Separador Vertical con Boquillas de Entrada Simple o Boquilla de Entrada con Codo de 90° (Gas - Petroleo)
 
  Cálculos de Proceso
                             
              (Ingrese valores solo en celdas amarillas)
  DATOS DE ENTRADA
                                   
    Flujo Volumétrico Estándar de Gas, Qs  = m³/h API Gravedad API del Condensado, GsL =  °  
                                   
    Presion Estándar, Ps =  kPa (absolute) Gravedad Especifica del Gas, GsG  =    
                   
Temperatura Estándar, Ts =  °C Caudal del Flujo de Líquido, QL =  BPD
TsK =  °K
                                   
    Presion de Operación, Po =  kPa Factor de Compresibilidad @ Tok (Z) =    
       kPa (absolute)                        
                                   
    Temperatura de Operación, To =  °C Factor de Compresibilidad @ Tsk (Zs) =    
    ToK =  °K                          
                                   
    Tiempo de Retención del fluido (operación), Tr1 =  min Con Malla
   
                                   
    Tiempo de retención de fluido, alarma alta (emergencia), Tr2 =  min Con Alarmas
   
                                   
    Tiempo de retención de fluido, alarma baja (emergencia), Tr3 =  min                          
                                   
    La velocidad del gas en la boquilla de salida, VGN =  m/s (Considerando Máximo Permitido: 18-27 m/s)        
                                   
    La velocidad de salida del condensado, VLN =  m/s (Considerando Máximo Permitido: 1 m/s)        
                                   
                                 
  CÁLCULOS
                                   
    Gravedad Especifica, GS =         GS =   141.5                  
              °API+131.5                  
                                   
    Densidad del Liquido, ρL =    kg/m³       ρL = GS x ρagua                
                                   
    Densidad del Aire, ρaire =    Kg/m³   ρair =   P x PM                  
              R x T x Z                  
                                   
    Densidad del Gas: ρG =    Kg/m³       ρG = GS x ρaire                
                                   
    Flujo Másico del Condensado: WL =    Kg/s   WL =   QL x ρL x 0.0066              
              3600              
                                   
    Caudal de Flujo de Gas, QG =     m³/s   QG =   Ps x Qs x ToR x Z            
              P x TsR x Zs x 3600            
                                   
    Flujo Másico del Gas: WG =    Kg/s        WG = QG x ρG                
                                   
    Relación WL / WG =                              
                                   
    K =          K = 0.107     si     WL/WG < 0.1        
               K = 0.076     si     0.1 ≤ WL/WG ≤ 1        
               K = 0.061     si     WL/WG > 1        
                                   
    Cálculo de Velocidad del Gas, VG =    m/s     VG =   K   x ( ρL - ρG ) ½        
              ρG          
                                   
    Cálculo Área Transversal, A =    m²     A =   QG                  
              VG                  
                                   
    Cálculo del Diámetro Interior del Recipiente, Dc =    m     Dc = ( 4 x A ) ½              
            π                
                                   
    Diámetro Interior del Recipiente Seleccionado, D =    m                          
                                   
    Área Transversal Definitiva, A =    m²   A =   D² x π                  
              4                  
                                   
    Cálculo de Caudal del Flujo de Líquido, QL =     m³/s   QL =   WL                  
              ρL                  
                                   
    Densidad de la Mezcla, ρMIX =    kg/m³   ρMIX =   WL + WG                  
              QL + QG                  
                                   
    Velocidad en la Boquilla, para la Mezcla, VMIX =    m/s   VMIX = 80                  
     (Máximo Permitido: 9 m/s)  m/s   (ρMIX)¹ʹ²                  
                                   
    Diámetro de la Boquilla de Entrada, dI =    mm     dI = ( 4(QL+QG) ) ½              
    Diámetro Seleccionado de la Boquilla de Entrada, dI  =  mm   π x VMIX                
                                   
    Altura entre la parte superior de la boquilla de entrada                              
    y la línea tangente superior del tambor, h1 =    m   Altura entre la parte superior de la boquilla de entrada y la  
            linea tangencial de la parte superior del tambor, hboq-tang  (h1).  
            - Para el caso de tambores verticales con entrada simple  
              horizontal y sin malla, usar un mínimo de 920 mm o 0.5 veces  
              el diámetro del tambor (lo que sea mayor), entre la boquilla  
              de entrada y la línea tangente superior (hboq–tang ).  
            - Para el caso de tambores verticales con entrada simple  
              horizontal y con malla, use un mínimo de 610 mm o 0.5 veces  
              el diámetro del tambor (lo que sea mayor), entre la boquilla de  
              entrada y la parte inferior de la malla (hboq-malla) + 150 mm  
              para la malla + 400 mm o 0.15D, el que sea mayor entre la  
              parte superior de la malla y la línea de la tangente superior  
              (hmalla-tang).  
                                   
    Tiempo de Retención de Fluido (Operación), Tr1 =    min.    Para Crudo ºAPI  ≥   40  → Tr1 = 1½ min    
             Para Crudo 25  <  ºAPI  <   40  →  Tr1 = 3 min    
             Para Crudo ºAPI  ≤  25  →  Tr1 = 5 min    
                                   
    Volumen de Retención de Fluido (Operación), Vr1 =   m³   Vr1 = 60 x QL x Tr1                
                                   
    Altura del Líquido en el Recipiente (Operación), h4 =    m   h4 =   Vr1                  
              A                  
                                   
    Altura del Líquido en el Recipiente hdp-NAAL, h2 =    m   - Para el caso de tambores verticales con entrada simple  
    Considerando un minimo de 0.3D, hdp-NAAL, h2 =    m   horizontal: hNAAL-boq = dI  
                                   
    Volumen de Retención de Fluido Alarma Alta (Emergencia), Vr2 =     m³   Vr2 = 60 x QL x Tr2                
                                   
    Altura del Líquido en el Recipiente Alarma Alta (Emergencia), h3 =    m   h3 =   Vr2                  
              A                  
                                   
    Volumen de Retención de Fluido Alarma Baja (Emergencia), Vr3 =     m³   Vr3 = 60 x QL x Tr3                
                                   
    Altura del Líquido en el Recipiente Alarma Baja (Emergencia), h5 =   m   h5 =   Vr3                  
              A                  
                                   
    Altura del Líquido en el Recipiente hNBBL-fondo, h6 =      m La distancia mínima desde el nivel bajo-bajo de liquido NBBL  
            hasta la boquilla de salida de líquido (h6) tiene un mínimo de  
            230 mm.  
                                   
    Longitud del Recipiente, L =    m    L = h1 + dp + h2 + h3 + h4 + h5 + h6          
                                   
    Diámetro de la Boquilla de Salida de Gas, dG =    mm   dG = ( 4QG ) ½              
    Diámetro Seleccionado de la Boquilla de Salida de Gas, dG  =    mm   π x VGN                
                                   
    Diámetro de la Boquilla de Salida de Líquido, dL =    mm   dL = ( 4QL ) ½              
    Diámetro Seleccionado de la Boquilla de Salida de Liquido, dL  =    mm   π x VLN                
                                   
    Verificar  
    Estimar la longitud total de costura a costura del recipiente considerando las relaciones económicas L/D del recipiente con el margen          
    desde 2,5 hasta 6. Verificar que la relación L/D final computada cae en este margen. Si L es demasiado baja, proveer arbitrariamente          
    mayor tiempo de retención de líquido. Si L es demasiado alta, seguir un diseño horizontal. Siempre que sea posible las longitudes y los        
    diámetros deben ajustarse para producir tamaños que coincidan con los diseños estándar de los suplidores del equipo.                  
                                   
    LMIN =  m   LMIN = 2.5 x D                  
    LMAX =  m   LMAX = 6 x D                  
    Longitud del Recipiente, L =  m                
                                   
                                   
                     
  Separador Vertical con Boquillas de Entrada Simple o Boquilla de Entrada con Codo de 90°
(Gas - Petroleo)
 
  Dibujo Esquemático
 
    Imagen que contiene mapa, texto Descripción generada con confianza alta                  
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
    DIMENSIONES  
                       
    Cálculo del Diámetro Interior del Recipiente, D =  m        
                       
    Longitud del Recipiente, L tan-tan =    m        
                       
                       
    Diámetro Seleccionado de la Boquilla de Entrada, dI  =  mm        
                       
    Diámetro Seleccionado de la Boquilla de Salida de Gas, dG  =  mm        
                       
    Diámetro Seleccionado de la Boquilla de Salida de Liquido, dL  =  mm        
                       
    Altura entre la parte superior de la boquilla de entrada            
    y la línea tangente superior del tambor, h1 =   m        
                       
    Altura del Líquido en el Recipiente hdI-NAAL, h2 =  m        
                       
    Altura del Líquido en el Recipiente (Emergencia) hNAAL-NAL, h3 =  m        
                       
    Altura del Líquido en el Recipiente (Operación), h4 =  m        
                       
    Altura del Líquido en el Recipiente (Emergencia) hNBBL-NBL, h5 =  m        
                       
    Altura del Líquido en el Recipiente hNBBL-fondo, h6 =   m        
                       
                     
    NOTAS:                  
    1. Si es aplicable: cinco minutos de flujo de líquido entre NAAL y NAL (lo mismo para NBBL y NBL). Si no se aplica, solo hay NAL y NBL.  
    2. La altura entre NAL y NBL depende de los minutos de retención basados en el flujo de alimentación de líquido  
    3. La distancia mínima desde el nivel bajo-bajo de NBBL líquido a la boquilla de salida de líquido es de 9 in.  
    4. Establezca la altura desde la boquilla de entrada y la malla o la línea tangente superior (hboq-malla o hboq-tan).
- Para el caso de tambores verticales con boquillas de entrada directa o boquilla de entrada con codo de 90 ° y sin malla, use un mínimo de 910 mm o 0.5 veces el diámetro del tambor (el que sea mayor), entre la boquilla de entrada y la tangente superior línea (hboq-tan).
- Para el caso de tambores verticales con boquillas de entrada directa o boquilla de entrada con codo de 90 ° y con malla, use un mínimo de 610 mm o 0.5 veces el diámetro del tambor (el que sea mayor), entre la boquilla de entrada y la parte inferior de la malla (Hboq-malla) + 150 mm para la malla + 400 mm o 0.15D, la que sea mayor entre la parte superior de la malla y la línea tangente superior (hmalla-tan).
    5. La altura dependerá del tipo de entrada de la siguiente manera:
- En el caso de tambores verticales con boquillas de entrada directa o boquilla de entrada con codo de 90 °: h2 = dI 		 
                       
                   
                                     
    Discusion y Referencias
    Separador Vertical con Boquillas de Entrada Simple o Boquilla de Entrada con Codo de 90° (Gas - Petroleo)
    Calculos de Proceso
    Libros de Referencia
  - 1. Campbell, John M., “Gas Conditioning and Processing” (1976).  
  - 2. Kerns, G.D., “New Charts Speed Drum Sizing", HYDRO. PROC. 39 (7). (July, 1960).
  
  - 3. Lobdell, W. R., y L. M. Ayers, “Separators Cut Weight, Cost for Gas–Production Equipment,  (March 10, 1975).
  
  - 4. Perry, Robert H., y Cecil H. Chilton, “Chemical Engineers’ Handbook,” Fifth Edition, McGraw–Hill, (1973).  
  - 5. Watkins, R.N., “Sizing Separators and Accumulators”, HYDRO. PROC. 46(11), (Nov. 1967).
  
  - 6. Svrcek. W.Y, Monmery, W.D., “Design two phase separators within the right limits”, Chemical Engineering Progress, Octubre 1993.  
  - 7. Gas Processor Suppliers Association (GPSA) Engineering Data Book, Vol 1, Section 7 “Separators and Filter”. Tenth Edition, 1987.  
                                     
    Cálculo de Densidad del Condensado: ρL (kg/m³)      
    Gravedad Especifica:          
        GS =   141.5                          
        °API+131.5                          
                                     
    Densidad del Liquido:          
    ρL = GS x ρagua                          
    Donde:            
    ρagua = 1000 kg/m3            
                                     
    Cálculo Densidad del Gas: ρG (kg/m³)      
    Densidad del Aire: ρAIRE @ Temperatura de Operación, °C          
      ρaire = PxPM                          
      RxTxZ                          
    Donde:            
    P = presión absoluta (PSIA)            
    P = presión de operación, Po + 101324  (pa)            
    MW = peso molecular - aire  (28.96 kg/kgmol)      
    R = constante universal de los gases (8.31 J/kgmol°K)      
    T = temperatura absoluta (°K)            
    T = To + 273.15 °K            
    Z = factor de compresibilidad            
                                     
     Densidad del Gas: ρG (Kg/m³)          
      ρG= GS x ρaire                        
                                     
    Flujo Masico del Condensado: WL (Kg/s)          
    WL =   QL x ρL x 0.0066                      
      3600                    
    Donde:                
    QL = Caudal de Flujo de Liquido, BPD                
    ρL = Densidad del Liquido, Kg/m³                
                                     
    Caudal del Flujo de Gas (Operación), QG (m³/s)          
      QG = Ps x Qs x ToR x Z                  
      P x TsR x Zs x 3600                  
    Donde:            
    Ps = 101324  pa            
    Qs = flujo volumétrico estándar de gas        
    ToR = To + 273.15, °K            
    Z = factor de compresibilidad @ ToR            
    P = Po + 101324 pa            
    TsR = Ts + 273.15, °K            
    Zs = factor de compresibilidad @ TsR            
                                     
    Flujo Másico del Gas: WG (Kg/s)          
      WG = QG x rG                        
    Donde:                
    QG = Caudal de Flujo de Gas, m³/s                
    ρG = Densidad del Gas, Kg/m³                
                                     
    Relación WL / WG            
           K = 0.107 si     WL < 0.1            
          WG            
           K = 0.076 si     0.1 ≤ WL ≤ 1        
          WG        
           K = 0.061 si     WL > 1            
          WG            
                                   
    Cálculo de Velocidad del Gas, VG (m/s)          
      VG = K     x ( ρL - ρG ) ½                
    ρG                
                                     
    Cálculo Área Transversal, A (m²)          
      A =   QG                          
        VG                          
                                     
    Cálculo del Diámetro Interior del Recipiente, D (m)          
      D = ( 4 x A ) ½                      
      π                        
                                     
    Área Transversal definitiva, A (m²)          
      A =   D² x π                          
        4                          
                                     
    Cálculo de Tasa de Flujo de Líquido, QL           
      QL =   WL                          
        ΡL                        
                                   
    Densidad de la Mezcla, rMIX          
      ρMIX =   WL + WG                          
        QL + QG                          
                                   
    Velocidad Permitida en la Boquilla, para la mezcla (Máximo Permitido: 9 m/s)          
    VMIX =   80                          
      (ρMIX)¹ʹ²                          
                                     
    Diametro Boquilla Entrada, dI          
      dI = ( 4 (QL + QG) ) ½                      
      π x VMIX                        
                                     
    Longitud Recipiente, L          
      LMIN = 2.5 x D                          
      LMAX = 6 x D                          
    Fije la altura desde la boquilla de entrada y la Malla ó la línea tangente superior, hboq–Malla o hboq–tan (h1).
- Para el caso de tambores verticales con entrada simple horizontal y sin malla, usar un mínimo de 920 mm o 0.5 veces el diámetro del tambor (lo que sea mayor), entre la boquilla de entrada y la línea tangente superior (hboq–tan ).
- Para el caso de tambores verticales con entrada simple horizontal y con malla, use un mínimo de 610 mm o 0.5 veces el diámetro del tambor (lo que sea mayor), entre la boquilla de entrada y la parte inferior de la malla (hboq-malla) + 150 mm para la malla + 400 mm o 0.15D, el que sea mayor entre la parte superior de la malla y la línea de la tangente superior (hmalla-tan). 		 
    Altura entre la parte inferior de la boquilla de entrada y NAAL (h2):
- En el caso de tambores verticales con entrada tangencial:
hNAAL–boq  =  DRECIPIENTE +  150mm (6”)
- En el caso de tambores verticales sin entrada tangencial:
hNAAL–boq   = DBOQUILLA ENTRADA 		 
    La altura entre NAL y NBL (h4) depende de los minutos de retención basados en el flujo de alimentación de líquido.
El volumen de retención de operación de líquido, entre el NAL y el NBL, se obtiene multiplicando el flujo de alimentación líquida por el tiempo de retención: 		 
      Vr1 = 60 x QL x Tr1   y   hHLL-LLL = Vr1/A          
      Tiempo de Retención, Tr1      
      For Crude ºAPI  ≥   40  ®  Tr1 = 1½ min        
      For Crude 25  <  ºAPI  <   40  ®  Tr1 = 3 min        
      For Crude ºAPI  ≤  25  ®  Tr1 = 5 min        
    El volumen de retención de líquido por tiempo de respuesta del operador al accionarse una alarma (sea de alta o sea de baja), entre el NAAL y el NBBL, se obtiene multiplicando el flujo de alimentación líquida por el tiempo de respuesta supuesto, (Tr2) que se estima en 5 minutos (300 s). de NAL a NAAL, y (Tr3) de 5 min más (300 s), de NBL a NBBL:  
      Vr2 = 60 x QL x Tr2   y   h3 = Vr2/A          
      Vr3 = 60 x QL x Tr3   y   h5 = Vr3/A          
    En el caso que no se tengan interruptores y/o alarmas de NBBL y NAAL, este volumen adicional es nulo.  
    La distancia mínima desde el nivel bajo–bajo de líquido NBBL, hasta la boquilla de salida del líquido es 230 mm mínimo.  
    Longitud del Recipiente, L                
       L = h1 + dp + h2 + h3 + h4 + h5 + h6                
    Diámetro de la Boquilla de Salida de Gas, dG (mm)      
    Considerando VGN = 18-27 m/s          
      dG = ( 4QG ) ½                      
      π x VGN                        
                                     
    Diámetro de la Boquilla de Salida de Líquido, dL (mm)      
    Considerando VLN = 1 m/s          
      dL = ( 4QL ) ½                      
      π x VLN