Baterías de Separación y Ductos. El alma almace cena nami mient ento o conti continúa núa siend siendo o una una acti activi vida dad d indi indisp spen ensa sabl ble e en el transp transport orte e y manejo manejo de hidro hidrocar carbur buros. os. La selecc selección ión del del tipo tipo y tamaño tamaño de tanque tanque está está regid regida a por la relac relación ión produ producc cción ión-co -consum nsumo, o, las condic condicion iones es ambientales, la localiación del tanque y el tipo de !uido a almacenar. almacenar. El alma almace cena nami mien ento to se pued puede e reali ealia arr en tres tres tipo tipos s
de inst instal alac acio ione nes" s"
superfciales, subterráneas y en buques tanque. La capacidad de dichas instalaciones var#a desde unos cuantos metros cúbicos hasta miles de ellos. E$iste una gran variedad de %anques y su clasi&cación es igualmente amplia, los los hay hay para para el alma almace cena nami mient ento o de prod produc ucto tos s l#qu l#quid idos os y gase gaseos osos os.. Los Los materi materiale ales s que se han emplea empleado do para para su constr construcc ucción ión,, han sido" sido" 'adera 'adera,, concreto, aluminio, plástico y acero ino$idable( siendo este último el de mayor dema demand nda a por por su resi resist sten enci cia a y dura durabi bili lida dad. d. Las Las )orm )ormas as tamb tambi* i*n n han han sido sido variadas, aunque predomina la )orma cil#ndrica para el almacenamiento de grandes volúmenes. Los tanques pueden )abricarse y transportarse a su lugar de colocación o bien armarse en el lugar mismo donde permanecerán. +na )orma t#pica que se ha emplea empleado do para para la clasi& clasi&cac cación ión de tanque tanques s es por las caract caracter# er#sti sticas cas de su techo, en base a esto los hay de techo &jo y de techo !otante. Estos últimos han han teni tenido do gran gran acep acepta taci ción ón debi debido do a la venta ventaja ja adic adicio iona nall de cont contro rola larr automáticamente el espacio disponible a los vapores. El sistema de sellado de los tanques es de suma importancia pues evita la emisió emisión n de vapor vapores es a la atmós) atmós)era era,, lo cual cual prese presenta nta varias varias desven desventaj tajas as y riesgos tanto económicos como ambientales. E$isten diversos sistemas de sello como es el caso de sello metálico el cual consiste de un anillo de apatas de acero prensadas &rmemente contra la envolvente, un delantal de tela !e$ible cier cierra ra el espa espaci ció ó entr entre e las las apa apata tas s y el tech techo o. %ambi ambi*n *n e$is e$iste ten n sell sellos os magnetiados y otros de tipo !otante internos. Los tanques de techo !otante de doble puente y los llamados de “pontones” reducen las emisiones de vapores a la super&cie y o)recen má$ima !otabilidad. Es de vital importancia durante el diseño de un tanque, las condiciones a las que este va a operar, esto incluye básicamente" presión y temperatura de trabajo. La presión de trabajo está en )unción de la presión de vapor del !uido que se almacenará además de otros )actores.
uando se trata de almacenamiento en buques tanque, las precauciones durante el vaciado y llenado de dichos tanques deben e$tremarse ya que cualquier derrame ocasionará además de lo ya mencionado, una gran contaminación. En general toda maniobra cualquiera que sea, debe realiarse con sumo cuidado cuando se trate de buques tanque pues el control de derrames o cualquier mal manejo ocasiona grandes p*rdidas económicas y )uertes riesgos de incendio. ara el almacenamiento de gas natural se emplean" / %anques super&ciales de doble pared 0/ %anques super&ciales de hormigón re)orado 1/ %anques subterráneos a baja temperatura 2/ %anques subterráneos de hormigón prensado El más empleado es el primero ya que su diseño permite que la presión de vapor se equilibre as# misma. Los tanques cuentan con accesorios diversos cada uno de los cuales cumple una )unción espec#&ca. 3lgunos de estos accesorios son los siguientes" líneas
de llenado y vaciado, válvulas de presión y vacío, válvulas de relevo, válvulas de venteo, indicadores de nivel, registro de ombre !"anole#, escaleras, $otadores y soportes. La seguridad de cualquier instalación es sumamente importante, este )actor toma especial importancia cuando se manejan productos !amables, dentro de los que caen los hidrocarburos. Las estaciones de almacenamiento cuentan con medios para evitar derrames y escapes de vapores. Los dispositivos de control de vapores van colocados en el techo del tanque y su descarga es conducida por una tuber#a la cual puede ventearlos a la atmós)era o bien conducirlos a una unidad recuperadora de vapores. E$isten sistemas para detección de incendios y temperatura, algunos sistemas además, controlan el siniestro con el empleo de productos qu#micos. La colocación de los dispositivos de control debe ser tal que su revisión y )uncionamiento sea rápido y sencillo. Los tanques están provistos de sistemas de control de derrames, esto es un muro a su alrededor o bien un canal que conduca el derrame a un sitio alejado y seguro, el cual debe tener una capacidad igual a la del tanque más un porcentaje por seguridad. or último un programa adecuado de revisión y mantenimiento de la instalación evitará las acciones de emergencia y las p*rdidas materiales y en ocasiones humanas.
%ipos de %anques %anques de %eco 'ónico !(ig. )*.l# 4us dimensiones apro$imadas son de 056 pies de diámetro y 76 pies de altura. El techo está soportado por una estructura interna. El tanque de techo cónico y el de techo de domo son variaciones del tipo cil#ndrico.
En el tanque de techo de domo, el techo está )ormado por placas circulares que se auto soportan. El tipo paraguas son placas en )orma de gajos. 8aramente tienen más de 76 pies de diámetro interno.
+# %anques de %eco $otante. Estos tanques tienen gran aceptación debido a que reducen las perdidas por vaciado y llenado, esto se logra ya sea eliminando o manteniendo constante el espacio destinado a vapores, arriba del nivel del l#quido. La pared y techo son de acero y su construcción es semejante a los ya mencionados. El techo !ota sobre el l#quido. La )orma más simple de este tipo de tanque se representa en la 9ig. :;.0.
Los tanques de pontones anulares y el de techo de doble capa, son algunos variantes de este tipo de tanques. La 9igura :;.1 muestra los rasgos más importantes de *stos. El sello es de suma importancia especialmente en este tipo de tanques, ya que el hecho de que el techo sea móvil )avorece a la )uga de vapores. El sello entre la pared y el techo móvil se logra por medio de apatas que están presionadas contra la pared por medio de resortes o contrapesos, con una membrana !e$ible atada entre la apata y la cubierta del techo. E$isten otros tanques de techo !otante pero son menos empleados. La 9igura :;.2 muestra otro tanque de techo !otante. Las p*rdidas de vapor se evitan mediante sellos l#quidos. El techo es libre de moverse hacia arriba o hacia abajo dependiendo de la operación de que se trate o bien por e)ectos de variación de temperatura. El tanque de techo con domo de agua posee un domo a presión en el cual una membrana es libre de moverse hacia arriba o hacia abajo proporcionando una mayor capacidad de volumen.
# %anques de almacenamiento a ba-a presión. 4e emplean para el almacenamiento de productos volátiles, cuya presión a la 0 temperatura de almacenaje varia de 6.5 a 5 lb
crudos ligeros, natas ligeras , pentano, etc. %anques de /lmacenamiento.
0123)D4S. Los tanques de almacenamiento de hidrocarburos l#quidos son los dispositivos que permiten guardar la producción hasta que e$ista un mercado para su venta o bien hasta que se tenga sitio para su re&nación. 'ientras el almacenamiento se lleva a cabo, el control del producto almacenado es de suma y vital importancia. La construcción de tanques de almacenamiento debe estar estrictamente apegada a normas establecidas por el 3..:. El material del cual están construidos, debe poseer caracter#sticas como" resistencia a la corrosión, al intemperismo, a la tensión, presión, etc. En la industria petrolera se han empleado tanques de diversos materiales, tales como" madera, plástico, concreto, aluminio y acero ino$idable. 4e han construido de diversas capacidades y su construcción está en )unción del volumen que van a almacenar, entre otros aspectos. Los tanques de mayor uso son los de acero ino$idable, la coraa de estos tanques se construye con lámina de acero, que puede ser atornillada, remachada o unirse en tres )ormas" a plomo, +# con soldadura y tornillos , # con traslape telescopiado. La soldadura puede ser de dos tipos" vertical para resistir la presión hidrostática del tanque y horiontal para soportar compresión originada por el mismo peso del tanque. =ásicamente e$isten tres tipos de techo" con cubierta de agua, +# !e$ible o de dia)ragma y # !otante. El empleo del primero persigue absorber el calor que por el ambiente el tanque adquiere y as# mantenerlo a una temperatura menor que la ambiental, eliminando en cierta )orma, las evaporaciones. El uso del segundo tipo de techo es debido a que *ste se contrae y e$pande, cuando los vapores se condensan o se generan respectivamente. >entro del tercer tipo e$isten variaciones como"
a# %ipo sart*n b# %ipo doble capa circular c# on cubierta de pontones d# on pontones distribuidos >urante el diseño de un tanque y todos sus accesorios, se deben considerar condiciones e$tremas de presión y vac#o. Las paredes de los tanques deben ser per)ectamente herm*ticas de manera que se impida la )ormación de bolsas y la acumulación de l#quido en su interior. >ebe destinarse un volumen para l#quido y otro para vapores, este último no debe e$ceder el 06? del volumen total del tanque. uando se trata de tanques nuevos y en aquellos en que se han reparado el )ondo y la coraa es recomendable que el tanque sea sometido a una inspección. >ebe considerarse un nivel de l#quido má$imo de llenado y un m#nimo de vaciado. Los aditamentos que se encuentran en el techo y pared del tanque, se diseñarán a una presión no menor de aquella a la que se diseñan las válvulas de alivio( esto es, para presión y para vac#o. >ebe e$istir una tolerancia en cuanto a la presión e$istente en el espacio destinado a vapores y la presión de alivio a las válvulas, de manera que puedan contenerse
dentro del tanque, los vapores que por temperatura o agitación se desprenden del aceite. La presión má$ima permisible para el espacio de vapores no debe 0 e$ceder a 5 lb
D)S5647 En el diseño de los tanques de almacenamiento para l#quidos debe tomarse en cuenta los siguientes )actores" / resión interna tanto de llenado como de vaciado 0/ El peso del tanque y su contenido, de vac#o a lleno, con y sin la presión má$ima. 1/ El sistema de soporte considerando las caracter#sticas y propiedades del material. 2/ argas adicionales( plata)ormas, escaleras, cone$iones de tuber#a y en ocasiones la carga por depositación de nieve en el techo. 5/ argas de empuje ocasionadas por el viento. 7/ argas ocasionadas por terremotos. @/ 3islamiento y )orros. A/ Es)ueros a la tensión y a la compresión. B/ Es)ueros de corte.
"edidores de orifcio. La medición de gas y aceite, en la :ndustria etrolera, tiene como objetivo, el control de la producción. 4e conoce como sistema de medición a un conjunto de elementos que indican, registran y
ara medir grandes cantidades de gas se emplea ampliamente el medidor con placa de ori&cio C'edidor del tipo di)erencial/. Este aparato no mide volúmenes, sino que registra las presiones de !ujo y a partir de estas presiones, se e)ectúa el cálculo del gasto de !ujo circulante. Esto es posible, utiliando las relaciones que e$isten entre las presiones y las velocidades y entre esta última y el gasto que es lo que se trata de conocer. Este tipo de medidores consisten de un elemento primario que registra la presión di)erencial y de un elemento secundario que mide esa precisión di)erencial. +na precisión t#pica varia de D<- 1? a D<- 6.5?, dependiendo del tipo de registro de lectura empleado. 4e han utiliado di)erentes dispositivos para crear la presión di)erencial, pero los elementos primarios más comunes son el de placa de ori&cio, boquilla de !ujo Ctoberas/ y el %ubo de ;enturi. 4e utilian tambi*n los %ubos de itot y otros dispositivos que emplean los e)ectos de impacto, succión u otros que se basan en la )uera centr#)uga o en la resistencia debida a la )ricción.
"edidor de 8laca 4rifcio. Principio de Funcionamiento
La medición de gas a trav*s de la placa ori&cio se basa en la restricción de !ujo que ocasiona este elemento, creando una presión di)erencial que se relaciona con la velocidad del gas y a partir de la cual puede calcularse la tasa de !ujo. >os tomas conectadas en la parte anterior y posterior de la placa captan esta presión di)erencial la cual es proporcional al cuadrado del caudal. El medidor consta de un elemento primario, compuesto por la placa ori&cio y la tuber#a del medidor, la cual tiene ciertos requerimientos de longitud y ubicación de tomas de presión, y el elemento secundario, que registra la presión di)erencial originada por la restricción en la tuber#a, el cual puede ser mecánico o electrónico. En la 9igura 1.1, se presenta un medidor de ori&cio instalado, donde se puede detallar la tuber#a del medidor con las tomas de presión, la caja porta ori&cio y el elemento secundario, que en este caso es un computador de !ujo electrónico.
'omponentes Este medidor consiste en un plato de ori&cio, un porta placa, una tuber#a acondicionada aguas arriba, una tuber#a acondicionada aguas abajo y en algunos casos un acondicionador de !ujo Cvenas endereadoras/, y unas tomas de presión y temperatura. La selección del diámetro de la carrera de medición depende del volumen del !uido a manejar.
8laca de orifcio onsiste en una placa metálica que presenta un agujero, cuyas dimensiones están establecidas en las normativas vigentes internacionales. Este elemento es el encargado de generar la restricción al paso del !uido la cual es proporcional al cuadrado del caudal. Las placas ori&cios pueden ser de tres tipos" ri&cio onc*ntrico" En este medidor, el ori&cio de la placa se encuentra en el centro. Los procedimientos de medición son sencillos y no requieren detener el !ujo. En la 9igura 1.2 se presenta una placa de tipo conc*ntrica.
ri&cio E$c*ntrico" En este medidor la ubicación del ori&cio, generalmente hacia la parte superior de la tuber#a, le permite usarlo para medición de !uidos con contaminantes sólidos, aguas aceitosas y vapor húmedo. ri&cio 4egmentado" Este medidor es similar al de tipo e$c*ntrico, donde el segmento abierto es colocado en el tope o en )ondo de la l#nea dependiendo del tipo de servicio para el cual se requiera.
9igura 1.2 laca ri&cio onc*ntrica.
Su-etadores de la placa orifcio. En los medidores de ori&cio, las placas se sujetan en bridas o dispositivos Cdenominados cajas porta placa/ con el objeto de )acilitar su inserción o remoción de la tuber#a, entre los cuales se mencionan" =ridas" son acopladas al tubo medidor de )orma tal que la super&cie interna del conducto se e$tienda a trav*s de la brida y no quede ninguna cavidad antes de la placa, tomando como re)erencia una medida paralela al eje del tubo. 4u )unción es sostener la placa de ori&cio en el centro de la tuber#a, se usa normalmente cuando la placa no requiere ser removida con )recuencia. aja de una cámara" se utilian en situaciones donde la placa requiere ser cambiada con )recuencia para inspección o cambio de ori&cio, y la operación permite detener el !ujo para realiar los cambios de placa o e$isten medios para desviar el caudal temporalmente. Es necesario desahogar la tuber#a para realiar el cambio de placas. aja de dos cámaras" Este posee dos compartimientos y al igual que el porta placa de una cámara se utilia en situaciones donde la placa tenga que ser cambiada con )recuencia, con la di)erencia que las placas pueden ser removidas sin necesidad de interrumpir el proceso.
%ubo medidor. El tubo medidor o simplemente tubo, consta de una cierta longitud de tuber#a en la cual se ubica la brida de ori&cio o la caja porta ori&cio y tambi*n las cone$iones de presión. Es de )undamental importancia que el gas que se está midiendo, entre y salga de la placa ori&cio con la menor perturbación posible
en el per&l de !ujo del !uido, con el &n de evitar errores en la medición. Estas perturbaciones pueden ser causadas principalmente por e$pansiones y
5ndere9adores de $u-o. Los endereadores de !ujo consisten en un ha de tubos colocados en la tuber#a con el propósito de regular el per&l de !ujo antes de llegar a la placa de ori&cio, eliminando los remolinos y corriente cruadas creadas por los accesorios y las válvulas que preceden al tubo medidor. Estas longitudes han sido estandariadas y se e$presan en diámetros nominales de tuber#a.
'one:iones de presión Las cone$iones de presión son l#neas cuya )unción principal es enviar la señal que emite el elemento primario al registrador o transmisor Celemento secundario/, en el cual la señal recibida es trans)ormada en un registro que puede ser le#do por el operador. Las cone$iones de presión se pueden realiar de dos )ormas, como se describe a continuación" %omas de brida" En este los ori&cios estáticos se ubican a pulgada aguas arriba y pulgada aguas abajo en relación con la placa. %omas de tuber#as" Los ori&cios estáticos se localian a 0 F diámetro de la tuber#a corriente arriba y A diámetro de tuber#a corriente abajo de la placa.
%ermopo9os. Los termopoos son dispositivos mediante los cuales se re!eja la temperatura de !uido. La ubicación de la toma para la instalación del termómetro será aguas debajo de la placa ori&cio, cumpliendo con las distancias establecidas en el 8eporte 1 de 3G3. En el caso de utiliar endereadores de !ujo, el termómetro se ubicará entre 16 y B6 cm. aguas arriba del endereador. ;entajas" . 'ayor tolerancia a las impureas del gas natural. 0. uando un bache de l#quido contenido en el gas natural pasa por el punto de medición de una caja de ori&cio, se puede continuar prestando el servicio con un mantenimiento a bajo costo de las partes y equipos propios de la medición. 1. 3l e)ectuar el análisis de la presión di)erencial y estática, por parte de los operadores de campo, se realia el diagnóstico oportuno de la presencia de l#quidos en el gas natural a objeto de poner en vigencia las alertas respectivas. uando la plumilla indicadora de la presión di)erencial presenta oscilaciones continuas, ello advierte sobre la presencia de l#quidos en la corriente del gas natural e indica que aguas arriba de la corriente medidora el sistema de separación es de&ciente, por lo cual se deben implantar los correctivos del caso.
2. Equipos económicos cuando se comparan con otros tipos de medidores. 5. Equipos pueden ser instalados a la intemperie, es decir no necesitan de instalaciones cerradas. 7. 9ácil ejecución del mantenimiento, dado que presentan pocas partes movibles, y dependiendo del tipo de porta placa, posee dos cámaras o compartimentos para el reemplao del ori&cio, por necesidades de incremento o disminución del !ujo y
esventajas" . :nstrumento con baja precisión entre y 0?. 0. apacidad limitada y alta p*rdida de carga debido a la e$pansión incontrolada aguas abajo del elemento de medición. 1. Es )ácil que el equipo se descalibre, esto ocurre inclusive con el cambio de la carta, lo cual se realia diaria o semanalmente. 2. En los últimos tiempos, los instrumentos asociados a la caja de ori&cio Csecundarios/ son hurtados con )acilidad. 5. ueden ser manipulados con )acilidad y el registrador puede quedar )uera de servicio. 7. 4e requiere del cambio oportuno de las plumillas del registrador. @. >ado que, por lo general, no tienen incorporado un medidor de temperatura la misma se realia con un promedio lo cual incrementa el porcentaje de error en la medición.
"edidor de Despla9amiento 8ositivo. rincipio de 9uncionamiento" 'ide el caudal en volumen contado yisco oscilante. - istón oscilante. - istón alternativo.
- 8otativos. - >ia)ragma. ;entajas" - Ho son sensibles a los e)ectos de tuber#a Caguas arriba I aguas abajo/ - rincipio de operación sencillo y )ácil de entender. - La más alta rangoabilidad disponible en medidores de agua y gas sin perder precisión. - recisión de D 6,05 a 6,5?, dependiendo del !uido medido. - 4imple sistema de lectura, disponible por una simple ecuación de !ujo. >esventajas" - 8equiere alto mantenimiento y calibración. - 3)ectado por los cambios de densidad. - ara tamaños grandes Calrededor de 6 pulgadas/, los medidores son pesados y relativamente costosos. - 9iltros pueden ser requeridos para minimiar el contenido de part#culas e$trañas en el !uido. - Los costos de mantenimientos son altos en medidores grandes. - El medidor es diseñado para ciertas condiciones de presión, temperatura viscosidad.
"edidor de %urbina. rincipio de 9uncionamiento. El medidor turbina consiste en un rotor que gira al paso del !uido con una velocidad directamente proporcional a la del caudal, ejerciendo una )uera de arrastre en el rotor. La di)erencia de presiones debida al cambio de área entre el rotor y el cono posterior ejerce una )uera igual y opuesta. >e este modo el rotor está equilibrado hidrodinámicamente y gira entre los conos anteriores y posteriores sin necesidad de utiliar rodamientos a$iales evitando as# un roamiento que necesariamente se producir#a. En la 9igura 1.6 se observa la )otogra)#a de una turbina y en la 9igura 1. se muestran las partes internas de dicho equipo.
9igura 1.6" 'edidor de %urbina
9igura 1." artes internas de un medidor de %urbina. ;entajas" J =ajo costo, en comparación con otras tecnolog#as. J E$celente rangoabilidad en mediciones de gas a alta presión. J recisión de D ?. >esventajas"
J Es a)ectado por los cambios en la densidad y viscosidad. J 8equiere de alto mantenimiento y calibración. J osee partes móviles e intrusivas.