SEPARADORESConcepto.-Los equipos de separacin, como su nombre lo indica, se utilizan en la industria petrolera para separar mezclas de lquido y gas.Es un recipiente de acero que por lo general se utiliza en los procesos de produccin, procesamiento y tratamiento de los hidrocarburos para disgregar las mezcla en sus componentes bsicos, petrleo, gas y agua. Adicionalmente, el recipiente permite aislar los hidrocarburos de otros componentes indeseables como la arena y el agua.Los separadores de petrleo y gas, separan mecnicamente los componentes lquidos y gaseosos que existen a una temperatura y presin especifica, siendo el elemento inicial de procesamiento en cualquier instalacin.Los separadores se clasifican en: dos fases si separan gas de la corriente total de lquidos y de tres fases si tambin separan la corriente liquida en sus componentes de petrleo crudo y agua. Tambin se clasifican de acuerdo a su forma en: horizontales, verticales y esfricos.

Las mezclas de lquido y gas, se presentan en los campos petroleros principalmente por las siguientes causas:a) Por lo general los pozos producen lquidos y gas mezclados en un solo flujob) Hay tuberas en las que aparentemente se maneja slo lquido o gas; pero debido a los cambios de presin y temperatura que se producen a travs de la tubera, hay vaporizacin de lquido o condensacin de gas, dando lugar al flujo de dos fasesc) En ocasiones el flujo de gas arrastra lquidos de las compresoras y equipos de procesamiento, en cantidades apreciables.Caractersticas.-El separador est constituido por un cuerpo cilndrico horizontal o vertical, diseado especialmente para que por su interior circulen los fluidos que han de separarse.Los separadores ms usados en la industria se pueden clasificar en bifsicos o trifsicos segn el tipo de separacin; como as tambin en verticales u horizontales segn sus caractersticas constructivas.Los equipos varan en tamao y espesor de pared, segn los caudales a tratar y las presiones de trabajo. Los dimetros ms frecuentes son de 18 a 60 pulgadas, las alturas entre 1.5 y 7 metros y la presin de trabajo pueden ser de aproximadamente 30 psi (baja presin) a los de alta presin, equipos que pueden trabajar con ms de 3000 psi.Principios de separacin

En los campos petroleros, los efectos de separacin mas usados son la Fuerza de gravedad, fuerza centrifuga, cambios en la cantidad de movimientos y fuerza electrosttica.En el procesamiento de gas, los efectos mas usados son la absorcin, adsorcin, fuerzas de gravedad, fuerzas centrifugas, filtracin y cambios en la cantidad de movimientos.

Fuerza de Gravedad: Las gotas de liquido se separan de la fase gaseosa, cuando la fuerza gravitacional que actua sobre las gotas de liquido es mayor que la fuerza de arrastre del fluido de gas sobre la gota. Fuerza centrifuga:El agua contaminada con slidos e hidrocarburos se inyecta tangencialmente a lo largo de la circunferencia del estanque cilindro cnico para permitir la separacin de las partculas pesadas. El aceite libre es retirado de la superficie del estanque y se almacena en el acumulador de hidrocarburo. Las partculas se precipitan sedimentndose en el estanque, donde son drenadas a un filtro. Opcionalmente se puede incluir inyeccin de ozono, control de pH, aplicacin de agentes coagulantes o floculantes con el objeto de aumentar la flotacin de aceites y la precipitacin de slidos. Fuerza electrosttica:Consiste en someter la emulsion a un campo elctrico intenso, generado por la aplicacin de una alto voltaje entre dos electrodos. Esta aplicacin induce a la formacin de dipolos elctricos en las gotas de agua, provocando una atraccin entre ellas incrementando su contacto y su posterior coalescencia. El efecto final obtenido es el aumento de tamao de las gotas lo que permite la sedimentacin por gravedad. Momentum Lineal o cambios en la cantidad de movimientos:Los fluidos con diferentes densidades tienen diferentes momentum. Si una corriente de dos fases se cambia bruscamente de direccin, el fuerte momentum o la gran velocidad adquirida por las fases no permiten que las partculas de la fase pesada se muevan tan rpidamente como las de la fase liviana . Coalescencia:Las muy pequeas no pueden ser separadas por gravedad.Estas gotas se unen debido al fenmeno de coalescencia, formando gotas mayores las cuales se acercan lo suficiente superando las tensiones superficiales individuales separndose asi por gravedad.

Absorcin:Es uno de los procesos mas utilizados en la industria del gas natural, que consiste en remover el vapor de agua de la corriente del gas natural utilizando un liquido que sirve como superficie absorvente. Este debe cumplir condiciones como: Alta afinidad por el vapor de agua. Ser de bajo costo. Poseer estabilidad hacia los componentes de gas. Bajo perfil corrosivo. Estabilidad para regeneracin. Viscosidad baja. Baja presin de vapor a la temperatura de contacto. Baja solubilidad con las fracciones liquidas del gas natural. Baja tendencia a la formacin de emulsiones y produccin de espumas .

Los liquidos mas usados son el glicol y el metano.

Adsorcin:Es un proceso que utiliza un solido poroso (a nivel microscpico) capaz de retener partculas de gas en su superficie tras entrar en contacto con este.

Deshidratador electrosttico

Movimiento de agua entredos electrodos de polaridad dual Funciones del separador.- Permitir una primera separacin entre los hidrocarburos, esencialmente lquidos y gaseosos. Refinar aun ms el proceso, mediante la recoleccin de partculas liquidas atrapadas en la fase gaseosa. Liberar parte de la fraccin gaseosa que pueda permanecer en la fase liquida. Descargar, por separado, las fases liquida y gaseosa, para evitar que se puedan volver a mezclar, parcial o totalmente.

Descripcion de un separador.- Los separadores mas usados tienen cuatro secciones, que pueden variar dependiendo del tipo de separador.a) Seccin de separacin primaria.- Normalmente el flujo de entrada al separado es una mezcla de gas y liquido a alta velocidad, lo que causa que este al chocar con el deflector de entrada, cambie abruptamente su direccin de flujo y permita la separacin del gas del liquido . Entonces el gas se dirige haca la parte superior y el liquido a la inferior.b) Seccin de separacin secundaria.- Esta seccin se encuentra en la parte superior del recipiente, y es donde las gotas de lquido se separan del gas por efecto de la reduccin en la velocidad del gas y por diferencia de densidad.c) Seccin extractora de niebla.- Esta seccin se remueven pequeas gotas de lquido que no se separaron del gas en la seccin secundaria.d) Seccin de acumulacin de liquido.- Esta seccin se encuentra en la parte inferior del recipiente, y su principal funcin es recolectar el liquido separado y retenerlo durante suficiente tiempo para que alcance el equilibrio con el gas antes de ser descargado del separador.Tipos de separadores.- Se clasifican en funcin de:a) Numero de fases a separar.- Separador Bifasicos, Separador Trifasicos y separador tetrafasicos.b) Forma Geomtricas.- Separadores Verticales, separadores horizontales y separadores esfricosc) Ubicacin.- Separador de entrada, separadores en serie, paralelo, seapradores tipo filtro, tipo tanque de Venteo (flash), tipo centrifugo, separadores de goteo en lnea, torre de destilacin.d) Presin de operacin.- Separadores de alta, media y baja presin.

Por el nmero de fases a separar.-a) Separador bifsicoSe les llama separadores bifsicos (cuando separan dos fases, como petrleo y gas o agua y petrleo). FIGURA 2.4. Separador bifsico.

b) Separador trifsicoSe conoce como separadores trifsicos a los que se disean para separar tres fases (agua, petrleo y gas).

FIGURA 2.5. Separador trifasico.

c) Separador Tetrafasico.- En cuanto a los separadores tetrafasicos podemos decir que en los mismos se ha previsto adicionalmente, una seccin para la seccin de espuma que suele formarse en algunos tipos de fluidos.Por su forma geomtrica.-Separador horizontal.El fluido entra en el separador y se contacta con un desviador de ingreso, causando un cambio repentino en el impulso y la separacin bruta inicial de lquido y vapor. La gravedad causa que gotas de lquido caigan de la corriente de gas al fondo del recipiente de recoleccin. Esta seccin de recoleccin de lquido provee el tiempo de retencin necesario para que el gas arrastrado evolucione del petrleo y suba al espacio de vapor. Tambin provee volumen de oleada, si fuese necesario, para manejar los sobrepesos intermitentes de lquido. Luego el lquido sale del recipiente mediante una vlvula de descarga de lquidos, que es regulada por un controlador de nivel. El controlador de nivel siente cambios en el nivel del lquido y controla la vlvula de descarga.El gas fluye sobre el desviador de ingreso y luego horizontalmente por medio de la seccin de asentamiento de gravedad sobre el lquido. Mientras el gas fluye por esta seccin, gotas pequeas de lquido que no fueron separadas por el desviador de ingreso son separadas por la gravedad y caen a la interfaz de gas - lquidos.Algunas gotas son de un dimetro tan pequeo que no son fcilmente separadas en la seccin de asentamiento de gravedad. Por lo tanto, antes que el gas salga del recipiente, pasa por una seccin de fundicin, o un extractor de neblina. Esta seccin emplea aletas, malla de alambre, o placas para fundir y remover las gotas muy pequeas.Un controlador abre y cierra la vlvula de control de presin en la salida de gas para mantener la presin deseada en el recipiente. Normalmente, los separadores horizontales se operan llenados solamente hasta la mitad con lquidos para maximizar el rea de interfaz de gas - lquidos.

FIGURA 2.3. Partes del separador horizontal.

1.- Entrada de produccin2.- Plato difusor3.- Rectificador/Coalescedor4.- Retenedor/Rompedor de espuma5.- Rebalse6.- Rompedor de vortex

7.- Extractor de niebla8.- Salida del gas9.- Salida de petrleo 10.- Salida de agua11.- Vlvula de alivio12.- Disco de ruptura

Elementos internos del recipiente. Desviadores de ingreso.La figura 2.9 muestra dos tipos bsicos de desviadores que se utilizan comnmente. El primero es un deflector.Estos internos de choque, comnmente denominados por su nombre en ingles como bafles, se colocan despus de la boquilla de entrada para que se produzca el encuentro del fluido que alimenta a la unidad con una superficie, y ocurra el cambio de direccin de la mezcla, producindose as las variaciones de momentum de las fases.Debe ser diseado de tal forma que se produzca el cambio violento en la direccin y la velocidad de los fluidos alimentados, y se produzca la separacin inicial entre el vapor y el lquido.FIGURA 2.9. Deflector.

El segundo dispositivo demostrado en un ingreso cicln que utiliza fuerza centrfuga, en vez de la agitacin mecnica, para desengranar el petrleo y el gas. Los diseos son propietarios, pero la mayora utiliza una boquilla de ingreso de un tamao apropiado para crear una velocidad de fluido de aproximadamente 20 fps alrededor de una chimenea cuyo dimetro es 2/3 del dimetro del recipiente. Interruptores de olas.Son necesarios en separadores horizontales. Son lminas perforadas, en las cuales el lquido choca en cada lmina para conseguir flujo laminar. Se encuentran perpendiculares al flujo.

Placas anti-espuma.La espuma en la interface se forma cuando las burbujas de gas son liberadas del lquido. La espuma puede ser estabilizada con la adicin de qumicos en el ingreso. Frecuentemente una solucin ms efectiva es forzar a la espuma a pasar por una serie de placas paralelas inclinadas o tubos (Fig. 2.10) que ayudan a fundir las burbujas.

FIGURA 2.10. Placas anti-espuma.

Vrtice interruptor.Normalmente es buena idea incluir un simple vrtice interruptor, como muestra la figura 2.11, para prevenir que se desarrolle un vrtice cuando la vlvula de control de lquidos est abierta. Un vrtice podra extraer el gas del espacio de vapor y volverlo a arrastrar en la salida de lquidos.FIGURA 2.11. Vortice interruptor.

Extractor de neblina.Son usados para mejorar la habilidad del separador para remover las partculas liquidas de la fase gaseosa capturando las gotas de liquido y drenando el liquido separado para evitar que vuelva a ser arrastrado por la fase gaseosa.Los extractores de neblina centrfugos separan las gotas de lquido con la fuerza centrfuga. Estos pueden ser ms eficientes que extractores de la malla o alambre de neblina, y son menos susceptibles a taparse. Sin embargo, no se utilizan comnmente en operaciones de produccin porque la eficiencia de remocin es sensible a pequeos cambios en flujo. Adicionalmente, requieren de cadas en presin relativamente grandes para crear la fuerza centrfuga.FIGURA 2.12. Extractores de niebla.

Sand jet.Es indispensable en fluidos con alto contenido de arena. Es un tubo con orificios en la parte superior que se choca en la parte inferior del separador, funciona con fluidos a presin mediante tuberas de inyeccin, que hacen posible la remocin parcial de la arena acumulada.

Ventajas del separador horizontal Se emplean cuando la relacin gas-liquido es baja. Requieren de poco espacio vertical para su instalacin. Son adecuados para manejar aceite con alto contenido de espuma. Para esto, donde queda la interface gas-liquido se instalan placas rompeolas de espuma. Manejan grandes cantidades de lquido, optimizando el volumen de operacin requerido.

Desventajas del separador horizontal. El control de nivel de lquido es ms crtico que en los separadores verticales. Ocupan mucho espacio horizontal. Es difcil la remocin de slidos acumulados.

Separador vertical.En esta configuracin el flujo de entrada entra al recipiente por un lado. A igual que con el separador horizontal, el desviador de ingreso hace la separacin bruta inicial. El lquido fluye hacia abajo a la seccin de recoleccin de lquidos en el recipiente, y luego baja a la salida de lquidos. Cuando el lquido llega al equilibrio, las burbujas de gas fluyen en sentido contrario a la direccin del flujo de lquidos y eventualmente migran al espacio de vapor. El controlador de nivel y la vlvula de descarga de lquidos opera de la misma forma como en el separador horizontal.El gas fluye sobre el desviador de ingreso y luego arriba hacia la salida de gas. En la seccin de asentamiento de gravedad, las gotas de lquido caen hacia abajo, en sentido opuesto a la direccin del flujo de gas. El gas pasa por la seccin de fundicin / extractor de neblina antes de salir del recipiente. La presin y el nivel son mantenidos de la misma forma que en el separador horizontal.

FIGURA 2.6. Separador vertical.

Ventajas del separador vertical Es fcil mantener los limpios, por lo que se recomiendan para manejar flujos con alto contenido de lodo, arena y cualquier otro material solido. El control de nivel de lquido no es crtico, puesto que se puede aplicar un flotador vertical, logrando que el control de nivel sea ms sensible a los cambios. Debido a que nivel de lquido se puede mover en forma moderada, son recomendables para flujos de pozos que producen bombeo neumtico, con el fin de manejar baches imprevistos de lquido.

Desventajas del separador vertical Son ms costosos que los horizontales. Son ms difciles de instalar que los horizontales. Se necesita un dimetro mayor que en los horizontales para manejar la misma cantidad de gas.

Separador esfricoSeparadores de forma esfrica. Se utilizan en servicios en los que se tienen gases a altas presiones, en los que se requieren tamaos compactos y cuando los volmenes de lquidos que se tienen son pequeos.No son muy usados en la industria petrolera, debido a que tienen una capacidad de almacenamiento de lquidos muy pequea y adems su construccin es difcil. FIGURA 2.7. Separador esfrico.

Cuadro comparativo.-

Segun su ubicacion.- Separador de entrada, cuando estn ubicados a la entrada de la planta, para recibir los fluidos en su condicin original, cruda; obviamente en este caso habr que esperar la posibilidad de recibir impurezas de cualquier tipo.

Separadores en serie y/o paralelo.- Los que estn colocados uno despus del otro; o, en paralelo, uno al lado del otro. En el primer caso la depuracin se realiza de manera progresiva y, en el segundo, las dos unidades hacen el mismo trabajo.

Separadores de Gas.- La principal funcin del depurador es remover los residuos liquidos de una mezcla, que tiene predominio de partculas gaseosas, para ello en su diseo tienen elementos de impacto para remover las partculas liquidas.

Separador tipo filtro. Los que promueven la separacin eficiente de los lquidos que eventualmente pudieran permanecer en la fase gaseosa para evitar que, al condensarse aguas abajo, puedan daar equipos muy costosos como los compresores y expansores. Otras veces, los lquidos que se depositan en el sistema ocasionan toda clase de inconvenientes. Por ello estas unidades estn provistas de filtros, especficamente diseados para retener el tamao de las partculas que deban ser retiradas de la corriente.FIGURA 2.13. Separador tipo filtro

Separador centrifugoSeparador cuyo fin es desgregar las diferentes fases (vapor, petroleo, agua y/o arena) en la corriente de alimentacin, mediante el uso de fuerzas centrifugas o vortices.Trabaja con un mecanismo patentado, cuyo diseo y aplicacin depender del fabricante. Posee un dispositivo cnico central y la alimentacin ingresa de forma tangencial en el recipiente. FIGURA 2.14. Separador centrifugo.

Los separadores ciclnicos trabajan bajo el principio de que la separacin de partculas puede ser intensificada por la imposicin de una fuerza centrifuga. El principio bsico del patrn de flujo involucra una vrtice doble con el vapor movindose en espiral hacia arriba y el lquido se desliza cayendo por las paredes del dispositivo.La velocidad espiral en el separador, puede superar varias veces la velocidad de entrada y los patrones de flujo son tales que las velocidades radiales son direccionadas hacia las paredes, haciendo que las partculas liquidas choquen contra las mismas y caigan al fondo de la unidad.En los separadores cilndricos convencionales, en que la fuerza motriz en la que se basa la separacin es la fuerza centrifuga, generada por la accin giratoria de la corriente de alimentacin, lo que produce la disgregacin de las partculas solidas o liquidas que pueden encontrarse en la corriente de vapor.Con la tecnologa nueva se puede manejar las velocidades ms elevadas, y en consecuencia el recipiente tendr menores dimensiones y menos peso, en comparacin con un separador convencional, razn por la cual este nuevo tipo de separadores puede ser muy beneficioso en instalaciones con restricciones de espacio o peso, como por ejemplo, en plataformas costa afuera, adems de resultar atractivo econmicamente.Generalmente, son utilizados para la recuperacin de glicol, utilizando en los procesos de deshidratacin del gas. Torre de Destilacin.- Este envase permite separar un fluido en barios componentes de composiciones deseadas para ello se utilizan procesos de equilibrio trmico basado en las constantes de equilibrio liquido-vapor. Por lo general, las torres de destilacin poseen platos en los cuales se establecen los dos flujos en direcciones opuestas, el gas va en ascenso. Tanques de venteo o Flash tanks. Son recipientes utilizados para separar el gas que se produce cuando se expande un lquido. En esta profesin se conoce como flash al cambio sbito que sufre un fluido cuando la presin desciende violentamente. As, al tumbar la presin del fluido se producir una separacin de fases, que le dar origen al gas y al petrleo. Y, en correspondencia con la accin que se realiza, el trmino Flash tank se le asigna al separador que expande el fluido. Tipo de Goteo en Linea.- Estos equipos se instalan en tuberas que manejan fluidos con una alta relacin Gas-Liquido. El objetivo es remover el liquido libre y no necesariamente todo el liquido contenido en la corriente gaseosa. Luego, los equipos de goteo en lnea permiten la acumulacin y. separacin del liquido libre Trampas o Knockout drums. Son recipientes diseados para separar corrientes con una alta relacin gas lquido. Estas unidades por lo general tienen poca capacidad para la retencin de lquidos. Separador de baches Slug Catcher. Es un recipiente diseado para atrapar grandes cantidades de lquido que ocasionalmente llegan en la corriente de gas. Eficiencia de un separador.Si el separador es eficiente en su operacin, el gas captado ser limpio, sin humedad y sin lquidos. A la salida del separador no deber ensuciar la mano o una placa que se interponga. En caso contrario, si el gas sale sucio, no es eficiente la separacin, lo que puede deberse a varios factores tales como: alta velocidad de circulacin del fluido (mucho caudal a tratar), temperatura excesiva (se producen muchos livianos); retenedor de niebla roto o tapado (no retienen las partculas de lquidos) etc.Si habitualmente un separador entrega un gas limpio y en un determinado momento se produce un rebase o salida de petrleo por la salida de gas, puede ser que est ingresando ms lquido del que puede tratar o que no sea adecuada la salida de lquidos (mucha prdida de carga por bajo dimetro en la caera de descarga), o que alguno de los parmetros no estn bien regulados, como por ejemplo una temperatura ms baja que lo conveniente lo que provoca elevar la viscosidad del petrleo y aumentar las dificultades para movilizarlo hacia afuera del equipo.2.12. Control operativo de la capacidad.Se puede ejercer cierto control de la capacidad de un separador, en determinados rangos y de acuerdo a la propia capacidad del equipo; considerando las condiciones del flujo a tratar, sin alterar los parmetros de presin o temperatura. Optimizando as la eficiencia del separador ante particulares relaciones de gas-lquido que se puedan presentar en un yacimiento.El control sobre el nivel del lquido, es relevante para optimizar la capacidad o rendimiento de un separador horizontal, y he aqu otra ventaja de stos sobre los verticales.Operando el Controlador de Nivel se puede obtener un mayor volumen permanente en la fase lquida y una menor seccin de pasaje para la fase gas, o viceversa de acuerdo a las necesidades propias.El la Figura 2.8 se muestra las tres posiciones tipo, donde se puede considerar el corte por nivel superior a la situacin donde el controlador de nivel est regulado para la mxima capacidad de lquido, en el intermedio est para la mxima capacidad de lquido y gas, siendo el promedio o equilibrio de rendimiento. En el corte inferior el controlador es regulado para la mnima capacidad en lquidos y la mxima en gas.

FIGURA 2.8. Control sobre el nivel de lquido.

Diseo.Dimensionamiento de la unidad.Una vez que se conoce el dimetro del recipiente y la cantidad de lquido que se ha de recibir se procede a dimensionar el equipo (2.15) Segn GPSA y (2.16) Segn PDVSA. Entonces, se debe seleccionar el dimetro comercial y calcular la longitud del equipo. Una serie de normas perfectamente establecidas le sirven de gua al diseador para seleccionar la altura de cada una de las partes que configuran el recipiente: altura de la zona lquida, espacio entre el nivel de lquido y la boquilla de entrada, dimetro de la boquilla de entrada de los fluidos, altura entre el tope de la boquilla y el extractor de niebla, espacio libre requerido para instalar el extractor de niebla y la zona inmediata superior hasta la costura del separador. Al sumar estas longitudes se debe obtener una razn de esbeltez (altura / dimetro) que, de acuerdo con las diferentes normas puede oscilar entre 2 y 6. FIGURA 2.15. Dimensionamiento del separador vertical segn normas de GPSA.

Seleccin de las fuerzas gravitacionales.Las fuerzas de gravedad dominan el proceso de separacin. Cuando se trabaja por debajo de la velocidad critica, las fuerzas de gravedad controlan el movimiento del gas. Al disear esta seccin se debe tratar de obtener una velocidad menor que la critica, con el fin de lograr que las fuerzas de gravedad hagan caer las gotas de liquido y que estn no sean arrastradas por el gas.

Importancia del valor de K.El valor de la constante K, es uno de los parametro que predice el comportamiento de los fluidos dentro del recipiente. Es el valor que acerca o aleja las predicciones del funcionamiento real del sistema. Cada fabricante tiene sus propias consideraciones al respecto.El criterio que se sigue para seleccionar el valor de K se expresa de la sig manera:

Flujo volumtricoEl flujo volumtrico del gas en condiciones operacionales:

Seccin de extraccin de niebla o coalescencia.La efectividad de estos dispositivos depende de la velocidad del gas. Cuando se trabaja con velocidades muy altas o muy bajas, los extractores son poco efectivos.En la figura se puede observar una curva tpica que se aplica a una malla metlica de alambre. El factor de energa cintica FEC se define con la ecuacin:

Dimensionamiento del tope del separador.

Tiempo de retencin.Para determinar el tiempo de retencin, se puede aplicar las pruebas del campo o utilizar la ecuacin de Stokes:

Para utilizar la ecuacin de Stokes es necesario conocer el dimetro de las partculas.

Sistemas de seguridad.Todo separador debe tener instaladas en su extremo superior una vlvula de seguridad a resorte, calibrada para que abra a un 20% por debajo de la presin mxima que soporta el equipo y adems, un disco de ruptura que se destruya con un 10% de presin menor a la mxima del equipo. Estos discos son membranas metlicas finas previstas para romperse en el caso de una sobrepresin accidental del equipo. Son colocadas entre dos bridas de modo que la presin interna acte sobre la parte hueca, cncava. Si la presin mxima del equipo es de 1000 psi la vlvula de resorte deber abrir con 800 psi. Y el disco se deber romper a 900 psi.

Controles, vlvulas, accesorios y caractersticas de seguridad para separadores de petrleo y gas.Controles

Los controles requeridos para los separadores de petrleo y gas son controladores de nivel de lquido para el petrleo y la interfase agua-petrleo (operacin trifsica) y vlvula de control de contrapresin de gas con controlador de presin.

Vlvulas

Las vlvulas requeridas para los separadores de petrleo y gas son: la vlvula de control de descarga de petrleo, vlvula de control de descarga de agua (operacin trifsica), vlvulas de drenaje, vlvula de bloqueo, vlvula de alivio de presin, y vlvulas para inspeccin externa de nivel (por visores).

Accesorios

Los accesorios requeridos para los separadores de petrleo y gas son los manmetros, termmetros, reguladores de reduccin de la presin (para gas de control), visores de nivel, cabezal de seguridad con disco de ruptura, tubera.

Medicin de presin

El mtodo ms comn para medir presin en los equipos es mediante el uso de manmetros. Los manmetros estn disponibles en diversos tamaos, gamas de precio y estilos. La figura 2.47. muestran los medidores de presin usados comnmente en operaciones de produccin. La presin causa la expansin de un tubo circular que mueve el indicador a lo largo de la escala. Tales medidores miden lo que es llamado presin manomtrica (presin absoluta menos la presin atmosfrica). Los manmetros estn disponibles en rangos desde pocas libras por pulgada cuadrada hasta miles de psig.

Figura. 2.47 Medidores de presin

Medicin de Temperatura

Para la mayora de las medidas de temperatura en las operaciones de produccin, se utilizan termmetros ordinarios. La figura 2.48. muestra un termmetro ordinario.Cuando la temperatura de un recipiente presurizado se est midiendo con un termmetro, no es normalmente deseable exponer el dispositivo directamente al contenido del mismo. En tales casos la temperatura se mide con un termopozo en el cual se inserta un termmetro. La figura 2.49 muestra un termopozo. Cuando se utilizan quemadores en los calentadores, estos son controlados por dispositivos que detectan la temperatura en el recipiente. A menudo se utiliza un termostato para el control del quemador.Cada calentador es equipado con un termostato, que consiste de un elemento sensitivo de tipo ampolla conectado a una vlvula de control de gas en el quemador. La presin en el tubo reduce el volumen del combustible en el interior del calentador y as reduce la temperatura. El termostato es ajustable a un amplio rango de temperaturas.El sensor de temperatura es un tubo sellado de metal conectado al termostato con un tubo capilar largo y hueco. El aire en este tubo se expande con el calor y activa las vlvulas miniaturas dentro del termostato para controlar la ignicin y el flujo del gas combustible.

Termmetro

Termopozo

Caractersticas de Seguridad para los Separadores de Petrleo y Gas

Los separadores de petrleo y gas deben ser instalados a una distancia segura de otros equipos de la locacin. Donde ellos estn instalados sobre plataformas costafuera o prximos a otros equipos, deben ser tomadas precauciones para prevenir perjuicios al personal y daos a los equipos adyacentes en caso de que el separador o sus controles o accesorios fallen.Los siguientes elementos de seguridad son recomendados para muchos de los separadores de petrleo y gas.

Controles de nivel de lquido alto y bajo

Los controles de nivel de lquido alto y bajo normalmente son pilotos operados por un flotador que acciona una vlvula en la entrada del separador, abriendo un by-pass cerca del separador, haciendo sonar una alarma, o realizando alguna otra funcin pertinente para prevenir el dao que pueda resultar de altos o bajos niveles de lquidos en el separador.

Controles de presin alta y baja

Los Controles de presin alta y baja son instalados en los separadores para prevenir que presiones excesivamente altas o bajas interfieran con las operaciones normales.Estos controles pueden ser neumticos, mecnicos y elctricos y pueden sonar una alarma, accionar una vlvula de cierre, abrir un by-pass, o realizar otras funciones pertinentes para proteger el personal, el separador, y equipos adyacentes.

Controles de temperatura alta y baja

Los controles de temperaturas deben ser instalados en los separadores para cerrar la unidad, para abrir o cerrar un by-pass hacia un calentador, o sonar una alarma cuando la temperatura en el calentador llega a ser muy baja o muy alta. Tales controles de temperaturas no son utilizados normalmente en los separadores, pero pueden ser apropiados en casos especiales.

Vlvulas de alivio

Estas vlvulas son normalmente instaladas a la presin de diseo del recipiente.Las vlvulas de alivio sirven principalmente como una advertencia, y en algunos casos son muy pequeas para manejar la capacidad de fluido total del separador.Vlvulas de alivio de capacidad total pueden ser utilizadas y son particularmente recomendadas cuando no es usado un disco de ruptura en el separador.

Disco de ruptura

Un disco de ruptura es un dispositivo que contiene una membrana de metal delgada que es diseada para romperse cuando la presin en el separador excede un valor predeterminado. Este es usualmente de 1.25 a 1.5 veces la presin de diseo del separador. El disco de ruptura es normalmente seleccionado de forma tal que no se rompa hasta que la vlvula de alivio no se haya abierto y sea incapaz de prevenir la presin excesiva en el separador.

En el curso de cincuenta aos, Tracerco se ha convertido en lder mundial en la tecnologa de medicin con radioistopos, diagnstico y anlisis de parmetros crticos para los procesos de la industria de petrleo y gas.

El TRACERCO Profiler mide la distribucin vertical de todas las fases dentro del separador en tiempo real y con ms alta resolucin. Esta informacin da a los operadores la confianza de alcanzar el control ptimo, convirtiendo los problemas en oportunidades:1. Optimizando los productos1. Cortando los gastos en qumicos1. Eliminando mantenimiento1. Manteniendo un rcord de limpieza ambiental.VENTAJAS1. Entrega un perfil de todas las fases, no solamente un punto.1. No se moja con el proceso, puede ser removido sin interrumpir el proceso.1. Ms econmico para instalar en un recipiente de nueva construccin que otros instrumentos convencionales.1. Simplifica el diseo del recipiente, reduce el nmero de bridas puede justificar separadores ms pequeos, menos puntos de escape.1. Reduccin considerable de peso sobre la instrumentacin de la entrada.1. Confiable, hasta 150 medidas individuales. Puede ser usado para funciones de alarma y de control.1. Apto para aplicaciones de SIL2.1. No se requiere seguimiento de calor.1. No se bloquea con arena.1. Reduce los peligros ambientales.1. Incrementa la produccin sin requerir mantenimiento ni partes mviles, costos mnimos a largo plazo.1. Ahorros en costo de aditivos qumicos. 1. Liderazgo mundial en tecnologa de deteccin usando radioistopos.1. Conocimiento de las necesidades de la industria mundial petroqumica, qumica y del petrleo y gas.1. Un dedicado equipo de especialistas en aplicaciones costa afuera.1. Oficinas establecidas en todo el mundo.

PROBLEMAS COMUNES EN EL METODO CONVENCIONALInformacin incorrecta de la separacin puede causar que grandes concentraciones de crudo se estn llevando por la corriente de agua, sobrecargando corriente abajo los equipos de limpieza de crudo y provocando descargas aceitosas, en equipos off shore, al mar. ..Tambin puedecausar que grandes concentraciones de agua sean acarreadas en la corriente del crudo y con esto provocar grandes problemas de separacin corriente abajo. .. El acarreo de espuma por la corriente del gas puede causar rpidos acumulamientos corriente abajo en los recipientes de acumulacin de lquidos, los sistemas de limpieza de gas y equipos de compresin. La acumulacin de arena reduce substancialmente el volumen de trabajo del recipiente y por ende su eficienciaTodos estos problemas de produccin y ambientales pueden terminar en paros innecesarios, problemas de produccin y ambientales.

FUNCIONAMIENTO

El TRACERCO Profiler consta de dos o tres tuberas de profundidad instaladas dentro del separador a travs de una brida en la parte superior del recipiente. Una tubera de profundidad angosta mantiene una formacin vertical de emisores gamma de baja energa. Las otras tuberasmantienen un arreglo correspondiente de detectores gamma. Cada detector empata en altura a los emisores gamma en el mismo plano.El emisor dirige radiacin a travs del fluido dentro del separador para ser recibida por el detector. Debido a las diferentes densidades de los componentes que son crudo, agua, arena, espuma, emulsin y gas, estos atenuarn la seal que pasa a travs de ellos en diferentes cantidades. La densidad que se registra en cada tubo es transmitida a la unidad procesadora de seales que se encuentra en el domo, arriba de las tuberas de profundidad.

La imagen de abajo muestra el TRACERCO Profiler en sitio en la parte alta de un separador.

Profiler

Entrada de crudo, gas y arenaSalida de gasTuberas de profundidad

Mampara

Espuma CrudoSalida de aguaSalida de crudo

Emulsin Agua Arena

La informacin es convertida en informacin serial y enviada a travs de un cable de fibra ptica a la computadora de la planta. En la pantalla de la computadora la densidad del fluido por cada arreglo (fuente-detector) es mostrada en tiempo real.

Perfil completo de la distribucin de fluidos dentro del separador:1. La interface entre agua y crudo o crudo y gas.1. La calidad de la separacin.1. La extensin de la acumulacin de la espuma.1. La posicin total del lquido.1. El nivel de acumulacin de arena.

REEMPLAZO DE INSTRUMENTOS:Con Tracerco Profiler no es necesario: Vlvulas. Bridas. Pozos de toma de muestras. Seguimiento de calor. Venteos o drenes.

SISTEMAS DE SEGURIDAD

Est certificado para uso en reas peligrosas donde puede haber gases flamables. Cada sistema detector se suministra a travs de un aislante galvnico alojado en un rea segura. La seal de datos es enviada a travs de fibra ptica. Las fuentes de radiacin que se usan en el sistema, son similares a las que se usan en los detectores de humo. Las lecturas de rapidez de exposicin nopueden ser detectadas fuera del separador, an si el recipiente est vaco. El aislante de las fuentes, para la entrada al recipiente es una operacin externa que se lleva a cabo con una pequea manija con seguro.

EL TRACERCO PROFILER EN ACCION

Este campo costa afuera se ubica en la provincia Cabinda de Angola en el bloque 14 de aguas profundas. Kuito produce crudo pesado entre 18-22 API. Se producan 100,000 barriles de crudo al dia.

Figura 1 Se muestra el recipiente simulado. El operador puede ver las diferentes fases. Ntese como corriente abajo del weir los instrumentos convencionales no registran el nivel de la espuma y dan medidas ligeramente erradas debido a esa espuma..

Figura 2. Muestras de la pantalla presentando al recipiente A al inicio de operaciones, ntese la larga capa de agua y la pequea capa de espuma sobre el agua.

Figura 3. Muestra del Profiler 12 minutos ms tarde, ntese que se ha introducido el crudo al recipiente provocando con esto una grn formacin de espuma que llena al recipiente y posiblemente est llegando hasta el siguiente paso.

Figura 4. Se muestra al Profiler 6 minutos ms tarde, se ha inyectado anti- espumante qumico y el nivel de espuma empieza a bajar.

Figura 5. Perfil tomado 1 hora 39 minutos ms tarde mostrando que el nivel de espuma ha desaparecido, ntese que no existe una interfase definida. Hay un cambio gradual en la densidad del agua al crudo. El tiempo de residencia o la dosificacin del rompedor de emulsin necesitan ser ajustados.

Figura 6. Perfil tomado 2 horas 47 minutos ms tarde mostrando produccin en pleno. Ntese el perfil plano de la capa de agua y el perfil plano de la capa de crudo. El departamento de operaciones pueden estar tranquilos de que con este tiempo de residencia ya no hay necesidad de mayor separacin. Ahora tienen la oportunidad de incrementar el flujo, reducir el tiempo de residencia o reducir la inyeccin de qumicos.

ESPECIFICACIONES:

Modelo Series PRI156/146 Serie PRI 176Estructural y en tierra SubmarinaFuncionamiento:Nivel de precisin +/-1% +/-1%Rango de densidad 0-3000Kg/mMx. nmero de puntos de Densidad Hasta 150 Por pedidoIntervalo de mejoramiento 1 a 15 segundos 1 a 15 segundosElctrico:Temperatura operacional -40C a +125C -20C a +125CRequerimiento de energa 100mA _ 10 volteos DC 100mA _ 10 voltios DC

Interfases intrnsicamente seguras:Energa Aislador Galvnico que rinde 100mA 10 voltios.Aislador DC 14-35 volteos DC (24VDC nom.)Mecnica:Tamao de entrada del recipiente Encaja en 4 o ms Por pedido (movible o montado)Cubierta de la tubera subterrnea Titanio (sirve para servicios NACE MR-01-75) Superduplex (estndar) o por especificacin.Presin de operacin Estndar 115 Barg, 185 Barg, Versin UHP Estndar 345 Barg, Profundidad marina 3,00 pies.Temperatura del medidor de operacin Estndar + 125C, +200C con chaqueta de Estndar + 125Cenfriamiento (sujeto a presin operacional)Cdigo del diseo PD5500, ASME VIII Norsok 601, M650, ISO13628.Longitud mxima Hasta 20m* Hasta 15m

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