Ventajas y desventajas

La principal ventaja de los motores diesel, comparados con los motores a gasolina, es su bajo consumo de combustible.

En automoción, las desventajas iníciales de estos motores (principalmente precio, costos de mantenimiento y prestaciones) se están reduciendo debido a mejoras como la inyección electrónica y el turbocompresor. No obstante, la adopción de pre cámara para los motores

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de automoción, con la que se consiguen prestaciones semejantes a las de los motores de gasolina, presenta el inconveniente de incrementar el consumo, con lo que la principal ventaja de estos motores prácticamente desaparece.

Gráfico No 4 Motor Caterpillar 3406

Fuente: TPS.CIA.LTDA Elaborado Por: Jaime Terán M.

23 2.1.7. TRANSMISIÓN MECÁNICA

Se denomina transmisión mecánica a un mecanismo encargado de transmitir potencia entre dos o más elementos dentro de una máquina. Son parte fundamental de los elementos u órganos de una máquina, muchas veces clasificados como uno de los dos subgrupos fundamentales de estos elementos de transmisión y elementos de sujeción.

En la gran mayoría de los casos, estas transmisiones se realizan a través de elementos rotantes, ya que la transmisión de energía por rotación ocupa mucho menos espacio que aquella por traslación.

Una transmisión mecánica es una forma de intercambiar energía mecánica distinta a las transmisiones neumáticas o hidráulicas, ya que para ejercer su función emplea el movimiento de cuerpos sólidos, como lo son los engranajes y las correas de transmisión.

Típicamente, la transmisión cambia la velocidad de rotación de un eje de entrada, lo que resulta en una velocidad de salida diferente.

En general, las transmisiones reducen una rotación inadecuada, de alta velocidad y bajo par motor, del eje de salida del impulsor primario a una velocidad más baja con par de giro más alto, o a la inversa. Muchos sistemas, como las transmisiones empleadas en los automóviles, incluyen la capacidad de seleccionar alguna de varias relaciones diferentes. En estos casos, la mayoría de las relaciones (llamadas usualmente "marchas" o "cambios") se emplean para reducir la velocidad de salida del motor e incrementar el par de giro; sin embargo, las relaciones más altas pueden ser sobre marchas que aumentan la velocidad de salida.

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También se emplean transmisiones en equipamiento naval, agrícola, industrial, construcciones de minería y petróleo.

Gráfico No 5 Transmisión Mecánica

Fuente: Manual de Servicio EATON Elaborado Por: Jaime Terán M.

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Gráfico No 6 Partes transmisión Mecánica

Fuente: Manual de Servicio EATON Elaborado Por: Jaime Terán M.

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2.1.8. BOMBA DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

Estas bombas guían al fluido que se desplaza a lo largo de toda su trayectoria, el cual siempre está contenido entre el elemento impulsor, que puede ser un embolo, un diente de engranaje, un aspa, un tornillo, etc., y la carcasa o el cilindro. “El movimiento del desplazamiento positivo” consiste en el movimiento de un fluido causado por la disminución del volumen de una cámara. Por consiguiente, en una máquina de desplazamiento positivo, el elemento que origina el intercambio de energía no tiene necesariamente movimiento alternativo (émbolo), sino que puede tener movimiento rotatorio (rotor).

Sin embargo, en las máquinas de desplazamiento positivo, tanto reciprocantes como rotatorias, siempre hay una cámara que aumenta de volumen (succión) y disminuye volumen (impulsión), por esto a éstas máquinas también se les denomina Volumétricas.

2.1.9. BOMBAS RECIPROCANTES

Llamadas también alternativas, en estas máquinas, el elemento que proporciona la energía al fluido lo hace en forma lineal y alternativa. La característica de funcionamiento es sencilla.

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Gráfico No 7 Bomba de Desplazamiento Positivo

Fuente: National Oil Pump Elaborado Por: Jaime Terán M.

En las bombas de pistón, el pistón desplaza directamente el fluido a bombear. El pistón y la junta de pistón están en contacto con el fluido, de manera que con la utilización de materiales adecuados para el pistón y diseños apropiados para la junta se logra una alta seguridad de funcionamiento.

Las juntas de pistón se eligen en función del fluido, de la presión y de la temperatura.

2.1.10. BOMBA ROTATORIA

Llamadas también roto estáticas, debido a que son máquinas de desplazamiento positivo, provistas de movimiento rotatorio, y son diferentes a la roto dinámica. Estas bombas tienen

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muchas aplicaciones según el elemento impulsor. El fluido sale de la bomba en forma constante, puede manejar líquidos que contengan aire o vapor. Su principal aplicación es la de manejar líquidos altamente viscosos, lo que ninguna otra bomba puede realizar y hasta puede carecer de válvula de admisión de carga.

2.1.11. VESSEL DE FLUIDO MOTRIZ / SEPARADOR DE PRODUCCIÓN

El separador es un recipiente en el cual una mezcla de fluidos que no son solubles entre sí, se separan el uno con el otro.

En las estaciones de recolección y tratamiento de petróleo se utilizan los separadores para separar el gas natural, agua, sedimentos y materiales del crudo, que arrastra consigo el flujo de hidrocarburos provenientes de los yacimientos.

Existe en la industria un conjunto variable de formas y tamaños en los separadores, equipos muy utilizados para las diferentes fases de la industria petrolera.

El número de fluidos a segregar o separarse es usualmente de dos o tres; de acuerdo a esta denominación, el separador podrá ser del tipo de dos fases (por ejemplo gas y líquido) o del tipo de tres fases como gas, hidrocarburos líquidos y agua. El número de fases se refiere al número de corrientes que salen del separador y no al número de fases que hay dentro de él. Ver Anexo No 1

2.1.11.1. Funcionamiento

Imaginemos lo que sucede cuando se vierte gasolina sobre un recipiente abierto. El gas líquido. En este caso la separación se habrá producido a presión atmosférica (14,7 lppc) y a

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temperatura ambiente 90 F, por ejemplo: Cuando cambian las condiciones de presión y temperatura a la cual se produce la separación, también cambiará la cantidad de gas y/o de líquido que se separa de la corriente. La cantidad de líquido que permanece en el fondo del recipiente será tanto mayor cuando más alta sea la presión y más baja la temperatura (P y T).

De la misma manera, para cada patrón de P y T, será diferente la composición del gas y del líquido que se separan en la unidad. Desde el punto de vista práctico estas composiciones se pueden calcular teóricamente. La actividad se conoce como “Separación instantánea” (“flash calculation”).

Hasta hace algunos años estos cálculos eran sumamente fastidiosos y se requerían de varias horas para conocer la cantidad de líquido y la composición resultante mediante simuladores.

No obstante, el ingeniero se debe mantener siempre alerta para interpretar la veracidad de la respuesta que eventualmente arroje un determinado simulador, porque es muy común que la persona se equivoque al introducir la información y, por lo tanto, sean erróneos los resultados.

Así, cuando se desea diseñar un separador, lo primero que deberá hacerse es calcular la cantidad de líquido que permanecerá en el fondo del recipiente y las respectivas composiciones y características de las fases que se separan. Eso servirá de punto de apoyo para hacer el diseño conceptual.

2.1.11.2. Eliminación de líquido del gas

La separación de los líquidos del gas empieza a medida que el reservorio se pone en comunicación con la superficie a través del pozo, debido básicamente a la liberación

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instantánea de las moléculas de gas en atención a la disminución de la presión; esta separación aumenta progresivamente a través de la tubería vertical dentro del pozo y horizontal desde la cabeza del pozo hasta la estación de recolección y tratamiento de los hidrocarburos.

Bajo ciertas condiciones de presión y temperatura así como de diseño de las líneas de flujo, el fluido puede ser completamente separado en líquido y gas antes de que llegue al separador; en este caso el separador suministra el espacio mediante el cual se realiza la separación final. La diferencia de densidades de los hidrocarburos líquidos y gaseosos permite desarrollar una separación aceptable.

2.1.11.3. Eliminación de gas del líquido

La mayoría de los petróleos crudos están saturados con gas natural a presiones y temperaturas de yacimientos. Las características físico – químicas del petróleo y sus condiciones de presión y temperatura determinan la cantidad de gas que tiene un determinado volumen másico de hidrocarburos; en consecuencia, la tasa a la cual el gas natural es liberado de dicho fluido está directamente relacionado con la presión del yacimiento y a la temperatura de operación del separador.

2.1.11.4. Partes constitutivas de un separador de gas

Un separador sin importar la forma como se halle constituido se divide básicamente en cuatro secciones:

a. Sección de separación primaria o inicial. b. Sección secundaria o de ajuste gravitacional.

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c. Sección de extracción de neblina o sección de aglutinación. d. Sección de sumidero o sistema de eliminación del líquido.

a. Sección de separación primaria o inicial

En esta sección se separa la parte de liquida de la corriente de gas reduciendo también la turbulencia del fluido. Para conseguir este efecto, es necesario producir un cambio de dirección del fluido mediante la ayuda de boquillas generalmente tangenciales, lengüetas desviadas o con la ayuda de deflectores ubicados adecuadamente. Con cualquiera de las tres formas para producir dicho efecto se induce una fuerza centrífuga al flujo, con lo que separara un gran volumen de líquido.

b. Sección secundaria o de ajuste gravitacional

Esta sección ha sido diseñada para conseguir la separación de la mayor cantidad de gotas de líquido de la corriente de gas, las gotas se separan principalmente por gravedad por lo que la turbulencia del flujo debe ser mínima. Para desarrollar este proceso el separador deberá tener suficiente longitud.

En muchos de los separadores se utiliza aspas o veletas con la finalidad de reducir a un menor grado la turbulencia del flujo a más de servir como superficies colectoras de gotas de líquido.

La eficiencia de la separación en esta sección depende básicamente de las propiedades físicas del gas y del líquido, del tamaño de las gotas del líquido suspendidas en la corriente del gas y del grado de turbulencia.

32 c. Sección de extracción de neblina o aglutinación

En esta sección, se separa las pequeñas gotas de líquido del gas que no han sido separadas en las dos etapas anteriores.

El principio que se utiliza para el efecto es el choque y la fuerza centrífuga. Las pequeñas gotas separadas son colectadas a recipientes adecuados en donde la acumulación de éstas forman gotas más grandes que por gravedad descienden al depósito de hidrocarburos en el separador.

El dispositivo diseñado y construido para el efecto toma el nombre de extractor de niebla, el mismo que se encuentra constituido por un conjunto de veletas o aspas, alambre entretejido, o por tubos ciclónicos.

d. Sumidero o sistema de eliminación del líquido

En esta sección se almacena y descarga el líquido separado de la corriente de gas. Esta parte del separador debe tener la capacidad suficiente para manejar los volúmenes acumulados de petróleo para lo cual es necesario una instrumentación adecuada, sean estos

indicadores de nivel, flotadores y válvulas de descarga. La sección de almacenamiento de líquidos debe ubicarse en el separador de tal forma que el

líquido acumulado no sea arrastrado por la corriente de gas que fluye a través del separador.

2.1.12. Clasificación de los separadores

Los separadores sin importar su clasificación tienen la misma función que es la de separar los fluidos que son extraídos del fondo del pozo, y con esta separación incrementamos la

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producción de petróleo y en el caso de los separadores de prueba nos ayuda a conocer las características de los petróleos que se extraen en cada pozo.

La utilidad de un separador depende del trabajo y las necesidades que se requieren al momento de la separación de los fluidos.

Los separadores son clasificados tomando en cuenta su diseño, su función y las fases que va a separar.

Por su función en: • Prueba

• Producción.

Gráfico No 13 Separador de Producción

Fuente: TPS.CIA.LTDA Elaborado Por: Jaime Terán M.

34 a) Separadores de Prueba

Son separadores como anteriormente lo señalamos nos ayuda a determinar las

características físico-químicas de un fluido el cual es extraído de un pozo establecido y de esta forma saber las propiedades de ese yacimiento.

b) Separadores de Producción

Estos separadores sirven para separar el petróleo, del gas y del agua sin importar el pozo del que proviene ya que estos separadores mejoran la producción de petróleo disminuyendo el contenido de impurezas.

Por su diseño se clasifican en: • Verticales y

• Horizontales (de un tubo o doble tubo).

Los separadores según el diseño se los selecciona considerando varios factores que son: el trabajo que va a realizar, la disponibilidad de espacio y las ventajas y desventajas que presentan cada uno de ellos.

2.2 EQUIPO DE FONDO

Los equipos de fondo en el sistema Mobile Test Unit tienen constantemente un

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petroleros, por tal razón estos equipos siempre tienen que estar en condiciones óptimas de operación, minimizando el tiempo de cada evaluación en el campo.

2.2.1. BOMBA HIDRÁULICA JET

El bombeo hidráulico tipo Jet, es un mecanismo de producción de pozos petroleros, que actúa mediante la transferencia de potencia a una bomba de subsuelo con un fluido presurizado que es bombeado a través de la tubería de producción. La bomba de subsuelo actúa como un transformador convirtiendo la energía del fluido motriz en energía potencial o presión sobre los fluidos producidos.

Esta clase de equipo no tiene partes móviles, lo que la hace resistente a los fluidos corrosivos y abrasivos. Además, s adapta a todos los ensamblajes de fondo del bombeo hidráulico tiene alta capacidad y puede manejar el gas libre del pozo, pero requiere mayores presiones a su entrada que las bombas convencionales, para evitar la cavitación. Su eficiencia es menor que la de los equipos de desplazamiento positivo, por lo cual necesita mayor potencia.

Es un equipo hidrodinámico y opera, principalmente, a través de la transferencia de momento entre dos corrientes de fluido adyacentes. El fluido de potencia de alta presión pasa a través de la boquilla, donde la energía potencial del fluido (energía de presión) se transforma en energía cinética.

Esto hace que el chorro de fluido adquiera altas velocidades. La mezcla del fluido del pozo con el fluido de potencia, en un área constante del conducto o tubo de mezcla, hace que se transfiera cierta cantidad de movimiento al fluido del pozo.

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Los fluidos son conducidos a un difusor de área expandida, que convierte la energía cinética remanente en presiones estáticas suficiente para levantar los fluidos hasta la superficie.

Los tamaños físicos de la boquilla y el conducto de mezcla determinan las tasas de flujo; mientras que la relación de sus áreas de flujo establece la relación entre el cabezal producido y la tasa de flujo.

La bomba de subsuelo tipo Jet, logra su acción de bombeo mediante la transferencia de energía entre dos corrientes de fluidos. La alta presión del fluido motriz enviado desde la superficie pasa a través de una boquilla donde su energía potencial o presión es convertida en energía cinética en la forma de chorro de fluido a gran velocidad. El fluido a producir es succionado y mezclado con el fluido motriz en la garganta de la bomba y llevado a superficie.