Pruebas de disipación de presión en pozos inyectores “Fall off test”

Pruebas de disipación de presión en pozos inyectores “Fall off test”

1.

Sistema (líneas de flujo)

2. Principios fundamentales

3. Selección

4. Referencias

Dada la constante necesidad de transportar grandes cantidades de fluidos por largas distancias, las bombas centrifugas, han tomado un papel protagónico en procesos asociados a todo tipo de industrias, inclusive en aplicaciones domesticas simples. Por esta razón es importante tener unconocimiento muy somero sobre dicha máquinas.

Aplicación

Las bombas centrífugas hacen parte de un grupo de máquinas denominadas bombas rotodinámicas, las cuales están caracterizadas por la existencia de un elemento impulsor (o impeller) el cual es movido por un eje que le transmite la potencia a dicho elemento.

Dentro de este grupo se encuentran las bombas de flujo axial, mixto y radial (Fig.1); estas últimas, de interés para el desarrollo de estas líneas.

Fig. 1 - Clasificación según tipo de flujo.

Las características principales para el tipo axial son el manejo de un gran caudal, pero una baja cabeza de presión desarrollada; mientras que las de tipo radial, el comportamiento es al contrario.

Dichas bombas centrifugas (ó radiales), al caracterizarse por su alta cabeza, y su bajo caudal (respecto a las axiales), aunque importante, son ampliamente utilizadas en procesos donde se requiere el transporte de una cantidad significativa de flujo a un alto nivel de cabeza para así poder vencer grandes alturas y distancias muy largas.

Se estima que aproximadamente el 70% de la producción total de las bombas corresponde a bombas centrifugas. Esta es una medida de la importancia de este tipo de bombas.

Son ampliamente usadas en aplicaciones mineras (por su facilidad para manejar sólidos), en acueductos, industrias químicas, oleoductos y aplicaciones domesticas.

Sistema (líneas de flujo).

En muchas ocasiones el sistema al cual se necesita acoplar una bomba existe con anterioridad, y el trabajo se reduce a conocer y entender bien las características del mismo, para así poder determinar satisfactoriamente la bomba necesaria para poder cumplir con los requerimientos del proceso.

Asumiendo que se debe concebir el sistema para que satisfaga las necesidades del proceso, se deben tener en cuenta los siguientes aspectos:

• Caudal requerido.

• Cabeza requerida (este aspecto está fuertemente influenciado por las características del sistema).

• Fluido a bombear.

• Temperatura del fluido.

La característica de un sistema está dada por la curva de cabeza-caudal, la cual está dada por dos componentes; la cabeza estática total, TSH, (Fija. Independiente del caudal manejado) y la Cabeza Dinámica, CD, (Variable. Dependiente del caudal manejado).

Esta Cabeza Estática Total (TSH) se determina físicamente sobre el sistema, y generalmente se dan las dos configuraciones siguientes:

• La bomba se encuentra por encima del nivel de succión (Fig.2).

• La bomba se encuentra por debajo del nivel de succión (Fig.3).

Fig. 2 ? Bomba por encima de la succión.

En este caso la Cabeza Estática Total (TSH) es la suma de la Elevación de Succión Estática (SSL), más la Cabeza Estática de Descarga (SDH).

Fig. 3 ? Bomba por debajo de la succión.

En este caso la Cabeza Estática Total (TSH) es la diferencia entre la Cabeza Estática de Descarga (SDH), menos la Cabeza Estática de Succión (SSH).

La Cabeza Dinámica es variable, ya que depende de varios factores, como son; caudal manejado por el sistema (velocidad de flujo), las características físicas de la tubería (diámetro y rugosidad) y la viscosidad del fluido (es función de la temperatura), forma general de la línea (accesorios y válvulas).

Dicha cabeza cuantifica las perdidas de energía que se generan por fricción en la tubería, y cambios de dirección (o obstrucciones) producto de las válvulas y los accesorios.

• Para calcular las pérdidas por fricción el la tubería se utiliza la ecuación de Darcy-Weisbach:

Donde: = Factor de fricción.

• Para calcular las pérdidas por accesorios y válvulas se utiliza el método de Coeficiente de Resistencia K. Con la siguiente ecuación:

Donde: K= Factor de fricción.

Así la cabeza dinámica es igual a la suma de las dos expresiones anteriores.

Ahora, la característica total del sistema está dada por (Fig. 4):

Fig. 4 ? Característica H-Q del Sistema.

Ahora, ya que está determinado el comportamiento del sistema dependiendo del caudal manejado, revisaremos las características de la bomba, para así elegir la bomba mas apropiada.

Principios fundamentales.

Una bomba centrifuga es una maquina que convierte la potencia de entrada (rotativa, motor) en energía cinética en el fluido por medio de un mecanismo giratorio, el impulsor.

El principal fenómeno físico de transferencia de energía es el efecto centrífugo ejercido sobre el fluido. Adicionalmente, el efecto de la forma de la voluta o carcaza sobre el fluido es la transformación de energía (de cabeza de velocidad a cabeza de presión) por el fenómeno de continuidad, también contribuye al aumento del nivel energético del fluido en la descarga de la bomba (Fig. 5).

Fig. 5 ? Arreglo Impulsor-Voluta.

El nivel energético del fluido en cualquier punto (*) esta dado por la expresión:

Considerando que la bomba transfiere energía al fluido, se puede hacer un balance energético entre la succión y la descarga de la bomba; puntos 1 y 2, respectivamente (Fig.6).

Fig. 6 ? Balance energético de la bomba.

La energía entregada por la bomba al fluido, despreciando la transferencia de calor y el trabajo viscoso está dada por H, (en términos de cabeza).

Dado que existen perdidas internas en las bombas de tipo hidráulicas,

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