SECCIONES DEL SEPARADOR Los separadores contemplan en su diseño cuatro secciones principales:
SECCIÓN DE SEPARACIÓN PRIMARIA SECCIÓN DE SEPARACIÓN SECUNDARIA SECUNDARIA GRAVITACIONALES SECCIÓN DE EXTRACCIÓN DE NEBLINA SECCIÓN DE ACUMULACIÓN DE LÍQUIDOS
O
DE
FUERZAS
SECCIÓN DE SEPARACIÓN PRIMARIA Tiene como objetivo remover el volumen del líquido en la corriente de entrada, los líquidos viscosos y las partículas son inicialmente removidos para la turbulencia del flujo y retener el líquido para la preparación del segundo paso de separación. Para esto, usualmente es necesario absorber el momentum y el cambio de dirección del flujo mediante alguna forma de obstáculos, por ejemplo colocando bafles o placas de choqueen la entrada del separador. En esta sección es en donde se separan grandes cantidades de líquidos. De acuerdo a Ken Arnold y Maurice I. Stewart, Jr (1999), comprende la entrada de los fluidos al separador y en esta sección se controla: a) Cantidad de movimiento de los fluidos b) Dirección de los fluidos c) Aceleración La fuerza centrífuga originada por la entrada tangencial, remueve apreciables cantidades de líquido y permite redistribuir la velocidad del gas. Así mismo, dentro de los dispositivos internos utilizados utilizados en esta primera sección se tienen:
Deflectores.- Tienen como objetivo lograr cambios rápidos en la dirección y en la velocidad de la corriente de entrada, pueden ser de placa, ángulo, cono y de semi-esfera. Estos Tipo Ciclón.funcionan mediante fuerzas centrífugas, en lugar de agitación mecánica, la entrada de los fluidos es mediante chimenea ciclónica. Pueden entrar en forma tangencial a las paredes interiores del separador. (En el caso del separador vertical).
SECCIÓN DE SEPARACIÓN SECUNDARIA O DE FUERZAS GRAVITACIONALES En esta sección se separa la máxima cantidad de gotas de líquido de la corriente de gas. Las gotas se separan principalmente por la gravedad por lo que la turbulencia del flujo debe ser mínima. Para esto, el separador debe tener suficiente longitud. En algunos diseños se utilizan veletas o aspas alineadas para reducir aun más la turbulencia, sirviendo al mismo tiempo como superficies colectoras de gotas de líquido. La eficiencia de separación en esta sección, depende principalmente de las propiedades físicas del gas y del líquido, del tamaño de las gotas de líquido suspendidas en el flujo de gas y del grado de turbulencia.
SECCIÓN DE EXTRACCIÓN DE NEBLINA En esta sección se separan las gotas más pequeñas de líquido del flujo de gas que no se logran eliminar en las secciones anteriores del separador, utilizando el efecto de choque como mecanismo de separación. Conformada por dispositivos que remueven las gotas de líquido presentes aún dentro del gas. Entre los dispositivos utilizados, se tiene:
Tabiques de intersección.
Mallas de alambre metálico.
Extractor de neblina de arco metálico.
Los fluidos producidos son, en la mayoría de los casos, mezclas complejas de hidrocarburos, agua, partículas de arena y contaminantes. Durante el recorrido de estos, desde el yacimiento hasta la superficie, su temperatura y su presión se reducen, lo cual trae como consecuencia el aumento del gas liberado de los hidrocarburos líquidos. Por lo tanto, los patrones de flujo pueden cambiar desde uno monofásico líquido, pasando por varios tipos de multifásico y en algunos casos, puede llegar a ser totalmente gaseoso. Estos diferentes estados de los fluidos y la influencia que pueden ejercer en las diversas fuerzas físicas deben ser tomados en cuenta. En la Figura podemos observar los tipos de extractores de neblina existentes.
SECCIÓN DE ACUMULACIÓN DE LÍQUIDOS Se almacena y descarga el líquido separado de la corriente de gas. Esta parte del separador debe tener la capacidad suficiente para permitir una sobre carga y darle tiempo de retención necesario para una separación eficiente del gas. Además debe tener la instrumentación necesaria para controlar el nivel de líquido en el separador que consiste en un control de nivel de líquido formado por un piloto y una válvula motora. La sección de acumulación de líquidos debe estar situada en el separador de tal forma que el líquido acumulado no pueda ser arrastrado por la corriente de gas que fluye a través del separador.
PARTES DEL SEPARADOR Para una mejor descripción de las partes de un Separador, se las ha dividido en partes externas y partes internas:
PARTES INTERNAS DEL SEPARADOR Las partes internas de un separador convencional son:
Plato Deflector: El plato deflector es usado en frente de la boquilla de entrada. Puede ser plana o cóncava. Cuando la mezcla la golpea, el líquido, trata de adherirse y cae al fondo y el gas fluye alrededor de la platina.
Platos Coalescentes: Los platos coalescentes están arreglados en forma de una V invertida, de tal forma que las gotas líquidas se peguen en los platos y se separen del gas. Estas gotas de líquido se agrupan y forman gotas más grandes y caen al fondo del separador.
Extractores de niebla: Los extractores de niebla están compuestos de una masa de red de alambre. Antes de salir del separador, el gas pasa a través del extractor, causando que el petróleo restante en el gas caiga en forma de gotas pequeñas. Existen de tipo mallado o enrejado
Rompedor de Espuma: Esta elaborado de una malla de alambre, similar a la del extractor de niebla. Evita que las partículas de petróleo que vienen en la espuma atraviesen el separador y no puedan ser llevadas fuera del mismo con el gas.
Rompedores de Vértice: Estos rompedores están localizados en las salidas del crudo y del agua. Su función es romper la formación de remolinos que puede ocurrir cuando el crudo y el agua salen del separador por sus respectivas salidas. Los rompedores de vértice previenen en la salida del líquido, remolinos que atraparían gas dentro de la masa líquida.
Ciclones: La separación mecánica se efectúa por la fuerza centrífuga que actúa sobre las partículas al provocar el movimiento giratorio sobre la corriente de alimentación. Los ciclones son una parte interna del separador cuya función principal es invertir el flujo, de esta manera, el ciclón forma parte de la primera separación.
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Rompe olas: Sirven para evitar la propagación de las ondulaciones y los cambios de nivel en dirección longitudinal que son producidos por la entrada súbita de tapones de
líquido dentro del separador. En la Fig. 38 podemos observar la manera en que están dispuestas estas placas rompe-olas, dentro del separador horizontal.
Tuberías internas: Pueden ser adecuadas tanto para separadores verticales como para horizontales. Para eliminar las impurezas que se depositan en el equipo durante su operación o para desplazar a los hidrocarburos antes de proceder a la apertura del recipiente. En la Fig. 39 podemos observar un ejemplo de la manera en que están dispuestas estas tuberías dentro del separador horizontal.
PARTES EXTERNAS DEL SEPARADOR Línea de gas: Es la tubería por donde sale el gas hacia los compresores y lo que no es utilizado se dirige hacia los mecheros. Línea de agua: Es la tubería por donde se drena el agua del separador al tanque de almacenamiento de agua para luego a ser reinyectada en los pozos y no contaminar el ambiente. Línea de crudo: Es la tubería que conduce el crudo hacia la bota de gas, o en ocasiones directamente hacia el tanque de lavado.
Controlador de nivel: Es el elemento primario de control , existen dos, uno para el petróleo y otro para el agua, y consta de un desplazador, un switch y un posicionador. Su objetivo es por medio de un flotador en el desplazador dar la señal al switch y este con un brazo de torque da la señal al posicionador que envía la señal neumática final a la válvula controladora de nivel ya sea de crudo o de agua.
Válvula controladora de nivel : Es el elemento final de control, posee una válvula para el agua y otra para el petróleo, para este caso se utiliza la válvula normalmente cerrada y únicamente permite la salida del fluido al recibir la señal neumática que envía el elemento primario de control.
Válvula de contra presión: Conocida también como Back Pressure Valve, es la válvula que controla la salida del gas y por ende la presión del separador.
Válvula de seguridad: Permite desfogar la presión en el interior del separador, cuando exista exceso de la misma y lograr un trabajo óptimo en la separación.
Disco de ruptura: Sirve para controlar la presión del gas evitando que la presión excesiva destruya el separador rompiendo el disco, esta válvula se encuentra en la parte superior.
Puerta de Entrada: Es una compuerta que permite el acceso al interior del separador, para su reparación o limpieza. Contadores de caudal: Estos elementos son los encargados de contabilizar los volúmenes de petróleo y agua que produce el pozo que se encuentra en prueba. Esta medición se la lleva a cabo en medidores de flujo tipo turbina, colocados en la línea de salida del petróleo y el agua. Medidor de gas: Este elemento es el que realiza la medición del gas para determinar cuantos pies cúbicos por día existe de producción. Se lo realiza por medio de un medidor de placa de orificio y un registro continuo en las cartas Barton, situados en la línea de salida del gas.
