Equipos industriales petroleros

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Equipos industriales petroleros U.A.G.R.M. Saavedra Luis Carlos

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Equipos industriales petroleros

  1. 1. PROCESOS DEL GASII (PET-240) EQUIPOS INDUSTRIALESPETROLEROS UAGRM APRIL 2014 SAAVEDRA LUISCARLOS Equipos industriales petroleros 1. Arbolito de producción.- Es un conjunto de conexiones, válvulas y otros accesorios con el propósito de controlar la producción y dar acceso a la tubería de producción. El elemento que está en contacto con la sarta de la TP es la brida o un bonete. Existen diferentes diseños, todos tienen la particularidad de que se unen al cabezal de la TP usando un anillo de metal como sello. Los tipos principales difieren en la conexión que tienen con la válvula maestra, la cual puede ser mediante rosca o con brida. Las válvulas del medio árbol se fabrican de acero de alta resistencia. Generalmente son válvulas de compuerta o de tapón, bridas o roscables. El equipo instalado en la plataforma de un pozo productor de aceite es el siguiente:  Cabezales de tubería de revestimiento (TR)  Colgadores de tubería de revestimiento  Cabezales de tubería de producción (TP)  Colgadores de tubería de producción  Válvula de contrapresión  Adaptador  Árbol de válvulas  Brida adaptadora del cabezal de TP  Válvulas de seguridad y de tormenta  Conexiones del árbol de válvulas  Estranguladores Estranguladores, Los estranguladores, orificios o reductores, no son otra cosa que un estrechamiento en las tuberías de flujo para restringir el flujo y aplicar una contrapresión al pozo.
  2. 2. PROCESOS DEL GASII (PET-240) EQUIPOS INDUSTRIALESPETROLEROS UAGRM APRIL 2014 SAAVEDRA LUISCARLOS Los estranguladores sirven para controlar la presión de los pozos, regulando la producción de aceite y gas o para controlar la invasión de agua o arena. En ocasiones sirve para regular la parafina, ya que reduce los cambios de temperatura; así mismo ayuda a conservar la energía del yacimiento, asegurando una declinación más lenta de los pozos, aumentando la recuperación total y la vida fluyente. El estrangulador se instala en el cabezal del pozo, en un múltiple de distribución, o en el fondo de la tubería de producción. Tipos de estranguladores: Estranguladores Superficiales. a) Estrangulador positivo.- están diseñados de tal forma que los orificios van alojados en un receptáculo fijo (porta-estrangulador), del que deben ser extraídos para cambiar su diámetro. b) Estrangulador ajustable.- En este tipo, se puede modificar el diámetro del orificio, sin retirarlo del porta-estrangulador que lo contiene, mediante un dispositivo mecánico tipo revolver. Una variante de este tipo de estranguladores, es la llamada válvula de orificio múltiple. Tiene un principio de operación bastante sencillo, puesto que el simple desplazamiento de los orificios del elemento principal equivale a un nuevo diámetro de orificio, y este
  3. 3. PROCESOS DEL GASII (PET-240) EQUIPOS INDUSTRIALESPETROLEROS UAGRM APRIL 2014 SAAVEDRA LUISCARLOS desplazamiento se logra con el giro de un mecanismo operado manual o automáticamente y de fácil ajuste. Dependiendo del tipo de estrangulador, se disponen con extremos roscados o con bridas y con presiones de trabajo entre 1500 y 15000 lb/plg2 Estranguladores de fondo a) Estranguladores que se alojan en un dispositivo denominado “niple de asiento”, que va conectado en el fondo de la TP. Estos estranguladores pueden ser introducidos o recuperados junto con la tubería, o bien manejados con línea de acero operada desde la superficie. b) Estranguladores que se aseguran a la TP por medio de un mecanismo de anclaje que actúa en un cople de la tubería, y que es accionado con línea de acero. Válvulas de seguridad, estos dispositivos están diseñados para cerrar un pozo en caso de una emergencia. Se pueden clasificar en dos tipos: a) Auto controladas. Este tipo de válvula va colocada entre la válvula lateral y el porta- estrangulador. Se accionan cuando se tienen cambios en la presión, temperatura o velocidad en el sistema de flujo. Se usa para cerrar el pozo automáticamente cuando la presión en la tubería de escurrimiento decrece o se incrementa hasta ciertos límites, por ejemplo; cuando falla la tubería (fuga) o cuando se re presiona. El límite superior es comúnmente 10% arriba de la presión normal de flujo, y el límite inferior es de 10 a 15% abajo de dicha presión. b) Controladas desde la superficie. Este tipo de dispositivo se instala en la tubería de producción; la válvula se encuentra abierta cuando el pozo está operando normalmente y se cierra cuando existe algún daño en el equipo superficial de producción, cuando el pozo permite un gasto mayor a un cierto valor predeterminado o la presión de la TP cae por debajo de cierto valor. 2. Manifold de entrada.- Conjunto de válvulas y componentes de tuberías prefabricadas, donde convergen las líneas de flujo provenientes de los pozos, recolectando de esta forma, los fluidos producidos pertenecientes a una estación recolectora de flujo. El múltiple de recolección, tiene como función recibir el fluido bifásico (líquido y gas) de los pozos que producen a una estación recolectora de flujo y permiten las facilidades del manejo de crudo garantizando la selección de la dirección deseada del flujo a través de una de las válvulas instaladas en el múltiple, generalmente se usan de compuerta, de bola o tapón. Clasificación de los manifolds.- En las estaciones recolectoras, los múltiples se clasifican de acuerdo a su - Temperatura de trabajo - Presión de trabajo
  4. 4. PROCESOS DEL GASII (PET-240) EQUIPOS INDUSTRIALESPETROLEROS UAGRM APRIL 2014 SAAVEDRA LUISCARLOS - De acuerdo a su temperatura.-  Múltiple caliente Aquellos que tienen condiciones especiales para recibir fluidos con altas temperaturas provenientes de yacimientos sometidos a procesos de recuperación (inyección de vapor).  Múltiple convencional.- aquellos que reciben la producción de los pozos bajo condiciones de presión y temperatura normal. - De acuerdo a la presión de trabajo  Múltiple de baja presión.- reciben el fluido de pozos que producen a baja presión.  Múltiple de alta presión.- Reciben el fluido de pozos que producen a alta presión. - De acuerdo a su forma:  Verticales  Horizontales Componentes del Manifold Son líneas y válvulas - Líneas  Producción general  prueba - válvulas.- son dispositivos de diferentes diámetros, series y rangos de trabajo, cuya función es controlar el paso del flujo.  Manuales  Automáticas 3. Golpeador de líquidos.- Un slug cátcher es un recipiente con un volumen de reserva suficiente para almacenar (temporalmente) la mayor cantidad de líquido y gas esperado del sistema de aguas arriba. Esta situado entre la salida de la tubería y el equipo de procesamiento.
  5. 5. PROCESOS DEL GASII (PET-240) EQUIPOS INDUSTRIALESPETROLEROS UAGRM APRIL 2014 SAAVEDRA LUISCARLOS Es un recipiente separador y amortiguador. Las tuberías que transportan gas y líquidos juntos, conocido como flujo de dos fases, puede operar en un régimen de flujo conocido como slugging de flujo o caudal slug. Bajo la influencia de la gravedad de líquidos tienden a asentarse en la parte inferior de la tubería. Mientras que los gases ocupan la parte superior de la tubería. Bajo determinadas condiciones de funcionamiento de gas y liquido no se distribuyen uniformemente a lo largo de la tubería, pero el viaje como los tapones de grande con todo líquidos o gases en su mayoría a través de la tubería. Estos tapones se llaman grandes slugs. Los slugs de salir de la tubería puede sobrecargar el gas y la capacidad de manejo de líquidos de la planta a la salida del gasoducto, ya que a menudo se producen a un ritmo mucho mas grande que del que el equipo está diseñado. Aplicaciones:  Un slug cátcher es usado para amortiguar la producción, para tener una salida controlada de gas y líquido.  También es usado en la inspección de ductos. Tipos de slug cátchers a) Slug cátcher horizontal (separador) b) Slug cátcher vertical (separador) SLUG CATCHER HORIZONTAL Puede dar la separación de partículas pequeñas (10 micrones) donde hay mas liquido y menor flujo de gas. Útiles como separador de tres fases. Buena separación de hasta de 5 a 700 barriles. Slug cátcher Vertical
  6. 6. PROCESOS DEL GASII (PET-240) EQUIPOS INDUSTRIALESPETROLEROS UAGRM APRIL 2014 SAAVEDRA LUISCARLOS Útil donde la separación de partículas pequeñas (10 micras) es necesario y el flujo de gas es grande en relación al líquido. Buena separación – útiles de hasta 5 a 700 barriles. 4. Aero-enfriadores.- El aero-enfriador es compuesto por dos paneles, un panel tiene la etapa de gas/aire y el otro panel tiene la etapa aceite/aire. Este aero enfriador cumplen dos funciones: una es la de enfriar el aceite que proviene de la compresión para que no pierda sus propiedades al entrar nuevamente al proceso, y la segunda de Enfriar el gas que va a ingresar al proceso de deshidratación. En la tabla siguiente observamos las condiciones de diseño del aero-enfriador
  7. 7. PROCESOS DEL GASII (PET-240) EQUIPOS INDUSTRIALESPETROLEROS UAGRM APRIL 2014 SAAVEDRA LUISCARLOS 5. Separadores.- El flujo que se obtiene de un yacimiento petrolífero, por lo general, es multifásico. La separación física de estas fases es una de las operaciones fundamentales en la producción, procesamiento y tratamiento de los crudos y del gas natural. Para diseñar separadores y depuradores es necesario tomar en cuenta los diferentes estados en que se encuentran los fluidos y el efecto que sobre estos tengan las distintas fuerzas físicas. El propósito principal del proceso es separar los diversos componentes (crudo, gas, agua y contaminantes), con el fin de optimar el procesamiento y comercialización de algunos de ellos (crudo, gas) Funciones que debe cumplir un separador  Permitir una primera separación entre los hidrocarburos, esencialmente líquidos y gaseosos.  Refinar aún más el proceso, mediante la recolección de partículas líquidas atrapadas en la fase gaseosa.  Descargar, por separado, las fases líquidas y gaseosa, para evitar que se puedan volver a mezclar. Requisitos necesarios para el diseño de un separador  La energía que posee el fluido al entrar al recipiente debe ser controlada.  Las tasas de flujo de las fases liquida y gaseosa deben estar comprendidas dentro de ciertos límites. Esto hace posible que la separación se efectúe gracias a las fuerzas gravitacionales, las cuales actúan sobre esos fluidos, y que se establezca un equilibrio entre las fases líquido- vapor.  La turbulencia que ocurre en la sección ocupada por el gas debe ser minimizada.
  8. 8. PROCESOS DEL GASII (PET-240) EQUIPOS INDUSTRIALESPETROLEROS UAGRM APRIL 2014 SAAVEDRA LUISCARLOS  La acumulación de la espuma y partículas contaminantes ha de ser controlada.  Las fases liquida y gaseosa no se deben poner en contacto una vez separadas.  Las salidas de los fluidos necesitan estar provistas de controles de presión y/o nivel.  Las regiones del separador donde se pueden acumular sólidos deben, tener las previsiones para la remoción de esos sólidos.  El separador requiere válvulas de alivio, con el fin de evitar presiones excesivas, debido a diferentes causas, por ejemplo: líneas obstaculizadas.  El separador debe estar dotado de manómetros, termómetros, controles de nivel, visibles. Condiciones mecánicas de los separadores  Primera sección de separación Comprende la entrada de los fluidos al separador. Permite absorber la cantidad de movimiento de los fluidos de la alimentación. Generalmente, la fuerza centrífuga originada por su entrada tangencial en el envase remueve volúmenes apreciables de líquidos y reorienta la distribución de los fluidos.
  9. 9. PROCESOS DEL GASII (PET-240) EQUIPOS INDUSTRIALESPETROLEROS UAGRM APRIL 2014 SAAVEDRA LUISCARLOS  Sección de las fuerzas gravitacionales.- Las gotas de líquido que contiene el gas son separadas al máximo. Este proceso se realiza mediante el principio de asentamiento por gravedad. En este caso, la velocidad del gas se reduce apreciablemente. En consecuencia, la corriente de gas sube a una velocidad reducida. En algunas ocasiones, en esta sección se usan tabiques y otros tipos de extractores de niebla, con el fin de controlar la formación de espuma y la turbulencia.  Sección de extracción de neblina.- Aquí se separan las minúsculas partículas del líquido que aun contiene el gas, después de haber pasado por las dos secciones anteriores. La mayoría de los separadores utilizan, como mecanismo principal de extracción de neblina, la fuerza centrífuga o el principio de choque. En ambos métodos, las pequeñas gotas del líquido se separan de la corriente de gas en forma de grandes gotas, que luego caen a la zona de recepción de líquidos.  Sección de acumulación de líquido.- Los líquidos separados en las secciones anteriores se acumulan en la parte inferior del separador. Se necesita un volumen mínimo de alimentación, en especial cuando el flujo es intermitente. Esta parte posee controles de nivel para manejar los volúmenes de líquido obtenidos durante la operación. Clases de separadores: - Verticales - Horizontales - esféricos  En un separador vertical de mayor altura, el control de nivel es menos crítico que en un separador horizontal.  La posibilidad de obtener mayor capacidad para los líquidos es menos costosa en un separador horizontal. Para aumentar el volumen del fluido que se puede almacenar, solo se necesita agregar cilindros huecos del mismo diámetro del separador original. Esto resulta más económico que otras posibles soluciones.  El manejo de partículas solidas es menos complejo en un separador horizontal.  El trabajo con crudos espumosos se hace con menor dificultad en un separador horizontal.
  10. 10. PROCESOS DEL GASII (PET-240) EQUIPOS INDUSTRIALESPETROLEROS UAGRM APRIL 2014 SAAVEDRA LUISCARLOS 6. Filtros.- Filtros Mecánicos Utilizados en la Planta de Endulzamiento n.- Dos Filtros de Carbón Activado. Estos son los encargados de retirar los condensados de hidrocarburos que podrían estar presentes en la solución de amina pobre. ñ- Dos Enfriadores de Amina, los enfriadores tiene una capacidad de transferencia de calor de 23,3 MMBTU/hora, el cual se encarga de enfriar la solución de amina pobre, previamente filtrada, a la condición de operación (110 F) requerida en las torres contactoras amina / gas. p.-Un Tanque Acumulador de Reflujo. Este tanque tiene un diámetro de 54 pulgadas y una altura de 8 pies, en el cual se recogen la mezcla de amina agua condensada desde los gases de tope, el líquido se reenvía como fracción de enriquecimiento de los platos superiores de la torre, mientras el gas incondensable se envía al sistema de tratamiento de gas de cola. q.- Dos Bombas de Alta Presión La capacidad de bombeo es de 800 (gpm) , las cuales son las encargadas de elevar la presión hasta 1200 lpcm y enviar la solución de amina pobre a la condición de operación, requerida en las torres contactoras amina / gas, desde donde se repite el ciclo.
  11. 11. PROCESOS DEL GASII (PET-240) EQUIPOS INDUSTRIALESPETROLEROS UAGRM APRIL 2014 SAAVEDRA LUISCARLOS Adicionalmente, la Planta de endulzamiento posee un sistema cerrado de calentamiento de los equipos de transferencia de calor, a este están asociados el rehervidor y la torre regeneradora de amina. Este sistema está conformado por un Horno de Aceite Caliente, un Tanque Acumulador de Aceite Caliente y dos Bombas de Aceite Caliente. 7. Bombas.- Tipos de bombas - Reciprocantes - Centrífugas - Tornillo Fuerza motriz:  Bombas impulsadas por motor eléctrico  Bombas impulsadas por motores de combustión  Bombas impulsadas por presión de gas (expansión de gas)  Capacidad de las bombas de crudo Se refiere al volumen de crudo y las presiones que las bombas puedan manejar.  Prueba de capacidad de bombas Son para conocer la capacidad real que tienen las bombas.  Presiones de bombeo Son las presiones generadas por efecto del bombeo y está relacionada con la distancia a que se encuentre la estación de flujo del sitio al cual se envía el crudo y la gravedad API de este.  Válvulas de alivio Instaladas en las líneas de descarga de las bombas, con el fin de aliviar las presiones cuando sean demasiadas altas.  Válvulas de recirculación Son válvulas que se usan en algunas estaciones de flujo en donde es necesario mantener bombas trabajando en forma manual para evitar que dichas bombas trabajen en vacío por bajo nivel en los tanques. 8. Intercambiadores.- Son equipos en los que dos fluidos de diferentes temperaturas intercambian calor a través de una interfase metálica aprovechando la energía de un fluido que necesita ser enfriado y la transfiere a otro que necesita ser calentado reduciendo las perdidas y mejorando el rendimiento. Clasificación de los intercambiadores Para calentar: Precalentador.- calienta un fluido recibiendo calor sensible de vapor de agua o de otro fluido caliente. Revoiler.- vaporiza un líquido recibiendo calor sensible de vapor de agua o de otro fluido caliente. Para enfriar Enfriador o cooler, enfría fluido cediendo calor al agua Condensador, condensa vapores cediendo calor al agua, empleando para recuperar vapores de destilación y vapores de la turbina reduciendo la presión de descarga
  12. 12. PROCESOS DEL GASII (PET-240) EQUIPOS INDUSTRIALESPETROLEROS UAGRM APRIL 2014 SAAVEDRA LUISCARLOS INTERCAMBIADORES DE CALOR Para comprender el proceso de refrigeración, es necesario conocer el mecanismo del intercambio de calor. Un intercambiador de calor, en su sentido más amplio, es cualquier dispositivo en el que se verifica un intercambio de calor entre dos fluidos separados por una pared sólida. El fluido caliente cede calor para calentar el fluido mas frío y de esta manera, el primer fluido sufre un enfriamiento o se refrigera. Teniendo en cuenta que cualquiera de los dos fluidos puede ser un líquido, un gas, un vapor condensante o un líquido en ebullición, el número de aplicaciones diferentes de intercambiadores de calor, es elevadísimo: Tubos de caldera, condensadores, refrigerantes, evaporadores, reboilers, chillers, calefacción con vapor o agua caliente, etc. Según su forma de trabajo, los intercambiadores de calor pueden clasificarse en: Recuperadores (sin almacenamiento), regeneradores (con almacenamiento) y aparatos de contacto directo. De acuerdo a su configuración, los intercambiadores de calor pueden ser: de tubo y casco, tubo en tubo, tubo en espiral, bancos de tubos, tipo placa, etc. Para los intercambiadores de tubo y casco (que son los más empleados) se toma en cuenta el número de pasos por el casco o coraza y el número de pasos por el lado de los tubos. TIPOS DE INTERCAMBIADORES. Para la elección dependen de la característica de los fluidos, el costo, la facilidad de mantenimiento y la experiencia del diseñador. a) Cascos y tubos. Consiste en un casco que tiene en su interior un mazo de tubo, uno de los fluidos pasa por el casco y el otro por el mazo siendo el intercambio de calor a través de las paredes de los fluidos. b) Tipo tubo doble o bitubulares. Son dos tubos montados concéntricos, un fluido pasa por el tubo interno y el otro por el anillo formado entre los dos tubos. c) Enfriadores de aire. Consiste en serpentines de tubos con aletas transversales y colectores, el aire de refrigeración es proporcionado por ventiladores, aspirado en la vertical pasando por el mazo horizontal. d) Intercambiadores de placas e) Intercambiadores espirales CLASIFICACION GENERAL CLASE R. condiciones severas de proceso de petróleo y productos químicos, servicio riguroso en los que se desea obtener seguridad y durabilidad CLASE C.- para condiciones moderadas de operación teniendo en cuenta la mayor economía y el mismo tamaño. CLASE A.- para condiciones severas de temperatura y fluidos altamente corrosivos. CUIDADOS EN LA OPERACIÓN. a) en el arranque entra el fluido mas frio si el fluido esta precalentado dejar entrar más lento cuando más caliente el fluido más lenta debe ser su penetración. b) en el pozo primero se bloquea la entrada del fluido caliente. c) tanto para el arranque como en el pozo los intercambiadores deben ser calentados o enfriados lentamente especialmente cuando la temperatura de operación son elevadas d) la falta de agua en el enfriador y el otro fluido está muy caliente provoca un calentamiento elevado, si el agua vuelve hay un enfriamiento brusco de temperatura. MANTENIMIENTO. La eficiencia depende de la limpieza de los tubos que son acumulado dentro y fuera de los tubos como: sales, arena, grasa.
  13. 13. PROCESOS DEL GASII (PET-240) EQUIPOS INDUSTRIALESPETROLEROS UAGRM APRIL 2014 SAAVEDRA LUISCARLOS 9. TURBINAS Motor rotativo que convierte en energía mecánica la energía de una corriente de agua, vapor de agua o gas. El elemento básico de la turbina es la rueda o rotor, que cuenta con palas, hélices, cuchillas o cubos colocados alrededor de su circunferencia, del tal forma que el fluido en movimiento de una maquina se transfiere a través de un eje para proporcionar el movimiento de una maquina, un compresor, un generador eléctrico o una hélice. COMPONENTES COMPRESOR: El compresor se encuentra en la entrada del motor y se encuentra conectado al disco de turbina por medio de un eje, el compresor puede ser de tres tipos diferentes: Axial: la corriente de aire que atraviesa el compresor lo hace en el sentido del eje (de ahí el nombre de axial), consta de varios discos giratorios (llamados etapas) en los cuales hay una serie de "palas" (alabes), entre cada disco rotor hay un disco fijo (estator) que tiene como función dirigir el aire con el ángulo correcto a las etapas rotoras. El compresor axial es él más utilizado en las turbinas "de verdad" pero para las pequeñas turbinas de aeromodelismo es muy difícil de construir y balancear, si bien algunos han construido turbinas con compresor axial, por el momento están fuera del alcance de la mayoría Radial o Centrifugo: la corriente de aire ingresa en el sentido del eje y sale en sentido radial, consta de un solo disco con alabes en una o ambas caras, es el compresor universalmente utilizado en las micro turbinas por ser fácil de obtener (proveniente de un turbo compresor de auto) y balancear, es mucho más resistente que el axial pero como desventaja es mas pesado y tiene un área frontal mayor Diagonal: es una cruza entre los dos anteriores, es prácticamente anecdótico puesto que salvo en los primeros intentos de construir micro-turbinas no se ha utilizado. Tubo de cojinetes ó pasaeje: Es un elemento cilíndrico por cuyo interior pasa el eje de la turbina y además se encarga de dar estructura al motor va fijado a la parte posterior del difusor y a la parte delantera del conjunto N.G.V., en su interior se colocan los cojinetes que soportan el eje estos deben tener adecuada refrigeración y lubricación para que sobrevivan las tremendas velocidades de rotación a las que son sometidos, actualmente y para cualquier aplicación por encima de las 100000 R.P.M. se recomienda usar rodamientos sin jaula con bolillas cerámicas DIFUSOR: Tiene como misión cambiar la velocidad de la corriente de aire que viene del compresor para aumentar la presión. Consta de una serie de pasajes que se ensanchan hacia atrás (conductos divergentes), el difusor es diferente según el compresor sea axial o centrifugo.
  14. 14. PROCESOS DEL GASII (PET-240) EQUIPOS INDUSTRIALESPETROLEROS UAGRM APRIL 2014 SAAVEDRA LUISCARLOS CÁMARA DE COMBUSTIÓN: Es una de las partes más criticas de las turbinas de aeromodelismo, su diseño es critico dado que la temperatura de salida es fundamental así como la longitud de la cámara esta limitada por cuestiones de diseño que no vienen al caso, entonces esta parte debe ser diseñada con sumo cuidado para permitir la completa combustión dentro de la longitud de la misma. Existen varios tipos de cámara de combustión, pero la universalmente utilizada para las micro turbinas es la denominada "anular", como su nombre lo indica tiene la forma de dos anillos. La mayoría de las micro turbinas usan diversos métodos basados en el pre-calentado del Kerosén que ingresa a la cámara para permitir la evaporación o vaporización del combustible liquido, en algunos modelos esto se logra con una serpentina enrollada en el interior de la cámara, otros usan unos tubos en forma de gancho en la tapa frontal de la cámara en cuyo interior se inyecta el combustible aunque actualmente el método más usado es el que utiliza unos tubos vaporizadores que cruzan la cámara desde atrás hacia adelante inyectándose el kerosene en el extremo posterior de la cámara de combustión ALABES GUÍA DE TURBINA ( N.G.V.): Esta parte tiene como función aumentar la velocidad de la corriente de gas caliente que sale de la cámara de combustión y dirigirla con el ángulo apropiado al disco de turbina. Esta pieza es la más expuesta a altas temperaturas que en algunos casos superan los 700 °C por lo tanto se construyen en aleaciones inoxidables para alta temperatura, básicamente consta de una serie de alabes "estatores" que se cierran hacia la parte trasera (conducto convergente), también difieren si son para turbina radial o axial.
  15. 15. PROCESOS DEL GASII (PET-240) EQUIPOS INDUSTRIALESPETROLEROS UAGRM APRIL 2014 SAAVEDRA LUISCARLOS DISCO DE TURBINA: Es la parte encargada de extraer parte de la energía de la corriente de gas para convertirla en movimiento, su única función es hacer rotar el compresor al cual se encuentra unido por medio de un eje, la turbina se halla sujeta a elevadas temperaturas y lo que es peor a elevadas cargas centrifugas que unido a la disminución de resistencia del material por causa de la temperatura hacen que este sea el elemento que mas importancia tiene en cuanto a la elección de materiales, sin excepción se utilizan aleaciones con elevado contenido de níquel y cromo (comercialmente tienen diferentes nombres como ser INCONEL, NIMONIC etc.) aunque en los primeros modelos de turborreactores "caseros" se utiliza acero inoxidable con buenos resultados. Existen dos tipos de discos de turbina: Los axiales: Son los más utilizados pues poseen excelentes características de aceleración y un peso bastante reducido, su única contra es que deben respetarse a estrictamente las temperaturas y velocidades máximas sino se corre el riesgo de que el disco se "desintegre" literalmente, este tipo puede ser fabricado con mucha paciencia y Herramientas comunes o con sofisticados sistemas (control numérico, electro erosión, etc.) o bien comprados a diferentes fabricantes para su uso especifico en turbinas de aeromodelismo, aunque su precio no es nada económico. Las radiales: Si bien se utilizan menos (de hecho la primer marca que comercializo turbinas o sea JPX utiliza este tipo) por ser bastante más pesadas y por lo tanto tardan más en acelerar tienen la particularidad de ser muy robustas, soportan mas revoluciones a mayor temperatura y tal vez como "ventaja" adicional para el constructor amateur es que estas turbinas son las utilizadas por los turbo compresores de auto, lo que las hace más fáciles de obtener (en cualquier casa que se dedique a turbo cargadores) 10. Compresor de propano.- propano gaseoso sale por la parte de arriba del chiller y se dirigen hacia la unidad de regeneración de propano pero antes de salir choca con dos placas deflectoras que se encuentran a la salida del gas, estas placas tienen la función de retener el aceite que pudiera haber sido arrastrado por el vapor de propano. El propano vapor que sale del chiller se dirige hacia el scrubber de succión del compresor de propano Por último el gas a la salida del chiller pasa por una válvula joule thompson que tiene la función de enfriar un poco mas el gas, esto lo logra manteniendo la presión aguas arriba lo mas alto posible y dejando fluctuar la presión aguas abajo a la presión que se está operando, y así por efecto de expansión se consigue bajar la temperatura unos 2° C más. Luego el propano vapor que sale del scrubber se dirige hacia la succión de los compresores de propano a una presión promedio de 15.3 psi, aquí el propano se comprime en una primera etapa hasta una presión promedio de 70 psi, a esta segunda etapa ingresa propano vapor del economizador de propano.
  16. 16. PROCESOS DEL GASII (PET-240) EQUIPOS INDUSTRIALESPETROLEROS UAGRM APRIL 2014 SAAVEDRA LUISCARLOS Luego en una segunda etapa el compresor me eleva la presión del propano hasta una presión de descarga promedio de 250 psi aproximadamente, este propano comprimido se dirige por un colector común hacia los aeroenfriadores de propano donde el propano se enfriá y condensa, para luego ingresar al acumulador de propanoaquí la presión es de 250 psi aproximadamente, desde este acumulador el propano se descarga hacia el serpentín del scrubber, pero antes pasa a través de un deshidratador, luego de pre-enfriarse en el serpentín se dirige hacia el economizador. Que me separa el prop. Liquido del propano vapor, el propano vapor sale por la parte de arriba atravesando un demister, y el propano liquido acumulado sale por la parte inferior hacia el chiller, donde una porción es desviada hacia la bota del chiller DONDE SE Recupera el aceite arrastrado por el propano desde los compresores de propano, con la finalidad de evitar el aumento de viscosidad del aceite. Luego el propano ingresa al chiller y por absorción del calor entregado por el gas que ingresa por tubo, se evapora y me enfriá el gas. 11. Compresores de reciclo.- Un compresor es una máquina de fluido que está construida para aumentar la presión y desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tal como lo son los gases y los vapores. Esto se realiza a través de un intercambio de energía entre la máquina y el fluido en el cual el trabajo ejercido por el compresor es transferido a la substancia que pasa por él convirtiéndose en energía de flujo, aumentando su presión y energía cinética impulsándola a fluir. Son maquinas de flujo continuo en donde se transforma la energía cinética (velocidad) en presión. Son máquinas térmicas, ya que su fluido de trabajo es compresible, sufre un cambio apreciable de densidad y, generalmente, también de temperatura. Tipos De Compresores: COMPRESORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO: Los tipos de desplazamiento positivo son de dos categorías básicas: Reciprocantes y Rotatorias. El compresor reciprocarte tiene uno o más cilindros en los cuales hay un pistón o embolo de movimiento alternativo que desplaza un volumen positivo en cada carrera. Los rotatorios incluyen los tipos de lóbulos, espiral, aspas o paletas y anillo de líquido. Cada uno con una carcasa, o con más
  17. 17. PROCESOS DEL GASII (PET-240) EQUIPOS INDUSTRIALESPETROLEROS UAGRM APRIL 2014 SAAVEDRA LUISCARLOS elementos rotatorios que se acoplan entre sí, como los lóbulos o las espirales, o desplazan un volumen fijo en cada rotación.  Compresores Reciprocantes O Alternativos (También Se Los Conoce Como Compresor De Diafragma O De Membrana)  Compresores Rotatorios  Compresores Dinamicos – Centrífugos  Compresores De Flujo Axial. 12. Hornos (calentadores) Equipo principal existente en las estaciones de flujo, que genera energía calorífica (BTU) para calentar las tuberías o serpentines por donde fluye petróleo, para elevar y7o mantener la temperatura deseada del mismo. Tipos Los más comunes son:  Calentadores a fuego directo  Calentadores de tipo tubular  Calentadores de fluido tipo camisa  Calentadores de volumen o tipo Jug  Calentadores tipo caja de fuego interno o fogón
  18. 18. PROCESOS DEL GASII (PET-240) EQUIPOS INDUSTRIALESPETROLEROS UAGRM APRIL 2014 SAAVEDRA LUISCARLOS Partes de un calentador.- La estructura de un calentador la integran las siguientes partes:  Pilotos  Quemadores  Cámara de combustión  Chimenea  Válvulas de seguridad  Regulador de tipo dámper  Puertas de visita  Tapas de ventilación  Mirillas/ ventanas de seguridad  Serpentín 13. Tanque de almacenamiento de líquidos.- Diariamente en las estaciones d eflujo es recibido el crudo producido por los pozos asociados a estas estaciones, este crudo es recolectado en tanques después de haber sido separado del gas y luego en forma inmediata, es transferido a los patios de tanques para su tratamiento y/o despacho. Algunas empresas utilizan los tanques de recolección para medición. Partes de un tanque:  Equipos de medición Se utilizan diversos sistemas de medición de nivel desde el más sencillo flotador y cadena, hasta equipos electrónicos de radio frecuencias.  Bocas de inspección
  19. 19. PROCESOS DEL GASII (PET-240) EQUIPOS INDUSTRIALESPETROLEROS UAGRM APRIL 2014 SAAVEDRA LUISCARLOS Facilitan la entrada y salida de los tanques para permitir inspecciones programadas, mantenimiento y reparaciones internas de los tanques.  Boquillas Son las conexiones de entrada y salida de la tubería que se conecta al casco y donde se instalan los respiradores en el techo.  Escaleras Se emplean para subir al techo, para efectuar mediciones, inspecciones, mantenimiento.  Boca de aforo Es la abertura sobre el techo del tanque, a trabes de la cual se hacen las medidas y se toman las muestras para un aforo.  Respiraderos Ubicados en el techo, impiden la acumulación de una presión excesiva dentro del tanque y el modelo en forma de “hongo” se instala cuando el contacto directo con la atmosfera exterior no es peligrosa.  Líneas Las principales, en un tanque son:  Línea de entrada (llenado)  Línea de salida (succión)  Línea de contra expansión  Línea de recirculación  Línea de drenaje  Línea de serpentín de vapor 14. Válvulas.- Una válvula se puede definir como un aparato mecánico con el cual se puede iniciar, Detener o regular la circulación (paso) de líquidos o gases mediante una pieza movible que Abre, cierra u obstruye en forma parcial uno o más orificios o conductos. Las válvulas son unos de los instrumentos de control más esenciales en la industria. Debido A su diseño y materiales, las válvulas pueden abrir y cerrar, conectar y desconectar, regular, modular o aislar una enorme serie de líquidos y gases, desde los más simples hasta los más corrosivos o tóxicos. Sus tamaños van desde una fracción de pulgada hasta 30 ft (9 m) o Más de diámetro. Pueden trabajar con presiones que van desde el vació hasta más de 20000 Lb/in² (140 Mpa) y temperaturas desde las criogénicas hasta 1500 °F (815 °C). En algunas instalaciones se requiere un sellado absoluto; en otras, las fugas o escurrimientos no tienen importancia. CLASIFICACIÓN DE LAS VÁLVULAS a) Válvulas industriales  Válvula de asiento  Válvula de camisa  Válvula hidráulica, caso particular de válvulas industriales.  Llave o válvula de paso, caso de válvulas en instalaciones de edificios residenciales.  Válvula de alivio de presión, para casos de bloqueo (shutt off, en inglés) o de expansión térmica.
  20. 20. PROCESOS DEL GASII (PET-240) EQUIPOS INDUSTRIALESPETROLEROS UAGRM APRIL 2014 SAAVEDRA LUISCARLOS  Válvula antirretorno, usada para evitar que un fluido se mueva en sentido no deseado a lo largo de una tubería.  Válvula rotatoria, usada en los instrumentos de viento-metal. b) Válvula de control. · La válvula automática de control generalmente constituye el último elemento en un lazo de control instalado en la línea de proceso y se comporta como un orificio cuya sección de paso varia continuamente con la finalidad de controlar un caudal en una forma determinada. c) Válvulas de compuerta. · La válvula de compuerta es de vueltas múltiples, en la cual se cierra el orificio con un disco vertical de cara plana que se desliza en ángulos rectos sobre el asiento Válvula de compuerta. Aplicaciones: Servicio general, aceites y petróleo, gas, aire, pastas semilíquidas, líquidos espesos, vapor, gases y líquidos no condensables, líquidos corrosivos. d) Válvulas de globo Una válvula de globo es de vueltas múltiples, en la cual el cierre se logra por medio de un disco o tapón que sierra o corta el paso del fluido en un asiento que suele estar paralelo con la circulación en la tubería. Válvula de globo Recomendada para: · Estrangulación o regulación de circulación. · Para accionamiento frecuente. · Para corte positivo de gases o aire. · Cuando es aceptable cierta resistencia a la circulación. Aplicaciones: Servicio general, líquidos, vapores, gases, corrosivos, pastas semilíquidas.
  21. 21. PROCESOS DEL GASII (PET-240) EQUIPOS INDUSTRIALESPETROLEROS UAGRM APRIL 2014 SAAVEDRA LUISCARLOS e) Válvulas de bola Las válvulas de bola son de ¼ de vuelta, en las cuales una bola taladrada gira entre asientos elásticos, lo cual permite la circulación directa en la posición abierta y corta el paso cuando se gira la bola 90° y cierra el conducto. Válvula de bola Recomendada para: · Para servicio de conducción y corte, sin estrangulación. · Cuando se requiere apertura rápida. · Para temperaturas moderadas. · Cuando se necesita resistencia mínima a la circulación. Aplicaciones: Servicio general, altas temperaturas, pastas semilíquidas. f) Válvulas de diafragma Las válvulas de diafragma son de vueltas múltiples y efectúan el cierre por medio de un diafragma flexible sujeto a un compresor. Cuando el vástago de la válvula hace descender el compresor, el diafragma produce sellamiento y corta la circulación. Recomendada para: · Servicio con apertura total o cierre total. · Para servicio de estrangulación. · Para servicio con bajas presiones de operación. Aplicaciones: Fluidos corrosivos, materiales pegajosos o viscosos, pastas semilíquidas fibrosas, lodos, alimentos, productos farmacéuticos. g) Válvulas de desahogo (alivio) Una válvula de desahogo (fig. 1-9) es de acción automática para tener regulación Automática de la presión. El uso principal de esta válvula es para servicio no comprimible y se abre con lentitud conforme aumenta la presión, para regularla.
  22. 22. PROCESOS DEL GASII (PET-240) EQUIPOS INDUSTRIALESPETROLEROS UAGRM APRIL 2014 SAAVEDRA LUISCARLOS La válvula de seguridad es similar a la válvula de desahogo y se abre con rapidez con un "salto" para descargar la presión excesiva ocasionada por gases o líquidos comprimibles. El tamaño de las válvulas de desahogo es muy importante y se determina mediante Formulas especificas. Recomendada para: - Sistemas en donde se necesita una gama predeterminada de presiones. Aplicaciones: Agua caliente, vapor de agua, gases, vapores. En los reactores de flujo pistón isotérmicos la temperatura no varía con la posición en el Reactor. Además varía con el tiempo por tratarse de un reactor de flujo pistón en estado Estacionario. La velocidad de reacción será sólo función de la conversión (o de la Concentración) En realidad los reactores de flujo en pistón son reactores tubulares que Tienen la particularidad de que en ellos se supone que no existe retro mezcla (backmixing)y Que cada porción de corriente de entrada que ingresa no se mezcla para nada con su Inmediata posterior, la composición de cada diferencial de volumen va variando respecto a la Longitud del reactor. 15. Chiller.- Este es una especie de intercambiador de calor adicional, tal como la solución pobre que sale del regenerador, por lo general tiene una temperatura muy alta, luego no se puede introducir de esa forma al equipo denominado absorbedor, porque disminuye la capacidad de retención de Componentes ácidos. En el intercambiador adicional la solución fluye de los tubos, en donde la solución se enfría hasta 10F por encima de la temperatura de entrada del gas al absorbedor. En la figura 20 se presenta un diagrama de flujo de un proceso de endulzamiento con la amina Terciaria
  23. 23. PROCESOS DEL GASII (PET-240) EQUIPOS INDUSTRIALESPETROLEROS UAGRM APRIL 2014 SAAVEDRA LUISCARLOS MDEA, que es también una alcanolamina de gran utilidad en la industria del gas natural, donde su uso basado en la selectividad de la misma es lo que predomina, además de otras propiedades que hacen que su uso sea en procesos de mucha eficiencia operacional. 16. Torre Contactora.- Este recipiente contiene bandejas de válvulas o casquetes de burbujeo para proveer un buen contacto gas líquido. La limpieza es muy importante para prevenir los puntos de roció altos del gas de venta causado por la formación de espumas y/o el contacto pobre gas-liquido. El taponamiento o empaque de las bandejas pueden aumentar también las pérdidas de glicol Durante un arranque de la planta, la presión en la torre de absorción se debe traes lentamente hasta el rango de operación y entonces se debe circular el glicol para obtener un nivel de líquido en todas las bandejas. A continuación, se debe aumentar lentamente la tasa de gas a ser absorbido, hasta que se alcance el nivel de operación. Si el gas entra en la torre de absorción antes de que las bandejas estén selladas con líquido, puede pasar a través de los tubos de descenso y las capas de burbujas. Cuando existe esta condición y se bombea el glicol hacia la torre de absorción, los líquidos tiene área de la sección transversal interna de la torre de absorción
  24. 24. PROCESOS DEL GASII (PET-240) EQUIPOS INDUSTRIALESPETROLEROS UAGRM APRIL 2014 SAAVEDRA LUISCARLOS dará el volumen de glicol bombeado. En los sistemas más grandes se pueden usar un medidor de flujo de glicol. 17. Torre regeneradora.- El objetivo de la torre regeneradora, es remover el gas ácido que contiene la solución de amina rica. La mayoría tienen entre 18 a 24 platos, siendo un diseño típico el que contiene 22 platos. PROPOSITO DEL DISEÑO La agotadora está diseñada para revertir a alta temperatura y baja presión la reacción de absorción de gas ácido que ocurre en la Contactora de MDEA. Esto se consigue agotando el gas ácido absorbido de la amina rica con vapor producido en el Rehervidor de MDEA (EA-8402). Está diseñada para una relación de reflujo con el fin de asegurar una carga de amina pobre de gas ácido, los platos en la Agotadora de MDEA funcionan de manera similar a los platos en la Contactora de MDEA. 18. Generadores Esta sección cuenta con los siguientes equipos: Torre Regeneradora de DEA; Intercambiador DEA rica/DEA pobre; Rehervidor de la Torre Regeneradora; Enfriador de DEA y Gas Acido; Tanque de Balance de DEA Tanque de Desorción de Hidrocarburos; Acumulador de Reflujo de la Torre Regeneradora; Bombas de Reflujo de la Torre Regeneradora; Filtros de DEA pobre Y DEA rica y Bombas de DEA pobre La solución de DEA Rica proveniente del fondo de la torre absorbedora y el separador de gas combustible se alimenta al tanque de desorción con el fin de eliminar los hidrocarburos líquidos y parte de los gases ácidos retenidos por la DEA que por efecto de presión se encuentren disueltos en esta solución. La amina rica acumulada en el tanque de desorción, se envía por diferencia de presiones al
  25. 25. PROCESOS DEL GASII (PET-240) EQUIPOS INDUSTRIALESPETROLEROS UAGRM APRIL 2014 SAAVEDRA LUISCARLOS Intercambiador de calor DEA Rica / DEA Pobre, donde se calienta por medio de contracorriente de DEA pobre procedente del Rehervidor de la torre regeneradora. Una vez precalentada, la Amina pasa al filtro de DEA Rica tipo cartucho, con la finalidad de eliminar los sólidos y partículas de sulfuro presentes en la solución de DEA, formados por el ensuciamiento de la Amina con el gas. Una vez filtrada la solución continúa hacia la torre regeneradora. La DEA rica procedente del filtro es alimentada al plato No. 3 de la torre regeneradora la cual consta de 20 platos de los cuales los 18 de la parte inferior son para efectuar la regeneración de la solución absorbente y en los dos restantes, fluye agua a contracorriente con los gases ácidos con el fin de llevar a cabo el lavado de éstos y evitar pérdidas de DEA por arrastre. El gas ácido saturado con agua sale del domo de la torre regeneradora fluyendo hacia el enfriador donde se disminuye la temperatura hasta unos 120F aproximadamente condensándose de esta manera los vapores de agua. Una corriente de inhibidor de corrosión es suministrada a la línea de alimentación del enfriador, con la finalidad de minimizar la corrosión en este equipo. La mezcla de ácidos-agua condensada, entran al acumulador de reflujo de la torre regeneradora donde se lleva a cabo la separación de esta mezcla, los gases ácidos son e enviados al quemador y el agua acumulada en este recipiente, se retorna al plato superior de la torre regeneradora en forma de reflujo siendo utilizado para determinar y eliminar el calor de la parte superior de la columna, para que se condensen los compuestos más pesados. La solución de DEA regenerada que sale por el fondo de la torre, entra al rehervidor que actúa como un plato más de la misma torre; la solución es enviada al Rehervidor con la finalidad de elevarle la temperatura produciéndose de esta manera los vapores necesarios para el agotamiento de los ácidos, los cuales salen por la parte superior del Rehervidor retornándose a la torre regeneradora donde a contracorriente son la solución de Amina Rica descendente la despojan de los gases ácidos. El tanque de balance actúa como tanque de carga para las bombas de inyección de dietanolamina. En este tanque se tiene una alimentación de gas combustible para mantener una presión interna constante y proporcionar una carga neta positiva a las bombas. La DEA Pobre, es succionado del tanque de balance por las bombas de Amina tipo reciprocante de tres pistones, con el fin de mandar la solución al domo de la torre absorbedora, la presión de descarga de las bombas es de 1196 lpca, en la descarga de las bombas se cuenta con un cartucho que sirve para inyectar agente antiespumante, que controle la formación de espuma en la torre absorbedora. 19. Bibliografía CEPET PDVSA “estaciones recolectoras de flujo” Masías Martínez “Diseño conceptual de separadores” Dr. Fernando Pino Morales “endulzamiento de gas”

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