FACULTAD DE INGENIERA ESCUELA DE INGENIERA QUMICA E Es st ta ad do o d de el l A Arrt te e dde e l la as s t te ec cn no ol lo og g a as s u ut ti il li iz za ad da as s p pa ar ra a m mi in ni im mi iz za ar r e el l a ar rr ra as st tr re e d de e l lq qu uiid do os s e en n s se ep pa ar ra ad do or re es s ll q qu ui id do o- -v va ap po or r e en n u un n p pr ro oc ce es so o d de e a ac co on nd di ic ci io on na am mi ie en nt to o d de e g ga as s Mara Clara Omaa Prez(9822440) Tutor(a) Acadmico: Ing. Ana Damin Katrib Tutor(a) Industrial: Ing. Mara Rosa Torres Rodrguez Caracas, Septiembre 2005 DERECHO DE AUTOR Quiensuscribe,encondicindeautordeltrabajotituladoEstadodelArtedelas tecnologasutilizadasparaminimizarelarrastredelquidosenseparadores lquido-vaporenunprocesodeacondicionamientodegas,declaraque:Cedoa ttulogratuito,yenformapuraysimple,ilimitadaeirrevocablealaUniversidad Metropolitana,losderechosdeautordecontenido patrimonial que me corresponden sobreelpresentetrabajo.Conformealoanterior,estacesinpatrimonialslo comprenderelderechoparalaUniversidaddecomunicarpblicamentelaobra, divulgarla,publicarlaoreproducirlaenlaoportunidadqueellaasloestime conveniente,ascomo,ladesalvaguardarmisinteresesyderechosqueme corresponden como autor de la obra antes sealada. La Universidad en todo momento deberindicarquelaautoraocreacindeltrabajocorrespondeamipersona,salvo loscrditosquesedebanhaceraltutoroacualquierterceroquehayacolaboradoo fuere hecho posible la realizacin de la presente obra. Autor: Mara Clara Omaa Prez C.I: 15.501.023 En la ciudad de Caracas, a los 19 das del mes de Septiembre del ao 2005. APROBACIN Considero que el Trabajo Final titulado ESTADO DEL ARTE DE LAS TECNOLOGAS UTILIZADAS PARA MINIMIZAR EL ARRASTRE DE LQUIDOS EN SEPARADORES LQUIDO-VAPOR EN UN PROCESO DE ACONDICIONAMIENTO DE GAS elaborado por la ciudadana MARA CLARA OMAA PREZ para optar al ttulo de INGENIERO QUMICO rene los requisitos exigidos por la Escuela de Ingeniera de Produccin yQumica de la Universidad Metropolitana, y tiene mritos suficientes como para ser sometido a la presentacin y evaluacin exhaustiva por parte del jurado examinador que se designe. En la ciudad de Caracas, a los 09 das del mes de Septiembre del ao 2005. Ing. Ana Damin Tutor Acadmico ACTA DE VEREDICTO Nosotros,losabajofirmantes,constituidoscomojuradoexaminadoryreunidosen Caracas,elda19deSeptiembrede2005,conelpropsitodeevaluarelTrabajo Final titulado ESTADO DEL ARTE DE LAS TECNOLOGAS UTILIZADAS PARA MINIMIZAR EL ARRASTRE DE LQUIDOS EN SEPARADORES LQUIDO-VAPOR EN UN PROCESO DE ACONDICIONAMIENTODE GAS presentado por la ciudadana MARA CLARA OMAA PREZ para optar al ttulo de INGENIERO QUMICO emitimos el siguiente veredicto: Reprobado ( )Aprobado ( ) Notable ( )Sobresaliente() Observaciones:____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Ing. Ana DaminIng. Mara Rosa TorresIng. Carmen Rueda AGRADECIMIENTO El proyecto aqu presentado representa la culminacin de un captulo de mi vidaqueserinolvidable,miformacinprofesionalenlaUniversidad Metropolitana. En esta etapa de mi vida, tuve el privilegio de compartir con personas que me ensearon a perseguir da a da el camino a la excelencia. Principalmentemiagradecimientovadirigidoatodoslosprofesoresdemi apreciadaEscueladeIngenieraQumica,especialmenteamitutoraacadmica,la Ing. Ana Damin, de quin, tuve la suerte de recibir extraordinarias clases durante mis estudios universitarios y a quin agradecer eternamente todo el cario y apoyo que me brind. A la Ing. Karina lvarez, de quin me complace haber sido alumna, preparadorayamiga,yaquinsiempreadmirarporsuinquebrantablebsqueda delaexcelencia.AmisqueridosprofesoresdelDepartamentodeQumica,de quienesnuncaolvidarsusoportunasorientacionesyelespecialcarioyejemplo que me brindaron; especialmente el Prof. Gerardo Camacho, quin, durante los aos quetuvelahonradesersualumnaypreparadora,confiplenamenteenmiyfue primordial en la formacin de mi carcter personal y profesional. Enlaltimaetapademiformacinprofesional,tuveelorgullodeformar parte de un maravilloso grupo de trabajo, en la compaa DITECH, S.A. a quienes estareternamenteagradecidaporlaoportunidadyelapoyo ofrecido en mi primer encuentro con el mundo profesional. Unagradecimientoespecialamiscompaerosdeestudioyamigos,con quienescompartaosmaravillosos,llenosde sobresaltos,propiosdelaetapaque vivamos, alegras y hermosos recuerdos que jams olvidar. Finalmentequieroagradecer,atodamifamilia,amisamadospadres, quienesconsusabiduraguiaronmicaminoymeofrecieronpalabrasdealiento paraseguiradelante;amishermanasquienesapoyaronsiempremisdecisiones.A misqueridsimosabuelos,quienesmerecibieronensuhogarduranteestetiempo, brindndomesuapoyoyamor incondicional, a quienes admiro y estar agradecida porsiempre;amisqueridastas:MaraCarolinaPrez,quinmeproporcion fortaleza y compaa, y Mara Carolina Manrique cuyo apoyo, confianza y oportuna ayudamepermitieron culminar satisfactoriamenteesteperododemieducacin; a todosmistosyprimosporcadagranitodearenaaportadoyporsupuestoaDios que nos mantiene con salud y nos permite vivir. Gracias a todos por haber sido la parte ms maravillosa de este captulo de mi vida! Caracas, Septiembre de 2005 Universidad MetropolitanaTabla de contenido i TABLA DE CONTENIDO LISTA DE TABLAS Y FIGURAS...vii RESUMEN......xi INTRODUCCIN...1 CAPTULO I. TEMA DE INVESTIGACIN.....4 I.1Planteamiento del problema..5 I.2Objetivos del proyecto...7 I.2.1Objetivo general.........7 I.2.2Objetivos especficos.........7 I.3Justificacin del problema.....9 CAPITULO II. MARCO TERICO...10 II.1Marco conceptual.11 II.1.1Separadores..11 II.1.2Principios de separacin..12 II.1.2.1Momentum....12 II.1.2.2Asentamiento por gravedad......12 II.1.2.3Coalescencia.....13 II.1.3Partes de un separador.13 II.1.3.1Seccin primaria...14 II.1.3.2Seccin secundaria o de asentamiento......14 II.1.3.3Seccin de coalescencia....14 II.1.3.4Seccin de recoleccin de lquido o sumidero .....15 II.1.4Clasificacin de los separadores segn su funcin..15 II.1.4.1Separadores bifsicos....15 II.1.4.2Separadores trifsicos ...17 II.1.4.3Separadores tetrafsicos....18 II.1.5Clasificacin de los separadores segn la forma .18 II.1.5.1Separadores esfricos....18 II.1.5.2Separadores cilndricos.....19 Universidad MetropolitanaTabla de contenido ii II.1.5.3Separadores de dos barriles......22 II.1.5.4Separadores centrfugos....23 II.1.6Dispositivos internos del separador.26 II.1.6.1 Dispositivos de entrada.....26 II.1.6.2 Eliminadores de neblina...30 II.1.6.3 Rompe vrtices.....42 II.1.6.4 Placas rompe espuma....44 II.1.6.5Placas rompe olas.....45 II.1.7Problemas operacionales que pueden presentarse en los separadores.46 II.1.7.1Arrastre de lquidos (carryover)...46 II.1.7.2Arrastre de vapor (carryunder ).47 II.1.7.3Formacin de espuma...48 II.1.7.4Taponamiento del eliminador de neblina.49 II.1.7.5Flujo de avance.52 II.1.7.6Bajas temperaturas52 II.2Bases tericas...52 II.2.1Teora de asentamiento....53 II.2.1.1Ley de Newton......58 II.2.1.2Ley Intermedia......59 II.2.1.3Ley de Stokes59 II.2.1.4Ley de Stokes-Cunningha m......60 II.2.1.5Movimiento Browniano61 II.2.2Variables operacionales incidentes en el arrastre de lquidos..62 II.2.2.1Velocidad del vapor......63 II.2.2.2Dimetro de la partcula65 II.2.2.3Coeficiente de arrastre......67 II.2.2.4Factor de carga..69 II.2.2.5Relacin lquido- vapor.74 II.2.2.6Nivel del lquido...75 II.2.2.7Tiempo de residencia76 Universidad MetropolitanaTabla de contenido iii II.2.2.8Tendencia a for mar espuma......79 II.2.3Propiedadesfsicasdelamezclaincidentesenelarrastrede lquidos79 II.2.3.1.Densidad del lquido.79 II.2.3.2.Densidad del vapor...80 II.2.3.3.Viscosidad del lquido......80 II.2.3.4.Viscosidad del vapor.81 II.2.3.5.Tensin superficial81 II.2.4Condiciones de operacin que inciden en el arrastre de lquidos....81 II.2.4.1.Presin de operacin.81 II.2.4.2.Temperatura de operacin82 II.2.4.3.Flujos....83 II.2.5Incidencia de la instrumentacin en el arrastre de lquidos.83 II.3Estado del Arte84 II.3.1Tecnologas y tendencias.84 II.3.1.1.Eliminadores de neblina tipo malla......85 II.3.1.2.Eliminadores de neblina tipo vanes......88 II.3.1.3.Internos ciclnicos90 II.3.1.4.Otras tecnologas......95 II.3.1.5.Internos de superficie tratada99 II.3.2Modelado computarizado..103 II.4Antecedentes..104 II.5Marco referencial...105 II.5.1Resumen de la empresa DITECH, S.A..105 II.5.2ProyectoAcondicionamientodeGasenFuentesdeProduccin (AGFP).....105 II.5.2.1.Planta de Refrigeracin Mecnica con Propano.106 II.5.2.2.Planta de Enfriamiento por Aire.106 II.5.3Carryover en la red norte de PDVSA....108 II.5.4Evaluacin de los separadores lquido-vapor....109 Universidad MetropolitanaTabla de contenido iv CAPITULO III. MARCO METODOLGICO...112 III.1Tipo de investigacin..113 III.2Diseo de investigacin..114 III.3Variables y operacionalizacin...114 III.4Unidad de estudio y poblacin...115 III.4.1Separadores lquido-vapor de la Estacin de Flujo Carito.115 III.4.2Separadores lquido-vapor de la Estacin de Flujo Musipn.116 III.4.3Separadores lquido-vapor de la Estacin de Flujo Santa Brbara.116 III.5 Tcnicas e instrumentos de recoleccin de datos......116 III.6 Procedimiento metodolgico..117 III.6.1Procedimiento metodolgico para realizar el Estado del Arte...117 III.6.1.1Fase Heurstica.....117 III.6.1.2Fase Hermenutica...118 III.6.2. Procedimientometodolgicopararealizarlaevaluacindelos separadores lquido-vapor del proyecto AGFP...118 III.6.2.1Configuracin geomtrica del separador lquido-vapor..119 III.6.2.2Verificacin del tiempo de residencia del lquido segn los niveles de lquido en los separadores.......119 III.6.2.3Verificacin del arrastre de lquido en el vapor de salida de los separadores.....120 CAPITULO IV. ANLISIS Y RESULTADOS....121 IV.1Tecnologasytendenciasactualesparaevitarelarrastredelquidoenlos separadores lquido-vapor122 IV.2Dispositivos internos de los separadores lquido-vapor.122 IV.3Incidencia de las condiciones de operacin en el carryover......124 IV.4Efecto de la instrumentacin del equipo en el carryover...124 IV.5Evaluacin de la configuracin de los separadores lquido-vapor.....125 IV.6Verificacindeltiempoderesidenciadelquidosegnlosnivelesdel separador......126 Universidad MetropolitanaTabla de contenido v IV.7Verificacindelarrastredelquidoenelvapordesalidadelos separadores......127 CAPITULO V.CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES....129 V.1Conclusiones...130 V.2Recomendaciones...134 V.2.1RecomendacionesparaelproyectoAcondicionamientodeGases Fuentes de Produccin....134 V.2.2Recomendaciones para Estudios y Proyectos DITECH, S.A.135 V.2.3Recomendaciones generales...135 REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS...136 APNDICES142 APNDICEA. NOMENCLATURA Y ABREVIACIONES.........143APNDICEB.....146 APNDICEC.....148 APNDICED.....150 APNDICEE.....152 APNDICEF.154 APNDICEG. DIAGRAMAS DE FLUJO DE PROCESOS....156 APNDICEG.1 Diagramas de flujo de procesos de la Planta de Refrigeracin MecnicaconPropanoparaelGasdelNivelde60psigyla Planta de Enfriamiento por Aire para el Gas del Nivel de 450 psig de la Estacin de Flujo Carito........157APNDICEG.2 Diagramas de flujo de procesos de la Planta de Refrigeracin MecnicaconPropanoparaelGasdelNivelde60psigyla Planta de Enfriamiento por Aire para el Gas del Nivel de 450 psig de la Estacin de Flujo Musipn........................160APNDICEG.3 Diagramas de flujo de procesos de la Planta de Refrigeracin MecnicaconPropanoparaelGasdelNivelde60psigyla Planta de Enfriamiento por Aire para el Gas del Nivel de 450 psig de la Estacin de Flujo Santa Brbara....163 Universidad MetropolitanaTabla de contenido vi APNDICEH. HOJAS DE DATOS DE LOS SEPARADORESLQUIDO-VAPOR....166 APNDICEH.1Hojasdedatosdelseparadorlquido-vapor V-601 diseado para la Planta de Refrigeracin Mecnica con Propano para elGasdelNivelde60psigdelaEstacindeFlujo Carito.167 APNDICEH.2Hojasdedatosdelseparadorlquido-vapor V-301 diseado paralaPlantadeEnfriamientoporAireparaelGasdel Nivel de 450 psig de la Estacin de Flujo Carito..169APNDICEH.3Hojasdedatosdelseparadorlquido-vapor V-701 diseado para la Planta de Refrigeracin Mecnica con Propano para elGasdelNivelde60psigdelaEstacindeFlujo Musipn.171APNDICEH.4Hojasdedatosdelseparadorlquido-vapor V-401 diseado paralaPlantadeEnfriamientoporAireparaelGasdel Nivel de 450 psig de la Estacin de Flujo Musipn..173APNDICEH.5Hojasdedatosdelseparadorlquido-vapor V-801 diseado para la Planta de Refrigeracin Mecnica con Propano para el GasdelNivelde60psigdelaEstacindeFlujoSanta Brbara..175APNDICEH.6Hojasdedatosdelseparadorlquido-vapor V-501 diseado paralaPlantadeEnfriamientoporAireparaelGasdel Nivel de 450 psig de la Estacin de Flujo Santa Brbara.177 APNDICEI......179 Universidad Metropolitana Lista de tablas y figuras vii LISTA DE TABLAS Y FIGURAS TABLAS 1.Clasificacingeneraldelaorientacindelosseparadorescilndricossegnel servicio que prestar la unidad, 22 2.Principales ventajas y desventajas de los separadores centrfugos, 25 3.Caractersticas generales de los eliminadores de neblina tipo malla, 35 4.Principales caractersticas de los eliminadores de neblina tipo vanes, 38 5.Principales caractersticas de los eliminadores de neblina centrfugos, 39 6.Principales caractersticas de los eliminadores de neblina tipo lechos de fibra, 41 7.Rango de valores para los que aplica la Ley de Newton, 58 8.Rango de valores para los que aplica la Ley Intermedia, 59 9.Rango de valores para los que aplica la Ley de Stokes,60 10. Rango de valores para los que aplica la Ley de Stokes-Cunningham, 61 11. Rango de valores para los que aplica el Movimiento Browniano,61 12. Tamaodelapartculaafijarparaeldimensionamientodeunseparadorsin eliminador de neblina segn el servicio que se requiere, 66 13. Tamaos de las partculas segn la aplicacin en procesos tpicos, 67 14. Rango de valores obtenidos para el trmino, 69 15. Valorestpicosdelfactordecargautilizadosparaeldimensionamientode separadoreslquido-vaporconeliminadordeneblinatipomalla,segnla configuracin del separador, 70 16. Valoresdelfactor de carga K propuestos en separadores lquido-vaporsegnla orientacin del separador, 73 17. ValoresdelfactordecargaKpermitidosenseparadoreslquido-vapor segn el disengagingheightoalturaporencimadeleliminadordeneblinatipomallade densidad 12 lb/ft3, 73 18. Factor de correccin del K seleccionado, segn el valor admisible en funcin de la presin de operacin del separador, 74 Universidad Metropolitana Lista de tablas y figuras viii 19. Siglassegnlascualesseidentificanlosnivelesdelquidoenunseparador lquido- vapor, 75 20. TiemposderetencintpicossegnlagravedadAPIdelcrudoenseparadores lquido- vapor, 77 21. Condiciones de operacin de las Plantas de Refrigeracin Mecnica con Propano delGasdeNivelde60psigylasPlantasdeEnfriamientoconAiredelGasde Nivel de 450 ps ig de todas las Estaciones de Flujo, 110 22. Flujos msicos de los separadores de la Estacin de Flujo Carito,125 23. Flujos msicos de los separadores de la Estacin de Flujo Musipn, 125 24. Flujos msicos de los separadores de la Estacin de Flujo Santa Brbara, 126 25. TiempoderesidenciadellquidoencadaniveldelosseparadoresdelaEstacin de Flujo Carito, 126 26. TiempoderesidenciadellquidoencadaniveldelosseparadoresdelaEstacin de Flujo Musipn, 126 27. TiempoderesidenciadellquidoencadaniveldelosseparadoresdelaEstacin de Flujo Santa Brbara, 127 28. Velocidad crtica y velocidad del vapor en los separadores de la Estacin de Flujo Carito, 127 29. Velocidad crtica y velocidad del vapor en los separadores de la Estacin de Flujo Musipn, 127 30. Velocidad crtica y velocidad del vapor en los separadores de la Estacin de Flujo Santa Brbara, 128 31. Valoresdelfactordecargadelsistema,utilizadosparaeldimensionamientode separadoreslquido- vapor,segneltipodeeliminadordeneblinaylas condiciones del servicio para las cuales se disea, 151 32. Tiemposderetencindelaspartculaslquidas,enfuncindeladistanciaa recorrerentredosnivelesdelquido,paraseparadoresdeorientacinhorizontaly vertical, 153 33. Descripcin de las actividades a realizar en cada etapa de diseo, asociadas a un proyecto de ingeniera realizado en una empresa consultora, 155 Universidad Metropolitana Lista de tablas y figuras ix FIGURAS 1.Secciones de un separador lquido-vapor, 13 2.Esquema de un separador esfrico, 19 3.Esquema de un separador lquido-vapor vertical, 20 4.Esquema de un separador lquido-vapor horizontal, 21 5.Esquema de un separador de dos barriles, 23 6.Esquema de un separador ciclnico, 24 7.Diversas configuraciones de las placas deflectoras, 27 8.Deflector de entrada tipo media esfera, 28 9.Distribuidor de entrada en forma de T en un separador vertical, 29 10. Dispositivo ciclnico de entrada, 30 11. Eliminador de neblina tipo malla de configuracin cilndrica, 32 12. Seccin anterior y posterior de un eliminador de neblina tipo malla, 33 13. Tipodetejidodealambremetlicotpicodeuneliminadordeneblinatipo malla, 34 14. Eliminadordeneblinatipomallaco-tejidaqueincluyefilamentosdefibrade vidrio, 34 15. Esquemadelacapturadelaspartculasenunarreglo devanesconflujo vertical, 37 16. Eliminador de neblina tipo cicln, 40 17. Rejillas rompe vrtices, 43 18. Placas rompe vrtices, 43 19. Placas rompe espuma, 44 20. Placas rompe olas, 46 21. Diagramadefuerzasqueactansobreunapartculalquidaenunacorrientede vapor, 53 22. Niveles de lquido en un separador lquido-vapor, 75 23. Equipo coalescedor, 100 Universidad Metropolitana Lista de tablas y figuras x 24. Esquemadeuncoalescedorconsuperficietratadaqumicamente(izquierda)y otro coalescedor con superficie no tratada (derecha), 101 25. Configuracin de los eliminadores de neblina en las diversas orientaciones en que pueden ser instalados en los separadores lquido-vapor, 147 26. Grfica para estimar el coeficiente de arrastre, 149 27. Instalacin de un eliminador de de neblina tipo MistFix adentro y afuera de un recipiente, 180 Universidad Metropolitana xi RESUMEN ESTADO DEL ARTE DE LAS TECNOLOGAS UTILI ZADAS PARA MINIMIZAR EL ARRASTRE DE LQUIDOS EN SEPARADORES LQUIDO-VAPOR EN UN PROCESO DE ACONDICIONAMIENTO DE GAS Autor: Mara Clara Omaa Prez Tutor Acadmico:Ana Damin KatribTutor Industrial: Mara Rosa Torres Rodrguez Caracas, Septiembre de 2005 El Estado del Arte presentado tuvo como objetivo recopilar la informacin disponible sobre las tecnologas y tendencias actuales, con respecto a la disminucin del arrastre delquidoseneltopedelosseparadoreslquido-vapor, diseados en los procesos de acondicionamientodegas.Lainformacinrecopiladaseraprovechadaporel DepartamentodeProcesosdeEstudiosyProyectosDITECH,S.A.paraampliarel temaeincluirlaalproyectorealizadoparaPDVSAbajoelnombrede Acondicionamiento de Gas en Fuentes de Produccin. Paralograrelobjetivodelproyecto,fuenecesarioestudiarcomoincidenalgunas variablesdediseo,operacinypropiedadesdelamezclaaseparar,ascomo tambin,comprenderlainfluenciadelainstrumentacinnormalmenteinstaladaen estosequipos,paraevaluarlosseparadoresdiseadosenelproyectomencionadoy anexar la informacin sobre los mtodos para minimizar el arrastre de lquidos en lo s separadores. Finalmenteseexpusieronpropuestasquepretendenincluirtecnologasinnovadoras existentes en el mercado mundial, que en teora deberan disminuir las consecuencias indeseables del fenmeno estudiado,as como el uso de programas de modelaje en el diseo de los separadores. Universidad Metropolitana Introduccin 1 INTRODUCCIN Los equipos de compresin en las plantas de acondicionamiento de gas de PDVSA en el Distrito Norte de Monagas, presentan desde hace tiempo fallas peridicas debido a la presencia de lquidos en el gas de succin proveniente de las Estaciones de Flujo de dichared.Lasparadasdeplantasyfallasenestosequipos,afectanlaredde distribucin y originan la quema de gas rico que pudo haber sido comprimido. Estas indeseables consecuencias, han hecho que hoy en da el monitoreo y control del arrastre de lquidos en los separadores de produccin de las Estaciones de Flujo del distrito,adquieraunagranimportancia;porestarazn,PDVSAsolicitunestudio parasolventarlaproblemticaasociadaalfenmenodelarrastre,afindeevitarel impacto en la capacidad de operacin y transferencia del gas natural en la red. El estudiodenominadoAcondicionamientodeGasenFuentesdeProduccin,fue solicitado alaconsultora Estudios y Proyectos DITECH, S.A, empresa dedicada a la ingeniera, procurayconstruccindeproyectosintegralesorientadosalaindustria petrolera en Venezuela.ElDepartamento de Procesos de DITECH, S.A, promovila elaboracindelEstadodelArtesobrelastecnologas,mejoras,patentesytendencias actualesparaminimizarelarrastredelquidosenestasunidades,debidoala necesidaddeestaralavanguardiadeunmercadocambiante,enunapocaenlaque la tecnologa avanza velozmente; adems de considerar, que las razones del arrastre de lquidos en separadores bifsicos, conocidas ampliamente,son analizadasraravez a fondo. Universidad Metropolitana Introduccin 2 PodradecirsequeelsigloXXI,desdeelpuntodevistatecnolgico,esunapoca marcadaporlaminiaturizacindelascosas.Hoyenda,cuandosehablade equipos ms pequeos (al contrario deloquepodapensarsedcadasatrs), se alude a equiposqueengeneralaportarnmayores eficiencias,menores tamaos, utilizarn tecnologasmsinnovadoras,perocomoesdeesperarsesernmscostosos.Sin embargo,enlosprocesosdeacondicionamientodegas,elcostoimplicadoenuna mejorseparacindellquido,espequeoencomparacinaloscostosqueimplicara el dao de equipos aguas abajo o la parada de una planta. Enlosprocesosdeseparacinmecnica,ladisminucindeltamaono necesariamente implicaentoncesunaelevacinenelcostototaldelafacilidady a largo plazoseobservarnlosbeneficiosdelainstalacindeequiposmseficientes, compactos, que disminuyen el rea fsica requerida para la instalacin y el tamao de los dispositivosinternosqueseinstalanenl.Estasrazones,hancausado el auge de lanuevaeradelatecnologacentrfuga,quehatradoequiposmseficientes, de menortamaoypeso,factoressumamenteimportantes por ejemplo en instalaciones costa afuera. Latecnologacompactaenseparacinfsica,nosloofreceventajasencuantoalas dimensionesdelosequipos,sinoqueademspermitetrabajarconservicios propensosalaformacindeespumasyalmanejodeslidos,sinqueestosseanun problemams;sinembargo,estatecnologaanseencuentraenlaetapade desarrollo. Universidad Metropolitana Introduccin 3 En cuanto a la evaluacin de los procedimientos utilizados en la separacin mecnica, estos se ven obstaculizados ya que no existen metodologas aceptadas universalmente pararealizardichoprocesoevaluativo.Porestarazn,elproyectodeinvestigacin realizadopretendirealizarrecomendacionesenbaseasuposicionestericas,que posteriormente podran ser examinadas empricamente. El presente informe consta de un primer captulo sobre el tema de investigacin, en el queseplanteaelestudio,losobjetivosperseguidosylajustificacindeltema desarrollado.Posteriormente en el segundo captulo, se presenta el marco terico, en elcualsedefinenlosconceptosybasestericasmsimportantesparacomprenderel estudiorealizado,elEstadodelArteelaborado,unapequeareseasobrelas investigaciones realizadas anteriormente y el marco referencial en el que se desarroll elproyectodeingenier a,productodelcualsurgieltemadeinvestigacin.Enel tercercaptulo,sedescribeelprocesometodolgicoseguidoparacumplirconlos objetivosdelproyecto,uncuartocaptulopresentalosresultadosobtenidosyel anlisis realizado.Porltimoenelquintocaptulo,seexponenlasconclusionesy recomendaciones.Adicionalmenteseagregaronalgunosdocumentosdelproyecto Acondicionamiento de Gas en Fuentes de Produccin, necesarios para comprender el proceso en estudio.

C CA AP P T TU UL LO O I I T TE EM MA A D DE EI IN NV VEES ST TI IG GA AC CI I N N Universidad Metropolitana Captulo I. Tema de investigacin 5 I.1Planteamiento delproblema EstudiosyProyectosDITECH,S.AentregenAbrilde2005laingenierabsica delproyectoAcondicionamientodeGasenFuentesdeProduccin(AGFP)a Petrleos deVenezuelaS.A,estudiocuyafinalidades,minimizarlaformacinde condensadosdehidrocarburosyagua,enlosgasoductosderecoleccinque transportan el gas natural de la Red Norte en el Distrito Monagas. EstosgasoductostransportanelgasdesdelasEstaciones de Flujo Carito, Musipn y Santa Brbara todas en el Estado Monagas, hasta el Centro Operativo Muscar, para su procesamientoyposteriortransferenciaydistribucin.Eldiseodelproyecto incluy, entre otras cosas, la ingeniera bsica de los siguientes procesos: La Planta de Refrigeracin Mecnica con Propano, para el tratamiento del gas del nivel de 60 psig. La Planta de Enfriamiento por Aire,paraeltratamientodelgasdelnivelde 450 psig. La operacin a que se refiere este proyecto, frecuentemente se ve desmejorada, por el arrastre de lquidos que ocurre en los separadores, en la corrientegaseosa de salida, lo cual puede daar severamente equipos aguas abajo en la lnea de gas, adems de tener unimpactodirectoindeseable,enlaoperacinycapacidaddetransferenciadelgas natural en la red. Universidad Metropolitana Captulo I. Tema de investigacin 6 Debido a este problema, surgilanecesidaddeconocerelEstadodelArte,sobrelas tecnologasymejorasqueseimplementanactualmenteenelmundo,enarasde minimizar el arrastre de lquidos en los separadores lquido-vapor. Estainvestigacinincluy tambin la identificacin de la incidencia en el arrastre de lasvariablesdediseodelosseparadores,lascondicionesdeoperacin,la instrumentacinylosinternosdiseados paralasunidades,y las propiedades fsicas del lquido y del vapor que se manejan en los separadores que se disearon para cada planta;debidoaqueestascaractersticaspuedenincidirdeunauotraformaa maximizar el arrastre en los separadores en estudio. Universidad Metropolitana Captulo I. Tema de investigacin 7 I.2Objetivos del proyecto I.2.1Objetivo general EfectuarunainvestigacincompletadelEstadodelArte,sobrelastecnologas, tendenciasymejorasqueseaplicansatisfactoriamenteenelmundo,para minimizarelarrastredelquidoenlacorrientedevaporde salida de separadores lquido- vapor,conelfindeevaluarlosseparadoresdiseadosparaelproyecto Acondicionamiento de Gas en Fuentes de Produccin. I.2.2Objetivos especficos Explorar las tecnologas, mejoras y tendencias actuales, que se llevan a cabo en elmundo,paraevitarelarrastredelquidos,enelvapordesalida,delos separadores lquido-vapor con el fin de realizar el Estado del Arte. Identificarlasvariablesdediseoylaspropiedadesfsicasdelosfluidos,que intervienen en el arrastredelquidos,enelvapordesalida,delosseparadores lquido-vapor. Evaluarlosdispositivosinternosdelosseparadores,comovariablesqueactan sobreelarrastredelquidos,enelvapordesalida,delosseparadoreslquido-vapor. Evaluarlascondicionesdeoperacindelosseparadoreslquido-vapor Universidad Metropolitana Captulo I. Tema de investigacin 8 diseados en el proyecto Acondicionamiento de Gas en Fuentes de Produccin con el fin de conocer su posible incidencia en el arrastre de lquidos. Evaluarlaincidencia delainstrumentacindelosequiposdiseados,enel arrastre de lquidos, en el vapor de salida, de los separadores lquido-vapor. CompararelEstadodelArteconlatecnologadiseadaparaelproyecto AcondicionamientodeGasenFuentesdeProduccin,conelfinderealizar recomendaciones actualizadas, de los separadores lquido-vapor. Universidad Metropolitana Captulo I. Tema de investigacin 9 I.3Justificacin del problema La gran importancia en la determinacin del tratamiento que este problema recibe en la actualidad, radica en que si bien es cierto que se sabe que esta situacin se produce enlosprocesosdeacondicionamientodegas,tambinesciertoquelastendencias mundialesylastecnologasimplementadasparatratarestetipodeinconvenientes mejoran a medida que avanzan los aos, por lo cualfue necesario detenerse a estudiar de qu manera y cules son las variables que inciden en el arrastre de lquidos y cmo est siendo tratado el tema actualmente en el mundo. Deestaformalarealizacindeestainvestigacinintentponerdemanifiestolos posiblesmecanismosquepermitanmejorarlaoperacindeestasunidadesyas implementarlamejorsolucinparasatisfacerlasexpectativasdecalidad,queel cliente (PDVSA), demanda de la compaa (Estudios y Proyectos DITECH, S.A). Adems,esteestudiopermitialDepartamentodeProcesos de Estudios y Proyectos DITECH,S.Amanteneractualizadalainformacinqueyaposee,sobrelasvariables msimportantesquesedebenconsiderar,enlaevaluacindeseparadoreslquido-vapory las tecnologas exitosas, actualmente en uso, para suutilizacin en proyectos futuros.Estainvestigacinpermitihacerunaactualizacinenelprocedimiento de diseodeseparadoreslquido-vapordelDepartamentodeProceso,alcualse incorporaron algunas recomendaciones producto de este proyecto de inves tigacin.

C CA AP PI IT TU UL LO O I II I M MA AR RC CO OT TE E R RI IC CO O Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 11 II.1Marco conceptual Elprocesodeseparacinmecnicadedistintasfases,esunadelasoperaciones bsicasenlaproduccin,elprocesamientoyeltratamientodelgasnaturalyel petrleo (Arnold, 1999). Estaoperacinunitaria,permitesepararlosdiversoscomponentesdeunamezclade gasnatural,hidrocarburosyagua,deformataldeoptimizarelprocesamientoyla comercializacindelcrudoyelgas.Esteprocesosellevaacaboenunrecipiente conocido generalmente comoseparador. El diseo correcto deeste recipiente, es extremadamente importante, debido a que el procesodeseparacin,esfrecuentementelaoperacinunitariainicialenunaplanta qumica,yundiseoincorrectodelmismo,puedetraerconsecuenciasindeseadas aguas abajo de la planta. II.1.1Separadores SegnMartnez(2004):Unseparadoresundispositivomecnicousadoenla separacindelquidos(agua,hidrocarburos,glicol,aminas,etc.)delosgases.Es untambormetlico (generalmente de acero) que opera a una presin dada, el cual esutilizadoparasepararunamezcla,deformatal,quelaporcindelafasevapor salga por la parte superior del recipiente y los condensados1 por la parte inferior.

1 Segn el autor citado previamente, se conoce como condensados a los lquidos producidos por los efectos de la condensacin. An cuando se puede referir a hidrocarburos en estado lquido y agua, se utiliza especficamente en algunoscasosparadenominaraloshidrocarburosqueseformandelosvaporesdelgasnaturalcomo consecuencia de los cambios de presin y temperatura. Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 12 II.1.2Principios de separacin PDVSA (1995a), describe los principios fundamentales que tienen que tenerse en cuentaenlaseparacinfsicadevariasfases,comoseenumeranacontinuacin. Sinembargo,aunquetodaseparacinpuedeemplearunoomsdeestos principios,sedebetenerencuentaquelascondicionesparaquedosfasessean separables son: que exista un diferencial entre las densidades de ambos fluidos y que las fases sean inmiscibles entre s. II.1.2.1Momentum Alonso (1995), define elmomentum lineal de una partcula como: el producto desumasaporsuvelocidad.Estaesunacantidadvectorialytienelamisma direccinquelavelocidad.Esunconceptoquecombinadoselementosque caracterizan el estado dinmico de una partcula (p. 82). Enotraspalabras,elmomentum, eslacantidaddemovimientoquetieneun fluidodeciertadensidad.As,cuandounamezclabifsicaessometidaaun cambioviolentoensudireccin,ambosfluidosalcanzarndiferentes velocidades debido a que poseen distintas densidades. II.1.2.2Asentamiento porgravedad Laseparacinporgravedadresulta,cuandolafuerzagravitacionalqueacta sobrelapartculalquida,superaalafuerzadearrastrequeelvaporejerce sobre la partcula a separar. Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 13 II.1.2.3Coalescencia Eselfenmenopormediodelcualpartculaslquidas de tamao pequeo (que noseseparanfcilmenteporlaaccindelagravedad),seunenentrespara formar partculas de mayor tamao, ques pueden separarse posteriormente por asentamiento gravitatorio. II.1.3Partes de un separador An cuando los separadorespueden tener distintas configuraciones, generalmente poseenunaseccinprimariaodeentrada,unaseccinsecundariadondelasfases fluyen libremente y una seccin de recoleccin del lquido separado. Sin embargo puedeexistirunacuartaseccin,silosseparadores poseen una zona en el tope en dondesepuedencolocardispositivosinternosdecoalescencia,quepermiten aumentar la eficiencia de separacin, tal y como se muestra en la figura 1. Fuente: Elaboracin propia. Figura1. Secciones de un separador lquido-vapor Estas secciones o zonas pueden ser descritas de la siguiente manera: Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 14 II.1.3.1Seccin primaria Es aquella parte del separador en la cual ocurre la separacin inicial y en donde seseparanesencialmentelafaselquidaylafasevapor,debidoalcambio de momentum. Puede contener una boquilla de entrada, que puede dirigir el fluido tangencialmenteoundeflectordeentradaparaaprovecharlosefectos inercialesdeuncambioabruptoenladireccinparasepararlamayorcantidad posible de lquido de la corriente de vapor. II.1.3.2Seccin secundaria o de asentamiento Eslapartelibredelseparadorenlacual,tericamente,elvaporfluyeauna velocidadrelativamentebajayconpocaturbulencia;enestapartedel separador,laspartculaslquidas(aquellasquelleganaciertotamao), son separadas delflujode vapordebidoalaaccindelagravedad, mientras que el restodelaspartculaslquidas(aquellasquenoalcanzaneltamaonecesario), flotarn en el vapor. Enestaseccindelrecipiente,seutilizanicamentelaaceleracindela gravedad como mecanismo para inducir la separacin de las fases. Se disea en basealreadelequipo,talquenohayareatrapamientodelaspartculasya separadas. II.1.3.3Seccin de coalescencia Eslaseccindelseparadorenlacualseutilizandispositivosdechoque,en Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 15 dondelaspartculaslquidasmspequeascolisionanparaunirseentres, y convertirseenpartculasdemayortamaoparaquepuedanserseparadas posteriormenteporasentamientogravitatorio.Enestapartedelseparador,se eliminan las partculas lquidas ms pequeas de la corriente de vapor, segn el criterio de arrastre que se emplee. II.1.3.4Seccin de recoleccin de lquido o sumidero Eselespaciodelseparadoradoptadopararecogerellquidodecantado provenientedelasseccionesanteriormentedescritas.Ellquido, es recolectado en el fondo del recipiente, el cual deber tener un volumen dado, dependiendo delosrequerimientosdelsistema,deltiemponecesarioparadesgasificarel lquidorecolectadoyparaprevenirlostapones,mejorconocidossegnsu nombreeninglscomoslugs,ademsdelvolumenmnimorequeridode emergencia para que los controladores funcionen correctamente. II.1.4Clasificacin de los separadores segn su funcin Losseparadorespuedenserclasificadosendiversascategorassegnlafuncin querealiza;acontinuacinsepresentaunresumendelostiposdeseparadores segnlasfasesquesepara,teniendoencuentaquelamezcladealimentacin puede ser bifsica, trifsica o tetrafsica, segn lo expuesto por Martnez (2004). II.1.4.1Separadores bifsicos Sonrecipientesutilizadosparasepararmezclasbifsicas,ysepueden Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 16 subdividir en: a)Separadores lquido-vapor Talycomosunombreloindica,estetipodeunidadesseparamezclas bifsicas compuestas por una fase vapor y una fase lquida. En esta categora se pueden encontrar algunos separadores conocidos especficamente segn la actividad a desarrollar como:DepuradoroScrubber :Sonseparadoressencillos,utilizados principalmentepararemoverpequeascantidadesdelquidodeunagran cantidaddevapor.Sonrecipientesdiseadosgeneralmente,deforma verticalysecolocanenlasuccindecompresores,aguasarribade contactoresysistemascombustibles,ocomoseparadoressecundarios aguas abajo de un separador primario (Campbell, 1976). SlugCatcher:Esunseparadordiseadoparticularmentepararecibir grandes volmenes de lquido en intervalos irregulares. Line Drip:Tpicamenteutilizadosparaaltasrelaciones vapor- lquido, en las que se desea asegurar que la lnea de salida slo contenga vapor. TanquesFlash2:Sonrecipientesutilizadosparasepararelvaporquese produce debido a la expansin de un lquido. KnockOutDrums(KOD)oTrampas:Sonrecipientesdiseadospara disgregar mezclas con una relacin vapor/lquido alta, es decir la cantidad devaporamanejaresgrandeconrespectoalacantidaddelquido.Estos

2 Segn Martnez (2004), en la Ingeniera Qumica, el trmino flash, se utiliza para precisar el cambio sbito que sufre un fluido al disminuir bruscamente la presin. Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 17 separadorestienenpocacapacidadparalaretencindellquido,elcual generalmente se encuentra en forma de niebla3.Separadoresciclnicos:Sonseparadoresqueempleancomofuerza motrizparalaseparacinlafuerzacentrfuga,enlugardelafuerzade gravedad.FiltrosSeparadores:Separadoresqueposeenelementosfiltrantes diseadosespecficamentepararetenerpartculasdeuntamao determinado.Estetipodeequipos,contieneunfiltrocoalescenteparala separacin inicial del lquido y el vapor y posee adems, un eliminador de neblinacapazderemoverlaspartculaslquidasquepuedanhaber quedado retenidas en el vapor. b) Separadores lquido-lquido Lamezclabifsicaestcompuestapordosfaseslquidasinmiscibles.En esencia,esunaunidadexactaaunseparadorlquido-vapor,perocon velocidadesmuchomsbajasyenlasquelaseparacinesmuchoms difcil. II.1.4.2Separadores trifsicos Sonrecipientesqueseutilizanparasepararmezclasenlasqueseencuentran una fase vapor y dos fases lquidas inmiscibles de densidades distintas.

3Lanieblaoneblinaeseltrminoutilizadoparadefinirlaspartculasdetamaopequeodelquido,quese encuentrandispersasenelvaporquefluyeconelalamismavelocidad.Mientrasmenorseaeltamaodelas partculas, ms se asemejaran las caractersticas del lquido a las del vapor que lo transporta, (Martnez, 2004). Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 18 II.1.4.3Separadores tetrafsicos Son recipientes queseutilizanparasepararmezclastrifsicasqueincluyenuna seccin para la separacin de la espuma que se forma (Martnez, 2004). II.1.5Clasificacin de los separadores segn la formaLaseleccindelaconfiguracindeunseparador,debefundamentarse,tanto en la optimizacin del diseo (dependiendo del servicio para el cual se requiere) como enlafactibilidadeconmica.Paraelloesimportantetenerencuentaelservicio para el cual se disea la unidad, as como tambin algunas variables que se pueden manipular, de manera que se puedan disminuir los costos del equipo. Tal y comolo expone PDVSA (1995a), los separadores se pueden clasificar segn su forma en: II.1.5.1Separadores esfricos Estos separadores son de forma esfrica, y se utilizan en servicios en los que se tienengasesaaltaspresiones,enlosqueserequierentamaoscompactosy cuando los volmenes de lquidos que se tienen son pequeos. Estetipodeseparadoresnoesmuyutilizadoenlaindustriapetrolera,debidoa quetienenunacapacidaddealmacenamientodelquidosmuypequeay adems su construccin es difcil (Arnold, 1999). A continuacin se presenta un esquemtico de un separador esfrico: Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 19 Fuente: G.P.S.A (1998). Figura2. Esquema de un separador esfrico. II.1.5.2Separadores cilndricos Sonseparadorescuyocuerpo(espacioentreloscabezales)esuncilindrode acero, generalmente;stospuedenserasuvezdivididossegnsuorientacin enhorizontalesyverticales.Acontinuacinsemuestranlasprincipales ventajas que ofrece cada configuracin. a)Separadores verticales Su uso es ms frecuente cuando:Se tienen altas relaciones vapor- lquido, es decir, servicios en los que hay mayor cantidad de vapor que de lquido. Se tiene poco espacio horizontal (ejemplo: tecnologa costa afuera).Se manejan mezclas que contienenslidos o arenas, debido a la facilidad que ofrecen para su remocin.Se esperan grandes variaciones en el flujo de vapor. Se necesita una mayor facilidad para controlar el nivel de lquido. Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 20 Serequiereunamayorfacilidadparalainstalacinfsicadela instrumentacin de control, alarmas e interruptores. A continuacin, en la figura 3 se muestra un esquema tpico de un separador vertical: Fuente: Elaboracin propia. Figura3. Esquema de un separador lquido-vapor vertical. Estaconfiguracinofrecemenorfactibilidadaqueseproduzcanslugsy flujosdeavance.Enestetipodeseparadores,laseparacinenlazonade asentamientoesmsdifcil,debidoaquelaspartculaslquidascaenen contracorriente al flujo de vapor. Adems el uso de eliminadores de neblina puede reducir significativamente la altura de la unidad. Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 21 b) Separadores horizontales Su uso es ms frecuente cuando:Setienenbajasrelacionesvapor-lquido,esdecir,cuandosetienen servicios en los que haymayor cantidad de lquido que de vapor. Se tiene poco espacio vertical.Se manejan mezclas con tendencia a formar espumas y emulsiones. Se va a realizar una separacin lquido- lquidoounaseparacin trifsica o tetrafsica.Se requiere desgasificar un lquido, debido a que esta configuracin tiene mayor rea superficial para realizar esta accin. Serequieretenerunamayorfacilidadpararealizarelmantenimientoy supervisin del equipo. Acontinuacinenlafigura4semuestraunesquemticodeunseparador horizontal: Fuente: Elaboracin propia. Figura4. Esquema de un separador lquido-vapor horizontal. Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 22 Esta configuracin tiene mayorfactibilidaddequeseproduzcan slugs y de que se forme elflujo de avance. Sus fundaciones son menos costosas que las de los separadores verticales equivalentes y para una cantidad dada de vapor, requierenmenordimetroqueunseparadorvertical.Enestetipode separadores,laseparacinenlazonadeasentamientoesmsfcil,debidoa quelaspartculaslquidascaenperpendicularmentealflujodevapor.Enla tabla1seexponenlasconfiguracionesdelosseparadoressegn el servicio requerido. Tabla 1. Clasificacin general de la orientacin de los separadores cilndricos segn el servicio que prestar la unidad. ServicioOrientacinAcumulador de reflujoHorizontal KO de gas combustibleVertical Free water KO o separadores de produccinHorizontal Flare KOHorizontal KO en la succin de un compresorVertical Separador lquido-vapor de entrada en una estacin de flujoHorizontal Separador del efluente de un reactor (mezcla lquido-vapor)Vertical Fuente: Elaboracin propia. II.1.5.3Separadores de dos barriles SegnArnold(1999),losseparadoresdedosbarrilessuelenserunpocoms pequeosquelosseparadoresconvencionalesdeposicinhorizontal equivalentes(verfigura5),enlosqueeltamaodelacmaraderecoleccin inferiorvendrdado por la capacidad de suministro del lquido que se necesite Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 23 segn se requiera. Estosseparadorestampocosonmuyutilizadosenlaindustriapetrolera,debido aqueladiferenciadebeneficiosconrespectoalosseparadoreshorizontales convencionales no justifica los costos adicionales. Fuente: Elaboracin propia. Figura5. Esquema de un separador de dos barriles. II.1.5.4Separadores centrfugos Unseparadorcentrfugoes,segnMartnez(2004),unseparadorcuyofines disgregar las diferentes fases (vapor, petrleo, agua y/o arena) en la corriente de alimentacin,medianteelusodefuerzascentrfugasovrtices;elcualtrabaja conunmecanismopatentado,cuyodiseoyaplicacindependerdel fabricante. Generalmente poseen un dispositivo cnico central y la alimentacin ingresa de forma tangencial en el recipiente. Losseparadoresciclnicostrabajanbajoelprincipiodequelaseparacinde Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 24 partculaspuedeserintensificadaporlaimposicindeunafuerza centrfuga. El principio bsico del patrn de flujo involucra un vrtice doble (tal y como se puedeobservarenlafigura6),conelvapormovindoseenespiralhaciaarriba y el lquido se desliza cayendo por las paredes del dispositivo. La velocidad espiral en el separador, puede superar varias veces la velocidad de entradaylospatronesdeflujosontalesquelasvelocidadesradialesson direccionadashacialasparedes,haciendoquelaspartculaslquidaschoquen contra las mismas y caigan al fondo de la unidad. Fuente: Factory Direct Pipeline Products, Inc. (2005). Figura6. Esquema de un separador ciclnico. Este tipo de separadores definen la nueva tecnologa en separacin mecnica, la cual an se encuentra en perodo de desarrollo. Principalmente se diferencian de Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 25 losseparadorescilndricosconvencionales,enquelafuerzamotrizenlaquese basa la separacin es la fuerza centrfuga, generada por la accin giratoria de la corrientedealimentacin,loqueproduceladisgregacindelaspartculas slidas o lquidas que pueden encontrarse en la corriente de vapor. El auge de esta nueva tecnologa se debe a que un separador ciclnicopuede manejarvelocidadesmselevadas,yenconsecuenciaelrecipientetendr menoresdimensionesymenospeso,encomparacinconunseparador convencional, razn por la cual este nuevo tipo de separadores puede ser muy beneficiosoeninstalacionesconrestriccionesdeespacioopeso,comopor ejemplo,enplataformascostaafuera,ademsderesultaratractivo econmicamente. Generalmentesonutilizadosparalarecuperacindeglicol,utilizadoenlos procesosdedeshidratacindelgas.Lasprincipalesventajasydesventajasse muestran en la tabla 2. Tabla 2. Principales ventajas y desventajas de los separadores centrfugos. VentajasDesventajas Mayores eficiencias de separacin Son autolimpiantes Pueden manejar altos caudales Mayores cadas de presin Limitaciones por costos Fuente: Elaboracin propia. Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 26 Los separadores ciclnicos, no suelen utilizarse en operaciones de produccin, debidoaquesonmuysensiblesacambiosenlarazn de flujo y tienen cadas de presin superiores a los separadores convencionales. II.1.6Dispositivos internos del separadorConelpropsitodeoptimizarelprocesodeseparacin,minimizarproblemasde operacinaguasabajodelosseparadores,prevenirelarrastredelquidos,y mejorarlaeficienciadelosequipos,seincluyendentrodelrecipientediversos dispositivos,denominadosgenricamentecomointernos,entreloscualesse encuentran: II.1.6.1 Dispositivos de entrada Losinternosdeentrada,secolocanenelseparadorparainducirelcambiode momentumdelacorrientedealimentacinoparaconseguirunadistribucin msuniformedelasfasesydisiparas,laenergacinticadelfluidoqueentra alrecipiente,antesdequeelmismo alcancelaseccindeasentamientoenel separador. Este tipo de internos se pueden clasificar en: a)Placas deflectoras Estosinternosdechoque,comnmentedenominadosporsunombreen ingls comobaffles,secolocandespusdelaboquilladeentradaparaque seproduzcaelencuentrodelfluidoquealimentaalaunidadconuna Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 27 superficie, y ocurra el cambio de direccin de la mezcla, producindose as la variacin del momentum de las fases. Haydiversasgeometrasparalaconstruccindelasplacasdeflectoras, puedenserdeformacnica,encodode90,comomediaesfera,placas planas o placa con ngulo(como se puede observar en las figuras 7 y 8); de tal manera 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. Fuente: PDVSA (1995a). Figura7. Diversas configuraciones de las placas deflectoras. Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 28 Fuente: http://www.peerlessmfg.com/pdf/care_13vane_sep.pdf Figura8. Deflector de entrada tipo media esfera. TalycomoloexponenArnold(1999)yPDVSA(1995a),eldiseodelas placasdeflectoras,dependeprincipalmentedelossoportesestructurales requeridospararesistirlacargadeimpactoalacualsernsometidas.Las placasdeflectorasenformadeconoosemiesfera,sonmsventajosas, debidoaqueestasconfiguracionescreanmenoresperturbacionesquelas placasplanasoconngulos,minimizandoaselreatrapamientoolos problemas de formacin de emulsiones. b) Distribuidores de flujo En esta categora se pueden incluir varios dispositivos, tales como: la tubera partida(esunatuberaalaqueselehanhechoabiertounosorificiosoranuras laterales para producir el esparcimiento de las fases), los difusores en formadeYoTconloscualessedeseaconseguirdesviarelflujohacialas paredes del recipiente, y los distribuidores patentados, los cuales distribuyen Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 29 los fluidos generando patrones organizados dentro del separador. Fuente: PDVSA (1995 b). Figura9. Distribuidor de e ntrada en forma de T en un separador vertical. c)Ciclones de entrada Losdeflectoresdeentradadetipociclnico,utilizanlafuerzacentrfuga parasepararlamezclalquidovapor.Enlamayoradeestosinternos,la alimentacinseintroducetangencialmenteyposee un conducto ciclnico o variaschimeneas(comoenelcasodelostubosvrtices),queobligaal fluido a correr rpidamente por las paredes del dispositivo. Aunque los ciclones de entrada producen una gran cada de presin ofrecen las siguientes ventajas: Contribuyen en la prevencin de formacin de espumas. Reducen el tamao y el peso de equipos nuevos. Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 30 Se pueden tener menores tiempos de residencia con igual eficiencia. Son de fcil instalacin. Eldiseodeestetipodeinternosdependedelapatentedecadafabricante aunquegeneralmenteposeenunaconfiguracinparecidaalmostradoenla figura 10. Fuente: Aker Kvrner(1997). Figura10. Dispositivo ciclnico de entrada. II.1.6.2 Eliminadores de neblina Los eliminadores de neblina o extractores de niebla4, son accesorios utilizados parahacercoalescerlaspartculaslquidasdetamaopequeo,quenoson separadas por la accin de la gravedad. Todos los eliminadores de neblinafuncionan, de manera tal queintervienen en elbalancenaturaldelasfuerzassobrelapartcula;alreducirlavelocidaddel vapor,introduciendofuerzasadicionales(comoporejemplolafuerza

4Aestetipodeinternos,selesconocecomnmentebajoelnombrededemister;elusolapalabra demister para denominar a este tipo de internos, no es totalmente correcta, debido a que Demister es una marca registrada por Koch-Glitsch, LP. Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 31 centrfuga)oaumentarelefectodelafuerzagravitacionalincrementandoel peso de la partcula al hacer crecer sudimetro. Los eliminadores de neblina pueden serde forma rectangular o cilndrica y ser colocadosenposicinhorizontalovertical,enlasdistintasconfiguracionesde los separadores (ver figura 25 en el apndice B). Si bien los criterios de diseo dictarn las pautas para ciertos valores, se debe dimensionarelseparadorconunespaciomnimode12pulgadasde disengagingheight(alturaporencimadeldispositivohastalatangente superior ), y de 6 a 18 pulgadas desde la boquilla de entrada al separador hasta la cara de choque del eliminador. Entre los principales tipos de extractores de niebla se pueden enumerar: a)Mallas Sonlosextractoresdenieblamscomunes.Unamalla,consisteenuna almohadilla tejida que impide el paso de part culas de cierto tamao hacia la parte superior del separador, las cuales quedan aglomeradas en las fibras del dispositivo hasta adquirir el tamao suficiente, de tal manera, que el peso de lapartculasuperelafuerzadearrastreproducidaporelvapor(que fluye a travsdelamalla)ylatensinsuperficial5 de la partcula, permitiendo que stapuedacaeralaseccinderecoleccindellquido(verfigura11). La

5Latensinsuperficial deunfluido,eslafuerzaqueseoponealaumentodelreadelmismo (Castellan, 1998, p.433) Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 32 partetejidadelamalla,debesersuficientementefirmeparacrearunpuente entrelossoportesdeleliminadoryalmismotiempotenerbastanteespacio libre para permitir el flujo de vapor a travs de ella. Fuente: Amistco Separation Products, Inc. (2004). Figura11. Eliminador de neblina tipo malla de configuracin cilndrica. SegnFabian,etal.,(1993),cuandoelflujoatravsdelamallaes horizontal,elfabricantedebetenerespecialcuidadoeneldiseodel eliminador,yaquelaspartculaslquidascapturadasenlapartemsaltade lamalla,podrandrenarconundeterminadongulo,desdelaseccinde choquedelamallahacialaparteinteriordelamisma(verfigura12), mientras avanzan arrastradas por el flujo de vapor, como consecuencia de la fuerzaresultanteentrelaatraccingravitacional(endireccinvertical)yla fuerzadearrastredevaporsobrelapartcula(endireccinhorizontal).De estamanera,lamallapuederesultarinundadaenlacarainterna a la seccin decoalescencia,disminuyendoelrealibredelamisma,loquetrae como consecuencia el atrapamiento de lquido en el vapor.Sin embargo, Martnez (2004)considera,queeldiseocorrectodeunamallaconorientacin vertical(equivalentealflujodevaporhorizontalatravsdelamisma), permite ganar espacio y aumentar la eficiencia de la separacin. De la misma Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 33 manera,Calvert,1972citadoporPerry,etal.,(1999b)experimentcon mallashorizontalesyverticales,encontrandomejordrenajeenlasmallas verticales con flujo horizontal, adems de que permiten mayores velocidades del vapor a travs de ellas sin que se produzca reatrapamiento (14-89). Fuente: Elaboracin propia a partir de la figura de ACS Separations & Mass-Transfer Products. Figura12. Seccin anterior y posterior de un eliminador de neblina tipo malla. Sobrelasdesventajasdeestetipodeeliminadores,PDVSA (1995a) expone principalmenteelhechodequeelvaporesforzadoafluiratravsdelos mismos canales por los cuales se drenan las partculas lquidas. Este flujo en sentidos contrarios puede traer como consecuencia la inundacin de la malla, en caso de que el lquido se acumule al no poder descender, lo que se traduce en la restriccin del flujo de vapor. Adems,estetipodedispositivospuedenfracturarsesilapr esinenla unidaddisminuyeviolentamenteysonmspropensosaquedarobstruidos porladeposicindeslidoscomoasfaltenos,parafinas,arenas,etc.Las principales ventajas de los eliminadores de neblina tipo malla son: Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 34 Bajos costos de instalacin.Altaseficienciasderemocindeslidos,lascualesdependerndeltipo de tejido y del espesor de la malla. Bajas cadas de presinPoseen grandes reas superficiales y volmenes vacos. Eldiseodeestosinternosdependedelfabricanteypuedenserclasificadas segnladensidaddelaalmohadilla,eldimetrodelalambreoeltipode tejido de la malla (ver figura 12 y 13). Fuente: Amistco Separation Products, Inc. (2004). Figura13. Tipo de tejido de alambre metlico tpico de un eliminador de neblina tipo malla. Fuente: Amistco Separation Products, Inc. (2004). Figura14. Eliminador de neblina tipo malla co-t ejida que incluye filamentos de fibra de vidrio. En el artculo publicado por Fabian, et al., (1993) titulado Demystifying the selectionofmisteliminators,losautoresexponenquelasmallassonlos Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 35 eliminadoresdeneblinamsutilizadosyqueposeenciertascaractersticas generalizadas tales como se enumeran en la siguiente tabla. Tabla 3. Caractersticas generales de los eliminadores de neblina tipo malla. Caractersticas de la malla Espesor(Casos Especiales)3 - 7 in(12 in) Densidad 5 a 12 lb/ft3 Material Acero inoxidable, nquel, cobre, aluminio, acero al carbono, aluminio, polietileno, etc. Cada de presin < 1 in de H2O Porcentaje del flujo de diseo del separador para el cual la malla funciona correctamente 30 110 % Dimetro de los alambres0,004 - 0,011 in Dimetro de la malla Puede ser inferior al dimetro del separador Porcentaje de volumen vaco95 99 % Eficiencia segn el mximo dimetro de partcula a separar 99% de partculas = 10 m Fuente: Elaboracin propia a partir de los valores expuestos por Fabian, et al., (1993). Aunque la eficiencia de las mallas depende de la distribucin de los tamaos delaspartculas,encasosdemallasdemuyaltaseficiencias, que han sido especificadas correctamente, estas pueden llegar a tenereficiencias como la presentada en la tabla anterior (Arnold, 1999). Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 36 Estos valores varan dependiendo del fabricante; sin embargo, la experiencia hademostradoqueladistribucindetamaosdelaspartculaslquidas, dependerdelavelocidaddeflujodealimentacinalaunidad,delnmero de restricciones yde la cada de presin en la tubera de entrada. b) Vanes Los eliminadores de neblina tipo vanes, o venas en espaol,estn formados porunlaberintoconstituidoporlminasdemetalcolocadasparalelamente, que pueden tener una serie de bolsillos (simples o dobles) para recolectar las partculas lquidas coalescidas. Atravsdeloscanales,latrayectoriadelvaporessometidaacambios peridicos(verfigura14),mientrasquelaspartculaslquidas,tiendena seguirenlnearectaysonatrapadasenlosbolsillosdeleliminador,donde coalescen y caen a la seccin de recoleccin del recipiente6. Estetipodeeliminadoresmsutilizadocuandoellquidocontiene partculasslidascuandoexistenaltascargasdelquidoenlamezclao cuando se tienen lquidos ms viscosos.

6Paraevitarelrearrastre,enalgunoseliminadorestipovanessuelecolocarseuncolectorotubode drenaje para guiar el lquido recolectado a fluir hacia el sumidero del separador sin que partculas del mismo queden atrapadas en el vapor que asciende, y sean arrastradas nuevamente hacia la salida por el tope del separador. Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 37 Fuente: Amistco Separation Products, Inc. (2004). Figura15. Esquema de la captura de las partculas en un arreglo de vanes con flujo vertical. Ladesventajadeestosdispositivosessuelevadocosto,mientrasquelas principalesventajasson:lasaltaseficienciasyladurabilidad,yaquealser construidosenformacompactanotiendenadesarmarseopartirse.La eficienciadelosvanes(tambindenominadosaletas),esmayorala eficienciaofrecidaporlasmallas,debidoaqueellquidorecolectadoes drenadoperpendicularmentealflujodevapor,talycomolodescribe PDVSA (1995a). Laeficienciadelextractor,dependedelaconfiguracindelasaletas,el espaciamientoentrelaslminas,yelanchoylaprofundidaddelosbolsillos recolectores.Anas,cuandolamezclaposeeunagrancantidadde partculaslquidasmuypequeas(menoresa10micrones),sueficiencia Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 38 disminuyerpidamente.Ademsestetipodeeliminadorestoleramayores velocidadesdevaporquelasmallas.Entre las principales caractersticas de los eliminadores de neblina tipo vanes se pueden encontrar: Tabla 4. Principales caractersticas de los eliminadores de neblina tipo vanes. Caractersticas de los vanes Distancia entre placas0,2 - 3 inProfundidad del vane en la direccin del flujo6 12 in Rgimen de flujo de vapor entre las lminasLaminar Cada de presin 0,4 0,6 in de H2O Mximo dimetro de partcula a separar por un vane estndar = 40 m Mximo dimetro de partcula a separar por un vane de alta eficiencia = 15 m Fuente: Elaboracin propia a partir de los valores expuestos por Fabian, et al., (1993). Eldiseoyelfuncionamientodeestetipodedispositivosdependern adems del diseo por parte del fabricante de la temperatura y la presin de operacin,delacantidaddelquidoatrapado,delapresencia de slidos, del tamaodelaspartculasarecolectarydelaspropiedadesfsicastantodela faselquida,comodelafasevapor.Estetipodeinternosdeberaser tomando en consideracin, cuando la presin de operacin del separador est por encimadelos300psigymsde4piesdedimetro,segnTECHNIP (2000). c)Centrfugos Sondispositivosquepermitenlaseparacindelaspartculaslquidaspor Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 39 mediodefuerzascentrfugas.Sonmseficientesymenossusceptiblesa taponamientosquelasmallasylasvanes,peronosonmuyutilizadosen estacionesdeflujoparaoperacionesdeproduccin,debidoaquelas eficiencias de remocin son susceptibles a pequeas variaciones en los flujos yproducengrandescadasdepresin,segnPDVSA(1995a).Adems, cuandolasvelocidadessonmuyaltas,sepuedenproducirdesgastesy abrasionesobligandoacambiareldispositivofrecuentemente,loqueresulta costoso.Puedenutilizarselasvanesestacionarias,losciclones,olos multiciclones. Algunasdelasprincipalescaractersticasdeloseliminadoresdeneblina centrfugos se exponen en la siguiente tabla. Tabla 5. Principales caractersticas de los eliminadores de neblina centrfugos. Caractersticas de los eliminadores centrfugos Dimetro de los tubos vrtices2 in Eficienciaen la retencin de partculas = 2 m 85 % Eficienciaen la retencin de partculas = 8 m99 % Cada de presin140in de H2O Fuente: Elaboracin propia a partir de los valores expuestos por PDVSA (1991). Este tipo de dispositivos, segnTECHNIP (2000), debe ser utilizado cuando la presin de operacin del separador sobrepasa los 1000 psig, en recipientes demsde4piesdedimetros.Enestos,elvaporgirarentornoalejedel Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 40 cilindro y saldrporlapartesuperior,mientrasqueellquidocaeralfondo porlafuerzacentrfugaqueloseparardebidoaladiferenciadedensidades que existe entre ambas fases (ver figura 15). Fuente: PDVSA (1995a). Figura16. Eliminador de neblina tipo cicln. Songeneralmenteutilizados,cuandolasdiferenciasdedensidadesentrelas fases que componen la mezcla son muy pequeas y cuando el flujo de vapor esmuchomayorqueeldellquido.Eldiseodelosmulticiclonesincluye variostuboscentrfugosenparalelo,paraobteneraltasvelocidadesy eliminar as partculas muy pequeas. d) Lechos de fibra Aunqueestetipodeeliminadoresdeneblinaesraramenteutilizadoen separadoreslquido-vapor,loslechosdefibrasonextractores que operan de lamismamaneraqueloseliminadorestipomalla,peroquesonutilizados Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 41 slocuandoserequiereunaeficienciamuyaltaconrespectoalarrastrede lquidos, debido a que sus altos costos y sus elevadas cadas de presin, los hacen poco viables. Atravsdeestetipodeeliminadores,elflujodelamezclalquido-vapor es horizontaly a co-corriente, y el rea superficial de estos eliminadores puede llegaraserentre3y150veceselreadeunamalladeigualvolumen (Fabian, et al., 1993). ElespesordeloslechosdefibrasegnPerry(1999b)varade1a3in, aunque pueden llegar a tener un espesor mayor.De la misma manera que los demstiposdeeliminadoresdeneblina,sufuncionamientoseveafectado porlaspropiedadesfsicasdelaspartculaslquidas,elflujodevapor,la temperatura,lapresin,eltamaodelapartculalquidaylacantidadde lquido atrapada. Entre las principales caractersticas de los eliminadores de neblina de lecho de fibra se encuentran: Tabl a 6. Principales caractersticas de los eliminadores de neblina tipo lechos de fibra. Caracterstica de los lechos de fibra Material Fibra de vidrio o fibras de polipropileno Dimetro de partcula a ser retenido0,1 - 3 m Eficiencia en la retencin del lquido 99,97% Cada de presin2 - 20 in de H2O Dimetro de las fibras< 0,001 in Fuente: Elaboracin propia a partir de los valores expuestos por Ludwig (2001) . Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 42 II.1.6.3 Rompe vrtices Unvrticeesunremolino,enelcuallosfluidosadquierenunmovimiento rotacionalcreandounembudoenelfondodelrecipiente,porelcualpuede escapar el vapor cuando se abre la vlvula de control del lquido. Porestarazn,enlosseparadoreslquido-vapor, suelen instalarse dispositivos que evitan la formacin de vrtices y sus indeseables consecuencias. TalycomosondescritosenelPDVSA(1995b),existendostiposderompe vrtices: a)Rejillas rompe vrtices Losrompevrticestiporejilla,estncompuestosporuntrodeplacas cuadradas colocadas en posicin horizontal y de forma tal que su centro est alineado con la boquilla de salida del lquido (figura 17). En1998,Estopian,citadoporZabala(2005)dijoque:cadaunadestas placasconsisteenungrupodebarrasentrecruzadasyqueseencuentran espaciadas uniformemente (p. 25). Estetipoderompevrticetienelaventajadeserelmsefectivo;sin embargo, es ms costoso que la placa, pero su colocacin se justifica cuando hay mltiples salidas de lquido o cuando la boquilla de salida es muy grande y el uso de la placa es complejo. Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 43 Fuente: PDVSA (1995b). Figura17. Rejillasrompe vrtices. b) Placas rompe vrtices Lasplacasrompevrticessoncircularesysecolocanenposicinhorizontal sobre la boquilla de salida del lquido, como se muestra en la figura 18. Este tipoderompevrticeesmseconmicoperopuedeserunasolucinpoco prctica, cuandoeldimetrodelaboquilladesalidadellquidoesel15% del dimetro del separador o mayor, o cuando se tienen mltiples salidas de lquido, casos en los que el uso de la rejilla es ms adecuado. Fuente: PDVSA (1995b). Figura18. Placas rompe vrtices. Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 44 II.1.6.4 Placas rompe espuma Enlosseparadoreslquido-vapor,sueleninstalarsedispositivosqueevitanla formacindeespumasysusindeseablesconsecuencias.Talycomoexponeel PDVSA (1995b), existen varias soluciones para evitar este problema como: a)Placas rompe espuma Una de las soluciones ms efectivas es colocar una serie de placas paralelas longitudinalesdireccionadorasdelflujoenlazonaderetencinde lquidos (PDVSA, 1995a, p. 14) para forzar a la espuma a pasar entre ellas, de forma tal de ayudar a la coalescencia (figura 19). Con estas placas se evita que el vapor en forma de burbujas ascienda a travs del lquido y se forme la espuma. Fuente: PDVSA (1995a). Figura19. Placas rompe espuma. b) Adicin de qumicosUnasolucinparaladisminucindelaformacindeespumaesagregar aditivos qumicos a la mezcla de entrada, esta solucin aumenta la capacidad delseparador,peronodebetomarseencuentauntipodeaditivoespecfico, Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 45 eneldiseodelrecipiente,yaquelascaractersticasdelamezclaydela espuma pueden variar con el tiempo y aumentarn el costo dela unidad. Esimportanteresaltarqueelusodeaditivosqumicos,esfrecuentemente utilizadocomosolucin,yaqueancuandostossoncostosos,permiten mayorescapacidadesdeflujoquelasespecificadaseneldiseodel recipiente. c)Otras soluciones Pueden buscarse soluciones msespecficas y efectivas, como por ejemplo, sepuededisearelrecipientemslargoyaumentarlapresin,teniendoen cuentaquelaconstruccindeseparadoresmsgrandes,esmenoscostoso a presiones elevadas. II.1.6.5 Placas rompe olas Cuandosediseanseparadoresenposicinhorizontalquetienengrandes longitudes,sueledarseelflujodeavanceu oleaje en la seccin de recoleccin dellquido.Paraevitarlapropagacindeolasocambiosenladireccin longitudinal debido a la entrada deslugs en los separadores, se colocan placasen sentido perpendicular al flujo, es decir, en posicintransversal a la unidad tal ycomosemuestraenlafigura20, las cuales son beneficiosas en elcontrol de nivel. Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 46 Fuente: PDVSA (1995a). Figura20. Placas rompe olas. II.1.7Problemas operacionales que pueden presentarse en los separadores Losprincipalesproblemasoperacionalesquesepuedenpresentarenlos separadoresmecnicos,segnloexpuestoporArnold(1999)yPDVSA (1991), son: II.1.7.1Arrastre de lquidos (carryover) El arrastre de lquidos, conocido tambin por su nombre en ingls carryover , est definido como la dispersin fina o neblina de lquido que empieza a ser arrastradahaciaelnivelsuperior.Estoescausadoporunaexcesivavelocidad del vapor (Martnez, 2004). Elcarryover,ocurrecuandopartculaslquidasescapanconelvaporenla salida,ypuedeserunindicadordealtoniveldelquido,daoenlos dispositivos internosdel recipiente, espumas, diseo incorrecto, taponamiento en la salida, o que la rata de flujo de operacin excede la rata de diseo (Arnold, 1999).Sobrelascausasdelarrastredelquidoseneltopedelseparador, Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 47 Martnez (2004) expone principalmente tres razones a considerar: Laincapacidaddelrecipienteparamanejarlacantidaddelquidoquese introduce,situacinquesobrepasarelniveldellquidopermitidoyen consecuenciaeltiempoderesidenciadelvaporserinsuficientepara separarse del lquido, quedando ste ltimo atrapado en la corriente de salida del vapor y fluyendo hacia la parte superior de la unidad. Cuandoelcaudaldealimentacinesmayoralcalculadocomovalorde diseo,aumentarlavelocidaddelvapordentrodelrecipienteygenerarel carryover de la fase lquida, hacia el tope del separador. El aumento de la velocidad del vapor tambin puede ser una consecuencia de un aumento de la presin de operacin (manteniendo constante el caudal de diseo),loqueproducirelarrastredelquidoenlacorrientedevapor, ademsdequeenalgunoscasospuedetraercomoresultadoqueel eliminador de neblina se fracture. Ancuandoelvalorpermitidoparaelarrastredelquidos,varasegnlas exigenciasdelproceso,segnelGPSA(1998)elarrastreenlosseparadores debesermenora0,1galonesdelquidoporcadamillndepiescbicodegas (acondicionesestndar),enlasalidadelrecipiente.Lassolucionespara aminorar el arrastre de lquidos, sern expuestas y desarrolladas posteriormente. II.1.7.2Arrastre de vapor (carryunder) El arrastre devaporenlasalidadellquido,ocurrecuandoburbujasdevapor Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 48 escapan con la fase lquida recolectada en el sumidero, y puede ser debido a un nivelbajodelquido,vrticesounafallaenelcontroldeniveldelrecipiente (Arnold,1999).Paraevitaresto,secolocanrompevrticesenelfondodela unidad, debido a que un arrastre de vapor por la boquilla de salida del lquido puede afectar el proceso aguas abajo del separador. II.1.7.3Formacin de espuma La tendencia a formar espuma de una mezcla lquido- vapor, afecta severamente el desempeo del separador; ya que cuando el nivel de la espuma sobrepasa la alturadelaboquilladeentrada,elvaporqueseintroducecomoalimentacin, impulsar la fase espumosa hacia la parte superior del separador, produciendo un arrastre de lquido severo en la lnea de vapor. Sobrelaraznparalaformacindeespuma,Arnold(1999)indica,quela aparicindeimpurezas,distintasalagua,eslaprincipalcausa,debidoaque estassondifcilesderemoverantesdequelacorrienteseintroduzcaenel separador.Segnelmismoautor,losprincipalesproblemasproducidosporla espuma son: Afectaelcontrolmecnicodelniveldellquido,debidoaquelos dispositivos de control debern manejar tres fases en vez de dos. La espuma ocupa mucho espacio en el recipiente, debido a que tiene una alta relacin volumen-peso, esto reduce el espacio disponible para la recoleccin del lquido o la seccinlibre para el asentamiento por gravedad. Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 49 Cuandolaespumasehaceincontrolable,sehaceimposiblelograruna separacinlquido-vaporsinqueocurraarrastredevaporenlasalidade lquido o arrastre de lquido en la salida del vapor. El diseo adecuado de un separador, segnPDVSA (1991),se debe considerar el uso de una superficie coalescedora y el tiempo suficiente para que la espuma se rompa antes de que sobrepase la altura de la boquilla de entrada, con el fin de evitarquelaespumaseaunproblemagrave.Adems,siseconocecon anterioridadlatendenciadelamezclaaformarespuma,unodelosmtodos mseconmicosparaeliminaresteproblema,eslainstalacindeplacas deflectoras de espuma. Conrespectoalacantidaddeespumaquesepuedaesperar,Arnold(1999) adviertequedependertantodelacadadepresinalaqueseasometidoel lquido como a las caractersticas del mismo a las condiciones del separador, y queenalgunoscasosparticulares,elefectodelatemperaturapuedeser significativo. II.1.7.4Taponamiento del eliminador de neblina Eltaponamientodeloseliminadores deneblina,traecomoconsecuenciala formacindecaminospreferencialesylareduccindelrealibreparaqueel vaporfluyaatravsdelmismo,situacinqueresultaenunamayorcadade presin del vapor a travs del eliminador, y que en algunos casos, puede incluso Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 50 conduciraunafracturadeleliminadordeneblina.Frecuentemente,el taponamientodelostambinllamadosextractoresdeneblina,sedebeal incrustamientodecoque,productosdecorrosindelasfibrasdeleliminador, materiales pegajosos (asfaltenos y parafinas) o slidos, tales como: a)Asfaltenos Losasfaltenosdelpetrleo,sonunafamiliadecompuestoshidrocarburos quepresentanuncomportamientoglobalcaractersticoyqueexhiben estructurasmolecularescomplejas,lascualesestnformadas principalmente porazufre,nitrgenoyoxgenoyotroselementosqueseencuentranen menores proporciones. Los asfaltenos son compuestos que quedan como fraccin insoluble luego de tratarunamezclabajodeterminadascondiciones(comoporejemploel residuodeladestilacinalvaco);lacomposicindeestasfraccionesvara dependiendo del tipo de petrleo. Estos son slidos que pueden ocasionar el taponamientodelosextractoresdeniebla,sobretodoenloseliminadores tipo malla trayendo como consecuencia el taponamiento del mismo. b) Parafinas Algunosseparadorespuedenverseafectadosporlaacumulacinde parafinasenloseliminadoresdeneblinatipomalla,loscualesson propensos a ensuciarse y en algunos casos a taparse. Una de las soluciones Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 51 ms frecuentes, es el uso de eliminadores de neblina tipo cicln; adems, las bocas de visita y boquillas deben permitir la introduccin de vapor, solventes y otros tipos de limpiadores de internos al separador(Arnold, 1999). c)Slidos Lasarenasoslidossonunproblemaenlosseparadores,debidoaque producentaponamientosdelosinternosyacumulacinenelfondodel separador. Este problema puede serdisminuidomediante el uso de drenajes, boquillasdelimpiezaporinyeccindelquidos,boquillasderemocin de slidosyinclinacinderecipienteshorizontales,yconstruccindelos mismosconmaterialesresistentesalacorrosin,entreotros(PDVSA, 1995a). Unosdelosprincipalesproblemasocasionadosdebidoalasfallasenlos eliminadores de neblina, por taponamiento, es que si estos internos se fracturan, partesdelosmismossedesprendernypuedenllegarrestosdeellosaotros equipos aguas abajo, causando daos indeseables a los mismos. Adems,sobrelasfallasenloseliminadoresdeneblina,Lieberman,etal. (2002)explica,queestaspromuevencaminospreferencialesconvelocidades altas,enlaspartesdelextractorquenoestnobstruidas,locual puede resultar en un reatrapamiento de lquido, y significar un arrastre mayor al que se hubiese producido si no se colocara un eliminador de neblina. Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 52 II.1.7.5Flujo de avance Sedenominaflujodeavancealtipodeflujoinestableodeoleajequeseda comoconsecuenciadelosslugsdelquidoqueentranalaunidad,ocomo consecuenciadeunadistanciamuylargasinningntipodedispositivode choque en un separador horizontal. II.1.7.6Bajas temperaturas Segn el PDVSA (1991) esta condicin no se produce muy a menudo. En estos casos,lasbajastemperaturas,delamismamaneraquelasaltaspresiones, puedenocasionarlaformacindehidratosdegas,yaque,comosesabe,elgas naturaloelgasasociado,contienenvapordeaguaquepuedecondensarsey formar hidratos. Para solucionar este problema se debe aplicar calentamiento de forma de que no se produzca la condensacin. II.2Bases tericas Cuandosedeseadimensionarunseparadorlquido-vapor,lavelocidadmximaque podrnalcanzarlaspartculaslquidas,eselparmetroprincipalacalcularporel ingenieroquepretenderealizardichodiseo,demaneraquestaspuedanser separadas de la fase vapor sin que ocurra elcarryover. Para ello, es necesario estudiar el comportamiento de dichas partculas cuando caen a travsdelvapordentrodelseparadorylosfenmenosquedeterminanqueesto suceda. Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 53 II.2.1 Teora de asentamiento Cuando existe un movimiento relativo entre una partcula y un fluido circundante, el fluido ejercer una fuerza de arrastre sobre la partcula que cae bajo la influencia delagravedad; la partcula acelerar hasta que se produzca el equilibrio entre las fuerzas que actan sobre ella. A partir de esemomento,suaceleracinsernulay la partcula caer a una velocidad constante, conocida como la velocidad terminal de la partcula. Para analizar el movimiento de las partculas lquidas atrapadas en la corriente de vapor en un separador, se comenzar por hacer las siguientes suposiciones: Las partculas en estudio son esferas slidas y rgidas. Se estudia una sola partcula. Se estudianlastresfuerzas que actan sobre la partcula, tal y como puede observarse en la figura 21. Seestudiaelcomportamientodepartculaslquidasenseparadores verticales,enlosqueelvaporfluyeverticalmente,cont rarioalflujode lquido, el cual cae en la direccin de la gravedad. Fuente: Zabala (2005). Figura21. Diagrama de fuerzas que actan sobre una partcula lquida en una corriente de vapor. Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 54 a)Fuerza de arrastreLa fuerza de arrastreejercidasobrelapartculaesfricaporelflujodevapor, en direccin opuesta a la velocidad de dicha partcula, est dada por la ecuacin general,derivadaporSir.IsaacNewton,lacualenresumenexpresaquela esfera debe desplazar un volumende gas igual al rea proyectada por la esfera enladireccindelmovimientodelfluidoyvieneexpresadasegnPerry (1999a) como: 2A CFP D2t VD b)Fuerza de flotacin Lafuerzadeflotacinqueexperimentalapartcula,sedebealPrincipiode Flotacin de Arqumedes,que afirma quetodocuerposumergidoenunfluido experimentaunempujeverticalyhaciaarribaigualalpesodefluido desalojado (Garca, 2005), y est dada por: P V BV g F c)Fuerza gravitacional Lafuerzagravitacionalqueactasobrelapartculaendireccinopuestaala fuerzadeflotacin,sedebealafuerzaqueejercelatierrasobreloscuerpos debido a la accin de la gravedad, y segn Jekel, et al. (2001), est dada por: P L GV g F Ec. 1 Ec. 2 Ec. 3 Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 55 Talycomoloexpresaelautorcitadoenelprrafoanterior,el balance de fuerzas en la partcula puede establecerse gracias a la Ley de Newton expresada como:

0 ) t ( a m ) t ( FPn1 ii rr Al sustituir las fuerzas que actan sobre la partcula enla ecuacin (4), y tomando como positiva la direccin de la fuerza de gravedad, se tiene: [ ] [ ] [ ] 0 F F F ) t ( FD B Gn1 ii r Sustituyendo las ecuaciones (1), (2) y (3) en la ecuacin (5) se obtiene: [ ] [ ] 02A CV g V gP D2t VP V P L1]1

Agrupando trminos resulta: ( )2A CV gP D2t VV L P Teniendoenconsideracinqueparaelanlisisdelasentamientogravitatoriode partculas lquidas en un flujo de vapor, se sup uso que dichas partculas sonesferas rgidas, el volumen de dichas partculas vendr dado por : PPPA2D34V ,_

Sustituyendo entonces la ecuacin (8) en la ecuacin (7) se obtiene: ( )2A CA2D34gP D2t VV L PP ,_

Sisemultiplicalaecuacin(9)poreltrmino PA2seobtienelasiguiente Ec. 4 Ec. 5 Ec. 6 Ec. 7 Ec. 8 Ec. 9 Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 56 ecuacin:( )D2t V V L PC D g34 Despejando de la ecuacin (10) la velocidad terminal, resulta: ( )VV LDPtC 3D g 4 Sin embargo,debeacotarse,quesiserequiere unestudioestricto,deberatener se encuentaque(alcontrariodelosupuestoparaelanlisisdesarrolladoconla finalidaddeobtenerlaecuacinquedeterminalavelocidadterminaldelas partculaslquidasaserseparadas)laspartculasenelseparadorestarnenun ambientemsconcentrado,ydetalmodonodeberanserestudiadascomosi fuesen un slo ente descendiendo, y correspondera aplicarse los conceptos para el asentamiento obstaculizado, mejor conocido como unhindered settling7. Debido a que no existen grandes diferencias (desde el punto de vista prctico en la separacinlquido-vapor) entre la velocidad terminal obtenida en la ecuacin (11) atravsdelasentamientogravitatorioylacorreccinqueseharaadicho parmetroporelasentamientoobstaculizado,estetemanosedesarrollarcon mayor profundidad. Como puede observarse en la ecuacin (11), el clculo de la velocidad terminal de laspartculaslquidas,implicaconocerlasdensidadesdelasfasesamanejar,el

7SegnPerry(1999a),elasentamientoobstaculizado,esunacorreccinquesehacealavelocidad terminal hallada segn la teora de asentamiento gravitatorio, debido a que se toma en cuenta que no es una partcula nica sino un conjunto de ellas expuestas a interacciones hidrodinmicas entre s. Ec. 10 Ec. 11 Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 57 dimetrodepartculaquesedeseasepararyelcoeficientedearrastresegn el rgimen en que se encuentra la mezcla en el separador. Este ltimo parmetro, supone que elingeniero que disea, conozca el rgimen de flujoenelinteriordelaunidad, el cual viene dado por elnmero de Reynolds de la partcula, expresado como:VV t PDRe De esta manera, en la ecuacin (12) se puede observar que el nmero de Reynolds, a su vez, es funcin de la velocidad terminal, razn por la cual el proceso habra de seriterativoytedioso.Enadicin,elnmerodeReynoldsestdefinidoenun rangodevaloresmuyextenso;debidoaesto,esprecisodefinirlavelocidad terminalencadaunodestosregmenesyparaellosedebenconsiderarlas distintas leyes que aplican para cada rgimen. Cadaunadelasleyesqueseestudianacontinuacin,estndefinidasparaun rgimendeflujodeterminado,elcualaplicarparaundeterminadorangode valoresdelnmerodeReynolds,paraloscualessehaestudiadocomovarael coeficiente de arrastre. En cada rgimen de flujo se aplicar la ley correspondiente para el rango de valores del dimetro de partcula para los cuales est definido; en estesentido,paracadaunadelasleyesexistirundimetrocrticodelas partculas a separar el cual vendr dado por la siguiente expresin: Ec. 12 Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 58 II.2.1.1Ley de Newton La Ley de Newton para la fuerza de resistencia sobre una esfera, aplica para el rgimendeflujoturbulento,estareginestdelimitadaporlosvalores encontrados en la tabla 7. Tabla 7. Rango de valores para los que aplica la Ley de Newton. VariableLey de Newton Re (adim) 500 < Re < 200.000 CD (adim)0,44 DP (m)1500 < DP < 100.000 KCR (adim)2360 Fuente: Elaboracin propia a partir de los valores expuestos por Ludwig (2001). Tomando entonces elvalor del coeficiente de arrastre de la tabla 7, y debido a queparalaregindeflujoturbulentoesteparmetropuedeconsiderarse constante, segn la Ley de Newton la ecuacin (11) se puede simplificar como:( )VV L PtD g74 , 1 II.2.1.2Ley Intermedia La Ley Intermedia, aplica para el rgimen de flujo transitorio, regin que est delimitada por los valores encontrados en la tabla 8. () 3 1 VLV 2 V CRPC g KD 1 ] 1 Ec. 13 Ec. 14 Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 59 Tabla 8. Rango de valores para los que aplica la Ley Intermedia. VariableLey Intermedia Re (adim) 2 < Re < 500 CD (adim) 6 , 0Re5 , 18 DP (m)100 < DP < 1500 KCR (adim)43,5 Fuente: Elaboracin propia a partir de los valores expuestos por Ludwig (2001). Si se sustituyelaecuacin(12)ylaexpresinparaelcoeficientedearrastre expuestoenlatabla8,segnlaLeyIntermedialaecuacin(11)sepuede expresar como: ( )43 , 0V29 , 0V7 , 0V L14 , 1P71 , 0tD g 153 , 0 II.2.1.3Ley de StokesLaLeyenunciadaporSir.GeorgeStokesen1851,fuederivadaapartirdelas fuerzasejercidassobreunapartculaesfricapequea,quefluyeatravsde fluido viscoso con cierta velocidad. La Ley de Stokes, aplica para el rgimen de flujo laminar, regin delimitada por los valores encontrados en la tabla 9. Ec. 15 Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 60 Tabla 9. Rango de valores para los que aplica la Ley de Stokes . VariableLey de Stokes Re (adim) 0,0001 110.000 Fuente: Elaboracin propia a partir de valores expuestos por Zabala (2005). Otro mtodo diferente al grfico utilizado por el GPSA (1998) para encontrar el valor del coeficiente de arrastre, utilizado porTECHNIP (2000), escalcular el valor del coeficiente de arrastre como8: ( ) ( ) ( ) [ ]3 4 2X Ln 10 4 , 9 LnX 0578 , 0 X Ln 1457 , 1 4348 , 6De C + Donde 2DRe C X parmetrocalculadoatravsdelaecuacin(21),dela misma manera que el mtodo sugerido por el GPSA (1998). II.2.2.4Factor de carga El factor de carga del sistema, o constante K en la ecuacin (17), es calculado empricamentesegnelfabricantedeleliminadordeneblina,yaqueste dependedevariosfactorescomo:eltamao de la partcula a separar, la carga delquido,eltipodeinterno,lapresindeoperacin,lapresenciaonode slidosenlamezcla,laviscosidaddellquido,laviscosidaddelvapor,la

8 TECHNIP (2000) acepta este mtodo como vlido, debido a que el error del coeficiente de arrastre obtenidoatravsdelaecuacin(22)esmenoral4%enelrangodevaloresdeCDRe2de10a106. Adems la precisin del mtodo grfico depender de la pericia del lector. Ec. 22 Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 70 geometradelequipo,elcoeficientedearrastre,laalturaporencimadel eliminador o disengaging height y la tensin superficial, entre otros. Se ha encontrado un valor de K igual 0,157 ft/s quegeneralmente es utilizado para dimensionar separadores; sin embargo,este valores producto desuponer uncoeficientedearrastrede0,44(aplicablesloparalaleydeNewton,yun dimetro de partcula de 77m aplicable para la ley de Stokes).La mayora de labibliografaconsultadaindicaqueelfactordecarga,debesercorregido segnlaorientacindelseparador, el tipo de eliminador de neblina, la presin de operacin y el tipo de mezcla que se maneja (para un dimensionamiento ms estrictodelseparador);porestarazn,sepresentanacontinuacinalgunos valores deK que deberan ser utilizados, enel dimensionamiento preliminar, debido a que el valor final debe ser consultado con el fabricante delequipo. En el caso de un dimensionamiento de unseparador horizontal o cilndrico que sediseaconeliminadordeneblina,sepuedenconsiderarlosvalores presentados en la tabla 15. Tabla 15. Valores tpicos del factor de carga utilizados para el dimensionamiento de separadores lquido-vapor con eliminador de neblina tipo malla, segn la configuracin del separador. Fuente: GPSA (1998)

SeparadorFactor K (ft/s) Horizontal0,40 0,50 Vertical0,18 0,35 Esfrico0,20 0,35 Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 71 LaAPI (1989), propone los mismos valores expuestos por elGPSA (1998) en la tabla 15, sin embargo incluye las siguientes correcciones: El valor expuestoen la tabla15, para separadores verticales es permitido para separadores de 10 pies de altura. Para separadores de 5 pies de altura se debe escoger un valor de K de 0,12 a 0,24 (ft/s). Elvalorexpuestoenlatablaparaseparadoreshorizontalesespermitido pararecipientesdehasta10piesdelongitud.Paraseparadoresdemayor longitud,elfactorescogidodelatabla15debesermultiplicadoporel siguiente factor: 56 , 010L, donde L es la longitud del separador. Conrespectoalaorientacindelseparador,enlosestudiosrealizadospor Monnery,etal(2000),elautorexponequelaexperienciahademostradoque lasvelocidadeshorizontalespuedensermayoresquelasverticales,debidoa que enlos separadoreshorizontales, el anlisis de fuerzas difiere del realizado para separadores verticales [enlosprimeroslafuerzadearrastre y de gravedad noseoponenenunslovector,talycomolohacenenlosseparadores verticales].Por esta razn, el autor citado propone la correccin9 del factor K de acuerdo a la orientacin del separador de la siguiente manera: V HK F K

9Los factores de correccin del factor de carga, son empricos o calculados en base al hecho de que una partcula requerir menor tiempo, para caer en direccin vertical, que para hacerlo en la direccin horizontal entre las boquillas de entrada y de salida del lquido. (Monnery, et al., 2000) Ec. 23 Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 72 VEHLF Enelcasodeconocereltipodeeliminadordeneblinaylascondicionesdel servicioparaloscualessedisea,sepuedentomarlosvaloresdelatabla 30 (verapndiceD).Enlaindustrianacional,PDVSA(1991),proponeelusode lossiguientesvaloresdelfactordecarga,segneltipodeorientacindel separador. Tabla 16. Valores del factor de carga K propuestos en separadores lquido-vapor segn la orientacin del separador. SeparadorRelacin de las tasas de flujoK (ft/s) 1 , 0WWVL 0,35 0 , 1WW1 , 0VL 0,25 Vertical 0 , 1WWVL 0,20 0 , 4DL5 , 2 Nota: mnimo permisible L = 7,5 ft0,40 0 , 6DL0 , 4 0,50 Horizontal 0 , 6DL05 , 0LL5 , 0B

,_

Nota: mximo permisible K = 0,7 Donde: 0 , 6DLB Fuente: Elaboracin propia a partir de la informacin expuesta por PDVSA (1991). Ec. 24 Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 73 Enelcasodeunseparadoryaconstruido,enelcualsedeseaaadir un eliminador de neblina, se pueden considerar los valores del factor de carga de la tabla17enfuncindelaalturaquesedebedejarlibreporencimadel eliminador, conocida como disengaging height. Tabla 17. Valores del factor de carga K permitidos en separadores lquido-vapor segn el disengaging height o altura por encima del eliminador de neblina tipo malla de densidad 12 lb/ft3. Disengaging height (in)Mximo K permitido (ft/s) 30,12 40,15 50,19 60,22 70,25 80,29 90,32 100,35 110,38 120,40 130,42 140,43 Fuente: Ludwig (2001). Enelcasodelavariacindelfactordecargaporefectosdelapresinde operacin,Kdebemultiplicarseporunfactordecorreccin,talycomose especifica enla tabla 18. Sinembargo,segnTECHNIP(2000),cuandolapresindeoperacin sobrepasalos1000psig,el valor de K debe ser consultado directamente con el Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 74 fabricante del interno. Tabla 18. Factor de correccin del K seleccionado, segn el valor admisible en funcin de la presin de operacin del separador.

Presin (psia)Factor de correccin 11 31 71 151 730,94 1450,90 2900,85 5800,80 11600,75 Fuente: Fabian, et al (1993). El factor de carga del sistema puede incidir en el arrastre de lquidos en el tope delosseparadoreslquido-vapor,nosloenelvalorfinaldelavelocidaddel vapor, sino tambin en que si se toman valores de K muy bajos, las partculas lquidaspuedenpermanecerenlatrayectoriadelvaporypasaratravsdel dispositivo de coalescencia sin ser recolectado. II.2.2.5Relacin lquido-vapor Los flujos a manejar en el separador, tanto de vapor como de lquido, se deben tomarencuentaprincipalmente,cuandosehacelaseleccindeltipode separador a disear para que la eleccin de la orientacin del recipiente sea la msptima,yaqueunseparadordiseadoincorrectamentepuedeocasionar arrastres excesivos de lquidos en el vapor de salida. Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 75 II.2.2.6Nivel del lquido En un separador, generalmente existen varios niveles de lquido que se denotan bajolassiglascorrespondientes,segnlaIndustriaPetroleraPetroqumica Carbonfera Nacional (IPPCN). Tabla 19. Siglas segn las cuales se identifican los niveles de lquido en un separador lquido-vapor. Nivel del lquidoSiglas en InglsSiglas en espaol Nivel alto-altoHHLLNAAL Nivel altoHLLNAL Nivel normalNLLNNL Nivel bajoLLLNBL Nivel bajo-bajoLLLLNBBL Fuente: PDVSA (1995a). Fuente: PDVSA (1995a). Figura22. Niveles de lquido en un separador lquido-vapor. Universidad Metropolitana Captulo II. Marco terico 76 EsimportantetenerencuentaquelosnivelesHLL yLLLseconocencomo nivelesdeoperacin,yaqueellosdelimitanelvolumendefinidocomo volumendeoperacin,liquid hold uposurgevolumen.Elcualsefijapara asegurarelcontroladecuadodelaunidaddemaneraqueseasegurela continuidaddelasoperacionesduranteperturbacionesoperacionales(PDVSA 1995b).ElnivelmnimoLLLLymximoHHLL dellquidosedefinen para aseguraruntiempoderespuestaporpartedeloperadorodeloscontroles,en caso de contingencia. Cabedestacarquelasvariacionesenelniveldellquidoenseparadores horizontales son crticas10, debido a queel aumento del nivel se traduce en una disminucindelreadelvapor,con una consecuente disminucin en el tiempo deretencindelaspartculaslquidas,haciendoquegotasdemenortamaono se