-. - ~_ ~ ~, -j,----:--~~~~:::=:@..--lr-~~ ~ ~~~J -tr";- -S~~ t t.j..t-~ / "5~_ r,(j'-aat FIGURA 2,9. Esquel'!l~s de "Fwko",.\ (~ _ '.: r _ _.-=..
inferior derecha y sale por (3) a traves de una valvula controlada por el nivel de agua. El petroleo y el gas salen por la tuber!a ranurada (2). Este tipo de "Fwko" se podr!a usar para separar el agua libre antes de que el petroleo y el gas pasen al separador. El II Fwko" de la Figura 20b, se usar!a en caso de recibir la mezcla l!quida proveniente del separador: el filtro se usa en este caso para ayudar a atraparlas gotas de aceite que traten de irse con el agua a traves del filtro. Este filtro puede ser de madera (aserrin 0 viruta). En la Figura 21 se muestran dos tanques de lavado usados para ayudar a separar el agua y el aceite que han estado emulsionados y han sido sometidos a tratamiento termico y/o qu!mico para conseguir la separacion. El de la Figura 2la se conoce como "Gun-barrel" y en ella mezcla es descargada por debajo del nivel de agua as! que el colchon de agua actua como un colchon de lavado y el petroleo al tratar de irse hacia arriba va siendo lavado por el agua y deja las gotas de agua que traten de irse con el. El tanque de la Figura 2lb es un caso de un tanque de "paja", en donde los bafles con orificios hacen las veces de filtros y en este caso la mezcla de agua y aceite es forzada a traves del filtro 10 cual implica friccion y esto ayudara 87
- -- ---- - --.--...:.... - I ~o -I r ~ ~~ ------------~ {S~~ OA~ b~ 6-so._~. 6~ A-~.:..t:. >,.J..a.. t -. ~ ~,,..""-o1 u \c~ 0... rt--4~~~~~~~ \<\<J'h. ~~... ~---~,. ~. o..ov..o. FIGURA 21, Esquemas de "wa s"-'"ank" }.. tanque de paja..... a.. Gun Ba!:'rel" b) ~ ( ::>
a que se rompa la emulsion. En los tanques de la Figura 21 la salida de agua es controlada por un sistema de sifon, el cual asegura que el agua salga cuando el nivel de agua dentro del tanque esb~ a una determinada altura. La altura del nivel de agua depende de el tiempo que se requiera dejar e1 agua en reposo para que las gotas de aceite se puedan escapar hacia arriba y tarnbien del tiempo que se requiera dejar en reposo el aceite para que las gotas de agua puedan descender. Estos tiempos de retencion se podrfan determinar si se conoce la velocidad de cafda de las partfculas a traves del flufdo, la cua1 depende del tamano de las partfculas y de la diferencia en densidades de la gota y del flufdo en el que se encuentra suspendida. Para el caso de gotas de un lfquido suspendidas en otro lfquido se usan las dos ecuaciones siguientes para calcular las velocidades de asentamiento: f f 0,71 1 \4 0,71 0,153 gl de x ( s - f) Vt =?0,29».. 0,43 para 100, dp <2000 Mm (39) v t = gl x d~ (~s - ~ f) l8~ f' l para 5< dp< 100Mm (40) 88
donde, gl = Aceleracion de la graljedad dp ~s ~f = Diametro de la partfcula = Densidad de la partfcula = Densidad del flul.do en el cual esta suspendida la partfcula JJt = Viscosidad del flul.do en el cual esta suspendida la! partl.cula.. Las ecuaciones (39) y (40) estan en unidades absolutas La ecuacion (39) se conoce como ley intermedia y la ecuacion (40) como ley de Stokes. Cuando las ecuaciones (39) y (40) se lleljan a unidades practicas se conljierten en: = C dp 1,14 0 0 _0,71 cls - \- f.,) P 0,29 0,43 \f )J. C = 10-6 ) y 2 t = )J... 'C C = 2,87 x 10- (5,44 x 10-10 ) IJ C dp (~s - ~f) (40a) 89
Las variables en las ecuaciones (39a) y (40a) tienen e1 mismo sentidoque en las ecuaciones (39) y (40) respectivamente~ las unidades en las ecuaciones (39a) y (40a) son: 3 Vt, en pies/s (m/s); dp, en ~ m; ~s y ~f en 1bs/pie (kg/m 3 ); ))., cp (m Pa. s) I Conociendo e1 tamafio de las part!cu1as de agua en aceite y de aceite en agua, 10 mismo que las densidades del agua y e1 petro1eo, se puede determinar para un hw y un ho dados los tiempos de retencion del agua y e1 aceite as!: trw = hw Vto I (41) tro = ~ Vtw (42 ) donde, trw Y Vtw son e1 tiempo de retencion y 1a ve10cidad de asentamiento para e1 agua y tro y Vto son e1 tiempo de retencion y 1a ve10cidad de ascenso para e1 petro1eo; ademas ho Y hw tienen e1 sentido que se muestra en 1a Figura 21. Las ecuaciones (41) y (42) tarnbien se pueden usar para determinar ho y hw si ya se ha decidido cua1 va a ser e1 tiempo de retencion para e1 agua y e1 petro1eo. 90
En el tanque de la Figura 21, "Gun Barrel", no hay posibilidad de modificar tro 0 trw pues hw y ho no se pueden modificar, en cambio en el tanque de la Figura 2lb, hw si se puede modificar pues el sifon desemboca en un tanque y en ese extremo se puede modificar la altura del sifon aumentando 0 disminuyendo hw (ver Figura 2lb) 10 cual implica rnodificar hw; la altura del sifon se puede modificar porque el extremo superior posee una serie de anillos que se pueden quitar 0 colocar (seccion atrazos del sifon) y I de esa manera aumentar 0 disminu1r hw si el petroleo no tiene tiempo suficiente de retencion para que las gotas de agua se asienten y en cambio el agua esta saliendo bastante limpia,entonces se pueden quitar anillos y disminu1r I hw (y p~r tanto hw) y si el caso es el contrario se puede aumentar trw aumentando hw 10 cual se consigue agregando anillos y por tanto aumentando hw/ 5.3 TANQUES DE ALMACENAMIENTO (STOCK-TANKS) En los tanques de almacenamiento se almacena el petroleo ya en condiciones para ser enviado a la refiner1a. El contenido de agua y contaminantes debe estar por debajo de los l1mites permisibles en la refiner1a. 91
El petroleo que llega a los tanques de almacenamiento procede de los tanques de lavado "Fwko" 0 "Gun barre.ls", de separadores cuando son estes son trifasicos, de pozos 11~i6s y sin gas, etc. Del tanque de almacenamiento sale generalmente el crudo hacia el oleoducto. En general estos tanques son de forma cil!ndrica, base pla, na y techo concavo. La salida del tanque es por su parte inferior la cual comunica generalmente con las bombas del oleoducto: la entrada al tanque puede ser p~r su parte superior 0 por su parte inferior. Las valvulas a la entrada y la salida son generalmente valvulas de compuerta. Ademas, el tanque tiene en su parte inferior una valvula para drenaje de agua la cual debe ser una valvula que permita abrirla 0 cerrarla parcialmente: esta valvula permite drenar el agua que posiblemente haya podido separarse en dicho tanque. El gas que haya podido separarse sale del tanque por su parte superior y puede ser que se escape a la atmosfera. o salga a una l!nea que comunica con varios tanques,recolecta el gas que se pueda escapar y luego 10 descarga en un sitio determinado retirado de la bater!a en donde es quemado el 92
I gas, esta linea se conoce como de venteo; este esel caso " '" mas comun cuando son tanques para almacenamiento de crudo, pues cuando el tanque es para almacenar derivado"s del petroleo fos tanques generalmente estan a presion y poseen dispositivos para evitar que el liquido almacenado establezca contacto con el aire 0 que el tanque puedafallar por colapso cuando se drena 0 p~r "bursting" cuando se esta llenando. Los tanques, ademas de sus entradas y salidas poseen de otros dispositivos 0 accesorios que permiten chequear su estado, funcionamiento, etc. Tales accesorios pueden ser indicadores de nivel, facilidades para toma de muestras orificios que permitan hacerle mantenimiento (hand-holes) etc. 5.4 OPERACIONES DE RUTINA EN TANQUES Las operaciones que normalmente se realizan en tanques varian dependiendo si es tanque de almacenamiento 0 lavado; en estos ultimos las mas comunes son: Chequeo de interfases y de nivel de liquido. Esto se hace generalmente a traves de los visores. Chequeo de la calidad de la separacion. Es importante 93
chequear que el agua y el petroleo esten saliendo 10... mas puros posible y para ella se toman muestras en puntos determinados del tanque usando valvulas laterales que permiten tomar muestras a diferentes alturas del tanque, estas muestras se llevan al laboratorio y se determina por el metodo de centrif~gacion su contenido de agua y sedimentos. Tambien se puede chequear la calidad de la separacion abriendo la valvula de drenaje para el agua y observando el aspecto de esta. Controlar el drenaje de agua. Dependiendo del aspecto que presente el agua que esta saliendo del tanque la valvula de salida para el agua se puede abrir 0 cerrar total 0 parcialmente. Toma de muestras. Una de las finalidades de tomar muestras es chequear la calidad de la separacion. Las muestras se pueden tomar usando valvulas laterales en el tanque 0 bajando un "toma muestra" (ladron) desde el techo del tanque a traves de el orificio para este fin... Cuando el tanque es de almacenamiento las operaciones mas comunes son: Ponerlo a recibir 0 cerrar recepcion. La recepcion de un tanque puede estar en su parte inferior 0 superior; 94
pero cuando recibe de una bomba la recepcion esta en la parte inferior. - Determinacion de nivel. Algunas veces el tanque posee dispositivos que permiten determinar la altura del nivel de liquido de una manera inmediata pero otras veces, sabre todocuanda san tanques viejos, no; en estos casos par un orificio en el techo del tanque se baja una cinta metalica en cuyo extrema hay una plomada; cuando la plomada llegue al fonda del tanque, 10 cual se detecta en superficie por la disminucion en la tension de la cinta, se retira la cinta la cual muestra hastaque altura estaba el aceite. - Calculo de volumenes. Conaciendo la altura del nivel de fluida se puede, usando tablas de aforo para el tanque, determinar el volumen de fluida contenido en el tanque. - Drenaje del agua que haya podido separarse ~ o-.: '(...~ 5.5 DIMENSIONAMIENTO DE GUN BARNES Y FWKO Al hacer el dimensionamiento de tanques se debe tener en cuenta si II \S este es un tanque de tratamiento (del tipo Gun B~) a si es un tanque del tipo Fwko. En el primer caso el aspecto importante es que el petrolea salga con el contenido deagua permisible en el oleaducto, pues general mente de este tanque el crudo sale para el tanque de almacenamiento.en el segundo caso el aspecta importante es 'que 95