Separadores Liquido Vapor

PYSA

MANUAL DE DISEO DE PROCESO

SEPARACION FISICA

TAMBORES SEPARADORES

PDVSA NTITULO

MDP03S03SEPARADORES LIQUIDOVAPOR

0JUN.9572

REV.FECHADESCRIPCIONPAG.REV.APROB.APROB.

APROB.FECHAAPROB.FECHA

1994

ESPECIALISTAS

PYSAMANUAL DE DISEO DE PROCESO

SEPARACION FISICATAMBORES SEPARADORES LIQUIDO VAPOR PROCEDIMIENTOS DE DISEOPDVSA MDP03S03

REVISION0FECHAJUN.95

Pgina1

.Men PrincipalIndice manualIndice volumenIndice norma

1OBJETIVO2ALCANCE

Indice

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2

3REFERENCIAS

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

4CONSIDERACIONES DE DISEO

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

4.1Servicio a prestar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

4.2Area de flujo de vapor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

4.3Niveles/tiempos de residencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

4.4Arrastre en la superficie del lquido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

4.5Boquillas de proceso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13

4.6Consideraciones para el diseo y uso de mallas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

4.7Otros internos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

4.8Consideraciones de diseo para algunos servicios tpicos . . . . . . . . . . . .21

4.9Informacin complementaria en otros documentos tcnicos de PDVSA26

5METODOLOGIA DE DISEO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27

5.1Procedimiento de diseo para tambores separadores horizontales . . . .27

5.2Procedimiento de diseo para tambores separadores verticales . . . . . . .34

6NOMENCLATURA

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40

7APENDICE

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44

Tabla 1. Criterios de diseo tipicos para algunos servicios especificos

. . . . . . .45

Tabla 2. Datos de recipientes cilindricos

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49

Tabla 3. Tipos de internos de entrada recomendados para

algunos servicios especficos

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51

Tabla 4. Dimensiones de codos estandar de 90 para soldar en funcion

del tamao nominal de la tubera

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52

Tabla 5. Longitudes de cuerdas y areas de las secciones

circulares vs. alturas de la cuerda

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53

Figura 1. Capacidades de tambores cilndricos

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .54

Figura 2. Dimensiones tipicas de tambores verticales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .55

Figura 3. Dimensiones tipicas de tambores horizontalesFigura 4. Dimensiones de tambores horizontales con

. . . . . . . . . . . . . . . . . . .57

Malla vertical y horizontal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .59Figura 5. Tambor separador de la alimentacion del Depurador de MEA . . . . . . . .61

Figura 6. Disipacion de la velocidad en chorros incidentes

. . . . . . . . . . . . . . . . .63

Figura 7. Tambores separadores verticales con entrada tangencial horizontal64

Figura 8. Recolector de gases

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .66

Figura 9. Distribuidores de entrada en T . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .67

Figura 10. Tipos y caractersticas de los rompevrtices

. . . . . . . . . . . . . . . . . . .69

Figura 11. Identificacin de los niveles en un tambor separador bifsico

. . . . .71




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1OBJETIVOEntregar suficiente informacin para el Diseo de Procesos completo de TamboresSeparadores LquidoVapor cilndricos, ya sean verticales u horizontales.El tema Tambores separadores, dentro del rea de Separacin Fsica, en el Manual de Diseo de Procesos (MDP), est cubierto por los siguientes documentos:

PDVSAMDP Descripcin de Documento03S00 Tambores Separadores: Indice General

03S01 Tambores Separadores: Principios Bsicos03S03 Tambores Separadores, Procedimientos de Diseo: SeparadoresLquidoVapor (Este documento)03S04 Tambores Separadores, Procedimientos de Diseo: SeparadoresLquidoLquido03S05 Tambores Separadores, Procedimientos de Diseo: SeparadoresLquidoLquidoVaporEste documento, junto con los dems que cubren el tema de Tambores Separadores, dentro del Manual de Diseo de Procesos (MDP) de PDVSA, son una actualizacin de la Prctica de Diseo TAMBORES, presentada en la versin de Junio de 1986 del MDP (Seccin 5).

2ALCANCESe cubrir el clculo de proceso de tambores separadores vapor lquido horizontales y verticales, principalmente para operaciones de Refinacin y manejo de Gas en la IPPCN, incluyendo el diseo/especificacin de boquillas de proceso e internos necesarios para una operacin confiable del equipo con respecto a la instalacin donde est presente.

Adems, para ciertos servicios especficos, se presentarn lineamientos precisos para fijar el tiempo de residencia y/o volumen de operacin por requerimientos de proceso, y tiempos de retencin recesarios para el funcionamiento de alarmas y/o interruptores de nivel para proteger equipos y/o instalaciones aguas abajo del separador.

Los criterios de diseo que aplican a Separadores de Produccin, sern posteriormente incluidos en el MDP de tambores. Mientras tanto, usar la gua de Ingeniera PDVSA 90616.1.027 Separadores LquidoVapor, la cual formaparte del volumen 15 del Manual de Ingeniera de Diseo (MID) de PDVSA.




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3REFERENCIAS

Manual de Diseo de Proceso

MDP Versin 1986, Seccin 3Torres de Fraccionamiento

MDP Versin 1986, Seccin 14Flujo de Fluidos

MDP Versin 1986, Seccin 12Instrumentacin

MDP Versin 1986, Seccin 11Compresores

MDP Versin 1986, Seccin 6Craqueo Cataltico en LechoFluidizado

MDP Versin 1986, Seccin 5Tambores Separadores: PrincipiosBsicos

MDP Versin 1986, Seccin 15DSistemas de Manejo de Desechos

Manual de Ingeniera de Diseo

PDVSAMID90616.1.027Separadores LquidoVapor

PDVSAMID10603.2.302Deflector de Entrada y Salida de

Vapor

PDVSAMID10603.2.306Separador de Malla Metlica y

Soporte

PDVSAMID10603.2.308Plancha tpica rompevrtice

PDVSAMID10603.2.309Rompe vrticetipo rejilla

Otras Referencias

1. PDVSA, MANUAL DE DISEO DE PROCESOS, PRACTICAS DE DISEO, Vol 2, Seccin 5: TAMBORES, Junio 1986.

2. Garca,S.yMadriz,J.,EvaluacindetcnicasdeseparacinGaspetrleo, INTEPPR00019,94, Sep. 1994.

3. Svrcek. W.Y, Monmery, W.D., Design two phase separators within the right limits, Chemical Engineering Progress, Octubre 1993, pp 53 60

4CONSIDERACIONES DE DISEO

4.1Servicio a prestar

La necesidad de un tambor separador aparece para cumplir una etapa dentro de un proceso de refinacin de petrleo, o de produccin, etc. Para facilitar el uso de este procedimiento, se han identificado ciertos servicios normalmente requeridos en plantas de refineras, que representan la mayora de operaciones de separacin vaporlquido en la IPPCN. Tales servicios son:




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Tambores de abastecimiento de lquido y tambores de destilado. Tambores separadores para la succin e interetapas de compresores. Separadores de aceite lubricantes para la descarga de compresores. Tambores separadores de gas combustible localizados aguas arriba de hornos. Tambores de recoleccin central de gases combustibles. Tambores de vapor para servicios de calderas. Tambores de separacin de agua. Tambores de descarga. Tambores separadores de alimentacin para depuradores de MEA. Separadores de alta presin. Tambores alimentados solamente de descargas de vlvulas de alivio.Si el caso bajo estudio cae dentro de alguna de las descripciones ya presentadas, este documento ofrece un resumen de los criterios de diseo a aplicar en la Tabla1 (Criterios de Diseo tpicos para algunos servicios especficos), tales como: orientacin del tambor, tiempo de residencia de operacin, velocidad de diseo de la zona del vapor/gas, etc.Sin embargo, puede que el caso bajo estudio no est dentro de los servicios especficos: a lo largo de este documento, se presentarn criterios, recomendaciones, figuras ilustrativas, etc., que permitirn el desarrollo de los criterios de diseo para el caso particular bajo escrutinio.

4.2Area de flujo de vaporDe acuerdo a lo presentado en el aparte 4.5.2, del documento PDVSAMDP03S01 (Tambores Separadores: Principios Bsicos), la velocidad crtica es una velocidad de vapor calculada empricamente que se utilizapara asegurar que la velocidad superficial de vapor, a travs del tambor separador,sea lo suficientemente baja para prevenir un arrastre excesivo de lquido. Tal velocidad no est relacionada con la velocidad snica. La velocidad crtica viene definida por la Ec. (11).

ql qg

Vc = F21 { g

Ec. (11)

donde:

En unidadesSI

En unidades inglesas

Vc =Velocidad crticam/spie/s

L =Densidad del lquido a condiciones de operacin

kg/m3 lb/pie3




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En unidadesSI


G =Densidad del vapor a condiciones de operacinF21 =Factorcuyovalordependedelas unidades usadas

kg/m3 lb/pie3

0.0480.157

La velocidad de vapor permisible en el recipiente (VV), ser un porcentaje de la velocidad crtica de acuerdo a lo indicado en la Tabla 1 en combinacin con lo dicho en el aparte 4.6, para los servicios all cubiertos. Si el caso bajo estudio no est cubierto en dicha tabla, consultar directamente el aparte 4.6.

El rea de flujo de vapor ser calculada por la expresin (12):

AV = QV/{VV)Ec. (12)

donde:

En unidadesSI


AV =Area de seccin transversal para el flujo de vapor,

m2 pie2

QV =Flujo de descarga de vaporm3/s pie3/s

VV =Velocidad de vapor permisible en el recipiente

4.3Niveles/tiempos de residencia

m/spie/s

A continuacin se presentarn definiciones y comentarios sobre niveles de lquido, tiempos de residencia y temas relacionados, con el objetivo de justificar criterios de diseo que posteriormente sern presentados.

4.3.1Identificacin de los niveles en un recipiente

De acuerdo a lo normalmente empleado en la IPPCN para hablar de niveles en un recipiente lquidovapor, tenemos la siguiente tabla (Ver Fig. 11.)

Siglas tpicas enespaolDescripcin tpicaSiglas tpicas eningls

NAALNivel altoalto de lquidoHHLL

NALNivel alto de lquidoHLL

NNLNivel normal de lquidoNLL

NBLNivel bajo de lquidoLLL

NBBLNivel bajobajo de lquidoLLLL

Para efectos de consistencia en la discusin en el MDP de tambores, se usarn las siglas tpicas en espaol para identificar los diferentes niveles.




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4.3.2Volumen de operacin

Es el volumen de lquido existente entre NAL y NBL. Este volumen, tambin conocido como volumen retenido de lquido, y en ingls como surge volume o liquid holdup, se fija de acuerdo a los requerimientos del proceso, para asegurar un control adecuado, continuidad de las operaciones durante perturbaciones operacionales, y para proveer suficiente volumen de lquido para una parada ordenada y segura cuando se suceden perturbaciones mayores de operacin.

4.3.3Tiempo de residencia de operacin

Es el tiempo correspondiente en el cual el flujo de lquido puede llenar el volumen de operacin en el recipiente bajo estudio. La mayora de las veces, cuando se quiere especificar el volumen de operacin, lo que realmente se indica es cuantos minutos deben transcurrir entre NAL y NBL. Tambin es conocido en ingls como surge time.

4.3.4Tiempo de respuesta o de intervencin del operador

Es el tiempo que tarda el operador (o grupo de operadores), en responder cuando suena una alarma de nivel en el panel y resolver la perturbacin operativa que origin la alarma, antes que otros sistemas automatizados (interruptores o switches de nivel), originen paradas seguras de equipos aguas abajo y/o de la planta completa.

Si de un tambor separador estamos alimentando a una bomba, sera muy engorroso que la bomba se quedara seca, es decir, que no tuviera lquido que bombear, ya que eso podra daar al equipo; y si, a su vez, la bomba alimenta a un horno, se podra generar una emergencia mayor en la planta por rotura de un tubo del horno, ya que ste, a su vez, ha quedado seco. Por esa razn, el tambor alimentador de la bomba se equipa con alarmas de nivel de NAL y NBL, y con interruptores y/o alarmas de NAAL y NBBL: al sonar la alarma de NBL, los operadores investigaran y resolveran, en menos del llamado tiempo de respuesta del operador, el problema que origin la reduccin de nivel; en el caso que no pudieran resolver el problema en el tiempo indicado, el interruptor de NBBL activara una parada segura de la bomba y, seguramente, una parada segura del horno y de toda la planta.

Debido a las diferentes tradiciones operativas que existen en la IPPCN, es dficil establecer un criterio uniforme acerca de cul es el tiempo promedio de respuesta del operador; sin embargo, se usar, como criterio general, que el tiempo de respuesta de un operador es de cinco minutos: esto significa que el tiempo de retencin de lquido entre NAL y NAAL (o entre NBL y NBBL), ser de cinco minutos.




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4.3.5Volumen de emergenciaEs el volumen adicional que corresponde al lquido que debe satisfacer el llamado tiempo de respuesta o de intervencin del operador: de acuerdo a lo expresado en 4.3.4, cuando se tengan interruptores y/o alarmas de NAAL o NBBL, se tendrn cinco minutos adicionales de tiempo de residencia de lquido por interruptor/alarma, lo que indica que, cuando se tiene NAAL y NBBL, se aaden 10 minutos de tiempo de residencia, a lo cual corresponde un volumen de lquido de emergencia de 10 minutos del mximo flujo de lquido.4.3.6Nivel bajobajo de lquido (o bajo, cuando aplique)La distancia mnima desde el nivel bajobajo de lquido, si se tiene un Interruptor y/o alarma de nivel bajobajo de lquido, (o nivel bajo, si no se tiene un interruptor y/o alarma de nivel bajobajo), hasta la boquilla de salida del lquido es 230 mm mnimo (9 pulg). Este criterio aplicar tanto para tambores verticales como horizontales.4.3.7Criterios para fijar el volumen de operacin/tiempo de residenciaLa Tabla 1 (anexa), presenta criterios para fijar el volumen de operacin o volumen retenido de lquido, para ciertos servicios especficos plenamente identificados.Si el servicio escogido no coincide con lo presentado en la Tabla 1, usar como gua lo presentado en la lista anexa:

DescripcinTiempo de Residencia de Operacin, min

Tambores de Alimentacin a UnidadesAlimentacindesdeotraunidad (diferente cuarto de control) Alimentacin desde otra unidad (mismo cuarto de control)Alimentacin desde tanquera lejos delrea de operacinOtros TamboresAlimentacin a una columna (diferente cuarto de control)Alimentacin a una columna (mismo cuarto de control)Producto a tanquera lejos del rea operativaoaotrotamborde alimentacin, directo, sin bomba Producto a tanquera lejos del rea operativaoaotrotamborde alimentacin, directo, con bomba

20

15

1520

7

5

2

5




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Descripcin

Producto a tanquera lejos del rea operativao a otro tambor de alimentacin, con bomba, que pasa a travs de un sistema de intercambio calrico

Tiempo de Residencia de Operacin, min35

Unica carga a un horno de fuego directo10

4.3.8Longitud efectiva de operacin (Leff)

Es la longitud (altura), de tambor requerida para que se suceda la separacin vapor/gaslquido, y se puedan tener los volmenes requeridos de lquido, tanto de operacin como de emergencia. Esta es la longitud que normalmente se obtiene por puros clculos de proceso.

En el caso de tambores horizontales de una sola boquilla de alimentacin, corresponde a la distancia entre la boquilla de entrada y la de salida de gas, la cuale es la distancia horizontal que viaja una gota de lquido desde la boquilla de entrada, hasta que se decanta totalmente y se une al lquido retenido en el recipiente, sin ser arrastrada por la fase vapor que sale por la boquilla de salida de gas.

Sin embargo, para obtener la longitud tangentetangente del tambor horizontal, es necesario sumar los tamaos de las boquillas antes mencionadas, las tolerancias de construccin necesarias para soldar dichas boquillas, soldar los cabezales o extremos del tambor y cualquier otra cosa que obligue a aumentar la longitud del tambor.

A criterio del diseador de procesos, ste puede aproximar la longitud efectiva a la longitud tangentetangente, y esperar que la especialidad mecnica complete el diseo del tambor, para luego verificar si se cumple la separacin.

Comentarios semejantes aplican para tambores verticales, excepto que los volmenes a retener influyen sobre la altura (longitud) tangentetangente de dichos equipos.

4.4Arrastre en la superficie del lquido

En muchas operaciones, especialmente a altas presiones y temperaturas, el lquido puede ser arrastrado de la superficie lquida y llevado hacia arriba. La proporcin de arrastre depende de la velocidad del gas en la tubera de entrada, del tipo de boquilla de entrada, de la distancia entre la boquilla de entrada y el nivel de lquido o la superficie de choque, de la tensin superficial del lquido y de las densidades y viscosidades del lquido y del gas.




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A continuacin se presentan los criterios para estimar la velocidad mxima de mezclas a la salida de la boquilla de entrada, de manera tal que no ocurra arrastre desde la superficie del lquido:

4.4.1Tambores verticales

a.Boquillas de Entrada simples (Flush Inlet Nozzles), Ec (2a) y (2b):

VE =

F2 o

G Lf [G]

para h S 2.5 dp0.5Ec. (2a)

VE =

F3 o

[]0.5fdPG h0.5 dP

L [G]

para h 2.5 > dp0.5Ec. (2b)

b.Boquilla de Entrada con codo de 90, Ec (2c):

VE =

F2 o

G Lf [G]

0.5Ec. (2c)

c.Distribuidores con Ranuras, Ec (2d) y (2e):

VE =

F2 o

G [ ]G L

para0.5

5 X Sran S

Ec. (2d)

VE =

F4 o0.5GSran

para0.5

5 X Sran >

Ec. (2e)

LG [ ]

[ X ]

d.Distribuidor con Orificios

Use la ecuacin (2d) para X S 5 dh




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y

VE =

F5 o

0.5Gdh

para X0.5dh

> 5Ec. (2f)

LG [ ]

[ X ]

donde la nomenclatura para las ecuaciones de (2a) a (2f) es:En unidadesSI


VE = Velocidad mxima de la mezcla a la salida de la boquilla de entrada, tal que no ocurra arrastre en la superficie del lquidof= Factor de disipacin de la velocidad del chorro (jet). Como se muestra en la Figura 6., f es una funcin de la distancia X (la cual es la distancia entre la boquilla de entrada y la superficie de choque), y del dimetro de la boquilla de entrada dph= Distancia desde la parte inferior de la boquilla de entrada al nivel altoalto de lquido (NAAL)

m/spie/s

Adimensional

mmpulg

dp =dimetro de la boquilla de entradammpulg dh =dimetro del orificiommpulg

Sran = Altura de la ranura. Usualmente, las ranuras son estrechas y largas. La altura de la ranura es la dimensin ms estrechaX= Distancia desde la boquilla de entrada, hasta la superficie de choque (Ver Figura 6.). Para tambores verticales con boquillas de entrada simple, X es el dimetro del tambor. X es igual a h paratambores verticales con distribuidoresranurados (o con orificios), o codos de 90 .G = Viscosidad del vapor a condiciones de operacinG = Densidad del vapor a condiciones de operacinL = Densidad del lquido a condiciones de operacin

mmpulg

mmpulg

mPa.scP kg/m3 lb/pie3 kg/m3 b/pie3




Pgina11


En unidadesSI


o=Tensinsuperficialdellquidoa condiciones de operacinF2 =Factor que depende de las unidades usadasF3 =Factor que depende de las unidades usadasF4 =Factor que depende de las unidades usadasF5 =Factor que depende de las unidades usadas

4.4.2Tambores horizontales

mN/mmN/m

1.62x104 5.3x104

1.1x104 3.6x104

7.0x105 2.3x104

3.05x105 1.0x104

a.Boquilla de Entrada con Codo de 90 Use la ecuacin (2c). Sin embargo, para este caso, X (en la Figura 6.) es la distancia desde la boquilla hasta la tapa ms cercana del tambor.Con una combinacin de malla vertical y horizontal, la velocidad mxima permisible de la mezcla es cinco veces el valor calculado usando la ecuacin (2c).

Sin malla vertical (con o sin malla horizontal), la velocidad de la mezcla mxima permisible es dos veces el valor calculado usando la ecuacin (3c).

b.Distribuidores con ranuras u orificios Use la ecuacin que aplica entre las (2d), (2e) o (2f). Sin embargo, en este caso, X es la distancia desde el distribuidor hasta la tapa ms cercana del tambor.Con una combinacin de malla vertical y horizontal, la velocidad de la mezcla mxima permisible es cinco veces el valor calculado usando la ecuacin apropiada.

Sin malla vertical (con o sin malla horizontal), la velocidad de la mezcla mxima permisible es dos veces el valor calculado usando la ecuacin apropiada.

4.4.3Tambores separadores verticales con entradas tangenciales horizontales

Para estos tambores se debera usar los siguientes criterios de diseo:a. Area de la seccin transversal El rea de la seccin transversal se debera dimensionar para 170% de la velocidad crtica, al flujo mximo de gas.

b. Tamao de la entrada Para prevenir el arrastre de la pelcula de lquido que se acumula en la pared del separador, la velocidad de la mezcla en la tubera de entrada no debera exceder el valor dado por la ecuacin (3):




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SqV= [F6

0.5]

Ec. (3)

G

donde:

En unidades SI


Vs =Velocidad superficial de la mezcla en la tubera de entrada,G =Densidad del vapor a condiciones de operacinF6 =Factor que depende de las unidades usadas

m/spie/s kg/m3 lb/pie337202500

c. Otras caractersticas El resto de los factores de diseo se muestra en la Figura 7. La placa deflectora localizada encima del nivel de lquido limita la regin de vrtices del gas y evita el arrastre en la superficie del lquido. La distancia mnima desde la parte inferior de la boquilla de entrada a la placa deflectora o parrilla debera estar entre 0.5 y 1.0 veces el dimetro deltambor, preferiblemente, una vez el dimetro. Las placas antivrtices localizadas encima de la boquilla de salida del lquido previenen el arrastre de gas en la corriente de lquido debido a la formacin de vrtices y se deberan disear de acuerdo con los criterios dados en esta subseccin.

Debido a los efectos de los flujos secundarios de gas, el lquido acumulado en las paredes del separador puede deslizarse hacia arriba por las paredes y dirigirse a la boquilla de salida del gas y ser arrastrado con la corriente de salida. Esto puede prevenirse o minimizarse fijando una falda (Skirt) en la boquilla de salida de gas, como se muestra en la Figura 7.

El tamao de gota ms pequeo que puede ser separado en un tambor con una boquilla de entrada tangencial horizontal se puede estimar usando la ecuacin (4):




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3] [dp ]

0.5]

| G F8|

d = F7 || L[

V DHe|S|J

Ec. (4)

donde:

En unidades SI


d=Dimetro de la gotammpulgD=Dimetro del tambormmpie

He = Altura efectiva del cicln: Esta es la distancia desde la parte superior de la boquilla de entrada hasta la superficie del lquidoF7 = Factor que depende de las unidades usadasF8 = Factor que depende de las unidades usadas

mmpie

3.0090.936

112

Los otros trminos ya han sido definidos con anterioridad.

La cada de presin para un tambor separador vertical diseado con una boquilla de entrada tangencial horizontal, se puede estimar usando la expresin dada en PDVSAMDP (Pendiente) (Consultar MDP versin1986, seccin 6C), para los ciclones primarios con el trmino de aceleracin igual a cero.

4.5Boquillas de proceso

4.5.1Boquillas de entrada

Se pueden presentar diferentes regmenes de flujo en las tuberas de entrada de los tambores separadores. Estos regmenes de flujo se definen en la Norma PDVSAMDP (Pendiente) (Consultar MDP versin 1986, seccin 14D)

Los tambores separadores se disean normalmente con rgimen de flujo anular/roco o flujo tipo roco en la tubera de entrada. Con este tipo de flujo, el arrastre de lquido aumenta al incrementar la velocidad del gas en la tubera de entrada. La presencia de flujo estratificado, flujo anular por debajo del comienzo inminente de arrastre de lquido, o de flujo ondulado en la tubera de entrada de los tambores separadores, incrementa la eficiencia de separacin de lquido del




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tambor hasta 99.8%. Sin embargo, estos tipos de flujo no se encuentran usualmente en las operaciones de proceso, debido a que se requeriran dimetros de tubera relativamente grandes para lograrlos.

A pesar de lo anterior, el diseo de la tubera de entrada para obtener estos regmenes de flujo se debe considerar para aquellos servicios especiales en los que es esencial minimizar el arrastre de lquido y el uso de malla u otros internos no se permite debido a que se trata de un servicio con ensuciamiento.

Se debe evitar el flujo tipo tapn o el flujo tipo burbuja en la tubera de entrada de tambores separadores verticales. Estos regmenes de flujo resultan en arrastre excesivo de lquido y vibraciones. Si estos regmenes de flujo no se pueden evitar a la entrada del tambor, el arrastre de lquido se puede minimizar con un distribuidor con ranuras.

En el caso que el flujo tipo tapn o el flujo tipo burbuja en la tubera de entrada, aparezca para tambores horizontales, se recomienda usar flujo dividido de alimentacin, con dos boquillas de entrada en los extremos del tambor, y una boquilla central de salida de vapor/gas.

Para prevenir la inundacin de un tambor con corrientes lquidas, se deben evitar puntos bajos en la lnea de entrada del tambor (drenaje libre hacia el tambor).

4.5.2Boquillas de proceso en general

Son muchos los casos donde la informacin de las tuberas de interconexin no est disponible al momento de preparar la especificacin de procesos del tambor, por lo que es necesario presentar un tamao preliminar de boquillas para que sea considerado en la cotizacin del fabricante del tambor. Para todos los efectos, se presenta una tabla con recomendaciones para disear las boquillas de proceso:

Descripcin del CasoEn unidadesSI


Alimentacin lquida: Velocidad menor o igual que:Salida de lquido: Seguir los criterios indicados en PDVSAMDP (Pendiente) (Consultar MDP versin1986, secciones 10D Cabezal Neto de Succin Positiva , y 14B Flujo en fase lquida), para succin de bombas, drenajes por gravedad, etc

3.0 m/s10 pie/s

(Pendiente)(Pendiente)

Salida de vapor: Velocidad menor que:73.2/(G)1/2, m/s60/(G)1/2, pie/s




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Descripcin del Caso

En unidadesSI


Alimentacin bifsica en tambores sin malla: Velocidad de la mezcla menor o igual que:Alimentacin bifsica en tambores con malla: Velocidad de la mezcla menor o igual que:donde (Ec. (7)):

54.9/(L)1/2, m/s45/(L)1/2, pie/s

73.2/(M)1/2, m/s60/(M)1/2, pie/s

donde (Ec. (8)):

y donde:

Z = QL/{QL + QV)Ec. (7)

M = (1Z)G + ZL Ec. (8)

En unidades SI


Z=Fraccinvolumtricadelquido alimentado al tamborG =Densidad del vapor a condiciones de operacinL =Densidad del lquido a condiciones de operacinM =Densidad de la mezcla a condiciones de operacin, promediada en volumen

kg/m3 lb/pie3 kg/m3 lb/pie3 kg/m3 lb/pie3

A menos que se indique lo contrario, las recomendaciones presentadas en la tabla anterior se consideran firmes, excepto cuando: Se tienen tambores verticales con entradas tangenciales horizontales: en este caso usar la ecuacin (3) (aparte 4.4), para el clculo de la boquilla de entrada. Se tienen los tamaos de las tubera de interconexin, y stos son ms grandes que los obtenidos por estas recomendaciones. Debido a limitaciones en los internos que se puedan usar en el tambor, y debido al tipo de fluido alimentado, se requiera de tener flujo bifsico anular en la entrada.

4.6Consideraciones para el diseo y uso de mallasDe acuerdo a lo presentado en el documento PDVSAMDP03S01 (TamboresSeparadores: Principios Bsicos), prrafo 4.7.4,se usar el genrico mallapara describir las mallas separadoras de gotas o demisters.




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4.6.1Tambores separadores verticales con y sin malla

Para servicios en los cuales se permite un arrastre moderado de lquido de hasta5 kg de lquido por 100 kg de gas (5 lb por cada 100 lb de gas), las mallas no son necesarias y el espacio de vapor en el tambor debera ser dimensionado para100% de la velocidad crtica, a caudales normales de flujo de gas. Para servicios crticos en los que el arrastre de lquido se debe reducir a menos de 1 kg de lquido por 100 kg de gas (1 lb por cada 100 lb de gas), se recomienda una Malla de 80 kg/m3 (5 lb/pie3), con espesor de 150 mm (6 pulg). Los criterios de diseo para el uso de una malla de 80 kg/m3 (5 lb/pie3) son una funcin de la carga del lquido, segn se muestra a continuacin:

1. Para cargas lquidas (flujo de alimentacin lquida dividido por el rea de seccin transversal del tambor) menores de 0.34 E3 m3/s.m2 (30 gal/h.pie2) de rea horizontal del tambor, el rea de la seccin transversal horizontal del tambor y de la malla se debera dimensionar para 150% de la velocidad crtica, al caudal normal de flujo de gas.

2. Para cargas lquidas comprendidas entre 0.34 y 0.68 E3 m3/s.m2 (30 a 60 gal/h.pie2) de rea horizontal del tambor, ste y la malla se deberan dimensionar para 120% de la velocidad crtica, al caudal normal de flujo de gas.

3. Para cargas lquidas mayores de 0.68 E3 m3/s.m2 (60 gal/h.pie2) de rea horizontal del tambor, ste y la malla se deberan dimensionar para 100% de velocidad crtica al caudal normal de flujo de gas.

Para los casos en los que la relacin de reduccin de alimentacin (Turndown ratio) est entre tres y seis, se deberan usar dos mallas en serie. El rea de seccin transversal de la malla localizada en el fondo del tambor se debera basar en el porcentaje de la velocidad crtica especificada anteriormente y en el caudal normal de flujo de gas. El rea de seccin transversal de la malla localizada en el tope se debera basar en el porcentaje de la velocidad crtica especificada anteriormente y usando un tercio de la tasa de flujo normal de gas. La distancia crtica entre las dos malla debera ser de 600 mm (2 pie) aproximadamente.

Algunos criterios adicionales de diseo se presentan en la Figura 2.

4.6.2Tambores separadores horizontales con y sin malla horizontal

Para servicios en los que se permite una cantidad moderada de arrastre (es decir, hasta 5 kg de lquido 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 debera ser dimensionado para100% de velocidad crtica, al caudal normal de flujo de gas. La(s) boquilla(s) de entrada debera(n) terminar en un codo de 90 o en un distribuidor con ranuras, orientado direccionalmente hacia la tapa del cabezal ms cercano del tambor.




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Para servicios limpios y crticos, se debera instalar en el espacio de vapor una malla horizontal de 150 mm de espesor (6 pulg), con 80 kg/m3 (5 lb/pie3) de densidad aparente, para reducir el arrastre lquido a menos de 1 kg de lquido por100 kg de gas (1 lb por cada 100 lb de gas). Adems, para los tambores de dimetros mayores de 900 mm (3 pie), se debera tener una boquilla de entrada en cada extremo y una sola boquilla de salida central. El rea del tambor y de la malla para flujo de vapor se debera dimensionar usando el 100% de la velocidad crtica, a un caudal normal de flujo de gas. Algunos criterios de diseo adicionales se presentan en la Figura 3.

4.6.3Tambores separadores horizontales con mallas verticales y horizontales

Para servicios limpios en los que el arrastre de lquido debera ser reducido a menos de 1 kg de lquido por 100 kg de gas (1 lb por cada 100 lb de gas), la velocidad del vapor en el espacio de vapor del tambor se puede incrementar en25% (hasta 125% de Vc), si se instalan dos malla verticales y uno horizontal en el espacio de vapor (Ver Figura 4.). El tambor debera tener una boquilla de entrada en cada extremo, terminando en un codo de 90 o un distribuidor ranurado, y una sola boquilla central de salida. Se debera colocar una malla vertical de 150 mm (6 pulg) de espesor y 80 kg/m3 (5 lb/pie3), en la mitad del espacio existente entre cada boquilla de entrada y la malla horizontal de 150 mm (6 pulg) de espesor y 80 kg/m3 (5 lb/pie3). La malla vertical debera cubrir el rea para el flujo de vapor y se debera extender por lo menos 150 mm (6 pulg) por debajo del nivel de lquido bajo. El rea del flujo de vapor (en el tambor y a travs del malla) se debera dimensionar para el 125% de la velocidad crtica, a un caudal normal flujo de gas.

Los tambores horizontales con mallas verticales y horizontales son ms pequeos que los tambores horizontales con malla horizontales. Sin embargo, para tambores pequeos de baja presin, los ahorros logrados al usar un dimetro menor podran ser compensados por el costo adicional de usar una malla vertical.

4.6.4Distancia del tope de la malla a la boquilla de salida del gas/vapor

Para tambores horizontales, la distancia del tope del malla a la boquilla de salida del gas debera ser adecuada para prevenir una mala distribucin del flujo a travs de la malla. La distancia mnima para este propsito se presenta en la ecuacin (5a):

ho =

F8 DMalla do2Ec. (5a)




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donde:

En unidades SI


ho =Distancia mnima del tope de la malla a la boquilla de salida del gasDMalla =Ladomslargodeunamalla rectangular

mmpulg

mmpie

do =Dimetro de boquilla de salidammpulg

F8 =Factor cuyo valor depende de las unidades usadas

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Si la distancia es imprctica, se debera usar un recolector de gas con ranuras.

Con un recolector de gas con ranuras, se debera usar una malla rectangular (Figura 8.). Las ranuras se dimensionarn usando la ecuacin de cada de presin presentada en PDVSAMDP (Pendiente: usar antigua seccin 14 del MDP), con un coeficiente de descarga de 0.6, con una cada de presin permisible de 1 a 7 plg de agua (3.4 a 23.7 kPa). La distancia vertical mnima permisible entre el tope de la malla y la abertura de la ranura ms cercana a la malla viene dada por el valor mayor entre los dos calculados por las ecuaciones (5b) y (5c):

ho =

{F8 LMalla /NS) SranEc. (5b)2

ho =

F8 SMalla (Lran Nr)Ec. (5c)2

donde:

En unidades SI


ho = Distancia mnima desde el tope de la malla hasta el borde ms cercano de a ranura en el recolector externo

mmpulg




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En unidades SI


LMalla=Lado ms largo de la malla rectangularmmpie

NS=Nmero de ranuras por fila

SMalla=Lado ms corto de la malla rectangularmmpie

lran=Lado ms largo de la ranura rectangularmmpulg

Sran=Lado ms corto de la ranura rectangularmmpulg

Nr=Nmero de filas de ranuras en el

recolector de gas

Para tambores verticales, la distancia desde la parte superior de la malla, hasta la lnea tangente superior, ser el valor mayor entre 0.15 veces el dimetro del tambor y 400 mm (16).

4.6.5Detalles de Instalacin de las MallasConsultar el estndar de Ingeniera PDVSAMID10603.2.306: SEPARADORES DE MALLA METLICA Y SOPORTES.4.7Otros internos

4.7.1Codos de 90 como deflectores de entradaDe acuerdo a las recomendaciones que se presentan a lo largo de este documento, pueden usarse codos de 90 como deflectores de entrada de la mezcla bifsica al tambor separador.La Tabla 1 presenta criterios de utilizacin de codos de 90 para ciertos servicios especficos. La Tabla 3 presenta criterios ms generalizados, basados en la orientacin del tambor (vertical u horizontal), y otras caractersticas del tambor bajo estudio.La informacin de medidas de los codos de 90, se encuentra en la Tabla 4. En el aparte 4.4, ecuacin (2c), se presenta el criterio de mxima velocidad permisible para que no exista arrastre en la superficie de lquido: si, al aplicar la ecuacin, se tiene que la velocidad de flujo es mayor que la mxima velocidad permisible, se tendr que usar un distribuidor en la boquilla de entrada.

4.7.2Distribuidores en forma de T (Fig. 9.)De acuerdo a las recomendaciones que se presentan a lo largo de este documento, pueden usarse distribuidores de flujo, en forma de T, como deflectores de entrada de la mezcla bifsica al tambor separador.La Tabla 1 presenta criterios de utilizacin de distribuidores de flujo para ciertos servicios especficos. La Tabla 3 presenta criterios ms generalizados, basados en la orientacin del tambor (vertical u horizontal), y otras caractersticas del tambor bajo estudio.




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Los distribuidores pueden ser de ranuras o de orificios; siempre sern ms costosos que un codo de 90 en la boquilla de entrada, pero pueden soportar velocidades ms altas sin que se suceda arrastre en la superficie de lquido.Para efectos de especificacin de un distribuidor ranurado se tiene (Fig. 9.) (Ver nomenclatura en seccin 6): Se construirn del mismo dimetro que la boquilla de entrada. El ancho de la ranura (Sran), ser de 15 mm (0.6). La separacin entre ranuras ser de 25 mm mnimo (1 min). Slo se tendr una fila de ranuras en el distribuidor. Los lados de la T del distribuidor sern simtricos.De acuerdo al detalle sealado en la Fig. 9., la longitud o altura de la ranura corresponde a un tercio de la longitud de la circunferencia interna del tubo distribuidor, es decir (Ec. (13)):

lran = vdp/3Ec. (13)

donde dp es el dimetro interno de la boquilla de entrada. El rea de una ranura es (Ec. (14)):

aran = lran x SranEc. (14) El nmero de ranuras en el distribuidor se calcular por (Ec. (15)):Ns = F20 QM/{aran x VE) Ec. (15)

(para clculo de VE, referirse al aparte 4.4, ecuaciones (2d) y (2e)) La longitud requerida del distribuidor ser (Ec. (16)):

ldis = Ns [Sran + F23] + 2F23 + dpEc. (16) Otros detalles se presentan en la Fig. 9.4.7.3RompevrticesLos estndares PDVSA a seguir para la inclusin de rompevrtices en los recipientes, son los siguientes (Ver Fig. 10.):

PDVSAMID10603.2.308PLANCHA TPICA ROMPEVRTICE PDVSAMID10603.2.309ROMPEVRTICES TIPO REJILLA Placa rompe vrticeEs una placa circular plana horizontal, que se instala sobre la boquilla de salida delquido, segun lo mostrado en la Figura 10. Es el rompe vrtice ms econmico de los usados por PDVSA, y en la mayora de los casos puede utilizarse.




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Deber localizarse, al menos, medio dimetro de boquilla de salida por debajo del mnimo nivel de lquido (NBL o NBBL, cuando aplique), y la altura desde el fondo del recipiente deber ser un tercio del dimetro de boquilla de salida.

Cuando el dimetro de la boquilla de salida de lquido es ms grande que un1520% del dimetro del recipiente, o cuando se tienen salidas mltiples de lquido, la placa rompe vrtice puede no ser prctica, y se recomienda usar el rompevrtice tipo rejilla.

Rompevrtice tipo rejilla

El rompevrtice tipo rejilla, consiste en tres lminas horizontales cuadradas de rejilla, del mismo tipo que se usa en plataformas de acceso en plantas, y es el ms efectivo disponible: se recomienda cuando es difcil colocar una placa rompevrtice (boquilla muy grande de salida de lquido), o cuando se tienen salidas mltiples de lquido.

Es ms costoso que el rompevrtice tipo placa, y sus dimensiones tpicas se presentan en la Fig. 10.

4.7.4Recolectores de Gas (Fig. 8.)

De acuerdo a lo mencionado en 4.5.4, los recolectores de gas pueden requerirse cuando el resultado de la Ec (5a) indica que la separacin entre la malla y la boquilla de salida es imprctica.

El brazo lateral del recolector deber tener el mismo dimetro que el de la boquilla de salida, y se deber extender sobre el lado ms largo de la malla. Como se muestra en la Figura 8., las ranuras se debern localizar en la seccin de tope del tubo recolector, por lo menos a 30 por encima de la horizontal. Las ranuras se debern dimensionar usando la ecuacin de cada de presin en orificios, presentada en el documento PDVSAMDP (Pendiente)(Consultar MDP versin1986, seccin 14C), con un coeficiente de descarga de 0.6. La cada normal de presin a travs de las ranuras est en el rango de 3.4 a 23.7 kPa (1 a 7 pulg. de agua).

En el mismo aparte 4.5.4, las Ecs. (5b) y (5c) presentan la distancia vertical mnima permisible entre el tope de la malla y la abertura de la ranura ms cercana del recolector.

4.8Consideraciones de diseo para algunos servicios tpicos

4.8.1Tambores de abastecimiento de lquido y tambores de destilado

Los tambores separadores horizontales con malla se usan para servicios limpios; los filtro/separadores o los ciclones mltiples patentados son recomendados para servicios en los que estn presentes slidos o materiales que forman depsitos slidos.




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4.8.2Tambores de succin de compresores y tambores separadores entre etapas de compresinTambores separadores verticales con malla se usan para servicios limpios; los filtros/separadores o los ciclones mltiples patentados son recomendados para servicios en los que estn presentes slidos o materiales que forman depsitos slidos.A veces es econmico combinar el servicio del tambor de succin del compresor con otro servicio para el tambor, tal como sucede en el tambor de destilado del fraccionador primario de una unidad de craqueo cataltico. En estos casos, los requerimientos de abastecimiento de lquido de emergencia para el servicio de succin del compresor se suman a los requerimientos del otro servicio. Tambores horizontales con malla son comunes en este tipo de servicio combinado.

4.8.3Separadores de aceite lubricante para la descarga de compresoresLos aceites que lubrican los compresores reciprocantes y los compresores de alabes deslizantes pueden ser transportados en la corriente gaseosa de descarga del compresor, en la forma de gotas extremadamente pequeas. Separadores de aceites lubricantes se deben especificar para aire de instrumentos y para procesos que no puedan tolerar la presencia de este aceite.

4.8.4Tambores separadores de gas combustible localizados aguas arriba de hornosSe deberan colocar tambores separadores en el gas combustible antes de los hornos, a fin de recolectar las porciones condensadas durante las perturbaciones del proceso y para prevenir un arrastre excesivo de lquido en el gas combustible. Para servicio de gas combustible limpio, se debera usar un tambor separador vertical con malla y dimensionado para 100% de la velocidad crtica a un caudal normal de flujo de gas. Para servicios de gases combustibles agrios y corrosivos, se recomienda el uso de tambores separadores con ciclones mltiples patentados, como el depurador seco Peerless o los multiciclones U.O.P., con la finalidad de minimizar el ensuciamiento y el taponamiento de los quemadores.

4.8.5Tambores de recoleccin central de gases combustibles

Un tambor central de recoleccin del sistema de gas combustible, se disea para remover el lquido arrastrado. Para este servicio se recomienda un tambor separador vertical u horizontal sin malla. La velocidad permisible de vapor en el tambor es el 100% de la velocidad crtica a caudales normales de flujo de gas. Se estipula que el volumen retenido de lquido tarde 5 minutos en ser desalojado, al flujo mximo de lquido.

4.8.6Tambores de vapor para servicios de calderas

Cuando el vapor es alimentado a una turbina de vapor sobrecalentado, o a un reformador, los tambores de vapor se deberan disear como sigue:




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Calderas recuperadoras de calor de desecho (Waste Heat Boilers)

1. Para calderas recuperadoras de calor de desecho del tipo de rehervidor tubo y carcaza, o marmitas (Kettle Reboiler) con presin del vapor inferiores a 4800 kPa man. (700 psig), se deberan usar tambores separadores verticales u horizontales con malla.

a.Para tambores separadores verticales, la malla y el espacio de vapor del tambor se dimensionan para 100% de la velocidad crtica a un caudal normal de flujo de vapor. La malla debera estar compuesta de dos capas de 150 mm (6 pulg) de espesor de un material de 160 kg/m3 (10 lb/pie3) en la capa superior y de 80 kg/m3 (5 lb/pie3) en la capa inferior.

b.Para tambores horizontales, se prefiere una combinacin de malla vertical y horizontal como se muestra en la Figura 4. Sin embargo, las reas del espacio de vapor y de la malla se deberan basar en 100% de la velocidad crtica a flujo normal de vapor. La densidad de las mallas vertical y horizontal debera ser 80 kg/m3 (5 lb/pie3) y 160 kg/m3 (10 lb/pie3), respectivamente. Debido al potencial de formacin de espuma del agua de la caldera, la distancia mnima permisible entre la parte inferior de la malla y el nivel de agua es 450 mm (18 pulg). Cuando estos criterios se satisfacen en la ausencia de espuma, el arrastre de lquido en el tope del tambor debera ser menor que 150300 mg/kg (150300 ppm en peso).

c.Para ambos tambores separadores, el horizontal y el vertical, la velocidad mxima permisible en la tubera de entrada depende de la presin del vapor como se muestra a continuacin:

Velocidad de mezcla en laPresin del vaportubera de entrada

kPa man.psigm/spie/s

600871033

12001746.521

24003485.016

36005222.38

2. Los tambores de vapor para cualquier otro tipo de caldera, por ejemplo, calderas de llama, o para otras condiciones de operacin, es decir, generacin de vapor a presiones superiores a los 4800 kPa man. (700 psig), debera disearlos el suplidor de las calderas.




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4.8.7Tambores de separacin de agua

Los tambores separadores de agua se instalan para remover los hidrocarburos lquidos y los vapores contaminantes, de los efluentes acuosos de las plantas. Esto permite descargar estos efluentes acuosos al desage sin ningn problema de seguridad. Las bases de diseo para estos tambores separadores se describe en las normas PDVSAMDP08SD01/02, Sistemas de Manejo de Desechos. El espacio de vapor del tambor se debera dimensionar para no exceder el 100% de la velocidad crtica, basada en la cantidad ms grande de vapor resultante de una sola contingencia.

4.8.8Tambores de descarga (Blowdown Drums)

El propsito principal de un tambor de descarga es separar las corrientes de fluido provenientes de la abertura de vlvulas de seguridad y de drenajes de descargas, y convertirlos en corrientes lquidas y vapor que puedan ser enviadas con seguridad a los almacenamientos apropiados y a los sistemas de mechurrios. Los criterios para la seleccin y el diseo de tambores de descarga se presentan en las normas PDVSAMDP08SD01/02.

4.8.9Tambores de descarga de nocondensables

Para servicios de gases nocondensables se recomienda el uso de un tambor separador horizontal sin malla, ya que no se permiten internos en estos tambores porque podran taponar el sistema. La velocidad en el espacio de vapor no debera exceder el 100% de la velocidad crtica basada en la mayor descarga que emitiran las vlvulas de seguridad como resultado de una sola contingencia. Los criterios adicionales de diseo para estos casos se presentan en las normas PDVSAMDP08SD01/02.

4.8.10Tambores de descarga de condensables

Los tambores de descarga de gases condensables se utilizan como un mtodo de prevencin de condensacin de hidrocarburos en los sistemas de mechurrios, con la finalidad de reducir los requerimientos de capacidad de los mechurrios, o para prevenir la descarga de hidrocarburos condensables a la atmsfera.Para este tipo de servicio se recomienda un tambor separador vertical sin malla. La velocidad del espacio de vapor no debera exceder 100% de la velocidad crtica basada en la mayor descarga de las vlvulas de seguridad como resultado de una sola contingencia. Ver normas PDVSAMDP08SD01/02.El cabezal de la vlvula de seguridad que contiene los hidrocarburos condensables entra al tambor lateralmente por encima del nivel del agua y termina en un codo de 90 que descarga el fluido por debajo del nivel del agua. Tambin se colocan ranuras verticales equidistantemente espaciadas y con un rea total equivalente a aqulla correspondiente a la tubera de entrada. La parte superior de las ranuras deberan sumergirse dentro del lquido, de manera tal que el volumen de agua




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localizado entre el nivel del agua y la parte superior de las ranuras sea igual al volumen de 3 m (10 pies) de tubera de entrada.

Cuando por razones de proceso los tambores que operan a presin atmosfrica deben ser continuamente ventilados al tambor de descarga, se coloca una boquilla de entrada adicional para la lnea de ventilacin. Esta es una boquilla simple (flush nozzle) localizada lateralmente en el tambor vertical, entre el tope del nivel de agua y la placa antivrtice del fondo.

La velocidad del agua ms all de la placa de rebose del lquido no debera exceder0.1 m/s (0.33 pie/s). La seccin de pantallas deflectoras tipo discos y anillos se disea de acuerdo con los principios presentados en la norma PDVSAMDP (Pendiente) (Consultar MDP versin 1986, seccin 3F).

4.8.11Tambores separadores de alimentacin para depuradores de MEA

El arrastre de hidrocarburos en la alimentacin gaseosa a los depuradores de MEA puede causar espuma, con el subsiguiente arrastre excesivo hacia el tope de los depuradores. En las refineras se usa un tambor separador integral en el fondo de los depuradores de MEA, para retirar gran parte del arrastre de lquido debido a condensacin que ocurre en la lnea. Un diagrama esquemtico de este tambor se presenta en la Figura 5. Este separador debera contener una malla en su espacio de vapor y la velocidad del gas en el tambor y en la malla debera ser el 100% de la velocidad crtica a un flujo normal de gas. En las plantas qumicas (craqueadores con vapor), se usa un sobrecalentador en lugar de un tambor separador para prevenir condensacin en el depurador.

4.8.12Separadores de alta presin

Los separadores de alta presin, como por ejemplo, los separadores calientes de alta presin en las unidades de hidrodesulfurizacin, se disean para minimizar, tanto el arrastre de gas en la corriente de lquido, como el volumen de lquido retenido. Esto se justifica por las prdidas econmicas que acarrea el arrastre de gas y por el alto costo del tambor, respectivamente.

Un tambor separador horizontal con una malla horizontal o una combinacin de dos malla verticales y uno horizontal debera ser usado para servicios limpios (Ver Figura 4.).

Cuando se deba reducir el arrastre de lquido a un valor igual a, o menor que 1 kilogramo de lquido por 100 kilogramos de gas (1 lb por cada 100 de lb de gas), no se puede usar una malla debido a la posibilidad de taponamiento por coque. La velocidad de la mezcla en la tubera de entrada no debera exceder 6 m/s (20 pies/s) a fin de prevenir la formacin de gotas demasiado pequeas. Adems, el espacio de vapor se debera dimensionar para 100% de la velocidad crtica a flujo normal de gas, se debera instalar un distribuidor con ranuras en cada extremo del tambor, y el tambor debera tener una sola boquilla de salida. Los criterios de




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diseo para prevenir arrastre de gas en el flujo de la corriente de fondo de estos tambores se presentan en la Tabla 1 en Separadores de Alta Presin.Los siguientes criterios, los cuales dan un margen de permisibilidad para la formacin potencial de espuma en lquidos, se recomiendan para el diseo de tambores separadores de plantas de tratamiento de residuos: Se debera usar un tambor separador horizontal con dos boquillas de entrada y una boquilla de salida. El rea de espacio de vapor se debera dimensionar para 100% de velocidad crtica, a flujo normal de gas. Se debera prevenir el arrastre en la superficie del lquido, utilizando las ecuaciones apropiadas dadas en la seccin 4.4.2. La velocidad mxima de la mezcla en la tubera de entrada debera ser de 5 m/s(16.4 pies/s). El tiempo mnimo de residencia del lquido, por debajo del nivel bajo de lquido, debera ser de dos minutos y la altura vertical mnima, por debajo del nivel bajo de lquido, debera ser de 450 mm (18 pulg). Se deberan suministrar equipos para la inyeccin de agentes antiespumantes en las alimentaciones a los tambores separadores. Se debera instalar en el tambor un visor para la observacin de la altura y el nivel de la espuma.

4.9Informacin complementaria en otros documentos tcnicos dePDVSA

An cuando el objetivo de los documentos que forman parte del MDP de tambores, es proveer la informacin necesaria para hacer diseo de procesos de tales equipos, normalmente esto no es suficiente para completar una especificacin de procesos con miras al diseo mecnico y/o compra del equipo en cuestin.

Es por eso que a continuacin se presentar una lista de documentos tcnicos de PDVSA, la cual ayudar a obtener informacin adicional para la completacin de dicha especificacin.

Informacin AdicionalFuente PDVSA

Presin y Temperatura de Diseo (Criterios a aplicar)BoquillasdeconexindeInstrumentosa recipientes (Tamaos normalizados)

(Pendiente) (Consultar MDP versin 1986, Seccin 2), MIDD211PRTMIDHF201

Detalle de Mallas Separadoras de GotasMID10603.2.306Detalle de RompevrticesMID10603.2.308,MID10603.2.309

Detalle de deflector a la entradaMID10603.2.302




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Seleccin de Materiales(Pendiente), MIDD211PRT Aislamiento trmicoMIDL212

5METODOLOGIA DE DISEO

5.1Procedimiento de diseo para tambores separadores horizontales

Pararefrescar conocimientos bsicos, consultar PDVSAMDP03S01 (Tambores separadores: Principios bsicos), en especial, las subsecciones4.6.1, 4.6.2 y 5.

Ver Figuras 3. y/o 4., para orientacin y seguimiento de ciertas tolerancias de diseo, Figura 11. para identificacin de reas, alturas y niveles. (Ver nomenclatura en Seccin 6).

Paso 1. Informacin mnima requerida.

Ubicar la informacin mnima requerida segn la siguiente tabla.

InformacinVapor/gasLquido(s)General

DensidadXX

ViscosidadXX

Tensin SuperficialX

Flujo (msico ovolumtrico)XX

Presin de OperacinX

Temperatura de OperacinX

Material pegajoso?X

Arrastre de Slidos?X

Variaciones fuertes en el flujo de vapor/gas?X

Variaciones fuertes en el flujo de lquido(s)?X

Paso 2. Defina el tipo de servicio.

De acuerdo a lo presentado en el aparte 4.1, identificar el tipo de servicio especfico segn lo presentado en la Tabla 1: si all se localiza el equipo, se tienen todos los criterios necesarios para ejecutar el diseo. En caso que no sea as, consultar detalladamente la informacin contenida en este documento.

Paso 3. Definicin de los criterios de diseo.

Si el servicio se encuentra entre los listados en la Tabla 1, localice en la misma los criterios de diseo para el servicio en cuestin, los criterios adicionales de diseo, la configuracin del tambor, el tiempo de residencia, el nmero de boquillas de entrada, la relacin F24 L/D. En caso que no sea as, consultar detalladamente la




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informacin contenida en este documento y las secciones 4.6.1, 4.6.2 y 5 delPDVSAMDP03S01.

Paso 4. Obtenga la distancia mnima permisible entre NBBL y el fondo del tambor.

Se supone que el tambor tendr un interruptor y/o alarma de nivel bajobajo. Si no es el caso, estaramos hablando de hNBL. Esta distancia, hNBBL, se obtiene con la informacin del aparte 4.3.6.

Paso 5. Calcule la velocidad permisible del flujo de vapor.

Usar la Ec. (11) (Ver aparte 4.2).

Paso 6. Calcule el rea vertical requerida (Av), para el flujo de vapor por encima de NAAL.

El rea vertical para el flujo de vapor Av, por encima del NAAL, requerida para satisfacer los criterios de velocidad permisible, se calcula con la Ec. (12) (Ver aparte 4.2).

Debe tomarse en cuenta que, si se tiene flujo dividido de la alimentacin, el flujo volumtrico de gas a usar ser la mitad de lo alimentado.

Paso 7. Dimensionamiento del tambor separador horizontal.

El estimado del tamao ptimo del tambor es un procedimiento de tanteo para tambores horizontales. Primero, se supone un tamao de tambor, luego se verifica si el tambor es adecuado para el servicio. Este procedimiento se debera repetir hasta que se optimice el tamao del tambor, ya que el objetivo es disear el tambor ms pequeo adecuado para el servicio

a.Calcular el volumen de retencin entre el NAAL y el NBBL (Vr)

a.1. El volumen de retencin de operacin de lquido, entre el NAL y el NBL, se obtiene multiplicando el flujo de alimentacin lquida por el tiempo de retencin (Ec (17)):

Vr1 = QL x trEc. (17)

a.2. El volumen de retencin de lquido por tiempo de respuesta del operador al accionarse una alarma (sea de alta o sea de baja), entre el NAAL y el NAL (o entre NBBL y NBL), se obtiene multiplicando el flujo de alimentacin lquida por el tiempo de respuesta supuesto, el cual es 5 min (300 s), desde NAL hasta NAAL, y 5 min ms (300 s), desde NBL hasta NBBL (Ver Fig. 11.) (Ec (18)):

Vr2 = QL x (600s)Ec. (18)




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En el caso que no se tengan Interruptores y/o alarmas de NBBL yNAAL, este volumen adicional es nulo.

a.3. El volumen de retencin mximo de lquido, (Vr), entre el NAAL y elNBBL, se obtiene sumando los dos volmenes anteriores (Ec (19)):

Vr = Vr1 x Vr2Ec. (19)

Primer Tanteo

b.Asumir un valor inicial de la relacin F24 Leff/D, donde Leff es la longitud efectiva de operacin, es decir, la requerida para que el proceso de separacin se cumpla, la cual vara segn la presin de operacin en los siguientes rangos. De acuerdo al criterio del diseador, ste puede aproximar la longitud efectiva a la longitud tangentetangente.

P < 250 psig1.5 < F24Leff/D < 3.0250 < P< 5003.0 < F24Leff/D 5004.0 < F24Leff/D < 6.0

c.Asumir un dimetro y a partir de la relacin F24 Leff/D calcular la longitud.

d.Calcule el rea vertical entre el NBBL y el NAAL (ANBBLNAAL).

d.1. El rea vertical entre el NBBL y el NAAL se obtiene dividiendo el volumen de retencin (Vr) entre la longitud (Leff) (Ec (20)).

ANBBLNAAL = Vr/LeffEc. (20)

e.Calcule el rea fraccional (A1*) de la seccin transversal localizada entre el fondo del tambor y el NBBL(AfonNBBL), a la altura del NBBL (hNBBL).

e.1. El trmino rea fraccional se usar genricamente como la razn de una rea transversal sobre el rea transversal total del tambor horizontal.

e.2. Para calcular el rea fraccional de la seccin transversal (A1*), se utiliza la Tabla 5 en donde con el valor de R1*= hNBBL/D se lee el valor correspondiente a A1*.

e.3. (Nota: La Tabla 5 se usar para todos los clculos subsiguientes del dimetro de tambor y del rea de la seccin transversal).

e.4. El trmino altura fraccional se usar genricamente como la razn de una altura sobre el dimetro del tambor horizontal.




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f.Calcule el rea vertical entre el NBBL y el fondo del tambor (AfonNBBL).

Esta rea se calcula multiplicando el rea fraccional de la seccin transversal A1* por el rea del tambor (Ecs (21), (22)):

2ATAMB = v/4 x {D/F24)

Ec. (21)

AfonNBBL = A*

TAMB

1 x A

Ec. (22)

g.Calcule el rea vertical disponible para el flujo de vapor.

El rea de seccin transversal vertical disponible para este flujo, AVD, es (Ec (23)):

AVD = ATAMB {AfonNBBL + ANBBLNAAL)Ec. (23)

h.Comparar el valor obtenido del rea requerida (Av) con el rea disponible para el flujo de vapor (AVD ).

Si Av es igual a AVD, el dimetro asumido en el paso 7b es correcto. Si AVD es significantemente mayor que Av, el tamao de tambor que se supuso es demasiado grande para el servicio, y si AVD es significativamente menor que Av, el tamao de tambor que se supuso es demasiado pequeo.

Siguientes Tanteos

De acuerdo a lo expresado en el aparte h, se debe repetir el procedimiento desde7b con un valor de dimetro mayor o menor segn sea el caso, hasta encontrar el valor para el dimetro ptimo, cuando se obtenga tal dimetro, redondear al dimetro comercial, por arriba, ms cercano. Al lograr esto, se obtendr la longitud de operacin o longitud efectiva del tambor (Leff).

Paso 8. Calcule el rea vertical real de lquido entre NAAL y NBBL.

El rea vertical real se obtiene dividiendo el volumen de retencin mximo (Vr) por la longitud efectiva del tambor (Leff) (Ec (24)):

ANBBLNAAL = Vr / LeffEc. (24) Debe recordarse que Vr fue calculado en el paso 7.




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Paso 9. Calcule el rea vertical de lquido requerida entre el fondo del recipiente y NAAL (AfonNAAL).Esta rea se obtiene sumando el rea vertical entre el NBBL y el fondo (AfonNBBL)y el rea vertical entre el NBBL y el NAAL (ANBBLNAAL) (Ec (25)):

AfonNAAL = AfonNBBL + ANBBLNAALEc. (25)

adems, se puede calcular el rea fraccional correspondiente (A2*) (Ec (41)) A2 * = AfonNAAL / ATAMBEc. (41)Debe recordarse que AfonNBBL fue calculado dentro de los tanteos realizados en el paso 7, y actualizado cuando se obtudo el dimetro correcto.

Paso 10. Calcule la distancia vertical entre el fondo del tambor y el NAAL (hfon NAAL).La distancia vertical entre el fondo del tambor y el NAAL es (Ec (26)):

hfonNALL = R2 * x DEc. (26)

Donde R2* se calcula a partir de la Tabla 5 con el valor de A2*, calculado en el paso9.

(Nota: si A2* es mayor que 0.5, la Tabla 5 deber usarse de la siguiente manera:

a.Sea A* = 1A2*b.Leer en la Tabla 5, R* como el valor correspondiente a A*c.R2* = 1R*Ejemplo:

d.A2* = 0.748e.A* = 1.0.748 = 0.252 f.R* = 0.3g.R2* = 10.3 = 0.7)

Paso 11. Calcule otras reas y distancias verticales dentro del tambor.

El rea vertical entre el NBBL y NBL(ANBBLNBL), corresponde al volumen de lquido de cinco minutos (300 s), de tiempo de residencia del lquido, dividido por Leff (Ec (46)):

ANBBLNBL = QL x (300) / LeffEc. (46)




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El rea vertical entre el NAAL y NAL(ANAALNAL), es igual a ANBBLNBL (Ec (47)): ANAALNAL = ANBBLNBLEc. (47)

El rea vertical entre el NAL y NBL(ANALNBL), corresponde al volumen de operacin (Vr1) del lquido (calculado por la ecuacin (17), en el paso 7), dividido por Leff (Ec (48)):

ANAALNBL = Vr1 / LeffEc. (48) El rea vertical entre el fondo y NBL(AfonNBL), se obtiene por (Ec (49)):AfonNBL = AfonNBBL + ANBBLNBLEc. (49)

El rea vertical entre el fondo y NAL(AfonNAL), se obtiene por (Ec (50)): AfonNAL = AfonNBL + ANALNBLEc. (50)La distancia vertical entre el fondo del tambor y el NBL es (Ec (51)):

hfonNBL = R3 * x DEc. (51)

Donde R3* se calcula a partir de la Tabla 5 con el valor de A3*= AfonNBL / ATAMB. La distancia vertical entre el fondo del tambor y el NAL es (Ec (51)):

hfonNAL = R4 * x DEc. (51) Donde R4* se calcula a partir de la Tabla 5 con el valor de A4*= AfonNAL / ATAMB. Paso 12. Dimensionamiento de la boquilla de entrada.a.Estimacin del dimetro de la boquilla (dp)Si no se tiene el dimetro de la tubera de entrada, y la aplicacin exige tener flujo bifsico anular, de acuerdo a lo expresado en el aparte 4.5, seguir lo indicado en PDVSAMDP(Pendiente) (Consultar con MDP versin 1986, seccin 14D), para obtener un dimetro que produzca flujo anular a la entrada del recipiente. En la especificacin de proceso del recipiente, se deber exigir que la tubera de entrada a este tambor tenga el dimetro aqu obtenido, en una distancia de al menos cinco dimetros de boquilla medidos desde la brida de la boquilla de entrada.Si no se tiene el dimetro de la tubera de entrada, y la aplicacin no exige tener flujo bifsico anular, de acuerdo a lo expresado en el aparte 4.5, usar la tabla mostrada en dicho aparte para estimar el dimetro de la boquilla de entrada.




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b.Calcule la velocidad real de la mezcla a la entrada Vs (en el caso que an no se conozca) (Ec (27))

Vs =

F20 4 QM

pv d2

Ec. (27)

c.Chequee el criterio de mxima velocidad en la boquilla, de acuerdo a lo presentado en el aparte 4.4, ecuaciones (2a) hasta (2f).En caso que la boquilla seleccionada requiera de un distribuidor en T con ranuras, disee el distribuidor de acuerdo a lo presentado en el aparte 4.7.2

Paso 13. Dimensionamiento de las boquillas de salida del gas y lquido.

Usar las recomendaciones de la tabla presentada en el aparte 4.5

Paso 14. Clculo de la longitud tangente a tangente del tambor.

Conociendo el tamao de la(s) boquilla(s) de entrada y de salida de gas, se tiene que la longitud tangente a tangente del tambor (L) es la suma, en unidades consistentes, de Leff y todos los tamaos nominales de las boquillas de entrada y de salida de gas, ms tolerancias mecnicas de construccin.

Paso 15. Diseo de la malla separadora de gotas.

a.Clculo del rea de la malla.Si el caso bajo estudio pertenece a alguno de los servicios especficos presentados en la Tabla 1 (junto con las recomendaciones de los apartes4.6.2 y 4.6.3), tomar de all el valor de la velocidad permisible del vapor. Si este no es el caso, seguir las recomendaciones presentadas en los apartes 4.6.2 y 4.6.3. Conociendo el criterio a emplear, calcular la velocidad permisible de gas, VV,, como un porcentaje de la velocidadcrtica. Luego, obtener el rea requerida de malla con la Ec (28):

AMalla = QV / VVEc. (28)

b.Seleccione el espesor y densidad de la malla, segn los criterios de diseo ya seleccionados.c.Clculo del ancho de la malla cuadrada (aMalla) (Ec (29)):

aMalla = F25 {AMalla)

1/2

Ec. (29)

d.Clculo de la distancia mnima permisible ho entre el tope de la malla y la boquilla de salida del gas: usar la Ec.(5a), en el aparte 4.6.4




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e.Calcule la distancia vertical disponible entre el fondo de la malla y NAAL (hMallaNAAL) (Ec (30)):hMallaNAAL = D {hfonNAAL)hoeMallaEc. (30) Nota: el hMallaNAAL mnimo requerido en de 300 mm (12 pulg), paraprevenir un salpiqueo excesivo en la malla.

f.Verifique si el espacio de vapor es adecuado para montar una malla:Calcule la distancia de la cuerda disponible para instalar la malla, usando la Tabla 5 o directamente por medio de la siguiente ecuacin (Ec (31)):

Dh = D x sen [cos1 {1 2 ) x {DhMallaNAAL hfonNAAL )] Ec. (31)

Paso 16. Especificacin de rompevrtices.

Siguiendo las recomendaciones del aparte 4.7.3, escoger el tipo de rompevrtice y anexar el estndar PDVSA aplicable.

5.2Procedimiento de diseo para tambores separadores verticales

Favor ver Figuras 2. y/o 7., para orientacin y seguimiento de ciertas tolerancias de diseo, Figura 11. para identificacin de reas, alturas y niveles. (Ver nomenclatura en Seccin 6).

Paso 1. Informacin mnima requerida.

Ubicar la informacin mnima requerida segn la siguiente tabla.

InformacinVapor/gasLquido(s)General

DensidadXX

ViscosidadXX

Tensin SuperficialX

Flujo (msico ovolumtrico)XX

Presin de OperacinX

Temperatura de OperacinX

Material pegajoso?X

Arrastre de Slidos?X

Variaciones fuertes en el flujo de vapor/gas?X

Variaciones fuertes en el flujo de lquido(s)?X




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Paso 2. Defina el tipo de servicio.

De acuerdo a lo presentado en el aparte 4.1, identificar el tipo de servicio especfico segn lo presentado en la Tabla 1: si all se localiza el equipo, se tienen todos los criterios necesarios para ejecutar el diseo. En caso que no sea as, nconsultar detalladamente la informacin contenida en este documento.

Paso 3. Definicin de los criterios de diseo.

Si el servicio se encuentra entre los listados en la Tabla 1, localice en la misma los criterios de diseo para el servicio en cuestin, los criterios adicionales de diseo, la configuracin del tambor, el tiempo de residencia, el nmero de boquillas de entrada, la relacin L/D. En caso que no sea as, consultar detalladamente la informacin contenida en este documento y las secciones 4.6.1, 4.6.2 y 5. delPDVSAMDP03S01.

Paso 4. Calcule la altura mnima permisible entre NBBL y el fondo del tambor.

Se supone que el tambor tendr un interruptor y/o alarma de nivel bajobajo. si no es el caso, estaramos hablando de hNBL. Esta distancia, hNBBL, se calcula con la informacin del aparte 4.3.6.

Paso 5. Calcule la velocidad permisible del flujo de vapor.

Usar la Ec. (11) (Ver aparte 4.2).

Paso 6. Calcule el rea transversal requerida (AV), para el flujo de vapor y el dimetro del recipiente.

El rea transversal para el flujo de vapor AV, requerida para satisfacer los criterios de velocidad permisible, se calcula con la Ec. (12) (Ver aparte 4.2).

El dimetro se obtiene del valor de AV, (Ec (32)):

4 x AV

1/2

D'= F24 {v )

Ec. (32)

y luego se redondea al dimetro comercial, por arriba, ms cercano (D).

En el caso que el tambor tenga una malla separadora de gotas, el dimetro (D), aqu calculado, corresponde realmente al rea libre para flujo de vapor/gas que tiene la malla. Como es bien sabido, la malla ser soportada por un anillo que obstruye los bordes de la malla para efectos del flujo de vapor/gas. Por tanto, el dimetro del tambor con malla ser el valor calculado ms dos veces el ancho del anillo soporte, todo esto redondeado al tamao comercial, por arriba, ms cercano (D).




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Para informacin del ancho de dicho anillo de soporte, consultarPDVSAMID10603.2.306 (Separadores de malla metlica y soportes), p 4.

Paso 7. Calcule los volmenes de operacin y de emergencia.

Si el caso analizado est descrito en la Tabla 1, seguir las indicaciones sobre el volumen de operacin o tiempo de residencia; si no es el caso, seguir las recomendaciones del aparte 4.3.7. Si el tambor tiene NAAL y NBBL, usar 5 minutos de volumen de lquido entre NAL y NAAL, y 5 minutos ms entre NBL y NBBL.

El volumen de retencin de operacin de lquido, entre el NAL y el NBL, se obtiene multiplicando el flujo de alimentacin lquida por el tiempo de retencin (Ec (43)):

Vr1 = QL x trEc. (43)

El volumen de retencin de lquido por tiempo de respuesta del operador al accionarse una alarma (sea de alta o sea de baja), entre el NAAL y el NBBL, se obtiene multiplicando el flujo de alimentacin lquida por el tiempo de respuesta supuesto, el cual es 5 min (300 s), desde NAL hasta NAAL, y 5 min ms (300 s), desde NBL hasta NBBL (Ver Fig.11.) (Ec (44)):Vr2 = QL x (600s)Ec. (43) En el caso que no se tengan interruptores y/o alarmas de NBBL y NAAL, estevolumen adicional es nulo.

El volumen de retencin mximo de lquido, (Vr), entre el NAAL y el NBBL, se obtiene sumando los dos volmenes anteriores (Ec (45)):

Vr = Vr1 + Vr2Ec. (45)

Paso 8. Calcule la altura de lquido entre NAAL y NBBL.

Conocido Vr, la altura de lquido entre NAAL y NBBL (hNBBL NAAL), es (Ec (33)):

hNBBLNAAL = Vr / {v {D/F25)

2/4)Ec. (33)

Paso 9. Calcule la altura desde el fondo del tambor y el NAAL (hfon NAAL).La distancia vertical entre el fondo del tambor y el NAAL es (Ec (34)):

hfonNAAL = hNBBLNAAL + hNBBLEc. (34)




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Paso 10. Fije la altura desde NAAL hasta la boquilla de entrada (hNAAL boq).En el caso de tambores verticales con entrada tangencial (Ver Fig. 7.) (Ec (35)):

hNAALboq = D + 150mm (6)Ec. (35) En el caso de tambores verticales sin entrada tangencial (Ver Fig. 2.) (Ec (36)):hNAALboq = dpEc. (36)

Ver paso siguiente para clculo de dp.

Paso 11. Calcule la boquilla de entrada (dp).Si es un tambor vertical con entrada tangencial, usar la ecuacin (3), del aparte 4.4, subseccin 3, para calcular Vs: de aqu se obtendra el tamao de la boquilla de entrada.

Lo siguiente aplica solamente a tambores verticales sin entrada tangencial.

a.Si no se tiene el dimetro de la tubera de entrada, y la aplicacin exige tener flujo bifsico anular, de acuerdo a lo expresado en el aparte 4.5, seguir lo indicado en PDVSAMDP(Pendiente) (Consutar MDP versin1986, seccin 14D), para obtener un dimetro que produzca flujo anulara la entrada del recipiente. En la especificacin de proceso del recipiente, se deber exigir que la tubera de entrada a este tambor deber tener el dimetro aqu obtenido, en una distancia de al menos cinco dimetros de boquilla medidos desde la brida de la boquilla de entrada.b. Si no se tiene el dimetro de la tubera de entrada, y la aplicacin no exige tener flujo bifsico anular, de acuerdo a lo expresado en el aparte 4.5, usar la tabla mostrada en dicho aparte para estimar el dimetro de la boquilla de entrada.c.Calcule la velocidad real de la mezcla a la entrada Vs, (en el caso que an no se conozca) (Ec (42))

Vs =

F20 4 QM

pv d2

Ec. (42)

d.Chequee el criterio de mxima velocidad en la boquilla, de acuerdo a lo presentado en el aparte 4.4, ecuaciones (2a) hasta (2f).

En caso que la boquilla seleccionada requiera de un distribuidor en T con ranuras, disee el distribuidor de acuerdo a lo presentado en el aparte4.7.2




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Paso 12. Calcule las boquillas de salida del gas y lquido.

Usar las recomendaciones de la tabla presentada en el aparte 4.5

Paso 13. Fije la altura desde la boquilla de entrada y la Malla la lnea tangente superior ( hboqMalla o hboqtan ).

Para el caso de tambores verticales con entrada tangencial horizontal, usar un mnimo de 1200 mm (aprox. 4 pies), entre la boquilla de entrada y la lnea tangente superior ( hboqtan ).

Para el caso de tambores verticales sin entrada tangencial horizontal y sin malla, usar un mnimo de 920 mm (aprox. 3.0 pies), o 0.5 veces el dimetro del tambor (lo que sea mayor), entre la boquilla de entrada y la lnea tangente superior ( hboqtan ).Para el caso de tambores verticales sin entrada tangencial horizontal y con malla, usar un mnimo de 610 mm (aprox. 2 pies), o 0.5 veces el dimetro del tambor (lo que sea mayor), entre la boquilla de entrada y el fondo de la malla ( hboqMalla ).

Paso 14. Diseo de la malla separadora de gotas.

Esta parte no aplica para tambores separadores con boquilla tangencial:

a.Clculo del rea de la malla.

En el paso 6 ya se calcul el rea de flujo libre de la malla que, para todos los efectos, es el rea de la malla

b.Seleccione el espesor( eMalla ) y densidad de la malla, segn los criterios de diseo ya seleccionados.

c.Clculo del dimetro de la malla redonda (DMalla): De acuerdo a lo mostrado en el paso 6(Ec (37)):

DMalla = D'Ec. (37)

Paso 15. Clculo de la distancia mnima permisible ho entre el tope de la malla y la lnea tangente superior.

Usar lo indicado en el aparte 4.6.4.

Paso 16. Clculo de la altura efectiva de separacin del tambor.

Para el caso de tambores verticales sin entradas tangenciales horizontales y con malla, se tiene que la altura efectiva de separacin del tambor (Leff) es (Ec (38)):




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.Men PrincipalIndice manualIndice volumenIndice normaLeff = {hfonNAAL + hNAALboq + dp + hMalla + eMalla + ho)/F24Ec. (38) Para el caso de tambores verticales sin entradas tangenciales horizontales y sinmalla, se tiene que la altura efectiva de separacin del tambor (Leff) es (Ec (39)): Leff = {hfonNAAL + hNAALboq + dp + hboqtan)/F24Ec. (39)Para el caso de tambores verticales con entradas tangenciales horizontales, se tiene que la altura efectiva de separacin del tambor (Leff) es (Ec (40)):

Leff = {hfonNAAL + hNAALboq + dp + hboqtan)/F24Ec. (40) Debe recordarse que la altura real del recipiente sumar a esta altura efectiva,todas las tolerancias de construccin necesarias.

Paso 17. Especificacin de rompevrtices.

Siguiendo las recomendaciones del aparte 4.7.3, escoger el tipo de rompevrtice y anexar el estndar PDVSA aplicable.




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6NOMENCLATURA

En unidades SI


AfonNBBL = Area vertical entre el NBBL y el fondo deltambor, para tambores horizontales.AMALLA = Area requerida de malla separadora de gotas.ANAALNAL = Area vertical entre el NAAL y el NAL, para tambores horizontales.ANALNBL = Area vertical entre el NAL y el NBL, para tambores horizontales.ANBBLNAAL = Area vertical entre el NBBL y el NAAL, para tambores horizontales.ANBBLNBL = Area vertical entre el NBBL y NBL, para tambores horizontales.ATAMB = Area de seccin transversal para tambores horizontales.AV = Area de seccin transversal para el flujo de vapor.AVD = Area Vertical Disponible para el Flujo de Vapor.aran = Area de flujo de una ranura en el colector o distribuidor de gas.

m2 pie2

m2 pie2 m2 pie2 m2 pie2 m2 pie2 m2 pie2 m2 pie2 m2 pie2 m2 pie2 mm2 pulg2

D=Dimetro del tambor.mmpie

DMalla Dimetro de una malla circular, o lado ms largo de una malla rectangular.

mmpie

d=Dimetro de la gota.mmpulg dh =Dimetro del orificio.mmpulgdo =Dimetro de la boquilla de salida.mmpulg

dp = Dimetro de boquilla o tubo de entrada.eMalla = Espesor de la malla separadora de gotas.f= Factor de disipacin de la velocidad del chorro (jet). Como se muestra en la Figura 6., f es una funcin de la distancia X (la cual es la distancia entre la boquilla de entrada y la superficie de choque), y del dimetro de la boquilla de entrada dp.

mmpulg mmpulg Adimensional




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En unidades SI


He = Altura efectiva del cicln. Esta es la distancia del tope de la boquilla de entrada a la superficie del lquido.h= Distancia del fondo entre la boquilla de entrada y el nivel alto alto del lquido (NAAL).hboqMalla = Distancia entre la boquilla de entrada y el fondo de la malla.hboqtan = Distancia entre la boquilla de entrada y la lnea tangente superior.hfon NAL = Distancia vertical entre el fondo del tambor y el NAL.hfon NAAL = Distancia vertical entre el fondo del tambor y el NAAL.hfon NBL = Distancia vertical entre el fondo del tambor y el NBL.hMallaNAAL = Distancia vertical disponible entre el fondo de la malla y NAAL.hNAAL boq = Altura desde NAAL hasta la boquilla de entrada.hNBBL = Altura mnima desde el nivel bajo bajo de lquido hasta la boquilla de salida de lquido

mm pie mm pulgmm pulg mm pulg mm pulg mm pulg mm pulg mm pulg mm pulg mm pulg

hNBBL NAAL =Altura de lquido entre NAAL y NBBL.mmpulg

ho = Distancia mnima permisible entre tope de la malla y la boquilla de salida del gas (o al borde cercano de la ranura en los colect

Separadores Liquido Vapor

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