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TECNOLOGIA DEL GAS II

Son recipientes a presión de similares características a los separadores. La diferencia entre el separador de liquido/gas y el Depurador de gas, son los elementos físicos instalados en el depurador, que permitan purificar el gas y eliminar diminutas partículas de petróleo en suspensión, provenientes de los separadores de producción y medida. Los depuradores de gas son diseñados para trabajar a volumen y presión constante, de tal manera que el gas sea más seco, evitando así el posible envió de líquido a las plantas compresoras.

a) Clasificación de los Depuradores de Gas Según la función que cumplen dentro de la estación los podemos clasificar en: 

Depuradores de Gas General Recibe gas proveniente del separador de producción general y del separador demedida.

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Depurador de Gas de Instrumentos Recibe el gas bien sea de los separadores de gas o de los depuradores generales, esto con la finalidad de utilizarlo como alimentación o energía en la distribución que va a los instrumentos.

b) Componentes de un depurador 

Cuerpo Es la estructura metálica en forma de cilindro donde se realiza el proceso de depuración, son de tamaños variados de acuerdo con el diseño.

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Entrada de gas Es el punto de conexión con la línea de salida de gas de los separadores de producción general y medida, también se conoce como la línea de entrada o succión del depurador.

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TECNOLOGIA DEL GAS II 

Salida de gas Es el punto de conexión con el Depurador, instalado en la parte más alta del mismo, permitiendo así la salida del gas más seco, para luego dirigirse a sus diferentes destinos, también se conoce como línea de descarga

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Válvula by-pass Permite desviar el líquido a drenar en el depurador.

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Válvula de seguridad Esta válvula está colocada en la parte superior del depurador y su función es garantizar la seguridad del sistema y los operadores. Está calibrada para abrir a una determinada presión crítica de funcionamiento, evitando daños en el casco de un incremento abrupto de presión

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Disco de ruptura Está diseñado para romperse a una determinada presión, la cual debe ser ligeramente superior a la presión de apertura de la válvula de seguridad pero siempre inferior a la presión de trabajo del equipo.

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Ventana o tapa de inspección Permite la inspección o realización de trabajos de limpieza en el interior del Depurador.

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Válvula de drenaje manual Está conectada en la parte inferior del Depurador, la cual permite drenar manualmente el líquido hacia el tanque y fosa.

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Válvula automática Funciona dependiendo de un control de cierre por alto nivel y solo tiene dos posiciones, abierta o cerrada y se conoce como válvula on -off. Controla el nivel de líquidos en el depurador.

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Controlador de nivel Controla la válvula de salida de gas, permitiendo que esta cierre en caso de alto nivel, para evitar el envío de líquidos o de partículas líquidas hacia las plantas de compresión.

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Válvula de entrada de gas al depurador

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TECNOLOGIA DEL GAS II Esta válvula permite el bloqueo de la entrada de gas al Depurador en caso de ocasionarse fallas en el sistema. 

Control de presión. Está acoplado a una altura de control neumática que se coloca en la línea de gas hacia el venteo o mechurrio de la estación.

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Válvula de retención o check. Esta válvula esta instalada en la línea de salida de gas del Depurador, para evitar el retorno de flujo

a) Características Esta unidad de filtración de alto caudal tiene una construcción de acero al carbono robusta, con montaje preciso de los elementos, recubrimiento epóxico de alto grado en los interiores, tapa de acceso para facilitar el mantenimiento, y un manómetro diferencial de alta calidad.

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TECNOLOGIA DEL GAS II Los caudales pueden llegar hasta los 1200 galones por minuto o más, y sin embargo esta exclusiva gama de filtros de alto caudal proporciona una alta retención de partículas y una reducción del tiempo de cambio de los elementos filtrantes. Una ventaja adicional del uso de este filtro en refinerías, plantas de almacenamiento y aeropuertos es que el proceso de instalación es relativamente más fácil en comparación con los filtros convencionales. En función de su situación, las características de diseño y la naturaleza de cada filtro puede ser diferente de manera a responder de manera eficiente a su función, de manera que se distinguen: 

Filtro de impulsión o de presión: situado en la línea de alta presión tras el grupo de impulsión o bombeo, permite la protección de componentes sensibles como válvulas o actuadores.

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Filtro de retorno: en un circuito hidráulico cerrado, se emplaza sobre la conducción del fluido de retorno al depósito a baja presión o en el caso de filtros semi-sumergidos o sumergidos, en el mismo depósito. Actúan de control de las partículas originadas por la fricción de los componentes móviles de la maquinaria.

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Filtro de venteo, respiración o de aire: situado en los respiraderos del equipo, permite limitar el ingreso de contaminantes procedentes del aire.

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Filtro de recirculación: situados off-line, normalmente sobre la línea de refrigeración que alimenta el intercambiador de calor, permiten retirar los sólidos acumulados en el depósito hidráulico.

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Filtro de succión: llamados también strainers, se disponen inmediatamente antes del grupo de impulsión a manera de proteger la entrada de partículas al cuerpo de las bombas.

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Filtro de llenado: se instalan, de manera similar a los filtros de venteo, en la entrada del depósito habilitada para la reposición del fluido hidráulico de manera que permiten su filtración y la eliminación de posibles contaminantes acumulados en el contenedor o la línea de llenado de un sistema centralizado.

b) Tamaño de partículas Diseños con cartuchos filtrantes de fibra: partículas sólidas de más de 3 micrones. Filtros-separadores con sistemas de chicanas (vanes) de alta eficiencia como en los empleados en separadores . Diseños horizontales y verticales, con toda la ING.ROGER FERNANDEZ

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TECNOLOGIA DEL GAS II automatización requerida. Filtros coalescentes verticales, con capacidad de separación de 1 micrón: para sólidos, aceites y condensados.

El precipitador electrostático es un dispositivo utilizado para la descontaminación del aire que utiliza las fuerzas eléctricas para la remonición de la fracción sólida de un efluente, dirigiéndo las particulas hacia las placas del colector. Las partículas se cargan mediante el choque con iones gaseosos creados por la ionización del aire creado entre los electrodos, tras la carga las partículas siguen las líneas de campo producidas por el alto voltaje hasta la superficie del electrodo colector. Las partículas deben ser eliminadas de las placas y recolectadas en una tolva, evitando que se reencaucen en la corriente gaseosa.

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Tipos de precipitadores: Precipitador de placa-alambre. Consta de placas paralelas y alambres entre las placas. Esta disposición permite muchas líneas de flujo operando en paralelo, y a su vez pueden ser muy altas, lo que permite a este tipo de precipitador tratar grandes volúmenes de flujo. Las placas son el electrodo colector, que deben ser golpeteadas periódicamente para desprender el material recolectado. Hay que tener en cuenta la resistividad del material recolectado, ya que altas resistividades provocan la situación de corona invertida (se inyectan iones de polaridad contraria que disminuyen la eficiencia de recolección), si la resistividad es muy baja, las partículas se mantienen en la placa muy disgregadas, lo que provoca fenómenos de resuspensión, lo que también disminuye la eficiencia. En el cálculo de la resistividad del material influyen muchos factores como: naturaleza del gas y del material recolectado, temperatura, humedad, características de la superficie recolectora, etc.

Precipitador de placas planas. En este tipo de precipitadores electrostáticos, de menor tamaño, se sustituyen los alambres por placas planas para los electrodos ING.ROGER FERNANDEZ

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TECNOLOGIA DEL GAS II de alto voltaje. Esto incrementa el campo eléctrico promedio usado para recolectar partículas y proporciona una mayor área superficial. Las coronas no pueden formarse entre placas planas, por lo que hay que incorporar electrodos adicionales a la entrada de las placas que generen las coronas. Los precipitadores de placas planas son menos susceptibles a la formación de corona invertida, siendo especialmente útiles para la recolección de material con gran resistividad. Además, son menos propensos a la formación de chispas, por lo que suelen ser de polaridad positiva, para minimizar la formación de ozono.

Precipitador tubular. Los precipitadores tubulares tienen forma de tubo, o tubos en paralelo con forma de panal, con el electrodo de alto voltaje en forma de alambres. Normalmente son lavados con agua, por lo que son más utilizados con particulados húmedos o pegajosos.

Punto de operación eléctrico: ING.ROGER FERNANDEZ

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TECNOLOGIA DEL GAS II El campo eléctrico para el que la formación de corona se autosostiene para la superficie de un alambre viene determinado por la ecuación:

Donde: Ec= campo de formación de la corona en la superficie del alambre (V/m) dr= densidad relativa del gas, referido a 1 atm de presión y 20ºC (adimensional) rw= radio del alambre, metros (m) El voltaje que crearía este campo para un precipitador de geometría tubular sería:

Donde: Vc = voltaje de formación de la corona (V) d = radio del cilindro exterior para PES tubular (m) d = 4/B x (separación placa-alambre) para PES de placa-alambre (m)

El valor de campo para el cual ocurre chispa viene determinado aproximadamente por la siguiente ecuación:

Donde: Es = fuerza del campo centelleante (V/m) T = temperatura absoluta (K) P = presión del gas ING.ROGER FERNANDEZ

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TECNOLOGIA DEL GAS II V = voltaje aplicado (V) L = distancia más corta del alambre a la superficie de recolección (m)

El campo máximo al que debe operar el precipitador deberá aproximarse al valor de campo centelleante, pero no sobrepasarlo. Puede ocurrir corona invertida si el campo eléctrico de la capa de polvo supera los 106 V/m como consecuencia del flujo de corriente por esta capa:

Donde: El = campo eléctrico en la capa de polvo (V/m) ρ = resistividad del material recolectado (ohmm) j = densidad máxima de corriente (A/m2) μ = movilidad del ión (m2/Vs) (metros2/voltio-segundo) ε = permitividad de espacio libre (8.845 x 10-12 F/m)(Farad/metro) V = voltaje aplicado (V) L = distancia más corta del alambre a la superficie de recolección (m)

Recolección de partículas: El campo eléctrico, en la zona de recolección, provoca una fuerza sobre la partícula proporcional a la carga de esta y a la magnitud del campo, por esto, habrá que mantener un campo tan alto como sea posible.

Donde: Fe=fuerza debida al campo eléctrico (N) q=carga en la partícula (C) E = campo eléctrico (V/m)

A la fuerza del campo eléctrico se le opone la tensión viscosa del gas (ley de Stokes), por lo que comparando ambas fuerzas se calcula la expresión para la velocidad de partícula en su movimiento por las líneas de campo hacia las paredes del colector:

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Donde: v(q,E,r) = velocidad de la partícula (m/s) q(E,r) = carga de la partícula (C) C(r) = corrección de Cunningham a la ley de Stokes (adimensional) η = velocidad del gas (kg/ms)

La ecuación de Deutsch nos da la proporción de partículas que escapan:

Donde: SCA = área específica de recolección (A/Q) p = penetración (fracción) we = velocidad efectiva de migración para el conjunto de partículas (m/s)

2. Velocidad de flujo. El área normal a la dirección del flujo debe calcularse en base a las acomodaciones internas (distancia entre placas) del precipitador, a la velocidad de flujo que se requiere y al SCA. Si la velocidad de flujo es elevada puede ocurrir el fenómeno de reencauzamiento continuo (sin necesidad de golpeteo). La velocidad de flujo que se suele usar para calcular el área de diseño de un precipitador está entre 1,5 y 1 m/s, o incluso velocidades menores cuando se trata de materiales de baja resistividad.

Donde: vgas = velocidad del gas (m/s) W = anchura de la entrada del precipitador (m) H = altura de la entrada del precipitador (m)

3. Pérdida de presión. Éste no es un factor determinante en el diseño de los precipitadores, ya que suele ser bastante baja, en comparación con el resto del sistema asociado (conductos y ING.ROGER FERNANDEZ

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TECNOLOGIA DEL GAS II sistema de recolección). Aún así, este término debe mantenerse en valores aceptables, para no incrementar los ya elevados costos de operación. Caídas de presión típica (mmH2O) Componente

Baja

Alta

Difusor

0.254

2.286

Transicion de entrada

1.778

3.556

Transcion de salida

0.178

0.381

Deflectores

0.015

3.124

Placas de coleccion

0.007

0.203

Total

2.285

9.652

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