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UNIVERSIDAD AUTONOMA PROCESOS DEL GAS NATURAL II
UNIVERSIDAD AUTONOMA GABRIEL RENE
MORENO
FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y TECNOLOGIA
INGENIERIA PETROLERA
“EQUIPOS INDUSTRIALES PETROLEROS”
NOMBRE: RODRIGUEZ CUELLAR PEDRO JORGE
N° DE REGISTRO: 211032281
DOCENTE: ING. ROMULO SANCHEZ
MATERIA: PROCESOS DEL GASNATURAL II
FECHA DE PRESENTACION: 01/10/2014
UNIVERSIDAD AUTONOMA PROCESOS DEL GAS NATURAL II
EQUIPOS INDUSTRIALES PETROLEROS
I. OBJETIVOS
General.-
Conocer la definición, uso y manejo de los equipos industriales
empleados en la industria petrolera.
Específicos.-
Identificar las ventajas y desventajas de los diversos equipos.
Exponer sus componentes y partes, además de las diferencias
existentes entre ellos.
II. INTRODUCCION
En la industria petrolera es de suma importancia el conocer los
diversos equipos utilizados para el tratamiento de los hidrocarburos,
desde que salen del pozo hasta que llegan a su almacenamiento. En el
presente informe se explica el uso, la definición, las funciones, las
partes, las ventajas y desventajas que presentan cada uno de los
equipos propiamente mencionados anteriormente.
III. MARCO TEORICO
En la industria petrolera se emplean distintos equipos como ser los
chokes de producción, manifolds de entrada, retenedores de líquidos,
separadores, aeroenfriadores, filtros, intercambiadores de calor, torres
contactoras, torres regeneradoras, bombas, turbinas, compresores,
hornos industriales, tanques de almacenamiento, válvulas,
generadores, entre otros.
A continuación se describirá cada uno de los equipos mencionados
anteriormente:
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CHOKES DE PRODUCCIÓN
Conocidos como estranguladores son dispositivos del arbolito que se
instalan debajo de la válvula de surgencia para restringir controlar y
regular el flujo del pozo. Pueden ser de diversos diámetros. Se los
utiliza en los pozos para:
Hacer fluir el crudo en forma controlada
Controlar la energía del gas para prolongar la vida del pozo
Controlar la producción de arena y agua
Evaluar la producción del pozo
Es importante la inspección periódica del estrangulador para determinar si el
pozo tiene problemas de producción de arena.
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Tipos de Estranguladores
Los estranguladores pueden ser de tipo positivo o “fijo” y ajustable.
Estranguladores Positivos o Fijos
Están diseñados de tal forma que los orificios van alojados en un
receptáculo fijo (porta estrangulador), del que deben ser extraídos
manualmente para cambiar su diámetro. Las marcas más conocidas
son: EPN, FIP, y Cameron.
Ventajas
Son de bajo Costo
Son de fácil aplicación
Desventajas
Es necesario que un operador realice el cambio de choque
manualmente y en forma rápida
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Estranguladores ajustables
En este tipo de estranguladores se puede modificar el diámetro del
orificio sin retirarlo del porta-estrangulador que lo contiene, mediante
un dispositivo mecánico tipo revolver.
Para ajustar el diámetro de la apertura del orificio de flujo, posee un
vástago con graduaciones visibles que indican el diámetro efectivo del
orificio.
Ventaja
Tienen bastante aceptación debido a su facilidad para cambiar la
rata de flujo.
Desventaja
Su precio es más elevado en comparación a los estranguladores
fijos.
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Partes de un estrangulador
A continuación se muestra cada una de las partes de un estrangulador ajustable de 2” 1. Cuerpo de 2” LPT
2. Base de ¾” HS
3. Empaque
4. Vástago ó barra maestra, HS
5. Seguro
6. Empaque, buna
7. Anillo de retén
8. Stem packing
9. Casquete de aleación de acero.
10. Bola de nylon
11. Tornillo de mano
12. Medidor de apertura del
estrangulador
13. Tornillo de ajuste del medidor
14. Rueda de mano
15. Arandela
16. Tuerca hexagonal
17. Punto de lubricación.
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También se pueden clasificar los Chokes como manuales y
automáticos:
Estrangulador Ajustable Manual Estos estranguladores se caracterizan por ser ajustados manualmente. Esto se logra al hacer girar una manivela a la cual va unido el vástago el cual a medida que éste se acerca al asiento, disminuye el espacio anular y se restringe el paso de fluido. Estrangulador Ajustable a Control Remoto (choke hidráulico) El estrangulador se puede cerrar y sellar en forma ajustada para actuar como válvula. El mecanismo de operación es un conjunto de cilindros de doble acción que ponen en funcionamiento un piñón y cremallera que giran la placa superior del estrangulador. Ventaja
Los estranguladores ajustables a control remoto tienen la ventaja de permitir monitorear presiones, emboladas y controlar la posición relativa de apertura del estrangulador desde la consola; son adecuados para servicio H2S.
Su uso es favorable en operaciones de perforación y en trabajos con presión
Desventaja
No es de utilización frecuente, por lo que tiende a engranarse,
perder el manómetro y tener los contadores de bomba
desconectados. Todos esos inconvenientes pueden solucionarse
utilizando el estrangulador y verificando la operación del panel,
al menos una vez por semana.
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Múltiple de Producción o Manifold
Serie de facilidades y válvulas que permiten recibir y controlar
adecuadamente la producción de los diferentes pozos de un campo
productor.
Los múltiples de producción y de prueba se utilizan para recolectar la
Producción de varios pozos a una planta centralizada. Pueden ser
operados manualmente o automáticamente con válvulas; los múltiples
de la producción y prueba son diseñados para varias presiones y
varios tamaños de tubo. El múltiple facilita el manejo de la producción
total de los pozos que ha de pasar por los separadores como también el
aislamiento de pozos para pruebas individuales de producción. Por
medio de las interconexiones del sistema y la disposición apropiada de
válvulas, se facilita la distribución, el manejo y el control del flujo de
los pozos.
Los manifold de producción dirigen el flujo a separadores generales y
los manifold de prueba dirigen el flujo a separadores de prueba.
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Clasificación de los múltiples
En las estaciones recolectoras los múltiples se clasifican de acuerdo a
su:
temperatura de trabajo
presión de trabajo
De acuerdo a su temperatura:
Múltiple convencional
Aquellos que reciben la producción de los pozos bajo
condiciones de presión y temperatura normal.
Múltiple Caliente
Aquellos que tienen condiciones especiales para recibir fluidos
con altas temperaturas provenientes de yacimientos sometidos a
procesos de recuperación (inyección de vapor)
De acuerdo a la presión de trabajo:
Múltiple de baja presión:
Reciben el fluido de pozos que producen a baja presión
Múltiple de alta presión:
Reciben el fluido de pozos que producen a alta presión
De acuerdo a su forma:
verticales
Horizontales
Componentes del múltiple
El múltiple está compuesto por líneas de producción general y de
prueba y por válvulas.
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Retenedores De Líquidos (Slug Catcher)
Un retenedor de liquido es un equipo estático usado en las
instalaciones de producción de petróleo aguas arriba para minimizar
los contaminantes de las tuberías de gas y petróleo. Los fluidos
extraídos de los reservorios de petróleo y gas contienen petróleo crudo,
gas natural, agua, sales, etc. El flujo multifásico en una tubería
usualmente conlleva a la formación de contaminantes en el flujo. Este
flujo multifásico es recibido en un gran recipiente en las plantas de
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almacenamiento y procesamiento de petróleo crudo donde el petróleo,
agua y los gases son crudamente separados, para remover los
contaminantes, esto quiere decir que no es un proceso minucioso,
como el que se realiza en los separadores.
Tipos de Slug Catcher
Slug cátcher tipo Vessel.-
Es un recipiente simple de dos fases de separación. Mientras que la
eficiencia de separación del recipiente no es crítica para el Slug
Catcher, el volumen del recipiente si lo es.
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Slug Catcher tipo Finger.-
Provee una respuesta al problema económico de tener que diseñar un
recipiente regulador más grande para diseños de altas presiones. Estos
tipos de Slug cátcher usan piezas de tuberías de gran diámetro en lugar
de un recipiente convencional para proveer un volumen regulador. Se
necesita una gran cantidad de tuberías para proveer el volumen
suficiente y esto resulta en una gran desventaja para el Slug Catcher.
Slug Catcher tipo Parking Loop.-
Combina las características de los
anteriores Slug Catchers. Usa un
retenedor para la separación básica de
gas y líquido, mientras que el
regulador de volumen líquido es
proveído por bucles de
estacionamiento en forma de dedos
(tuberías). El liquido es drenado
lentamente a través de estos dedos a
los equipos de procesamiento aguas
abajo.
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Separadores
Un separador es un recipiente cerrado que trabaja a presión en el cual
se separan dos o tres fases del fluido producido por los pozos. Cuando
se separan dos fases son líquidos y gas, y cuando se separan tres fases
son gas, petróleo y agua.
Clasificación
Los separadores se pueden clasificar de varias maneras, dependiendo
de las fases que separan, de la forma, de la posición, de la utilización o
condiciones de trabajo, entre otros. En cuanto a las fases que separan
pueden ser bifásicos o trifásicos; serán bifásicos si solamente separan
gas y líquido, y trifásicos si separan gas, petróleo y agua. Los bifásicos
son más comunes y los trifásicos se usan generalmente donde hay
crudos livianos y no se presentan emulsiones. En cuanto a la forma
pueden ser cilíndricos o esféricos. Los cilíndricos son los más comunes
pero los esféricos son bastante usados en campos de gas y cuando
deben trabajar a presiones altas. En cuanto a posición, esto se refiere a
los separadores cilíndricos, pueden ser verticales y horizontales; estos
últimos pueden ser de un solo cilindro o dos. Los verticales se usan
cuando hay una RGL baja y en pozos que puedan tener producción de
arena; los horizontales de un solo tubo se usan cuando se tienen RGL
altas pero una tasa líquida estable, y los de dos tubos pueden manejar
más fácil producciones altas, dan más tiempo de reposo al líquido para
extraerle el gas y pueden manejar más fácil relaciones gas-líquido altas.
De acuerdo a su utilización, en una batería hay separadores de prueba,
y generales y separadores de alta y baja presión; estos dos últimos
existen cuando a una batería llegan pozos con presiones bastante altas
y se requieren dos o más etapas de separación, cada una a una presión
menor que la anterior.
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Por configuración
o Verticales
o Horizontales
o Esféricos
Por el número de fases
o Bifásicos (gas-líquido o gas-crudo)
o Trifásicos (gas-aceite-agua)
o Tetrafásicos(gas, espuma, aceite, agua)
Por la presión de trabajo
o Baja presión (10 hasta 225 psig)
o Media presión (230 hasta 700 psig)
o Alta presión (750 hasta 1500 psig)
Por la función
o Separador de prueba.
o Separador de producción general.
o Separador de baja temperatura.
o Separador de medición.
o Separador de espuma.
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Secciones del Separador
Sección de separación primaria:
La separación en esta sección se realiza mediante un cambio de
dirección de flujo. El cambio de dirección se puede efectuar con una
entrada tangencial de los fluidos al separador; o bien, instalando
adecuadamente una placa desviadora a la entrada. Con cualquiera de
las dos formas se le induce una fuerza centrífuga al flujo, con la que se
separan del gas grandes volúmenes de líquido.
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Sección de separación secundaria.
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 aún más la turbulencia,
sirviendo al mismo tiempo como superficies colectoras de gotas de
líquido.
Sección de extracción de niebla.-
En esta sección se separan del flujo de gas, las gotas pequeñas de
líquido que no se lograron eliminar en las secciones primaria y
secundaria del separador. En esta parte del separador se utilizan el
efecto de choque y/o la fuerza centrífuga como mecanismos de
separación. Mediante estos mecanismos se logra que las pequeñas
gotas de líquido, se colecten sobre una superficie en donde se
acumulan y forman gotas más grandes, que se drenan a través de un
conducto a la sección de acumulación de líquidos o bien caen contra la
corriente de gas a la sección de separación primaria.
Sección de almacenamiento de líquidos.-
En esta sección se almacena ydescarga el líquido separado de la
corriente de gas. Esta parte del separador debe tener la capacidad
suficiente para manejar los posibles baches de líquido que se pueden
presentar en una operación normal. Además debe tener la
instrumentación adecuada para controlar el nivel de líquido en el
separador. Esta instrumentación está formada por un controlador y un
indicador de nivel, un flotador y una válvula de descarga.
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Componentes del separador
Desviador de flujo:
Consiste de un dispositivo que se instala a la entrada del separador,
constituyéndose en el elemento principal de la sección de separación
primaria.
Existen varios tipos de desviador de flujo, pero los dos más
comúnmente usados son los siguientes:
Platina desviadora:
Esta platina puede ser en forma de disco esférico, plana, de ángulo,
cónica o de cualquier otro tipo que genere un cambio rápido en la
velocidad y dirección de los fluidos.
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Desviador de tipo ciclón:
Utiliza el principio de la fuerza centrífuga para la separación del
gas/líquido. El diámetro de la boquilla de entrada debe ser diseñado
para crear una velocidad de entrada de aproximadamente 20 pies por
segundo alrededor del disco interior cuyo diámetro no debe ser mayor
de 2/3 del diámetro del recipiente.
Platinas antiespumantes:
Generalmente la espuma presente en un caudal de producción de
crudo es tratada mediante la adición de un producto químico. Muchas
veces, una solución efectiva se logra mediante la instalación de una
serie de platinas paralelas inclinadas, con las cuales se ayuda al
rompimiento de las burbujas de espuma. Se instalan en la interface
gas/líquido del correspondiente separador. Estas platinas no son
recomendables cuando se presentan problema de parafina o de
producción de arena, ya que estos elementos tienden a taponar este
sistema instalado en el separador.
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Extractor de niebla:
Estos dispositivos se instalan en la descarga de gas del correspondiente
separador y se constituye en el elemento principal de la sección de
coalescencia.
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Rompedores de vórtice:
Estos rompedores están localizados en las salidas de aceite y agua. Su
función es contrarrestar el efecto de remolino que puede ocurrir
cuando el aceite y el agua salen del separador por sus respectivas
salidas. Estos dispositivos previenen que partículas de gas salgan por
las líneas de líquido
Esclusa:
Esta placa, está localizada en el fondo de la vasija, divide el separador
en dos compartimentos: aceite y agua. Con tal que el nivel de agua sea
controlado, solo permite que el aceite rebose al compartimiento de
aceite.
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Separadores Horizontales de un barril
El fluido entra al separador y choca con el desviador de entrada
causando un movimiento brusco en el momento y una separación
inicial de líquido, que se dirige hacia el fondo y el vapor hacia la cima.
El líquido separado cae por
gravedad a la sección de acumulación de líquido. Esta sección de
almacenamiento de líquido permite dar el tiempo de retención
requerido para facilitar la salida del gas en solución y su
desplazamiento al espacio de vapor. Placas horizontales separan la
sección acumuladora de líquido y la sección de separación de gas para
asegurar la remoción rápida del gas disuelto; se instalan también
rompe- remolinos para evitar que el gas ya separado se mezcle de
nuevo con el líquido. Este sale del separador a través de la válvula de
vaciar líquido, la cual es regulada por el controlador de nivel, que al
notar cambios en el nivel de líquido envía una señal a la válvula para
cerrar o abrir la salida de líquido.
El vapor fluye sobre el desviador de la entrada y pasa a un mecanismo
rectificador en la sección de asentamiento gravitatorio encima del
líquido, donde se le quita la turbulencia. A medida que el vapor fluye a
través de esta sección de separación secundaria y caen a la interface
líquido- gas. Entonces antes de que el gas salga del separador pasa a
través de la sección extractora de niebla donde se produce la
separación de algunas gotas que por ser tan pequeñas (mayores de 10
micras) no pudieron removerse fácilmente en la sección gravitatoria.
En la salida del gas un controlador abre o cierra la válvula de control
de presión para mantener la presión deseada en el separador. Estos
separadores normalmente se operan con la mitad de su volumen lleno
de líquido para maximizar el área de la interface gas- líquido.
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Ventajas
o Más bajo costo inicial.
o Más fácil de aislar para operaciones en clima frío.
o El líquido permanece más caliente disminuyendo la congelación y
deposición de parafinas.
Separadores Horizontales de dos barriles o tubos
El separador horizontal de dos tubos tiene un tubo superior y uno
inferior los cuales están conectados por tuberías conocidas cono tubos
descendentes. El tubo superior contiene la separación del gas. El tubo
inferior contiene la sección de acumulación de líquidos. La entrada del
separador, al igual que los deflectores, los laminarizadores, y el
extractor se encuentran en la sección de separación localizada en el
tubo superior.
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Arriba de éste, se podrá ver la válvula de escape o el disco de ruptura.
Cuando el fluido proveniente de los pozos entra en el tubo superior la
corriente es desviada cambiándose así su dirección y velocidad. Los
fluidos caen en el fondo del tubo superior, mientras que el gas y los
vapores fluyen por los laminarizadores. Estos laminarizadores ayudan
a remover parte del líquido contenido en los vapores. Luego el gas
pasa sobre una lámina deflectora para llegar al extractor, donde son
retenidas más gotas del vapor. El gas sale por la parte superior del
tubo a través del orificio de escape. En el tubo inferior están los
controladores de niveles, el orificio de salida, y el desagüe. Las tuberías
verticales o tubos descendentes se extienden hasta el fondo del tubo
inferior. Los líquidos que se acumulan en el fondo del tubo superior
bajan por las tuberías verticales al tubo inferior. La arena y otros
sólidos se acumulan en el fondo del tubo inferior. El controlador de
nivel de líquido, permite que el fluido salga del tubo inferior a través
del orificio de salida. Estos tipos de separadores pueden funcionar
como separadores de tres fases. En este caso, el gas sale por el tubo
superior, el crudo sale por la parte superior del tubo inferior, y el agua,
siendo más pesada que el crudo, sale por el fondo del tubo inferior.
Ventajas
o Mayor capacidad bajo condiciones variables de flujo.
o Mejor separación del gas en solución en la cámara inferior.
o Mejor separación de gases y líquidos de densidades similares.
o Control más estable del nivel de líquido.
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Separadores Horizontales Bifásicos
El caudal proveniente de los pozos entra al separador, choca contra el
desviador de flujo; cambia la velocidad y la dirección del flujo; aquí se
efectúa la separación primaria y casi total de las dos fases gas /
líquido. Las gotas pequeñas de líquido son arrastradas por el flujo
horizontal del gas que llega al extractor de niebla. Durante este
recorrido, las gotas de líquido que pueden vencer la velocidad delgas,
se precipitan debido a su fuerza gravitacional o peso de las mismas.
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Separadores Horizontales Trifásicos
El fluido entra al separador y choca con el desviador de entrada. Este
cambio brusco en el momento de una gran separación inicial de líquido
y gas, como se discutió en los separadores de dos fases. En un
separador de tres fases, el desviador de entrada contiene un tubo de
contracorriente (Down comer) que dirige el flujo del líquido por debajo
de la interface gas- aceite hasta la vecindad de la interface aceite-
agua. La sección de recolección de líquido en el separador da suficiente
tiempo de retención de manera que el aceite y la emulsión formen una
capa o colchón de aceite en la parte intermedia. El agua libre se va al
fondo. El vertedero mantiene el nivel de aceite y el controlador de nivel
mantiene el nivel del agua. El aceite pasa rápidamente sobre el
vertedero. El nivel del aceite después del vertedero es regulado por un
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controlador de nivel el cual opera la válvula de vaciado. Un
controlador de nivel mantiene estable la altura de la interface aceite-
agua. El controlador acciona la válvula de vaciar el agua, permitiendo
la salida de cierta cantidad de agua de manera que la interface aceite-
agua se mantenga a la altura diseñada. El gas fluye horizontalmente en
el separador y pasa a través del extractor de niebla a una válvula de
control de presión, la cual mantiene constante la presión en el
separador.
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Separadores Verticales Bifásicos
El caudal proveniente de los pozos entra al separador por la parte
lateral superior. En el desviador de flujo se efectúa la separación
primaria de las dos fases líquido / gas. El líquido se precipita hacia la
sección de acumulación de líquido, que luego de un tiempo de
retención, el líquido es descargado a través de la válvula de control de
nivel o válvula de descarga de líquido. En el momento en que el
líquido alcanza el equilibrio, las burbujas de gas que han sido
arrastradas por el líquido, fluyen en dirección contraria al flujo del
líquido y migran hasta la fase gaseosa. El control de nivel y la válvula
de descarga de líquido operan como en separador horizontal. El gas
separado en el desviador de flujo fluye verticalmente hacia arriba hasta
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alcanzar el extractor de niebla, arrastrando gotas pequeñas de líquido.
En la sección de asentamiento gravitacional, la mayor parte de las
gotas de líquido que han sido arrastradas por el gas, coleasen y se
precipitan en dirección contraria al flujo de gas. La sección de
acumulación de líquido debe tener características similares al
separador horizontal: Suficiente capacidad o tiempo de residencia para
que las burbujas de gas que han sido arrastradas por el líquido, se
puedan liberar y pasara la fase gaseosa. También suficiente capacidad
de almacenamiento de líquido. En el separador vertical, la presión y el
nivel son mantenidos constantes, tal como en el separador horizontal.
En el extractor de niebla se produce la coalescencia de las pequeñas
gotas de líquido, para luego precipitarse al fondo del recipiente.
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Separadores Verticales Trifásicos
Los separadores verticales de tres fases son similares a los de dos fases.
La diferencia se encuentra en la sección de acumulación del fluido. En
estos separadores, la parte superior de la sección de acumulación sirve
para colectar el crudo y la parte inferior el agua. Ambas partes tiene
sus propios controladores de niveles, además de sus válvulas de
control. La corriente del líquido proveniente de los pozos entra por la
parte superior. La dirección y velocidad del flujo son cambiadas por
los deflectores. Al subir el gas y los vapores del fluido, los
laminarizadores y el extractor de vapor atrapan las gotas contenidas en
los vapores. El gas sale del separador por la parte superior.
El crudo y el agua caen a la sección de acumulación donde tanto el
agua como el crudo son separados por gravedad. En vista de que el
tiempo de asentamiento es mayor que en la separación del gas, el
crudo debe permanecer en ésta sección por un mayor periodo de
tiempo que en los separadores de dos fases. Esto requiere que la
sección de acumulación sea más grande. El crudo sale del tanque por la
válvula que controla el nivel del mismo en la sección de acumulación.
El agua sale del separador por otra válvula de control diferente. Tanto
el crudo como el agua salen por válvulas diferentes. El control de nivel
de los líquidos es importante en los separadores de tres fases. El límite
común tanto para el agua como del crudo debe estar dentro de los
parámetros para que la válvula del crudo no descargue agua en lugar
de crudo. Por otro lado, un controlador o válvula deficiente podría
hacer que tanto el agua como el crudo sean depositados en el agua con
residuos.
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Aeroenfriadores
Un aeroenfriador (air-cooled heat exchanger) no es más que un
intercambiador de calor compuesto por una serie de tubos aleteados
por donde fluye la sustancia a la que se desea retirar calor, expuesto al
aire que fluye por la superficie externa con un patrón de flujo
transversal, otorgado por una chimenea, una torre, un ventilador o
alguna otra fuente.
La mayor ventaja de estos equipos frente a los refrigerados por agua es
que hacen innecesario todo el equipamiento que implica un circuito de
agua de enfriamiento (torre, bombas, cañerías, sistemas de tratamiento,
etc.).
Por lo general, los aeroenfriadores se conforman de haces
rectangulares con varias filas de tubos en un espacio triangular;
llevando a cabo una transferencia de calor en contracorriente en donde
el fluido ingresa al equipo por la parte superior, a la vez que el aire
fluye de abajo hacia arriba atravesando el conjunto de tubos. La
estructura que contiene el haz de tubos tiene cuatro elementos
principales: los tubos (con o sin aletas), los cabezales, las boquillas y los
soportes de los tubos y marcos estructurales. En la fig. 1 se muestran
los principales componentes de un equipo, haciendo énfasis en la
región del cabezal para un intercambiador con dos pasos por los tubos,
que es lo más común.
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Filtros
Los filtros son materiales utilizados para la purificación de aire, agua o
gases para quitar vapores de aceite, sabores, olores y
otros hidrocarburos del aire y de gases comprimidos.
Se pueden destacar dos tipos de filtros:
De carbón activado
De partículas
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De carbón activado
Los diseños más comunes utilizan filtros de una o de dos etapas,
donde el carbón activado se introduce como medio filtrante.
Existen filtros de carbón activado a los que se les agrega plata para que
no se desarrollen bacterias en él, de acuerdo a las propiedades
antivirales y antibacteriales de la plata coloidal. Los filtros con
partículas más pequeñas de carbón activado tienen generalmente una
mejor tasa de adsorción.
Los filtros de agua con manto de carbón activado tienen una amplia
gama de aplicaciones en la remoción de olores, sabor, cloro,
componentes de Trihalometanos, contaminantes orgánicos, pesticidas
y herbicidas, clarificación de jarabes de azúcar, purificación de
glicerina.
Para agua cruda en tratamiento terciario de efluentes
industriales, efluentes municipales, agua potable, agua de diferentes
fuentes como rio, lagos, lagunas y procesos industriales.
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Filtros de partículas
Es un filtro que por lo general es utilizado a continuación del filtro de
carbón activado para Eliminar los contaminantes sólidos del solvente
para evitar la formación de espuma en el contactor y evitar la
obstrucción del lecho de carbón activado. Además de Eliminar todas
las partículas pequeñas de carbón activado liberadas por el lecho de
carbón activado a fin de evitar la contaminación del solvente y Evitar
que las partículas sólidas contaminen los sistemas de aceite hidráulico
y lubricante, para evitar la abrasión de los rodamientos y proteger las
servoválvulas. Monitorear la limpieza del aceite a modo de
mantenimiento predictivo.
Intercambiador de calor
Un intercambiador de calor es un equipo utilizado para enfriar un
fluido que esta más caliente de lo deseado, transfiriendo este calor a
otro fluido que esta frio y necesita ser calentado. La transferencia de
calor se realiza a través de una pared metálica o de un tubo que separa
ambos fluidos.
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Tipos de intercambiadores de calor
Intercambiadores de tubería doble
Intercambiadores enfriados por aire
Intercambiadores de placa
Intercambiadores de casco y tubo
Intercambiador de doble tubo.-
Está constituido por dos tubos concéntricos de diámetros diferentes.
Uno de los fluidos fluye por el tubo de menor diámetro y el otro fluido
fluye por el espacio anular entre los dos tubos.
Intercambiadores enfriados por aire
Consisten en una serie de tubos situados en una corriente de aire, que
puede ser forzada con ayuda de un ventilador. Los tubos suelen tener
aletas para aumentar el área de transferencia de calor.
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Intercambiadores de placa
Formados por un conjunto de placas de metal corrugadas, contenidas
en un bastidor. Son llamados también intercambiadores compactos,
admiten gran variedad de materiales de construcción, y por la
construcción están limitados a presiones.
Intercambiadores de casco y tubo
Consisten en una estructura de tubos pequeños colocados en el interior
de un casco de mayor diámetro.
Constituyen la parte más importante de los equipos de transferencia de
calor sin combustión en las plantas de procesos químicos.
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Partes de un intercambiador de calor
Torre contactora
Es un recipiente vertical cilíndrico con dimensiones de ( 2590.8 mm
diámetro interno x 23774.4 mm costura a costura). Internamente la
torre contactora tiene 20 platos ( acero inoxidable 316 ), un plato de
chimenea( localizado debajo del plato # 20 ) y un rompedor de vórtice
en el fondo del recipiente. La capacidad del recipiente es de 129.9 M³ y
la presión máxima de operación permisible es de 10.5 kg7cm² a 149°C.
El recipiente cuenta con su aislamiento térmico.
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Esta torre contiene bandejas de válvulas o platos de capsulas de
burbujeo para proveer un buen contacto gas – liquido.
Torre Regeneradora
El objetivo de la Torre Regeneradora, es remover el gas ácido que
contiene la solución de amina rica. La mayoría tienen entre 18 a 24
platos, siendo un diseño típico el que contiene 22 platos.
La torre regeneradora es una torre igual a la torre absorvedora, en
cuanto a sus características de diseño, aquí la solución de alcanomalias
entra por la parte superior de la torre y en contra corriente al vapor de
gases ácidos que se genera en el hervidor de la torre.
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Bombas
Una bomba es un convertidor de energía, o sea, transformara la
energía mecánica en energía cinética, generando presión y velocidad
en el fluido.
Las bombas pueden clasificarse en:
Bombas De Desplazamiento Positivo
Las bombas hidrostáticas de desplazamiento positivo son los
elementos destinados a transformar la energía mecánica en hidráulica.
Estas bombas son aquellas que suministran la misma cantidad de
líquido en cada ciclo o revolución del elemento de bombeo,
independiente de la presión que encuentre el líquido a su salida, guían
al fluido que se desplaza a lo largo de toda su trayectoria.
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Ventajas
No es necesario llenar previamente el tubo de succión y el cuerpo
de la bomba para que ésta pueda iniciar su funcionamiento
Son reversibles, auto aspirantes, y pueden bombear líquidos de
baja y alta viscosidad
Bombas De Desplazamiento Positivo – Reciprocantes
Llamadas también alternativas, en estas máquinas, el elemento que
proporciona la energía al fluido lo hace en forma lineal y alternativa.
La característica de funcionamiento es sencilla
El funcionamiento de una Bomba Reciprocante depende del llenado y
vaciado sucesivo de receptáculos de volumen fijo, para lo cual cierta
cantidad de agua es obligada a entrar al cuerpo de la bomba en donde
queda encerrada momentáneamente, para después ser forzada a salir
por la tubería de descarga.
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Bombas De Desplazamiento Positivo – Rotativas
Llamadas también rotoestáticas, debido a que son máquinas de
desplazamiento positivo, provistas de movimiento rotatorio. Tienen
muchas aplicaciones según el elemento impulsor. El fluido sale de la
bomba en forma constante, puede manejar líquidos que contengan aire
o vapor. Su principal aplicación es la de manejar líquidos altamente
viscosos, lo que ninguna otra bomba puede realizar y hasta puede
carecer de válvula de admisión de carga.
No tienen válvulas ni partes reciprocantes; el movimiento del líquido
es efectuado por la acción combinada de dos elementos giratorios
semejantes a las ruedas dentadas.
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Bombas Dinámicas
Se clasifican en bombas centrifugas y periféricas
Bombas Centrifugas
Son aquellas en que el fluido ingresa a ésta por el eje y sale siguiendo
una trayectoria periférica por la tangente.
Bombas Periféricas
Son también conocidas como bombas tipo turbina, de vértice y
regenerativas, en este tipo se producen remolinos en el líquido por
medio de los álabes a velocidades muy altas, dentro del canal anular
donde gira el impulsor. El líquido va recibiendo impulsos de energía
No se debe confundir a las bombas tipo difusor de pozo profundo,
llamadas frecuentemente bombas turbinas aunque no se asemeja en
nada a la bomba periférica.
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Características – Bombas Centrifugas
Son las bombas que más se aplican en la industria. Las razones de estas
preferencias son las siguientes:
• Son aparatos giratorios.
• No tienen órganos articulados y
los mecanismos de acoplamiento
son muy sencillos.
• La impulsión eléctrica del motor que la mueve es bastante
sencilla.
• Para una operación definida, el gasto es constante y no se
requiere dispositivo regulador.
• Se adaptan con facilidad a muchas circunstancias.
Además se unen las siguientes ventajas económicas:
• El precio de una bomba centrífuga es relativamente
menor.
• Utilizan menos espacio.
• El peso es menor y por lo tanto las cimentaciones también
lo son.
• El mantenimiento de una bomba centrífuga sólo se reduce
a renovar el aceite de las chumaceras, los empaques del
prensa-estopa y el número de elementos a cambiar es muy
pequeño.
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Turbinas
Una turbina de gas, es una turbomáquina motora, cuyo fluido de
trabajo es un gas. Como la compresibilidad de los gases no puede ser
despreciada, las turbinas de gas son turbomáquinas térmicas.
Comúnmente se habla de las turbinas de gas por separado de las
turbinas ya que, aunque funcionan con sustancias en estado gaseoso,
sus características de diseño son diferentes, y, cuando en estos
términos se habla de gases, no se espera un posible cambio de fase, en
cambio cuando se habla de vapores sí.Una turbina de gas simple está
compuesta de tres secciones principales: un compresor, un quemador y
una turbina de potencia. Las turbinas de gas operan en base en el
principio del ciclo Brayton, en donde aire comprimido es mezclado con
combustible y quemado bajo condiciones de presión constante. El gas
caliente producido por la combustión se le permite expandirse a través
de la turbina y hacerla girar para llevar a cabo trabajo. En una turbina
de gas con una eficiencia del 33%, aproximadamente 2/3 del trabajo
producido se usa comprimiendo el aire. El otro 1/3 está disponible
para generar electricidad, impulsar un dispositivo mecánico, etc.
Partes De Una Turbina De Gas
Las turbinas de gas pueden dividirse en seis grandes partes
principales:
1. Compresor
2. Cámara de combustión
3. Turbina de expansión
4. Carcasa
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Además cuenta con una seria de sistemas auxiliares necesarios para su
funcionamiento, como son la casa de filtros, cojinetes, sistema de
lubricación, recinto acústico, bancada, virador, etc.
Compresores
Máquina que eleva la presión de un gas, un vapor o una mezcla de
gases y vapores. La presión del fluido se eleva reduciendo el volumen
específico del mismo durante su paso a través del compresor.
Comparados con turbo soplantes y ventiladores centrífugos o de
circulación axial, en cuanto a la presión de salida, los compresores se
clasifican generalmente como maquinas de alta presión, mientras que
los ventiladores y soplantes se consideran de baja presión.
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Clasificación De Los Compresores
Compresor Alternativo o de Embolo
Los compresores alternativos funcionan con el principio adiabático
mediante el cual se introduce el gas en el cilindro por las válvulas de
entrada, se retiene y comprime en el cilindro y sale por las válvulas de
descarga, en contra de la presión de descarga. Estos compresores rara
vez se emplean como unidades individuales, salvo que el proceso
requiera funcionamiento intermitente. Por ejemplo, si hay que
regenerar un catalizador cada dos o tres meses o se tiene un suministro
de reserva en otra fuente, esto daría tiempo para reparar o reemplazar
las válvulas o anillos de los pistones, si es necesario. Los compresores
alternativos tienen piezas en contacto, como los anillos de los pistones
con las paredes del cilindro, resortes y placas o discos de válvulas que
se acoplan con sus asientos y entre la empaquetadura y la biela. Todas
estas partes están sujetas a desgaste por fricción.
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Verticales -Horizontales
Los compresores alternativos abarcan desde una capacidad muy
pequeña hasta unos 3.000 PCMS. Para equipo de procesos, por lo
general, no se utilizan mucho los tamaños grandes y se prefieren los
centrífugos. Si hay alta presión y un gasto más bien bajo, se necesitan
los alternativos. El número de etapas o cilindros se debe seleccionar
con relación a las temperaturas de descarga, tamaño disponible para
los cilindros y carga en el cuerpo o biela del compresor.
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Compresores Rotativos O Centrífugos
Los compresores centrífugos impulsan y comprimen los gases
mediante ruedas de paletas.
Los ventiladores son compresores centrífugos de baja presión con una
rueda de paletas de poca velocidad periférica (de 10 a 500 mm de
columna de agua; tipos especiales hasta 1000 mm). Las máquinas
soplantes rotativas son compresores centrífugos de gran velocidad
tangencial (120 a 300 m/seg.) y una relación de presiones por escalón
p2/p1 = 1,1 a 1,7. Montando en serie hasta 12 ó 13 rotores en una caja
puede alcanzarse una presión final de » 12kg/cm2, comprimiendo aire
con refrigeración repetida.
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Compresores de paletas deslizantes
Este tipo de compresores consiste básicamente de una cavidad
cilíndrica dentro de la cual está ubicado en forma excéntrica un rotor
con ranuras profundas, unas paletas rectangulares se deslizan
libremente dentro de las ranuras de forma que al girar el rotor la fuerza
centrifuga empuja las paletas contra la pared del cilindro. El gas al
entrar, es atrapado en los espacios que forman las paletas y la pared de
la cavidad cilíndrica es comprimida al disminuir el volumen de estos
espacios durante la rotación.
Compresores de pistón líquido
El compresor rotatorio de pistón de liquido es una maquina con rotor
de aletas múltiple girando en una caja que no es redonda. La caja se
llena, en parte de agua y a medida que el rotor da vueltas, lleva el
líquido con las paletas formando una serie de bolsas. Como el liquido,
alternamente sale y vuelve a las bolsas entre las paletas (dos veces por
cada revolución). A medida que el líquido sale de la bolsa la paleta se
llena de aire. Cuando el líquido vuelve a la bolsa, el aire se comprime.
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Compresores de lóbulos (Roots)
Se conocen como compresores de doble rotor o de doble impulsor
aquellos que trabajan con dos rotores acoplados, montados sobre ejes
paralelos, para una misma etapa de compresión. Una máquina de este
tipo muy difundida es el compresor de lóbulos mayor conocida como
"Roots", de gran ampliación como sobre alimentador de los motores
diesel o sopladores de gases a presión moderada. Los rotores, por lo
general, de dos o tres lóbulos están conectados mediante engranajes
exteriores. El gas que entra al soplador queda atrapado entre los
lóbulos y la carcasa; con el movimiento de los rotores de la máquina,
por donde sale, no pudieron regresarse debido al estrecho juego
existente entre los lóbulos que se desplazan por el lado interno.
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Compresores de tornillo
La compresión por rotores paralelos puede producirse también en el
sentido axial con el uso de lóbulos en espira a la manera de un tornillo
sin fin. Acoplando dos rotores de este tipo, uno convexo y otro
cóncavo, y haciéndolos girar en sentidos opuestos se logra desplazar el
gas, paralelamente a los dos ejes, entre los lóbulos y la carcasa.
Las revoluciones sucesivas de los lóbulos reducen progresivamente el
volumen de gas atrapado y por consiguiente su presión, el gas así
comprimido es forzado axialmente por la rotación de los lóbulos
helicoidales hasta 1ª descarga.
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Hornos Industriales
Un horno industrial de gas es la instalación donde se transforma la
energía química de un combustible en calor que se utiliza para
aumentar la temperatura de aquellos materiales depositados en su
interior y así llevarles al estado necesario para posteriores
procedimientos industriales.
Las partes fundamentales de un horno de gas son:
Hogar o cámara de combustión: donde se alojan los quemadores y se
generan los gases de combustión. Puede coincidir con la cámara de
calentamiento o ser una cámara independiente.
Cámara de calentamiento: existen distintos tipos, dependiendo de la
forma de operación del horno y de su función.
Revestimiento aislante: recubre todas las cámaras y equipos del horno.
Chimenea y tubos de escape de gases de combustión: Suelen ir
acoplados a intercambiadores para aprovechamiento de la energía
calorífica que poseen, previo a la emisión a la atmósfera.
Clasificación de Hornos de Gas según su función
Hornos de Fusión
Su función es la de fundir los materiales. Hay varios subtipos:
Hornos de Recalentar
Su objetivo es el calentamiento de piezas para procesos como
laminación, extrusión, forja, estampación y conformado. En todo
momento se mantiene el estado sólido de las piezas, sólo buscándose
su reblandecimiento.
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El tipo de horno adecuado depende de factores como la forma de las
piezas a calentar y la temperatura final fundamentalmente. No
obstante hay muchos más parámetros que influyen en la elección del
tipo de horno, como por ejemplo, si el horno debe operar en continuo o
discontinuamente.
Tanques de almacenamiento
El almacenamiento constituye un elemento de sumo valor en la
explotación de los servicios de hidrocarburos ya que:
•Actúa como un pulmón/resorte entre producción y transporte para
absorber las variaciones del consumo.
•Permite la sedimentación de agua y barros del crudo antes de
despacharlo por el oleoducto o a destilación.
•Brindan flexibilidad operativa a las refinerías.
•Actúan como punto de referencia en la medición de despachos de
producto.
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Tipos de tanques de almacenamiento para hidrocarburos
Se clasifican de la siguiente manera:
Por su construcción:
•Vertical: -Techo fijo-Techo flotante
•Horizontal : -A Patm (camiones)-A P>Patm (cigarros)
•Esferas
•Doble pared (criogénicos GNL)
Tanques Verticales
Tanques verticales – techo flotante
Constan de una membrana solidaria al espejo de producto que evita la
formación del espacio vapor, minimizando pérdidas por evaporación
al exterior y reduciendo el daño medio ambiental y el riesgo de
formación de mezclas explosivas en las cercanías del tanque. El techo
flotante puede ser interno (existe un techo fijo colocado en el tanque) o
externo (se encuentra a cielo abierto). En cualquier caso, entre la
membrana y la envolvente del tanque, debe existir un sello. Los nuevos
techos internos se construyen en aluminio, y se coloca un domo
geodésico como techo fijo del tanque.
Ventajas
• Es un techo auto portante, es decir, no necesita columnas que lo
sostenga. Esto evita el tener que perforar la membrana.
• Se construye en aluminio, lo cual lo hace más liviano.
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•Se construyen en el suelo y se montan armados mediante una grúa,
evitando trabajos riesgosos en altura.
Tanques Flotantes Plegables
Los tanques flotantes RO-TANK han sido desarrollados para el
almacenamiento de hidrocarburos recuperados por embarcaciones anti
polución que no disponen de tanques propios o cuya capacidad es
insuficiente. Los RO-TANK pueden ser remolcados llenos o vacíos a
velocidades de hasta 7nudos en función del estado del mar. Gracias a
sus conexiones rápidas ASTM es posible unir varios tanques para su
remolque o fondeo conjunto.
Los RO-TANK están fabricados de una gruesa plancha de caucho
Neopreno reforzado con 4 capas interiores de tejido de poliéster, un
material extraordinariamente resistente a la abrasión y a la perforación.
Su recubrimiento de caucho Hypalon los hace especialmente
resistentes a los hidrocarburos y a los agentes atmosféricos (rayos
ultravioleta, ozono, salitre).Los RO-TANK vacíos se almacenan
enrollados en una caja de madera de reducidas dimensiones. También
es posible estibar hasta 10 tanques de 15m3 en un sólo carretel de
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accionamiento hidráulico. Los RO-TANK pueden ser abiertos en
ambos extremos para su limpieza interior mediante agua a presión o
con detergentes.
Tanques Horizontales
Los recipientes horizontales (cigarros) son de mediana capacidad de
almacenaje. Para recipientes mayores, se utilizan las esferas. Los
casquetes de los cigarros son toriesféricos, semielípticos o
semiesféricos. Sus espesores están en el orden de (para una misma p, T
y φ):
•semielíptico: es casi igual al de la envolvente.
•toriesférico: es aproximadamente un 75% mayor que el semielíptico.
•semiesférico: es casi la mitad del semielíptico
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Tanque Horizontal
Cigarros
Si se dispusiera almacenar gas licuado de petróleo a presión
atmosférica, se requerirían tanques que mantuvieran una temperatura
de -42˚C, con toda la complejidad que ello implica. Por esta, se utilizan
recipientes a presión con forma esférica o cilíndrica que trabajan a una
presión interior de 15kg/cm² aprox. Y a temperatura ambiente. Estos
recipientes se diseñan de acuerdo a normas API, que consideran el
diseño del recipiente. Comparados con un tanque, la ventaja
fundamental que presentan estos equipos es que cuando se los saca de
servicio se los puede inspeccionar visualmente a ambos lados de la
chapa en su totalidad (piso de tanques).La línea de llenado ingresa al
recipiente por la parte superior, y la de aspiración toma producto por
la parte inferior. Por norma de seguridad, deben contar con válvulas de
bloqueo de accionamiento remoto para el caso de siniestros que
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pudieran
ocurrir.Como todo recipiente critico a presión, deben contar con doble
válvula deseguridad independientes, doble sistema para la lectura de n
ivelesindependientes, dos medios independientes para la lectura de
presión
Cuentan también con su instalación contra incendios, comprendida por
rociadores, monitores, instalaciones de espuma, etc. Estos recipientes
no utilizan VPV (válvulas de presión y vacio) ni ningún otro sistema
para el vaciado o llenado. Esto se debe a que se trabaja con el equilibrio
liquido-vapor del GLP que se haya en su interior .Al bajar la presión
(vaciado), más producto pasa a la fase vapor. Durante el llenado, el
aumento de presión hace que el producto vuelva a la fase liquida.
Esferas
Las esferas se construyen en gajos utilizando chapas de acero. Se
sostienen mediante columnas que deben ser calculadas para soportar el
peso de la esfera durante la prueba hidráulica (pandeo).Al igual que en
los cigarros, todas las soldaduras deben ser radiografiadas para
descartar fisuras internas que se hubieran haber producido durante el
montaje. Cuentan con una escalera para acceder a la parte superior
para el mantenimiento de las válvulas de seguridad, aparatos de tele
medición, etc.
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Válvulas
Son dispositivos de diferentes diámetros, series y rangos de trabajo,
cuya función es controlar el paso del flujo.
Las válvulas se dividen en:
Manuales
El funcionamiento de estas válvulas requiere de una persona para
abrirlas o cerrarlas. Entre estas tenemos:
Válvulas de compuerta
Son instaladas donde se requiere abrirlas o cerrarlas con poca
frecuencia. Se deben mantener totalmente cerradas o abiertas. Estas
válvulas no son prácticas para regular el flujo, porque la velocidad de
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este puede dañarlas cuando están parcialmente abiertas ya sea por
vibración o erosión.
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Válvulas De Bola
Son mas practicas para regular el flujo porque la acción dinámica que
esta ejerce debido a su forma, opone menos resistencia al paso del
mismo cuando se encuentra parcialmente abierta.
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Válvulas de Tapón
Estas válvulas cuando están completamente abiertas, permiten que el
fluido pase a través de ellas sin ninguna restricción ni perdida de
presión. Su cuerpo es de paredes gruesas y es muy resistente a la
presión ejercida por el sellante y a los esfuerzos normales de la línea.
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Válvulas automáticas
Son accionadas por energía auxiliar y no por el hombre, por lo general
son accionadas neumáticamente. Algunas válvulas automáticas son:
Válvulas de retención (check)
Las válvulas de retención (check) son integrales y se destinan a
impedir la inversión del flujo en una tubería. La presión del fluido
circulante abre la válvula; el peso del mecanismo de retención y
cualquier inversión en el flujo la cierran. Los discos y componentes
movibles relativos a los mismos pueden estar en movimiento constante
si la fuerza de la velocidad no es suficiente para mantenerlas en su
posición estable de apertura total.
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Válvulas de seguridad (alivio)
Son dispositivos para aliviar o descargar presiones, con la finalidad de
impedir que la presión de operación sobrepase la presión de diseño del
recipiente o equipo, evitando así los posibles daños que pudieran
sufrir.
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La función de la válvula de seguridad es detectar un aumento de
presión y proveer una trayectoria para la salida del material que hay
en el sistema. El aumento en la presión se detecta con un sistema de
equilibrio de fuerzas que consisten en que la presión del proceso actúa
en una superficie determinada en contra de un resorte o un peso. Las
válvulas de seguridad accionadas por pesos o contrapesos ya no se
utilizan en las plantas de proceso, salvo cuando son para apertura a
presiones muy bajas.
Válvula Shut Down
Es una válvula de accionamiento diseñada para detener el flujo de un
fluido peligroso o de hidrocarburos externos en la detección de eventos
peligrosos.
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Generadores
Un generador eléctrico es todo dispositivo capaz de mantener
una diferencia de potencial eléctrica entre dos de sus puntos (llamados
polos, terminales o bornes) transformando la energía
mecánica en eléctrica. Esta transformación se consigue por la acción de
un campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos sobre
una armadura (denominada también estator). Si se produce
mecánicamente un movimiento relativo entre los conductores y el
campo, se generará una fuerza electromotriz (F.E.M.).
No sólo es posible obtener una corriente eléctrica a partir de energía
mecánica de rotación sino que es posible hacerlo con cualquier otro
tipo de energía como punto de partida. Desde este punto de vista más
amplio, los generadores se clasifican en dos tipos fundamentales:
Primarios: Convierten en energía eléctrica la energía de otra
naturaleza que reciben o de la que disponen inicialmente, como
alternadores, dinamos, etc.
Secundarios: Entregan una parte de la energía eléctrica que han
recibido previamente, es decir, en primer lugar reciben energía
de una corriente eléctrica y la almacenan en forma de alguna
clase de energía. Posteriormente, transforman nuevamente la
energía almacenada en energía eléctrica. Un ejemplo son
las pilas o baterías recargables.
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IV.- BIBLIOGRAFIA
http://www.enggcyclopedia.com/2012/02/slug-catcher/
Villamizar C. Julio. Separadores de la industria petrolera
Aguinaga Barragán, Álvaro. Curso: “Válvulas, Compresores
Y Bombas”.1ra Edición. 2008.
CEPET PDVSA. Estaciones Recolectoras de Flujo. 1992. Venezuela
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