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4. Identificar y describir las otras configuraciones de separadores diferentes a los separadores verticales y horizontales típicos, indicando en qué casos se usa, sus principales características, ventajas y desventajas. Separadores esféricos En la Figura 4-6 se muestra un separador esférico típico. Las mismas cuatro secciones de los separadores anteriores se pueden encontrar en este recipiente. Los separadores esféricos son un caso especial de un separador vertical donde no hay una carcasa cilíndrica entre las dos cabezas. El fluido ingresa al recipiente a través del desviador de entrada, donde el flujo de flujo se divide en dos flujos. El líquido cae a la sección de recolección de líquido, a través de las aberturas en una placa horizontal ubicada ligeramente debajo de la interfaz gas-líquido. La delgada capa líquida que atraviesa la placa facilita que los gases arrastrados se separen y asciendan a la sección de asentamiento por gravedad. Los gases que salen de los líquidos pasan a través del extractor de niebla y del separador a través de la salida de gas. El nivel de líquido se mantiene mediante un flotador conectado a una válvula de descarga. La presión se mantiene mediante una válvula de control de contrapresión, mientras que el nivel de líquido se mantiene mediante una válvula de descarga de líquido. Ventajas 

Pueden ser muy eficientes desde el punto de vista de la contención de la presión.

Desventajas  

Tienen una capacidad limitada de sobretensión Presentan dificultades de fabricación, rara vez se utilizan en instalaciones de campos petroleros.

Separadores centrífugos Los separadores centrífugos, a veces denominados separadores cilíndricos de ciclones (CCS), se basan en el principio de que la separación de gotas puede mejorarse mediante la imposición de una fuerza radial o centrífuga. Esta fuerza centrífuga puede variar desde 5 veces la fuerza gravitacional en unidades de gran diámetro, hasta 2,500 veces la fuerza gravitacional en unidades pequeñas de alta presión. Como se muestra en la Figura 4-7, el separador centrífugo consta de tres secciones principales: entrada tangencial inclinada, salida de líquido tangencial y salida de gas axial. El patrón de flujo básico involucra un doble vórtice, con el gas en espiral hacia abajo a lo largo de la pared, y luego hacia arriba en el centro. La velocidad espiral en el separador puede alcanzar varias veces la velocidad de entrada. Los patrones de flujo son tales que las velocidades radiales se dirigen hacia las paredes, lo que hace que las gotitas incidan en las paredes del vaso y se extiendan hacia el fondo de la unidad. Las unidades están diseñadas para manejar caudales de líquidos entre 100 y 50,000 bpd en tamaños que varían de 2 a 12 pulgadas de diámetro. Los separadores centrífugos están diseñados para proporcionar una separación de gas y líquido a granel. Son los más adecuados para corrientes de gas bastante limpias. Los fluidos se introducen tangencialmente en el separador a través de un tubo de alimentación inclinado. El flujo de remolino de alta velocidad crea un campo de aceleración radial que hace que el gas fluya a la región del núcleo axial debido a las diferencias en la densidad del gas y del líquido. El gas sale a través de una salida axial ubicada en la parte superior del separador, y el líquido sale a través de una salida tangencial en la parte inferior. El tubo de alimentación está inclinado en un ángulo óptimo para estratificar las

fases de flujo de entrada y, preferentemente, dirigir el flujo de líquido hacia la salida de líquido. Para obtener un rendimiento de separación óptimo, el separador requiere que el nivel de líquido se mantenga dentro de un rango particular, que generalmente está justo por debajo del nivel de entrada. El método de control de nivel depende de la aplicación, es decir, la composición de la fase y la ubicación dentro del proceso. El control se puede lograr mediante una válvula de control en las líneas de salida de líquido o de gas, o en algunas aplicaciones una válvula de control de nivel en la línea de salida de líquido y una válvula de control de presión en la línea de salida de gas. Los principales beneficios de los separadores centrífugos son: sin partes móviles; bajo mantenimiento; compacto, en términos de espacio y peso; insensible al movimiento; y bajo costo en comparación con la tecnología de separador convencional. Aunque tales diseños pueden resultar en tamaños significativamente más pequeños, no se usan comúnmente en las operaciones de producción porque (1) su diseño es bastante sensible al caudal y (2) requieren una mayor caída de presión que las configuraciones estándar descritas anteriormente. Dado que la eficiencia de separación disminuye a medida que disminuye la velocidad, el separador centrífugo no es adecuado para caudales muy variables. Estas unidades se usan comúnmente para recuperar el arrastre de glicol corriente abajo de una torre de contacto de glicol. En los últimos años, la demanda por el uso de separadores centrífugos en instalaciones de producción flotante ha aumentado debido a que las consideraciones de espacio y peso están prevaleciendo sobre dichas instalaciones. El diseño de estos separadores es propietario y, por lo tanto, no estará cubierto.

Separadores Venturi (https://emis.vito.be/en/techniekfiche/venturi-scrubber)

Al igual que la centrífuga, el separador venturi aumenta la coalescencia de gotitas al introducir fuerzas adicionales en el sistema. En lugar de fuerzas centrífugas, la empresa actúa sobre el principio de acelerar el gas linealmente a través de una trayectoria de flujo restringido con un fluido motor para promover la coalescencia de las gotas. Los separadores Venturi normalmente son más adecuados para aplicaciones que contienen una mezcla de sólidos y líquidos. Normalmente no son rentables para eliminar el arrastre de líquidos solo, debido a la alta caída de presión y la necesidad de un fluido motor. Incluso con los sólidos presentes, las unidades de tipo deflector son más adecuadas para partículas arrastradas de hasta 15 micrones de diámetro.

Ventajas - Relativamente bajo mantenimiento. - Alto rendimiento de remoción. - Construcción simple y compacta. - Sin componentes mecánicos. - Los componentes gaseosos son absorbidos. - Capaz de lidiar con flujos de gas fluctuantes. - No requiere ventilador Desventajas - Grandes caídas de presión. - Signos de erosión.

Separadores horizontales de doble barril La Figura 4-8 ilustra un separador horizontal de doble barril, que es una variación del separador horizontal. Los separadores horizontales de doble barril se usan comúnmente en aplicaciones donde hay altos índices de flujo de gas y donde existe la posibilidad de grandes acumulaciones de líquidos, por ejemplo, receptores de residuos. Los separadores horizontales de un solo barril pueden manejar grandes caudales de gas, pero ofrecen capacidades deficientes de sobretensión. El separador horizontal de doble barril alivia parcialmente esta deficiencia. En estos diseños, las cámaras de gas y líquido están separadas como se muestra en la Figura 4-8. La corriente de flujo entra en el recipiente en el barril superior y golpea el desviador de entrada.

El gas fluye a través de la sección de asentamiento por gravedad, donde se encuentra con los extractores de niebla tipo baffle en ruta hacia la salida de gas.

La Figura 4-9 es una vista recortada de un separador de doble barril equipado con un extractor de niebla de tipo deflector. Los deflectores ayudan a que los líquidos libres caigan al barril inferior a través de tuberías de flujo. Los líquidos se drenan a través de un tubo de flujo o tubo de ecualización en el barril inferior. Pequeñas cantidades de gas arrastrado en el líquido se liberan en el barril de recolección de líquido y fluyen hacia arriba a través de las tuberías de flujo o tubos de ecualización. De esta manera, la acumulación de líquido se separa de la corriente de gas para que no haya posibilidad de que las altas velocidades del gas vuelvan a arrastrar el líquido a medida que fluye sobre la interfaz. Debido a su costo adicional, y la ausencia de problemas con los separadores de un solo recipiente, no se utilizan ampliamente en los sistemas de campos petroleros. Sin embargo, en los sistemas de manejo, acondicionamiento y procesamiento de gas, los separadores de dos barriles se utilizan típicamente como depuradores de gas en la entrada de los compresores, torres de contacto de glicol y sistemas de tratamiento de gas donde el caudal de líquido es extremadamente bajo en relación con el caudal de gas.

Separador horizontal con una “bota” o “maceta de agua” La figura 4-10 muestra un caso especial de un separador de dos barriles. Es un separador de barra simple con una “bota” líquida o “olla de agua” en el extremo de salida. El cuerpo principal del separador funciona esencialmente seco como en un separador de dos barriles. Las pequeñas cantidades de líquido en el fondo fluyen hacia el extremo del maletero, que proporciona la sección de recolección de líquido. Estos recipientes son menos costosos que los separadores de dos barriles, pero también contienen menos capacidad de manejo de líquidos. Se utiliza cuando hay caudales de líquido muy bajos, especialmente cuando los caudales son lo suficientemente bajos como para que la "bota" también sirva como separador líquido-líquido.

Separadores de filtro Otro tipo de separador que se usa con frecuencia en algunas aplicaciones de alto flujo de gas / poco líquido es un separador de filtro. Pueden ser horizontales o verticales en configuración. Los separadores de filtro están diseñados para eliminar pequeñas partículas líquidas y sólidas de la corriente de gas. Estas unidades se usan en aplicaciones donde los separadores convencionales que emplean fuerza gravitacional o centrífuga son ineficaces. La Figura 4-11 muestra un diseño de separador de filtro de dos barras horizontales. Los tubos de filtro en la sección de separación inicial causan la coalescencia de cualquier neblina líquida en gotitas más grandes a medida que el gas pasa a través de los tubos. Una sección secundaria de paletas u otros elementos extractores de niebla elimina estas gotitas unidas. Los separadores de filtro se usan comúnmente en entradas de compresores en estaciones de compresores de campo, depuradores finales aguas arriba de las torres de contacto de glicol y aplicaciones de instrumentos / gas combustible. El diseño de los separadores de filtro es exclusivo y depende del tipo de elemento de filtro empleado. Algunos elementos de filtro pueden eliminar el 100% de las partículas de 1 micrón y el 99% de las partículas de 1/2 micrón cuando se operan a la capacidad nominal y los intervalos recomendados de cambio de filtro. La Figura 4-12 muestra un elemento de filtro típico, que consiste en un cilindro de metal perforado con extremos sellados para el sellado por compresión. Un cilindro de fibra de vidrio, típico de 1/2-pulgada (1,25 cm) de espesor, rodea el cilindro de metal perforado. El flujo de gas es desde el exterior del cilindro de fibra de vidrio al centro del tubo de metal perforado. Una capa de tejido de fibra de micras se encuentra a ambos lados del cilindro de fibra de vidrio. Esto evita la migración

de fibras de fibra de vidrio a la corriente de gas. Los elementos del filtro se sujetan de manera segura sobre las aberturas de la lámina de tubo del recipiente mediante una varilla central. Esta varilla centra cada elemento sobre su abertura de lámina de tubo y proporciona la compresión para sellar el elemento entre la lámina de tubo y la placa, que cierra el extremo opuesto. En aplicaciones donde hay muy poco flujo de líquido, a menudo se diseñará un separador horizontal con un sumidero de líquido en el extremo de salida para proporcionar el tiempo de retención de líquido requerido. Esto da lugar a un diámetro total más pequeño para el recipiente.

Depuradores (Scrubbers) Un depurador es un separador de dos fases que está diseñado para recuperar líquidos arrastrados de las salidas de gas de los separadores de producción o para atrapar líquidos condensados debido a enfriamiento o caídas de presión. La carga de líquido en un lavador es mucho menor que en un separador. Las aplicaciones típicas incluyen: corriente arriba de equipos mecánicos como compresores que podrían dañarse, destruirse o quedar ineficaces por el líquido libre; aguas abajo del equipo que puede causar la condensación de líquidos a partir de una corriente de gas (como refrigeradores); aguas arriba del equipo de deshidratación de gas que perdería eficiencia, se dañaría o se destruiría si se contaminara con hidrocarburos líquidos; y aguas arriba de una salida de ventilación o de bengala. Los lavadores verticales son los más utilizados. Se pueden usar depuradores horizontales, pero las limitaciones de espacio generalmente dictan el uso de una configuración vertical.

Slug Catchers Un " Slug Catchers ", comúnmente utilizado en las tuberías de recolección de gases, es un caso especial de un separador de gas-líquido de dos fases que está diseñado para manejar grandes capacidades de gas y de líquidos de manera regular. Dado que los sistemas de recolección están diseñados para manejar principalmente gas, la presencia de líquido restringe el flujo y causa una caída de presión excesiva en la tubería. El pigging se usa periódicamente para barrer las líneas de líquidos. Cuando los cerdos barren los líquidos de las líneas de recolección, el equipo de separación aguas abajo debe manejar grandes volúmenes de líquidos. Los separadores utilizados en este servicio se denominan receptores de slug. Hay numerosos diseños de Slug Catchers. La Figura 4-13 es un esquema de un receptor de lingotes horizontal de dos fases con "dedos" líquidos. El gas y el líquido del sistema de recolección ingresan a la porción horizontal del recipiente de dos fases, donde se realiza la separación primaria de gas-líquido. El gas sale por la parte superior del separador a través del extractor de neblina, mientras que el líquido sale por la parte inferior del recipiente a través de una serie de tubos de gran diámetro o "dedos". Los tubos proporcionan un gran volumen de retención de líquido y dirigen el líquido a una fase trifásica. Eliminación de agua libre (FWKO) para una mayor separación líquido-líquido.