REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO PP DE LA DEFENSA
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE LA FUERZA ARMADA – UNEFA
NÚCLEO MIRANDA, SEDE LOS TEQUES
MATERIA: METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Profesor: Arelis E. Michinel R. Integrantes:
Dayana Quintero S., C.I. V - 13 716 204
Roberto A. Leal, C.I. V – 9 314 533
Anyi Horvath, C.I. V – 14 742 142
Paul Eduardo Barreto T., C.I. V – 12 384 062
Los Teques, noviembre de 2009
Introducción
El petróleo es una mezcla en la que coexisten en fase sólida, líquida y gaseosas, compuestos denominados hidrocarburos. El desarrollo de la industria petrolera ha contribuido a mejorar la calidad de vida de las personas. Del petróleo se obtiene gasolina para los automóviles y diesel para los autobuses, además de combustibles para barcos y aviones. Se usa para generar electricidad, obtener energía calorífica para fábricas, hospitales y oficinas, entre otros usos.
Cuando se explota un pozo de petróleo, normalmente lo que se obtiene es una mezcla de crudo, agua y gas natural. La separación de estos componentes, antes de que esta mezcla sea transportada y pase a través de diferentes equipos como compresores y bombas, es vital para aumentar la eficiencia de los procesos de producción petroleros. Tradicionalmente esta separación se lleva a cabo en grandes tanques donde entra la mezcla y al cabo de un tiempo las fases se separan; no obstante, estos recipientes resultan ser muy voluminosos, costosos y pesados. Por tales motivos la industria petrolera está en la snJIo de nuevas alternativas que reemplacen el uso de estos grandes separadores.
En función de lo anteriormente dicho, el proyecto realizado en estas pasantías consiste en la optimización del banco de pruebas de un separador compacto, mejorando la entrada de mezcla al separador. El proyecto consiste ajustar el cuerpo de la boquilla.
En el banco de pruebas del Centro de Mecánica de Fluidos y Aplicaciones de la Universidad Simón Bolívar (CEMFA-USB) existe el separador Cilíndrico Ciclónico compacto Gas – Líquido (GLCC) en los cuales se basa los estudios del presente trabajo.
DEFINICIÓN DEL PROBLEMA
Planteamiento del Problema
Los procesos de separación de fluidos bifásicos, bien sean de líquido-líquido o gas-líquido, se utilizaron en un principio como técnica de mejoramiento de la calidad del agua, así para separar el gas del crudo disperso en el. El principio de separación más usado es la diferencia de densidades entre los fluidos, por medio de separadores estáticos. Sin embargo, estos tipos de separadores tienen la peculiaridad de ser grandes tanques donde entra la mezcla y al cabo de un tiempo las fases se separan, resultando ser muy voluminosos, pesados y costosos.
Por tales motivos la industria petrolera se encuentra en la búsqueda y desarrollo de nuevas alternativas que reemplacen el uso de estos grandes tanques. Una de las alternativas son los separadores ciclónicos cilíndricos, que cuando son usados para separar fases líquida y gaseosa reciben el nombre de GLCC (Gas Liquid Cylindrical Cyclone). Es por eso que en el Laboratorio de Mecánica de los Fluidos de la Universidad Simón Bolívar se están realizando ensayos con este tipo de separadores para comprobar su eficiencia.
Las investigaciones realizadas a través de los experimentos Gas-Líquido (GLCC) en el centro de Mecánica de los Fluidos y Aplicaciones de la Universidad Simón Bolívar (CEMFA-USB) consistieron en la utilización de Aire y Glicerina, esta última con una viscosidad aproximadamente de 25 cP a 24 °C. Se utilizaron estos compuestos debido a que nos brindan una mayor similitud con los casos observados en campo.
El uso de los separadores compactos en el contorno petrolero es de gran relevancia a nivel económico debido a que ofrece menor tiempo en la separación, mayor calidad en el procesamiento del crudo extraído y menos gastos en la implementación de equipos para el bombeo, traslado y almacenamiento del mismo.
Los resultados obtenidos hasta los momentos, productos de las anteriores investigaciones han demostrado que los Separadores Hidrociclónicos Compactos demuestran una mayor eficiencia que los Separadores Convencionales o Estáticos. Esto es debido a que los separadores compactos presentan un principio de operación que viene dado por fuerza centrífuga, fuerza de flotación y de gravedad, mientras que los separadores estáticos operan por decantación, pues la mezcla permanece un tiempo de residencia en un tanque de almacenamiento.
No obstante ¿Si se le modificara la entrada que tiene el separador, realizando una pre-rotación del nivel estratificado, mejoraría aun más la eficiencia del mismo?
Objetivos de la Investigación
Objetivo General
Realizar estudio preliminar del efecto de la pre-rotación del flujo bifásico previo a la entrada del separador compacto y la ampliación del área de entrada en la eficiencia del mismo.
Objetivos Específicos
· Estudiar los procesos de separación gas-crudo.
· Aprender el principio de operación de los separadores ciclónicos GLCC y LLCC.
· Ajustar el cuerpo-boquilla del separador y realizar ensayos experimentales.
· Diseñar el separador ciclónico gas-líquido con entrada mejorada.
· Fabricar el separador ciclónico gas-líquido con entrada mejorada.
· Instalar el nuevo diseño de la entrada al separador y realizar nuevos ensayos experimentales.
Justificación
La separación se lleva a cabo mediante la fuerza centrífuga, fuerza de gravedad y flotación. La mezcla entra al separador de forma tangencial, haciendo que la fase pesada (líquido) se adhiera en las paredes, y con la ayuda de la fuerza de gravedad y de arrastre se vaya hacia la parte inferior. Por su parte, la fase más liviana (gas) se dirige por diferencia de presión hacia el centro del cilindro y se va hacia la parte superior.
Al conocer cómo es el principio de separación de este separador, existe la posibilidad de que si se realiza la pre-rotación antes de que entre la mezcla en el separador, el fluido más pesado esté de una vez en las paredes del mismo y el mas liviano en el centro, ayudando de esa manera a que la separación sea más eficiente.
Limitaciones
Las características y diseño del banco de pruebas no permiten que se realicen experimentos que requieran presiones mayores a 30 psi.
La no disponibilidad de las maquinarias y materiales a tiempo para la elaboración de la entrada mejorada al separador.
MINISTERIO PP DE LA DEFENSA
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE LA FUERZA ARMADA – UNEFA
NÚCLEO MIRANDA, SEDE LOS TEQUES
MATERIA: METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Profesor: Arelis E. Michinel R. Integrantes:
Dayana Quintero S., C.I. V - 13 716 204
Roberto A. Leal, C.I. V – 9 314 533
Anyi Horvath, C.I. V – 14 742 142
Paul Eduardo Barreto T., C.I. V – 12 384 062
Los Teques, noviembre de 2009
Introducción
El petróleo es una mezcla en la que coexisten en fase sólida, líquida y gaseosas, compuestos denominados hidrocarburos. El desarrollo de la industria petrolera ha contribuido a mejorar la calidad de vida de las personas. Del petróleo se obtiene gasolina para los automóviles y diesel para los autobuses, además de combustibles para barcos y aviones. Se usa para generar electricidad, obtener energía calorífica para fábricas, hospitales y oficinas, entre otros usos.
Cuando se explota un pozo de petróleo, normalmente lo que se obtiene es una mezcla de crudo, agua y gas natural. La separación de estos componentes, antes de que esta mezcla sea transportada y pase a través de diferentes equipos como compresores y bombas, es vital para aumentar la eficiencia de los procesos de producción petroleros. Tradicionalmente esta separación se lleva a cabo en grandes tanques donde entra la mezcla y al cabo de un tiempo las fases se separan; no obstante, estos recipientes resultan ser muy voluminosos, costosos y pesados. Por tales motivos la industria petrolera está en la snJIo de nuevas alternativas que reemplacen el uso de estos grandes separadores.
En función de lo anteriormente dicho, el proyecto realizado en estas pasantías consiste en la optimización del banco de pruebas de un separador compacto, mejorando la entrada de mezcla al separador. El proyecto consiste ajustar el cuerpo de la boquilla.
En el banco de pruebas del Centro de Mecánica de Fluidos y Aplicaciones de la Universidad Simón Bolívar (CEMFA-USB) existe el separador Cilíndrico Ciclónico compacto Gas – Líquido (GLCC) en los cuales se basa los estudios del presente trabajo.
DEFINICIÓN DEL PROBLEMA
Planteamiento del Problema
Los procesos de separación de fluidos bifásicos, bien sean de líquido-líquido o gas-líquido, se utilizaron en un principio como técnica de mejoramiento de la calidad del agua, así para separar el gas del crudo disperso en el. El principio de separación más usado es la diferencia de densidades entre los fluidos, por medio de separadores estáticos. Sin embargo, estos tipos de separadores tienen la peculiaridad de ser grandes tanques donde entra la mezcla y al cabo de un tiempo las fases se separan, resultando ser muy voluminosos, pesados y costosos.
Por tales motivos la industria petrolera se encuentra en la búsqueda y desarrollo de nuevas alternativas que reemplacen el uso de estos grandes tanques. Una de las alternativas son los separadores ciclónicos cilíndricos, que cuando son usados para separar fases líquida y gaseosa reciben el nombre de GLCC (Gas Liquid Cylindrical Cyclone). Es por eso que en el Laboratorio de Mecánica de los Fluidos de la Universidad Simón Bolívar se están realizando ensayos con este tipo de separadores para comprobar su eficiencia.
Las investigaciones realizadas a través de los experimentos Gas-Líquido (GLCC) en el centro de Mecánica de los Fluidos y Aplicaciones de la Universidad Simón Bolívar (CEMFA-USB) consistieron en la utilización de Aire y Glicerina, esta última con una viscosidad aproximadamente de 25 cP a 24 °C. Se utilizaron estos compuestos debido a que nos brindan una mayor similitud con los casos observados en campo.
El uso de los separadores compactos en el contorno petrolero es de gran relevancia a nivel económico debido a que ofrece menor tiempo en la separación, mayor calidad en el procesamiento del crudo extraído y menos gastos en la implementación de equipos para el bombeo, traslado y almacenamiento del mismo.
Los resultados obtenidos hasta los momentos, productos de las anteriores investigaciones han demostrado que los Separadores Hidrociclónicos Compactos demuestran una mayor eficiencia que los Separadores Convencionales o Estáticos. Esto es debido a que los separadores compactos presentan un principio de operación que viene dado por fuerza centrífuga, fuerza de flotación y de gravedad, mientras que los separadores estáticos operan por decantación, pues la mezcla permanece un tiempo de residencia en un tanque de almacenamiento.
No obstante ¿Si se le modificara la entrada que tiene el separador, realizando una pre-rotación del nivel estratificado, mejoraría aun más la eficiencia del mismo?
Objetivos de la Investigación
Objetivo General
Realizar estudio preliminar del efecto de la pre-rotación del flujo bifásico previo a la entrada del separador compacto y la ampliación del área de entrada en la eficiencia del mismo.
Objetivos Específicos
· Estudiar los procesos de separación gas-crudo.
· Aprender el principio de operación de los separadores ciclónicos GLCC y LLCC.
· Ajustar el cuerpo-boquilla del separador y realizar ensayos experimentales.
· Diseñar el separador ciclónico gas-líquido con entrada mejorada.
· Fabricar el separador ciclónico gas-líquido con entrada mejorada.
· Instalar el nuevo diseño de la entrada al separador y realizar nuevos ensayos experimentales.
Justificación
La separación se lleva a cabo mediante la fuerza centrífuga, fuerza de gravedad y flotación. La mezcla entra al separador de forma tangencial, haciendo que la fase pesada (líquido) se adhiera en las paredes, y con la ayuda de la fuerza de gravedad y de arrastre se vaya hacia la parte inferior. Por su parte, la fase más liviana (gas) se dirige por diferencia de presión hacia el centro del cilindro y se va hacia la parte superior.
Al conocer cómo es el principio de separación de este separador, existe la posibilidad de que si se realiza la pre-rotación antes de que entre la mezcla en el separador, el fluido más pesado esté de una vez en las paredes del mismo y el mas liviano en el centro, ayudando de esa manera a que la separación sea más eficiente.
Limitaciones
Las características y diseño del banco de pruebas no permiten que se realicen experimentos que requieran presiones mayores a 30 psi.
La no disponibilidad de las maquinarias y materiales a tiempo para la elaboración de la entrada mejorada al separador.
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