l / CHIMENEA. EN TRADA DE MEZCLA FRIA ~~ _:-_ '--- _~) - ]~.=_- 0 / I I I, "., ~ALlDA DE - ~-1EZCLA CALIENTE..~ DE COMB. " LI NEA SERPENTIN FI G 12A. CALEN T A oor Dl RECTO TU BULAR. I. }
Los calentadores pueden ser directos 0 indirectos, en el primer caso el calor para calentar la emulsion es generado en el mismo recipiente y se hace un calentamiento directo; en el segundo caso el calor 0 no es generado en el calentador 0 sf es generado en este pero el calentamiento no es directo si no que es a traves de un flu do que sirve como medio de transporte para el calor. El calentador que se muestra en la Figura 12a es un calentador directo; se conoce como tubular porque el flu do va a traves del serpent n el cual esta rodeado por la llama producida por los quemadores y los gases producidos por la combustion que tratan de salir por la chimenea. Estos calentadores generalmente trabajan con gas como combustibl e pero tambien pueden trabajar con combustible l quido. El serpent n mientras mayor numero de vueltas tenga mayor cantidad de calor se podra transmitir al flu do porque el area de contacto es mayor. Al entrar la mezcla fr a por la parte superior el calentamiento y la transferencia de calor se hace progresivamente. El calentador directo pirotubular es un tipo bastante usado y de el se hablara en detalle mas adelante. La Figura l2b muestra un calentador indirecto; en este caso 60
CD CALENTADOR I NDIRECTO. ~ c: - ~-==~. -=====:1 \ = -== - -----= -, ~ t::=- - ---.-::::::J (" E~--- ' -- J c=:=_.---------.-..:l ==-= :::::J '=::==l (0 -d CD CD FIG i2b. 1 EN TRADA DEL FLUIDO DE CALENTAMIENTO. 2 SALIDA DEL F.LUIDO A CALENTAR CALIENTE. 3 ENTRADA DEL FLUIDO A CALENTARFRIO. 4 SALIDA DEL FLUIDO DE CALENTAMIENTO FRIO.
el calentamiento se hace por medio de un flufdo caliente, es decir este tipo de calentador es un intercambiador de calor. El flufdo que se va a calentar va a traves de los tubos internos del calentador los cuales estan rodeados por el flufdo de calentamiento el cual puede ser un Ifqui,, do caliente 0,10 mas comun, vapor de agua. Al salir el flufdo de calentamiento del calentador es llevado al sitio donde se Ie aplica calor para calentarlo y recircularlo nuevamente al intercambiador (calentador). Un calentador indirecto, dependiendo del tamano, puede manejar cantidades grandes de flufdo pero el calentamiento no es tan eficiente y ademas bay mas oportunidad de perdidas de calor. 4.5.2.2 Calentadores director pirotubulares. La Figura 13a muestra un esquema de un calentador directo pirotubular, llamado asf porque el calor se genera en un tubo interno del calentador conocido como tubo de combustion, y la mezcla que se va a calentar rodea el tubo. Generalmente es horizontal. El calentador funciona de la siguiente manera: el flufdo frio entra por la parte inferior derecha del calentador y sale por la parte superior derechai mientras sale, el flufdo esta rodeando el tubo de combustion el cual Ie transmite 61
, NI VEL DE FLUIDO CHIMENEA ~ SALIDA FLUI DO -CALIENTE. HOGAr( QUEMADERO. _ / TUBO DE COMBUSTION. EN TRADA FLUIDO FRIO. FIG 13A" ESQUEMA GENERAL ' DEL CALENTADOR> \.
. 9,." LLAMA COMBUSTIBLE ATOMllADO. \. f;~ l ENTRADA DE AIRE. c:=:j)~. 1f-~ 1 II CHISPA. COMBUSTIBLE PARA EL PILO TO. COMBUSTIBLE PARA EL QUEMADOR PRINCIPAL. ENTRADA DE COMBUSTIBLE. FIG. " 3 B. ESQUEMA GENERA L DE L QUEMADERO.. " f,;.\ I ;~. "',tfr'l :'j '
calor para que" cuando salga esb~ caliente. La combustion se inicia en el extremo derecho del tubo de combustion conocido como hogar 0 quemadero, allf se produce una llama que avanza hacia adelante por dentro del tubo y los gases producidos en la combustion seguiran por el tubo hasta salir p~r la chimeneai el tubo debe estar siempre completamente cubierto por flufdo y el calor se transmite desde el interior del tubo a traves de los gases de la combustion y de la pared del mismo hacia el flufdo que se desea calentaro. La figura l3b muestra un poco mas en detalle el quemadero del calentador; al hogar llegan dos lfneas de combustible una para el quemador principal y otra para el piloto, la lfnea del quemador principal termina en una especie de boquilla a donde tambien llega una corriente de aire que se encargara de atomizar la mezcla de aire-combustible y de hacerla avanzar hacia adelante en el tubo; la lfnea del piloto se mezcla con el aire que puede entrar al hogar y de esta manera se forma la mezcla combustible la cual solo requiere de una chispa q~ : dara inicio a la combustion: la chispa se puede producir por una bujfa 0 puede ser un mechon encendido que se acerca manualmente al piloto. Una vez iniciada la combustion esta se propaga porque en el
rnechero principal se esta produciendo la mezcla combustible-oxlgeno. La Figura 14 muestra un esquema de un calentador con modificaciones con respecto a la Figura 13. El gas combustible se hace pasar p~r un serpentin dentro del calentador para aplicarle un poco de calor y luego antes de llegar al quemadero se hace pasar por el despojador (Scrubber) para retirarle 10 que pueda tener de humedad: despues de salir del despojador pasa por un regulador de presion porque el gas debe llegar al quemador principal y al piloto a una presion dada. El control de temperatura se utiliza para regular el paso del combustible hacia el quemador principal de acuerdo con la temperatura del fluldo, de este control se hablara mas adelante. Finalmente notese que en el calentador la combustion ocurre dentro de un tubo interno al tubo de combustion: esto se hace para proteger 10 del'contacto con la llama que puede llegar a afectar el tubo de combustion. Algunos calentadores poseen antes del quemadero un dispositivo de seguridad conocido como atrapallamas cuya funcion es impedir que la llama que se origina en el quemadero salga del calentador y ocasione un incendio en el campo. 63
CON T ROL DE TEMPERATURA,Ie:::> REGIJLADOR' DE PRESION. COM BUSTI BLE GAS COMBU STIBLE, DRENAJE SCRUsEI1 lje's' \> 0 '\: 01, FIG 14. ESQUEMA DE UN CALENTADOR DIRECTO CON A LGUNOS DE SU S Ace E S O"R! 0 5.
4.5.2.2.1 Aspectos importantes en el funcionamiento del calentador. El funcionamiento de un calentador es simple pero existen algunos aspectos que se deben tener muy en cuenta para asegurar un uso adecuado del combustible, un calentamiento apropiado del flufdo y evitar fallas en el equipo 0 accidentes. El nivel de flufdo se debe chequear continuamente en el calentador porque siempre debe estar por encima del tubo de combustion, ya que de 10 contrario este se puede fundir. El calentador posee un dispositivo de seguridad que 10 apaga cuando el nivel de flufdo ha llegado a un cierto valor. La temperatura del lfquido exige un chequeo constante porque si esta es muy baja, posiblemente no se alcance a romper la emulsion y si es muy alta se pueden afectar las propiedades ffsicas del crudo. El calentador automaticamente se apaga cuando la temperatura del lfquido sube a un determinado valor. El aire que entra al calentador debe ser controlado porque puede ser usado en exceso 0 en defecto y en ambos casos se tendra desperdicio de combustible: cuando entra poco aire el combustible no alcanza a quemarse todo y esto se puede 64
notar porque por la chimenea salen gases de aspecto oscuro 0 en el tubo de calentamiento se deposita coque (material solido como residuo de la combustion). El calentador posee un orificio en el extremo exterior del quemadero por donde se puede observar el calor de la llama, si este es azul indica que esta entrando aire en la cantidad adecuada para mezclarse con el combustible y, cuando la llama es de color amarillo 0 rojizo es un indicio de que hay exceso 0 deficiencia de aire y se debe chequear disminuyendo o aumentando la entrada de aire. Algunas veces puede ocurrir que a pesar que la cantidad de calor que se esta produciendo es suficiente para calentar el Ifquido este no sale tan caliente como se desea, 10 cual indica deficiencias en la transmision de calor. Como el calor se transmite desde dentro del tubo de combustion hacia afuera a traves de los gases de la combustion y de la pared del tubo, si en esta ultima se presentan zonas refractarias el calor encuentra dificultad para pasar el flufdo que debe calentar: tales zonas con poca capacidad para transmitir calor se pueden originar por depositacion de coque en el interior del tubo de combustion 0 de escamas en la pared exterior del mismo. La depositacion de coque puede ser debida a una insuficiencia en la combustion, 65