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5/12/2018 recuperacion mejorada.diapositiva - slidepdf.com

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Perdida de Calor en Líneas de Distribución

Recuperación Mejorada

GRUPO #1

FAUSTO VILLAMARALEXANDRA GAVINO

JOSE ANDRADEVICTOR LOZANO



Introducción

La figura muestra la rutaque recorre el vapordesde que deja elgenerador. Parte delcalor se pierde en laslíneas de distribución. El

calor es perdido dentrodel pozo por conveccióny por radiación en elespacio entre el casing yel tubing. La tasa de calorperdido puede ser

reducida si se utilizatuberías con aislante si esque es económicamente justificado el uso delmismo.



Tasa de pérdida de calor en líneas dedistribución.

La mayoría de las líneas dedistribución de vapor sonaisladas con materialescomo el silicato de calcioenvuelto con una

cobertura de aluminiocomo se muestra en laFigura 1. La transferenciade calor ocurre porconducción a través delaislante hacia la coberturade aluminio, donde elcalor se pierde porradiación y unacombinación deconvección natural oforzada hacia losalrededores.



La transferencia de calor a través del aislante ocurrepor conducción y es dado por :



El calor que fluye a través del aislante es intercambiadocon los alrededores a través de mecanismos de

convección y radiación. Así:



Las pérdidas de calor convectivas desde la tuberíacaliente son muy sensibles a la velocidad y dirección

del viento. La transferencia de calor por convecciónes descrita en términos del coeficiente detransferencia de calor definido por:



Cuando la convección forzada domina el proceso detransferencia de calor, la siguiente correlación de

McAdams puede ser usada:

Válida para 1,000 e NRe e 50,000





La pérdida de calor desde la superficie cilíndrica,representada en la Figura 1 debida a la radiación es

estimada con:



La ecuación (6) se derivó asumiendo que la

transferencia del calor radiante se produce entre lasuperficie del aislante y el cielo, desde la mitadsuperior de la superficie. Las pérdidas de calorradiante también se producen desde la mitad

inferior de la superficie del aislante hacia la tierra.

Debido a que la conductividad térmica delaluminio, comúnmente usada para recubrir el

aislante, es alta, existe un pequeño descenso detemperatura a lo largo de la cubierta dealuminio.



PROBLEMA



El vapor a 600rF es distribuido a pozos de inyección

a través de tuberías de 3 pulgadas. Las líneas estándescubiertas pero pueden ser aisladas añadiendouna pulgada de aislamiento de silicato de calcio.Compare la tasa de pérdida de calor, en BTU/(hr-ft)

entre la tubería descubierta y con aislante. El silicatode calcio puede ser protegido con una fina cubierta

de aluminio (IAl=0.76). Considere la velocidad delviento de 15 miles/hr y la temperatura promedio del

aire 70rF. La temperatura media de la superficie de latierra es 55rF. La temperatura promedio del cielopuede ser tomada como 0rF (460rR).



PARTE 1: Pérdida de calor de la tubería sin

aislante.

Para calcular el coeficiente de transferencia de calorpor convección forzada, , de las ecuaciones (4) y (5), esnecesario estimar la densidad y viscosidad del aire a

temperaturas promedio.



Tomando como referencia 335ºF y 14.696 psia se

obtienen los siguientes valores:

Qa= 0.0246 cpk ha = 0.0211 Btu/(hr-ft-rF)

La densidad del aire es evaluada a la temperatura

ambiente promedio de 70rF y 14.696 psia. El valor de Va

es 0.0750 lbm/ft3.



El número de Reynolds es calculado de la ecuación (5)

Debido a que está en el rango 1,000 e e 50,000, laecuación (6) es válida.



La tasa de transferencia de calor resultante por convecciónforzada es:



La ecuación (6) es usada para calcular la tasa detransferencia de calor causada por radiación desde lasuperficie de la tubería. Asumiendo que T

isa= T

sea;

entonces:

Por lo tanto, la tasa de pérdida de calor total es 4,021 +1,513 o 5,534 Btu/(hr-ft). Aproximadamente el 73% de lapérdida de calor es el resultado de la convección forzada.



PARTE 2: Pérdida de calor de la tubería con

aislante.

Se añade una pulgada de silicato de calcio a latubería. La conductividad térmica del aislante desilicato de calcio varía con la temperatura, como se

muestra:



La pérdida de calor, en la línea aislada está dadapor la ecuación (1)

La temperatura superficial es determinada estableciendo:

Para calcular khins, se asume que:



Entonces:



Para este cálculo inicial, se asume que hc = 8.28

Btu/(hr-ft2-rF) como se determinó en la parte 1.

El flujo de calor debido a la radiación reducirásustancialmente porque decrecerá. Aplicando

la ecuación (6) obtenemos:



Resolviendo esta ecuación por métodos iterativos,

obtenemos que:

Tis = 107.64ºF





Por lo tanto, añadiendo una pulgada de silicatode calcio reduciríamos la pérdida de calor de5,534 a 438.4 Btu/(hr-ft).

El espesor del aislamiento óptimo debe estar en

equilibrio entre el costo de las pérdidas de calor yel costo del aislante.

CONCLUSIONES:



BIBLIOGRAFÍA

Ehanced oil Recovery, Paul Willhite.