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)
  DATA INPUT
                                   
    Flujo Volumétrico Estándar de Gas, Qs  =  MMSCFPD API Gravedad API del Condensado, GsL =  °  
                                   
    Presion Estándar, Ps =  psia Gravedad Especifica del Gas, GsG  =    
                   
Temperatura Estándar, Ts =  °F Caudal del Flujo de Líquido, QL =  BPD
TsR =  °R
                                   
    Presion de Operación, Po =  psig Factor de Compresibilidad @ ToR (Z) =    
       psia                          
                                   
    Temperatura de Operación, To =  °F Factor de Compresibilidad @ TsR (Zs) =    
    ToR =  °R                          
                                   
    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 =  ft/s (Considering Maximum Allowable: 60-90 ft/s)        
                                   
    La velocidad de salida del condensado, VLN =  ft/s (Considering Maximum Allowable: 3 ft/s)        
                                   
                                 
  CALCULATIONS
                                   
    Gravedad Especifica, GS =         GS =   141.5                  
              °API+131.5                  
                                   
    Densidad del Liquido, ρL =    lbs/ft³       ρL = GS x ρwater                
                                   
    Densidad del Aire, ρaire =    lbs/ft³   ρair =   P x PM                
              R x ToR x Z                
                                   
    Densidad del Gas: ρG =    lbs/ft³       ρG = GS x ρair                
                                   
    Flujo Másico del Condensado: WL =    lbs/s   WL =   QL x ρL x 5.61              
              24x3600              
                                   
    Caudal del Flujo de Gas, QG =     ft³/s   QG =   Ps x Qs x ToR x Z          
              P x TsR x Zs x 24 x 3600          
                                   
    Flujo Másico del Gas: WG =    lbs/s        WG = QG x ρG                
                                   
    Relación WL / WG =                              
                                   
    K =          K = 0.35    si    WL/WG < 0.1        
               K = 0.25    si    0.1 ≤ WL/WG ≤ 1        
               K = 0.20    si    WL/WG > 1        
                                   
    Cálculo de Velocidad del Gas, VG =    ft/s     VG =   K   x ( ρL - ρG ) ½        
              ρG          
                                   
    Cálculo Área Transversal, A =    ft²     A =   QG                  
              VG                  
                                   
    Cálculo del Diámetro Interior del Recipiente, D =    ft     D = ( 4 x A ) ½              
            π                
                                   
    Diámetro Interior del Recipiente Seleccionado, D =    ft                          
                                   
    Área Transversal Definitiva, A =    ft²   A =   D² x π                  
              4                  
                                   
    Cálculo de Caudal del Flujo de Líquido, QL =     ft³/s   QL =   WL                  
              ρL                  
                                   
    Densidad de la Mezcla, ρMIX =    lbs/ft³   ρMIX =   WL + WG                  
              QL + QG                  
                                   
    Velocidad en la Boquilla, para la Mezcla, VMIX =    ft/s   VMIX = 80                  
     (Máximo Permitido: 9 m/s)  ft/s   (ρMIX)¹ʹ²                  
                                   
    Diámetro de la Boquilla de Entrada, dI =    in.     dI = ( 4(QL+QG) ) ½              
    Diámetro Seleccionado de la Boquilla de Entrada, dI  =  in.   π x VMIX                
                                   
    Altura entre la parte superior de la boquilla de entrada                              
    y la línea tangente superior del tambor, h1 =    ft   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 36 in. 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 24 in. 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) + 6 in.  
              para la malla + 16 in. 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 =   ft³   Vr1 = 60 x QL x Tr1                
                                   
    Altura del Líquido en el Recipiente (Operación), h4 =    ft   h4 =   Vr1                  
              A                  
                                   
    Altura del Líquido en el Recipiente hdI-NAAL, h2 =    ft   - Para el caso de tambores verticales con entrada simple  
    Considerando un minimo de 0.3D, hdI-NAAL, h2 =    ft     horizontal: hNAAL-boq = dI  
                                   
    Volumen de Retención de Fluido Alarma Alta (Emergencia), Vr2 =     ft³   Vr2 = 60 x QL x Tr2                
                                   
    Altura del Líquido en el Recipiente (Emergencia) hNAAL-NAL, h3 =    ft   h3 =   Vr2                  
              A                  
                                   
    Volumen de Retención de Fluido Alarma Baja (Emergencia), Vr3 =     ft³   Vr3 = 60 x QL x Tr3                
                                   
    Altura del Líquido en el Recipiente (Emergencia) hNBBL-NBL, h5 =   ft   h5 =   Vr3                  
              A                  
                                   
    Altura del Líquido en el Recipiente hNBBL-fondo, h6 =      ft La distancia mínima desde el nivel bajo-bajo de liquido NBBL  
            hasta la boquilla de salida de líquido (h6) tiene un mínimo de  
            9 in.  
                                   
    Longitud del Recipiente, L =    ft    L = h1 + dp + h2 + h3 + h4 + h5 + h6          
                                   
    Diámetro de la Boquilla de Salida de Gas, dG =    in.   dG = ( 4QG ) ½              
    Diámetro Seleccionado de la Boquilla de Salida de Gas, dG  =    in.   π x VGN                
                                   
    Diámetro de la Boquilla de Salida de Líquido, dL =    in.   dL = ( 4QL ) ½              
    Diámetro Seleccionado de la Boquilla de Salida de Liquido, dL  =    in.   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 =  ft   LMIN = 2.5 x D                  
    LMAX =  ft   LMAX = 6 x D                  
    Longitud del Recipiente, L =    ft                
                                   
                                   
                     
  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 muy alta                  
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
    DIMENSIONES  
                       
    Cálculo del Diámetro Interior del Recipiente, D =  ft        
                       
    Longitud del Recipiente, L tan-tan =    ft        
                       
                       
    Diámetro Seleccionado de la Boquilla de Entrada, dI  =  in.        
                       
    Diámetro Seleccionado de la Boquilla de Salida de Gas, dG  =  in.        
                       
    Diámetro Seleccionado de la Boquilla de Salida de Liquido, dL  =  in.        
                       
    Altura entre la parte superior de la boquilla de entrada            
    y la línea tangente superior del tambor, h1 =   ft        
                       
    Altura del Líquido en el Recipiente hdI-NAAL, h2 =  ft        
                       
    Altura del Líquido en el Recipiente (Emergencia) hNAAL-NAL, h3 =  ft        
                       
    Altura del Líquido en el Recipiente (Operación), h4 =  ft        
                       
    Altura del Líquido en el Recipiente (Emergencia) hNBBL-NBL, h5 =  ft        
                       
    Altura del Líquido en el Recipiente hNBBL-fondo, h6 =   ft        
                     
                     
    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 36 in. 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 24 in. 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) + 6 in. para la malla + 16 in. 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 (lbs/ft³)        
    Gravedad Especifica:            
        GS =   141.5                            
        °API+131.5                            
                                       
    Densidad del Liquido:            
    ρL = GS x ρagua                            
    Donde:              
    ρagua = 62.4 lb/ft3              
                                       
    Calculo Densidad del Gas: ρG (lbs/ft³)        
    Densidad del Aire: ρAIRE @ Temperatura de Operación, °F            
      ρaire = PxPM                            
      RxTxZ                            
    Donde:              
    P = presión absoluta (PSIA)              
    P = presión de operación, Po + 14.7  (PSIA)              
    MW = peso molecular - aire (28.96 lbm / lbmol)        
    R = constante universal de los gases (10.73 lbm/lbmol°R)        
    T = temperatura absoluta (°R)              
    T = To + 460 °R              
    Z = factor de compresibilidad              
                                       
     Densidad del Gas: ρG (lbs/ft³)            
      ρG= GS x ρaire                          
                                       
    Flujo Masico del Condensado: WL (lbs/s)            
    WL = QL x ρL x 5.61                          
    24x3600                        
    Donde:                  
    QL = Caudal de Flujo de Liquido, BPD                  
    ρL = Densidad del Liquido, lbs/ft³                  
                                       
    Caudal del Flujo de Gas (Operación), QG (ft³/s)            
      QG = Ps x Qs x ToR x Z                  
      P x TsR x Zs x 24 x 3600                  
    Donde:              
    Ps = 14.7 PSIA              
    Qs = flujo volumétrico estándar de gas, MMSCFPD          
    ToR = To + 460, °R              
    Z = factor de compresibilidad @ ToR              
    P = Po +14.7, PSIA              
    TsR = Ts + 460, °R              
    Zs = factor de compresibilidad @ TsR              
                                       
    Flujo Másico del Gas: WG (lbs/s)            
      WG = QG x rG                          
    Donde:                  
    QG = Caudal de Flujo de Gas,ft³/s                  
    ρG = Densidad del Gas, lbs/ft³                  
                                       
    Relación WL / WG              
           K = 0.35 si     WL < 0.1              
          WG              
           K = 0.25 si     0.1 ≤ WL ≤ 1          
          WG          
           K = 0.20 si     WL > 1              
          WG              
                                     
    Cálculo de Velocidad del Gas, VG            
      VG = K     x ( ρL - ρG ) ½                
    ρG                
                                     
    Cálculo Área Transversal, A (ft²)            
      A =   QG                            
        VG                            
                                       
    Cálculo del Diámetro Interior del Recipiente, D (ft)            
      D = ( 4 x A ) ½                        
      π                          
                                       
    Área Transversal definitiva, A            
      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: 30 ft/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 36 in. 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 24 in. 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) + 6 pulg. para la malla + 16 pulg. 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 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, tr        
      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 (9 pulg.)    
                                       
    Longitud del Recipiente, L                  
       L = h1 + dp + h2 + h3 + h4 + h5 + h6              
    Diámetro de la Boquilla de Salida de Gas, dG  (in.)        
    Considerando VGN = 60-90 ft/s            
      dG = ( 4QG ) ½                        
      π x VGN                          
                                       
    Diámetro de la Boquilla de Salida de Líquido, dL (in.)        
    Considerando VLN = 3 ft/s            
      dL = ( 4QL ) ½                        
      π x VLN