Curso Control de Solidos - Pride Colombia

CONTROL DE SLIDOS

Mayo de 2,002Bogota, Colombia

CURSO DE CONTROL DE SLIDOSCURSO DE CONTROL DE SLIDOSPridePride ColombiaColombia

CONTENIDOLODOS Y CORTES DE PERFORACION1. Lodo de perforacin2. Funciones de los lodos3. Propiedades de los lodos4. Clases de lodos5. Mtodos de control de slidos5.1 Dilucin5.2 Desplazamiento5.3 Tanques de asentamiento (Trampas de Arena)5.4 Separacin Mecnica6. Clasificacin de los slidos7. Puntos de corte de los equipos de control de slidos8. Configuraciones de los equipos de control de slidos

ZARANDAS1. Componentes bsicos2 Principios de Operacin3 Normas de Vibracin3.1 Movimiento Circular3.2 Movimiento Lineal3.3 Movimiento Elptico Asimtrico3.4 Movimiento Elptico Simtrico4. Dinmica de Vibracin

5. Configuracin de la cubierta5.1 Sistemas de Zarandas5.2 Manifolds de Distribucin6. Fallas Averas7. Reglas y cuidados operacionales8. Ventajas y Desventajas9. Mantenimiento

MALLAS1. Tipos de Mallas1. Punto de Corte2. Parmetros para la seleccin de las mallas3. Grados de Alambre4. Mallas Tensionadas5. Mallas Pre-Tensionadas6.1 Mallas Piramidales7. Curvas de Eficiencia8. Ajuste de las mallas9. Sistema de Sujecin10. Configuracin de la Cubierta de la malla11. Taponamiento12. Reglas y Cuidados Operacionales

CONTENIDO

DESGASIFICADORES1 Tipos de Desgasificadores

1.1 Desgasificadores de Tipo Atmosfrico1.2 Desgasificadores de Tipo Vaco (Vacuum)

2. Instalacin y Operacin

3. Mantenimiento

HIDROCICLONES1. Teora del Hidrocicln

2. Caractersticas del diseo

2.1 Dimetro del cono

2.2 Angulo del cono

2.3 Dimetro del vrtice2.4 Parmetros de flujo

2.5 Cabeza de alimentacin

2.6 Tamao de las partculas

3. Parmetros ajustables4. Unidades de los Hidrociclones

5. Eficiencia de separacin

CONTENIDO

MUD CLEANER1 Instalacin y operacin2 Mantenimiento3 Aplicacin4 Ventajas y desventajas5 Tres en uno

CENTRIFUGAS DECANTADORAS1 Introduccion2 Separacion por sedimentacion3 Separacion centrifuga4 Principales componentes5 Principios de Operacin6 Desempeo de las centrifugas7 Velocidad de las centrifugas8 Velocidad de transporte de los slidos9 Aplicaciones9.1 Centrifugas de Baja Velocidad9.2 Centrifugas de Alta Velocidad9.3 Operacin Dual de Centrifugas Lodo no densificado9.4 Operacin Dual de Centrifugas Lodo densificado9.5 Operacin para deshidratacin de lodos9.6 Centrifugas Verticales Secadoras de cortes

CONTENIDO

BOMBAS CENTRIFUGAS1 Componentes de una bomba centrifuga2 Medicin, Utilizacin y Control de la Energa de una Bomba3 Cavitacin3.1 Cavitacin por succin3.2 Cavitacin por descarga4. Relacin entre presin y altura de un liquido5. Carga expresada como Aceleracin Centrfuga6. Seleccin del Tamao de una Bomba7. Diseos de Succin8. Curvas de Desempeo de una Bomba9. Leyes de Afinidad10. Aplicaciones de las Bombas Centrifugas

METODOS PARA EVALUAR LA EFICIENCIA DE LOS EQUIPOS DE CONTROL DE SLIDOS

1. Evaluacin experimental para determinar el contenido de slidos en el lodo de acuerdo a su peso.

2. Calculo del dimetro promedio del hueco por washout.3. Calculo de los slidos generados por el hueco por hora / seccin.4. Evaluacin de la eficiencia del equipo de control de slidos (API. Practica 13C5. Evaluacin de la eficiencia de los conos de los hodrociclones

CONTENIDO

TANQUES DE LODO

1 reas de tanques1.1 Sistema de tratamiento1.2 Tanque de Viaje2. Sistema de Ecualizacin2.1 Lneas de ecualizacin3. Sistema de agitacin3.1 Agitadores3.2 Pistolas

CONTENIDO

LODOS Y CORTES DEPERFORACION

LODOS Y CORTES DE PERFORACION

1. Lodo de Perforacin

2. Funciones de los lodos

3. Propiedades de los lodos

4. Clases de lodos

5. Mtodos de control de slidos

6. Clasificacin de los slidos

7. Puntos de corte de los equipo de control de slidos

8. Configuraciones de los equipos de control de slidos


LODO DE PERFORACION

ES LA MEZCLA DE LIQUIDOS, QUIMICA Y ES LA MEZCLA DE LIQUIDOS, QUIMICA Y SOLIDOS.SOLIDOS.

LOS SOLIDOS PUEDEN SER TIPO COMERCIAL LOS SOLIDOS PUEDEN SER TIPO COMERCIAL (ADICIONADOS PARA ALCANZAR PROPIEDADES (ADICIONADOS PARA ALCANZAR PROPIEDADES DESEADAS) O SOLIDOS PERFORADOS (NO DESEADAS) O SOLIDOS PERFORADOS (NO COMERCIALES Y CONTAMINANTES)COMERCIALES Y CONTAMINANTES)


! TRANSPORTAR LOS CORTES DE TRANSPORTAR LOS CORTES DE PERFORACION Y DERRUMBES A LA PERFORACION Y DERRUMBES A LA SUPERFICIE.SUPERFICIE.

!!MANTENER EN SUSPENSION LOS MANTENER EN SUSPENSION LOS CORTES Y DERRUMBES EN EL ANULAR CORTES Y DERRUMBES EN EL ANULAR CUANDO SE DETIENE LA CIRCULACION.CUANDO SE DETIENE LA CIRCULACION.

!!CONTROLAR LA PRESION CONTROLAR LA PRESION SUBTERRANEA.SUBTERRANEA.

!!ENFRIAR Y LUBRICAR LA BROCA Y ENFRIAR Y LUBRICAR LA BROCA Y SARTA.SARTA.

FUNCIONES DE LOS LODOSFUNCIONES DE LOS LODOS


! DAR SOSTEN A LAS PAREDES DEL DAR SOSTEN A LAS PAREDES DEL POZO.POZO.

!!AYUDAR A SUSPENDER EL PESO DE AYUDAR A SUSPENDER EL PESO DE LA SARTA Y REVESTIMIENTO.LA SARTA Y REVESTIMIENTO.

TRANSMITIR POTENCIA TRANSMITIR POTENCIA HIDARULICA SOBRE LA FORMACION, HIDARULICA SOBRE LA FORMACION, POR DEBAJO DE LA BROCA.POR DEBAJO DE LA BROCA.

!!PROVEER UN MEDIO ADECUADO PROVEER UN MEDIO ADECUADO PARA LA EVALUACION DE LA PARA LA EVALUACION DE LA FORMACION.FORMACION.

!!MINIMIZAR EL IMPACTO MINIMIZAR EL IMPACTO AMBIENTAL.AMBIENTAL.

FUNCIONES DE LOS LODOSFUNCIONES DE LOS LODOS


PROPIEDADES DE LOS LODOSPROPIEDADES DE LOS LODOS

"" Densidad:Densidad:

Se mide mediante la balanza. Los lodos se consideran Se mide mediante la balanza. Los lodos se consideran livianos hasta un peso de 10.5 lpg (Libras por gallivianos hasta un peso de 10.5 lpg (Libras por galn) y n) y pesados con pesos mayores. Los lodos con pesos pesados con pesos mayores. Los lodos con pesos mayores de 14 lpg son considerados muy pesados y mayores de 14 lpg son considerados muy pesados y costosos por la cantidad de barita usada. Los costosos por la cantidad de barita usada. Los densificantes le dan un mayor peso al lodo.densificantes le dan un mayor peso al lodo.

"" Contenido de sContenido de slidos: lidos:

Se mide por retorta en laboratorio es (%) Volumen Se mide por retorta en laboratorio es (%) Volumen total de stotal de slidos / Volumen total del lodo. lidos / Volumen total del lodo.


"" FiltraciFiltracin y Torta: n y Torta:

Es la pEs la prdida de fluido a travrdida de fluido a travs del tiempo (Volumen s del tiempo (Volumen de filtrado / Tiempo de filtracide filtrado / Tiempo de filtracin). Se mide por n). Se mide por medio de una filtroprensa en donde se simula las medio de una filtroprensa en donde se simula las condiciones del pozo bajo cierta presicondiciones del pozo bajo cierta presin y n y temperatura. La torta es el resultado final de temperatura. La torta es el resultado final de filtracifiltracin que queda al pasar el ln que queda al pasar el lquido por el filtro quido por el filtro de papel a preside papel a presin en donde se obtiene cierta n en donde se obtiene cierta consistencia y espesor semejante a la pared del consistencia y espesor semejante a la pared del pozo que depende de la fase spozo que depende de la fase slida del lodo.lida del lodo.



"" Viscosidad : Viscosidad :

Es la resistencia del lodo a fluir. A mayor cantidad Es la resistencia del lodo a fluir. A mayor cantidad de sde slidos mayor serlidos mayor ser la resistencia al flujo o la resistencia al flujo o viscosidad. La unidad de medida es Centipoises viscosidad. La unidad de medida es Centipoises (Cp). (Cp).

"" Punto de cedencia : Punto de cedencia :

Es la resistencia del flujo debido a las fuerzas Es la resistencia del flujo debido a las fuerzas elelctricas o la capacidad de acarreo del lodo por ctricas o la capacidad de acarreo del lodo por rea de flujo. Se mide en Libras / 100 piesrea de flujo. Se mide en Libras / 100 pies2 2 con la con la lectura del viscoslectura del viscosmetro metro



"" Viscosidad PlViscosidad Plsticastica (VP)(VP): :

Es la resistencia al flujo debido al tamaEs la resistencia al flujo debido al tamao, forma y o, forma y nnmero de partmero de partculas. Se mide en el laboratorio por culas. Se mide en el laboratorio por medio del viscosmedio del viscosmetro y la unidad es el metro y la unidad es el centipoisecentipoise..

VP (VP (cpcp) = ) = 600 600 -- 300 300



"" Resistencia de Gel: Resistencia de Gel:

Es la consistencia tixotrEs la consistencia tixotrpica del lodo o la propiedad pica del lodo o la propiedad del lodo de ser gel (gelatina) y mantener las del lodo de ser gel (gelatina) y mantener las partpartculas en suspensiculas en suspensin cuando no exista n cuando no exista circulacicirculacin. La unidad de medida es Libras / 100 n. La unidad de medida es Libras / 100 piespies22..

"" pH y Alcalinidad: pH y Alcalinidad:

Todo lodo debe ser alcalino con rango entre 9.0 Todo lodo debe ser alcalino con rango entre 9.0 10.5 generalmente. Se mide por un m10.5 generalmente. Se mide por un mtodo todo colorcolormetrico o directamente por pH metrico o directamente por pH metro, es metro, es adimensional.adimensional.



"" MBT (Capacidad de intercambio catiMBT (Capacidad de intercambio catinico): nico):

Es la capacidad total de absorciEs la capacidad total de absorcin de las arcillas n de las arcillas (bentonita + arcilla de formaci(bentonita + arcilla de formacin). Se mide por el n). Se mide por el mmtodo de azul de metileno. (Lbs / bbl de lodo). todo de azul de metileno. (Lbs / bbl de lodo).

"" Cloruros y Calcio: Cloruros y Calcio:

Indica aguas de formaciIndica aguas de formacin entrando al pozo y n entrando al pozo y contaminacicontaminacin por cemento y yeso. Se mide por n por cemento y yeso. Se mide por medio de reactivos qumedio de reactivos qumicos en el laboratoriomicos en el laboratorio..



Los lodos de PerforaciLos lodos de Perforacin se clasifican segn se clasifican segn la n la naturaleza de la fase lnaturaleza de la fase lquida en cuatro grandes quida en cuatro grandes grupos principales:grupos principales:

## Lodos Base Agua Lodos Base Agua $$Lodos agua bentonitaLodos agua bentonita$$Lodos Naturales Lodos Naturales

$$Lodos Fosfato Lodos Fosfato

$$Lodos tratados con Calcio Lodos tratados con Calcio

$$Lodos de cal. Lodos de cal.

$$Lodos de Yeso. Lodos de Yeso.

$$Lodos de lignosulfonato Lodos de lignosulfonato

$$Lodos de agua salada Lodos de agua salada

CLASES DE LODOSCLASES DE LODOS


## Lodos Base Aceite Lodos Base Aceite

## Emulsiones InvertidasEmulsiones Invertidas

## Lodos NeumLodos Neumticosticos $$Aire Seco Aire Seco

$$Niebla Niebla

$$Lodos aireadosLodos aireados

$$ EspumaEspuma

CLASES DE LODOSCLASES DE LODOS


oo DILUCION DILUCION

La diluciLa dilucin reduce la concentracin reduce la concentracin de sn de slidos perforados adicionando un lidos perforados adicionando un volumen al lodo de perforacivolumen al lodo de perforacin. n.

oo DESPLAZAMIENTODESPLAZAMIENTO

Es la remociEs la remocin o descarte de grandes cantidades de lodo por lodo nuevo n o descarte de grandes cantidades de lodo por lodo nuevo con optimas propiedades reologicas.con optimas propiedades reologicas.

oo PISCINAS DE ASENTAMIENTO (GRAVEDAD)PISCINAS DE ASENTAMIENTO (GRAVEDAD)

Es la separaciEs la separacin de particulas sn de particulas slidas por efecto de la gravedad, debido a la lidas por efecto de la gravedad, debido a la diferencia en la gravedad especdiferencia en la gravedad especfica de los sfica de los slidos y el llidos y el lquido. Depende del quido. Depende del tamatamao de particulas, gravedad especifica y viscosidad del lodo.o de particulas, gravedad especifica y viscosidad del lodo.

oo SEPARACION MECANICASEPARACION MECANICA

METODOS DE CONTROL DE SOLIDOSMETODOS DE CONTROL DE SOLIDOS


oo PISCINAS DE ASENTAMIENTO PISCINAS DE ASENTAMIENTO TRAMPA DE ARENATRAMPA DE ARENA

Es el primer compartimiento localizado en la secciEs el primer compartimiento localizado en la seccin de remocin de remocin del n del

sistema activo. La trampa de arena basicamente es un compartimiesistema activo. La trampa de arena basicamente es un compartimiento nto

de asentamiento que esta localizado directamente debajo de las de asentamiento que esta localizado directamente debajo de las

zarandas. La trampa de arena recibe el lodo y lo entrega al siguzarandas. La trampa de arena recibe el lodo y lo entrega al siguiente iente

tanque por rebose. La trampa de arena actua como un aparato de tanque por rebose. La trampa de arena actua como un aparato de

asentamiento para remover sasentamiento para remover slidos grandes que puedan ocasionar lidos grandes que puedan ocasionar

taponamientos en los hidrociclones. Estos grandes staponamientos en los hidrociclones. Estos grandes slidos llegan a la lidos llegan a la

trampa cuando hay mallas rotas o se ha hecho bytrampa cuando hay mallas rotas o se ha hecho by--pass en las zarandas.pass en las zarandas.

DiseDiseo:o: Pendiente en el fondo con mPendiente en el fondo con mnimo 30nimo 3000 o mo ms.s.

La longuitud y ancho de la trampa debe ser menor que La longuitud y ancho de la trampa debe ser menor que la profundidad total con la pendiente hacia la vla profundidad total con la pendiente hacia la vlvula de lvula de descarga (12descarga (12 o mayor). o mayor).



oo SEPARACION MECANICASEPARACION MECANICA

SeparaciSeparacin selectiva de los sn selectiva de los slidos perforados del lodo por lidos perforados del lodo por diferencias de tamadiferencias de tamao y masa. Hay varios tipos de equipos o y masa. Hay varios tipos de equipos los cuales son diselos cuales son diseados para operar eficientemente bajo ados para operar eficientemente bajo condiciones especificas. condiciones especificas.

El objetivo de diseo de cualquier equipo de control de slidos El objetivo de diseo de cualquier equipo de control de slidos es alcanzar, paso a paso, la remocin progresiva de los slidos es alcanzar, paso a paso, la remocin progresiva de los slidos perforados. Esto permite que cada equipo optimice el perforados. Esto permite que cada equipo optimice el desempeo del equipo siguiente. Adems, el sistema debe desempeo del equipo siguiente. Adems, el sistema debe tener la habilidad para diferenciar entre los slidos perforadostener la habilidad para diferenciar entre los slidos perforados y y el valioso material pesante.el valioso material pesante.



COLOIDAL MENOR DE 2

ULTRA FINO 2 A 44

FINO 44 A 74

MEDIO 74 A 250

INTERMEDIO 250 &

ClasificaciClasificacinn API del API del tamatamaoo de de los slos slidoslidos


BENTONITA SOLIDOS PERFORADOS

BARITE

ClasificaciClasificacinn de de los slos slidoslidos

ALTA BAJABARITE BENTONITA

HEMATITA SOLIDOS PERFORADOS

ARCILLA

ARENAISCA, ETC.


ACTIVOS INERTES

BENTONITA

ARCILLAS

GUMBO

ARENISCA

LIMO

GRANITO

ClasificaciClasificacinn de de los slos slidoslidos

ARENA BENTONITA


15 86 97432

10

5 86 97432

100

5 86 97432

1000

5 86 97432

10000

1 Micrn () 1 mm 1 cm

1

5

4

5

7

5

1

5

0

1

8

0

2

5

0

3

0

0

4

2

0

3

7

5

9

5

8

4

1

2

0

0

3

2

5

2

0

0

1

0

0

8

0

6

0

5

0

4

0

4

0

0

3

0

2

0

1

0

Micrn

ScreenMesh

LIMOt ARENA CUARZOARENA FINABarite

CEMNETO ULTARFINO

CEMENTO ESTANDAR

GRAVA

CENTRIFUGAS

HIDROCICLONESZARANDA

DIAMETRO DE PARTICULADIAMETRO DE PARTICULATamaTamaoo de de las partlas partculasculas / / Puntos Puntos de de cortecorte


EfectoEfecto del del tamatamaoo de la de la partpartculacula en la en la viscosidadviscosidad


100050010050

0

Particle Size

()

Linear Shaker: 74

D / Sander: 44

D / Silter: 25

Centrifuge: 5 to 10

Scalping Shakers: 600

Dewatering Unit: 0 to 10

PuntosPuntos de de cortecorte en en equiposequipos de control de de control de sslidoslidosLODOS Y CORTES DE PERFORACION

Configuraciones Configuraciones del del EquipoEquipo de Control de de Control de SSlidoslidos""ConfiguraciConfiguracin Lodo n Lodo No No DensificadoDensificado


Configuraciones Configuraciones del del EquipoEquipo de Control de de Control de SSlidoslidos""ConfiguraciConfiguracin Lodo Densificado hasta n Lodo Densificado hasta 12 ppg12 ppg


Configuraciones Configuraciones del del EquipoEquipo de Control de de Control de SSlidoslidos""ConfiguraciConfiguracin Lodo Densificado n Lodo Densificado mayor de 12 ppgmayor de 12 ppg


CONTROL DE SOLIDOS

1 Componentes bsicos2 Principios de Operacin3 Normas de Vibracin3.1 Movimiento Circular3.2 Movimiento Lineal3.3 Movimiento Elptico Asimtrico3.4 Movimiento Elptico Simtrico4. Dinmica de Vibracin5 Configuracin de la cubierta5.1 Sistemas de Zarandas5.2 Manifolds de Distribucin6. Fallas Averas7. Reglas y cuidados operacionales8. Ventajas y Desventajas9. Mantenimiento

CONTROL DE SOLIDOS

EL DESEMPEO DE LAS ZARANDAS DETERMINA LA EFICIENCIA TOTAL DEL

EQUIPO DE CONTROL DE SOLIDOS.

UN POBRE DESEMPEUN POBRE DESEMPEO AQUI NOO AQUI NOPUEDE SER REMEDIADO MAS TARDEPUEDE SER REMEDIADO MAS TARDE

CONTROL DE SOLIDOS

ZARANDAS

Tanque receptor

Motores vibradores

Mallas

Bolsillo o taza de desague

Canasta (una o mas cubiertas)

ZARANDAS

Componentes Basicos

ZARANDAS

Principio de OperacionLas zarandas es el unico aparato removedor de solidos que hace una separacion basado en el tamano fisico de las particulas.

La operacion de la zaranda es funcion de: Norma de la vibracion

Dinamica de la Vibracion

Tamao de la cubierta y su configuracion

Caracteristicas de las mallas(Mesh & Condicion superficie)

Reologia del lodo (Especialmente Densidad y Viscosidad)

Ritmo de carga de Solidos (ROP,GPM y Diametro del hueco)

LinealLineal

ElipticoEliptico

CircularCircular

Hay tres tiposcomunes de movimientoque puedenser usados:

ZARANDAS

Normas de Vibracion

La Posicion de los vibradores determina el patron de Vibracion.

Movimiento Circular

ZARANDAS

Normas de Vibracion

- Su canasta se mueve en un movimiento circular uniforme

- Patron de Vibracion Balanceado

- Diseo Horizontal (Capacidad limitada)

- Transporte rapido y mayores fuerzas Gs.

- Recomendados en zarandas primarias para remover solidos gruesos (Scalper) o para Arcillas tipo gumbo.

- Vibradores colocaods a cad lado de la canasta en su centro de gravedad con el eje rotacional perpendicular a su canasta.

ZARANDAS

Zaranda movimiento Circular

Brandt Double Deck Shaker

Movimiento Lineal

ZARANDAS

Normas de Vibracion

- El movimiento lineal obtenido usandodos vibradores contra-rotativos.

- Angulo de esta linea de movimiento es normalmente a 45-50 grados en relacion a la superficie de la zaranada para obtener un transporte de solidos maximo.

- Buen transporte y gran capacidad de manejo de fluidos. Recomendadas para todo tipo de operacion que requiera el uso de mallas finas.

- Patron de Vibracion Balanceado dinamicamente. La fuerza neta en la canasta es cero excepto a lo largo de la linea que pasa por el centro de gravedad.

ZARANDAS

Zaranda movimiento Lineal

DerrickDerrick FloFlo -- Line CleanerLine Cleaner

ZARANDAS

Zaranda movimiento Circular

Sweco LM 3

Angulo Angulo de la canasta de la canasta variable.variable.

ZARANDAS


Thule VSM 100

Header Tank Feed ChuteDrive Head Assembly

Scalping Deck

Primary Deck

Secondary Screen

PneumosealClamping System

ZARANDAS


Thule VSM 100 Linear Shaker

Scalping ScreenScalping Screen

Primary ScreenPrimary Screen

Screen Clamping Screen Clamping SystemSystem

ZARANDAS

Broadbent DT2000 Linear Shaker

Esta Esta shaker shaker ofreceofrece::

Doble cubiertaDoble cubierta

Rapido ajuste Rapido ajuste de de anguloangulo..

ZARANDAS


Rapido cambio Rapido cambio en en mallas por sus mallas por sus tensionadorestensionadores..

Brandt ATL - 1000

ZARANDAS


ZARANDAS

Normas de VibracionMovimiento Eliptico

" Movimiento Eliptico Desequilibrado

- Patron de Vibracion Desbalanceado. Diferentes tipos de mov. sobre su canasta.

- Recomendados para remover solidos gruesos (Scalper) opegagosos (Arcillas)

- Operada con inclinacion hacia la descarga de solidos diminuyendo la capacidad.

- Vibradores no rotan en el centro degravedad de la zaranda aplicandose el torque sobre esta.

Brandt Single Deck Shakers

Shaker pioneras con solo una malla en su canasta.

Por su pendiente negativa de su canasta tiene poco tiempo de retencion y pobre sepracion

ZARANDAS

Zaranda movimiento Eliptico Asimetrico

Movimiento Eliptico

ZARANDAS

Normas de Vibracion

" Movimiento Eliptico Equilibrado

- Su canasta se mueve en un movimiento Eliptico uniforme

- Mejor transporte de los cortes (> Lineal)

- Las mallas duran mas debido a que el mov. Elip. Provee un patron de aceleramiento mas suave.

- Recomendados para ser usado en cualquier tipo de operacion en especial con lodos base aceite.

True Balanced Elliptical Motion ShakerSwaco BEM 3

1

2

2

3

4

5

6

7

Vibrating BasketVibrator Motor

Deck AngleAdjustments

Screen Area33.7 sq ft.(3 Screens)

1

2

3

4

Rapid ActionTensioners

5

Base Skid6DetachableHeader Box

7

ZARANDAS

ZARANDAS

Motores Vibradores

ZARANDAS

Dinamica de Vibracion

La masa de los contrapesos y la frecuencia determina la dinamica de la vibracion.

Gs = [Stroke (in) x RPM2] / 70400

! Aceleracion

La mayoria de las zarandas operan con fuerzas Gs entre 2.5 a 5.0.

Las zarandas con contrapesos ajustables pueden variar la fuerza G aplicada, pero, la vida del equipo y de la malla es inversamenteproporcional a la aceleracion.

La capacidad de flujo y secado de cortes es directamente proporcional a la aceleracion.

ZARANDAS

Dinamica de Vibracion

! Frecuencia (RPM)

Los vibradores de las zarandas giran normalmente con RPMs entre1200 a 1800 a 60Hz.

Pruebas de laboratorio han demostrado mejoramiento en la capacidad de flujo en presencia de solidos a baja RPMs (Aumento del golpe prolongado), sin embargo, al bajar la frecuencia genera que los lodos tienden a rebotar mas alto que la altura de las cortinas derramando algo de lodo en los costados.

La prolongacion del golpe varia en forma inversa con los RPM.

Longuitud del golpe: Distancia vertical de desplazamiento de la canasta de la zaranda.

ZARANDAS

Configuracion de la Cubierta La cubierta de angulo ajustable se creo para optimizar el procesamiento de fluido y variar la accion de transporte y secado de los cortes.

Derrick Derrick FloFlo--LineLine

Al usar angulos > 3 hay que tener cuidado con los cortes acumulados en la region liquida La accion vibratoria y la residencia extendida generara mass finos.

#1

#2 #3 #4Superior

Inferior

(#3 / #4)

+10

+7.5

+5.0

+2.5

0

(#1 / #2)

0

-2.5

-5.0

-7.5

-10

1

2

3

4

5

Angulo de la mallaVariaciones

ZARANDAS

Configuracion de la Cubierta

Brandt ATL - 1000

ZARANDAS

Solids Removed on Scalping Screen

Poolof

Fluid

Hydrostatic Pressure

Solids Crawl out of Pool

Beach

Liquid to sand trapsFixed screen angle

Flowback panel

Configuracion de la Cubierta

Primary Shakers

Scalpers

Linea de flujo

Descarga de solidos

Lodo del hueco

Sistema CascadaSistema Cascada

ZARANDAS

Sistema de zarandas

Linea de flujo

Tipico arreglo de zarandas Sweco

ZARANDAS

ZARANDAS

Zaranda con Movimiento Eliptico desequilibrado y lineal.

Sistema de zarandas Duales

ZARANDAS

" Consideraciones de diseoManifolds de distribuicion

o Distribucion pareja.o No acumulacion de solidos (1 ft de caida por cada 12 ft de long.)

" Alimentacion a la zarandao Solidoso Liquido

" Evitar muchas Tees ramificadas.

" Arreglos preferidoso Tees sin salida.

o Manifolds circulares o manifolds con descarga superior.

" Distribuicion de flujo a igual nivel.

Muchos taladros tienen estos tipos Muchos taladros tienen estos tipos de de arregloarreglo..

ZARANDAS

Manifolds Convencionales

Manifold Ramificado

ZARANDAS

ZARANDAS

Manifold Circular

ZARANDAS

Manifold con Descarga Superior

ZARANDAS

Fallas / AveriasFalla / Averia Posible causa Solucion

Desgarre o rajadura en la malla. Tension insuficiente Reemplace la malla y tensionela apropiadamante

Caucho en mal estado Reemplace caucho. Malla suelta, no ajusta. Tornillos Tensores en mal estado Reemplace los tornillos malos

(torcidos/rosca mala) Malla en mal estado. Reemplace Malla.Falta Caucho en la bandeja o esta Reemplace caucho.en mal estado

zaranda produce alto inusual Arandelas o tornillos sueltos. Chequee y ajustelos.ruido al operar Tornillos Tensores sueltos. Chequee y ajustelos.

Rodamientos de Vibradores malos Reemplace Rodamientos.Valvula o manija del By-pass valvula o manija con solidos y lodo Limpie cuerpo de manija o valvulaatascada. con agua o diesel.Vibradores demasiado calientes Rodamientos sin grasa. Agrege grasa a rodamientos. Rodamientos en mal estado. Reemplace los rodamientos.Lodo acumulado sobre la malla Malla con tamizado muy pequeno Cambie a una malla de tamizadoo derrame de mucho lodo en la mas grande o ajuste el angulo de descarga solida. la bandeja de la zaranda

Malla suelta. Ajuste malla con el torque apro-piado ( 50 ft/lb )

Acumulacion de lodo en los bor- Los Vibradores no estan rotando Cambie la posicion de un cable des traseros de las mallas en direcciones opuestas. de alimentacion electrica

Mallas mal tensionadas. Ajuste la tension de las mallas.

ZARANDAS

Reglas y Cuidados Operacionales

Nunca haga By-pass en las zarandas.

En lo posible use siempre Mallas de tamizado fino.

Regule el flujo y monitorelas continuamente.

Ajuste el angulo para cubrir el 75 % de la longuitud de la malla (Beach)

Lleve inventario y control de las horas que se usan las mallas.

Turne las zarandas cuando halla viajes de tuberia para prolongar la vida de las mallas.

ZARANDAS

Reglas y Cuidados Operacionales

En stand by limpie las mallas y repare con silicona o masilla epoxica las partes rotas.

Cerciorese que los motores y el ajuste de los contrapesos enlos vibradores sean iguales.

Al transportar las zarandas ajuste los contrapesos de los vibradores a cero y use los seguros en los resortes.

ZARANDAS

Seleccion del numero de zarandas

'Simple' para operar.

Disponibilidad.

Si el tamizado de la malla es conocido, el punto de corte es predecible.

Capaz de procesar el volumen total de lodo circulado.

Facil de inspeccionar

Los solidos pueden ser removidos antes de cualquier degradacion mecanica.

VENTAJAS

ZARANDAS

ZARANDAS

Son costosas (compra y operacion).

Su montaje necesita gran espacio.

La inspecion de mallas del fondo en zarandas dobles son dificiles de inspeccionar.

Produce solidos humedos en su descarga .

DESVENTAJAS

Conclusion Final

LAS ZARANDAS SON PARTE ESENCIAL DEL

EQUIPO DE CONTROL DE SOLIDOS DE UN

TALADRO.

LAS ZARANDAS SONPARTE ESENCIAL DEL

EQUIPO DE CONTROL DE SOLIDOS DE UN

TALADRO.

ZARANDAS

MALLAS

1. Desarrollo de las mallas2. Punto de Corte3. Designacin de la malla4. Tipos de mallas4.1 Mallas tensionadas4.2 Mallas Pre-tensionada plana4.3 Mallas Pre-tensionadas piramidales5. Ajuste de las mallas6. Parmetros para la seleccin de mallas7. Tramados (Tejidos) comunes en las mallas8. Grados de Alambre9. rea Abierta de la malla10. Configuracin de la cubierta segn el tamao de la malla11. Curvas de eficiencia12. Taponamiento: Problema comn en la malla13. Reglas y cuidados operacionales

Desarrollo de las mallas

Las malas para zarandas han tenido un gran desarrollo desde la primera que se conocio, la cual no era mas sino una malla de corral de pollos.

Sin embargo, los principios no han cambiado e igual se usa alambres entretejidos con un tamizado a un cierto tamao de apertura.

Esto define el punto de corte de la malla o el tamao de slidos que la malla puede remover.

MALLASMALLAS

Punto de CorteLas partculas a la izquierda Las partculas a la izquierda de la curva representan los de la curva representan los slidos de menor tamao slidos de menor tamao retornados con el lodo.retornados con el lodo.

Las partculas a la derecha Las partculas a la derecha de la curva representan los de la curva representan los slidos removidos.slidos removidos.

El DEl D50 50 o punto de corte o punto de corte medio es definido como el medio es definido como el punto donde el 50% de punto donde el 50% de cierto tamao de slidos cierto tamao de slidos son y removidosson y removidos

MALLASMALLAS

Puntos de CortePuntos de CorteMALLASMALLAS

Designacion de la MallaDesignacion de la Malla Segn el API RP13 ha recomendado que todas las Mallas sean Segn el API RP13 ha recomendado que todas las Mallas sean identificados con la siguiente informacin: identificados con la siguiente informacin:

Nombre de la MallaNombre de la Malla

Potencial de separacin (d50,d16,d84)Potencial de separacin (d50,d16,d84)

Capacidad de flujo (Conduccin, rea total no vaca).Capacidad de flujo (Conduccin, rea total no vaca).

MALLASMALLAS

Tipos de Mallas

%Las variaciones en los tipos de mallas incluyen:

- Mallas Tensionadas

- Mallas Pre-Tensionadas- Mallas planas- Mallas piramidales

MALLASMALLAS

Mallas TensionadasSoporte y ajuste de las mallas Tensionadas

Hook Strip

Tension Bar

Support Stringers

Lug

Tension Bar

Screen

Overslung Method (Center High)

Underslung Method (Center Low)

Support StringersForm Fluid Channels

MALLASMALLAS

MallasMallas TensionadasTensionadas

Sin Soporte

Con Soporte

MALLASMALLAS

Tipo de MallaTipo de Malla PrePre--TensionadaTensionada : Plana: PlanaMALLASMALLAS

Tipo de MallaTipo de Malla PrePre--TensionadaTensionada : Piramidal: Piramidal

Nuevos desarrollos de Nuevos desarrollos de las formas de las mallas las formas de las mallas han tenido lugar.han tenido lugar.

El nuevo diseo incluye El nuevo diseo incluye una forma piramidal de una forma piramidal de la malla para dar un rea la malla para dar un rea superficial mas grande superficial mas grande para las dimensiones de para las dimensiones de la malla. la malla.

MALLASMALLAS

Ajuste de las mallas

Las Mallas Tensionadas cuentan con un sistema de tornillos para sostener la malla a la cubierta a la tensin indicada.

Las Mallas pre-tensionadas pueden ser ajustadas con tornillos pero muchas veces utilizan un sistema neumtico de ajuste. Este sistema permite hacer cambios de malla ms rpido y prevenir el dao de las mallas por un torqueinapropiado que pueda ser aplicado.

MALLASMALLAS

Ajuste Neumtico de mallasAjuste Neumtico de mallas PrePre--TensionadasTensionadas

Mallas Primarias

Cierre Neumtico

Cortes

MALLASMALLAS

Ajuste de mallasAjuste de mallas TensionadasTensionadas

MALLASMALLAS

Parmetros para la seleccin de mallas

- Tamao promedio de apertura- Depende del tipo de tejido y el calibre del

alambre- Capacidad

- Depende del tejido y la textura- Forma de la apertura- Refuerzo de la malla: Usualmente en las

mallas pre-tensionadas.- Tamao de la apertura- rea total de la superficie de la malla.

MALLASMALLAS

Tramados (Tejidos) comunes de MallaTramados (Tejidos) comunes de MallaAlgunos de los los tramados mas comunes Algunos de los los tramados mas comunes

disponibles en la industria petrolera son:disponibles en la industria petrolera son:

"" Tramado cuadrado plano ( Tramado cuadrado plano ( PSWPSWPSWPSWPSWPSWPSWPSW ))

"" Tramado rectangular plano ( Tramado rectangular plano ( PRWPRWPRWPRWPRWPRWPRWPRW ))

"" Tramado rectangular plano modificado ( Tramado rectangular plano modificado ( MRW MRW MRW MRW MRW MRW MRW MRW ))

"" El tramado cuadrado cruzado (El tramado cuadrado cruzado (TSWTSWTSWTSWTSWTSWTSWTSW) es usado para ) es usado para separa r granos tamao cuarzo en la industria minera.separa r granos tamao cuarzo en la industria minera.

"" El tramado holands plano (El tramado holands plano (PDWPDWPDWPDWPDWPDWPDWPDW) es usado ) es usado principalmente como tela filtro sus aperturas son principalmente como tela filtro sus aperturas son triangulares que no permiten pasar mucho flujo.triangulares que no permiten pasar mucho flujo.

MALLASMALLAS

Tramados (Tejidos) comunes de MallaTramados (Tejidos) comunes de Malla

PSWPSWPSWPSWPSWPSWPSWPSW

PRWPRWPRWPRWPRWPRWPRWPRW

MRWMRWMRWMRWMRWMRWMRWMRW

TSWTSWTSWTSWTSWTSWTSWTSW

PDWPDWPDWPDWPDWPDWPDWPDW

MALLASMALLAS

Grados del Alambre

- Grados Extra Fuerte Fuerte o Medio - Grado Comercial (MG) Comnmente

usado- Tensile Bolting Cloth (TBC) Usado a

menudo

- Grado Comercial (MG) proporciona una buena combinacin entre el rea abierta y la resistencia Tensores para el tamiz son frecuentemente menos usados debido al reducido espesor del alambre. Sin embargo, estos son encontrados en ciertos tipos de zarandas de alta capacidad como es el caso de las Thule VSM-100.

MALLASMALLAS

rea abierta de la MallaEs el rea efectiva de la malla por donde se hace el crivado (El rea adicional es ocupado por los alambres).Los siguientes son los tamaos de mallas (Tipo Pretensionada), punto de corte y rea abierta para mallas estndar Thule :

52 mesh - 338 - 48% rea Abierta84 mesh - 212 - 49% rea Abierta105 mesh - 162 - 45% rea Abierta120 mesh - 149 - 50% rea Abierta145 mesh - 112 - 41% rea Abierta165 mesh - 104 - 47% rea Abierta200 mesh - 87 - 46% rea Abierta230 mesh - 74 - 45% rea Abierta

MALLASMALLAS

Configuracin de la cubierta segn el tamao de malla

Las mallas mas gruesas debern ser aseguradas en la cubierta superior y las mallas mas finas en la cubierta inferior.

Si el tamao de la malla superior es muy fina el fluido puede caer en la segunda malla muy cerca del lado de la descarga de los slidos. Los slidos sern muy hmedos.

Si son usadas mallas de diferente tamao en el mismo nivel, la malla mas fina deber ser usada en el frente de la zaranda.

MALLASMALLAS

Los diferentes tamaos Los diferentes tamaos de malla darn de malla darn diferentes tamaos en diferentes tamaos en los slidos separadoslos slidos separados..

Mallas para las zarandas Mallas para las zarandas scalperscalper

(Para tamao cuarzo)(Para tamao cuarzo)

Mallas para las Mallas para las zarandas primariaszarandas primarias

(Finas)(Finas)

Configuracin de la cubierta segn el tamao de malla

MALLASMALLAS

Curvas de Eficiencia: Zarandas lineales

Particle sizes in microns

%

F

e

e

d

s

o

l

i

d

s

r

e

f

e

r

r

i

n

g

t

o

o

v

e

r

f

l

o

w

100 Mesh-Water base, 9 ppg 10 cps

120 Mesh-Oil base, 9 ppg 34 cps

120 Mesh-Water base, 9 ppg 10 cps

20 30 120 200 30040 50 100 160

100

40

80

20

60

0

MALLASMALLAS

Curvas de Eficiencia: Mallas piramidales

MALLASMALLAS

Taponamiento : Problema comn en la malla

El taponamiento puede El taponamiento puede ser originado por la ser originado por la acumulacin de slidos acumulacin de slidos en las aberturas de la en las aberturas de la malla. malla.

Una solucin es remover Una solucin es remover la malla y lavarla a la malla y lavarla a presin por la parte presin por la parte posterior. posterior.

La colocacin de mallas La colocacin de mallas mas finas puede permitir mas finas puede permitir el paso de los slidos el paso de los slidos sobre las aberturas sobre las aberturas , , si no si no es posible la colocacin es posible la colocacin de mallas mas gruesas. de mallas mas gruesas.

Taponamiento de la malla

MALLASMALLAS

% Nunca haga by-pass en las zarandas

% Siempre use el tamao de malla mas fino posible.

% Regule el flujo y monitoree las zarandas continuamente.

% Ajuste el ngulo de la zaranda de forma que el flujo cubra el 75% de la longitud de las malla.

% Registre las mallas en uso y las horas de trabajo de cada una. Mantenga el inventario actualizado.

% Durante los viajes para sacar tubera apague las zarandas para as prolongar la vida de las mallas. Durante los viajes para meter tubera no use todas las zarandas.

Reglas y cuidados operacionalesMALLASMALLAS

Reglas y cuidados operacionales% Prepare un plan para hacer el cambio de mallas. Debe

informar al ingeniero de lodos.

% Las reparaciones en las mallas pueden ser hechas con silicona o macilla epxica .

% Si mas del 20% del rea efectiva de la malla ha sido reparada, cmbiela por una nueva.

% Mantenga un registro de que tipos de mallas estn siendo usadas (Inventario).

% Para lodo OBM, lave las mallas con diesel a presin. No utilice agua.

% Mantenga las mallas usadas correctamente almacenadas (Horizontalmente) y marcadas.

MALLASMALLAS

100ATMOSFERICO

TIPO VACIO

DESGASIFICADORES

DESGASIFICADORES

1. Tipos de Desgasificadores

1.1 Desgasificadores de Tipo Atmosfrico

1.2 Desgasificadores de Tipo Vaco (Vacuum)

2. Instalacin y Operacin

3. Mantenimiento

Desgasificador La presencia de GAS en el lodo puede ser:

Daino para los equipos del taladro ( Corrosivo ), Un problema potencial de control de pozo, Letal si es toxico o inflamable.

Hay dos tipos de Desgasificadores:

! Desgasificadores Atmosfricos: Aceptable en lodos sin peso y baja viscosidad.

! Desgasificadores de Aspiracion (Vacio) : Son superiores a los Atmosfricos y muy usados en lodos pesados y alta viscosidad.

Bombas Centrifugas , hidrociclones y bombas del taladro pierden eficiencia si el lodo tiene corte de gas.

DESGASIFICADORES

El desgasificador debe ser instalado entre la trampa

de arena y los primeros hidrociclones (Desander).

Chequee la succin del desgasificador, sta no esta

excenta de taponamientos.

Siempre probar el desgasificador antes de iniciar

cualquier operacin de perforacin.

DESGASIFICADORES

Desgasificador

Desgasificador (Desgasificador (Tipo vacoTipo vaco))EntradaEntrada dede lodolodo

SalidaSalida dede lodo lodo desgasificadodesgasificado

BombaBomba de de vacovaco

DESGASIFICADORES

TUBO DE SUCCION

BOMBA DE VACIO

TUBO DE DESCARGA

DIAGRAMADIAGRAMA

DESGASIFICADORES

Desgasificador (Tipo vaco)

EntradaEntrada dede lodolodo

Platos SeparadoresPlatos Separadores

BombaBomba de de vacovaco

DESGASIFICADORES

DIAGRAMAOperacinOperacin de un de un desgasificadordesgasificador

EntradaEntrada dede lodolodo

BombaBomba dede

vacovaco

DESGASIFICADORES

Desgasificador (Desgasificador (Tipo AtmosfricoTipo Atmosfrico))

DESGASIFICADORES

DIAGRAMADESGASIFICADORES

Instalacin y Operacin Los degasificadores atmosfricos deben descargar

horizontalmente a travs de la superficie del tanque para que permita el rompimiento de las burbujas de gas.

Los tipo vaco deben descargar abajo de la superficie del lodo.

Para la operacin de los desgasificadores se usan, por lo general, bombas centrfugas (ms comerciales).

La bomba centrfuga debe suministrar la cabeza alimentadora necesaria. La ubicacin de la succinde esta centrifuga debe ser lo ms lejos de la succindel desgasificador.

Instalar un manmetro para controlar la cabeza alimentadora en el eductor.

DESGASIFICADORES

ZARANDAS

TRAM

PA DE

AREN

A

ENTRADA LODO CON CORTE DE

GAS

SALIDA LODO DESGASIFICADO

TANQ

UE D

E SU

CC

ION

InstalacinInstalacin

DESGASIFICADORES

Instalacin

DESGASIFICADORES

Instalacin y Operacin Proveer suficiente capacidad al desgasificador para tratar al menos

el total del volumen de la tasa de circulacin.

Los desgasificadores deben estar ubicados corriente abajo de las zarandas y corrriente arriba de cualquier equipo que requiera bomba centrfuga. El succionador debe estar ubicado corriente abajo del trampa de arena. Y su entrada cerca al fondo (1ft) del compartimiento (Bien agitado).

El flujo para igualar la succin y la descarga debe ser alta (Rebose visible). Igualacin baja no asegura el buen funcionamiento del proceso del gasificador.

DESGASIFICADORES

Sistema combinado Sistema combinado ((AtmosfricoAtmosfrico//vacovaco))

DESGASIFICADORES

LIMPIADOR DE LODO

DESARCILLADORDESARENADOR

HIDROCICLONES

1. Teora del Hidrocicln

2. Caractersticas del diseo

2.1 Dimetro del cono

2.2 Angulo del cono

2.3 Dimetro del vrtice

2.4 Parmetros de flujo

2.5 Cabeza de alimentacin

2.6 Tamao de las partculas

3. Parmetros ajustables

4. Unidades de los Hidrociclones

5. Eficiencia de separacin

HIDROCICLONES

&& El El lodo lodo se se alimenta por una bomba alimenta por una bomba centrifugacentrifuga, a , a traves traves de de una entrada una entrada que que lo lo envia tangencialmente envia tangencialmente en la en la camaracamara de de alimentacionalimentacion..

&& Una corta tuberia llamada tuberiaUna corta tuberia llamada tuberia deldelvortice forzavortice forza a laa la corrientecorriente en forma en forma dede remolinoremolino aa dirigirse hacia abajodirigirse hacia abajo enendirecciondireccion deldel verticevertice ((Parte delgadaParte delgadadeldel conocono).).

QUE SON?QUE SON?&& Son Son recipientes recipientes de forma de forma conica conica en en

los cuales los cuales la la energia energia de de presion es presion es transformada transformada en en fuerza centrifugafuerza centrifuga..

COMO TRABAJAN?COMO TRABAJAN?

HIDROCICLONES

&& La La fuerza centrifuga creada por este fuerza centrifuga creada por este movimiento movimiento del del lodo lodo en el en el cono cono forzan las particulas forzan las particulas mas mas pesadas pesadas hacia fuerahacia fuera contra la pared del contra la pared del conocono..

&& LasLas particulasparticulas masmas livianaslivianas sese dirigen dirigen hacia adentrohacia adentro yy arriba comoarriba como ununvortice espiralado que las lleva haciavortice espiralado que las lleva haciaelel orificioorificio de lade la descargadescarga o delo delefluenteefluente..

&& La La descarga descarga en el en el extremo extremo inferior inferior es es en forma de spray con en forma de spray con una ligera una ligera succionsuccion en elen el centrocentro

COMO TRABAJAN?COMO TRABAJAN?

HIDROCICLONES

&& SiSi la la concentraccionconcentraccion de de solidossolidos esesaltaalta, , talveztalvez no no hayahaya espacio espacio suficiente para suficiente para la la salida salida de de todos todos los solidoslos solidos. . Esto causa una Esto causa una condicion como descargacondicion como descarga dedecuerda cuerda

&& El El flujo flujo de de chorro chorro oo cuerdacuerda, , los los solidos solidos se se agrupan cerca agrupan cerca de la de la salida salida y y solamente las particulas solamente las particulas mas mas grandes saldran grandes saldran del del cono cono hasta tapar hasta tapar el el conocono..

&& Antes del Antes del taponamientotaponamiento la la velocidad velocidad de de salida salida sera sera lentalenta y y los los muchos solidos que muchos solidos que no no pueden pueden salir salir del del cono regresaran cono regresaran con el con el fluidofluido. (. (Desgaste parte Desgaste parte inf. Del inf. Del conocono).).

FLUJO DE CUERDAFLUJO DE CUERDA

HIDROCICLONES

TEORIA DEL HIDROCICLON Todos los hidrociclones utilizan la ley de Stokes

para alcanzar la separacion de solidos del lodo.

K x G x Dp (s -l)Vs =

Vs = velocidad de SeparacionK = Constante de Stokes G = Fuerza de Aceleracion Dp = Diametro de la Particulas = Densidad de Solidosl = Densidad del Liquido = Viscosidad del Liquido

HIDROCICLONES

Caracteristicas de diseo Las Variables de diseo que controlan el desempeo de

un hidrociclon son:

Diametro del Cono.

Angulo del Cono.

Longuitud del Cilindro.

Diametro de la entrada de alimentacion.

Diametro del vertice (underflow).

Vortice generado.

Material del Cono.

HIDROCICLONES

Dimetro del Cono Los conos con diametros grandes permiten manejar altos

galonajes, sin embargo la eficiencia de separacion y rendimiento es baja. La siguiente ecuacion nos da una aproximacion del puntode corte de un cono:

d50 = Punto de corte

Diametro del Cono Capacidad del cono d50Pulgadas GPM micrones

2 30 10 a 204 50 20 a 406 100 40 a 6012 500 60 a 80

HIDROCICLONES

Angulo del Cono Un pequeo angulo del cono generara una reducida

zona de arrastre. Esto significa que pocas particulas pequenas seran

arrastradas por el vortice generado obteniendosemejor punto de corte.

Sin embargo largos conos tienden a taparse muy facilmente.

DiDimetro de metro de entradaentrada& La eficiencia del cono es inversamente proporcional al diametro

de la entrada de alimentacion.& Por tanto un pequeo diametro mejorara el punto de corte. Sin

embargo el diametro debe ser lo suficiente para manejar el flujoal cono.

HIDROCICLONES

Diametro del Vertice El diametro del vertice determinara la humedad de

los solidos descargados:

Demasiado grande: Mucho liquido sera descargado.

Demasiado pequeo: Taponamientos pueden presentarsen.

Busque una descarga en Spray"

HIDROCICLONES

Vortice Generado

Este tendra que tener un diametro lo suficiente pequeo para facilitar una entradasuave de fluido en el cono.

Sera lo suficiente grande para manejar la cantidad liquida.

Un Vortice demasiado pequeo generarasolidos muy humedos.

HIDROCICLONES

Parmetros de Flujo Los parmetros de flujo que afectan la eficiencia del hidrocicln son:

Galonaje .

Velocidad tangencial

Cabeza de alimentacion

Estos parmetros son controlados por la bomba centrifuga que alimenta el

hidrocicln.

Una optima cabeza de alimentacin es uno de los factores para una ptima

descarga del cono.

Lo optimo es una descarga en spray, lo cual implica que hay una buena

remocin de solids con minima prdida de fluido.

HIDROCICLONES

Eficiencia de la Separacin

La eficiencia de separacin del hidrocicln dependede cuatro factores:

Parmetros de diseo del Hidrocicln Dimetro/Longuitud/entrada/Vertice, etc..

Parmetros de Flujo Cabeza de Alimentacin

Propiedades del Fluido- Viscosidad.

Propiedades de las Particulas - Densidad.

HIDROCICLONES

Cabeza de alimentacinSe calcula como:

P = 0.052 x Mw x H

P = Presin de alimentacin a la entrada del cono (psi).Mw = Densidad del Lodo (ppg).H = cabeza de alimentacin * (Pies).

*Normalmente 75 ft de cabeza.

% Una deficiencia de P cabeza reduce la velocidad del fluido dentro del cono y afecta la eficiencia de separacin (descarga de soga).

% Un exceso de P cabeza puede causar desgaste prematuro y aumentarlos costos de mantenimiento (cortes muy secos-taponamientos)

% Manipulando el dimetro del fondo del cono se puede remediar el exceso o deficiencia de cabeza.

HIDROCICLONES

Parmetros de flujo

Las propiedades del fluido que tienen un impacto directo en la operacion de un Hidrociclon son:

Viscosidad - Factor ms importante.

Densidad

HIDROCICLONES

Tamao y Forma de las Particulas Las caracteristicas de las particulas juegan un papel importante en la

eficiencia de la separacion. Estas incluye:

Tamao y forma de las particulas

Densidad de las particulas

Concentraccion de solidos

La forma influye en el comportamiento de asentamiento. Particulas de forma rectangular debido a su altos coeficientes de friccion se asentaran mas despacio que particulas cilindricas.

La concentraccion Volumetrica de solidos generan varias problemas de asentamiento como:

Incremento de la Viscosidad.

Interferencia entre particulas.

Saturacion de solidos.

HIDROCICLONES

Parametros Ajustables! Solo el diametro del apice o

vertice del cono puede ser ajustado para obtener un descarga en forma de spray.

! Si el hidrociclon esta en buenas condiciones y la operacion es aun muy pobre entonces puede existir problemas en la bomba centrifuga designada para el hidrociclon:

- Impeller esta bloqueado,deteriorado o no es el eloptimo.

- Las lineas de succion odescarga estan bloqueadas parcialmente.

- Etc

HIDROCICLONES

Desarenadores Los desarenadores son usados en lodos con poco peso para separar particulas tamao arena de 74 micrones o mas grandes.

En lodos pesados no es muy recomendable usar este equipo debido a que la densidad de la barita es sustancialmente mas alta que la de los solidos perforados.

Los hidrociclones separan solidos deacuerdo a su densidad.

El punto de corte de estos hidrociclones aproximadamente esta entre 50 a 80 micrones.

HIDROCICLONES

La funcion principal del desander es eliminar solidos que a los equipos siguientes le puedan causar taponamientos o mal desempeo (Desilter,centrifugas), es por ello que su capacidad de procesamiento (Tamao yNumero de conos) debe ser 30 a 50 % mas que la circulacion usada.

DesarenadoresDesarenadores

El desarrollo y optimo uso de las zarandas (con mallas finas) han eliminado el uso de este equipo, sin embargo, cuando en casos (Diametros grandes y altas ratas de perforacion) en que las zarandas no pueden separar hasta 100 micrones (uso de mallas 140) estos son usados.

La descarga de este equipo es muy seca y abrasiva, por ello debe ser desechada, sin embargo, en lodos costosos (base aceite, polimeros, etc) cuando es necesario recuperar la fase liquida, esta descarga puede ser dirigida hacia una shaker con malla minimo 200 (punto de corte 74 micrones).

HIDROCICLONES

DesarenadoresDesarenadores

Este equipo debe ser instalado despues del desgasificador y antes del desilter. El lodo de alimentacion debe ser tomado del tanque donde descarge el desgasificador. Su descarga debe ser en el tanque contiguo a su succion.

Debe existir una equalizacion entre los tanques del desander, por ello es recomendable contar con una valvula que comunique ambos tanques.

HIDROCICLONES

Desarcilladores Los conos de los desarcilladores son fabricados en una gran variedad de tamanos, en un rango de 2 6 pulgadas.

Gran cantidad del tamao de particula de la barita se encuentra en el rango de Limo es por esta razon que en lodos densificaods no es muy recomendable el uso de los desarcilladores.

Son usados para separar solidos perforados en un rango de 12 a 40 micrones.

El desarcillador difiere del desander en el tamao de los conos y punto de corte pero su funcionamiento es igual.

HIDROCICLONES

Los desarcilladores son usados en lodos densificados cuando su desague (Underflow) posteriormente pueda ser procesada por las centrifugas o por una zaranda.

La operacion de este equipo igualmente depende de una bomba centrifuga. El lodo debe ser succionado del tanque que descarga el desarenador y su descarga procesada en el tanque contiguo.

DesarcilladoresDesarcilladores

HIDROCICLONES

Debe existir una equalizacion entre los tanques del desilter, por ello es recomendable contar con una valvula que comunique ambos tanques.

DesarcilladoresDesarcilladores

Nunca el lodo para alimentar al desilter debe ser del tanque donde se adicionan los quimicos del lodo.

HIDROCICLONES

Ventajas - Operacion Simple facil mantenimiento Barato No tienen partes moviles. Su operacion permite reducir costos, pues es reducido

el desecho de lodo. Incrementan la vida de la broca y aumantan las ratas

de perforacion.

Desventajas

- Las propiedades del lodo afectan su desempeo. - Su operacion genera degradacion de los solidos

Uso de bomba centrifuga.

HIDROCICLONES

Desventajas- Voluminoso.

Los puntos de corte generados se pueden obtenercon optimas zarandas.

La descarga solida es bastante humedad. No puede usarse en lodos con fase liquida costosa.

Requieren correctos tamao de bomba.

Sus conos facilmente se tapan.

El mal funcionamiento de sus conos generan excesivas perdidas de lodo.

HIDROCICLONES

Marcas Comunes

Demco. Pioneer/Geolograph (Economaster). Baroid. Sweco. Oiltools. Swaco (Bajo y alto Volumen). Brandt. Chimo. Krebs.

HIDROCICLONES

Reglas Operacionales

No haga By-pass en las shakers. Este mal habito origina taponamiento en los hidrociclones.

El numero de conos debe ser el suficiente para manejar la totalidad de la circulacion.

Use el desander cuando en las zarandas no pueda usar mallas mayores a140 (Punto de corte 100 micrones).

No use la misma bomba centrifuga para alimentar el desander y desilter. Cada unidad debe tener su propia bomba.

Las centrifugas o los mud cleaner pueden ser usados para procesar el desagues de los hidrociclones.

Entre pozos o en periodos de stand by largos limpie los manifolds de los hidrociclones. Chequee el desgaste interior de los conos.

HIDROCICLONES

Reglas Operacionales Chequee continuamente el funcionamiento de los conos. Los

conos de los desarcilladores se tapan mas facilmente que el de los desarenadores. Use una varilla de soldar para destaparlos.

La succion de las bombas centrifugas deben tener la longuitud menos posible. No juege con los diametros de la tuberia, use diametros contantes de acuerdo con las especificaciones de la bomba.

La descarga de las bombas centrifugas deben tener una longuitud maxima de 75 evitando usar la menos cantidadde accesorios posibles (Codos,Tees,etc), para evitar muchas perdidas por friccion.

Ubique un medidor de presion en la linea de alimentacion de los manifolds, para determinar rapidamente si la cabezasuministrada por la bomba es la correcta.

HIDROCICLONES

Reglas Operacionales

No permita usar conos con vertices o entradas tapadas.

Presin de trabajo (Regla de la mano derecha):

Desarenador: 35 psi o 4 veces la densidad del lodo

Desarcillador: 40 psi o 4.5 veces la densidad del lodo

HIDROCICLONES

Falla / Averia Posible causa Uno o mas conos no estan descargando-otros O.K. Bloqueado en la entrada del alimentador o a la

salida-remueva el cono y limpie las lineas.

Algunos conos perdiendo lodo entero en una co- Flujo de regreso de derrame en manifold, la entrada rriente. al cono tapada.Alta perdida de lodo,figura cnica en alguno conos- Velocidad baja al ingreso debido al bloqueo parcial otros normal. de la entrada o cuerpo del cono.

Repetido bloqueos de los vrtices. Las aperturas del desage muy pequeas. By-pass en Za-ruido al operar. randas o mallas rotas.

Altas prdidas de lodo, corriente debil,figura cnica. Bajo cabeza de alimento -chequee por obstruccion, Tamano de bomba y rpm,valvula parcialmente cerrada.

La descarga del cono no es uniforme, cabeza del Gas o aire en el lodo de la centrifuga, lineas de succion alimentador variando. de la de lacentrifuga muy pequenas.Baja vida del Impeller. Cavitacion en la bomba - Taza de flujo muy altas - nece-

sita lineas mas largas.Linea de succion bloqueada - Chequear obstrucciones.

Conos descargando una pesada corriente moviendose Los conos estan sobrecargados - usese un tamano de lentamente. vertice mas grande, insuficientes conos para manejar la

cantidad de solidos en el lodo. By-pass en equipos corriente arriba.

Altas perdidas de lodo. Apertura inferior muy grande - Ajuste el vertice del cono.Considere bombear el desague hacia las centrifugas o hacia una zaranda.

Continuamente se apaga la bomba centrifuga. Aumento del amperaje de la capacidad nominal de la bomba - Nivel de lodo por debajo de la succion - entrada de aire en la succion. Caballos de fuerza por encima de la capacidad del motor. Chequear taponamientos en lineas de descarga o uso adicional de la entrega normal de lodo (Tee's).

HIDROCICLONES

MUD CLEANER

3 EN 1

MUD CLEANER

MUD CLEANER

1. Instalacin y operacin

2. Mantenimiento

3. Aplicacin

4. Ventajas y desventajas

5. Tres en uno

Mud CleanerMudcleaner o Limpiador Mudcleaner o Limpiador de lodo es basicamente de lodo es basicamente una combinacion de un una combinacion de un desilter colocado encima desilter colocado encima de un tamiz de malla fina y de un tamiz de malla fina y alta vibracion( zaranda ).alta vibracion( zaranda ).

El proceso remueve los El proceso remueve los solidos perforados tamasolidos perforados tamao o arena aplicando primero el arena aplicando primero el hidrociclon al lodo y hidrociclon al lodo y posteriormente posteriormente procesando el desague de procesando el desague de los conos en una zaranda los conos en una zaranda de malla fina.de malla fina.

MUD CLEANER

Derrick Mud CleanerDerrick Mud Cleaner

Segun especificaciones Segun especificaciones API el 97 % del tamaAPI el 97 % del tamao de o de la barita es inferior a 74 la barita es inferior a 74 micrones y gran parte de micrones y gran parte de esta es descargada por esta es descargada por los Hidrociclones los Hidrociclones (Desilter /Desander). El (Desilter /Desander). El recuperar la barita y recuperar la barita y desarenar un lodo desarenar un lodo densificado es la densificado es la principal funcion de un principal funcion de un limpiador de lodos o Mud limpiador de lodos o Mud cleaner.cleaner.

Mud Cleaner

MUD CLEANER

Mud Cleaner El proposito del mud-cleaner es tamizar

la descarga inferior de los (underflow) hidrociclones para:

Recuperar la fase liquida. Recuperar la barita descartada. Producir relativamente cortes mas

secos.

MUD CLEANER

Mud Cleaner El tamao de malla usado normalmente varia entre

100 y 200 mesh (325 mesh raramente usada debido a taponamiento y rapido dao de la malla)

La descarga limpia de los conos (overflow) y el fluido tamizado por las mallas (underflow) es retornado al sistema activo.

Los parametros que pueden ser ajustadas durante la normal operacion de un mud-cleaner son los siguientes: Cantidad de conos. Tamao / tipo de cono Tamano de la malla. Velocidad de vibracion.

MUD CLEANER

Tamao de la malla usadas en los Mud CleanerTamao de la malla usadas en los Mud Cleaner

MUD CLEANER

Aplicaciones La principal aplicacion del limpiador de lodo es para sistemas de

lodo liviano donde la fase liquida es cara o ambientalmente no muy manejable (OBM).

En sistemas de lodo pesado el costo de barita perdida es considerable y es por ello que se deben tener en cuenta su uso.

El mud cleaner no remueve finos ni ultrafinos, parte de su descarga debe ser procesada por centrifugas.

La descarga de los hidrociclones pueden ser bombeada hacia una zaranda para alcanzara el mismo resultado que un Mud Cleaner. Esto se debe hacer solo si hay suficientes zarandas.

Todas las obsrevaciones operacionales y mantenimiento de las zarandas y de los hidrociclones son aplicables a los Mud Cleaner.

MUD CLEANER

Tipos y Marcas Existen dos tipos de Mud Cleaner disponibles: unidades

rectangulares y circulares. Las mas frecuentemente usadas son:

Rectangular:

Baroid SE-16.

Thule VSM-200.

Circular:

Sweco.

Swaco.

Oiltools.

MUD CLEANER

Ventajas

Las ventajas de los mud-cleaners son:

Recuperar la fase liquida costosa (ej. Diesel) y algo de la barita descartada por los hidrociclones.

Produce relativamente cortes mas secos. Facil de operar. Es una unidad Compacta.

MUD CLEANER

Desventajas

Recicla solidos finos a traves de sus mallas.

Descarga Barita con los cortes.

Capacidad Limitada.

Degradacion de los solidos producido en la succion y entrega de la bomba centrifuga usada para su alimentacion.

Separacion en parte depende de los conos. Desempeo (normalmente pobre).

Requiere para su operacion de una bomba centrifuga.

MUD CLEANER

TRES EN UNOTRES EN UNO

Es una adaptacion Es una adaptacion de tres equipos en de tres equipos en uno uno (Zaranda,Dsilter y (Zaranda,Dsilter y desander).desander).

Se usa cuando hay Se usa cuando hay poca disponibilidad poca disponibilidad de espacio.de espacio.

MUD CLEANER

TRES EN UNOTRES EN UNO

3 en 1 Brandt

MUD CLEANER

CENTRIFUGAS DECANTADORAS

CENTRIFUGA DECANTADORA

OPERACIN DUAL DE CENTRIFUGAS

CENTRIFUGA VERTICAL

1. Introduccion2. Separacion por sedimentacion3. Separacion centrifuga4. Principales componentes5. Principios de Operacin6. Desempeo de las centrifugas7. Velocidad de las centrifugas8. Velocidad de transporte de los slidos9. Aplicaciones9.1 Centrifugas de Baja Velocidad9.2 Centrifugas de Alta Velocidad9.3 Operacin Dual de Centrifugas Lodo no densificado9.4 Operacin Dual de Centrifugas Lodo densificado9.5 Operacin para deshidratacin de lodos9.6 Centrifugas Verticales Secadoras de cortes


1. Introduccin

- Separacin de los slidos de la fase liquida, que no han sido removidos ni

por las zarandas ni los hidrociclones.

- Consiste en: - Un recipiente de forma cnica o bowl, rotando sobre su eje a diferente

velocidad (Entre 1,200 y 4,000 rpm).

- Un sin fin o conveyor ubicado dentro del bowl gira en la misma direccin

del bowl generando una velocidad diferencial respecto al mismo entre 18 y

90 rpm.

- La velocidad diferencial permite el transporte de los slidos por las paredes

del bowl en donde los slidos han sido decantados por la fuerza centrifuga.

- El xito de la operacin depende de su trabajo continuo, la capacidad para

descargar slidos relativamente secos y alcanzar una alta eficiencia de

separacin.


Diagrama General de las Centrifugas


% La separacion de los solidos de un liquido utilizando un tanque de sedimentacion abierto.

% El fluido cargado de solidos entra por un extremo y sale por el otro.

% El tiempo de viaje del punto de entrada al punto de salida permite que los solidos mas grandes se sedimenten a una profundidad que afecta su separacion,

% La separacion entre los solidos y los liquidos se produce basicamente por:

- La diferencia de densidad entre el solido y el liquido

- La fuerza de gravedad

- El tiempo

% Las diferencias de densidad, la gravedad y otros factores que controlan este proceso estan definidos por la LEY DE STOKES

2. Separacion por sedimentacin


De acuerdo con la Ley de Stokes, la velocidad de sedimentacion es afectada por:

- El diametro de las particulas- La viscosidad del fluido- La diferencia de densidad entre las particulas y el liquido

y en donde, la variable mas significativa es el diametro de las particulas

LEY DE STOKES

V = (1.55 x 10-7)xD2x(Pp Pl)gu

En donde: V = Velocidad de sedimentacion (ft/min)D = Diametro de las particulas (micrones)Pp= Densidad de las particulas (ppg)Pl = Densidad del liquido (ppg)u = Viscosidad (cps)g = Aceleracion gravitacional (32.2 ft/seg2)


FUERZA G = D x rpm2 x 0,0000142

en donde, D = diametro del bowl (in)rpm = velocidad del bowl

Por tanto, los solidos que necesitan horas o dias para separarse por sedimentacion, pueden separarse en segundos con una centrifuga, y el punto de corte en la separacion centrifuga depende de la fuerza G y del tiempo.

3. Separacin centrfuga

% Basada en el principio de la acelaracion centrifuga para aumentar la fuerza de gravedad o fuerza G

% Cuando un objeto se hace girar alrededor de un eje, la gravedad aumenta de un G en el eje de rotacion a cierta fuerza G maxima de la perifaria del objeto.


4. Principales componentes de las centrfugas

MOTOR ELCTRICOBOWL

TUBO DE ALIMENTACIN

CONVEYOR

GEAR BOX

COMPONENTES PARA LA DESCARGA DE LQUIDOS


% Los solidos son separados por grandes fuerzas centrifugas , las cuales son generadas por la rotacion del bowl.

% El fluido libre de slidos es descargado desde el deposito en el otro extremo del bowl.

5. Principios de Operacion

PROFUNDIDADESTANQUE

TUBO DEALIMENTACION

COMPUERTASDE LIQUIDO

ESTANQUE PLAYA

DISTANCIAENTRE-ASPAS

(PITCH)

DESCARGASOLIDA

% El conveyor gira a una velocidad menor creando una velocidad diferencial que permiten la acumulacion de los solidos hacia las paredes del bowl y su descarga por los los extremos del mismo.


6. Desempeo de las centrfugas

Los siguientes son los parametros que determinan el desempeno de las centrifugas:

% La fuerza G, la cual depende de el diametro y la velocidad del bowl.

% La viscosidad del fluido

% La rata de procesamiento

% La profundidad del deposito

% La velocidad diferencial entre el bowl y el conveyor

% La posicion del tubo de alimentacion de la centrifuga


Dependiendo del tipo de centrifuga, los ajustes de funcionamiento se pueden hacer:

% Mecanico: Se necesita detener la maquina y el empleo de herramientas

% Electrico: Utiliza motores de frecuencia variable. Se realizan en el panel de control

% Hidraulico: Utiliza una transmicion hidraulica. Se realizan en el panel de control.

% Los siguientes son las cinco formas de ajustar el funcionamiento de las centrifugas:

% La velocidad del bowl.% La velocidad diferencial entre el bowl

y el conveyor% La profundidad del deposito% La posicion del tubo de alimentacion% La rata de procesamiento


7. Velocidad de las centrfugas

El ejemplo para los modelos de las centrifugas SWACO, las velocidades de operacion son:Velocidad del Bowl Fuerza G

1900 rpm 7202500 rpm 12503200 rpm 2100

Los cambio de velocidad se alcanzan al cambiar las correas y la posicion de las poleas

8. Velocidad de transporte de los slidos

Hace referencia a la velocidad a la cual se extraen los solidos de la centrifuga. Esta depende de:

% La velocidad relativa del bowl% La distancia de separacion de los alabes


9. Aplicacin de las centrfugas decantadoras

Centrifuga de Baja Velocidad# Los parmetros de operacin normal son:

Velocidad del bowl 1250 - 2500 rpmProfundidad del deposito 2.1 pulgadasRata de Alimentacin Puede variarVelocidad diferencial 23 44 rpmTubo de Alimentacin Completamente introducido

# Recupera la barita mientras descarta los slidos perforados, para fluidos densificados.

# Contribuye al control de la viscosidad plstica del lodo.

# Descarta los slidos perforados para los fluidos no densificados. Se puede aumentar la velocidad del bowl y as obtener un punto de corte mas fino.


Centrifuga de Alta Velocidad# Los parmetros de operacin normal son:

Velocidad del bowl 2500 - 3400 rpmProfundidad del deposito 2.1 pulgadasRata de Alimentacin Puede variarVelocidad diferencial Debe ser mnimaTubo de Alimentacin Completamente introducido

# Para lodos no densificados, descarta y controla los slidos del lodo. Se requiere mxima fuerza G para obtener un punto de corte mas fino.

# Recupera el liquido del efluente de la centrifuga de baja velocidad, en configuraciones duales, permitiendo recuperar fluidos que pueden ser muy costosos.

# Deshidratacin del lodo con la ayuda de agentes floculantes (Proceso de dewatering),


Operacin Dual de Centrifugas Lodo no Densificado


Operacin Dual de Centrifugas Lodo Densificado

1 2 3 4 5 6 7

Centrfuga 414 Centrfuga 518 Bomba de Alimentacin de la Centrifuga Bomba de Alimentacin del Desander Tolva para recuperacin de barita Boquilla para la recuperacin de barita Catch Tank para la fase Liquida

A B C D E F G H J

Alimentacin de la centrifuga 414 Alimentacin de la centrfuga 518 Alimentacin Centrifuga 518 desde sistema (Opcional) (O ti l)Descarga de slidos Centrifuga 414 (Opcional) Retorno de Barita al Sistema Activo Efluente al Sistema Activo Descarga de slidos Centrifuga 518 Dilucin alimentacin de la centrifuga 414 Fase Liquida de las Centrifugas

Layout General Configuracin dual de Centrfugas - Serie

1

2

3

3

4

5 6

7 A

B

C

D E

F

G

H

J J


Operacin para deshidratacin de lodos


Centrifugas Verticales Secadora de CortesGeneralidades

% Utilizada en operaciones con lodos sinteticos o base aceite

% Reduce el contenido de aceite en los cortes

% Reduce la cantidad de desechos generados durante las operaciones de perforacion

% Recupera fluidos de perforacion Caractersticas

% Buen desempeo ambiental. % Mejora la recuperacion de fluidos de

perforacion. % Seguridad% Facil instalacion% Ventajas operacionales% Facil mantenimiento


Centrifugas Verticales Secadora de Cortes

Funcionamiento % Incorpora alta velocidad a una

centrifuga de canasta vertical logrando una maxima separacion solido / liquido a unos altos volumenes de procesamiento.

% Los solidos humedos entran por el tope de la centrifuga.

% Los solidos secos salen por el fondo de la centrifuga.

% El fluido de perforacion es recuperado por las ventanas laterales.


BOMBAS CENTRIFUGAS

PRINCIPIOS DE OPERACION Y SELECCION DE

TAMAO

BOMBAS CENTRIFUGAS

1. Componentes de una bomba centrifuga

2. Medicin, Utilizacin y Control de la Energa de una Bomba

3. Cavitacin

3.1 Cavitacin por succin

3.2 Cavitacin por descarga

4. Relacin entre presin y altura de un liquido

5. Carga expresada como Aceleracin Centrfuga

6. Seleccin del Tamao de una Bomba

7. Diseos de Succin

8. Curvas de Desempeo de una Bomba

9. Leyes de Afinidad

10. Aplicaciones de las Bombas Centrifugas

BOMBAS CENTRIFUGAS

Los dos principalescomponentes de unabomba centrifuga son la rueda impulsora ( impeller) y la carcaza (Voluta).

El impeller produce una velocidad en el liquido y la voluta forza el liquido para descargarse de la bomba convertiendo la velocidad a presion.

Componentes de una Bomba CentrifugaComponentes de una Bomba Centrifuga

ImpellerImpellerImpellerImpeller

VolutaVolutaVolutaVoluta

BOMBAS CENTRIFUGAS

La energLa energa de la bomba centrifuga se mide en la a de la bomba centrifuga se mide en la forma de forma de cargacarga producida usando producida usando piespies como unidad.como unidad.

La carga producida es la La carga producida es la altura verticalaltura vertical (pies) sobre (pies) sobre la cual una bomba hace subir el fluido dentro de un la cual una bomba hace subir el fluido dentro de un tubo vertical, antes de consumir toda su energtubo vertical, antes de consumir toda su energa.a.

Una vez que se logra la carga max. (Pies), se Una vez que se logra la carga max. (Pies), se consume la energconsume la energa total producida por las bombas.a total producida por las bombas.

NingNingn fluido adicional saldrn fluido adicional saldr por la descarga de la por la descarga de la bomba.bomba.

MEDICION DE LA ENERGIA DE LA BOMBAMEDICION DE LA ENERGIA DE LA BOMBA

BOMBAS CENTRIFUGAS

" La carga (pies) debida a la energLa carga (pies) debida a la energa de la bomba se a de la bomba se consume de dos (2) maneras:consume de dos (2) maneras:

AspiracionAspiracion--movimiento vertical del fluido.movimiento vertical del fluido.

Aumenta segAumenta segn la alturan la altura

FricciFriccin n -- resistencia del fluido al flujo a travresistencia del fluido al flujo a travs de la s de la tubertubera, las conexiones y las toberas (requisito de la a, las conexiones y las toberas (requisito de la aplicaciaplicacin)n)

Aumenta segAumenta segn el rendimiento de la bomba(GPM)n el rendimiento de la bomba(GPM)

UTILIZACION DE LA ENERGIA DE LA BOMBAUTILIZACION DE LA ENERGIA DE LA BOMBA

BOMBAS CENTRIFUGAS

" DespuDespus de ser encendidas, las bombas centrifugas s de ser encendidas, las bombas centrifugas seguirseguirn bombeando un volumen creciente hasta que n bombeando un volumen creciente hasta que se logre la se logre la carga mcarga mximaxima (pies) a trav(pies) a travs de la s de la aspiraciaspiracin y friccin y friccinn, si no la bomba comenzara a , si no la bomba comenzara a cavitar.cavitar.

La cavitaciLa cavitacin ocurre cuando esta saliendo mas fluido n ocurre cuando esta saliendo mas fluido del que esta entrando.del que esta entrando.

""Las bombas centrifugas deben ser del tamaLas bombas centrifugas deben ser del tamao o adecuado para la aplicaciadecuado para la aplicacin especifica en que sern especifica en que sern n usadas, si no, la energusadas, si no, la energa producida sera producida ser incorrecta, incorrecta, causando resultados indeseables.causando resultados indeseables.

CONTROL DE LA ENERGIA DE LA BOMBACONTROL DE LA ENERGIA DE LA BOMBA

BOMBAS CENTRIFUGAS

CAVITACIONCAVITACIONCavitacionCavitacion por Succionpor SuccionLa La cavitacioncavitacion porpor succionsuccion ocurreocurre cuandocuando la la succion succion de lade la bombabomba estaesta bajobajo condicionescondicionesde de bajabaja presionpresion o alto o alto vacio donde vacio donde el el liquido liquido pasa pasa a vapor en la a vapor en la punta punta u u ojo ojo del impeller del impeller de la de la bombabomba. . Este Este vapor vapor es llevado sobre es llevado sobre la la parte parte de la de la descarga descarga de la de la bomba donde bomba donde no no es es mas mas grande grande el el vacio vacio y y es nuevamente es nuevamente comprimido comprimido a a liquido por liquido por la la alta presion alta presion de de descargadescarga. . Esta accion Esta accion de implosion de implosion ocurre ocurre violentamente violentamente y y ataca ataca la la cara cara del impeller. del impeller.

Un impeller Un impeller que que ha ha sido operado bajo sido operado bajo la la condicion condicion de de cavitacion por succion tiene cavitacion por succion tiene grandes trozos grandes trozos de material de material removido removido de de su su cara causando falla prematura cara causando falla prematura de la de la bombabomba. .

BOMBAS CENTRIFUGAS

Cavitacion por DescargaCavitacion por DescargaLa La cavitacion por descarga ocurre cuandocavitacion por descarga ocurre cuando la la descarga descarga de la de la bomba es extremadamente altabomba es extremadamente alta. La . La alta alta presionpresion de de descarga causa que descarga causa que la la mayoria mayoria del del fluido fluido circule dentro circule dentro de la de la bomba bomba en en vez vez de ser de ser descargadodescargado. . A A medida que medida que el el liquido fluye alrededor liquido fluye alrededor del impeller del impeller este pasa este pasa a a traves traves de la de la pequena tolerancia entre pequena tolerancia entre el el impeller y el impeller y el corte corte de de agua agua de la de la bomba bomba a a una una velocidad extremadamente altavelocidad extremadamente alta. . Esta velocidad causaEsta velocidad causaun un vacio que vacio que se se desarrolla desarrolla en el en el corte corte de de agua agua similar similar a lo a lo que ocurre que ocurre en un en un venturi venturi y el y el liquido liquido se se convierte convierte en vapor. en vapor. Una bomba que Una bomba que ha ha sido operada bajo estas sido operada bajo estas condiciones presenta condiciones presenta unun desgaste prematurodesgaste prematuro enen las las aspas aspas del impeller y en eldel impeller y en el cortecorte de de aguaagua de lade la bombabomba. .

AdicionalmenteAdicionalmente, a , a las condicinones las condicinones de de alta presionalta presion, , se se pueden presentar danos prematuros pueden presentar danos prematuros en el en el sello sello mecanico mecanico y y las balineras las balineras y y bajo condiciones extremas bajo condiciones extremas se se rompera rompera el el eje eje del impeller. del impeller.

CAVITACIONCAVITACION

BOMBAS CENTRIFUGAS

La carga se mide en pies, y segLa carga se mide en pies, y segn la densidad del n la densidad del fluido, se convierte en la presifluido, se convierte en la presin mn mxima(Psi) en la xima(Psi) en la descarga de la bomba.descarga de la bomba.

Luego la presiLuego la presin disminuirn disminuir continuamente hasta continuamente hasta "0"PSI, seg"0"PSI, segn la aspiracin la aspiracin y la friccin y la friccin, hasta que el n, hasta que el fluido salga del sistema.fluido salga del sistema.

P = 0.052 x P = 0.052 x Densidad Densidad (ppg) x (ppg) x CargaCarga (Pies)(Pies)

Carga Carga == Altura Altura de la de la columna columna del del fluidofluido (Pies).(Pies).PP == PresionPresion dede alimentacionalimentacion a laa la entradaentrada deldel conocono ((psipsi).).o.o52 o.o52 == Factor de conversion Factor de conversion

Relacion entre la Presion y la altura de un Liquido (Carga) Relacion entre la Presion y la altura de un Liquido (Carga)

BOMBAS CENTRIFUGAS

70 ft de 70 ft de cabezacabeza Diesel = 26.9 psiDiesel = 26.9 psi

AguaAgua = 30.3 psi= 30.3 psi

Lodo12.5 ppg = 45.5 psiLodo12.5 ppg = 45.5 psi

0 psiRelacion entre la Presion y la altura de un Liquido (Carga) Relacion entre la Presion y la altura de un Liquido (Carga)

EjemploEjemploEjemploEjemploCual esCual es lala presionpresion dededescargadescarga aa una una cabezacabeza de 70de 70 sisi sesebombeabombea::

AguaAgua (8.33 ppg)(8.33 ppg)

Diesel (7.4 ppg)Diesel (7.4 ppg)

LodoLodo (12.5 ppg)(12.5 ppg)

BOMBAS CENTRIFUGAS

12 Impeller12 Impeller

V = V = VelocidadVelocidad del Impeller (pies/del Impeller (pies/SegSeg))g = g = Fuerza GravitacionalFuerza Gravitacional = 32.2 ft / sec = 32.2 ft / sec 22

SUCCIONSUCCION

130 ft of Head130 ft of Head

CargaCarga = 91.6 = 91.6 2 2 (2 x 32.2)(2 x 32.2)CargaCarga = 130.2 ft= 130.2 ft

Carga expresada como aceleracion CentrifugaCarga expresada como aceleracion Centrifuga

VV22CargaCarga (Pies)(Pies) =

2g2gVV22

CargaCarga (Pies)(Pies) = 2g2g

V = (rpm V = (rpm 60)60) x (x (diametrodiametro ((pulgpulg) ) 12) 12) x x VV = (1,750 = (1,750 60) x (12 60) x (12 12) x (3.1416)12) x (3.1416)VV = (29.17) x (1) x (3.1416) = 91.6 ft / sec= (29.17) x (1) x (3.1416) = 91.6 ft / sec

1,750 rpm Motor1,750 rpm Motor

EjemploEjemploEjemploEjemplo

Al Al aumentar los aumentar los RPM y el RPM y el diametro diametro de la de la tuberia tuberia se se aumenta aumenta la la cargacarga

BOMBAS CENTRIFUGAS

Carga (Pies) & Presion (Psi)Carga (Pies) & Presion (Psi)

La carga (Pies) solo depende de la Velocidad y del La carga (Pies) solo depende de la Velocidad y del diametro de la rueda movil (impeller).diametro de la rueda movil (impeller).

La densidad del fluido aprece en forma de presion La densidad del fluido aprece en forma de presion (Psi).(Psi).

La presiLa presin mn mxima sera observada en la descarga de xima sera observada en la descarga de la bomba y disminuira hasta cero cuando se logra la la bomba y disminuira hasta cero cuando se logra la maxima carga. maxima carga.

Luego la presiLuego la presin disminuirn disminuir continuamente hasta continuamente hasta "0"PSI, seg"0"PSI, segn la aspiracin la aspiracin y la friccin y la friccin, hasta que El n, hasta que El fluido salga del sistema.fluido salga del sistema.

P = 0.052 xP = 0.052 x DensidadDensidad (ppg) x(ppg) x CargaCarga (Pies)(Pies)

BOMBAS CENTRIFUGAS

Todas las aplicaciones para bombas centrifugas requieren Todas las aplicaciones para bombas centrifugas requieren una carga muna carga mnima para funcionar correctamente.nima para funcionar correctamente.

La carga mLa carga mnima requerida (pies) es ademnima requerida (pies) es adems de la carga s de la carga (pies) requerida para hacer subir el fluido verticalmente hasta (pies) requerida para hacer subir el fluido verticalmente hasta la aplicacila aplicacin, asn, as como la resistencia de la carga de friccicomo la resistencia de la carga de friccin n (pies) al flujo dentro de la tuber(pies) al flujo dentro de la tubera.a.

Ejemplo: Un desarenador (swaco) requiere una carga de 74 Ejemplo: Un desarenador (swaco) requiere una carga de 74 pies.pies.

Si se instala el desarenador a 15 pies encima de la descarga Si se instala el desarenador a 15 pies encima de la descarga de la bomba y la perdida causada por la friccide la bomba y la perdida causada por la friccin dentro de la n dentro de la tubertubera es de 6 pies.a es de 6 pies.

CuCul es la carga ml es la carga mnima requerida para la bomba?.nima requerida para la bomba?.

Carga (Pies) Carga (Pies) -- ImportanciaImportancia

BOMBAS CENTRIFUGAS

Bomba del desarenador de swacoBomba del desarenador de swacoCarga requerida por el desarenador = 74 pies de cargaCarga requerida por el desarenador = 74 pies de carga

Altura de aspiraciAltura de aspiracin vertical hasta el desarenador =15 pies de carga n vertical hasta el desarenador =15 pies de carga

FricciFriccin en la tubern en la tubera =6 pies de ca =6 pies de carga arga

Total de pies de carga requeridos =9Total de pies de carga requeridos =95 pies de carga5 pies de carga

La bomba debe ser capaz de producir 95 pies de carga para que elLa bomba debe ser capaz de producir 95 pies de carga para que eldesarenador funcione correctamente.desarenador funcione correctamente.

Se usan 21 pies de carga para desplazar el fluido hasta el Se usan 21 pies de carga para desplazar el fluido hasta el desarenador.desarenador.

Carga requerida para el desarenadorCarga requerida para el desarenador

BOMBAS CENTRIFUGAS

Un indicador instalado en la descarga de la bomba indicarUn indicador instalado en la descarga de la bomba indicara a 95 pies de carga?95 pies de carga?

Un indicador instalado en el desarenador indicarUn indicador instalado en el desarenador indicara 74 pies de a 74 pies de carga?carga?

Si el peso del lodo es de 9,5 LB/GAL, cual seria la indicaciSi el peso del lodo es de 9,5 LB/GAL, cual seria la indicacin n de los indicadores?de los indicadores?

Descarga de la bomba = PSIDescarga de la bomba = PSI

MMltiple del desarenador = PSIltiple del desarenador = PSI

P = 0.052 xP = 0.052 x DensidadDensidad (ppg) x(ppg) x CargaCarga (Pies)(Pies)

Bomba del desarenadorBomba del desarenador

BOMBAS CENTRIFUGAS

La carga de aspiraciLa carga de aspiracin (pies) es la energn (pies) es la energa que la bomba debe usar a que la bomba debe usar para e

Curso Control de Solidos - Pride Colombia

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