esa forma facilitar la separaci6n del liquido y gas, la otra funcion es que las laminas sirven para que parte de las gotas de liquido se adhieran a elias separandose asi del gas. En la Figura 12a el gas debe pasar por seccion extractora de humedad y en la 12b no; una expilcacion pod ria ser que el primero debe manejar mayor cantidad de gas y por tanto este tiene mayor capacidad de arrastre de liquido

EI liquido que se separe en el recipiente va al fondo de este donde se encuentra la seccion acumuladora de liquido, la cual esta normalmente separada de la fase gaseosa por un bafle horizontal.

AI igual que en el separador vertical la salide del gas y liquido esta regulada por los controles de presion y de nivel de liquido respectivamente.

Como la altura del colchOn de IIquido es baja se puede formar un vortice en el drenaje para el liquido; por tal razon en este tipo de separadores se acostumbra una tuberia ranurada para impedir que se formen los vortices, conocida como rompedor de vortices . Un separador horizontal maneja mayor cantidad de gas que uno vertical por las siguientes razones el recorrido del gas es mas largo en el horizontal y por 10 tanto mas posibilidad de que las gotas de liquido caigan, el area de contacto gas-liquido es mayor en el separador horizontal y hay mas posibilidad de separacion de las burbujas de gas atrapadas en el liquido y de que las moleculas pesadas del gas caigan a la fase liquida.

Ventajas y Desventajas del Separador Horizontal .

Las siguientes se pueden considerar ventajas de este tipo de separadores

Manejo de relaciones gas-liquido altas •Facil mantenimiento Facil transporte

Entre las desventajas se pueden mencionar:

Requerimientos de espacio Dificultad para manejar problemas de produccion de arena No es bueno para manejar producciones inestables Control de nivel critico Mayor posibilidad de reevaporacion

Existe otra varied ad de separador horizontal que consta de dos tubos conectados entre si uno encima del otro, en el superior se maneja el gas y en el inferior el liquido; este tlPO de separadores se usa cuando los volumenes de gas y liquido son apreciables.

- Separadores esfericos.

Se han disenado para hacer un uso 6ptimo de los mecanismos de separacion gas-liquido por gravedad, fuerza centrifuga y adsorcion. La Figura 13 muestra un esquema de dicho separador Como se puede apreciar el chorro es dividido al entrar al recipiente en dos

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Las siguientes pueden ser las ventajas del separador esferico

Menos costoso que los horizontales y verticales de la misma capacidad . Son muy compactos y ofrecen meJores facilidades de limpieza y drenaje que los verticales Se pueden usar en pozos con RGL bajas a intermedias.

Por su parte, las siguientes se pueden considerar como desventaJas

Control de nivel critico. Debido a su poco espacio para acumulacion de liquidos no son recomendables para separacion de tres fases. Tienen poca capacidad para maneJar producciones inestables y para tiempos de retencion de liquido altos.

3.3 Separadores Especiales

Existen , especialmente para el manejo de gas, algunos tipos de separadores que presentan diferencias marcadas con respecto a los descritos en las secciones anteriores entre los cuales se pueden mencionar los separadores de filtros, despojadores (Scrubbers) y separadores de baja temperatura.

La Figura 14 muestra un esquema de un separador de filtros en el cual en su seccion inicial II posee en paralelo una serie de filtros a los cuales entra el gas en una direccion perpendicular

I a su eje y luego por el centro del filtro el gas se desplaza hacia las secciones siguientes del separador. AI pasar el gas a traves del filtro es despojado de todos los solidos que trae y ademas todas las particulas de liquido de tamano r.1ayor de unas dos micras son obl lgadas a unirse para adquirir un tamano mayor y ser separadas en otras secciones del separador Son utilizados generalmente en campos de gas cuando este trae muchos solidos 0 particulas de liquido muy pequenas. Los filtros se van obstruyendo con el tiempo y se les debe hacer mantenimiento periodicamente. Estos separadores pueden ser verticales u horizontales y cuando hay alguna produccion de liquido posee a la entrada del recipiente una seccion de acumulacion de liquido.

Un despoJador (Scrubber) se define como cualquier equipo que usa un liquido para ayudar a la remocion de particulas de un gas. Es similar a un separador excepto que se disena para separar solo volumenes pequenos de liquido y puede usar algun fluido tal como aceite para ayudar a remover particulas del gas Generalmente se usan para realizar limpieza del gas.

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Los tres tipos de despojadores usados en la limpieza del gas son despojadores secos, con bano de aceite y tipo cartucho.

Los despojadores secos son similares a una centrrfuga en donde al fluido se Ie aplica fuerza centrrfuga para efectuar la separacion de los solidos y Ifquidos del gas.

Los despojadores de bano de aceite son bastante usados, en ellos se hace que las particulas de material s61ido se adhiera sobre una superficie constantemente lavada con aceite , el cual las recoge y las IIeva a una camara de asentamiento, don de los solidos se separan por gravedad y el aceite limpio es recirculado. Es importante en este tipo de separadores garantizar que el aceite este limpio y que se mantenga el nivel de aceite adecuado, pues si este es bajo no hay una limpieza efectiva y si es alto puede haber arrastre de aceite por parte del gas. Los despojadores secos y de bano de aceite son efectivos para remover partrculas hasta de cuatro micras.

Los despojadores tipo cartucho son los mas efectivos y son similares a los separadores de filtros , pues poseen una serie de filtros (cartuchos) en paralelo organizados en diferentes configuraciones que pueden remover particulas de material solido de hasta 0.3 micras A los cartuchos hay que hacerles mantenimiento y reemplazarlos periodicamente. Este tipo de despojadores son mas costosos que los secos 0 los de bano de aceite.

Las unidades de separacion a baja temperatura (L TX) se basan en el principio de que al bajar la temperatura de operaci6n de un separador aumenta la cantidad de liquido que se puede recuperar. Ademas de aumentar la cantidad de liquido que se puede remover, la separacion a baja temperatura tambien en algunos casos es suficiente para deshidratar el gas a los Ifmites que exige el gasoducto.

Una unidad de separacion a baja temperatura consta de un separador de alta presion uno 0

varios reductores de presi6n (valvulas de expansion, estranguladores, etc) y un sistema intercambiador de calor. En terminos generales el sistema funciona aSI

EI gas a una presion alta proveniente , por ejemplo, del separador de alta se hace pasar por el sistema de expansi6n en el cual se reduce la presion y la temperatura por el efecto de Joule Thompson

A raiz de la expansion y el enfriamiento se condensan Ifquidos y de esa forma la mezcla entra al L TX, donde los Ifquidos y s61idos (hidratos) que hayan podido formarse se van al fondo del recipiente en el cual, debido al sistema de intercambio de calor que posee el recipiente en esta zona, los hidratos se funden nuevamente y se pueden separar los hidrocarburos del agua La disminucion en temperatura depende de la carda de presion y se puede determinar haciendo uso de la Figura 13 y conociendo la presion inicial y la carda de

t , presion . Este tipo de separaci6n se puede hacer cuando el gas esta a presi6n alta y esta se puede bajar apreciablemente, En la seccion de deshidratacion del capitulo 4, se discutira mas en detalle los sistemas de separacion a baJa temperatura pues es uno de los metodos de deshidrataci6n.

3.4 FACTO RES QUE AFECTAN LA SEPARACION

La calidad de la separacion en un separador depende de factores como:

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Presion Temperatura Caracteristicas del fluido Tasa de produccion Tipo de separador, accesorios que posee y tamario

EI ultimo de los factores depende fundamentalmente de los factores 3 y 4 Y la presion y temperatura , especial mente la presion, depende de las caracteristicas del fluido y se deben seleccionar de tal forma que se tenga como resultado final la mayor cantidad posible de liquido y la menor cantidad de gas Para seleccionar la presion a la que debe trabajar el separador se debe resolver un problema de calculo de fases haciendo uso de ecuaciones de estado, y una vez encontrado el valor de la presion se debe garantizar que el separador trabaje a esta presion, para ello se necesitan los controles del separador.

Los controles del separador son la valvula de contrapresion y el control de nivel; con ellos se garantiza que el separador trabaje a una presion dada y con ellos , el tipo, tamano y configuracion del separador se debe garantizar una eficiente separacion

La valvula de contra presion trabaja de la siguiente manera normalmente esta cerrada y por tanto el gas al lIegar a ella no puede pasar, pero como sigue lIegando gas el recipiente se va presurizando hasta que lIega un momenta en que se tiene presion suficiente para hacer abrir la valvula de contrapresion, la cual esta calibrada para abrir a la presion de trabajo del separador; cLiando esto ocurra la presion dentro del recipiente empieza a disminuir pues esta saliendo gas y al estar la presion del recipiente nuevamente por debajo de la presion requerida para hacer abrir la valvula, presion de operacion del separador, esta se cierra La Figura 16 muestra una seccion longitudinal de una valvula de contrapresion la cual , como se ve , tiene tres componentes fundamentales EI piloto que consta del tornillo de ajuste, el

00 co dlafragma y la valvula ; el motor que es la seccion que finalmente bloquea 0 permite el paso

del gas a traves de la valvula , consta del diafragma y la valvula de bloqueo, y el orificio de paso del fluido cuya direccion de fluJo es la indicada por las flechas en la parte inferior de la figura. En condiciones normales la valvula esta cerrada y el gas no puede pasar a traves de ella ; esta cerrada porque el resorte del piloto tiene cerrada la valvula de este y el gas que esta encerado en la camara por encima del diafragma de la valvula del motor la cierra . EI fluido que trata de buscar salida a traves de la valvula aplica presion por debajo del diafragma de la valvula del piloto tratando de vencer la presion del resorte y abrir la valvula del piloto, y tambien aplica presion por debajo del vastago de la valvula del motor tratando de abrirla; debido a la diferencia de area del diafragma del motor y del vastago de la valvula del motor, esta valvula no abre inicialmente. AI no encontrar salida el fluido la presion sobre el diafragma del piloto y sobre el vastago de la valvula del motor aumenta y lIegara el momenta en que la presion sobre el diafragma del piloto sea mayor que la eJercida por el resorte , esto hara que el resorte se contraiga , la valvula del piloto se abra y se despresurice el deposito de gas que ejerce presion sobre el diafragma del motor , 10 cual permitira que el vastago de la

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~ paso de este. AI empezar a pasar el fluido este se va despresurizando y lIegara el momento LL. en que ya no sea capaz de mantener abierta la valvula piloto permitiendo que se cierre y esto (j) "D traera como consecuencia que se cierre la valvula del motor porque ya no sale gas del '-0 deposito por encima del diafragma de la valvula del motor.

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presurizando, como proteccion del recipiente para estos casos se tiene una valvula de alivio la cual abre cuando la presion alcanza un cierto nivel por encima de la presion de operacion

T permitiendo que el recipiente se despresurice. La figura 17 muestra una seccion longitudinal 8 de una valvula de alivio. '" ~

EI control de nivel funciona con un detector de nivel de liquido y la valvula de descarga del liquido ubicada en la linea de descarga del liquido; el sensor de nivel Ie envia senales a la

o o valvula de descarga para que abra 0 cierre dependiendo de si el nivel esta por encima 0 poro ..; debajo de un valor establecido. Un sensor de nivel muy comun es un flotador cuyo brazo

esta conectado a una valvula que esta ubicada sobre la linea de presion que va a la valvula de descarga , la presion de esta linea es la requerida para hacer abrir la valvula de descarga. Cuando el nivel de liquido en el separador esta alto, el flotador sube y por tanto su brazo baja8

on y al hacerlo abre la valvula sobre la linea de presion y la presion de esta linea se transmite a<i la valvula de descarga haciendo que abra y por tanto pueda salir el liquido del separador. Cuando el nivel de liquido en el separador esta bajo, el flotador cae y su brazo sube haciendo

8 cerrar la valvula sobre la linea de presion y retirando la presion sobre la valvula de descarga o .,. haciendo que esta se cierre y no permita la salida del liquido del recipiente. La Figura 18

presenta un esquema de la valvula de descarga (secci6n longitudinal) la cual funciona de la siguiente manera: EI gas de suministro de presion.­

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0.. 3.5 Dimensionamiento de Separadores

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V) EI primer paso en el dimensionamiento de un separador es conocer las condiciones de '" presion y temperatura a la que va a trabajar pues de elias depende el volumen de fluido que

va a manejar el separador y la determinacion de estos parametros implica un trabajo de estudio de comportamiento de fases usando eeuaeiones de estado 0 pruebas PVT para determinar la presion y temperatura optimas a las euales debe trabajar el separador con el fin de que se tenga al final el mejor resultado en rendimiento de liquido En la refereneia 5 se presenta con detalle el proeedimiento de ealeulo de fases que se debe realizar con el fin de eneontrar los valores optimos de presion y temperatura a los que debe operar el separador, en el presente trabajo se parte del supuesto de que ya se conoeen .

Aunque se puede haeer un desarrollo analitieo para obtener expresiones que permitan ealeular las dimensiones del separador requeridas para manejar una determinada eantidad de fluido (1), estas eeuaeiones involueran una serie de suposieiones que haeen que no se pueda garantizar que el reeipiente seleeeionado sea efeetivo para manejar el volumen dado. Lo importante a tener en euenta al seleeeionar un separador es que este pueda manejar adeeuadamente los volumenes de gas y de liquido 0 sea que el gas salga del separador eompletamente seeo, libre de Ifquido, para 10 eual se neeesita que su veloeidad a traves del separador sea tal que mientras haee el reeorrido las partieulas de liquido puedan separarse haeia la seeei6n de aeumulaeion de liquido; esto de todas maneras oeurrira con las partieulas de liquido mas grandes, para remover las mas pequenas se requiere instalar meeanismos de adsoreion para extraer la humedad al gas.

En euanto al volumen de liquido, la seeeion de acumulaeion de liquido debe tener un tamano tal que este pueda permaneeer en el separador un determinado tiempo, del orden

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