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Rev. DESCRIPCIÓN DE LA EMISIÓN FECHA ELABORADO POR REVISÓ APROBÓ

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PROYECTO: LINE SKID ALIMENTACIÓN A
Formato A4 TURBINA
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CARLOS CABALLERO SA, se
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MEMORIA DE CALCULO DE PROCESO

FILTRO COALESCENTE
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CONTENIDO

1. ANTECEDENTES......................................................................................................................................................3
2. OBJETIVO..................................................................................................................................................................3
3. ALCANCE...................................................................................................................................................................3
4. DOCUMENTOS DE REFERENCIA........................................................................................................................3
5. NORMAS.....................................................................................................................................................................3
6. MÉTODOS...................................................................................................................................................................3
7. PARÁMETROS DE DISEÑO....................................................................................................................................4
8. DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO.................................................................................................................................5
9. CÁLCULOS.................................................................................................................................................................5
9.1 ALTURA DE LÍQUIDO.............................................................................................................................................5
9.2 CARACTERISTICAS DEL ELEMENTO FILTRANTE - 1.................................................................................6
9.3 DIMENSIONAMIENTO DE LAS BOQUILLAS....................................................................................................8
10. CAIDA DE PRESIÓN ESTIMADA EN EL EQUIPO............................................................................................8
11. CONCLUSIÓN............................................................................................................................................................9
12. SIGLA DE LAS CONEXCIONES...........................................................................................................................10
13. ESQUEMA DE LA CONEXIONES........................................................................................................................11
14. ESQUEMA DE INTERNOS....................................................................................................................................13

1. ANTECEDENTES
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YPFB TRANSPORTE, dentro de sus actividades en el área de proyectos se encuentra

desarrollando la LINE SKID ALIMENTACIÓN A TURBINA planta GNL.

2. OBJETIVO

El objetivo del presente documento es verificar el dimensionamiento del filtro coalescente

vertical.

3. ALCANCE

La verificación del dimensionamiento del filtro coalescente, contempla los siguientes ítems:

 Diámetro Interno del Equipo

 Longitud Entre Costura y Costura.
 Diámetro de las boquillas de entrada y salida
 Altura de niveles de líquido
 Altura de las boquillas principales

 Tipo y número de cartuchos recomendados

4. DOCUMENTOS DE REFERENCIA

La lista de documentación analizada y verificada es la siguiente:

 P227538-USIME1-PLA02-HD-0011 HD Filtros Coalescentes_R0.

 P227538-USIME1-PLA02-DI-0017_PID SISTEMA DE PRETRATAMIENTO_H17_R0
 02-PSV-101-17
 P227538-USIN2-GE00-HD-0004
 Peco Facet – EL-NGGC-TD-01 (LHA 8/05)
 Peco Facet – OG-GP-SL-01(PFMW 201503) Pg. 14

5. NORMAS

La normativa referencial para los cálculos, son las siguientes:

 API 12J Specification for Oil & Gas Separtors. Eighth Edition, October 2008

 GPSA – Gas Processors Suppliers Association, 13th Edition, 2012

6. MÉTODOS.

 Las propiedades del Gas/Liquido que ingresan al filtro coalescente.

 Selección de los elementos filtrantes para alcanzar la separación de 10-12 micrón.
 Cálculo de la cantidad de elementos filtrantes
 Calculo de las áreas mínima para los elementos filtrantes y el flujo de gas
 Calculo del Nivel del Liquido

 Calculo de las boquillas.

7. PARÁMETROS DE DISEÑO
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Los datos de base de diseño del equipo se muestran, en la siguientes Tabla 1:

Tabla Nº1 – Evento 1

Flujo de ingreso a Planta de amina
CONDICIONES
MAGNITUD
PARÁMETROS OBSERVACIONES
(UNIDAD)
Trabajo 29,4 ºC
Temperatura
Diseño 65 ºC
Establecido en Ing. Básica.
Trabajo 56,5 bar(g) En P227538-USIME1-PLA02-HD-0011
Diseño 76,0 bar(g)
Presión
Prueba S/Código barg
Absoluta 57.47 bar(a) Calculado
PROPIEDADES DEL GAS
MAGNITUD
PARÁMETROS OBSERVACIONES
(UNIDAD)

Caudal de gas normal @ op. 4736 kg/h

Caudal de gas de diseño @ op. 5210 kg/h

Establecido en Ing. Básica.
En P227538-USIME1-PLA02-HD-0011
Densidad a Temp. @ op. 43.8 kg/m^3

Viscosidad a Temp. @ op. 0.013 cP

Caudal de gas de diseño @ ST 6.352 MMSCFD Calculado por Ec. PVT.

Peso molecular 18.7

Establecido en Ing. Básica.
En 02-PSV-101-17
Factor de compresibilidad “Z” 0.857

PROPIEDADES DEL LIQUIDO HC

MAGNITUD
PARÁMETROS OBSERVACIONES
(UNIDAD)

Caudal de Liquido HC 0.23 m^3/hr

Establecido en Ing. Básica.

Densidad @ op. 835.3 kg/m^3
En P227538-USIN2-GE00-HD-0004

Viscosidad @ op. 0.496 cP

ELEMENTO FILTRANTE REQUERIDO

MAGNITUD
PARÁMETROS OBSERVACIONES
(UNIDAD)

Eficiencia filtro (Liquid) 99,5 %

Eficiencia filtro (Liquid) 99,5 %

Establecido en Ing. Básica.

Eficiencia filtro (Solids) 99,5 %
En P227538-USIME1-PLA02-HD-0011

Dp filtro operación max (clean) 0,8 bar

Max ΔP filtro 1 bar

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8. DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO

El filtro coalescente 02-F-03, es un recipiente de tipo vertical, que está diseñado con dos
secciones. La sección de separación de líquido en la parte inferior y la sección de filtración
de aerosoles en la parte superior.

A. La sección de separación de líquido en la parte inferior

El gas ingresa al equipo por la boquilla de entrada dispuesta tangencialmente en la

parte inferior del recipiente, emplean la fuerza centrífuga para separar líquidos y
sólidos del gas. El gas libre de líquidos y sólidos, ingresa a la segunda etapa de
separación a través del localizador de gas (anillo anular).

Esto reducirá significativamente el contenido de líquidos y sólidos en la

alimentación de gas, a los elementos filtrantes, lo que aumenta la vida útil de
estos.

La presencia de sólidos, por lo general son debido a problemas de corrosión en la

tubería.

B. La sección de filtración de aerosoles en la parte superior

El gas ingresa por el localizador, y es distribuido a los riser, de los elementos

filtrantes, esto permite que el gas fluya en una dirección hacia arriba a través de
los elementos filtrantes de adentro asía afuera. Gas limpio sale a través de la
boquilla de salida y el líquido coalecido es retirado del elemento filtrante por capas
de drenaje y llevados hasta la salida de líquido del equipo.

Esto produce alta eficiencia de remoción, y alta capacidad de remoción de

contaminantes líquidos y sólidos. Mitigando los problemas de ensuciamiento a las
turbinas de gas o la boquilla de combustible, así como también evitando el
taponamiento de los quemadores.

9. CÁLCULOS

Los cálculos se realizaron con las consideraciones de diseño en base a las normas
vigentes considerando la eficiencia y seguridad

9.1 ALTURA DE LÍQUIDO

El equipo tiene la capacidad para retener los líquidos que se hayan podido formar:

Tabla 2 - Niveles de Líquido Sección Inferior

NIVELES DE LÍQUIDO SECCIÓN INFERIOR

INTERFACE GAS - LIQUIDO HC
Altura
HHLL a HLL 75 mm
HLL a NLL 75 mm
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NLL a LLL 75 mm
LLL a LLLL 75 mm
LLLL a fondo 130 mm
Long. Visible 300 mm

Tabla 3 - Niveles de Líquido Sección Superior

NIVELES DE LÍQUIDO SECCIÓN SUPERIOR

INTERFACE GAS - LIQUIDO HC
Altura
HHLL a HLL 75 mm
HLL a NLL 75 mm
NLL a LLL 75 mm
LLL a LLLL 75 mm
LLLL a fondo 96 mm
Long. Visible 300 mm

9.2 CARACTERISTICAS DEL ELEMENTO FILTRANTE - 1

Tabla Nº4
CARACTERÍSTICAS DEL ELEMENTO FILTRANTES

Tipo Cartucho

Marca PECO Facet

Modelo NGGC-336-PL01

Material Poliéster

Partículas mayores
Eficiencia Filtro (Liquid) 99,5 %
de 0.3 µm
Partículas mayores
Eficiencia Filtro (Liquid) 99,5 %
de 0.3 µm
Partículas mayores
Eficiencia Filtro (Solids) 99,9 %
de 0.3 µm

Dirección de Flujo Inside - Outside

Diámetro Externo 111.8 mm (4.4”)

Diámetro Interno 73.7 mm (2.9”)

Longitud del Elemento Filtrante 914.4 mm (36”)

Temperatura Max. Operación 82 ºC (180ºF)

Presión Max. Diferencial de

1.7 bar (25 psi)
Colapso
Caída de Presión en el Filtro
0.138 bar (2 psi)
Limpio
Caída de Presión Recomendada
0.69 -1.0 bar (10–15 psi)
para el Cambio del Elemento.
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Tabla Nº5
RENDIMIENTO DEL ELEMENTO FILTRANTES

Caudal de Gas Max. @ ST 6.352 MMSCFD

Presión de Operación 56,5 barg

Temperatura de Operación 29,4 ºC

Capacidad de filtración de un
5.426 MMSCFD
elemento NGGC-336-PL01 @ op.

Cantidad Mínima de Elementos 2 Und.

Distancia entre Filtro-Filtro 63 mm (2.5”)

Distancia entre Vessel-Filtro 32 mm (1.2)

Configuración de los Filtros:

Por tanto, para la filtración

del caudal de gas, se dimensiona un equipo de 13” de ID (330 mm) de diámetro
y una longitud S/S de 111 in (2820 mm); con 2 elementos filtrantes modelo
NGGC-336-PL01 de Peco Facet.

9.3 DIMENSIONAMIENTO DE LAS BOQUILLAS

Para la selección del diámetro de boquillas se usa el método de la Shell Co. Por qué
presenta los resultados más conservadores y toman en cuenta la reducción de la
velocidad de ingreso y la salida de las boquillas para mejorar la hidráulica del equipo.
Las ecuaciones del Método Shell, para el cálculo de las boquillas son las siguientes.

El cálculo de la velocidad de entrada y Salida del gas en la boquilla se efectúa mediante

la siguiente ecuación:

Vm2<4500 Pa/ρm
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La velocidad del fluido en la boquilla de salida de líquido se define en 3.3 ft/s que es
inferior al intervalo de 5 a 15 ft/s que se usa para tuberías de flujo. La ecuación es:

Vm< 3.3 ft/s

Tabla Nº6
BOQUILLA DN [in] Vel [m/s] ρv^2[psi] ∆P psi/100 ft
Entrada 3 7,25 0.33
Gas 3 7,25 0.33
Liquido HC 1 ---- ---- ----

El análisis de desempeño de boquillas mostrado en la Tabla 6, se aprecia que

el producto de la densidad por la velocidad al cuadrado (caída de presión), no
supera los 0.652 psi, que es el valor máximo recomendado por vibración y
erosión.

10. CAIDA DE PRESIÓN ESTIMADA EN EL EQUIPO

DESCRIPCIÓN ∆P ESTIMADO
(bar)
Boquilla In-Out 0.024
Cuerpo Inferior – Ciclón 0.35
Riser 0.024
Elementos Filtrantes (clean) 0.276
∆ Total del Equipo 0.674

11. CONCLUSIÓN

Las conclusiones de la presenta memoria de cálculo son las siguientes:

a) Dimensiones del Cuerpo Filtro 02-F-03

a. Diámetro Interno = 13 in (330.2 mm)

b. Longitud S/S = 111 in (2820 mm)

b) Boquillas Principales de Proceso

a. Ingreso de Gas/Liq = 3 in
b. Salida del Gas = 3 in

c. Salida de Liquido HC = 1 in

c) Niveles de Líquido HC de la cámara superior, desde la línea de soldadura inferior

del equipo.
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a. HHLL = 1693 mm
b. HLL = 1618 mm
c. NLL = 1543 mm
d. LLL = 1468 mm
e. LLLL = 1393 mm

d) Niveles de Líquido HC en la cámara inferior, desde la línea de soldadura inferior

del equipo.

a. HHLL = 430 mm
b. HLL = 355 mm
c. NLL = 280 mm
d. LLL = 205 mm

e. LLLL = 130 mm

e) Se recomienda la instalación de placa deflectora en la parte inferior en la sección de

liquidó HC y salida del gas, según las medidas mostrada en el esquema del equipo.

f) Se recomienda la instalación de romper vórtice a la salida del Líquido HC.

g) La transición entre en diámetro de ingreso al equipo y la línea principal, debe de

estar ubicado mínimo a una distancia de 30 in aguas arriba de la boquilla de ingreso
y salida del equipo, para evitar los slug, que se puedan formar.

h) La boquilla de entrada, tiene que se recomienda que esté, ubicada tangencialmente

al equipo.

i) Se recomienda adicionar boquillas de drenaje de líquido HC, manuales, para

realizar el drenado completo del equipo, por el operador de planta, en sus rutinas de
inspección.

12. SIGLA DE LAS CONEXCIONES

Sigla Cant. Øn Servicio Notas

N1 1 3” Entrada de gas
N2 1 3” Salida de gas
N3 1 1” Drenaje automático Sup.
N4 1 1” Drenaje automático Inf.
N5-N6 2 1” Control de nivel Sup.
N7-N8 2 1” Control de nivel Inf.
N9-N10 2 1” Swich de nivel Sup. ESD 1
N11-N12 2 1” Sensor presión diferencial
N13-N14 2 1” Swich de nivel Inf. ESD 2
N16-N17 2 1” Visor de Nivel Sup.
N18-N19 2 1” Visor de Nivel Inf.
N20 1 1” Drenaje manual Sup. Recomendado
N21 1 1” Drenaje manual Inf. Recomendado
N23 1 1” Manómetro Recomendado
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Nota: El tipo y la orientación de las conexiones, se definirán en los planos mecánicos.

Las conexiones mostradas en los grafico siguientes, solo son esquemáticas para
identificas sus alturas expresadas en “mm”.

13. ESQUEMA DE
LA CONEXIONES
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14. ESQUEMA DE
INTERNOS
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