DISEO SEPARADORESDOS FASES (L-V)

Mecanismos de Separacin:La separacin se logra mediante una combinacin adecuada de los siguientes factores: gravedad, fuerza centrfuga y choque.Separacin por Gravedad. Es el mecanismo de separacin que ms se utiliza, debido a que el equipo requerido es muy simple. Cualquier seccin ampliada en una lnea de flujo, acta como asentador, por gravedad, de las gotas de lquido suspendidas en una corriente de gas. El asentamiento se debe a que se reduce la velocidad del flujo.En los separadores el asentamiento por gravedad tiene lugar principalmente en la seccin secundaria, que se conoce tambin como seccin de asentamiento por gravedad.Estas partculas de lquido que descienden por la accin de la gravedad se aceleran, hasta que la fuerza de arrastre se balancea con la fuerza gravitacional. Despus de este momento, las partculas continan cayendo a una velocidad constante conocida como velocidad de asentamiento o velocidad TerminalFundamentacin Terica

Separacin por Gravedad.Clculo de la Velocidad de Asentamiento o Terminal

Fundamentacin Terica

Separacin por Gravedad.Clculo de la Velocidad de Asentamiento o TerminalSiguiendo la Ley de Stokes (flujo laminar)

Para flujos que no cumplen la ley de Stokes

Fundamentacin TericaDonde:Vt = velocidad terminal, ft/sg= densidad fase gas, lb/ft3l=densidad fase lquida, lb/ft3dm= dimetro de la partcula lquida, micra= viscosidad fase gas, cP

Separacin por Fuerza Centrfuga. Este principio mecnico de separacin se emplea en un separador, tanto en la seccin de separacin primaria como en algunos tipos de extractor de niebla, por ejemplo en el extractor tipo ciclnico.Las partculas de lquido colectadas en las paredes de un extractor de niebla tipo ciclnico, difcilmente son arrastradas por la corriente de gas. Sin embargo la velocidad del gas en las paredes del tubo ciclnico, no debe ser mayor de un cierto valor crtico. Se recomienda que la velocidad sea menor de 45 pie/seg.La ley de Stokes se puede aplicar al proceso de separacin centrfuga, sustituyendo g por la aceleracin debida a la fuerza centrfuga (a) , entonces:Fundamentacin Terica

Separacin por Choque. Este mecanismo de separacin es tal vez el que ms se emplea en la eliminacin de las partculas pequeas de lquido suspendidas en una corriente de gas. Las partculas de lquido que viajan en el flujo de gas, chocan con obstrucciones donde quedan adheridas.La separacin por choque se emplea principalmente en los extractores de niebla tipo veleta y en los de malla de alambre entretejido.Fundamentacin Terica

Tamao de la gota. El propsito de la seccin de separacin de gas del recipiente es condicionar el gas para el pulido final por el extractor de neblina. De la experiencia de campo, parece que si las gotas de 100 micras son removidas en esta seccin, el extractor de neblina no se inundar y podr remover gotas de entre 10 y 100 micras en dimetro.Tiempo de retencin. El lquido deber ser retenido en el separador por un cierto tiempo hasta que el gas y el lquido lleguen a equilibrarse en condiciones de presin de operacin. Se define el tiempo de retencin como el tiempo promedio que una molcula de lquido es retenida en el recipiente debajo del flujo de tapa. Por lo tanto, el tiempo de retencin es el volumen de almacenamiento de lquido dividido por la tasa de flujo de lquido.Fundamentacin Terica

Fundamentacin TericaTiempo de retencin. CriteriosPara la mayora de las aplicaciones, tiempos de retencin de 30 segundos a 3 minutos son suficientes. Cuando existe petrleo crudo con espuma, tiempos de retencin hasta cuatro veces ms largos pueden ser necesarios.

Rango Presintr0 a 600 psig1 min600 a 1100 psig50 seg> 1100 psig30 seg

Para determinar el tamao de un separador, es necesario determinar el largo y dimetro del separador de costura a costura.Esta determinacin debe satisfacer las condiciones de capacidad de gas que permiten que las gotas de lquido caigan del gas al volumen de lquido mientras el gas pasa por el largo efectivo del recipiente.El diseo tambin deber proveer suficiente tiempo de retencin para permitir que el lquido llegue al equilibrio.Las ecuaciones de diseo se aplican para la separacin de gotas de lquido de 100 micras en un recipiente 50% lleno de lquidoDiseo del Separador

Separador Horizontal

Diseo del SeparadorModelo de Separador horizontal con sus especificaciones

Separador Horizontal: Fase Controlante Fase Gas

Diseo del Separador

Separador Horizontal: Fase Controlante Fase GasClculo de CD:

Field Units

SI Units

Diseo del SeparadorDonde: Vt = velocidad terminal, ft/s (m/s)g= densidad fase gas, lb/ft3 (Kg/m3)l=densidad fase lquida, lb/ft3 (Kg/m3)dm= dimetro de la partcula lquida, micra= viscosidad fase gas, cP

Separador Horizontal: Fase Controlante Fase Lquida

Diseo del Separador

Separador Horizontal: Longitud de Costura a Costura :LssFase Controlante : Fase Gas

Fase Controlante : Fase LquidaNo debe exceder de:

En general la relacin de Lss/d debe estar comprendida entre:3 < Lss/d < 4

Diseo del Separador

Separador Horizontal: Algoritmo de ClculoDatos necesarios: Flujos y composiciones de las fases lquida y vapor que salen del separador Ql, Qg, Presin y Temperatura del separador, dimetro de la partcula lquida entre otros y propiedades de las fases lquida y vapor.Calcular CDa) Suponer CD=0.34b) Calcular Vtc) Calcular Red) Calcular CDe) Comparar si CD,supuesto = CD, CalculadoSi es igual, ir paso 3.Si no es igual CD,supuesto = CD, Calculado, volver paso b)Diseo del Separador

Separador Horizontal: Algoritmo de ClculoCalcular las dimensiones del separador considerando como fase controlante la fase gas: dLeffCalcular las dimensiones del separador considerando como fase controlante la fase lquida: d2Leff.Elaborar una tabla en la que d es la variable independiente

Calcular Lss y Lss/dTomar el d en el cual 3 < Lss/d < 4

Diseo del Separador

dLeffFase gasLeffFase LquidaLssLss/d

Separador Vertical

Diseo del SeparadorModelo de Separador Vertical con sus especificaciones

Separador Vertical: Fase Controlante Fase Gas

Diseo del Separador

Separador Vertical: Fase Controlante Fase GasClculo de CD:

Field Units

SI Units

Diseo del SeparadorDonde: Vt = velocidad terminal, ft/s (m/s)g= densidad fase gas, lb/ft3 (Kg/m3)l=densidad fase lquida, lb/ft3 (Kg/m3)dm= dimetro de la partcula lquida, micra= viscosidad fase gas, cP

Separador Vertical: Fase Controlante Fase Lquida

Diseo del Separador

Separador Vertical: Longitud de Costura a Costura :Lss

Diseo del Separador

Separador Vertical: Algoritmo de ClculoDatos necesarios: Flujos y composiciones de las fases lquida y vapor que salen del separador Ql, Qg, Presin y Temperatura del separador, dimetro de la partcula lquida entre otros y propiedades de las fases lquida y vapor.Calcular CDa) Suponer CD=0.34b) Calcular Vtc) Calcular Red) Calcular CDe) Comparar si CD,supuesto = CD, CalculadoSi es igual, ir paso 3.Si no es igual CD,supuesto = CD, Calculado, volver paso b)Diseo del Separador

Separador Vertical: Algoritmo de ClculoCalcular el dimetro del separador considerando como fase controlante la fase gas: dCalcular las dimensiones del separador considerando como fase controlante la fase lquida: d2h.Elaborar una tabla para determinar d y h para varias tr

Calcular Lss y Lss/dTomar el d en el cual 3 < Lss/d < 4

Diseo del Separador

trdhLssLss/d

Diseo del Separador - Ejemplo

Diseo del Separador - Ejemplo

Diseo del Separador - Ejemplo

Diseo del Separador - Ejemplo

Diseo del Separador - Ejemplo

Diseo del Separador - Ejemplo

Diseo del Separador - Ejemplo