Análisis de la Capacidad de Manejo de Hidrocarburos en Separadores Horizontales sin Internos, aplicando la Teoría de Flujo Estratificado Liso.

Análisis de la Capacidad de Manejo de Hidrocarburos en
Separadores Horizontales sin Internos, aplicando la Teoría
de Flujo Estratificado Liso.

M. I. Gonzalo Jesús Olivares Velázquez

RESUMEN
En este trabajo se propone la aplicación de un método teórico para determinar la
capacidad de separación (gas y líquidos) y las condiciones óptimas de operación de
los separadores horizontalesbifásicos sin internos, el cual resulta de aplicación
práctica.
En la industria petrolera nacional, los separadores sin internos son muy comunes (tanto
verticales como horizontales), ya que la mayoría de las instalaciones se construyeron
hace ya varios años o en las que se han construido recientemente, se ha utilizado
equipo recuperado sin dar mantenimiento a los internos de los separadores.
Paraseparadores horizontales con internos han sido propuestas diferentes
metodologías por varios autores, sin embargo, en éste trabajo se propone utilizar la
teoría del flujo estratificado liso en tuberías horizontales aplicado a la separación, ya
que en la realidad un tubo opera como una separación flash bajo ciertas condiciones de
flujo y un separador sin internos también opera como un tubo.Del desarrollo de este trabajo se puede observar que es posible utilizar los separadores
sin internos sin la necesidad de hacerle ninguna reparación interna, solamente, se tiene
que considerar una operación óptima del equipo instalado.
Finalmente, para ilustrar la aplicación del método, se analiza la capacidad de manejo
de hidrocarburos de algunos separadores instalados en las baterías Bellotay Bellota
114 de PEMEX Exploración y producción.
De éste análisis se observa que es posible evitar la erogación de recursos económicos
por concepto de reparación de internos de separadores y únicamente hacer gastos
menores en la instrumentación adecuada de los mismos para operar de manera
eficiente.

1

INTRODUCCIÓN
Los separadores convencionales de aceite y gas son los más comúnmenteusados en
el área de manejo de hidrocarburos. Los separadores instalados en cada batería tienen
una capacidad de manejo variable, ya que está en función de la presión y temperatura
de operación y del tipo de instrumentos de control instalados. La figura 1 muestra el
esquema típico de un separador horizontal.

SECCIÓN DE
SEPARACIÓN
PRIMARIA

ENTRADA DE
FLUIDOS

VÁLVULA DE
SEGURIDADSECCIÓN DE
SEPARACIÓN
SECUNDARIA

MANÓMETRO
DESCARGA
DE GAS

EXTRACTOR
DE NIEBLA

CONTROLADOR
DE NIVEL
VÁLVULA DE
CONTROL

DREN DE
LIMPIEZA
DESCARGA DE
LÍQUIDO Y GAS

Fig 1 Diagrama típico de un separador horizontal de dos fases

En esta figura puede verse que el separador cuenta con una sección de separación
primaria (mampara de choque), una sección de separaciónsecundaria (cuerpo del
separador) y la sección de separación terciaria (extracción de niebla). La gran mayoría
de separadores instalados en la industria petrolera mexicana tienen varias décadas de
estar instalados sin haber sido sometidos a ninguna reparación de internos, por lo cual,
éstos operan como tubos sin control real de la eficiencia de separación.
En 1976 Title y Dukler 1 abrieron laspuertas del análisis de flujo bifásico en tuberías,
ya que ellos propusieron un análisis mecanístico del comportamiento físico de flujo de
fluidos dentro de una tubería horizontal, esto mediante la predicción de los patrones de
flujo, la figura 2 muestra esquemáticamente los tipos de patrones de flujo.
2

FLUJO LISO

ESTRATIFICADO
FLUJO ONDULADO
BURBUJAS ELONGADAS

INTERMITENTE
FLUJOBACHE
ANULAR

ANULAR

ANULAR ONDULADO
BURBUJAS DISPERSA

Fig 2 Patrones de flujo en tuberías horizontales y ligeramente inclinadas (1)

Después de todo este análisis, ellos englobaron su trabajo en dos gráficas muy
importantes, la primera (figura 3) muestra la interelación del nivel adimensional de
líquidos con el parámetro propuesto por Lockhart y Martinelli ( 2 ) , esto con el fin de...