SISTEMAS Y EQUIPOS PARA SEPARACIÓN, TRATAMIENTO Y ACONDICIONAMIENTO DEL AGUA DE PRODUCCIÓN

INTRODUCCION

A continuación presentaremos una breve descripción de los mecanismos sistemas y equipos que se utilizan para la separación

Tratamiento y acondicionamiento del agua de producción, dando a conocer la importancia de cada equipo y el funcionamiento de cada equipo con sus respectivos factores que se deben tener en cuenta para el buen funcionamiento de cada equipo.

SISTEMAS Y EQUIPOS PARA SEPARACIÓN, TRATAMIENTO Y ACONDICIONAMIENTO DEL AGUA DE PRODUCCIÓN

A continuación se presenta una detallada descripción de los mecanismos de separación involucrados en cada uno de los equipos utilizados para el tratamiento de aguas, entre los cuales se puede encontrar la coalescencia, dispersión, separación gravitacional y flotación, en donde estos dos últimos son la base principal del funcionamiento de los equipos.

PROCESOS FÍSICOS

Separación Gravitacional. En los equipos de tratamiento de agua se utiliza esencialmente la fuerza de gravedad para separar las gotas de aceite de la fase continua agua. Las gotas de aceite empiezan a ser más livianas que el volumen de agua que los está desplazando y está ejerciendo sobre ellas una fuerza de bonanza. A este movimiento ascendente se opone la fuerza de fricción debida a la fase continua agua. Cuando las dos fuerzas son iguales, se logra una velocidad constante de modo que se puede calcular por la ley de Stokes:

Ley de Stokes:

A partir de la ecuación anterior se puede deducir:

- A mayor diámetro de partícula del aceite mayor velocidad de ascenso a superficie, por lo tanto se hace más fácil su remoción.

- Entre mayor API del crudo, es decir un aceite más liviano, la diferencia de gravedades específicas se hace más grande, por lo tanto el agua es más fácil de tratar.

- A mayor temperatura, disminuye la viscosidad del agua, y aumenta la velocidad ascendente. Por lo tanto a altas temperaturas es más sencillo el tratamiento del agua.

- Si el diámetro de partícula no se encuentra disponible, se puede asumir un diámetro de partícula de 150 μm.

Dispersión.

Cuando hay suficiente energía cinética no sólo para levantar las gotas de aceite sino para hacerlas oscilar, éstas se volverán inestables (se dispersarán) debido a la diferencia de tensión superficial entre una sola gota y dos gotas que se han agrupado. En el mismo instante en que ocurre este proceso, el movimiento de pequeñas partículas de aceite está causando coalescencia. Debido a lo anterior se tendría que definir estáticamente una medida máxima de gota de aceite para una energía dada por una unidad de masa y tiempo, en la cual la tasa de fusión es igual a la tasa de dispersión.

Se puede establecer una relación para el tamaño máximo de partícula que pueda estar en equilibrio usando la ecuación dada por Hinze:

Por la anterior ecuación se puede decir que entre mayor sea la caída de presión, menor será el diámetro máximo de la gota de aceite. Esto quiere decir que a mayor caída de presión ocurrida en una pequeña distancia a través del estrangulador, válvulas de control, desarenadores, etc., da como resultado gotas más pequeñas. De la experiencia se puede tomar, para propósitos de diseño, que aún cuando ocurran grandes pérdidas de presión todas las gotas de diámetro mayor que el máximo pueden dispersarse instantáneamente.

A mayor tiempo de residencia mayor diámetro máximo de la gota de aceite, por lo tanto las gotas tienen mayor tendencia a coalescer.

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