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CONCEPTOS BSICOS Y DEFINICIONES.Proceso. Accin de transformar los insumos de un sistema en uno o varios productos. En nuestro caso el proceso consiste de la introduccin de la mezcla de lquido y gas producida por los pozos al sistema de separacin, compresin, calentamiento, vaco, estabilizacin y deshidratacin de crudo, y manejo y acondicionamiento de condensado, para obtener como productos: crudo estabilizado con la mayor calidad y volumen posible, gas sin problemas de condensacin en los ductos de transporte y condensado (GLP). Batera de Separacin. Se refiere a las instalaciones superficiales de produccin, que cuentan con una o varias etapas de separacin, cada una de ellas con uno o varios separadores gas-lquido o gas-aceite-agua operando a las mismas condiciones de presin y temperatura. Regularmente las Bateras de Separacin cuentan con rectificadores de gas (separadores en la corriente de gas para eliminar cualquier presencia de lquido en su seno, previniendo la presencia de baches de lquido en los mismos, que provoquen que la corriente de gas arrastre el crudo consigo), enfriadores de gas, rectificadores pera la separacin del condensado del gas, tanques de almacenamiento, bombas y compresores para hacer llegar las corrientes de gas de baja presin a la estacin de compresin ms cercana. Aspectos bsicos en el manejo y acondicionamiento de la produccin en superficie.

CONCEPTOS BSICOS Y DEFINICIONES.

La Presin de Vapor Verdadera (Pvv) (2) del lquido, es la ltima presin a la cual coexisti en equilibrio el lquido con su respectivo vapor a una temperatura dada, sucediendo la separacin de las fases. Tambin es conocida como la presin de saturacin o de burbujeo del lquido.

El Equilibrio vapor-lquido (2), se refiere a la igualdad del ritmo de vaporizacin de las molculas de lquido con el ritmo de condensacin de las molculas de gas durante el proceso de separacin gas-lquido.

La Presin de Vapor Reid (PVR) de un crudo (2), es la presin que ejerce el vapor sobre el lquido del cual se liber dentro de ciertas cmaras especiales de lquido y de vapor, al someter una muestra de crudo a la prueba de laboratorio propuesta por Reid (1), la cual est especificada en el procedimiento A del ASTM (American Society for Testing and Materials) D-323-89. Esta presin representa el grado de volatilidad del crudo y sirve como especificacin en el control de calidad del petrleo crudo. Cabe mencionar que la principal diferencia que existe entre la Pvv y la PVR, radica en que en la segunda, la muestra de crudo se pone en contacto con el aire y el vapor de agua cuando se realiza la prueba y esta se lleva a cabo a 100 F.

Sistema. Porcin o regin del universo que desea ser estudiada, delimitada por una frontera.

CONCEPTOS BSICOS Y DEFINICIONES.

La estabilizacin del petrleo crudo, durante los ltimos tiempos se ha convertido en un tema de especial importancia dentro del proceso de produccin de hidrocarburos, debido a que es indispensable cumplir con un valor de Presin de Vapor Reid (1),(2) (PVR), el cual se especifica en el contrato de comercializacin del petrleo crudo. Si el vendedor no cumple con este valor, se har acreedor a una sancin que repercute econmicamente sobre el mismo, ya que el comprador tendr problemas en la transportacin y en el proceso de refinacin en lo referente a la capacidad y eficiencia de procesamiento.

La Estabilizacin del petrleo crudo (2) se refiere al proceso mediante el cual se ajusta la Presin de Vapor Reid del hidrocarburo lquido, a un valor menor o igual al especificado en el contrato de comercializacin del mismo. La PVR esta ntimamente relacionada con la Presin de Vapor Verdadera (Pvv) de este hidrocarburo lquido, misma que depende de las condiciones de operacin del equipo de proceso.

CONCEPTOS BSICOS Y DEFINICIONES.

Etapa de separacin. Condiciones de operacin a la cual se lleva a cabo la separacin gas-lquido o gas-aceite-agua en una batera de separacin. Las bateras de separacin normalmente se disean de acuerdo a la mxima presin con la que cuenta la produccin proveniente de los pozos, tenindose instalaciones que cuentan con 4 etapas de separacin: Alta Presin (75 kg/cm2: presin que depende de la presin a la cual recibe el gas EL Centro Procesador de Gas y de las prdidas de presin por el transporte del gas por el ducto), Presin Intermedia (55 kg/cm2: presin que depende de la presin de succin de los compresores de presin intermedia que impulsan el gas a alta presin), Baja Presin (6 kg/cm2: presin que depende de la presin de succin de los compresores de baja a intermedia o alta presin y de la prdida de presin existente entre la batera de separacin y la estacin de compresin) y la etapa de estabilizacin de crudo, cuya presin de separacin depende del mtodo de estabilizacin que se haya seleccionado la cual puede estar entre 0.33 y 0.5 Kg/cm2).

Condensado. Lquido generado de un gas por el efecto de enfriamiento del mismo, por su incremento en la presin o por la combinacin de ambos efectos.

Estacin de compresin. Instalacin superficial que cuenta con uno o varios compresores, con la finalidad de incrementar la presin del gas, para hacerlo llegar a los puntos de venta con la presin requerida por el comprador. La Estacin de Compresin puede contar con uno o varios paquetes de compresin, cada uno de ellos operando a diferentes condiciones de presin de succin y de descarga (baja presin a presin intermedio, baja presin a alta presin, presin intermedia a alta presin).

GENERALIDADES DEL MANEJO SUPERFICIAL DE LA PRODUCCIN

CONDENSADOS GAS

ACEITE

OLEOGASP (Kg/cm2 man)T (Grad. C)SIMBOLOGIAVAPORES

14C

LC

SEBP

GAS A RECOMPRESIN

T. N.

TQE. DE COND.

TD

Pd =6.0

P = 0.14T = 38.0CRUDO A DISTRIBUCINR1R2 P = 0.0

R3

LC

LC

LC

LC

VAPORES A LAATMSFERA

LC

SBP

SPIGAS B P A COMPRESINGAS P I A COMPRESINPROD. DE POZOS DE P. I.PROD. DE POZOS DE B. P.SEPARACIN MULTIETAPA CON TANQUE ELEVADO

Clasificacin de Bombas

VLVULAS DE CONTROLDESCRIPCIN: Las vlvulas de control son las encargadas de regular el caudal del fluido de control que modifica a su vez el valor de la variable medida y por lo tanto la variable controlada, comportndose como un orificio de rea continuamente variable.EL CUERPO: Es el alojamiento de las partes internas de la vlvula (Asiento-Obturador) que estn en contacto con el fluido, por lo tanto debe ser de material adecuado para resistir altas temperaturas y presiones del fluido sin prdidas, tener un tamao adecuado al caudal que se debe controlar y ser resistente a la erosin o corrosin producidas por el fluido.TAPA DE LA VLVULA: Permite la unin del cuerpo con el actuador y a su travs se desliza al vstago del obturador. Este vstago, accionado por el motor, dispone generalmente de un ndice que seala la posicin de apertura y cierre de la vlvula.

LA EMPAQUETADURA: Para que el fluido no se escape a travs de la tapa es necesario disponer de un caja de empaquetadura entre la tapa y el vstago. Para temperaturas superiores a 200C se le adicionan a la caja unas aletas de radiacin.La empaquetadura que se utiliza normalmente es de tefln cuya temperatura mxima de servicio es de 200C. A temperaturas superiores es necesario utilizar otro material o alejar la empaquetadura de cuerpo de la vlvula. En el caso de fluidos corrosivos, txicos, radiactivos, o muy valiosos hay que asegurar un cierre total en la estopada, lo cual se consigue mediante el uso de fuelles de estanqueidad, o empaquetaduras dobles.La empaquetadura normal suele ser de aros de tefln, de seccin en V, comprimidos con un resorte, con la ventaja de que el tefln es autolubricante y no necesita engrase.

PARTES INTERNAS ( Obturador y Asiento):Como partes internas se consideran generalmente las piezas metlicas internas desmontables que estn en contacto directo con el fluido. Estas piezas son el vstago, la empaquetadura, los anillos guas del vstago, el obturador y el asiento.Para efectuar la seleccin del conjunto obturador-asiento se recomienda evaluar los siguientes aspectos.1. Materiales aptos y especiales para contrarrestar la corrosin, la erosin y el desgaste producidos por el fluido.2. Caractersticas del caudal en funcin de la carrera (caractersticas del caudal inherente)3. Tamao normal o reducido que permite obtener varias capacidades de caudal de la vlvula con el mismo tamao del cuerpo.MATERIALEs: Generalmente son construidos en acero inoxidable por ser este un material muy resistente a la corrosin y a la erosin del fluido, pero se fabrican de otros materiales de acuerdo a la aplicacin.

CLASIFICACIN DE LAS VLVULAS DE CONTROL

Las vlvulas de control pueden ser de varios tipos dependiendo del diseo del cuerpo y del movimiento del obturador.a. Vlvulas de movimientos lineal o recproco: son aquellas en las cuales el obturador se mueve en la direccin de su propio eje y se clasifican de la siguiente manera.- Vlvula de globo: Puede ser construida de simple o doble asiento. Las vlvulas de simple asiento precisan de un actuador de mayor tamao para que el obturador cierre en contra de la presin diferencial del proceso. Por lo tanto se emplean cuando la presin del fluido es baja y se requiere que las fugas en posicin de cierre sean mnimas.Las vlvulas de doble asiento, se emplean cuando deba trabajarse con una alta presin diferencial. En la posicin de cierre las fugas son mayores que en una vlvula de simple asiento.

CLASIFICACIN DE LAS VLVULAS DE CONTROL

- Vlvula de globo:

- Vlvula en ngulo: Esta vlvula permite obtener un flujo de caudal sin excesivas turbulencias y es adecuada para disminuir la erosin cuando sta es considerable, debido a las caractersticas del fluido o por la excesiva presin diferencial. El diseo de la vlvula es idneo para el control de fluidos que vaporizan, para trabajar con grandes presiones diferenciales y para los fluidos que contienen slidos en suspensin.- Vlvula de tres vas: Este tipo de vlvula se emplea generalmente para mezcla de lquidos o para derivar de un flujo de entrada dos salidas (Diversoras). Intervienen tpicamente en el control de temperatura de intercambiadores de calor.- Vlvula de jaula: Consiste en un obturador cilndrico que desliza en una jaula con orificios adecuados a las caractersticas de caudal deseadas en la vlvula. Como el obturador est contenido dentro de la jaula, la vlvula es muy resistente a las vibraciones y al desgaste.

CLASIFICACIN DE LAS VLVULAS DE CONTROL- Vlvula de ngulo:

- Vlvula de jaula:

- Vlvula de 3 vas:

- Vlvula de compuerta: Esta vlvula efecta su cierre con un disco vertical plano o de forma especial y que se mueve verticalmente al flujo del fluido. Por su disposicin es ideal para el control todo-nada ya que en posiciones intermedias tiende a bloquearse, la compuerta y el sello presentan rpida erosin y provocan turbulencia.- Vlvula en Y: Es adecuada como vlvula de cierre y de control. Como vlvula todo-nada se caracteriza por presentar baja prdida de carga y como vlvula de control una gran capacidad de caudal.- Vlvula de cuerpo partido: Esta es una modificacin de la vlvula de globo de simple asiento, con el cuerpo partido en dos partes entre las cuales est presionado el asiento. Esta disposicin permite una fcil sustitucin del asiento. Se emplea principalmente para fluidos viscosos y en la industria alimentaria.- Vlvula Saunders: En esta vlvula, el obturador es una membrana flexible que a travs de un vstago unido a un servomotor, es forzada contra un resalte del cuerpo cerrando as el paso del fluido. La vlvula se caracteriza por que el cuerpo puede revestirse fcilmente de goma o plstico para trabajar con fluidos agresivos.

CLASIFICACIN DE LAS VLVULAS DE CONTROL- Vlvula de compuerta:- Vlvula en Y:- Vlvula de cuerpo partido:

b. Vlvulas de movimiento o vstago rotatorio: donde el obturador presenta un movimiento circular, dentro de esta clasificacin tenemos.Vlvula de obturador excntrico rotativo: Consiste en un obturador de superficie esfrica que tiene un movimiento rotativo excntrico y que est unido al eje de giro por dos brazos flexibles.Se caracteriza por su gran capacidad de caudal, comparable a las vlvulas mariposa y a las de bola por su elevada prdida de carga admisible.Vlvula de obturador Cilndrico excntrico: Esta vlvula tiene un obturador cilndrico excntrico que asienta sobre el un cuerpo cilndrico. El cierre hermtico se consigue con un revestimiento de goma o tefln en la cara del cuerpo donde asienta el obturador. La vlvula tiene una ganancia relativamente alta. Es adecuada para fluidos corrosivos y lquidos viscosos o con slidos en suspensin.Vlvula de mariposa: El cuerpo est formado por un anillo dentro del cual gira transversalmente un disco circular. Las vlvulas de mariposa se emplean para el control de grandes caudales de fluidos a baja presin.

Vlvula de obturador excntrico rotativoVlvula de mariposa

Vlvula de bola: El cuerpo de la vlvula tiene un cavidad interna esfrica que alberga un obturador en forma de esfera o de bola. Se emplea principalmente en el control de fluidos negros, o con gran porcentaje de slidos en suspensin.Vlvula de orificio ajustable: El obturador de esta vlvula consiste en una camisa de forma cilndrica que est perforada con dos orificios, uno de entrada y otro de salida, y que gira mediante una palanca exterior accionada manualmente o por medio de un servomotor.La vlvula es adecuad para ajustar manualmente el caudal mximo de un fluido, cuando el caudal puede variar en lmites amplios en forma intermitente o continua y cuando no se requiere un cierre estanco. Se utiliza para combustibles gaseosos o lquidos, vapor, aire comprimido y lquidos en general.-Vlvula de flujo axial: Consisten en un diafragma accionado neumticamente que mueve un pistn, el cual a su vez comprime un fluido hidrulico contra un obturador formado por un material elastmero. Este tipo de vlvulas se emplea para gases y es especialmente silencioso.

Los fundamentos de la hidrulica se basan en dos principios fundamentales de la fsica, a saber: Principio de Pascal: el cual expresa que la presin que ejerce un fluido incompresible y en equilibrio dentro de un recipiente de paredes indeformables se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos del fluido. Principio de Bernoulli: expone que en un fluido ideal (sin viscosidad ni rozamiento) en rgimen de circulacin por un conducto cerrado, la energa que posee el fluido permanece constante a lo largo de su recorrido.

La energa de un fluido en cualquier momento consta de tres componentes: cintica (que es la energa debida a la velocidad que posee el fluido), potencial o gravitacional (que es la energa debido a la altitud del fluido), y una energa que podramos llamar de "flujo" (que es la energa que un fluido contiene debido a su presin). En la siguiente ecuacin, conocida como "Ecuacin de Bernoulli" expresa matemticamente este concepto:siendo,v la velocidad del fluido en la seccin considerada; la densidad del fluido; P es la presin del fluido a lo largo de la lnea de flujo; g la acelaracin de la gravedad; z la altura en la direccin de la gravedad desde una cota de referencia.

Cadas de Presin

Una vez seleccionado el dimetro (D) de la tubera y calculada la velocidad (v) de circulacin del fluido hidrulico, es necesario conocer la prdida de carga que se produce por el interior de la tubera.El clculo de la prdida de carga o de presin (p) originado en los tramos de tuberas es inmediato y fcil de realizar. En efecto, en un tramo de tubera de una longitud considerada "L", el clculo de las prdidas de carga originadas se puede obtener aplicando la ecuacin de Darcy-Weisbach, mediante la siguiente expresin: donde,p es el valor de la prdida de carga o de presin medida segn la altura manomtrica y expresada en metros de columna de agua (m.c.a.)L es la longitud del tramo considerado de tubera (m)D es el dimetro interior de la tubera (m)v es la velocidad del fluido hidrulico por el interior de la tubera (m/s)g es la accelaracin de la gravedad (9,81 m/s2)f es el es el factor de friccin de Darcy-Weisbach.

De la anterior expresin todos los parmetros son conocidos salvo el factor de friccin (f).

El factor de friccin (f), es un parmetro adimensional que depende del nmero de Reynolds (Re) del fluido hidrulico empleado y de la rugosidad relativa de la tubera (r )

Cadas de Presin

Por otro lado, la rugosidad relativa de la tubera (r ) viene dada en funcin de la rugosidad absoluta () del material del que est fabricada la tubera y de su dimetro interior (D) de acuerdo a la siguiente expresin:

En la siguiente tabla se muestran los valores de rugosidad absoluta para distintos materiales:El nmero de Reynolds (Re) representa la relacin entre las fuerzas de inercia y las viscosas en la tubera.Los valores de transicin entre rgimen laminar y turbulento se encuentra con el nmero de Reynolds en la franja de 2000 a 4000. Es decir, en funcin del valor del nmero de Reynolds se tiene que: Re < 2000: Rgimen laminar.Predominan las fuerzas viscosas. 2000 < Re < 4000: Zona crtica o de transicin. Re > 4000: Rgimen turbulento.Predominan las fuerzas de inercia.Cadas de Presin

Conocer si el flujo que circula por una tubera se encuentra en el rgimen laminar o turbulento es importante porque marca la manera de calcular el factor de friccin (f). en rgimen laminar, se puede calcular aplicando la frmula de Poiseuille:Para la otra situacin, es decir, que nos encontremos en rgimen turbulento, el clculo para conocer el factor de friccin (f), y depende tanto del nmero de Reynolds como de la rugosidad relativa de la tubera. En este caso existen diversas formulaciones:

Ec. de Colebrook WhiteEc. de Barr, Ec de Miller Ec. de Haaland,Y otras como la ecuaciones.

Cadas de Presin

Por otro lado, para evaluar las prdidas locales que se originan en vlvulas u otros elementos intercalados en la instalacin (codos, derivaciones en T, bifurcaciones, reducciones...) se pueden calcular a partir de formulaciones empricas, como la mostrada en la expresin siguiente:

o bien, donde el coeficiente adimensional K, que mide la cada de presin se mide experimentalmente y depende del diseo del fabricante. En la siguiente tabla se dan algunos valores de guia:

Para el clculo de los coeficientes de prdidas de carga en vlvulas parcialmente abiertas respecto al valor del coeficiente en apertura total, se pueden tomar los valores de esta otra tabla:

Cadas de Presin

Frmula usada en hidrulica para el clculo del factor de friccin de Darcy tambin conocido como coeficiente de rozamiento. Se trata del mismo factor f que aparece en la ecuacin de Darcy-Weisbach.La expresin de la frmula de Colebrook-White (1937, 1939) es la siguiente:

donde Re es el nmero de Reynolds, k/D la rugosidad relativa y el factor de friccin.

El campo de aplicacin de esta frmula se encuentra en la zona de transicin de flujo laminar a flujo turbulento y flujo turbulento. Para la obtencin de es necesario el uso de mtodos iterativos. Otra forma ms sencilla y directa de obtener el valor de es hacer uso del diagrama de Moody.

Para el caso particular de tuberas lisas la rugosidad relativa, es decir la relacin entre la rugosidad en las paredes de la tubera y el dimetro de la misma, es muy pequeo con lo que el trmino k/D es muy pequeo y puede despreciarse el primer sumando situado dentro del parntesis de la ecuacin anterior. Quedando en este caso particular la ecuacin del siguiente modo:

Para nmeros de Reynolds muy grandes el segundo sumando situado dentro del parntesis de la ecuacin de Colebrook-White es despreciable. En este caso la viscosidad no influye en la prctica a la hora de determinar el coeficiente de friccin, este nicamente depende de la rugosidad relativa k/D de la tubera. Esto se manifiesta en el diagrama de Moody en que en la curva para valores elevados de Re se hacen rectas.

Ecuacin de Colebrook-White

Ec. de Barr,