Diseño de Separadores

CAPÍTULO III
NORMA PARA EL DISEÑO DE SEPARADORES HORIZONTALES
VAPOR-LÍQUIDO-LÍQUIDO

1.- Generalidades
La norma que se utiliza en el diseño de separadores trifásicos horizontales con bota

decantadora, es el Manual de Diseño de Proceso (MDP) de Petróleos de Venezuela (PDVSA),
descrito en el documento “PDVSA-MDP-03-S-05”.

En vista que la industria petrolera nacional posee una ampliaexperiencia en el diseño de

recipientes a presión, para todas las aplicaciones de proceso, se decidió utilizar esta norma porque
la misma es consecuencia del grado de experiencia que poseen los diseñadores y a las
condiciones muy particulares que caracterizan los procesos de esta industria.
2.- Alcance
Se cubrirá el cálculo de proceso de tambores separadores vapor-líquido-líquidohorizontales, principalmente para operaciones de refinación y manejo de gas en la industria,

incluyendo el diseño/especificación de boquillas de proceso e internos necesarios para una
operación confiable del equipo con respecto a la instalación donde esta presente.

Los líquidos aquí considerados se suponen esencialmente inmiscibles, aproximación

bastante buena para las operaciones que normalmentemaneja la industria, como es la separación
de gases-hidrocarburos líquidos-agua o glycol.
3.- Metodología de Diseño
En lo sucesivo, todos los cálculos que se presentan a continuación estarán referidos al

diseño de separadores trifásicos con bota decantadora.

Paso No.1.- Ubicar la información mínima requerida para el diseño del separador según la

siguiente tabla:

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InformaciónVapor/gas

Densidad

Líquidos(s)

General

Viscosidad

Tensión superficial
Flujo

(másico

volumétrico)

o

Presión de Operación

Temperatura de Operación
Material pegajoso?

Arrastre de Sólidos?

Variaciones fuertes en el flujo de vapor/gas?
Variaciones fuertes en el flujo de líquido(s)

Paso No.2.- Definir los criterios de diseño para el servicio en cuestión,configuración del

tambor, tiempos de residencia, relación F24 L/D, velocidad permisible de vapor.

Debido a que se va a dimensionar con bota decantadora, no se considera retención de

líquido pesado dentro del cuerpo cilíndrico principal del recipiente.

Paso No.3.- Obtener la distancia mínima permisible entre NBBL y el fondo del tambor.

Se supone que el tambor tendrá un interruptor y/oalarma de nivel bajo–bajo. Si no es el caso,

estaríamos hablando de hNBBL. Esta distancia, hNBBL, desde el nivel bajo–bajo de líquido hasta la
boquilla de salida del líquido es 230mm mínimo (9 pulg). Este criterio aplicará tanto para
tambores verticales como horizontales.

Paso No.4.- Calcular la velocidad permisible del flujo de vapor con la siguiente ecuación:

ρl − ρ g

Vc = F21

ρg63

(13)

Donde:

Unidades (SI) Unidades (Inglesas)

Vc, velocidad crítica del gas

ñl, densidad del líquido a condiciones de operación
ñg, densidad del gas a condiciones de operación

F21, factor que depende de las unidades utilizadas

m/s

kg/m3

kg/m3

0.048

pie/s

lbs/pie3

lbs/pie3
0.157

Paso No.5.- Calcular el área vertical requerida (Av), para el flujo devapor por encima de

NAAL, mediante la siguiente ecuación:

AV =

QV

Donde:

AV, área de sección transversal para el flujo de vapor
QV, flujo de descarga de vapor

(14)

VV

VV, velocidad del vapor permisible en el recipiente

Unidades (SI) Unidades (Inglesas)
m2

pie2

m/s

pie/s

m3/s

pie3/s

La velocidad de vapor permisible en el recipiente (VV), será unporcentaje de la velocidad

crítica de acuerdo a lo indicado en el apartado 4.6.2 de esta norma, el cual indica lo siguiente:

“Para servicios en los que se permite una cantidad moderada de arrastre (es decir, hasta 5 kg de

líquido por 100 kg de gas (5 lb por cada 100 lb de gas), no se requieren malla y el espacio de
vapor en el tambor debería ser dimensionado para 100% de velocidad crítica,...