Lodos de perforacion swaco

CONTROL DE SOLIDOS

Curso de Adiestramiento Mexico 2002

CONTENIDOLODOS Y CORTES DE PERFORACION1. Lodo de perforación2. Funciones de los lodos3. Propiedades de los lodos4. Clases de lodos5. Métodos de control de sólidos5.1 Dilución5.2 Desplazamiento5.3 Tanques de asentamiento (Trampas de Arena)5.4 Separación Mecánica6. Clasificación de los sólidos7. Puntos de corte de los equipos de control de sólidos8. Configuraciones de los equipos de control de sólidos

ZARANDAS1. Componentes básicos2 Principios de Operación3 Normas de Vibración3.1 Movimiento Circular3.2 Movimiento Lineal3.3 Movimiento Elíptico Asimétrico3.4 Movimiento Elíptico Simétrico4. Dinámica de Vibración

5. Configuración de la cubierta5.1 Sistemas de Zarandas5.2 Manifolds de Distribución6. Fallas – Averías7. Reglas y cuidados operacionales8. Ventajas y Desventajas9. Mantenimiento

MALLAS1. Tipos de Mallas1. Punto de Corte2. Parámetros para la selección de las mallas3. Grados de Alambre4. Mallas Tensionadas5. Mallas Pre-Tensionadas6.1 Mallas Piramidales7. Curvas de Eficiencia8. Ajuste de las mallas9. Sistema de Sujeción10. Configuración de la Cubierta de la malla11. Taponamiento12. Reglas y Cuidados Operacionales

CONTENIDO

DESGASIFICADORES1 Tipos de Desgasificadores1.1 Desgasificadores de Tipo Atmosférico1.2 Desgasificadores de Tipo Vacío (Vacuum)2. Instalación y Operación3. Mantenimiento

HIDROCICLONES1. Teoría del Hidrociclón2. Características del diseño2.1 Diámetro del cono2.2 Angulo del cono2.3 Diámetro del vértice2.4 Parámetros de flujo2.5 Cabeza de alimentación2.6 Tamaño de las partículas3. Parámetros ajustables4. Unidades de los Hidrociclones5. Eficiencia de separación

CONTENIDO

MUD CLEANER1 Instalación y operación2 Mantenimiento3 Aplicación4 Ventajas y desventajas5 Tres en uno

CENTRIFUGAS DECANTADORAS1 Introduccion2 Separacion por sedimentacion3 Separacion centrifuga4 Principales componentes5 Principios de Operación6 Desempeño de las centrifugas7 Velocidad de las centrifugas8 Velocidad de transporte de los sólidos9 Aplicaciones9.1 Centrifugas de Baja Velocidad9.2 Centrifugas de Alta Velocidad9.3 Operación Dual de Centrifugas – Lodo no densificado9.4 Operación Dual de Centrifugas – Lodo densificado9.5 Operación para deshidratación de lodos9.6 Centrifugas Verticales – Secadoras de cortes

CONTENIDO

BOMBAS CENTRIFUGAS1 Componentes de una bomba centrifuga2 Medición, Utilización y Control de la Energía de una Bomba3 Cavitación3.1 Cavitación por succión3.2 Cavitación por descarga4. Relación entre presión y altura de un liquido5. Carga expresada como Aceleración Centrífuga6. Selección del Tamaño de una Bomba7. Diseños de Succión8. Curvas de Desempeño de una Bomba9. Leyes de Afinidad10. Aplicaciones de las Bombas Centrifugas

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

1. Evaluación experimental para determinar el contenido de sólidos en el lodo de acuerdo a su peso.

2. Calculo del diámetro promedio del hueco por washout.3. Calculo de los sólidos generados por el hueco por hora / sección.4. Evaluación de la eficiencia del equipo de control de sólidos (API. Practica 13C5. Evaluación de la eficiencia de los conos de los hodrociclones

CONTENIDO

TANQUES DE LODO

1 Áreas de tanques1.1 Sistema de tratamiento1.2 Tanque de Viaje2. Sistema de Ecualización2.1 Líneas de ecualización3. Sistema de agitación3.1 Agitadores3.2 Pistolas

CONTENIDO

LODOS Y CORTES DE PERFORACION

1. Lodo de Perforación

2. Funciones de los lodos

3. Propiedades de los lodos

4. Clases de lodos

5. Métodos de control de sólidos

6. Clasificación de los sólidos

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

8. Configuraciones de los equipos de control de sólidos

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 (ADICIONADOS PARA ALCANZAR PROPIEDADES DESEADAS) O SOLIDOS PROPIEDADES DESEADAS) O SOLIDOS PERFORADOS (NO COMERCIALES Y PERFORADOS (NO COMERCIALES Y CONTAMINANTES)CONTAMINANTES)

Lodos y Cortes de PerforaciónLodos y Cortes de Perforación

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 CORTES Y DERRUMBES EN EL ANULAR CUANDO SE DETIENE LA ANULAR CUANDO SE DETIENE LA CIRCULACION.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 FUNCIONES DE LOS LODOSLODOS


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

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

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

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

MINIMIZAR EL IMPACTO MINIMIZAR EL IMPACTO AMBIENTAL.AMBIENTAL.

FUNCIONES DE LOS FUNCIONES DE LOS LODOSLODOS


PROPIEDADES DE LOS PROPIEDADES DE LOS LODOSLODOS

Densidad:Densidad:

Se mide mediante la balanza. Los lodos se Se mide mediante la balanza. Los lodos se consideran l ivianos hasta un peso de 10.5 lpg consideran l ivianos hasta un peso de 10.5 lpg (Libras por galón) y pesados con pesos mayores. (Libras por galón) y pesados con pesos mayores. Los lodos con pesos mayores de 14 lpg son Los lodos con pesos mayores de 14 lpg son considerados muy pesados y costosos por la considerados muy pesados y costosos por la cantidad de barita usada. Los densif icantes le dan cantidad de barita usada. Los densif icantes le dan un mayor peso al lodo.un mayor peso al lodo.

Contenido de sólidos: Contenido de sólidos:

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


Filtración y Torta: Filtración y Torta:

Es la pérdida de f luido a través del t iempo Es la pérdida de f luido a través del t iempo (Volumen de f i l trado / Tiempo de f i l tración). Se (Volumen de f i l trado / Tiempo de f i l tración). Se mide por medio de una f i l troprensa en donde se mide por medio de una f i l troprensa en donde se simula las condiciones del pozo bajo cierta simula las condiciones del pozo bajo cierta presión y temperatura. La torta es el resultado presión y temperatura. La torta es el resultado f inal de f i l tración que queda al pasar el líquido f inal de f i l tración que queda al pasar el líquido por el f i l tro de papel a presión en donde se por el f i l tro de papel a presión en donde se obtiene cierta consistencia y espesor semejante a obtiene cierta consistencia y espesor semejante a la pared del pozo que depende de la fase sólida la pared del pozo que depende de la fase sólida del lodo.del lodo.



Viscosidad : Viscosidad :

Es la resistencia del lodo a f luir. A mayor Es la resistencia del lodo a f luir. A mayor cantidad de sólidos mayor será la resistencia al cantidad de sólidos mayor será la resistencia al f lujo o viscosidad. La unidad de medida es f lujo o viscosidad. La unidad de medida es Centipoises (Cp). Centipoises (Cp).

Punto de cedencia : Punto de cedencia :

Es la resistencia del f lujo debido a las fuerzas Es la resistencia del f lujo debido a las fuerzas eléctr icas o la capacidad de acarreo del lodo por eléctr icas o la capacidad de acarreo del lodo por área de f lujo. Se mide en Libras / 100 piesárea de f lujo. Se mide en Libras / 100 pies 2 2 con con la lectura del viscosímetro la lectura del viscosímetro



Viscosidad PlásticaViscosidad Plástica (VP) (VP) : :

Es la resistencia al f lujo debido al tamaño, forma Es la resistencia al f lujo debido al tamaño, forma y número de partículas. Se mide en el laboratorio y número de partículas. Se mide en el laboratorio por medio del viscosímetro y la unidad es el por medio del viscosímetro y la unidad es el centipoise.centipoise.

VP (cp) = VP (cp) = ΘΘ 600 - 600 - ΘΘ 300 300



Resistencia de Gel: Resistencia de Gel:

Es la consistencia t ixotrópica del lodo o la Es la consistencia t ixotrópica del lodo o la propiedad del lodo de ser gel (gelat ina) y propiedad del lodo de ser gel (gelat ina) y mantener las partículas en suspensión cuando no mantener las partículas en suspensión cuando no exista circulación. La unidad de medida es exista circulación. La unidad de medida es Libras / 100 piesLibras / 100 pies 22 ..

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 método – 10.5 generalmente. Se mide por un método colorímetrico o directamente por pH – metro, es colorímetrico o directamente por pH – metro, es adimensional.adimensional.



MBT (Capacidad de intercambio catiónico): MBT (Capacidad de intercambio catiónico):

Es la capacidad total de absorción de las arcil las Es la capacidad total de absorción de las arcil las (bentonita + arci l la de formación). Se mide por (bentonita + arci l la de formación). Se mide por el método de azul de metileno. (Lbs / bbl de el método de azul de metileno. (Lbs / bbl de lodo). lodo).

Cloruros y Calcio: Cloruros y Calcio:

Indica aguas de formación entrando al pozo y Indica aguas de formación entrando al pozo y contaminación por cemento y yeso. Se mide por contaminación por cemento y yeso. Se mide por medio de reactivos químicos en el laboratoriomedio de reactivos químicos en el laboratorio ..



Los lodos de Perforación se clasif ican Los lodos de Perforación se clasif ican según la naturaleza de la fase líquida en según la naturaleza de la fase líquida en cuatro grandes grupos principales:cuatro grandes 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 l ignosulfonato Lodos de l ignosulfonato

Lodos de agua salada Lodos de agua salada

CLASES DE CLASES DE LODOSLODOS


Lodos Base Aceite Lodos Base Aceite

Emulsiones InvertidasEmulsiones Invertidas

Lodos NeumáticosLodos Neumáticos Aire Seco Aire Seco

Niebla Niebla

Lodos aireadosLodos aireados

EspumaEspuma


CLASES DE CLASES DE LODOSLODOS

o DILUCION DILUCION

La dilución reduce la concentración de sólidos perforados adicionando un La dilución reduce la concentración de sólidos perforados adicionando un volumen al lodo de perforación. volumen al lodo de perforación.

o DESPLAZAMIENTODESPLAZAMIENTO

Es la remoción o descarte de grandes cantidades de lodo por lodo nuevo Es la remoción o descarte de grandes cantidades de lodo por lodo nuevo con optimas propiedades reologicas.con optimas propiedades reologicas.

o PISCINAS DE ASENTAMIENTO (GRAVEDAD)PISCINAS DE ASENTAMIENTO (GRAVEDAD)

Es la separación de partículas sólidas por efecto de la gravedad, debido a Es la separación de partículas sólidas por efecto de la gravedad, debido a la diferencia en la gravedad específica de los sólidos y el líquido. Depende la diferencia en la gravedad específica de los sólidos y el líquido. Depende del tamaño de partículas, gravedad especifica y viscosidad del lodo.del tamaño de partículas, gravedad especifica y viscosidad del lodo.

o SEPARACION MECANICASEPARACION MECANICA

METODOS DE CONTROL DE SOLIDOSMETODOS DE CONTROL DE SOLIDOS


o PISCINAS DE ASENTAMIENTO – TRAMPA DE ARENAPISCINAS DE ASENTAMIENTO – TRAMPA DE ARENA

Es el primer compartimiento localizado en la sección de remoción del Es el primer compartimiento localizado en la sección de remoción del sistema activo. La trampa de arena basicamente es un compartimiento sistema activo. La trampa de arena basicamente es un compartimiento 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 siguiente zarandas. La trampa de arena recibe el lodo y lo entrega al siguiente 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 sólidos grandes que puedan ocasionar asentamiento para remover sólidos grandes que puedan ocasionar taponamientos en los hidrociclones. Estos grandes sólidos llegan a la taponamientos en los hidrociclones. Estos grandes sólidos llegan a la trampa cuando hay mallas rotas o se ha hecho by-pass en las zarandas.trampa cuando hay mallas rotas o se ha hecho by-pass en las zarandas.

DiseDiseñño:o: Pendiente en el fondo con mínimo 30Pendiente en el fondo con mínimo 3000 o más. o más.

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 válvula de la profundidad total con la pendiente hacia la válvula de descarga (12” o mayor). descarga (12” o mayor).



o SEPARACION SEPARACION MECANICAMECANICASeparación selectiva de los sólidos perforados del lodo por Separación selectiva de los sólidos perforados del lodo por diferencias de tamadiferencias de tamañño y masa. Hay varios tipos de equipos o y masa. Hay varios tipos de equipos los cuales son diselos cuales son diseññados para operar eficientemente bajo ados para operar eficientemente bajo condiciones especificas. condiciones especificas.

El objetivo de diseño de cualquier equipo de control de sólidos El objetivo de diseño de cualquier equipo de control de sólidos es alcanzar, paso a paso, la remoción progresiva de los sólidos es alcanzar, paso a paso, la remoción progresiva de los sólidos perforados. Esto permite que cada equipo optimice el perforados. Esto permite que cada equipo optimice el desempeño del equipo siguiente. Además, el sistema debe desempeño del equipo siguiente. Además, el sistema debe tener la habilidad para diferenciar entre los sólidos perforados y tener la habilidad para diferenciar entre los sólidos perforados 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 &

Clasificación API del tamaño de los sólidosClasificación API del tamaño de los sólidos


BENTONITA SOLIDOS PERFORADOS

BARITE

ALTA BAJABARITE BENTONITA

HEMATITA SOLIDOS PERFORADOS

ARCILLA

ARENAISCA, ETC.

Clasificación API del tamaño de los sólidosClasificación API del tamaño de los sólidos


ACTIVOS INERTES

BENTONITA

ARCILLAS

GUMBO

ARENISCA

LIMO

GRANITO

ARENA BENTONITA

Clasificación de los sólidosClasificación de los sólidos


1

5 86 97432

10

5 86 97432

100

5 86 97432

1000

5 86 97432

10000

1 Micrón (μ) 1 mm 1 cm

15

45 75

150

180

250

300

420

37 595

841

200

325

200

100

80 60 50

40

400

30

20

10

Micrón

ScreenMesh

LIMOt ARENA CUARZOARENA FINA

BariteCEMNETO ULTARFINO

CEMENTO ESTANDAR

GRAVA

CENTRIFUGAS

HIDROCICLONES

ZARANDA

DIAMETRO DE PARTICULADIAMETRO DE PARTICULA

Tamaño de las partículas / Puntos de corteTamaño de las partículas / Puntos de corte


Efecto del tamaño de la partícula en la viscosidadEfecto del tamaño de la partícula en la viscosidad


100050010050

0

Particle Size

(µ)

Linear Shaker: 74 µ

D / Sander: 44 µ

D / Silter: 25 µ

Centrifuge: 5 to 10 µ

Scalping Shakers: 600 µ

Dewatering Unit: 0 to 10 µ

Puntos de corte en equipos de control de sólidosPuntos de corte en equipos de control de sólidos


Configuraciones del Equipo de Control de SólidosConfiguraciones del Equipo de Control de Sólidos Configuración Lodo No DensificadoConfiguración Lodo No Densificado


Configuración Lodo Densificado hasta 12 ppgConfiguración Lodo Densificado hasta 12 ppgConfiguraciones del Equipo de Control de SólidosConfiguraciones del Equipo de Control de Sólidos



Configuración Lodo Densificado mayor de 12 ppgConfiguración Lodo Densificado mayor de 12 ppgConfiguraciones del Equipo de Control de SólidosConfiguraciones del Equipo de Control de Sólidos

Control de SólidosControl de Sólidos

1 Componentes básicos2 Principios de Operación3 Normas de Vibración3.1 Movimiento Circular3.2 Movimiento Lineal3.3 Movimiento Elíptico Asimétrico3.4 Movimiento Elíptico Simétrico4. Dinámica de Vibración5 Configuración de la cubierta5.1 Sistemas de Zarandas5.2 Manifolds de Distribución6. Fallas – Averías7. Reglas y cuidados operacionales8. Ventajas y Desventajas9. Mantenimiento

Control de SólidosControl de Sólidos

EL DESEMPEÑO DE LAS ZARANDAS DETERMINA LA EFICIENCIA TOTAL

DEL EQUIPO DE CONTROL DE SOLIDOS.

UN POBRE DESEMPEUN POBRE DESEMPEÑÑO AQUI NOO AQUI NO

PUEDE SER REMEDIADO MAS TARDEPUEDE SER REMEDIADO MAS TARDE

ZARANDASControl de SólidosControl de Sólidos

• Tanque receptor

• Motores vibradores

• Mallas

• Bolsillo o taza de desagüe

• Canasta (una o mas cubiertas)

Componentes Básicos

ZarandasZarandas

Principio de OperaciónLas zarandas es el único aparato removedor de sólidos que hace una separación basado en el tamaño físico de las partículas.

La operación de la zaranda es función de:• Norma de la vibración

• Dinámica de la Vibración

• Tamaño de la cubierta y su configuración

• Características de las mallas(Mesh & Condición superficie)

• Reología del lodo (Especialmente Densidad y Viscosidad)

• Ritmo de carga de Sólidos (ROP,GPM y Diámetro del hueco)

ZarandasZarandas

LinealLineal

ElípticoElíptico

CircularCircular

Hay tres tipos comunes de movimiento que pueden ser usados:

Normas de Vibración

• La Posición de los vibradores determina el patrón de Vibración.

ZarandasZarandas

Movimiento Circular


- Su canasta se mueve en un movimiento circular uniforme

- Patrón de Vibración Balanceado- Diseño Horizontal (Capacidad l imitada)- Transporte rápido y mayores fuerzas G’s.

- Recomendados en zarandas primarias para remover sólidos gruesos (Scalper) o para Arcil las t ipo gumbo.

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

ZarandasZarandas

Zaranda movimiento Circular

ZarandasZarandas

Movimiento Lineal


- El movimiento l ineal obtenido usando dos vibradores contra-rotativos.

- Angulo de esta línea de movimiento es normalmente a 45-50 grados en relación a la superficie de la zaranda para obtener un transporte de sólidos máximo.

- Buen transporte y gran capacidad de manejo de fluidos. Recomendadas para todo tipo de operación que requiera el uso de mallas f inas.

- Patrón de Vibración Balanceado dinámicamente. La fuerza neta en la canasta es cero excepto a lo largo de la línea que pasa por el centro de gravedad.

ZarandasZarandas

Zaranda Movimiento Lineal

ZarandasZarandas

Derrick Flo - Line Derrick Flo - Line CleanerCleaner

ZarandasZarandas


Sweco LM 3

Angulo de Canasta Angulo de Canasta Variable.Variable.

ZarandasZarandas


Thule VSM 100

Header Tank Feed ChuteDrive Head Assembly

Scalping Deck

Primary Deck

Secondary Screen

‘Pneumoseal’ Clamping System

ZarandasZarandas


Thule VSM 100 Linear Shaker

Malla ScalperMalla Scalper

Malla PrimariaMalla Primaria

Sistema de AjusteSistema de Ajuste

De MallaDe Malla

ZarandasZarandas

Broadbent DT2000 Linear Shaker

•Esta Zaranda ofrece:Esta Zaranda ofrece:

•Doble cubiertaDoble cubierta

•Ajuste Rápido de Ajuste Rápido de ángulo.ángulo.

ZarandasZarandas


Cambio Rápido en Cambio Rápido en mallas por sus mallas por sus tensionadores.tensionadores.

Brandt ATL - 1000

ZarandasZarandas


Normas de VibraciónMovimiento Elíptico Movimiento Elíptico Desequilibrado

- Patrón de Vibración Desbalanceado. Diferentes t ipos de mov. sobre su canasta.

- Recomendados para remover sólidos gruesos (Scalper) o pegajosos (Arcil las)

- Operada con inclinación hacia la descarga de sólidos diminuyendo la capacidad .

- Vibradores no rotan en el centro de gravedad de la zaranda aplicándose el torque sobre esta.

ZarandasZarandas

Brandt Single Deck Shakers

• Zarandas pioneras con solo una malla en su canasta.

• Por su pendiente negativa de su canasta tiene poco tiempo de retención y pobre separación

Zaranda Movimiento Elípt ico Asimétrico

ZarandasZarandas

Movimiento Elíptico


Movimiento Elípt ico Equil ibrado

- Su canasta se mueve en un movimiento Elíptico 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 t ipo de operación en especial con lodos base aceite.

ZarandasZarandas

True Balanced Ell iptical Motion ShakerSwaco BEM 3

1

2

2

3

4

5

6

7

Vibrating Basket

Vibrator Motor

Deck AngleAdjustments

Screen Area33.7 sq ft.(3 Screens)

1

2

3

4

Rapid ActionTensioners

5

Base Skid6

DetachableHeader Box

7

ZarandasZarandas

ZarandasZarandas

BEM-600TM

High Performance Shale Shaker

Motores Vibradores

ZarandasZarandas

Dinámica de Vibración

• La masa de los contrapesos y la frecuencia determina la dinámica de la vibración.

G’s = [Stroke (in) x RPM 2] / 70400

Aceleración

•La mayoría de las zarandas operan con fuerzas G’s 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 inversamente proporcional a la aceleración.

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

ZarandasZarandas

Dinámica de Vibración Frecuencia (RPM)

• Los vibradores de las zarandas giran normalmente con RPM’s entre 1200 a 1800 a 60Hz.

•Pruebas de laboratorio han demostrado mejoramiento en la capacidad de flujo en presencia de sólidos a baja RPM’s (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 prolongación del golpe varia en forma inversa con los RPM.

• Longitud del golpe: Distancia vertical de desplazamiento de la canasta de la zaranda.

ZarandasZarandas

Configuración de la Cubierta• La cubierta de ángulo ajustable se creo para optimizar el procesamiento de fluido y variar la acción de transporte y secado de los cortes.

Derrick Flo-Derrick Flo-LineLine

• Al usar ángulos > 3 hay que tener cuidado con los cortes acumulados en la región liquida… La acción vibratoria y la residencia extendida generara mas finos.

ZarandasZarandas

#1

#2 #3 #4

Superior

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

Configuración de la Cubierta

Brandt ATL - 1000

ZarandasZarandas

Solids Removed on Scalping Screen

Pool

of

Fluid

Hydrostatic Pressure

Solids Crawl out of Pool

Beach

Liquid to sand trapsFixed screen angle

Flowback panel

Configuración de la Cubierta

ZarandasZarandas

Primary Shakers

Scalpers

Línea de flujo

Descarga de sólidos

Lodo del huecoSistema CascadaSistema Cascada

Sistema de zarandas

Línea de flujo

ZarandasZarandas

Típico arreglo de Zarandas

ZarandasZarandas

Zaranda con Movimiento Elíptico Balanceado y l ineal.

Zaranda en Desarrol lo

ZarandasZarandas

Consideraciones de diseñoManifolds de distr ibuicion

o Distr ibucion pareja.o No acumulacion de sólidos (1 ft de caida por cada 12 ft de long.)

Alimentacion a la zarandao Sólidoso Liquido

Evitar muchas Tees ramif icadas.

Arreglos preferidos o Tees sin salida.

o Manifolds circulares o manifolds con descarga superior. Distr ibuicion de f lujo a igual nivel .

ZarandasZarandas

Muchos taladros tienen estos tipos de arreglo.Muchos taladros tienen estos tipos de arreglo.

Manifolds Convencionales

ZarandasZarandas

Manifold Ramificado

ZarandasZarandas

Manifold Circular

ZarandasZarandas

Manifold con Descarga Superior

ZarandasZarandas

Fallas / AveriasFalla / Aver ia 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.

ZarandasZarandas

Reglas y Cuidados Operacionales

• Nunca haga By-pass en las zarandas.

• En lo posible use siempre Mallas de tamizado fino.

• Regule el f lujo 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.

ZarandasZarandas

Reglas y Cuidados Operacionales

• En stand by l impie las mallas y repare con sil icona o masil la epoxica las partes rotas.

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

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

ZarandasZarandas

Seleccion del numero de zarandas

ZarandasZarandas

• 'Simple' para operar.

•Disponibil idad.

•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 sólidos pueden ser removidos antes de cualquier degradacion mecanica.

VENTAJAS

ZarandasZarandas

• Son costosas (compra y operación).

• Su montaje necesita gran espacio.

• La inspecion de mallas del fondo en zarandas dobles son dif ici les de inspeccionar.

• Produce sólidos humedos en su descarga .

DESVENTAJAS

ZarandasZarandas

Conclusion Final

LAS ZARANDAS SON PARTE ESENCIAL DEL

EQUIPO DE CONTROL DE SOLIDOS DE UN

TALADRO.

LAS ZARANDAS SON PARTE ESENCIAL DEL

EQUIPO DE CONTROL DE SOLIDOS DE UN

TALADRO.

ZarandasZarandas

1. Desarrollo de las mallas2. Punto de Corte3. Designación de la malla4. Tipos de mallas4.1 Mallas tensionadas4.2 Mallas Pre-tensionada plana4.3 Mallas Pre-tensionadas piramidales5. Ajuste de las mallas6. Parámetros para la selección de mallas7. Tramados (Tejidos) comunes en las mallas8. Grados de Alambre9. Área Abierta de la malla10. Configuración de la cubierta según el tamaño de la malla11. Curvas de eficiencia12. Taponamiento: Problema común en la malla13. Reglas y cuidados operacionales

MallasMallas

Desarrollo de las mallas

• Las mallas para zarandas han tenido un gran desarrollo desde la primera que se conoció, 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 tamaño de apertura.

• Esto define el punto de corte de la malla o el tamaño de sólidos que la malla puede remover.

MallasMallas

Punto de CorteLas partículas a la izquierda Las partículas a la izquierda de la curva representan los de la curva representan los sólidos de menor tamaño sólidos de menor tamaño retornados con el lodo.retornados con el lodo.

Las partículas a la derecha Las partículas a la derecha de la curva representan los de la curva representan los sólidos removidos.sólidos 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 tamaño de sólidos cierto tamaño de sólidos son y removidosson y removidos

MallasMallas

Puntos de CortePuntos de Corte

Designacion de la MallaDesignacion de la Malla• Según el API RP13 ha recomendado que todas las Mallas sean Según el API RP13 ha recomendado que todas las Mallas sean identif icados con la siguiente información: identif icados con la siguiente información:

Nombre de la MallaNombre de la Malla

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

Capacidad de f lujo (Conducción, área total no vacía).Capacidad de f lujo (Conducción, área total no vacía).

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 Stringers Form Fluid Channels

MallasMallas

Mallas TensionadasMallas Tensionadas

Sin Soporte

Con Soporte

MallasMallas

Tipo de Malla Tipo de Malla Pre-Tensionada Pre-Tensionada : Plana: Plana

MallasMallas

Tipo de Malla Tipo de Malla Pre-Tensionada Pre-Tensionada : : PiramidalPiramidal

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

El nuevo diseño incluye El nuevo diseño incluye una forma piramidal de una forma piramidal de la malla para dar un área la malla para dar un área 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 tensión indicada.

• Las Mallas pre-tensionadas pueden ser ajustadas con tornillos pero muchas veces utilizan un sistema neumático de ajuste. Este sistema permite hacer cambios de malla más rápido y prevenir el daño de las mallas por un torque inapropiado que pueda ser aplicado.

MallasMallas

Ajuste Neumático de mallas Pre-Ajuste Neumático de mallas Pre-TensionadasTensionadas

Mallas Primaria

s

Cierre Neumático

Cortes

MallasMallas

Ajuste de mallas TensionadasAjuste de mallas Tensionadas

MallasMallas

Parámetros para la selección de mallas

- Tamaño promedio de apertura- Depende del t ipo 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.- Tamaño de la apertura- Área total de la superficie de la malla.

MallasMallas

Tramados (Tejidos) comunes de Tramados (Tejidos) comunes de MallaMalla

Algunos 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 ( PSWPSW ) )

Tramado rectangular plano ( Tramado rectangular plano ( PRWPRW ) )

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

El tramado cuadrado cruzado (El tramado cuadrado cruzado (TSWTSW ) es usado para ) es usado para separa r granos tamaño cuarzo en la industria minera.separa r granos tamaño cuarzo en la industria minera.

El tramado holandés plano (El tramado holandés plano (PDWPDW ) 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


MallasMallas

Tejido plano cuadradoTejido plano cuadrado

Tejido cruzado cuadradoTejido cruzado cuadrado

Tejido plano rectangularTejido plano rectangular


MallasMallas

Tejido plano rectangularTejido plano rectangular

Tejido rectangular especialTejido rectangular especial

Grados del Alambre- Grados Extra Fuerte – Fuerte o Medio

- Grado Comercial (MG) – Comúnmente usado

- Tensile Bolting Cloth (TBC) – Usado a menudo

- Grado Comercial (MG) proporciona una buena combinación entre el área 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

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

52 mesh - 338µ - 48% Área Abierta84 mesh - 212µ - 49% Área Abierta 105 mesh - 162µ - 45% Área Abierta120 mesh - 149µ - 50% Área Abierta145 mesh - 112µ - 41% Área Abierta165 mesh - 104µ - 47% Área Abierta200 mesh - 87µ - 46% Área Abierta 230 mesh - 74µ - 45% Área Abierta

MallasMallas

Configuración de la cubierta según el tamaño de malla

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

• Si el tamaño de la malla superior es muy fina el fluido puede caer en la segunda malla muy cerca del lado de la descarga de los sólidos. Los sólidos serán muy húmedos.

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

MallasMallas

Los diferentes tamaños Los diferentes tamaños de malla darán de malla darán diferentes tamaños en diferentes tamaños en los sólidos separadoslos sólidos separados..

Mallas para las zarandas Mallas para las zarandas scalperscalper

(Para tamaño cuarzo)(Para tamaño cuarzo)

Mallas para las Mallas para las zarandas primariaszarandas primarias

(Finas)(Finas)

Configuración de la cubierta según el tamaño de malla

MallasMallas

Curvas de Eficiencia: Zarandas lineales

Particle sizes in microns

% F

eed

so

lid

s re

ferr

ing

to

ove

rflo

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 común en la malla• El taponamiento puede El taponamiento puede

ser originado por la ser originado por la acumulación de sólidos acumulación de sólidos en las aberturas de la en las aberturas de la malla. malla.

• Una solución es remover Una solución es remover la malla y lavarla a la malla y lavarla a presión por la parte presión por la parte posterior. posterior.

• La colocación de mallas La colocación de mallas mas finas puede permitir mas finas puede permitir el paso de los sólidos el paso de los sólidos sobre las aberturas sobre las aberturas , , si si no es posible la no es posible la colocación de mallas colocación de mallas mas gruesas. mas gruesas. Taponamiento de la malla

MallasMallas

Nunca haga by-pass en las zarandas

Siempre use el tamaño de malla mas fino posible.

Regule el flujo y monitoree las zarandas continuamente.

Ajuste el ángulo 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 tubería apague las zarandas para así prolongar la vida de las mallas. Durante los viajes para meter tubería 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 epóxica . Si mas del 20% del área efectiva de la malla ha sido

reparada, cámbiela por una nueva. Mantenga un registro de que tipos de mallas están

siendo usadas (Inventario). Para lodo OBM, lave las mallas con diesel a presión.

No utilice agua. Mantenga las mallas usadas correctamente

almacenadas (Horizontalmente) y marcadas.

MallasMallas

ATMOSFERICO

TIPO VACIO

DesgasificadoresDesgasificadores

1. Tipos de Desgasificadores

1.1 Desgasificadores de Tipo Atmosférico

1.2 Desgasificadores de Tipo Vacío (Vacuum)

2. Instalación y Operación

3. Mantenimiento


Desgasif icador

• La presencia de GAS en el lodo puede ser:– Dañino 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 Atmosféricos: Aceptable en lodos sin peso y

baja viscosidad. Desgasificadores de Aspiracion (Vacio) : Son superiores a los

Atmosféricos 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.


• El desgasificador debe ser instalado entre la trampa

de arena y los primeros hidrociclones (Desander).

• Chequee la succión del desgasificador, ésta no esta

excenta de taponamientos.

• Siempre probar el desgasificador antes de iniciar

cualquier operación de perforación.

Desgasif icador


Desgasificador (Tipo vacío)Desgasificador (Tipo vacío)Entrada de lodoEntrada de lodo

Salida de lodo Salida de lodo desgasificadodesgasificado

Bomba de vacíoBomba de vacío


TUBO DE SUCCION

BOMBA DE VACIO

TUBO DE DESCARGA

DIAGRAMADIAGRAMADesgasificadoresDesgasificadores

Desgasif icador (Tipo vacío)

Entrada de lodoEntrada de lodo

Platos SeparadoresPlatos Separadores

Bomba de vacíoBomba de vacío


DIAGRAMAOperación de un Operación de un desgasif icadordesgasif icador

Entrada de Entrada de lodolodo

Bomba de Bomba de

vacíovacío


Desgasif icador (Tipo Desgasif icador (Tipo Atmosférico)Atmosférico)


DIAGRAMA


Instalación y Operación• Los degasificadores atmosféricos deben

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

• Los tipo vacío deben descargar abajo de la superficie del lodo.

• Para la operación de los desgasificadores se usan, por lo general, bombas centrífugas (más comerciales).

• La bomba centrífuga debe suministrar la cabeza alimentadora necesaria. La ubicación de la succión de esta centrifuga debe ser lo más lejos de la succión del desgasificador.

• Instalar un manómetro para controlar la cabeza alimentadora en el eductor.


ZARANDAS

TR

AM

PA

DE

A

RE

NA

ENTRADA LODO CON CORTE DE

GAS

SALIDA LODO DESGASIFICADO

TA

NQ

UE

DE

S

UC

CIO

N

InstalaciónInstalaciónDesgasificadoresDesgasificadores

InstalaciónDesgasificadoresDesgasificadores

Instalación y Operación• Proveer suficiente capacidad al desgasificador para tratar al menos

el total del volumen de la tasa de circulación.

• Los desgasificadores deben estar ubicados corriente abajo de las zarandas y corrriente arriba de cualquier equipo que requiera bomba centrífuga. 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 succión y la descarga debe ser alta (Rebose visible). Igualación baja no asegura el buen funcionamiento del proceso del gasificador.


Sistema combinado Sistema combinado (Atmosférico/vacío)(Atmosférico/vacío)


LIMPIADOR DE LODO

DESARCILLADOR

DESARENADOR

HidrociclonesHidrociclones

1. Teoría del Hidrociclón

2. Características del diseño

2.1 Diámetro del cono

2.2 Angulo del cono

2.3 Diámetro del vértice

2.4 Parámetros de flujo

2.5 Cabeza de alimentación

2.6 Tamaño de las partículas

3. Parámetros ajustables

4. Unidades de los Hidrociclones

5. Eficiencia de separación


El lodo se alimenta por una bomba El lodo se alimenta por una bomba centrifuga, a traves de una entrada centrifuga, a traves de una entrada que lo envia tangencialmente en la que lo envia tangencialmente en la camara de alimentacion.camara de alimentacion.

Una corta tuberia llamada tuberia del Una corta tuberia llamada tuberia del vortice forza a la corriente en forma vortice forza a la corriente en forma de remolino a dirigirse hacia abajo en de remolino a dirigirse hacia abajo en direccion del vertice (Parte delgada direccion del vertice (Parte delgada del cono).del cono).

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

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

COMO TRABAJAN?COMO TRABAJAN?


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

Las partículas mas livianas se dirigen Las partículas mas livianas se dirigen hacia adentro y arriba como un hacia adentro y arriba como un vortice espiralado que las lleva hacia vortice espiralado que las lleva hacia el orificio de la descarga o del el orificio de la descarga o del efluente.efluente.

La descarga en el extremo inferior es La descarga en el extremo inferior es en forma de spray con una ligera en forma de spray con una ligera succion en el centrosuccion en el centro

COMO TRABAJAN?COMO TRABAJAN?


Si la concentraccion de sólidos es Si la concentraccion de sólidos es alta, talvez no haya espacio alta, talvez no haya espacio suficiente para la salida de todos suficiente para la salida de todos los sólidos. Esto causa una los sólidos. Esto causa una condicion como descarga de condicion como descarga de cuerda cuerda

El flujo de chorro o cuerda, los El flujo de chorro o cuerda, los sólidos se agrupan cerca de la sólidos se agrupan cerca de la salida y solamente las partículas salida y solamente las partículas mas grandes saldran del cono mas grandes saldran del cono hasta tapar el cono.hasta tapar el cono.

Antes del taponamiento la Antes del taponamiento la velocidad de salida sera lenta y los velocidad de salida sera lenta y los muchos sólidos que no pueden muchos sólidos que no pueden salir del cono regresaran con el salir del cono regresaran con el fluido. (Desgaste parte inf. Del fluido. (Desgaste parte inf. Del cono).cono).

FLUJO DE CUERDAFLUJO DE CUERDA


TEORIA DEL HIDROCICLON• Todos los hidrociclones utilizan la ley de

Stokes para alcanzar la separación de sólidos del lodo.

K x G x Dp (φs -φ l)Vs =

ϕ

Vs = velocidad de Separacion

K = Constante de Stokes

G = Fuerza de Aceleracion

Dp = Diámetro de la Particula

φs = Densidad de Sólidos

φ l = Densidad del Liquido

ϕ = Viscosidad del Liquido


Características de diseño• Las Variables de diseño que controlan el desempeño

de un hidrociclon son:

– Diámetro del Cono.

– Angulo del Cono.

– Longuitud del Cil indro.

– Diámetro de la entrada de alimentacion.

– Diámetro del vert ice (underflow).

– Vort ice generado.

– Material del Cono.


Diámetro del Cono• Los conos con diametros grandes permiten manejar altos

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

d 50 = Punto de corte

Diamet ro 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


Angulo del Cono• Un pequeño angulo del cono generara una reducida

zona de arrastre.• Esto significa que pocas partículas pequenas seran

arrastradas por el vortice generado obteniendose mejor punto de corte.

• Sin embargo largos conos tienden a taparse muy facilmente.

DiDiáámetro de entradametro de entrada La eficiencia del cono es inversamente proporcional al diametro

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

embargo el diametro debe ser lo suficiente para manejar el flujo al cono.


Diámetro del Vertice• El diametro del vertice determinara la humedad

de los sólidos descargados:

– Demasiado grande: Mucho liquido sera descargado.

– Demasiado pequeño: Taponamientos pueden presentarsen.

Busque una “descarga en Spray"


Vortice Generado

• Este tendra que tener un diametro lo suficiente pequeño para facilitar una entrada suave de fluido en el cono.

• Sera lo suficiente grande para manejar la cantidad liquida.

• Un Vortice demasiado pequeño generara sólidos muy humedos.


Parámetros de Flujo• Los parámetros de flujo que afectan la eficiencia del hidrociclón son:

– Galonaje .

– Velocidad tangencial

– Cabeza de alimentacion

• Estos parámetros son controlados por la bomba centrifuga que alimenta el

hidrociclón.

• Una optima cabeza de alimentación es uno de los factores para una óptima

descarga del cono.

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

remoción de solidós con minima pérdida de fluido.


Eficiencia de la Separación

• La eficiencia de separación del hidrociclón depende de cuatro factores:

– Parámetros de diseño del Hidrociclón Diámetro/Longuitud/entrada/Vertice, etc..

– Parámetros de Flujo – Cabeza de Alimentación

– Propiedades del Fluido- Viscosidad.

– Propiedades de las Particulas - Densidad.


Cabeza de alimentación Se calcula como:

P = 0.052 x Mw x H

P = Presión de al imentación a la entrada del cono (psi).Mw = Densidad del Lodo (ppg).H = cabeza de alimentación * (Pies).

*Normalmente 75 ft de cabeza.

Una deficiencia de P cabeza reduce la velocidad del f luido dentro del cono y afecta la eficiencia de separación (descarga de soga).

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

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


Parámetros de flujo• Las propiedades del fluido que tienen un

impacto directo en la operación de un Hidrociclon son:

– Viscosidad - Factor más importante.

– Densidad


Tamaño y Forma de las Particulas • Las caracteristicas de las partículas juegan un papel importante en la

eficiencia de la separación. Estas incluye:– Tamaño y forma de las partículas – Densidad de las partículas– Concentraccion de sól idos

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

• La concentraccion Volumetrica de sólidos generan varias problemas de asentamiento como:– Incremento de la Viscosidad.– Interferencia entre partículas.– Saturacion de sólidos.


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 operación es aun muy pobre entonces puede existir problemas en la bomba centrifuga designada para el hidrociclon:

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

- Las lineas de succion o descarga estan bloqueadas parcialmente.

- Etc……


Desarenadores• Los desarenadores son usados en lodos con poco peso para separar partículas tamañño 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 sólidos perforados.

• Los hidrociclones separan sólidos de acuerdo a su densidad.

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


• La función principal del desander es eliminar sólidos que a los equipos siguientes le puedan causar taponamientos o mal desempeñño (Desilter, centrifugas), es por ello que su capacidad de procesamiento (Tamañño y Numero 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).


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.


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

• Gran cantidad del tamañño 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 sólidos perforados en un rango de 12 a 40 micrones.

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


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

• La operación 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


•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.


Ventajas - Operación Simple – facil mantenimiento– Barato– No tienen partes moviles.– Su operación 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 desempeño. - Su operación genera degradacion de los sólidos –

Uso de bomba centrifuga.


Desventajas - Voluminoso.

– Los puntos de corte generados se pueden obtener con optimas zarandas.

– La descarga solida es bastante humedad. No puede usarse en lodos con fase l iquida costosa.

– Requieren correctos tamaño de bomba.

– Sus conos facilmente se tapan.

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


Marcas Comunes

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


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.


– 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 cantidad de accesorios posibles (Codos,Tee’s,etc), para evitar muchas perdidas por friccion.

– Ubique un medidor de presion en la línea de alimentacion de los manifolds, para determinar rapidamente si la cabeza suministrada por la bomba es la correcta.




• No permita usar conos con vertices o entradas tapadas.

• Presión 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


Falla / Aver ia 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 cónica en alguno conos- Velocidad baja al ingreso debido al bloqueo parcial otros normal. de la entrada o cuerpo del cono.

Repetido bloqueos de los vértices. Las aperturas del desagüe muy pequeñas. By-pass en Za-ruido al operar. randas o mallas rotas.

Altas pérdidas de lodo, corriente debil,figura cónica. 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).


3 EN 1

MUD CLEANER

Mud CleanerMud Cleaner

1. Instalación y operación

2. Mantenimiento

3. Aplicación

4. Ventajas y desventajas

5. Tres en uno


Mud Cleaner•Mudcleaner 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 vibración( zaranda ).alta vibración( zaranda ).

•El proceso remueve los El proceso remueve los sólidos perforados sólidos perforados tamatamañño arena aplicando o arena aplicando primero el hidrociclon al primero el hidrociclon al lodo y posteriormente lodo y 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.


Derrick Mud CleanerDerrick Mud Cleaner

•Segun especificaciones Segun especificaciones API el 97 % del tamaAPI el 97 % del tamañño 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 función de un principal función de un limpiador de lodos o Mud limpiador de lodos o Mud cleaner.cleaner.

Mud CleanerMud CleanerMud 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• El tamaño de malla usado normalmente varia entre

100 y 200 mesh (325 mesh raramente usada debido a taponamiento y rápido daño 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 operación de un mud-cleaner son los siguientes:– Cantidad de conos.– Tamaño / tipo de cono– Tamano de la malla.– Velocidad de vibración.


Tamaño de la malla usadas en los Mud CleanerTamaño de la malla usadas en los 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 observaciones operacionales y mantenimiento de las zarandas y de los hidrociclones son aplicables a los 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.


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.


Desventajas

– Recicla sólidos finos a traves de sus mallas.– Descarga Barita con los cortes.– Capacidad Limitada.– Degradacion de los sólidos producido en la succion y

entrega de la bomba centrifuga usada para su alimentacion.

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

– Requiere para su operación de una bomba centrifuga.


TRES EN TRES EN UNOUNO

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 disponibil idad poca disponibil idad de espacio.de espacio.


CENTRIFUGA DECANTADORA

OPERACIÓN DUAL DE CENTRIFUGAS

CENTRIFUGA VERTICAL

Centrifugas DecantadorasCentrifugas Decantadoras

1. Introduccion2. Separacion por sedimentacion3. Separacion centrifuga4. Principales componentes5. Principios de Operación6. Desempeño de las centrifugas7. Velocidad de las centrifugas8. Velocidad de transporte de los sólidos9. Aplicaciones9.1 Centrifugas de Baja Velocidad9.2 Centrifugas de Alta Velocidad9.3 Operación Dual de Centrifugas – Lodo no densificado9.4 Operación Dual de Centrifugas – Lodo densificado9.5 Operación para deshidratación de lodos9.6 Centrifugas Verticales – Secadoras de cortes


1. Introducción

- Separación de los sólidos de la fase liquida, que no han sido removidos ni

por las zarandas ni los hidrociclones.

- Consiste en: - Un recipiente de forma cónica 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 dirección

del bowl generando una velocidad diferencial respecto al mismo entre 18

y 90 rpm.

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

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

- El éxito de la operación depende de su trabajo continuo, la capacidad para

descargar sólidos relativamente secos y alcanzar una alta eficiencia de

separación.


Diagrama General de las Centrifugas


La separación de los sólidos de un liquido utilizando un tanque de sedimentacion abierto.

El fluido cargado de sólidos entra por un extremo y sale por el otro. El tiempo de viaje del punto de entrada al punto de salida permite que los sólidos

mas grandes se sedimenten a una profundidad que afecta su separación, La separación entre los sólidos 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 sedimentación


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

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

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

LEY DE STOKES

V = (1.55 x 10-7)xD2x(Pp – Pl)gu

En donde: V = Velocidad de sedimentacion (ft/min)D = Diámetro de las partículas (micrones)Pp= Densidad de las partículas (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 sólidos que necesitan horas o dias para separarse por sedimentacion, pueden separarse en segundos con una centrifuga, y el punto de corte en la separación centrifuga depende de la fuerza G y del tiempo.

3. Separación centrífuga

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 centr ífugas

MOTOR ELÉCTRICOBOWL

TUBO DE ALIMENTACIÓN

CONVEYOR

GEAR BOX

COMPONENTES PARA LA DESCARGA DE LÍQUIDOS


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

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

5. Principios de Operación

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 sólidos hacia las paredes del bowl y su descarga por los los extremos del mismo.


6. Desempeño de las centr ífugas

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 centr ífugas

El ejemplo para los modelos de las centrifugas SWACO, las velocidades de operación son:Velocidad del Bowl Fuerza G 1900 rpm 720

2500 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 sólidos

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

La velocidad relativa del bowl La distancia de separación de los alabes


9. Aplicación de las centrífugas decantadoras

Centrifuga de Baja Velocidad Los parámetros de operación normal son:

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

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

Contribuye al control de la viscosidad plástica del lodo.

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


Centrifuga de Alta Velocidad Los parámetros de operación normal son:

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

Para lodos no densificados, descarta y controla los sólidos del lodo. Se requiere máxima 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.

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


Operación Dual de Centrifugas – Lodo no Densificado


Operación Dual de Centrifugas – Lodo Densificado

1 2 3 4 5 6 7

Centrífuga 414 Centrífuga 518

Bomba de Alimentación de la Centrifuga Bomba de Alimentación del Desander Tolva para recuperación de barita Boquilla para la recuperación de barita Catch Tank para la fase Liquida

A B C D E F G H J

Alimentación de la centrifuga 414 Alimentación de la centrífuga 518

Alimentación Centrifuga 518 desde sistema (Opcional) (Optional) Descarga de sólidos Centrifuga 414 (Opcional)

Retorno de Barita al Sistema Activo Efluente al Sistema Activo Descarga de sólidos Centrifuga 518 Dilución alimentación de la centrifuga 414 Fase Liquida de las Centrifugas

Layout General Configuración dual de Centrífugas - Serie

1

2

3

3

4

5 6

7 A

B

C

D E

F

G

H

J

J


Operación para deshidratación de lodos


Centrifugas Vert icales – 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 Características

Buen desempeño ambiental. Mejora la recuperacion de fluidos de

perforacion. Seguridad Facil instalacion Ventajas operacionales Facil mantenimiento

Centrifugas Centrifugas VerticalesVerticales

Centrifugas Vert icales – Secadora de Cortes

Funcionamiento Incorpora alta velocidad a una

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

Los sólidos humedos entran por el tope de la centrifuga.

Los sólidos secos salen por el fondo de la centrifuga.

El fluido de perforacion es recuperado por las ventanas laterales.

Centrifugas Centrifugas VerticalesVerticales

PRINCIPIOS DE OPERACION Y SELECCION DE

TAMAÑO

Bombas CentrifugasBombas Centrifugas

1. Componentes de una bomba centrifuga

2. Medición, Utilización y Control de la Energía de una Bomba

3. Cavitación

3.1 Cavitación por succión

3.2 Cavitación por descarga

4. Relación entre presión y altura de un liquido

5. Carga expresada como Aceleración Centrífuga

6. Selección del Tamaño de una Bomba

7. Diseños de Succión

8. Curvas de Desempeño de una Bomba

9. Leyes de Afinidad

10. Aplicaciones de las 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

Impeller

Voluta


• La energLa energíía 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 energíía.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 energíía total producida por las bombas.a total producida por las bombas.

•• NingNingúún fluido adicional saldrn fluido adicional saldráá 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


La carga (pies) debida a la energLa carga (pies) debida a la energíía 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 segúún la alturan la altura

••FricciFriccióón n -- resistencia del fluido al flujo a travresistencia del fluido al flujo a travéés de la s de la tubertuberíía, las conexiones y las toberas (requisito de la a, las conexiones y las toberas (requisito de la aplicaciaplicacióón)n)

Aumenta segAumenta segúún 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


DespuDespuéés de ser encendidas, las bombas centrifugas s de ser encendidas, las bombas centrifugas seguirseguiráán bombeando un volumen creciente hasta que n bombeando un volumen creciente hasta que se logre la se logre la carga mcarga mááximaxima (pies) a trav(pies) a travéés de la s de la aspiraciaspiracióón y friccin y friccióónn, si no la bomba comenzara a , si no la bomba comenzara a cavitar.cavitar.

La cavitaciLa cavitacióón 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 tamañño o adecuado para la aplicaciadecuado para la aplicacióón especifica en que sern especifica en que seráán n usadas, si no, la energusadas, si no, la energíía producida sera producida seráá incorrecta, incorrecta, causando resultados indeseables.causando resultados indeseables.

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


CAVITACIONCAVITACIONCavitacionCavitacion por Succionpor Succion

La 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. .


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


• La carga se mide en pies, y segLa carga se mide en pies, y segúún la densidad del n la densidad del fluido, se convierte en la presifluido, se convierte en la presióón mn mááxima(Psi) en la xima(Psi) en la descarga de la bomba.descarga de la bomba.

••Luego la presiLuego la presióón disminuirn disminuiráá continuamente hasta continuamente hasta "0"PSI, seg"0"PSI, segúún la aspiracin la aspiracióón y la friccin y la friccióón, 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)


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)

EjemploCual esCual es lala presionpresion dededescargadescarga aa una una cabezacabeza de 70’de 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)


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

VV22

CargaCarga (Pies)(Pies) = 2g2g

VV22

CargaCarga (Pies)(Pies) = 2g2g

V = (rpm V = (rpm ÷÷ 60)60) x (x (diametrodiametro ((pulgpulg) ) ÷÷ 12) 12) x x ππVV = (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

Ejemplo

“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””


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 presióón mn mááxima 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 presióón disminuirn disminuiráá continuamente hasta continuamente hasta "0"PSI, seg"0"PSI, segúún la aspiracin la aspiracióón y la friccin y la friccióón, 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)


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

•• La carga mLa carga míínima requerida (pies) es ademnima requerida (pies) es ademáás 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 aplicacióón, asn, asíí como la resistencia de la carga de friccicomo la resistencia de la carga de friccióón n (pies) al flujo dentro de la tuber(pies) al flujo dentro de la tuberíía.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 friccióón dentro de la n dentro de la tubertuberíía es de 6 pies.a es de 6 pies.

••CuCuáál es la carga ml es la carga míínima requerida para la bomba?.nima requerida para la bomba?.

Carga (Pies) Carga (Pies) -- ImportanciaImportancia


Bomba del desarenador de swacoBomba del desarenador de swaco

••Carga requerida por el desarenador = 74 pies de cargaCarga requerida por el desarenador = 74 pies de carga

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

••FricciFriccióón en la tubern en la tuberíía =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


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

••Un indicador instalado en el desarenador indicarUn indicador instalado en el desarenador indicaríía 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 indicacióón n de los indicadores?de los indicadores?

••Descarga de la bomba = PSIDescarga de la bomba = PSI

••MMúúltiple 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


••La carga de aspiraciLa carga de aspiracióón (pies) es la energn (pies) es la energíía que la bomba debe usar a que la bomba debe usar para entregar el lodo verticalmente hasta la entrada de lodo de para entregar el lodo verticalmente hasta la entrada de lodo de la la aplicaciaplicacióón.n.

••La distancia vertical se mide a partir del eje de aspiraciLa distancia vertical se mide a partir del eje de aspiracióón de la bomba.n de la bomba.

CARGA DE ASPIRACION(Pies)CARGA DE ASPIRACION(Pies)

••La carga producida por la resistencia al flujo se llama carga deLa carga producida por la resistencia al flujo se llama carga de friccifriccióón n (pies)(pies)

••La carga de fricciLa carga de friccióón(Pies) aumenta el caudal de la bomba(GPM) aumenta.n(Pies) aumenta el caudal de la bomba(GPM) aumenta.

•• DiDiáámetros mmetros máás peques pequeñños de la tuberos de la tuberíía, tendidos ma, tendidos máás largos de la s largos de la tubertuberíía, mayor cantidad de conexiones, todos son factores que aumentana, mayor cantidad de conexiones, todos son factores que aumentanla carga de friccila carga de friccióón (pies)n (pies)

••La presiLa presióón de carga (pies de carga) recomendada por el proveedor n de carga (pies de carga) recomendada por el proveedor constituye una forma de carga de fricciconstituye una forma de carga de friccióón (resistencia al fluido a travn (resistencia al fluido a travéés de s de la tobera de admisila tobera de admisióón del equipo).n del equipo).

CARGA DE FRICCION (Pies)CARGA DE FRICCION (Pies)


••Para todas las aplicaciones que requieren una bomba centrifuga Para todas las aplicaciones que requieren una bomba centrifuga para la operacipara la operacióón, el proveedor ha recomendado una presin, el proveedor ha recomendado una presióón de n de carga de funcionamiento que resultara en un rcarga de funcionamiento que resultara en un réégimen de gimen de tratamiento segtratamiento segúún el caudal (GPM) nominal (rendimiento max.)n el caudal (GPM) nominal (rendimiento max.)

••La operaciLa operacióón a cualquier otra presin a cualquier otra presióón de carga producirn de carga produciráá un un cambio del rcambio del réégimen de tratamiento, de acuerdo con la siguiente gimen de tratamiento, de acuerdo con la siguiente relacirelacióónn

HH11 x GPMx GPM2222 = H= H22 x GPMx GPM11

22

HH11= Presion de carga del proveedor= Presion de carga del proveedor

GPMGPM11= Galonage de tratamiento a H= Galonage de tratamiento a H11

HH22= Presi= Presióón de carga efectivan de carga efectiva

GPMGPM22=?=?

CARGA DE APLICACIONCARGA DE APLICACION


••DEBE HABER UNA CARGA SUFICIENTE EN EL LADO DE ASPIRACION DE DEBE HABER UNA CARGA SUFICIENTE EN EL LADO DE ASPIRACION DE LA BOMBA PARA FORZAR EL FLUIDO A ENTRAR EN LA BOMBA AL LA BOMBA PARA FORZAR EL FLUIDO A ENTRAR EN LA BOMBA AL MISMO RITMO QUE EL FLUIDO TRATA DE SALIR POR EL LADO DE LA MISMO RITMO QUE EL FLUIDO TRATA DE SALIR POR EL LADO DE LA DESCARGA.DESCARGA.

SI ESTA CARGA NO ES SUFICIENTE HABRA CAVITACIONSI ESTA CARGA NO ES SUFICIENTE HABRA CAVITACION

CARGA DE ASPIRACION NETACARGA DE ASPIRACION NETA

••Hay dos tipos de Carga de Aspiracion Neta Positiva:Hay dos tipos de Carga de Aspiracion Neta Positiva:

CANP REQUERIDA CANP REQUERIDA -- Cuando el caudal (GPM) de la bomba Cuando el caudal (GPM) de la bomba aumenta, se requiere mas CANP.aumenta, se requiere mas CANP.

CANP DISPONIBLE CANP DISPONIBLE -- La Presion atmosferica, temperatura del lodo, La Presion atmosferica, temperatura del lodo, la altura del lodo encima del eje de la bomba y la altura del lodo encima del eje de la bomba y la carga de friccion de la tuberia de aspiracion la carga de friccion de la tuberia de aspiracion determinan la CANP disponibledeterminan la CANP disponible

CANP = CANPCANP = CANPDD -- CANPCANPRR

LA CANP DEBE SER POSITIVALA CANP DEBE SER POSITIVA


FACTORES QUE AFECTAN LA CARGA DE FACTORES QUE AFECTAN LA CARGA DE ASPIRACION NETAASPIRACION NETA

PRESION ATMOSFERICAPRESION ATMOSFERICA

•• La presion atmosferica disminuye con la altura.La presion atmosferica disminuye con la altura.

ALTURA DEL LODO ENCIMA DEL EJE DE LA BOMBAALTURA DEL LODO ENCIMA DEL EJE DE LA BOMBA

CARGA DE FRICCION (PIES) EN LA TUBERIA DE ASPIRACIONCARGA DE FRICCION (PIES) EN LA TUBERIA DE ASPIRACION

••La carga de friccion en la aspiracion debe ser minimizada, sino La carga de friccion en la aspiracion debe ser minimizada, sino el el fluido tratara de salir por la descarga mas rapidamente que por fluido tratara de salir por la descarga mas rapidamente que por la la succion provocando succion provocando ““cavitacioncavitacion””

PRESION DE VAPOR DEL LODOPRESION DE VAPOR DEL LODO

••Cuando la presion aumenta el agua se vaporiza (se convierte en Cuando la presion aumenta el agua se vaporiza (se convierte en gas) a una temperatura mas baja.gas) a una temperatura mas baja.


CANP DISPONIBLE (CANPCANP DISPONIBLE (CANPDD) Y REQUERIDA (CANP) Y REQUERIDA (CANPRR))

CANPCANPDD= Ha + He = Ha + He –– Hf Hf -- HvpHvp

•• Ha = Carga atmosfericaHa = Carga atmosferica

••He = Carga de altura (Bomba a superficie del lodo)He = Carga de altura (Bomba a superficie del lodo)

••Hf = Carga de friccion (Perdida por friccion en la aspiracionHf = Carga de friccion (Perdida por friccion en la aspiracion))

••Hpv = Presion de vapor del lodo a la temperatura de bombeo. Hpv = Presion de vapor del lodo a la temperatura de bombeo.

CANPCANPRR

••Indicada directamente por las curvas de rendimientoIndicada directamente por las curvas de rendimiento

••Factor limitador para el caudal VolumetricoFactor limitador para el caudal Volumetrico


Valves Pipe

Diameter Gate Plug Globe Angle Check Foot

1.5" 0.9 - 45 23 11 39 2" 1.10 6.0 58 29 14 47 3" 1.6 8.0 86 43 20 64 4" 2.1 17 113 57 26 71 6" 3.2 65 170 85 39 77

Elbows Tube

Turn Tee Enlrg Contr Pipe

Diameter 45 90 45 90 Strt Side 1:2 3:4 2:1 4:3

1.5" 1.9 4.1 1.4 2.3 2.7 8.1 2.6 1.0 1.5 1.0 2" 2.4 5.2 1.9 3.0 3.5 10.4 3.2 1.2 1.8 1.2 3" 3.6 7.7 2.9 4.5 5.2 15.5 4.7 1.7 2.8 1.7 4" 4.7 10.2 3.8 6.0 6.8 20.3 6.2 2.3 3.6 2.3 6" 7.1 15.3 5.8 9.0 10.2 31 9.5 3.4 5.6 3.4

Tabla de perdidas de friccion en accesoriosTabla de perdidas de friccion en accesorios


Friction Loss of Water in Feet per 100 Feet of Pipe

1"Pipe 2"Pipe 3"Pipe 4"Pipe 5"Pipe 6"Pipe U.S.

GPM Vel Loss Vel Loss Vel Loss Vel Loss Vel Loss Vel Loss

10 3.72 11.7 1.02 0.50 0.45 0.07 - - - - - -

20 7.44 42.0 2.04 1.82 0.91 0.25 0.51 0.06 - - - -

30 11.15 89.0 3.06 3.84 1.36 0.54 0.77 0.13 0.49 0.04 - -

40 14.88 152 4.08 6.60 1.82 0.91 1.02 0.22 0.65 0.08 - -

50 - - 5.11 9.90 2.27 1.36 1.28 0.34 0.82 0.11 0.57 0.04

60 - - 6.13 13.9 2.72 1.92 1.53 0.47 0.98 0.16 0.68 0.06

70 - - 7.15 18.4 3.18 2.57 1.79 0.63 1.14 0.21 0.79 0.08

80 - - 8.17 23.7 3.65 3.28 2.04 0.81 1.31 0.27 0.91 0.11

90 - - 9.19 29.4 4.09 4.06 2.30 1.00 1.47 0.34 1.02 0.14

100 - - 10.2 35.8 4.54 4.96 2.55 1.22 1.63 0.41 1.13 0.17

110 - - 11.3 42.9 5.00 6.00 2.81 1.46 1.79 0.49 1.25 0.21

120 - - 12.3 50.0 5.45 7.00 3.06 1.72 1.96 0.58 1.36 0.24

130 - - 13.3 58.0 5.91 8.10 3.31 1.97 2.12 0.67 1.47 0.27

140 - - 14.3 67.0 6.35 9.20 3.57 2.28 2.29 0.76 1.59 0.32

150 - - 15.3 76.0 6.82 10.5 3.82 2.62 2.45 0.88 1.70 0.36

Tabla de perdidas de friccion en tuberiaTabla de perdidas de friccion en tuberiaBombas CentrifugasBombas Centrifugas

SELECCIÓN DEL TAMAÑO DE LA BOMBASELECCIÓN DEL TAMAÑO DE LA BOMBA

LIMITE DE CAPACIDADLIMITE DE CAPACIDAD

Limites de capacidad para varias bombasLimites de capacidad para varias bombas

TAMAÑO DE LA BOMBA CAUDAL MAXIMO (GPM)

2x3 4503x4 7504x5 11005x6 1600

5x6 Magnun 18006x8 1600

6x8 Magnun 2400

POTENCIA REQUERIDA (BHPPOTENCIA REQUERIDA (BHPRR))

•Leer la potencia requerida para el agua en la curva de la bomba.Leer la potencia requerida para el agua en la curva de la bomba.

•La potencia requerida para lodos (mayor peso)La potencia requerida para lodos (mayor peso)

= [Densidad (lb/gal) / 8.33] x BHP curva= [Densidad (lb/gal) / 8.33] x BHP curva


POTENCIA DE LA BOMBAPOTENCIA DE LA BOMBA

SE PUEDE CALCULAR LA POTENCIASE PUEDE CALCULAR LA POTENCIA

SELECCISELECCIÓÓN DEL TAMAN DEL TAMAÑÑO DE LA BOMBAO DE LA BOMBA

GPM x (pies de GPM x (pies de cargacarga)x()x(Gravedad Gravedad Espec.)Espec.)POTENCIA (HP)POTENCIA (HP) =

(3960) ((3960) (EficienciaEficiencia)*)*

GPM x (pies de GPM x (pies de cargacarga)x()x(Gravedad Gravedad Espec.)Espec.)POTENCIA (HP)POTENCIA (HP) =

(3960) ((3960) (EficienciaEficiencia)*)*

GRAVEDAD ESPECIFICA = [Densidad (lb/gal) / 8.33] GRAVEDAD ESPECIFICA = [Densidad (lb/gal) / 8.33]

*DE LA CURVA DE RENDIMIENTO*DE LA CURVA DE RENDIMIENTO

SINO HAY NINGUN VALOR DISPONIBLE USAR 0,75SINO HAY NINGUN VALOR DISPONIBLE USAR 0,75


EN LA SUCCION DE LA EN LA SUCCION DE LA BOMBA HAY QUE:BOMBA HAY QUE:

Minimizar las perdidas Minimizar las perdidas porpor friccionfriccion..

Reducir Reducir la la entarda entarda de de aireaire

Reducir Reducir la la cantidad cantidad de de volumen muerto volumen muerto antes antes de la de la succion porque succion porque este volumen es este volumen es perdidoperdido..

NO RECOMENDADONO RECOMENDADO RECOMENDADORECOMENDADO

DISEDISEÑÑOS DE SUCCION OS DE SUCCION


Las Las curvascurvas de de desempenodesempeno de de unauna bombabomba centrifugacentrifuga esesproducidaproducida porpor el el fabricantefabricante de de pruebaspruebas de de desempedesempeñño y o y muestranmuestran la la relacionrelacion entreentre el el caudal, la caudal, la eficienciaeficiencia, la CANP, la CANPRR y y BHPBHPRR. .

A mas A mas cabeza menos cabeza menos caudalcaudal

A mas A mas bajabaja cabezacabeza mas caudalmas caudal

A mas A mas bajobajo caudal caudal menosmenosHorsepower Horsepower

A mas alto caudal masA mas alto caudal masHorsepowerHorsepower

Curva de desempeCurva de desempeñño de una bombao de una bombaBombas CentrifugasBombas Centrifugas

Curvas de Rendimiento o desempeCurvas de Rendimiento o desempeññoo


LEYES DE LEYES DE AFINIDADAFINIDAD

El El rendimientorendimiento de de unauna bombabomba centrifugacentrifuga eses afectadaafectadaporpor el el cambiocambio en en velocidadvelocidad (rpm) o (rpm) o tamatamañño del o del impeller (impeller (diametrodiametro).).

DefinicionesDefiniciones::

Q = Caudal IQ = Caudal I\\en gpmen gpm

D = D = DiametroDiametro del impeller en del impeller en pulgadaspulgadas

H = H = Cabeza Cabeza en piesen pies

BHP = BHP = Caballos Caballos de de fuerzafuerza

N = N = VelocidadVelocidad en rpmen rpm


La La Ley Ley de de afinidad para una bombaafinidad para una bomba centrifugacentrifugaCON EL DIAMETRO DEL IMPELLER PERMANECE CON EL DIAMETRO DEL IMPELLER PERMANECE CONSTANTE y la CONSTANTE y la velocidadvelocidad cambia:cambia:

Caudal : QCaudal : Q11 ÷÷ QQ22 = N= N1 1 ÷÷ NN22

EjemploEjemplo: @ 1,750 rpm y 100 gpm, : @ 1,750 rpm y 100 gpm, Cual esCual es el el caudal a 3,500 rpm?caudal a 3,500 rpm?

100 100 ÷÷ QQ22 = 1,750= 1,750 ÷÷ 3,5003,500

QQ22 = 200 gpm= 200 gpm

LEYES DE AFINIDADLEYES DE AFINIDAD


CabezaCabeza: H: H11 ÷÷ HH22 = (N= (N11))22 ÷÷ (N(N22))22

EjemploEjemplo: @ 100 pies de : @ 100 pies de cabezacabeza y 1,750 rpm, y 1,750 rpm, CualCual eses la la cabezacabeza a 3,500 rpm?a 3,500 rpm?

100 100 ÷÷ HH22 = (1,750)= (1,750)22 ÷÷ (3,500)(3,500)22

HH22 = 400 ft= 400 ft

PotenciaPotencia: BHP: BHP1 1 ÷÷ BHPBHP22 = (N= (N11))33 ÷÷ (N(N22))33

EjemploEjemplo: @ 5 BHP y 1,750 rpm, : @ 5 BHP y 1,750 rpm, Cuantos CaballosCuantos Caballos de de fuerza fuerza son son requeridosrequeridos a 3,500 rpm?a 3,500 rpm?

5 5 ÷÷ BHPBHP22 = (1,750)= (1,750)33 ÷÷ (3,500)(3,500)33

BHPBHP22 = 40= 40



LaLa LeyLey dede afinidad para una bomba afinidad para una bomba centrifugacentrifuga CON LA VELOCIDAD CONSTANTE CON LA VELOCIDAD CONSTANTE y el y el cambiadocambiado el impeller:el impeller:

Caudal: QCaudal: Q11 ÷÷ QQ22 = D= D1 1 ÷÷ DD22

Example: @ 100 gpm con un Impeller 8Example: @ 100 gpm con un Impeller 8””, , Cual Cual es es el caudal con un impeller 6el caudal con un impeller 6””??

100 100 ÷÷ QQ22 = 8= 8 ÷÷ 66

QQ22 = 75 gpm= 75 gpm



CabezaCabeza: H: H11 ÷÷ HH22 = (D= (D11))22 ÷÷ (D(D22))22

EjemploEjemplo: @ 100 ft of : @ 100 ft of cabezacabeza y un Impeller 8y un Impeller 8””, , Cual es Cual es la la cabeza cabeza a un impeller 6a un impeller 6””??

100 100 ÷÷ HH22 = (8)= (8)22 ÷÷ (6)(6)22

HH22 = 56.25 ft= 56.25 ft

PotenciaPotencia: BHP: BHP1 1 ÷÷ BHPBHP22 = (D= (D11))33 ÷÷ (D(D22))33

EjemploEjemplo : @ 5 BHP con un Impeller 8: @ 5 BHP con un Impeller 8””, , Cuantos Cuantos caballos caballos son son requeridos requeridos con un impeller 6con un impeller 6””??

5 5 ÷÷ BHPBHP22 = (8)= (8)33 ÷÷ (6)(6)33

BHPBHP22 = 2.1= 2.1



APLICACIONES DE LA BOMBAS CENTRIFUGASAPLICACIONES DE LA BOMBAS CENTRIFUGAS

HIDROCICLONESHIDROCICLONES

•• Carga requeridas 75Carga requeridas 75--90 pies (proveedor)90 pies (proveedor)

••Volumenes requeridos 500Volumenes requeridos 500--1500 gpm1500 gpm

••TamaTamañño de la bomba 5x6 o 6x8 a 1750 rpmo de la bomba 5x6 o 6x8 a 1750 rpm

••Problema comunProblema comun Presion de carga inferior a la deseada resulta en una Presion de carga inferior a la deseada resulta en una reduccion en la velocidad del fluido dentro del cono reduccion en la velocidad del fluido dentro del cono y por tanto punto de corte mas grueso.y por tanto punto de corte mas grueso.

DESGASIFICADORESDESGASIFICADORES

•• Carga requeridas 75 pies (Minimo)Carga requeridas 75 pies (Minimo)

••Volumenes requeridos 700 gpmVolumenes requeridos 700 gpm

••Problema comunProblema comun Presion de carga inferior a la deseada resulta en un Presion de carga inferior a la deseada resulta en un volumen de lodo cortado por gas tratado volumen de lodo cortado por gas tratado disminuyendo eficiencia al proceso.disminuyendo eficiencia al proceso.


Agitacion del lodoAgitacion del lodo

•• Carga requerida 70 pies (proveedor)Carga requerida 70 pies (proveedor)

••Volumenes requeridos 600Volumenes requeridos 600--900 gpm*900 gpm*

* Una tobera de 1 * Una tobera de 1 1/16 pulgadas producira 150 gpm a una carga de 70 pulgadas producira 150 gpm a una carga de 70 pies.pies.

APLICACIONES DE LA BOMBAS CENTRIFUGASAPLICACIONES DE LA BOMBAS CENTRIFUGAS


MÉTODOS PARA EVALUAR LA EFICIENCIA DE LOS EQUIPOS DE

CONTROL DE SÓLIDOS

1. EVALUACIÓN EXPERIMENTAL PARA DETERMINAR EL CONTENIDO DE SÓLIDOS EN EL LODO DE ACUERDO AL PESO

2. CALCULO DEL DIAMETRO PROMEDIO DEL HUECO POR WASHOUT

3. CALCULO DE LOS SÓLIDOS GENERADOS POR EL HUECO POR HORA / SECCION

4. EVALUACION DE LA EFICIENCIA DEL EQUIPO DE CONTROL DE SÓLIDOS. (API, PRACTICA 13C)

5. EVALUACION DE LA EFICIENCIA DE LOS CONOS DE LOS HIDROCICLONES.

1. EVALUACIÓN EXPERIMENTAL PARA DETERMINAR EL CONTENIDO DE SÓLIDOS EN EL LODO DE ACUERDO AL PESO


CONTROL DE SÓLIDOS

2. CALCULO DEL DIAMETRO PROMEDIO DEL HUECO POR WASHOUT.

Es de gran importancia conocer el diámetro real del hueco por

derrumbamiento de las paredes. Para calcular el volumen aproximado de cortes generados por el hueco, hay dos formas para calcular el diámetro del washout: por incremento del área y por incremento del diámetro.

Para calcular el diámetro promedio en un intervalo determinado, se toma el

porcentaje de washout promedio para ese intervalo. Diámetro del Washout (pulgadas) = {Diametro 2 * (1 + % Washout)} ½

Diámetro del Washout (pulgadas) = Diámetro (pulgadas) * ( 1 + %washout )


CONTROL DE SÓLIDOS

3. CALCULO DE LOS SÓLIDOS GENERADOS POR EL HUECO POR HORA.

V sólidos (bls/hr) = {Diámetro del Washout (pulgadas)} 2 * Rata

promedio (Pies / Hora) / 1029

Nota: Con esta ecuación se puede determinar el volumen de sólidos generados en una sección.


CONTROL DE SÓLIDOS

4. EVALUACION DE LA EFICIENCIA DEL EQUIPO DE CONTROL DE SÓLIDOS. (API, PRACTICA 13C)

El siguiente es el método API de campo para evaluar la eficiencia de

separación de sólidos en el equipo de control de sólidos, usando un fluido de perforación y considerando que el porcentaje de sól idos de baja gravedad especifica se mantiene constante y que no hay perdidas de f luido mayores por el equipo de control de sólidos.

De una longitud de intervalo deseada (Long) en pies, obtenga diámetro

del hueco (Diam) en pulgadas, el agrandamiento del hueco (Washout) en fracción y el porcentaje de sól idos de baja gravedad especifica (%LGS)

Calcule el volumen de lodo construido (Vlodo) necesario para l lenar el

hueco recién perforado y diluir el lodo para así mantener los LGS constantes.


CONTROL DE SÓLIDOS

• Calcule el volumen de sól idos de perforación contenidos en el lodo (Vsólidos) debido a un intervalo perforado, uti l izando el diámetro del washout por agrandamiento del hueco (Diámetro del Washout).

Vsólidos (Bbls) = Diámetro del Washout 2 * Long / 1029

• Calcule el volumen de dilución requerido si los sólidos no hubieran sido removidos (Vdilución), suponiendo una eficiencia de 0% del equipo de control de sólidos.

Vdi lución = Vsól idos / (%LGS / 100)

• Calcule el factor de dilución (Fdi lución)

Fdilución = Vlodo / Vdilución

Calcule la eficiencia de remoción total de sólidos (Etotal)

Etotal = 1 - Fdilución


CONTROL DE SÓLIDOS

5. EVALUACION DE LA EFICIENCIA DE LOS CONOS DE LOS HIDROCICLONES .

PROCEDIMIENTO La siguiente es una tabla que muestra los parámetros bajo los cuales debe

funcionar un hidrociclón dependiendo del diámetro del cono.


CONTROL DE SÓLIDOS

• Para determinar la descarga total de sólidos por un cono, se uti l iza un embudo o un jarro de ¼ de galón que puede ser el mismo usado para hallar la viscosidad plástica.

• Calcular el t iempo en segundos que dura el embudo en l lenarse con

sólidos de la descarga de uno de los conos (Tiempo Descarga) • Hallar el peso en l ibras por galón de la descarga de sólidos (Densidad) • Hallar el caudal de descarga de sól idos removidos por el cono en l ibras

por hora (Caudal Removido), uti l izando la siguiente ecuación cada cono independientemente, es decir:

Rata de descarga (Lbs/hr) = Dmuestra (Lbs/gal) * 900 * # de conos / T

muestra (seg)


CONTROL DE SÓLIDOS

EVALUACION • Hallar las densidades del lodo o sólidos en cada uno de los conos del

hidrociclón (Densidad) y su respectivo caudal de descarga (Caudal Removido) para tener una evaluación comparativa de la eficiencia de los conos:

• Si las (Densidad) 1 = (Densidad) 2 en dos conos evaluados, entonces el cono que tenga el mayor caudal tendrá la mayor eficiencia, dado que un mayor volumen de sólidos esta siendo removido a la misma relación l iquido / sólido.

• Si los (Caudal Removido) 1 = (Caudal Removido) 2 en dos conos

evaluados, entonces el cono que tenga la mayor densidad será el que tenga mayor eficiencia, dado que más sól idos y menos l iquido esta siendo removidos al mismo caudal de descarga.


CONTROL DE SÓLIDOS

1. Áreas de tanques

1.1 Sistema de tratamiento

1.2 Tanque de Viaje

2. Sistema de Ecualización

2.1 Líneas de ecualización

3. Sistema de agitación

3.1 Agitadores

3.2 Pistolas

Tanques de LodosTanques de Lodos

• Ni muy grande ni muy pequeño

• Ni somero ni muy profundo

• Ni tan angosto ni tan amplio

• Bien Agitado

Minima Area de Superficie (MADS):MADS(ft2)=Máximo Flujo a manejar (gpm)/40

AREA DE TANQUESDebe ser:

TRAMPA DE ARENA

31 BBLS

SUCCION DESGASIFICADO

R

94 BBLS

SUCCION DESANDER

31 BBLSSUCCION MUD

CLEANER

81 BBLS

SUCCION CENTRIFUGAS

84 BBLS

TANQUE DE PILDORA

43 BBLS

TANQUE DE RESERVA

180 BBLS

TANQUE DE SUCCION

127 BBLS

TANQUE DE MEZCLA

169 BBLS

TANQUE DE COLIDES

84 BBLS


Flexible entrada de fluídos.

Equalizadores en el fondo.

Buena disposición para la adición y mezcla.

Ubicación de bomba de succión.

Válvulas para desechar lodo/sólidos.

No debe existir equipo de control de sólidos alli.

SECCION DE TRATAMIENTO / ADICION


Debe tener el mismo peso del lodo del hueco.Debe haber continua variación de lodo entrando y saliendo. Es conveniente medir y registrar la cantidad de lodo necesitado para llenar el hueco. Aproximadamente la altura varia un pie por cada barril.

TANQUE DE VIAJE


SISTEMA DE EQUALIZACION: LINEAS DE EQUALIZACION

• Son requeridas entre los compartimientos y cada uno de los tanques del sistema activo.

• Permiten el constante flujo de los fluidos, manteniendo constante el nivel de los líquidos entre los tanques o compartimientos


SISTEMA DE EQUALIZACION: LINEAS

• Son recomendados entre el tanque de mezcla y el de succión.

• Entre otros tanques deben ser ecualizadores de tipo de fondo o bajos.

• La completa ecualización a través de todo el sistema mantendrá constante

los niveles en los tanques, eliminando la posibilidad de niveles bajos en la

succión que puedan causar cavitación en las bombas centrifugas.

• El tamaño debe ser de mínimo 10 pulgadas de diámetro con el fin de evitar

taponamientos y condiciones turbulentas de flujo.

Diámetro (pulg) = ( Galonaje Máximo (gpm) / 15 )


Ubicacion EqualizacionSalida de la trampa de Arena AltoDesgasificador AltoDesarenador BajoDesarcillador BajoCentrifugas Alto (Ajustable)Mezcla - Adicion BajoMezcla - Succion Bajo

SISTEMA DE EQUALIZACIONEn la siguiente tabla se recomienda la ecualización que se debe tener:


• Son necesarios en todos los tanques con excepción de la

trampa de arena

• Permiten una uniforme suspensión de los sólidos y disminuyen

el asentamiento de estos en las esquinas de los tanques.

• El tamaño y tipo de agitador esta definido por el diseño de los

tanques

• La ubicación de los bafles en las esquinas de los tanques es

necesario para disminuir el problema de asentamiento de los

sólidos.

Sistemas de Agitación : AGITADORES


Distancia al fondo ance from bottom (axial f 1/3 - 3/4 x diámetro cuchilla

Cuchillas con inclinación.


PATRON DE FLUJO AXIAL


Distancia al fondo ance from bottom (axial f

Lo mas cerca posible

Cuchillas planas.


PATRON DE FLUJO RADIAL



INSTALACION DE BAFLES



EFECTO DE LA TUBERIA EN LA AGITACION


Sistemas de Agitación : Pistolas


Lodos de perforacion swaco

Engineering

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