Ingeniería de Petróleos · 2020
Desarrollo de material didáctico para asistir el diseño y simulación de operaciones básicas de procesos en plantas de gas
Este proyecto pretende desarrollar un libro digital didáctico enfocado en las operaciones básicas de procesos de plantas de gas cuyo libro servirá para tener los conocimientos teóricos requeridos en la elaboración de casos de estudios o simulación. Para lograr este objetivo este libro cuenta con Figuras, Figuras, y ejemplos prácticos que evidencian el diseño y el proceso detallado de estas operaciones. La manera en la que están estructurados estos textos digitales es para que el estudiante pueda seguir un camino efectivo, conciso y detallado en el diseño y aplicación de las operaciones básicas de una planta de gas y así adquirir el conocimiento con mayor facilidad obteniendo la información exacta y puntual. Con el fin de ayudar al entendimiento y comprensión de estos temas cada texto digital cuenta con ejemplos a condiciones reales de operación, con el fin de que el aprendiz pueda ver de manera práctica como se realizan los procesos de selección de separadores, compresores e intercambiadores de calor y también para poder obtener los criterios básicos de selección de acuerdo con la operación que se esté realizando. Finalmente los resultados están evidenciados en 6 libros digitales que comprenden cada uno de los temas de las operaciones básicas en una planta de gas tales como compresión, separación bifásica, separación trifásica, transferencia de calor, Tipos de intercambiadores de calor y comportamiento cualitativo de fases.
Texto completo 365 páginas con texto
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Contenido
- Introducciónp. 22
- 1. Objetivosp. 24
- 1.1 Objetivo generalp. 24
- 1.2 Objetivos específicosp. 24
- 2. Generalidades de un libro digitalp. 25
- 2.1 ¿Que es un libro digital?p. 25
- 2.2 Uso de libros digitalesp. 29
- 2.3 Libros electrónicos a nivel económicop. 31
- 2.4 Los libros electrónicos en la universidadp. 35
- 2.5 El futuro de los libros digitalesp. 40
- 2.6 Creación de libros digitalesp. 42
- 3. Revisión bibliográfica de las operaciones básicas de proceso en una planta de gasp. 47
- 3.1 Casos de estudiop. 48
- 4. Comportamiento cualitativo de fasesp. 20
- 4.1 Generalidades del comportamiento de fasesp. 48
- 4.2 Sistemas de un solo componentep. 50
- 4.2.1 Figura P-T para una sustancia purap. 52
- Figura 5. Diagrama P-T para un sistema de un solo componentep. 53
- 4.3 Sistemas multicomponentesp. 56
- 4.3.1 Efecto de la composiciónp. 61
- 4.3.2 Efecto de caracterización C7 +p. 63
- 4.3.3 Efecto de impurezasp. 64
- 4.4 Aplicaciones de la envolvente de fasesp. 65
- 4.4.1 Comportamiento del reservoriop. 65
- 4.4.2 Bombeo de líquidosp. 69
- 4.4.3 Procesos de refrigeraciónp. 72
- 4.4.4 Operación cerca de la región críticap. 74
- 4.4.5 Sugerencias prácticasp. 75
- 4.5 Regla de la fase de gibbsp. 76
- 4.6 Predicción sobre envolvente de fasep. 78
- 4.6.1 Temperatura cricondentermica y presión cricondenbaricap. 78
- 4.6.2 Temperatura y presión criticap. 79
- 5. Separación bifásicap. 83
- 5.1 Generalidades de separadoresp. 83
- 5.2 Componentes de un separadorp. 86
- 5.3 Principios de separaciónp. 90
- 5.3.1 Ejemplo 1p. 95
- 5.3.2 Separación gravitacionalp. 98
- 5.4 Tamaño del separadorp. 101
- 5.4.1 Uso del flujo másicop. 105
- 5.4.2 Ejemplo 2p. 108
- 5.4.3 Tiempo de retención de líquidosp. 111
- 6. Separación trifásicap. 114
- 6.1 Generalidades de separadores trifásicosp. 114
- 6.1.1 Ejemplo 1p. 116
- 6.2 Tiempos de retenciónp. 118
- 6.3 Velocidad de asentamientop. 119
- 6.3.1 Ejemplo 2p. 123
- 6.4 Recipientes internosp. 125
- 6.4.1 Extractor de nieblap. 126
- 6.4.2 Separacion centrifugap. 132
- 6.4.3 Dispositivos internosp. 136
- 6.4.4 Boquillasp. 138
- 6.5 Limpieza de gasp. 140
- 6.6 Controlesp. 144
- 6.6.1 Generalidadesp. 144
- 6.6.2 Tiempo de residencia de líquidos y controlesp. 148
- 6.6.3 Control de separación trifásicap. 150
- 6.7 Resumenp. 20
- 7. Compresoresp. 157
- 7.1 Generalidades de los compresoresp. 157
- 7.2 Requerimientos de potencia del compresorp. 165
- 7.2.1. Uso de correlaciones de entalpia para obtener requerimientos de potenciap. 166
- 7.2.2 Factores de conversión útilesp. 171
- 7.2.3 Ejemplo 1p. 172
- 7.2.4. Calculo de potencia a partir de la integral P-Vp. 174
- 7.2.5 Ejemplo 2p. 177
- 7.2.6 Ejemplo 3p. 180
- 7.2.7 Ejemplo 4p. 181
- 7.2.8 Eficiencia isentropica vs eficiencia politropicap. 182
- 7.3 Compresor centrífugo y axialp. 183
- 7.3.1 Generalidades del compresor centrífugop. 183
- 7.3.2 Calculo de potencia del compresor centrífugop. 189
- 7.3.3 Numero de impulsores y velocidadp. 190
- 7.3.4 Ejemplo 5p. 194
- 7.3.5 Surge y Chokep. 198
- 7.3.6 Curvas Característicasp. 200
- 7.3.7 Generalidades de compresor axialp. 201
- 7.4 Compresores reciprocantes y de tornillo rotatoriop. 203
- 7.4.1 Generalidades del compresor reciprocantep. 203
- 7.4.2 Relación de compresión por etapap. 206
- 7.4.3. Eficiencia global "E"p. 212
- 7.4.4 Ejemplo 6p. 215
- 7.4.5. Eficiencia volumétricap. 217
- 7.4.6 Ejemplo 7p. 220
- 7.4.7 Cargas de varilla, pasador y bastidorp. 224
- 7.4.8 Consideraciones generalesp. 225
- 7.4.9 Generalidades del compresor de tornillo rotatoriop. 227
- 7.5 Compresores de gas multietapap. 233
- 7.5.1 Compresores de gas en seriep. 233
- 7.5.2 Teoría de relaciones de compresión iguales para compresores de gas en seriep. 234
- 7.5.3 Ejemplo 8p. 238
- 7.5.4 Ejemplo 9p. 240
- 7.5.6 Ejemplo 10p. 244
- 7.5.7 Regla de relaciones de compresión iguales para más de dos compresores en seriep. 246
- 8. Transferencia de calorp. 248
- 8.1 Mecanismos de transferencia de calorp. 249
- 8.2 Ecuaciones básicas de conducción y convecciónp. 250
- 8.2.1ΔT Efectivop. 252
- 8.2.2 Aproximaciónp. 255
- 8.3 Líquidos de vaporizaciónp. 256
- 8.4 balance de calor básicop. 259
- 8.4.1 Unidades de calorp. 259
- 8.4.2 Ejemplo 1p. 261
- 8.4.3 Ejemplo 2p. 266
- 8.5 Coeficiente global de transferencia de calorp. 266
- 8.5.1 Conductividad térmica de sólidosp. 269
- 8.5.2 Coeficientes de película del fluidop. 271
- 8.5.3 Propiedades del fluidop. 273
- 8.5.4 Efecto de la velocidadp. 276
- 8.5.5 Factores de ensuciamientop. 278
- 9. Tipos de Intercambiadores de calorp. 279
- 9.1 Generalidades de intercambiadores de tubos y corazap. 279
- 9.2 Factor de corrección de LMTDp. 288
- 9.2.1 Ejemplo 1p. 289
- 9.3 Colocación de fluidosp. 295
- 9.4 Estimación del diseño Mecánicop. 296
- 9.5 Intercambiadores compactosp. 299
- 9.5.1 Intercambiadores de placas y marcosp. 299
- 9.5.2 El factor Thetap. 302
- 9.5.3 Determinación de LMTDp. 302
- 9.5.4 Coeficientes de transferencia de calorp. 303
- 9.5.5 Caída de presiónp. 305
- 9.5.6 Corrosión / Ensuciamientop. 305
- 9.5.7 Consideraciones Generalesp. 305
- 9.6 Intercambiadores de aluminio brazadop. 307
- 9.6.1 Intercambiadores de aletas de placap. 307
- 9.7 Intercambiadores de calor de circuito impresop. 314
- 9.8 Intercambiadores de tubo en tubop. 317
- 9.9 Calentadores indirectosp. 321
- 9.10 Calentadores directosp. 323
- 9.10.1 Configuraciones comunes de calentadoresp. 328
- 9.10.2 Suministro de aire y extracción de gases de combustiónp. 331
- 9.10.3 Secciones radiantes y de convecciónp. 332
- 9.10.4 Quemadoresp. 333
- 9.10.5 Diseño de pilap. 336
- 9.11 Enfriadores aéreosp. 339
- 9.11.1 Cálculos de transferencia de calorp. 342
- 9.12 Enfriadores combinadosp. 358
- 9.13 Elección de intercambiadores de calorp. 359
- 10. Conclusionesp. 361
- 11. Recomendacionesp. 362
- Referencias bibliográficasp. 363
- Figura 1. Figura de producción de un librop. 33
- Figura 2. Estadísticas de ventas de libros digitales 2008-2016p. 34
- Figura 3. Requerimientos para comprar una colección de libros digitalesp. 39
- Figura 4. Diagrama P-V-T para un sistema de un único componentep. 51
- Figura 5. Diagrama P-T para un sistema de un solo componentep. 53
- Figura 6. Figura de presión de vapor para hidrocarburos de parafinicosp. 57
- punto de ebullición normalp. 58
- Figura 8. Diagrama T-P-x para un sistema C2-nC7p. 58
- Figura 9. Diagrama de fase típico para una mezcla de gases multicomponentep. 59
- retrogradop. 63
- Figura 12. Efecto del CO2 y el H2S en la envolvente de fase de un gas naturalp. 67
- Figura 13. Uso de la envolvente de fases en la predicción de reservoriosp. 68
- Figura 14. Envolventes de fases características para cuatro reservoriosp. 69
- Figura 15. Diagramas de fase y bombeop. 70
- Figura 16. Tuberías de alta presiónp. 71
- Figura 17. Efecto de la presión en el procesamiento del control de la temperatura de rocíop. 73
- Figura 18. Proceso de refrigeraciónp. 74
- Figura 19. Ejemplo de separador trifásicop. 86
- Figura 20. Separador verticalp. 88
- Figura 21. Separador horizontalp. 88
- Figura 22. Tipica distribucion de particulasp. 92
- Figura 23. Tipica distribucion de particulasp. 93
- Figura 24. Ejemplo de distribución de partícula en un separadorp. 96
- Figura 25. Viscosidad de una emulsion agua-aceitep. 116
- Figura 26. Ventana diseño generalizado para separadores primariosp. 120
- Figura 27. Datos ejemplo 2p. 123
- Figura 28. Factor de corrección para separación líquido – líquidop. 125
- Figura 29. Single pocket vanep. 127
- Figura 30. Double pocket vanep. 127
- Figura 31. Ejemplos de extractores de nieblap. 132
- Figura 32. Extractor de niebla centrifugop. 133
- Figura 33. Extractor de niebla axialp. 133
- Figura 34. Eficiencia efectiva de un extractor de niebla centrifugop. 135
- Figura 35. Tuberia medio-abierta internap. 136
- Figura 36. Dispositivo interno tipo paletap. 137
- Figura 37. Dispositivo interno tipo ciclonp. 137
- Figura 38. Diferentes tipos de dispositivos rompe-vórticesp. 139
- Figura 39. Figura de un separador vertical típicop. 142
- Figura 40. Figura de un separador horizontal típicop. 143
- Figura 41. Ejemplo de control de nivel Split-rangep. 146
- Figura 42. Ejemplo de control de nivel con bombap. 147
- Figura 43. Guía para control de volúmenes en un separadorp. 149
- Figura 44. Métodos de control para un separador trifásico (1)p. 152
- Figura 45. Métodos de control para un separador trifásico (2)p. 152
- Figura 46. Métodos de control para un separador trifásico (3)p. 153
- Figura 47. Métodos de control para un separador trifásico (4)p. 153
- Figura 48. Métodos de control para un separador trifásico (5)p. 154
- Figura 49. Métodos de control para un separador trifásico (6)p. 154
- Figura 50. Métodos de control para un separador trifásico (7)p. 155
- Figura 51. Separación trifásica horizontal con botap. 155
- Figura 52. Rango general de aplicaciones para compresoresp. 160
- Figura 53. Compresor centrifugo tipo barril. Single-shaft Centrifugal Compressorsp. 160
- Figura 54. Compresor reciprocante separablep. 162
- Figura 55. Compresor reciprocante tipo integralp. 163
- Figura 56. Compresor tornillo rotatoriop. 164
- Figura 57. Rotor de tornillo doblep. 165
- Figura 58. Representación compresión por etapasp. 168
- entre 0.65 – 0.75p. 169
- Figura 60. Relación entre eficiencia isentropica y politropicap. 183
- Figura 61. Carcasa dividida horizontalmente de un compresor centrífugop. 185
- Figura 62. Carcasa dividida verticalmente de un compresor centrifugop. 186
- Figura 63. Impulsor abierto de palas hacia atrásp. 187
- Figura 64. Impulsor cerrado de palas hacia atrásp. 187
- Figura 65. Relación entre velocidad específica y diámetro para compresores centrífugosp. 189
- Figura 66. Pérdidas estimadas de sellado y rodamientos en compresores centrífugosp. 190
- Figura 67. Curva de rendimiento para un compresor centrífugop. 201
- Figura 68. Compresor Axialp. 201
- Figura 69. Compresor Centrífugo vs Axial multietapap. 203
- Figura 70. Eficiencia de compresor centrifugo vs axialp. 203
- Figura 71. Corte de un compresor reciprocantep. 204
- Figura 72. Comportamiento ideal de la curva PV de un compresor reciprocantep. 205
- Figura 73. Descripción del compresor reciprocante (1)p. 207
- Figura 74. Descripción del compresor reciprocante (2)p. 208
- Figura 75. Descripción del compresor reciprocante (3)p. 209
- Figura 76. Descripción del compresor reciprocante (4)p. 209
- Figura 77. Descripción del compresor reciprocante (5)p. 210
- Figura 78. Diseño típico de planta de compresión de dos etapasp. 211
- Figura 79. Válvula de compresor reciprocantep. 213
- Figura 80. Eficiencia general para compresores reciprocantes de airep. 213
- Figura 81. Corrección de densidad relativa del gas para la figura 57p. 214
- Figura 82. Cuadro de características de un compresorp. 225
- Figura 83. Diagrama P-V de un compresor rotatoriop. 228