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7.4 Bajas TemperaturasAun cuando esta condicin no se encuentran a menudo, la temperatura baja yla presin alta presentan la posibilidad de formacin de hidratos de gas. Escorrecto suponer que cualquier gas natural o gas asociado contiene vapor deagua al producirlo y que esta agua puede condensarse y causar formacin dehidratos. Este rengln debe ser verificado ya que puede ser necesario elcalentamiento para resolver el problema.

7.5 ArenaConsiderables cantidades de arena pueden ser producidas con el crudo. En losseparadores en servicio de petrleo arenoso deben proveerse aberturas para lalimpieza.

7.6 Conexiones de InstrumentosEn todos los casos, debe asegurarse que las alturas de lquido sean adecuadaspara permitir el espacio necesario para instrumentacin y control.

7.7 DimetroSe evitarn en lo posible los recipientes con un dimetro menor de 60 cm(2 pie).



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Fig 1. SEPARADORES HORIZONTALES (GAS PETROLEO)

Fig 2. SEPARADORES HORIZONTALES (GAS PETROLEO AGUA)

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