mdp 03 s-04 separadores líquido - líquido

PDVSA N° TITULO

REV. FECHA DESCRIPCION PAG. REV. APROB. APROB.

APROB. FECHAAPROB.FECHA

SEPARACION FISICA

�1994

MDP–03–S–04 SEPARADORES LIQUIDO–LIQUIDO

TAMBORES SEPARADORES

FEB.960 37

MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO

ESPECIALISTAS

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SEPARACION FISICATAMBORES SEPARADORES

TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDOFEB.960

PDVSA MDP–03–S–04

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.Menú Principal Indice manual Indice volumen Indice norma

Indice1 OBJETIVO 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 ALCANCE 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 REFERENCIAS 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4 CONSIDERACIONES DE DISEÑO 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1 Consideraciones generales 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 Velocidades de flotación y decantación 5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3 Tamaño de gota de líquido a separar 6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4 Coalescencia 7. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.5 Niveles/tiempos de residencia 8. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.6 Botas decantadoras y “sombreros” de separación de livianos 12. . . . . . . . . 4.7 Evaluación de la capacidad de separación líquido–líquido 13. . . . . . . . . . . . 4.8 Boquillas 17. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.9 Internos 17. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.10 Consideraciones adicionales 19. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.11 Información complementaria en otros documentos técnicos

de PDVSA 19. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5 METODOLOGIA DE DISEÑO 20. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1 Procedimiento de diseño para tambores horizontales

con bota decantadora 20. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2 Procedimiento de diseño para tambores horizontales con “sombrero” separador

de líquido liviano (PENDIENTE) 24. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3 Procedimiento de diseño para tambores horizontales con los

dos fluidos en el cuerpo cilíndrico 24. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6 NOMENCLATURA 30. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7 APENDICE 32. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 1 Tambores separadores líquido líquido con bota decantadora 33. . . . Figura 2 Tambores separadores líquido líquido con sombrero separador

de líquido liviano 34. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 3 Tambores separadores líquido líquido con dos fases

en el cuerpo 35. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 4 Deflector en la boquilla de salida de líquido liviano 36. . . . . . . . . . . . .

http://www.intevep.pdv.com/santp

http://www.intevep.pdv.com/santp/mdp/indice_mdp.htm

http://www.intevep.pdv.com/santp/mdp/tambor/indice_tamb.htm

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1 OBJETIVOEntregar suficiente información para el diseño de procesos completo de TamboresSeparadores liquido–líquido cilíndricos (decantadores) horizontales.

El tema “Tambores separadores”, dentro del area de “Separación Física”, en elManual de Diseño de Procesos (MDP), está cubierto por los siguientesdocumentos:

PDVSA–MDP– Descripción de Documento03–S–00 Tambores separadores: indice general

03–S–01 Tambores separadores: principios básicos

03–S–03 Tambores separadores, procedimientos de diseño: separadoreslíquido–vapor

03–S–04 Tambores separadores, procedimientos de diseño: separadoreslíquido–líquido (Este documento)

03–S–05 Tambores separadores, procedimientos de diseño: separadoreslíquido–líquido–vapor

Este documento, junto con los demás que cubren el tema de “TamboresSeparadores”, dentro del Manual de Diseño de Procesos (MDP) de PDVSA, sonuna actualización de la Práctica de Diseño “TAMBORES”, presentada en la versiónde Junio de 1986 del MDP (Sección 5).

2 ALCANCESe cubrirá el cálculo de proceso de tambores separadores líquido–líquidohorizontales (decantadores), principalmente para operaciones de Refinación en laIPPCN, incluyendo el diseño/especificación de boquillas de proceso e internosnecesarios para una operación confiable del equipo con respecto a la instalacióndonde está presente. Esto considera que las dos fases líquidas son, para todoslos efectos prácticos, inmiscibles. Para separadores que incluyan una fase vaporadicional, consultar PDVSA–MDP–03–S–05.

3 REFERENCIAS

Manual de Diseño de Proceso (versión 1986)

� Vol II, Sección 5 “Tambores”� Vol VII y VIII, Sección 12 “Instrumentación”� Vol VIII y IX, Sección 15 “Seguridad en el diseño de plantas”




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Manual de Ingeniería de Diseño

� PDVSA–MID–10603.2.308 “Plancha típica rompe–vórtice”

� PDVSA–MID–10603.2.309 “Rompe vórtice–tipo rejilla”

Otras Referencias

� Abernathy, MW., “Design Horizontal Gravity Settlers”, Hydrocarbon Processing,Sep. 1977 pp 199 – 202.

� Arnold, K., y Stewart M., Surface Production Operations (Vol 1.): Design ofOil–Handling Systems and Facilities, 1st Edition, Gulf Publishing Co., 1991.

4 CONSIDERACIONES DE DISEÑOLa discusión estará centrada en tambores separadores líquido–líquido, queoperan, generalmente, “empacados en líquido” (“liquid full” o “liquid packed”), esdecir, con suficiente presión para suprimir cualquier vaporización. Sin embargo, seincluyen en los procedimientos de diseño, tambores separadores líquido–líquido,con un pequeño espacio vacío para venteo de gases y/o atmósferas inertes.

4.1 Consideraciones generalesDos tipos principales de separadores líquido–líquido serán estudiados en estosprocedimientos de diseño:

4.1.1 Tambores horizontales con bota decantadora (Ver Figura 1)

Se usan cuando la cantidad de fase líquida pesada a contener por el separador esbastante pequeña (muy poco tiempo de residencia y/o muy bajos flujos de faselíquida pesada).

En este tipo de separadores, el criterio primordial de diseño es que la fase líquidaliviana esté libre de gotas de líquido pesado.

Cuando se inicia el diseño de un separador líquido–líquido, son los primeros atratar de diseñar, ya que ahorran costos al no poner en el cilindro principal elvolumen del líquido pesado, ahorrando diámetro (y longitud también), en el cuerpoprincipal del recipiente, teniendo un costo extra por tener la bota decantadora, peroeste costo es menor que si se tuviera la fase líquida pesada dentro del cuerpoprincipal del separador.

En estos equipos, existe un control de nivel de interfase líquido–líquido en la botadecantadora.

El volumen de operación y de emergencia para la fase líquida liviana estácontenido en el cuerpo principal del separador. El volumen de operación (en estoscasos, casi nunca se tiene volumen de emergencia), para el líquido pesado, locontiene la bota decantadora.




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Tambores horizontales con “sombrero” separador de líquido liviano (VerFigura 2)

Se consideran del mismo tipo que los tambores con bota, pero la “bota” está arribadel recipiente, como un “sombrero”. Se usan cuando la cantidad de fase líquidaliviana a contener por el separador es bastante pequeña (muy poco tiempo deresidencia y/o muy bajos flujos de fase líquida liviana).

En este tipo de separadores, el criterio primordial de diseño es que la fase líquidapesada esté libre de gotas de líquido liviano.

Cuando se inicia el diseño de un separador líquido–líquido, son los primeros atratar de diseñar, ya que ahorran costos al no poner en el cilindro principal elvolumen del líquido liviano, ahorrando diámetro (y longitud también), en el cuerpoprincipal del recipiente, teniendo un costo extra por tener el “sombrero” separador,pero este costo es menor que si se tuviera la fase líquida liviana dentro del cuerpoprincipal del separador.

En estos equipos, existe un control de nivel de interfase líquido–líquido en el“sombrero” separador.

El volumen de operación y de emergencia para la fase líquida pesada estácontenido en el cuerpo principal del separador. El volumen de operación (en estoscasos, casi nunca se tiene volumen de emergencia), para el líquido liviano, locontiene el “sombrero” separador.

4.1.2 Tambores horizontales con las dos fases líquidas dentro del cuerpocilíndrico (Ver Figura 3)

Cuando la cantidad de fase líquida pesada (o liviana, según sea el caso), a reteneres tal que no puede tenerse en una bota decantadora, ya que ésta sería másgrande que lo que las buenas prácticas de construcción mecánica permitirían, lasiguiente alternativa a escoger es un separador con las dos fases líquidas dentrodel cuerpo cilíndrico.

Esta alternativa es más costosa que la anterior, ya que el tener la fase líquidapesada (o liviana, según sea el caso), también dentro del cuerpo, aumenta eldiámetro del recipiente, haciéndolo más pesado y más costoso.

En este tipo de separadores, se busca que la fase líquida liviana esté limpia degotas de líquido pesado, pero también que la fase pesada esté relativamente limpiadel líquido liviano: esto implica que los volúmenes de líquido liviano por encima deNNI (o de NAI, o de NAAI, según sea el caso), y de líquido pesado por debajo deNNI (o de NBI, o de NBBI, según sea el caso), son los que están disponibles paraseparación de las fases dispersas respectivas.

En estos equipos, se tiene control de interfase líquido–líquido, dentro del mismocuerpo cilíndrico.




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Obviamente, el volumen de operación para las fases líquidas liviana y pesada estácontenido en el cuerpo principal del separador.

4.2 Velocidades de flotación y decantación

4.2.1 Velocidad de decantación y de flotación

De acuerdo a la literatura, el proceso de decantación (o de flotación, según sea elcaso), de gotas líquidas dispersas en una fase líquida continua, puede describirsepor tres mecanismos diferentes, de acuerdo al rango de número de Reynolds degota en el cual se esté operando:

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Rango del No. de Reynolds ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Ley o mecanismo de decantación


< 2 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Stokes


� 2, � 500 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Intermedia


> 500 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Newton

Sin embargo, para efectos de diseño, se ha impuesto un límite superior a lavelocidad de decantación (flotación) que se pueda usar para diseñar un equipo quetenga alguna forma de decantación (flotación) líquido–líquido: dicha velocidadmáxima es de 4.2 mm/s o 10 pulg/min (4.2 x 10–3 m/s o 1.39 x 10–2 pie/s): estarestricción tomaría en cuenta la compensación de variables no involucradas en elcálculo, como la velocidad de coalescencia y el grado de turbulencia, en el diseñode la sección de decantación del separador. Puede probarse que, de acuerdo aeste límite superior, todos los casos prácticos de decantación pueden describirseapropiadamente, para diseño, usando la ley de Stokes [Ec. (1)]:

V �t �

F1 g D2p�ρP – ρL

�18 �

Ec. (1)

donde:

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

En unidadesSI

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

En unidadesinglesas

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

Vt’ ÁÁÁÁ

=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Velocidad terminal de decantación(flotación).


m/s ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

pie/s

ÁÁÁÁÁÁÁÁDp

ÁÁÁÁ=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁDiámetro de la gota.

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁm

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁpieÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

F1ÁÁÁÁÁÁ

=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Factor cuyo valor depende de lasunidades usadas.


1000ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

1

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

g ÁÁÁÁ


Aceleración de la gravedad. ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

9.807 m/s2 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

32.174 pie/s2

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

ρPÁÁÁÁ


Densidad de la fase pesada. ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

kg/m3 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

lb/pie3

ÁÁÁÁÁÁÁÁρL

ÁÁÁÁ


Densidad de la fase liviana.ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

kg/m3 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

lb/pie3ÁÁÁÁÁÁÁÁ�’

ÁÁÁÁ=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁViscosidad de la fase continua.

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁmPa.s

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁlb/pie/s




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Llevando la ecuación de la ley de Stokes a una forma más amigable, se tiene (Ecs.(2), (3)):

Vt � F12 x d2 x �ρP – ρL� � � Ec. (2)

Re �F15 x d Vt ρc

�Ec. (3)

donde:

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

En unidadesSI


En unidadesinglesasÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

VtÁÁÁÁÁÁ

=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Velocidad terminal de decantación(flotación).


m/sÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

pie/s

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

d ÁÁÁÁ

=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Diámetro de la gota. ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

mm ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

pulgÁÁÁÁÁÁÁÁ

Re ÁÁÁÁ


Número de Reynolds de gota. ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

AdimensionalÁÁÁÁÁÁÁÁ

ρcÁÁÁÁ


Densidad de la fase continua. ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

kg/m3 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

lb/pie3

ÁÁÁÁÁÁÁÁρP

ÁÁÁÁ


Densidad de la fase pesada.ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

kg/m3 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

lb/pie3ÁÁÁÁÁÁÁÁρL

ÁÁÁÁ=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁDensidad de la fase liviana.

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁkg/m3 ÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁlb/pie3ÁÁÁÁÁÁÁÁ�

ÁÁÁÁ=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁViscosidad de la fase continua.

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁmPa.s

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁcPÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

F12ÁÁÁÁÁÁ




0.545 x 10–3ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

18.4663


F15ÁÁÁÁÁÁ




1 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

123.871

Para efectos de este manual, la ley de Stokes será empleada siempre para elcálculo de las velocidades de flotación y decantación de gotas de fases líquidas.

4.3 Tamaño de gota de líquido a separarNormalmente, la separación líquido líquido considera, para efectos de diseño, untamaño de gota de líquido de 127 µm o 127 mm (0.005 pulg). Sin embargo, comola mayoría de las operaciones de separación líquido–líquido en la IPPCN, tienenque ver con separación hidrocarburos–agua a medida que la densidad de loshidrocarburos se acerca a la del agua, más difícil es la separación y se necesitaseparar gotas más pequeñas.

Tomando en cuenta lo anterior y, para efectos de guía en la escogencia del tamañode gota de líquido a emplear en el diseño, usar la siguiente tabla:




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ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Tamaño de gotas para separación líquido–líquidoÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Fase Líquida Liviana ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Fase LíquidaPesada

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Tamaño de la Gota,(ambas fases)

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Hidrocarburos ° API < 35 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Agua o soda cáusticaÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

0.127 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

0.005


Hidrocarburos ° API > 35 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Agua o soda cáusticaÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


0.0035


Agua ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Furfural ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


0.0035


Metil–Etil–Cetona ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Agua ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


0.0035


Sec–butil–alcohol ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



0.0035


Metil–isobutil–Cetona ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



0.0035

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Otros casos ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


0.005

4.4 CoalescenciaEl proceso de coalescencia en los procesos de separación líquido–líquido que seven en la IPPCN son dependientes del tiempo. En dispersiones de dos líquidosinmiscibles, casi siempre ocurre coalescencia inmediata cuando chocan dos gotas.Si el mismo par de gotas se expone a fluctuaciones turbulentas de presión, y laenergía cinética de estas oscilaciones inducidas en el par de gotas es mayor quela energía de adhesión entre ellas, se romperá el contacto entre gotas antes quela coalescencia se complete.

Experimentos con decantadores por gravedad con capas profundas dedecantación, permiten obtener, luego de varias simplificaciones, una ecuación quepermite estimar el tiempo necesario para que una gota alcance un cierto tamaño,como consecuencia de la coalescencia de gotas más pequeñas:

t = Fx d4 / ( * Ks )

donde:

ÁÁÁÁÁÁÁÁ



En unidadesSI


En unidadesinglesasÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

tÁÁÁÁÁÁ


Tiempo en el cual una gota “crece” porcoalescencia a un diámetro d

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Unidades consistentes

ÁÁÁÁÁÁÁÁ

d ÁÁÁÁ


Diámetro al cual la gota “crece” ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Unidades consistentesÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁ


Fracción volumétrica de la fase quecoalesce o fase dispersa




KsÁÁÁÁÁÁ


Constante empírica que depende delsistema en particular



ÁÁÁÁÁÁÁÁ

Fx ÁÁÁÁ


Constante que depende de lasunidades usadas

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


De acuerdo a lo anterior, se puede decir que:

1. Si el tiempo de residencia en el decantador se duplica, el aumentocorrespondiente del tamaño de la gota es de apenas un 19 %. Esto implicaque aumentar mucho el tiempo de residencia no necesariamente aumentamucho la separación líquido–líquido.




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2. Mientras más diluida está la fase dispersa, más tiempo se necesita paralograr que las gotas “crezcan” hasta un tamaño dado; es decir, lacoalescencia ocurre más rápidamente en dispersiones concentradas. Estaes la razón por la cual el petróleo “se lava con agua” al entrar por debajo dela interfase aceite agua en la mayoría de los tanques lavadores y otras vasijasde tratamiento en las instalaciones de superficie de producción de petróleo.

4.5 Niveles/tiempos de residenciaA continuación se presentarán definiciones y comentarios sobre niveles de líquido,tiempos de residencia y temas relacionados, con el objetivo de justificar criteriosy procedimientos de diseño que se mostrarán posteriormente.

4.5.1 Identificación de los niveles en un recipiente

De acuerdo a lo normalmente empleado en la IPPCN para hablar de niveles en unrecipiente separador líquido–líquido, tenemos la siguiente tabla (ver Figs. 1, 2 y 3)


Siglas típicas enespañol

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Descripción típica ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Siglas típicas eninglés

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

NAAI ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Nivel alto–alto de interfase ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

HHIL


NAI ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Nivel alto de interfase ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

HIL


NNI ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Nivel normal de interfase ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

NIL


NBI ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Nivel bajo de interfase ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

LIL


NBBI ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Nivel bajo–bajo de interfase ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

LLIL

Para efectos de consistencia en la discusión en el MDP de tambores, se usarán lassiglas típicas en español para identificar los diferentes niveles.

4.5.2 Comentarios sobre niveles en tambores separadores vapor líquido líquido,líquido–líquido, con y sin bota decantadoraEn un separador trifásico, existen dos interfases: la interfase gas líquido, y lainterfase líq. liviano y líq. pesado. La presencia de estas dos interfases permite quelos volúmenes de operación y de emergencia de las fases líquidas liviana y pesadase definan en forma independiente uno del otro: Al entregar los tiempos deresidencia de la fase líquida liviana, se fijan NAAL y NBBL; cuando se entregan lostiempos de residencia de la fase líquida pesada, se fijan NAAI y NBBI. Por lo tanto,se fijan en forma independiente dichos volúmenes también.

Para el caso de recipientes con bota o “sombrero”, existe una sola interfase, la quecorresponde a la interfase líq. liviano y líq. pesado, pero debido a que estálocalizada fuera del cuerpo cilíndrico principal, se usaría el volumen principal delrecipiente para contener el volumen de operación y emergencia de la fase continualiviana en el caso de la bota (para el caso del “sombrero”, sería la fase líquidapesada), y el volumen de la bota para contener el volumen de operación yemergencia de la fase continua pesada (para el caso del “sombrero”, sería la faselíquida liviana).




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En el caso de un tambor decantador líquido–líquido con las dos fases líquidas enel cuerpo cilíndrico, existe una interfase, la que corresponde a la interfase líq.liviano y líq. pesado. pero debido a que está localizada dentro del cuerpo cilíndricoprincipal, los volúmenes de operación y emergencia de ambas fases están unidosen el mismo cuerpo cilíndrico.

4.5.3 Volumen de operación de las fases liviana y pesada

Es el volumen de líquido liviano y pesado combinado existente entre NAI y NBI.Este volumen, también conocido como volumen retenido de líquido, y en ingléscomo “liquid surge volume” o “liquid holdup”, se fija de acuerdo a los requerimientosdel proceso, para asegurar un control adecuado, continuidad de las operacionesdurante perturbaciones operacionales, y para proveer suficiente volumen delíquido para una parada ordenada y segura cuando se suceden perturbacionesmayores de operación.

4.5.4 Tiempo de residencia de operación de las fases liviana y pesada

Es el tiempo correspondiente en el cual el flujo de líquido puede llenar el volumende operación de las fase liviana y pesada en el recipiente bajo estudio. La mayoríade las veces, cuando se quiere especificar el volumen de operación de las faseslíquidas, lo que realmente se indica es cuanto tiempo se quiere que esté el líquidoliviano, por un lado, y el líquido pesado, por el otro (los cuales pueden ser valoresdiferentes para cada fase), en el recipiente para operación. También es conocidoen inglés como “liquid surge time”.

4.5.5 Tiempo de respuesta o de intervención del operador

Es el tiempo que tarda el operador (o grupo de operadores), en responder cuandosuena una alarma de nivel en el panel y resolver la perturbación operativa queoriginó la alarma, antes que otros sistemas automatizados (interruptores o“switches” de nivel), originen paradas seguras de equipos aguas abajo y/o de laplanta completa.

Si de un tambor separador estamos alimentando a una bomba, sería muyengorroso que la bomba empezara a recibir un líquido que no es el requerido parala operación, es decir, que normalmente bombea agua, y de pronto está enviandohidrocarburo a un sistema que no está preparado para dicho fluido, pudiéndosegenerar hasta una situación de peligro para la seguridad de los operadores y lainstalación en sí. Por esa razón, el tambor alimentador de la bomba se equipa conalarmas de nivel de NAI y NBI, y con interruptores y/o alarmas de NAAI y NBBI: alsonar la alarma de NBI, los operadores investigarían y resolverían, en menos delllamado “tiempo de respuesta del operador”, el problema que originó la reducciónde nivel; en el caso que no pudieran resolver el problema en el tiempo indicado,el interruptor de NBBI activaría una parada segura de la bomba y, seguramente,una parada segura de toda la planta.




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Debido a las diferentes tradiciones operativas que existen en la IPPCN, es difícilestablecer un criterio uniforme acerca de cuál es el “tiempo promedio de respuestadel operador”; sin embargo, se usará, como criterio general, que el tiempo derespuesta de un operador es de cinco minutos: esto significa que el tiempo deretención de líquido entre NAI y NAAI (o entre NBI y NBBI), será de cinco minutos.

4.5.6 Volumen de emergencia

Es el volumen adicional que corresponde al flujo total de líquidos que debesatisfacer el llamado “tiempo de respuesta ó de intervención del operador”: deacuerdo a lo expresado en 4.5.5, cuando se tengan interruptores y/o alarmas deNAAI o NBBI, se tendrán cinco minutos adicionales de tiempo de residencia de loslíquidos por interruptor/alarma, lo que indica que, cuando se tiene NAAI y NBBI, seañaden 10 minutos de tiempo de residencia, a lo cual corresponde un volumen delíquidos de emergencia de 10 minutos del máximo flujo de líquido.

4.5.7 Nivel bajo bajo de interfase (o nivel bajo cuando aplique)

La distancia mínima desde el nivel bajo bajo de interfase, hasta el fondo delrecipiente, ya esté en una bota decantadora, o en un tambor con líquido pesadoen el cuerpo cilíndrico, es 230 mm mínimo (9 pulg).

Sin embargo, este valor puede cambiar debido a requerimientos de tiempo deresidencia del líquido pesado, para lograr separación exitosa del líquido liviano entambores con las dos fases líquidas en el cuerpo, como se verá posteriormente enlos procedimientos de diseño.

4.5.8 Nivel alto alto de interfase (o nivel alto cuando aplique)

La distancia mínima desde el nivel alto alto de interfase, hasta el tope del recipiente,en un tambor con las dos fases líquidas en el cuerpo cilíndrico, sin espacio vacíoen el tope, es 230 mm mínimo (9 pulg). Cuando se tiene espacio vacío en el tope,se le suman 230 mm mínimo más (9 pulg más), correspondientes a la altura dedicho espacio vacío.

Sin embargo, este valor puede cambiar debido a requerimientos de tiempo deresidencia del líquido liviano, para lograr separación exitosa del líquido pesado entambores con las dos fases líquidas en el cuerpo, como se verá posteriormente enlos procedimientos de diseño.

Para el caso de tener el tambor una bota decantadora (o “sombrero”), el nivel altoestá al ras con el fondo del cuerpo cilíndrico del recipiente principal.

4.5.9 Criterios para fijar el volumen de operación/tiempo de residencia

La tabla anexa presenta criterios para fijar el volumen de operación o volumen deoperación de líquido, para ciertos servicios específicos:




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ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Descripción (para una fase líquida) ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Tiempo deResidencia de

Operación, min


Tambores de Alimentación a unidades ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Alimentación desde otra unidad (diferentecuarto de control)


20


Alimentación desde otra unidad (mismocuarto de control)


15


Alimentación desde tanquería lejos del areade operación


15–20


Otros Tambores ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


Alimentación a una columna (diferentecuarto de control)


7


Alimentación a una columna (mismo cuartode control)


5


Producto a tanquería lejos del área opera-tiva o a otro tambor de alimentación, directo,sin bomba


2


Producto a tanquería lejos del área opera-tiva ó a otro tambor de alimentación, directo,con bomba


5


Producto a tanquería lejos del área opera-tiva o a otro tambor de alimentación, conbomba, que pasa a través de un sistema deintercambio calórico


3–5

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁUnica carga a un horno de fuego directo

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ10

4.5.10 Tiempos de residencia de las fases líquidas pesada y liviana, calidad deseparación de las fases y efectos sobre el diseño del separador

La mayoría de las aplicaciones de la IPPCN para tambores separadores vaporlíquido líquido, incluyen, como fase líquida pesada, una relativamente pequeñacantidad de agua, y como fase líquida liviana, una relativamente grande cantidadde hidrocarburos líquidos.

Además, casi siempre el procesamiento aguas abajo de los hidrocarburos líquidoses de capital importancia, por lo que se le fijan relativamente altos tiempos deresidencia de operación en el separador, con el objetivo de garantizar unaoperación confiable para los equipos aguas abajo, y “ayudar” a que la separaciónlíquido–líquido sea óptima.

Mientras tanto, casi siempre el procesamiento posterior del agua separada, es demenor cuantía y no afecta partes críticas del proceso, por lo cual, regularmente,se le asignan tiempos de residencia de operación relativamente bajos.

Sin embargo, los tambores separadores líquido líquido normalmente no incluyen,como objetivo, garantizar una operación confiable para los equipos aguas abajo,




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debido a que se hace sumamente costoso tener tambores horizontales muygrandes totalmente llenos de líquidos, debido al gran peso, tamaño, espesor depared, fundaciones, etc. Por lo tanto, se recomienda evaluar si se requieren“grandes tiempos de residencia” o no y, en el caso que no se requieran, serecomienda usar un mínimo de dos minutos de tiempo de residencia de operaciónpor fase líquida, siempre y cuando esto no vaya en contra de lo expresado en elaparte 4.3.13.

4.5.11 Longitud efectiva de operación (Leff)

Es la longitud de tambor requerida para que se suceda la separaciónlíquido–líquido, y se puedan tener los volúmenes requeridos de líquido, tanto deoperación como de emergencia. Esta es la longitud que normalmente se obtienepor puros cálculos de proceso.

Sin embargo, para obtener la longitud tangente–tangente del tambor horizontal, esnecesario sumar los tamaños de las boquillas antes mencionadas, las toleranciasde construcción necesarias para soldar dichas boquillas, soldar los cabezales oextremos del tambor y cualquier otra cosa que obligue a aumentar la longitud deltambor.

A criterio del diseñador de procesos, éste puede aproximar la longitud efectiva ala longitud tangente–tangente, y esperar que la especialidad mecánica completeel diseño del tambor, para luego verificar si se cumple la separación.

4.5.12 Diferencia mínima de nivel entre NAAI y NBBI

Se fija como diferencia mínima de nivel de interfase entre NAAI y NBBI, 360mm o 14 pulg, lo cual supone el uso de instrumentos de nivel que puedan trabajaren este rango. Si esto no fuera posible, como sería el caso de instrumentos de nivelcon desplazadores externos, deberá ajustarse este valor mínimo apropiadamente.

4.6 Botas decantadoras y “sombreros” de separación de livianosCuando existe una cantidad relativamente pequeña de la fase líquida pesada (porejemplo, agua), ésta, a veces, se retira a través de una bota localizada en el fondodel tambor. La bota permite una reducción en el tamaño del tambor eliminando lacapa de la fase pesada en el fondo del mismo. Para satisfacer las consideracionesmecánicas y económicas, los diámetros de las botas no deberían exceder lossiguientes valores:

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁDtamb

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁDbota (máx.)ÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁmmÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁpulg.

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁ�1000ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ�40

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ0.5 x DtambÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁ>1000, <1500ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ>40, <60

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ500 mm (20 pulg.)ÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁ�1500ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ�60

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ1/3 x Dtamb




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Los criterios para el diseño de botas son los siguientes

1. Las botas se dimensionan para que la velocidad de la fase líquida pesada seamenor que la velocidad de ascenso de las gotas de la fase líquida liviana. Lavelocidad de ascenso o de flotación de las gotas se estima usando laecuación (2). El criterio de velocidad de la fase líquida pesada a usar en estedocumento, será del 85% de la velocidad de flotación de la fase líquida liviana.

2. La distancia entre el NBI y el NAI se basa en el volumen de operaciónrequerido para control (usualmente dos minutos), o en las dimensiones delinstrumento de nivel (las distancias entre las tomas de instrumento es, por lomenos, de 360 mm (14 pulg)). Para los instrumentos de nivel con desplazadorexterno, la distancia mínima entre la toma superior y la pared del tambordebería ser de 510 mm (20 pulg).

Un criterio semejante podría aplicarse cuando se quiere separar una pequeñacantidad de líquido liviano, pero en este caso, la bota estaría localizada en la partede arriba del tambor, es decir, sería un “sombrero” de separación de líquido livianopor flotación.

Todos los criterios de dimensiones máximas de bota, y cálculo de la misma, aplicanpara el “sombrero” de separación y para el líquido liviano.

4.7 Evaluación de la capacidad de separación líquido–líquido

4.7.1 Generalidades

De acuerdo a lo ya discutido en los apartes 4.2, 4.3 y 4.4, se tienen ciertaslimitaciones para usar los separadores líquido–líquido por gravedad. Taleslimitaciones son:

1. Debe existir una diferencia “apreciable” entre las densidades del líquidoliviano y del líquido pesado: para efectos de diseño en este documento, ladiferencia de las densidades deberá ser mayor o igual al 10% de la densidaddel líquido pesado. Si esta condición no se cumple, no se garantiza que eldiseño sea confiable y/o se obtendrán equipos realmente grandes y muycostosos, cuando otro tipo de diseño pueda dar mejores resultados y ser máseconómicos.

2. Debe haber una cantidad “apreciable” de la fase con menos flujo: para efectosde diseño en este documento, esto se traduce que menos de un 2% envolumen de una de las fases en el total del flujo de líquidos al tambor puedeque no garantice una buena separación, ya que las gotas de la fase dispersade menor flujo pueden requerir extremados tiempos de residencia para podercoalescer a un tamaño razonable para separar por gravedad. Aún cuandoesto no es totalmente contabilizable en las ecuaciones empleadas paradiseño, este es un criterio obtenido por experiencias de compañíasreconocidas de ingeniería en diseño de este tipo de equipos.




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4.7.2 Estimación de la capacidad de decantación en tambores con botadecantadora (Ver Figura 1)

En este caso, no existe fase líquida pesada en el cuerpo principal del equipo, sóloen la bota decantadora.

El punto de partida es un tambor lleno de líquido el cual acumula el volumen deoperación y de emergencia del líquido liviano, más los mínimos valores de 230 mm(9 pulg) en el tope del tambor, cuando no se tiene espacio libre de venteo (cuandohay espacio para venteo, se añade otra vez dicha distancia mínima), y en el fondodel tambor.

Con el separador diseñado como se dijo anteriormente, debe verificarse si sedecanta la fase pesada, desde el tope del tambor (o del nivel de líquido si hayespacio para venteo), hasta el fondo del mismo. Si las gotas de la fase líquidapesada llegan a la bota decantadora antes de llegar al extremo horizontal másalejado de la bota, entonces dicha fase pesada se separará e irá a la bota dedecantación.

El separador se revisa para saber si decanta la fase pesada de la siguiente manera:

1. Del diseño ya obtenido, se calcula el área transversal de flujo de líquidoliviano, y se calcula la correspondiente velocidad de flujo de líquido livianodentro del recipiente ( VfL ).

2. Se calcula la velocidad de decantación de la fase líquida pesada ( VtP ),usando la ecuación (2) del aparte 4.2.1.

3. Se calcula la longitud horizontal que las gotas de líquido pesado tienen querecorrer (Xhpes), mediante la siguiente ecuación (Ec. (5)):

Xhpes = VfL x hpes / VtP

4. donde hpes es la altura a la cual se está evaluando la operación, es decirdesde el tope del tambor para recipientes sin espacio para venteo, o desdeel nivel de líquido para recipientes con espacio para venteo.

5. Si Xhpes es menor que la distancia horizontal existente entre la boquilla deentrada de la alimentación y el extremo horizontal más alejado de la bota,habrá separación de la fase pesada, y el diseño del tambor es satisfactoriopara la decantación de la fase pesada.

6. Si Xhpes es mayor que la distancia horizontal existente entre la boquilla deentrada de la alimentación y el extremo horizontal más alejado de la bota, nohabrá separación completa de la fase pesada, y el diseño del tambor no essatisfactorio para la decantación de la fase pesada. Por lo tanto habrá queaumentar las dimensiones del mismo y, al hacer cálculos, se mantendráconstantes el volumen de operación y de emergencia del líquido liviano.




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4.7.3 Estimación de la capacidad de decantación en tambores con sombreroseparador de livianos (Ver Figura 2)

En este caso, no existe fase líquida liviana en el cuerpo principal del equipo, sóloen el sombrero separador de livianos.

El razonamiento es semejante al presentado en el aparte 4.7.3, pero donde sehabla de bota, debe entenderse “sombrero”, donde se menciona la fase pesada,debe entenderse fase liviana, y donde se habla de fase liviana, debe entendersefase pesada.

4.7.4 Estimación de la capacidad de decantación en tambores con las dos faseslíquidas en el cuerpo (Ver figura 3)

En este caso, existen ambas fases líquidas en el cuerpo principal del equipo. Elpunto de partida es un tambor lleno de líquido el cual acumula el volumen deoperación y de emergencia de ambos líquidos liviano y pesado, más los mínimosvalores de 230 mm (9 pulg) en el tope del tambor hasta NAAI, cuando no se tieneespacio libre de venteo (cuando hay espacio para venteo, se añade otra vez dichadistancia mínima), y en el fondo del tambor hasta NBBI.

Con el separador antes mencionado, y conocidos los niveles NAAI/NBBI, debeverificarse primero si se decanta la fase pesada, independientemente de dondeesté la interfase operativa, NAAI o NBBI. Si las gotas de la fase líquida pesadallegan a la interfase líquido líquido antes de llegar a la boquilla de salida del líquidoliviano, entonces dicha fase pesada se separará.

El separador se revisa para saber si decanta la fase pesada de la siguiente manera:

1. Del diseño ya obtenido, se calculan las áreas transversales de flujo de líquidoliviano, para tope/NAAI y tope/NBBI, cuando no hay espacio para venteo(cuando hay espacio para venteo, sería NAAL/NAAI y NAAL/NBBI), y secalculan las correspondientes velocidades de flujo de líquido liviano dentrodel recipiente ( VfL ).

2. Se calcula la velocidad de decantación de la fase líquida pesada ( VtP ),usando la ecuación (2) del aparte 4.2.1.

3. Se calcula la longitud horizontal que las gotas de líquido pesado tienen querecorrer( Xhpes ), mediante la siguiente ecuación (Ec. (5)):

Xhpes = VfL x hpes / VtP

4. donde hpes es la distancia vertical, medida hacia abajo, que recorren lasgotas de líquido pesado, es decir, tope/NAAI y tope/NBBI (cuando hayespacio para venteo, sería NAAL/NAAI y NAAL/NBBI).

5. Si Xhpes (en cualquiera de los casos antes mencionados), es menor que ladistancia horizontal existente entre la boquilla de entrada de la alimentación




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y la boquilla de salida del líquido liviano, habrá separación de la fase pesada,y el diseño del tambor es satisfactorio para la decantación de la fase pesada.Habrá que evaluar si es satisfactorio para separar la fase dispersa liviana dela fase continua pesada.

6. Si Xhpes (en cualquiera de los casos antes mencionados), es mayor que ladistancia horizontal existente entre la boquilla de entrada de la alimentacióny la boquilla de salida del líquido liviano, no habrá separación completa de lafase pesada, y el diseño del tambor no es satisfactorio para la decantaciónde la fase pesada. Por lo tanto habrá que aumentar las dimensiones delmismo y, al hacer cálculos, se mantendrán constantes el volumen deoperación y emergencia de ambas fases líquidas (desde el NAAI hasta elNBBI), lo cual también aumentaría la distancia desde el fondo hasta NBBI,cumpliendo siempre con lo indicado en el aparte 4.3.13.

Con el separador obtenido anteriormente, y conocidos los niveles NAAI/NBBI,debe verificarse después si se separa la fase liviana, independientemente dedonde esté la interfase operativa, NAAI o NBBI. Si las gotas de la fase líquidaliviana llegan a la interfase líquido líquido antes de llegar a la boquilla de salida dellíquido pesado, entonces dicha fase liviana se separará.

El separador se revisa para saber si separa la fase liviana de la siguiente manera:

1. Del diseño ya obtenido, se calculan las áreas transversales de flujo de líquidopesado, para fondo/NAAI y fondo/NBBI, y se calculan las correspondientesvelocidades de flujo de líquido pesado dentro del recipiente ( VfP ).

2. Se calcula la velocidad de flotación de la fase líquida liviana ( VtL ), usandola ecuación (2) del aparte 4.2.1.

3. Se calcula la longitud horizontal que las gotas de líquido liviano tienen querecorrer( Xhliv ), mediante la siguiente ecuación (Ec. (6)):

Xhliv = VfP x hliv / VtL

donde hliv es la distancia vertical, medida hacia arriba, que recorren las gotasde líquido liviano, es decir, fondo/NAAI y fondo/NBBI.

4. Si Xhliv (en cualquiera de los casos antes mencionados), es menor que ladistancia horizontal existente entre la boquilla de entrada de la alimentacióny la boquilla de salida del líquido pesado, habrá separación de la fase liviana,y el diseño del tambor es satisfactorio para la separación de la fase liviana.

5. Si Xhpes (en cualquiera de los casos antes mencionados ), es mayor que ladistancia horizontal existente entre la boquilla de entrada de la alimentacióny la boquilla de salida del líquido pesado, no habrá separación completa dela fase liviana, y el diseño del tambor no es satisfactorio para la separaciónde la fase liviana. Por lo tanto, habrá que aumentar las dimensiones del




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mismo y, al hacer cálculos, se mantendrán constantes el volumen deoperación y emergencia de ambas fases líquidas (desde el NAAI hasta elNBBI), lo cual también aumentaría la distancia desde el tope hasta NAAI,cumpliendo siempre con lo indicado en el aparte 4.3.13.

4.8 Boquillas

Son muchos los casos donde la información de las tuberías de interconexión noestá disponible al momento de preparar la especificación de procesos del tambor,por lo que es necesario presentar un tamaño preliminar de boquillas para que seaconsiderado en la cotización del fabricante del tambor. Para todos los efectos, sepresenta una tabla con recomendaciones para diseñar las boquillas de proceso:


Descripción del Caso ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

En unidades SIÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

En unidadesinglesas


Alimentación líquida: Velocidad menoro igual que:


3.0 m/s ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

10 pie/s

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Salida de líquido: Seguir los criteriosindicados en PDVSA–MDP(Pendiente) (Consultar antiguo MDP,secciones 10D – Cabezal Neto deSucción Positiva –, y 14B – Flujo enfase líquida), para succión de bombas,drenajes por gravedad, etc.

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

(Pendiente). En elcaso que lainformación noesté disponible,usar un valormenor ó igual a1.2 m/s

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

(Pendiente). En elcaso que lainformación noesté disponible,usar un valormenor o igual a 4pie/s

4.9 Internos

4.9.1 Distribuidor de entrada (ver Figura 9 del documento PDVSA–MDP–03–S–03)

La boquilla de entrada debe terminar en un distribuidor en “T”, colocado a la mitaddel diámetro del tambor líquido líquido.

Para el cálculo del distribuidor, se usará lo presentado en el aparte 4.7.2 deldocumento PDVSA–MDP–03–S–03, y apuntarán al cabezal más cercano deltambor. Se usará como ancho de ranura (SRAN), 150 mm (6”). Se tendrá un númerosuficiente de ranuras tal que la velocidad de salida del flujo total de líquidos(VE enla ecuación 15 del documento antes mencionado), no exceda 0.300 m/s (1 pie/s),usando como QM, el flujo total de líquidos.

4.9.2 Elementos o medios coalescedores

Se usan muchos tipos de elementos que promuevan la coalescencia de gotas dealgunas de las fases líquidas.




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Uno de los medios más antiguos de promotores de coalescencia son lechos osecciones transversales de aserrín fuertemente empacado (conocido como“excelsior”): debido a que presentan obstrucción al flujo de las gotas pequeñas ypromueven así choques al azar de dichas gotas, promoviendo así coalescencia agotas más grandes, y favoreciendo así la separación. El “excelsior” ya no se usatanto por su gran tendencia al taponamiento con el tiempo, y su dificultad paralimpiar y desmontar.

En la actualidad venden mallas semejantes a los “demisters”, pero con una funciónparecida al “excelsior”, pero los problemas de taponamiento siguen sucediéndose,por lo tanto deben usarse en servicios limpios, y bajo consulta con proveedoresreconocidos de ese tipo de aditamentos, los cuales puedan entregar garantías defuncionamiento del mencionado aparato.

También se usan mucho placas o láminas coalescedoras, las cuales funcionancomo reductoras de la distancia vertical que las gotas de la fase dispersa debenrecorrer para separarse. Este concepto se usa mucho en tratamiento de aguasaceitosas, con diseños especiales de separadores rectangulares a presiónatmosférica (PPI o Parallel Plate Interceptor, CPI o Corrugated Plate Interceptor).La aplicación de estos aparatos no está cubierta por este documento, y debehacerse bajo consulta con proveedores reconocidos de ese tipo de aditamentos,los cuales puedan entregar garantías de funcionamiento del mencionado aparato.

También existen ciertas modificaciones al concepto de láminas coalescedoras,donde se usa el concepto de “flujo cruzado”, y estos aparatos se usan enrecipientes cilíndricos a presión, cuando se espera recolección desedimentos/arena y/o bolsas de gas que produzcan aumentos súbitos de presión.Estos aparatos son muy costosos, el montaje y desmontaje es bastante difícil. Laaplicación de estos aparatos no está cubierta por este documento, y debe hacersebajo consulta con proveedores reconocidos de ese tipo de aditamentos, los cualespuedan entregar garantías de funcionamiento del mencionado aparato.

4.9.3 Deflector para la boquilla de salida de líquido liviano (ver Figura 4)

El deflector para la boquilla de salida de líquido liviano se hará siguiendo lasindicaciones de la Figura 4b.

4.9.4 Rompe–vórtices

Los estándares PDVSA a seguir para la inclusión de rompe–vórtices en losrecipientes, son los siguientes:

PDVSA–MID–10603.2.308 PLANCHA TÍPICA ROMPE–VORTICE

PDVSA–MID–10603.2.309 ROMPE–VORTICES TIPO REJILLA

Para más detalles, consultar PDVSA–MDP–03–S–03, aparte 4.7.3.




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4.10 Consideraciones adicionales

4.10.1 Boquilla para venteo

Aún cuando se ha hecho hincapié en separadores que tienen espacio para venteoy en separadores que no lo tienen, siempre se tendrá una boquilla para ventearincondensables que puedan acumularse en la parte superior del tambor. Para lostambores con espacio vacío para venteo, normalmente esa boquilla estaráconectada a un sistema de válvulas de control de presión en rango compartido, yse tendrá una boquilla adicional para una válvula (o válvulas) de aliviodimensionada para alivio de líquido, pero que pueda manejar alivios de eventualesbolsas de gas que vengan con los líquidos, y que no sean controlables por elsistema de control de presión.

En el caso que no se tenga espacio libre para venteo, la boquilla de venteo estaráconectada a una válvula (o válvulas) de alivio dimensionada para alivio de líquido,pero que pueda manejar alivios de eventuales bolsas de gas que vengan con loslíquidos.

4.10.2 Conexión de instrumentos de nivel de interfase

De acuerdo al tipo de medición que se hará para la interfase líquido líquido, setendrá un arreglo de boquillas diferente. En el caso de los tambores con dos fasesen el cuerpo, e independientemente del tipo de medición, la ubicación de losinstrumentos de nivel de interfase deberá ser lo más cerca posible del cabezalcercano a la salida de las fases separadas, ya que aquí es cuando está lo másdesarrollada posible dicha interfase.

4.11 Información complementaria en otros documentos técnicos dePDVSA

Aún cuando el objetivo de los documentos que forman parte del MDP de tambores,es proveer la información necesaria para hacer diseño de procesos de talesequipos, normalmente esto no es suficiente para completar una especificación deprocesos con miras al diseño mecánico y/o compra del equipo en cuestión.

Es por eso que a continuación se presentará una lista de documentos técnicos dePDVSA, la cual ayudará a obtener información adicional para la completación dedicha especificación.


Información Adicional ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Fuente PDVSAÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Presión y Temperatura de Diseño (Criterios aaplicar)

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

MDP–01–DP–01, MID–D–211–PRT


Boquillas de conexión de Instrumentos arecipientes (Tamaños normalizados)


MID–HF–201

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁDetalle de Rompe–vórtices

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁMID–10603.2.308, MID–10603.2.309




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Selección de Materiales ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

(Pendiente), MID–D–211–PRT


Aislamiento térmico ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

MID–L–212

5 METODOLOGIA DE DISEÑOLos procedimientos aquí presentados, están desarrollados con mucho más detalleen el programa MDP de tambores, sección “tambores separadoreslíquido–líquido”, incorporando los criterios presentados en este manual, ademásde tener una interfase con el usuario muy amigable. Remitimos al lector al manualde dicho programa para efectuar diseños de este tipo de equipos. Sólo en el casode la no disponiblidad del programa, se usarán estos métodos manuales decálculo.

5.1 Procedimiento de diseño para tambores horizontales con botadecantadora

Ver Figura 1 para orientación y seguimiento de ciertas tolerancias de diseño,identificación de alturas y niveles. (Ver nomenclatura en Sección 6)

5.1.1 Con espacio para venteo

Paso 1.– Información mínima requerida.

Ubicar la información mínima requerida según la siguiente tabla.


InformaciónÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Líquidoliviano


Líquidopesado


General


Densidad ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

X ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

X ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁViscosidad ÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁX ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



Flujo (másico ovolumétrico)


X ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

X ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁRelación (Leff/D) ÁÁÁÁÁÁXÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁEspacio para venteo?ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁSiÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁPresión de OperaciónÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁXÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁTemperatura de Operación ÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁX

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Arrastre de Sólidos? ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

X

Paso 2.– Definición de los criterios de diseño.

Consultar detalladamente la información contenida en este documento,(configuración del tambor, tiempos de residencia, mínimos valores de tope/NAAL,NAAL/NAAI, fondo/NBBI, etc.). Verificar que ninguna de las limitacionespresentadas en el aparte 4.7.1 apliquen aquí: en caso que aplique alguna de taleslimitaciones, buscar otro tipo de separadores que no sea por gravedad.

Suponer un valor de la relación Leff/D, donde Leff es la longitud efectiva deoperación, es decir, la requerida para que el proceso de separación líquido–líquidose cumpla, la cual varía según la presión de operación en los siguientes rangos:




REVISION FECHA





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��


ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

P < 250 psig ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

P < 1700 kPag ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

1.5 < Leff/D < 3.0ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

250 psig < P< 500 psig ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

1700 kPag < P< 3400 kPag ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

3.0 < Leff/D <4.0ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

P > 500 psig ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

P > 3400 kPag ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

4.0 < Leff/D < 6.0

Paso 3.– Estime un tamaño inicial de tambor.

Seguir las indicaciones del aparte 4.7.2, primer párrafo. Se obtendrá comoresultado un diámetro inicial de tambor y, usando la relación (Leff/D), obtener unalongitud efectiva inicial.

Paso 4.– Evalúe si con el diámetro inicial el tambor es apropiado para separarlas fases.

Seguir las indicaciones del aparte 4.7.2, siguientes párrafos con el diámetro inicialy la longitud efectiva inicial.

Evaluar la separación de la fase dispersa pesada en la fase continua liviana: si seobtiene que no se separan, ir al paso 5. En el caso que se separen, ya se hanobtenido las dimensiones del cuerpo principal del separador (diámetro y longitud),y se debe continuar con el cálculo de la bota decantadora.

Paso 5.– Lazo de tanteo para separar la fase dispersa pesada de la fasecontinua liviana.

Seguir las indicaciones del aparte 4.7.2, siguientes párrafos, aumentando eldiámetro y la longitud efectiva, usando la relación (Leff/D).

El diámetro calculado como diámetro inicial, es el diámetro más pequeño que eltambor puede tener: si no es apropiado para la separación, deberá aumentarse eldiámetro y, por la relación (Leff/D), la longitud efectiva de separación, hasta lograrque las distancias horizontales recorridas por las gotas de líquido pesado, en eltiempo en que decantan, sean menores o iguales a la longitud efectiva del tambor,es decir:

Xhpes Longitud efectiva de separación

Estas distancias están medidas desde el nivel de líquido, ya que hay espacio paraventeo, hasta hasta el fondo del tambor.

Cuando se cumpla esta relación, hay que ir al paso 6: Cálculo de la botadecantadora.

Paso 6.– Cálculo de la bota decantadora.

Seguir las indicaciones del aparte 4.6, calculando también cuáles deberían ser lasdimensiones máximas de la bota decantadora: En el caso que las dimensiones dela bota excedan las máximas permitidas según el aparte 4.6, se deberá detenereste cálculo y seguir con un modelo de separador con dos fases en el cuerpo(Aparte 5.3.1). En caso contrario, ir al paso 7, ya que las dimensiones obtenidas,son las dimensiones requeridas de la bota decantadora.




REVISION FECHA





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��


Paso 7.– Cálculo de boquillas de proceso.

Seguir las indicaciones del aparte 4.8, redondeando al tamaño estándar por arribamás cercano a lo calculado.

Paso 8.– Cálculo del distribuidor de entrada.

Seguir las indicaciones del aparte 4.9.1.

Paso 9.– Cálculo del deflector para la boquilla de salida de líquido liviano.


Paso 10.– Especificación de rompe–vórtices

Siguiendo las recomendaciones del aparte 4.7.3 del MDP–03–S–03, escoger eltipo de rompe–vórtice y anexar el estándar PDVSA aplicable.

5.1.2 Sin espacio para venteo




Información ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Líquidoliviano


Líquidopesado


General












X ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁRelación (Leff/D) ÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁNo


Espacio para venteo? ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

X

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁPresión de Operación ÁÁÁÁÁÁXÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁTemperatura de Operación

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁXÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁArrastre de Sólidos?


X


Consultar detalladamente la información contenida en este documento,(configuración del tambor, tiempos de residencia, mínimos valores de tope/ NAAI,fondo/NBBI, etc.). Verificar que ninguna de las limitaciones presentadas en elaparte 4.7.1 apliquen aquí: en caso que aplique alguna de tales limitaciones,buscar otro tipo de separadores que no sea por gravedad.


ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁP < 250 psig

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁP < 1700 kPag

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ1.5 < Leff/D < 3.0ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ250 psig < P< 500 psigÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ1700 kPag < P< 3400 kPag

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ3.0 < Leff/D <4.0ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁP > 500 psigÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁP > 3400 kPag

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ4.0 < Leff/D < 6.0




REVISION FECHA





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��






Evaluar la separación de la fase dispersa pesada en la fase continua liviana: si seobtiene que no se separan, ir al paso 5. En el caso que se separen, ya se hanobtenido las dimensiones del cuerpo principal del separador (diámetro y longitud),y se debe continuar con el cálculo de la bota decantadora.



El diámetro calculado como diámetro inicial, es el diámetro más pequeño que eltambor puede tener: si no es apropiado para la separación, deberá aumentarse eldiámetro y, por la relación (Leff/D), la longitud efectiva de separación, hasta lograrque las distancias horizontales recorridas por las gotas de líquido pesado, en eltiempo en que decantan, sean menores o iguales a la longitud efectiva del tambor,es decir:

Xhpes Longitud efectiva de separación

Estas distancias están medidas desde el tope del tambor, ya que no hay espaciopara venteo, hasta hasta el fondo del tambor.

Cuando se cumpla esta relación, hay que ir al paso 6: Cálculo de la botadecantadora.

Paso 6.– Cálculo de la bota decantadora.

Seguir las indicaciones del aparte 4.6, calculando también cuáles deberían ser lasdimensiones máximas de la bota decantadora: En el caso que las dimensiones dela bota excedan las máximas permitidas según el aparte 4.6, se deberá detenereste cálculo y seguir con un modelo de separador con dos fases en el cuerpo(Aparte 5.3.2). En caso contrario, ir al paso 7, ya que las dimensiones obtenidas,son las dimensiones requeridas de la bota decantadora.






REVISION FECHA





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5.2 Procedimiento de diseño para tambores horizontales con“sombrero” separador de líquido liviano (PENDIENTE)

5.3 Procedimiento de diseño para tambores horizontales con los dosfluidos en el cuerpo cilíndrico

Ver Figura 3 para orientación y seguimiento de ciertas tolerancias de diseño,identificación de alturas y niveles. (Ver nomenclatura en Sección 6)

5.3.1 Con espacio para venteo




Información ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Líquidoliviano


Líquidopesado


General














ÁÁÁÁÁÁX



SiÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Presión de Operación ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

XÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Temperatura de Operación ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



X


Consultar detalladamente la información contenida en este documento,(configuración del tambor, tiempos de residencia, mínimos valores de tope/NAAL,NAAL/NAAI, fondo/NBBI, etc.). Verificar que ninguna de las limitacionespresentadas en el aparte 4.7.1 apliquen aquí: en caso que aplique alguna de taleslimitaciones, buscar otro tipo de separadores que no sea por gravedad.




REVISION FECHA





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��





P < 1700 kPag ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

1.5 < Leff/D < 3.0



1700 kPag < P< 3400 kPagÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

3.0 < Leff/D <4.0



P > 3400 kPag ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

4.0 < Leff/D < 6.0

Antes de probar con este arreglo, se recomienda primero evaluar la posibilidad deusar un arreglo de tambor con bota decantadora, el cual es el más económico, yaque el diámetro principal es menor que este arreglo.





Evaluar la separación de la fase dispersa pesada en la fase continua liviana: si seobtiene que no se separan, ir al paso 5. En el caso que se separen, se debe evaluarsi se separa la fase dispersa liviana en la fase continua liviana.

Evaluar la separación de la fase dispersa liviana en la fase continua liviana: si seobtiene que no se separan, ir al paso 6. En el caso que se separen, ir al paso 7,ya que las dimensiones obtenidas, son las dimensiones requeridas del tambor.



El diámetro calculado como diámetro inicial, es el diámetro más pequeño que eltambor puede tener: si no es apropiado para la separación, deberá aumentarseel diámetro y, por la relación (Leff/D), la longitud efectiva de separación, hasta lograrque las distancias horizontales recorridas por las gotas de líquido pesado, en eltiempo en que decantan, sean menores o iguales a la longitud efectiva del tambor,es decir:

Xhpes_NAAI Longitud efectiva de separación




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��


Xhpes_NBBI Longitud efectiva de separación

Estas distancias están medidas desde el nivel de líquido, ya que hay espacio paraventeo, hasta la altura de la interfase líquido–líquido, la cual puede estar en NAAIo en NBBI.

Cuando se cumpla esta relación, hay que verificar si el tamaño es apropiado paraseparar la fase dispersa liviana de la fase continua liviana: en el caso que no seseparen, ir al paso 6. En el caso que se separen, ir al paso 7, ya que lasdimensiones obtenidas, son las dimensiones requeridas del tambor.

Paso 6.– Lazo de tanteo para separar la fase dispersa liviana de la fasecontinua pesada.


El diámetro calculado en el paso 5, si no es apropiado para la separación de la fasedispersa liviana de la fase continua pesada, deberá aumentarse el diámetro y, porla relación (Leff/D), la longitud efectiva de separación, hasta lograr que lasdistancias horizontales recorridas por las gotas de líquido liviano, en el tiempo enque se separan, sean menores o iguales a la longitud efectiva del tambor, es decir:

Xhliv_NAAI Longitud efectiva de separación

Xhliv_NBBI Longitud efectiva de separación

Estas distancias están medidas desde el fondo del tambor, hasta la altura de lainterfase líquido–líquido, la cual puede estar en NAAI o en NBBI.









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5.3.2 Sin espacio para venteo

Paso 1.– Información mínima requerida.Ubicar la información mínima requerida según la siguiente tabla.


InformaciónÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Líquidoliviano


Líquidopesado


General














ÁÁÁÁÁÁNo




Presión de Operación ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

X


Temperatura de Operación ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

X



X


Consultar detalladamente la información contenida en este documento,(configuración del tambor, tiempos de residencia, mínimos valores de tope/ NAAI,fondo/NBBI, etc.). Verificar que ninguna de las limitaciones presentadas en elaparte 4.7.1 apliquen aquí: en caso que aplique alguna de tales limitaciones,buscar otro tipo de separadores que no sea por gravedad.




P < 1700 kPag ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

1.5 < Leff/D < 3.0ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


1700 kPag < P< 3400 kPagÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

3.0 < Leff/D <4.0ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


P > 3400 kPag ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

4.0 < Leff/D < 6.0

Antes de probar con este arreglo, se recomienda primero evaluar la posibilidad deusar un arreglo de tambor con bota decantadora, el cual es el más económico, yaque el diámetro principal es menor que este arreglo.




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��






Evaluar la separación de la fase dispersa pesada en la fase continua liviana: si seobtiene que no se separan, ir al paso 5. En el caso que se separen, se debe evaluarsi se separa la fase dispersa liviana en la fase continua liviana.

Evaluar la separación de la fase dispersa liviana en la fase continua liviana: si seobtiene que no se separan, ir al paso 6. En el caso que se separen, ir al paso 7,ya que las dimensiones obtenidas, son las dimensiones requeridas del tambor.



El diámetro calculado como diámetro inicial, es el diámetro más pequeño que eltambor puede tener: si no es apropiado para la separación, deberá aumentarseel diámetro y, por la relación (Leff/D), la longitud efectiva de separación, hasta lograrque las distancias horizontales recorridas por las gotas de líquido pesado, en eltiempo en que decantan, sean menores o iguales a la longitud efectiva del tambor,es decir:

Xhpes_NAAI Longitud efectiva de separación

Xhpes_NBBI Longitud efectiva de separación

Estas distancias están medidas desde el tope del tambor, ya que no hay espaciopara venteo, hasta la altura de la interfase líquido–líquido, la cual puede estar enNAAI o en NBBI.


Paso 6.– Lazo de tanteo para separar la fase dispersa liviana de la fasecontinua pesada.Seguir las indicaciones del aparte 4.7.4, siguientes párrafos, aumentando eldiámetro y la longitud efectiva, usando la relación (Leff/D).




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El diámetro calculado en el paso 5, si no es apropiado para la separación de la fasedispersa liviana de la fase continua pesada, deberá aumentarse el diámetro y, porla relación (Leff/D), la longitud efectiva de separación, hasta lograr que lasdistancias horizontales recorridas por las gotas de líquido liviano, en el tiempo enque se separan, sean menores o iguales a la longitud efectiva del tambor, es decir:

Xhliv_NAAI Longitud efectiva de separación

Xhliv_NBBI Longitud efectiva de separación

Estas distancias están medidas desde el fondo del tambor, hasta la altura de lainterfase líquido–líquido, la cual puede estar en NAAI o en NBBI.













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��


6 NOMENCLATURAÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


Enunidades

SI


Enunidadesinglesas


D ÁÁÁÁÁÁ

= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Diámetro del tambor. ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

mm ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

pulgÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

DpÁÁÁÁÁÁ


Diámetro de la gota. ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

m ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

pieÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

d ÁÁÁÁÁÁ


Diámetro de la gota. ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

mm ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

pulgÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

hliv_NAAI ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Altura que debe ascender una gotade líquido liviano disperso en la faselíquida pesada continua, desde elfondo del tambor, hasta el nivel altoalto de la interfase (NAAI)

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

mm ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

pulg

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

hliv_NBBIÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Altura que debe ascender una gotade líquido liviano disperso en la faselíquida pesada continua, desde elfondo del tambor hasta el nivel bajobajo de la interfase (NBBI)


mmÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

pulg


hpes_NAAIÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Altura que debe descender una gotade líquido pesado disperso en lafase líquida liviana continua, desdeel tope del tambor cuando no hayespacio para venteo, o desde el nivelde líquido cuando hay espacio paraventeo, hasta el nivel alto alto de lainterfase (NAAI)

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

mmÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

pulg


hpes_NBBI ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Altura que debe descender una gotade líquido pesado disperso en lafase líquida liviana continua, desdeel tope del tambor cuando no hayespacio para venteo, o desde el nivelde líquido cuando hay espacio paraventeo, hasta el nivel bajo bajo de lainterfase (NBBI)

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

mm ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

pulg


NBI ÁÁÁÁÁÁ


Nivel bajo de interfaselíquido–líquido

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


NNIÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


Nivel normal de interfaselíquido–líquido

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



SRANÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Ancho de las ranuras del distribuidorde entrada


mm ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

pulg


Vt ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

= ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Velocidad terminal de decantación(flotación)


m/s ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

pie/s


Vt’ ÁÁÁÁÁÁ


Velocidad terminal de decantación(flotación)


m/s ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

pie/s




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��



Xhliv_NAAI ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


Distancia horizontal recorrida poruna gota de líquido liviano dispersoen la fase líquida pesada continua,durante el mismo tiempo queasciende la altura hliv_NAAI



pulg


Xhliv_NBBI ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ


Distancia horizontal recorrida poruna gota de líquido liviano dispersoen la fase líquida pesada continua,durante el mismo tiempo queasciende la altura hliv_NBBI



pulg


Xhpes_NAAIÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Distancia horizontal recorrida poruna gota de líquido pesado dispersoen la fase líquida liviana continua,durante el mismo tiempo quedesciende la altura hpes_NAAI


mmÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

pulg


Xhpes_NBBIÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

=ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

Distancia horizontal recorrida poruna gota de líquido pesado dispersoen la fase líquida liviana continua,durante el mismo tiempo quedesciende la altura hpes_NBBI

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

mmÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

pulg


ρP ÁÁÁÁÁÁ


Densidad de la fase pesada. ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

kg/m3 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

lb/pie3


ρL ÁÁÁÁÁÁ


Densidad de la fase liviana. ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

kg/m3 ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

lb/pie3


µ’ ÁÁÁÁÁÁ


Viscosidad de la fase continua. ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

mPa.s ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ

lb/pie/s


Factores que dependen de las unidades usadas


ÁÁÁÁÁÁÁÁÁ



Enunidades

SI


EnunidadesinglesasÁÁÁÁ





ÁÁÁÁF1ÁÁÁÁÁÁ=

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁSub Sección 4., Ec. (1)

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ1000

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ1ÁÁÁÁ

ÁÁÁÁF12ÁÁÁÁÁÁ=

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁSub Sección 4., Ec.(2)

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ0.545 x 10–3

ÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁÁ18.4663




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��


7 APENDICEFigura 1 Tambores separadores líquido líquido con bota decantadora.Figura 2 Tambores separadores líquido líquido con sombrero separador de

líquido liviano.Figura 3 Tambores separadores líquido líquido con dos fases en el cuerpo.Figura 4 Deflector en la boquilla de salida de líquido liviano.




LONGITUD EFECTIVA DE SEPARACION

ENTRADA DE LIQUIDO LIVIANO

SALIDA DE LIQUIDO

DL

2DL

VENTEO

DIA

ME

TR

O

1/2

DIA

ME

TR

O

NAAI

NBBI

230mm (9”)

SALIDA DE LIQUIDO

PESADO

ROMPE VORTICE

DL

REVISION FECHA





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��


Fig 1. TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO CON BOTA DECANTADORA





ENTRADA DE LIQUIDO

LIVIANO

SALIDA DE LIQUIDO

DIA

ME

TR

O

1/2

DIA

ME

TR

O

230mm(9”)

ROMPE VORTICE

SALIDA DE LIQUIDO

PESADO

NAAI

NBBI

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��


Fig 2. TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO CON SOMBRERO SEPARADORDE LIQUIDO LIVIANO





ENTRADA DE LIQUIDO

DIA

ME

TR

O

ROMPE VORTICE

LIVIANOSALIDA DE LIQUIDO

VENTEO (TAMBORES SIN ESPACIO PARAVENTEO)

SALIDA DE LIQUIDOPESADO

hpes_NBBIhliv_NAAI

hliv_NBBI

hpes_NAAI

NNI

NAAI

NBBI

DIA

ME

TR

O

NAAI

NBBI

hliv_NAAIhpes_NBBI

hpes_NAAI

hliv_NBBI

hVENT

PARA TAMBORESCON ESPACIOPARA VENTEO

PARA VENTEOSIN ESPACIOTAMBORES

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��


Fig 3. TAMBORES SEPARADORES LIQUIDO LIQUIDO CON DOS FASES EN ELCUERPO




DL

DL

2DL

SALIDA LIVIANO

ARREGLO PARA TAMBORES

SIN ESPACIO PARA VENTEO

CON ESPACIO PARA VENTEO

ARREGLO PARA TAMBORES

SALIDA LIVIANO

2DL

hVENT

DL

100mm(4”)

2DL

2DL

DL/2

DL/

2

DIMENSIONES DEL REFLECTOR

DL: DIAMETRO DE LABOQUILLA DE SALIDADE LIQUIDO LIVIANO

REVISION FECHA





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��


Fig 4. DEFLECTOR EN LA BOQUILLA DE SALIDA DE LIQUIDO LIVIANO




mdp 03 s-04 separadores líquido - líquido

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