Filtros Utilizados Para Remover Solidos en Suspencion en Proyectos de Inyeccion de Agua

FILTROS UTILIZADOS PARA REMOVER SOLIDOS EN SUSPENSION EN PROYECTOS

DE INYECCION DE AGUA

1.-Sólidos en suspensión.- esta es una medida del material que excede el tamaño coloidal. Estos sólidos interfieren con la autopurificación, conducen a los depósitos de lodos, dañan las pesquerías y dan mal aspecto.

2.- Remoción de sólidos en suspensión.- los sólidos en suspensión deben removerse de cualquier agua que se va a inyectar, pues es probable que tapen la formación. se usan varios tipos de filtros para retirar los sólidos. Las aguas a ser descargadas al mar generalmente se filtran, pues los sólidos son perjudiciales.

3.- Tipos de filtros:

3.1.- Filtros de Lecho Graduado Convencionales:

Se colocan capas de medio filtrante de diferente tamaño en un recipiente. Las partículas más grandes están en la parte inferior y las más pequeñas en la parte superior. Sólo las partículas más pequeñas actúan como filtro, las demás son capas de apoyo solamente.

Los medios de filtración más comunes son arena, antracita y carbón (grafito).

Los filtros operan generalmente de arriba hacia abajo. Cuando la caída de presión alcanza a 3.5 psia (25 kPa), el filtro se retrolava rápidamente para eliminar los sólidos que han sido retenidos - usualmente sólo en la primera o segunda pulgada superior de la capa.

Generalmente estos filtros tienen una capacidad nominal de 2.5 U.S.GPM por pie cuadrado de superficie. Las partículas de hasta 25 - 50 mm de diámetro pueden ser eliminadas.

Estos filtros se pueden obstruir fácil y seriamente con aceite. El aceite debe ser eliminado antes de la filtración, y se debe instalar alguna forma de prevención de reboses.

1 Univ. Alex Bertin Gonzales Marcos [email protected]

3.2.- Filtros de Alta Velocidad, Lecho Profundo y Flujo Ascendente:

Este es básicamente un filtro de lecho graduado convencional donde el flujo es ascendente a través de los lechos graduados y con alta velocidad de circulación. El filtro completo actúa como medio filtrante. Los lechos se sostienen con una estructura de acero en reticulado, y la arena formará arcos de compresión bajo las mallas de acero.

El retrolavado es en el mismo sentido que el flujo. Es precedido por aire para romper los arcos de compresión y fluidizar o expandir el lecho.

Generalmente estos filtros tienen una capacidad fijada de 6 a 8 U.S.GPM por pie cuadrado de superficie. Partículas tan finas como 5 - 10 mm de diámetro pueden eliminarse sin coagulación, y hasta 1 a 2 mm si se introduce una ayuda coagulante tal como el alumbre.

Estos filtros se pueden ensuciar fácil y seriamente con petróleo. Por lo tanto, el petróleo debe separarse antes del filtrado, y deberá instalarse algún medio para evitar el arrastre.

3.3.- Filtros de Alta Velocidad, Lecho Profundo y Flujo Descendente:

Estos son iguales que los de flujo ascendente, pero invertidos. Medios filtrantes comunes son la antracita y el granate, donde la diferencia de la gravedad específica (1.5 vs. 4.2) mantiene al granate en el fondo.

La mayoría de estas unidades operan en el rango de 10-12 U.S.GPM, y se pueden separar partículas de hasta 7-10 mm sin el uso de coagulantes, y hasta 1 a 2 mm con asistencia.

3.4.- Filtros mecánicos:

Se utilizan para eliminar partículas en suspensión, estos emplean las diferencias en el tamaño de la partícula en solución.


- Filtros de Tierra Diatomácea (TD):

Figura 1: Filtro de arena a presión y filtro de diatomeas (Coll Morales,

1991).

Estos se utilizan principalmente donde la claridad del agua debe ser alta y/o donde la población de bacterias en el agua es baja, por lo que, en ocasiones, es preciso que el agua pase primero por un filtro de arena (figura 18). Existen cientos de tipos de tierras de diatomeas o aditivos de filtros de la misma, el más fino es capaz de remover partículas de hasta 0,1μm.

La tierra diatomácea (TD) es esencialmente sílice puro, formado por plantas marinas unicelulares fosilizadas. Se alimenta una suspensión de TD dentro del filtro, y la TD forma una torta filtrante sobre la membrana de sostén o el género de sostén. La operación del filtro continúa hasta que la caída de presión llega a 35 psi o 240 kPa, cuando se comienza el retrolavado. Tanto el medio de filtración (TD) como el material filtrado se descartan.

Debe notarse que:

- Los filtros de TD son los más complicados de todos los filtros usados en campos petroleros en cuanto a operación y mantenimiento.- Los filtros TD sólo son económicamente viables cuando los sólidos suspendidos son menores que 30 - 50 mg/l.


- Las velocidades de filtración se limitan a unos 2.0 U.S.GPM por pie cuadrado, pero los requerimientos de tamaño total pueden ser algo menores que para los filtros convencionales.- Los filtros TD retiran el aceite al costo de una vida más corta de operación.- Se pueden eliminar partículas de hasta 0.5 mm.- La TD pasa a través del material filtrante y es un agente excelente para obturar formaciones. En sistemas de inyección generalmente se requieren filtros cartucho ubicados corrientes abajo.- La TD puede presentar un problema logístico de suministro. También puede presentar problemas serios la eliminación de TD agotada y sucia.

- Los filtros de arena:

Son los elementos más utilizados para filtración de aguas con cargas bajas o medianas de contaminantes, que requieran una retención de partículas de hasta veinte micras de tamaño. Las partículas en suspensión que lleva el agua son retenidas durante su paso a través de un lecho filtrante de arena. Una vez que el filtro se haya cargado de impurezas, alcanzando una pérdida de carga prefijada, puede ser regenerado por lavado a contra corriente. La calidad de la filtración depende de varios parámetros, entre otros, la forma del filtro, altura del lecho filtrante, características y granulometría de la masa filtrante, velocidad de filtración, etc.Estos filtros se pueden fabricar con resinas de poliéster y fibra de vidrio, muy indicados para filtración de aguas de río y de mar por su total resistencia a la corrosión. También en acero inoxidable y en acero al carbono para aplicaciones en las que se requiere una mayor resistencia a la presión.

-Filtros de arena por gravedad:


El agua que contiene al material particulado entra por la parte superior y pasa hacia abajo a través de las capas del filtro. Un tubo perforado o un suelo simplemente perforado proporciona el sistema de conexión del agua limpia. La gravedad proporciona la energía necesaria para inducir el flujo a través del filtro.

-Filtros de arena por presión: son similares a los filtros de arenapor gravedad, excepto que el filtro está recubierto en un contenedor a presión y la presión se aplica por medio de una bomba (ver figura 1).

3.5.- Filtros Cartucho:

Hay disponibles filtros cartucho en una gama amplia de materiales y tamaños de poros, en configuración descartable o enjuagable. Los filtros cartucho generalmente se clasifican con un grado nominal (es decir, 10mm al 98% significa que el 98 % de los sólidos con tamaño de partícula de 10mm serán retenidos) y la variación de cualquiera de las condiciones puede cambiar considerablemente el desempeño. Si fuera posible deberían llevarse a cabo pruebas en el lugar para determinar la eficiencia real antes de finalizar la selección.


3.6.- Filtro de Cáscara de Nuez:


3.7.-Filtros de gravedad:

Utilizan la fuerza de gravedad para extraer partículas de un fluido (separación gravitacional). Existen tres técnicas de separación gravitacional: sedimentación, centrifuga y el hidroclona.

Sedimentación: es el proceso de permitir que el material particulado, que tenga una mayor densidad que el líquido que lo rodea, se asiente, bajo la fuerza gravitacional en un líquido estático o lentamente móvil.Centrifugación: se usan para incrementar la fuerza gravitacional experimentada por las partículas durante su asentamiento, existen de muchos tipos. En el mercado se encuentran centrifugas de flujo continuo e intermitente, las primeras se utilizan en los sistemas acuáticos.Hidroclona: El agua entra tangencialmente por la parte superior de la unidad, creando un espiral líquido (figura, 19).El flujo rotacional hace que el material particulado más pesado se desplace hacia afuera a las paredes de la hidroclona.

Figura: Diseño de una hidroclona (Timmons, 2002).

3.8.- Selección de Filtros:

El desempeño de los filtros no puede predecirse en forma teórica. El mejor proceso de selección es llevar a cabo pruebas comparativas de efectividad en el lugar, con filtros piloto a pequeña escala y con el agua específica que interesa.


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