ECOFLOCS

SECTOR TECNOLÓGICO

Esta invención está relacionada con un equipo compacto de flotación de grasas y aceites utilizado en el tratamiento de aguas aceitosas provenientes de facilidades petroleras en tierra o mar abierto (Onshore / Offshore) u otras industrias. El equipo estará presente en los procesos donde se genere la necesidad de tratar agua o donde los sistemas instalados no sean suficientes para llevar a cabo dicho tratamiento; o en caso de presentarse una emergencia y no operen los equipos de tratamiento de agua ya instalados.

ESTADO DE LA TÉCNICA

La tecnología de flotación se fundamenta en aumentar la diferencia de densidades de los fluidos tratados para su segregación. Esto se logra mediante aire o gas que se usa para generar burbujas que entran en el sistema y se adhieren a las gotas de aceite, sólidos suspendidos y otros contaminantes generando la diferencia de densidades y la separación. Las burbujas se pueden generar bajo los principios de aire/gas disuelto o aire/gas inducido. Flotación por Aire/Gas Inducido (IAF/IGF): El líquido a tratar es forzado a atravesar una comente de burbujas de aire/gas generadas mecánica o hidráulicamente, generando alta turbulencia en el sistema. El tamaño de las burbujas varía aproximadamente entre 100 - 1000 mieras. Flotación por Aire/Gas Disuelto (DAF/DGF):

Un porcentaje del efluente del tanque de flotación es recirculado a un tanque de saturación externo donde se disuelve aire/gas bajo presión, para luego ser mezclado con el agua a tratar que va al tanque de flotación. La función del agua de reciclo es transportar el aire presurizado a la unidad de flotación. Una vez dentro de la unidad, la presión del aire/gas se libera produciéndose una dispersión de finas burbujas de aire de tamaños aproximados entre 10-100 mieras.

El principio tecnológico de flotación surgió a principios del siglo XX como una solución al tratamiento de aguas residuales, dando como resultado el desarrollo de los primeros sistemas de Separación por flotación con aire disuelto en estanques abiertos. Posteriormente, a principios de los años 30 surgieron los primeros sistemas de flotación por aire inducido, al mismo tiempo que los sistemas de flotación por aire disuelto empezaron a utilizar tanques con una o múltiples etapas para industrias de papel, minería y alimentos. En la década de los 60 se desarrollaron los sistemas de flotación por gas inducido para las industrias del Petróleo y Petroquímica, usando los primeros tanques presurizados de múltiples etapas. En 1965 Wemco introdujo el concepto de flotación por gas auto inducido. En 1969 la compañía Wemco en asociación con Chevron Texaco adoptaron la primera técnica de gas inducido para el tratamiento secundario de aguas de producción en la industria del petróleo, desde entonces diferentes compañías a nivel global vienen mejorando y creando nuevos desarrollos tecnológicos en busca de optimizar los sistemas de flotación. En el caso de la industria del petróleo, la eficiencia del proceso de flotación depende de la diferencia de densidades de los líquidos, los contaminantes a ser removidos, el tamaño de las gotas de aceite y la temperatura. Actualmente los sistemas de flotación comerciales pueden alcanzar eficiencias mayores al 95% en la remoción de Grasas/Aceites y de Sólidos Suspendidos Totales (SST).

De acuerdo con Water Standard and Produced Water Society (2014), la distribución global de unidades instaladas para tratamiento de aguas en proyectos de EOR indica que el 15% de los proyectos a nivel global emplean unidades de Flotación por Gas Inducido (IGF), alrededor de 7% usa otro tipo de unidades de flotación y alrededor del 3% emplea unidades Compactas de Flotación (CFU). El 75% restante corresponde principalmente a Hidrociclones, Filtros de cáscara de nuez, y otros sistemas de filtración. Esta información permite evidenciar que esta tecnología ha sido ampliamente aplicada en el mundo como un producto desarrollado en su forma final con una participación de mercado del 25%. Actualmente de acuerdo con las necesidades se continúan desarrollando y sometiendo a pruebas nuevos modelos y productos basados en el mismo principio para evaluar su eficiencia y factibilidad comercial.

El documento a continuación divulga en general una tecnología de un sistema de flotación compacto por aire disuelto para el tratamiento de agua mediante múltiples tanques de flotación.

La patente KR1956379B1 hace referencia a un sistema de flotación por aire disuelto con múltiples tanques de flotación. Es empleado el proceso de floculación simple y el tanque de flotación de aire es incluido en múltiples etapas, de esta manera, se reduce el 20% o más del área existente del sistema de flotación por aire disuelto, el cual trata de un sistema de flotación por flotación múltiple por aire disuelto equipado con múltiples tanques de flotación, lo que minimiza la tasa de consumo de energía utilizando un depósito de floculación de mezcla manual del sistema. Es un sistema de flotación de aire disuelto (flotación de aire disuelto, DAF) que mezcla el agua y el coagulante donde incluye la sección de aglomeración, una unidad de separación y una línea de suministro de agua en circulación. En la sección de aglomeración se forma el floc; en la unidad de separación la microburbuja fluye a través de una boquilla equipada en la parte inferior; la cual se adhiere al floc. El aire se disuelve en la unidad de separación, en donde se incluyen múltiples tanques de flotación de aire disuelto en donde la microburbuja fluye a la superficie frontal, y en el lado posterior del tanque de flotación por aire disuelto, el aire atmosférico fluye en el cizallamiento de la bomba; el medidor de flujo de aire y la válvula para controlar dicho flujo se Instalan en la tubería de entrada haciendo pasar el aire atmosférico.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LOS DIBUJOS .Figura 1. Isometría equipo Ecoflocs.

Figura 2. Isometría sistema interno de boquillas.

Figura 3. Boquilla típica para producción de microburbujas. Figura 4. Canaletas para las corrientes sobrenadantes. Figura 5. Diagrama sistema de recirculación de agua.

DESCRIPCION GENERAL DE LA INVENCIÓN

Esta invención está relacionada con un equipo compacto de flotación de grasas y aceites utilizado en el tratamiento de aguas aceitosas provenientes de facilidades petroleras en tierra o mar abierto (Onshore / Offshore) u otras industrias. Esto se logra mediante aire o gas que se usa para generar burbujas que entran en el sistema y se adhieren a las gotas de aceite, sólidos suspendidos y otros contaminantes generando la diferencia de densidades y la separación. Las burbujas se pueden generar bajo los principios de aire/gas disuelto o aire/gas inducido. En el caso de la industria del petróleo, la eficiencia del proceso de flotación depende de la diferencia de densidades de los líquidos, los contaminantes a ser removidos, el tamaño de las gotas de aceite y la temperatura. Actualmente los sistemas de flotación comerciales pueden alcanzar eficiencias mayores al 95% en la remoción de Grasas/Aceites y de Sólidos Suspendidos Totales (SST). Por esta razón, el sistema ECOFLOCS el cual opera mediante el principio IAF/ IGF. Fue diseñado como equipo portátil para el tratamiento de agua de producción el cual corresponde a una etapa intermedia de tratamiento enfocada en el retiro de sólidos suspendidos y grasas, con el fin de cubrir la necesidad de tratar el agua en campos petroleros u otras industrias.

El equipo estará presente en los procesos donde se genere la necesidad de tratar agua y no se había detectado en el esquema inicial del proceso; o donde los sistemas instalados no sean suficientes para llevar a cabo dicho tratamiento; o en caso de presentarse una emergencia y no operen los equipos de tratamiento de agua ya instalados. En estos casos donde se hace necesaria una solución inmediata la tecnología ECOFLOCS con fácil transporte por vías nacionales y fácil acceso a campos petroleros u otras industrias entrará a cubrir las falencias ya mencionadas del proceso. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

El sistema ECOFLOCS es un equipo portátil diseñado acorde a la normativa nacional de transporte de la resolución 4100 del 2004; esto con el fin de garantizar su adecuado desplazamiento a las locaciones requeridas. Este equipo es ¡mplementado en el proceso de tratamiento de agua de producción enfocado en el retiro de sólidos suspendidos y grasas. Opera de manera similar a otros equipos de flotación por inducción de aire o gas ampliamente utilizados en la industria en donde se realiza un tratamiento fisicoquímico.

El proceso químico convencional, se da por la adición de productos químicos como coagulantes y floculantes, el coagulante actúa sobre lo coloides en suspensión los cuales son desestabilizados y como consecuencia atraídos entre sí formando grupos de partículas, que posteriormente el floculante aglomera aumentando su tamaño para que tengan características de flotabilidad. Sin embargo, con ECOFLOCS, la flotabilidad es inducida por la presencia de burbujas que han sido generadas con un bajo requerimiento de energía y que son distribuidas apropiadamente dentro del tanque de tratamiento. Esta flotación inducida reduce el costo por el uso de aditivos químicos.

Luego se tiene un proceso físico en el cual se retiran los flóculos formados en el agua gracias al flujo laminar garantizado en la celda de flotación, las condiciones hidráulicas de la unidad garantizan que se mantenga una velocidad de ascenso, para que se recolecten en la parte superior de la unidad. ECOFLOCS presenta ventajas: válvulas bajo costo de inversión, bajo costos de mantenimiento, bajo consumo de energía, alta eficiencia de remoción de grasas y sólidos suspendidos y su fácil transporte. Se destacan dos ventajas: 1) portabilidad y 2) capacidad nominal de tratamiento (tamaños 10K de 10.000 BWPD y 20K de 20.000 BWPD)

La tecnología ECOFLOCS es un equipo portátil que tiene por objeto la separación de sólidos suspendidos, grasa y aceite constituye un instrumento útil para afrontar el desafío en procesos de tratamiento integral de agua de producción, consiguiendo ser aplicado en campos de producción de crudo, gas y otras industrias mediante un buen funcionamiento del equipo bajo condiciones óptimas de operación logrando así satisfacer las expectativas y exigencias demandadas por la industria.

En la siguiente tabla se presentan las especificaciones que debe cumplir el agua de producción, estos parámetros de calidad fueron establecidos en la ingeniería conceptual del diseño del sistema ECOFLOCS.

A continuación, se logra observar la caracterización de la corriente de agua de producción a tratar en el equipo de flotación compacto ECOFLOCS.

Es de vital importancia caracterizar el gas natural o gas de manto que será utilizado en el equipo ECOFLOCS para así prevenir la oxigenación de agua cuando así se requiera en el proceso de tratamiento (por ejemplo, para procesos de inyección o reinyección de agua). Algunas de las propiedades a tener en cuenta se presentan a continuación (Tabla 3).

El equipo ECOFLOCS corresponde a un tanque que trabaja a presión atmosférica, diseñado para retirar el aceite y los sólidos en suspensión por medio de microburbujas (80 micrones de diámetro) de aire inducido con boquillas, con una eficiencia estimada del 90% para retiro de grasas y/o aceites y un 70% de la cantidad de sólidos suspendidos para que así los efluentes del sistema puedan continuar su curso normal dentro del proceso de disposición final de las corrientes tratadas. El equipo para su óptimo funcionamiento cuenta con un sistema de generación de burbujas, compuesto por un entramado de boquillas que están distribuidas de tal forma que cubra toda el área transversal del tanque y de esta forma se garantiza la flotación de sólidos suspendidos y el aceite que viene en la corriente de entrada y que consta de los siguientes elementos (Se relacionan con la figura 1):

La filosofía de operación del sistema ECOFLOCS, es el tratamiento integral de las comentes sobrenadantes provenientes de las celdas de flotación de sistemas de separadores de placas corrugadas, (conocida como CPI) o de sistemas de segregación de agua en los cuales se retira el crudo de forma masiva y los sólidos sedimentares, esto se realiza mediante la circulación de una corriente de agua a través del sistema de boquillas. En este sistema gracias al efecto Venturi crea un vacío el cual succiona gas, y es mezclado con la corriente de agua recirculada generando burbujas finamente distribuidas en la corriente del agua, las cuales favorecen la flotación del crudo y los sólidos suspendidos. La recirculación del agua se realiza tomando parte del efluente entre el 25% y el 30% del caudal de entrada, sin presurizar, en la zona de contacto, justamente antes de la entrada de flotación. La separación efectiva de los líquidos y sólidos del residuo, así como las concentraciones de los sólidos separados, depende de la generación suficiente de microburbujas de aire por unidad de sólidos y de la distribución normal del tamaño de burbuja con un tamaño menor (P10) de 80 micrones (μm).

Es importante resaltar que el tanque ECOFLOCS presenta las siguientes consideraciones de diseño:

• Una altura fija correspondiente a la altura requerida para la instalación de los internos del tanque (boquillas de succión, líneas de recirculación distribuidor de agua de entrada y red de distribución de gas o aire).

• Altura efectiva que corresponde a la altura requerida para el proceso de flotación.

• Altura total que corresponde al diámetro del tanque.

• El diseño del tanque ECOFLOCS cumple las normas bajo la sección 8 del código ASME para tanques de la industria petrolera de baja presión.

La generación del diseño del sistema de internos para la distribución de entrada del agua para el tanque ECOFLOCS, se basó en el principio de diseño de cabezales de tubería, que consiste en la relación de áreas por las cuales el fluido se desplaza por las líneas internas del tanque. La norma recomienda que el área de las líneas de entrada del fluido del tanque, deben ser menor o igual a la sumatoria de las áreas de los tubos distribuidores.

El sistema de los internos del tanque ECOFCLOS consta de 2 brazos para el agua de entrada y 2 brazos para la recirculación de agua junto con la inyección de aire y/o gas de generación de las burbujas a una velocidad máxima lineal máxima por los orificios de flujo de 3 ft/s.

La generación de burbujas tiene 2 brazos distribuidos simétricamente, los cuales están localizados en un nivel inferior al de los brazos de alimentación del agua al tanque, el principal objetivo de este distribuidor es de a través del agua recirculada y mediante el uso de las boquillas generar microburbujas quien mediante el efecto de bouyanza ayudan a la separación de las partículas sólidas y el aceite de la corriente de agua que se desea tratar, se deter4"de6 boquillas cada una con un requerimiento de aire o gas de inyección de 7,31 ft3/h, las boquillas de 1/2” o 3/4” de diámetro con una variación de presión de 15 Psig y caudal de 3.645 gal/min que cumple los requerimientos de succión. Debido a que las boquillas operan por efecto Venturi se debe garantizar un diferencial de presión suficiente que les permita generar el vacío adecuado para que se incorpore el gas a la corriente de agua y se produzcan las burbujas finamente dispersas que facilitan el efecto de flotación. Las boquillas inyectores funcionan bajo el principio del efecto Venturi, el cual consiste en la disminución de la presión y el aumento de la velocidad que experimenta un fluido al pasar por una zona de menor succión dentro de un ducto cerrado.

La diferenda de presión que se genera por el paso de fluido permite la suctión de una segunda corriente en el punto de menor área transversal, permitiendo la mezda de corrientes.

Para el diseño del sistema de tratamiento de agua ECOFLOCS, se utilizaron boquillas inyectores tipo Venturi de presión diferencial con aletas internas de mezcla de fabricante Mazzei, las cuales ha demostrado alta eficiencia en la industria y que para el diseño actual consta de los siguientes elementos (se relacionan en la figura 2):

Por medio de los cálculos realizados se concluye que las bombas a utilizar deben ser dimensionadas para presiones máximas de operación de 50 Psig para la recirculación y de 100 Psig debido a que las bombas a utilizar son de baja presión, condiciones de diseño y operación para el dimensionamiento del tanque (Tabla 6).

El manhole es un accesorio que sirve para el ingreso de personal para realizar inspección, mantenimiento entre otras actividades, para este accesorio se seleccionó un diámetro de

24’ operación dos sistemas de bombeo, el primero de ellos para recircular el 20% del caudal de trabajo, y el segundo para llevar el agua tratada hasta los cabezales de los filtros como se presenta en la figura 3 de una boquilla típica para producción de microburbujas en donde (1) se da la entrada del agua, (2) la succión del aire y (3) la salida de la mezcla de agua y el aire succionado para la generación del burbujeo.

El sistema de flotación compacto ECOFLOCS requiere para su operación un sistema de bombeo conformado por dos bombas centrífugas idénticas para el agua de recirculación para la generación de microburbujas que ayudan en la separación de las partículas sólidas y el aceite de la corriente de agua que se desea tratar.

Por otra parte es necesario para la operación continua un sistema de bombeo conformado por dos bombas centrífugas idénticas que se encargaran de llevar la corriente de agua tratada directamente a los cabezales de los filtros o de ser necesario a vertimiento. Es importante resaltar que dentro del esquema del correcto funcionamiento de ECOFLOCS, el sistema puede estar sujeto a diferentes demandas de caudales. Por tal motivo es importante estimar una zona confiable de operación para las bombas, recomendando así llevar hasta un 10% por encima de su punto de máxima eficiencia (BEP) y resaltando que de llevar la bomba más allá de este valor provocaría que su funcionamiento fuera inadecuado para los requisitos del sistema, ocasionando así cavitación y vibraciones además de un elevado consumo energético.

Otra limitación a tener en cuenta es el caudal mínimo continuo ya que el trabajar por debajo de este factor de fabricación podría ocasionar recirculación del fluido bombeado al interior de la bomba lo cual causa calentamiento en el fluido que puede llevar a un estado de cavitación y altas vibraciones. En la siguiente figura se observa la bomba de salida, está diseñada bajo especificaciones dadas durante el proceso para la salida del agua tratada en el equipo de flotación compacto ECOFLOCS. El sistema de control de ECOFLOCS, cuenta con instrumentación y equipos que mide y/o controlan las siguientes variables:

- Nivel - Presión - Flujo

- Velocidad En la medición de la variable de nivel se propuso en el diseño un equipo tipo paquete que está compuesto por un medidor de nivel visual tipo flotador, un medidor de onda guiada y 2 interruptores tipo magnético para alarma por alto alto y bajo bajo nivel.

En la variable de presión se propone en el diseño un medidor de presión manométrica para ser instalado en el tanque y en las tuberías de succión y descarga de recirculación y salida.

Para la medición de la variable de flujo se presenta un medidor tipo magnético para ser instalado en la ramificación de la línea de recirculación y para el control de esta variable se plantean válvulas de control con actuador eléctrico ubicados en las mismas líneas de tubería de los medidores FIT.

El control de la velocidad se hace en los motores de las bombas de salida a través de los variadores de frecuencia. Después de realizar la verificación, ajustes de la instrumentación, conexionado y estado de las válvulas manuales se inicia el protocolo para la puesta en marcha del sistema de flotación compacto ECOFLOCS.

El enanque del sistema se debe iniciar con el llenado del tanque hasta que este llegue al nivel de operación normal para el sistema ECOFLOCS. Al llegar al nivel de operación automáticamente el sistema envía el comando de encendido a uno de los variadores para que encienda la bomba asignada al variador que ha recibido el comando de encendido e inicie la salida de agua del tanque y paralelamente se enciendan las bombas de recirculación para permitir el paso de agua e iniciar con la producción de microburbujas para efectuar el proceso de separación de sólidos.

Es importante tener presente que al garantizar el control de nivel en la operación del tanque se asegura el correcto desnatado de trazas de aceite y sólidos flotantes. El tanque presentara alarmas por bajo y alarmas por alto nivel.

La recirculación funcionará de la siguiente manera; el control de la apertura y cierre de las válvulas de control estará dado por dos variables internas (La y Lb) generadas a partir del resultado de las ecuaciones programadas donde los datos de entrada son suministrados por los medidores de flujo.

El valor total del flujo de recirculación será una variable creada como F _total que será la suma del valor sensado por los 2 medidores de flujo.

Para establecer los valores de operación y garantizar la correcta operación del sistema se deben establecer rutinas de operación basadas en los datos establecidos previamente, adicional las rutinas deben garantizar una supervisión continua a los equipos de medición y control, a los equipos de potencia como bombas y variadores, y a las variables propias del proceso. Estas rutinas deben establecerse y ajustarse acorde al esquema de operación del campo o de la Industria donde se encuentre operando ECOFLOCS.

Tanto el gabinete de control como el gabinete de potencia tienen la opción de cambiar el estado de automático a manual. Este modo de operación se aplica para los siguientes casos:

Mantenimiento

Pruebas específicas en equipos Pruebas especificas en líneas de tubería Parada de emergencia

DIMENSIONAMIENTO DE LA BOMBA DE RECIRCULACION

Se requiere de un motor de 5 [hp] para accionar la bomba de recirculación.

DIMENSIONAMIENTO DE LA BOMBA DE SALIDA Se requiere de un motor de 30 [hp] para accionar la bomba.

CANALETAS PARA EL DESNATADO DEL EQUIPO

Para recoger las comentes sobrenadantes resultado del proceso de ECOFLOCS se construyen dos canaletas, las cuales se ubican a nivel de superficie del liquido al Interior del tanque, estas canaletas se encuentran conectadas entre ellas por sus extremos a un sello hidráulico que cumple la función de evitar el escape del aire hacia el exterior. una tubería de 2 [in] para realizar las conexiones de las canaletas con el exterior, y estas se conectan a su vez con una boquilla ubicada en la tapa de tanque ver (figura 5) canaletas para las corrientes sobrenadantes.

LOGICA NARRATIVA DE CONTROL DE NIVEL DEL TANQUE

El tanque ECOFLOCS cuenta con transmisor Indicador de nivel encargado de transmitir la señal que Indica el nivel del tanque y dependiendo del valor entregado por este Instrumento, se pueden generar 3 situaciones diferentes:

Primera Situación: el nivel del tanque se encuentra en el nivel de operación normal. El controlador enviara una señal al variador de frecuencia que se encuentre en funcionamiento y dará la orden de conservar la velocidad del motor de la bomba de nivel que se encuentre en operación.

Segunda Situación: el nivel del tanque aumenta hasta encender la alarma por alto nivel, la alarma es generada por el Interruptor de nivel alto-alto quien es el encargado de enviar la señal al controlador y este enviara una señal al variador de frecuencia que este fuera de operación para encender la bomba que se encuentre apagada y así poner en funcionamiento las dos bombas y aumentar la velocidad del motor de las dos bombas hasta conseguir que se reestablezca el nivel de operación normal del tanque. Cuando se reestablezca el nivel del tanque se apagará una bomba y el sistema continuara con su operación normal. Tercera Situación: el nivel del tanque disminuye hasta encender la alarma por bajo nivel, la alarma es generada por el Interruptor de nivel bajo-bajo este es el encargado de enviar la señal al controlador y a su vez este enviara una señal al variador de frecuencia que se encuentre en funcionamiento para disminuir la velocidad el motor de la bomba que se encuentre en operación. Y permitir un drenaje lento para reestablecer el nivel de operación normal del tanque.

El tanque tiene 2 Interruptores de nivel uno que enviara una señal de alarma por un nivel alto-alto y otro que enviara una señal de alarma por nivel bajo-bajo estos Interruptores se usan por seguridad del tanque de tal forma que al detectar un cambio de estado enviaran una señal de alarma al controlador y dependiendo del Interruptor que detecte el cambio de estado el controlador enviara una señal al variador de frecuencia que esté en funcionamiento y hará que aumente o disminuya la velocidad en las bombas.

Un transmisor de presión ubicado en la línea de succión de las bombas de nivel en caso de que se presente un bajo nivel de presión el cual hace referencia a un bajo nivel de flujo automáticamente el controlador enviara una señal al variador de frecuencia que se encuentre en operación que dará la orden de apagar el motor de la bomba que esté operando y proteger la Integridad de esta. A su vez en la línea de descarga de las bombas de nivel después de la válvula ON/OFF se encuentra un transmisor de presión que será el encargado de dar la alerta al controlador en caso que se presente una sobrepresión en la línea, este enviara la orden al variador de frecuencia que se encuentre en operación para apagar el motor de la bomba de nivel que esté en funcionamiento para evitar daños en las bombas de nivel se enviara la señal a la válvula on/off en estado de falla off o normalmente cerrado para cuando se presente la sobrepresión mencionada y aun la bomba tenga cabeza de presión por la presión del tanque esta se des energice y genere un cierre y protección la Integridad de las bombas de nivel.

LOGICA NARRATIVA DE CONTROL DE AGUA DE RECIRCULACIÓN

Dos transmisores Indicadores de presión dos transmisores Indicadores de flujo dos válvulas de control.

En la línea de succión de las bombas de recirculación se encuentra el transmisor de presión que al detectar una calda de presión menor a la requerida para operación automáticamente el controlador apagara la bomba de recirculación que se encuentre en funcionamiento en la línea de descarga de las bombas de recirculación se encuentra un segundo transmisor de presión que al detectar una presión mayor a la requerida para la operación, el controlador apagara la bomba de recirculación que se encuentre en funcionamiento.

La línea de descarga de la recirculación está dividida en 2 secciones que permiten el ingreso del agua de recirculación a dos distribuidores ubicados dentro del tanque, por esta razón cada línea cuenta con una válvula de control y con un transmisor indicador de flujo que permite la lectura de la cantidad de flujo que pasa por cada una de las líneas.

Para hacer que los tramos tengan la misma distribución de flujo se debe conocer el valor total del flujo en la línea principal de recirculación buscando asegurar una correcta distribución de flujo porcentaje de apertura o cierre de las válvulas de control set por un valor 0.5 donde según el resultado de la variable esta lleve la válvula a un porcentaje de apertura o cierre y así garantizar que se regula la misma cantidad de flujo para los tramos

LOGICA NARRATIVA DE CONTROL DE GAS DE MANTO

De la configuración del tanque: ya que el tanque puede estar configurado para tomar gas de producción u otro tipo de gas o puede estar configurado para funcionar como un tanque atmosférico. Está conformado por un transmisor indicador de presión una válvula de presión de vacío que se encuentra seteada a una presión de vacío y a una sobrepresión que garantice la seguridad del tanque para aliviar presión y una válvula que respalda la válvula de presión y vacío en caso en caso de que falle el set de sobrepresión.

Para mantener la presión adecuada en la cámara de gas del tanque este cuenta con una facilidad conocida como "cuello de ganso" que permite tomar el aire del ambiente.

Elemento de seguridad por alta y baja presión se dispone de un (1) elemento de seguridad.

La válvula de presión en vacío, seteada a dos presiones diferentes; uno de los set es para aliviar presión, este valores configurado a una presión normalmente más alta a la de trabajo en condiciones normales del tanque, de tal forma que cuando la presión aumenta solo un 10% del valor de control ajustado, la válvula se abrirá y enviara el exceso de aire a la atmosfera; el segundo set es para tomar aire en caso que el tanque presente vacío, la válvula se abrirá permitiendo el ingreso de aire de la atmosfera hasta lograr que la presión Interna del tanque sea la adecuada. Un segundo elemento conocido como disco de ruptura que respalda la PW en caso de falla

SISTEMA DE CONTROL

El esquema de control para el equipo portátil ECOFLOCS se propone en una arquitectura 'abierta'' con capacidad inherente de integrar e intercambiar información con otros dispositivos y plataformas utilizando protocolos y medios normalizados o estándar de comunicación. El sistema está en la capacidad de adquirir datos, monitorear y controlar el proceso con las funciones programadas desde la plataforma del equipo y permitir el seguimiento de control desde una sala de control centralizada. EJEMPLOS.

Ejemplo 1. Para calcular las dimensiones y las mejores configuraciones de diseño del equipo, se realizaron las siguientes simulaciones para una carga nominal de hasta 10.000 BPD y 20.000 BPPD.

Para el cálculo de los diámetros y longitudes del sistema de distribución de agua se aplicó la teoría de relación de las áreas, determinando así la cantidad de orificios para cada brazo. Mediante el uso de un software especializado se realizó la simulación de fluidos obteniendo el flujo de descarga por cada uno de los orificios seleccionados, asegurando de esta forma que se asemeje a flujo pistón.

Dicho diámetro se determina a través de prueba y error utilizando un software especializado en hidráulica (Pipephase), obteniendo así el diámetro de los orificios y la distancia a la cual deben estar uno de otro para asegurar flujo a través de todo el brazo distribuidor, mediante el análisis hidráulico se obtiene un máximo de 18 nodos, con dos orificios cada uno, los cuales cumplen la limitación de velocidad menor a 3 ft/s.

En la tabla 7 y 8 se encuentran los resultados obtenidos en la simulación para la capacidad nominal de hasta 10.000 y 20.000 BPD.

En la tabla 9 Y 10 se presenta el espaciamiento entre nodos según resultados de las simulaciones realizadas. Una vez determinada la cantidad de orificios requeridos con los cálculos hidráulicos se determinó la presión de entrada y salida del sistema requerida para el análisis hidráulico del sistema, en todo momento se debe cumplir la limitación de la velocidad máxima menor a 3 ft/s. En la tabla 11 y 12 se encuentran las presiones calculadas por medio de la simulación para la entrada y salida en el tanque para un flujo de 10 y 20 KBWPD. SIMULACIÓN RECIRCULACIÓN

La generación de burbujas tiene 2 brazos distribuidos simétricamente, los cuales están localizado en un nivel inferior al de los brazos de alimentación del agua al tanque, el principal objetivo de este distribuidor es de a través del agua recirculada y mediante el uso de las boquillas generar microburbujas quien mediante el efecto de bouyanza ayudan a la separación de las partículas sólidas y el aceite de la corriente de agua que se desea tratar.

En la determinación de los tipos de boquillas que generan las burbujas se utiliza la tabla recomendad por el fabricante en la cual se tiene en cuenta la cantidad de aire y/o gas a utilizar en el proceso, el caudal de recirculación y el delta de presión.

Para las condiciones de operación del tanque ECOFLOCS de capacidad nominal de 10000 BWPD se determinaron 16 boquillas cada una con un requerimiento de aire o gas de inyección de 7,31 ft3/h y de capacidad nominal de 20.000 BWPD se determinaron 16 boquillas cada una con un requerimiento de aire o gas de inyección de 14,621 ft3/h

Los cálculos realizados para poder determinar el tipo de boquilla a ser utilizado en el sistema de ECOFLOCS se hicieron por medio de una simulación en el software especializado en hidráulica HYSYS dando como resultado el delta de presión, diámetros de tubería, bomba requerida y el caudal de aire por cada boquilla.

En la tabla 17 Y 18 se encuentran los diámetros y longitudes determinados para la tubería de recirculación y en la figura 5 se encuentra la distribución de estos, el tanque (1) que es el tanque portátil y (2) la bomba de recirculación encargada de generar la recirculación de fluido hacia las boquillas para que se genere el burbujeo en el tanque.

Una vez determinado dichos cálculos se ubican los valores en la tabla de diseño entregada por el fabricante Mazzei y se establece cual cumple los requerimientos del proceso. Las boquillas que cumplen con las condiciones estipuladas en el proceso son las boquillas modelo 584 de 1/2" o 3/4 " (Pulgadas) de diámetro con un delta de presión de 15 Psig y caudal de 3.645 gal/min cumple los requerimientos de succión que necesita el proceso de 7.3 ft3/h para el tanque de 10.000BWPD. La boquilla que cumple con las condiciones estipuladas en el proceso es la boquilla modelo 684 de 3/4" (Pulgadas) de diámetro con un delta de presión de 20 Psig y caudal de 7.29 gal/min cumple los requerimientos de succión que necesita el proceso de 14.621 ft3/h para el tanque de 20.000BWPD.