Cómo Calcular las Capacidades y Volumenes en Tanques de Lodo

Por JUAN GOMEZ
https://perforador20.wordpress.com

Los cálculos de capacidad y volumen en
tanques de lodo usan relaciones volumétricas simples según la forma
geométrica de éstos, con los factores apropiados de conversión de
unidades.
Los tanques de los equipos de perforación
pueden tener una variedad de formas, pero la mayoría son rectangulares o
cilíndricos.  Este artículo cubre tres formas de tanques:

1. Rectangular
2. Cilíndrico, Vertical
3. Cilíndrico, Horizontal

1. Tanques Rectangulares

Para el tanque rectangular típico ilustrado en la figura 1, la capacidad puede ser calculada a partir del largo, ancho y altura.

La ecuación general para calcular la capacidad del tanque rectangular es la siguiente:

y es válida tanto para las unidades
inglesas y métricas.  
Por lo tanto, la capacidad de un tanque
rectangular en bbl, dadas sus dimensiones en ft, se calcula de la
siguiente manera:

Para este tipo de tanques donde la
sección transversal es constante independientemente de la altura del
nivel de lodo se suele expresar la capacidad del tanque en bbl/ft o
bbl/in.

De manera similar para el caso del uso de unidades métricas, tenemos:

Es de hacer notar que si quiere convertir:

de m³ a litros se multiplica por 1000

de m³ a barriles se multiplica por 6.289

El volumen de lodo en tanque se calcula
usando la altura del nivel de lodo (M) y la capacidad del tanque
expresada en bbl/ft, bbl/in, m³/m o m³/cm.  Realmente, lo que se suele
medir en la práctica es la altura vacía (in o cm) desde el tope del
tanque hasta donde está el nivel de lodo.  Por lo que, el volumen de
lodo en tanque sería:

Recuerde que, H – M = altura vacia
También pudiera calcular el volumen de lodo en tanque de la siguiente forma:

2. Tanques Cilíndricos Verticales

Para el tanque cilíndrico típico ilustrado en la figura 2, la capacidad puede ser calculada a partir del diámetro y la altura.
La ecuación general para calcular la capacidad del tanque cilíndrico vertical es la siguiente:

Recuerde que, 2R = D o 2πR = Longitud Circunferencia…..

Si no conoce el diámetro del cilindro, mida la longitud de la circunferencia de éste y divida por π.

La ecuación general es válida tanto para
las unidades inglesas como para las métricas. Por lo tanto, la capacidad
de un tanque cilíndrico vertical en bbl, dadas sus dimensiones en ft,
se calcula de la siguiente manera:

Donde, 5.615 es el factor de conversión para llevar de ft³ a bbl.

De manera similar, para el caso de las unidades métricas tendríamos:

Donde, 6.289 es el factor de conversión para llevar de m³ a bbl.

Recuerde que, para llevar de m³ a litros se multiplica por 1000.

Para este tipo de tanques donde la
sección transversal es constante independientemente de la altura del
nivel de lodo se suele expresar la capacidad del tanque en bbl/ft o
bbl/in.

De manera similar para el caso del uso de unidades métricas, tenemos:

El volumen de lodo en tanque se calcula
usando la altura del nivel de lodo (M) y la capacidad del tanque
expresada en bbl/ft, bbl/in, m³/m o m³/cm.  Realmente, lo que se suele
medir en la práctica es la altura vacía (in o cm) desde el tope del
tanque hasta donde está el nivel de lodo.  Por lo que, el volumen de
lodo en tanque sería:

Recuerde que, H – M = altura vacia

También pudiera calcular el volumen de lodo en tanque de la siguiente forma:

3. Tanques Cilíndricos Horizontales

Para el tanque cilíndrico típico
ilustrado en la figura 3, la capacidad puede ser calculada a partir del
diámetro y la longitud.  Estos tanques generalmente, se emplean para
almacenar Diesel u otros líquidos.  A diferencia de los casos
anteriormente presentados, el volumen del líquido en un tanque
cilíndrico horizontal varía con el área de la sección transversal
horizontal y no constituye una función lineal de la altura.
Hay gráficos y métodos tabulares
disponibles para calcular la capacidad y el volumen de líquidos en los
tanques cilíndricos horizontales.
La ecuación general para calcular la capacidad del tanque cilíndrico horizontal es la siguiente:

Recuerde que, 2R = D o 2πR = Longitud Circunferencia…..
Si no conoce el diámetro del cilindro, mida la longitud de la circunferencia de éste y divida por π.

La ecuación general es válida tanto para
las unidades inglesas como para las métricas. Por lo tanto, la capacidad
de un tanque cilíndrico vertical en bbl, dadas sus dimensiones en ft,
se calcula de la siguiente manera:

Donde, 5.615 es el factor de conversión para llevar de ft³ a bbl.

De manera similar, para el caso de las unidades métricas tendríamos:

Donde, 6.289 es el factor de conversión para llevar de m³ a bbl.

Recuerde que, para llevar de m³ a litros se multiplica por 1000.

Para determinar el volumen de líquido en
esta clase de tanques se pueden emplear cualquiera de los métodos que
describiré a continuación:
1.- Método Gráfico: 
Este método usa el porcentaje del diámetro del tanque lleno para
determinar luego el porcentaje del volumen total a través de un gráfico
para finalmente, calcular el volumen de líquido en tanque.
Veamos como funciona este método con un ejemplo,
Digamos que tenemos un tanque cilíndrico horizontal con las siguientes características:

Diámetro (D) = 4 ft
Longitud (L) = 20 ft
Altura de líquido (M) = 1.5 ft

a. Calcular la capacidad del tanque.

Sustituyendo los valores en la ecuación tenemos:

b. Calcular la relación de la profundidad del líquido al diámetro.

Cabe resaltar que este es un número adimensional por lo que, ambos valores M y D deben estar en las mismas unidades.

Sustituyendo los valores en la ecuación tenemos:

c. Determinar el porcentaje del volumen de líquido en tanque.
Del siguiente gráfico se determina el porcentaje del volumen total que está siendo ocupado por el líquido. 
A partir del gráfico, la relación de 37.5% nos indica que 34% del volumen total está siendo ocupado por el líquido. 

d. Calcular el volumen de líquido en tanque.

Tan sencillo como,

Sustituyendo los valores en la ecuación tenemos:

2. Tanque Cilíndrico Horizontal (Lleno hasta la mitad o menos).
Si el tanque tiene un nivel de líquido menor o igual a la mitad del diámetro se puede emplear está ecuación.

Está ecuación es válida tanto para las unidades inglesas como para las métricas. 
Como es el caso, siguiendo con las datos del ejemplo anterior….tenemos:

Donde, 5.615 es el factor de conversión para llevar de ft³ a bbl

Si fuera el caso, para usar está ecuación con unidades métricas…

Recuerde que, para llevar de m³ a litros
se multiplica por 1000 o por el contrario… para llevar de m³ a barriles
se multiplica por 6.289.
3. Tanque Cilíndrico Horizontal (Lleno hasta más de la mitad).
Si el tanque tiene un nivel de líquido mayor a la mitad del diámetro se puede emplear está ecuación.

Está ecuación es válida tanto para las unidades inglesas como para las métricas.

Como no es el caso del ejemplo anterior, supongamos que el tanque tiene las siguientes condiciones:

Diámetro (D) = 4 ft
Longitud (L) = 20 ft
Altura de líquido (M) = 3 ft


Recuerde que, D – M = altura vacía (H)

Sustituyendo los valores en la ecuación tenemos:

Recuerde usar los factores de conversión
según las unidades que emplee…para el caso del ejemplo la capacidad está
en barriles por ende al segundo término para llevar de ft³ a bbl se
divide por 5.615.
 Así mismo, se usa para el caso de las
unidades métricas….dependiendo de si se tiene la capacidad del tanque en
m³ o litros….es al segundo término de la ecuación que se le aplica el
factor de conversión que convenga.


4. Tanque Cilíndrico Horizontal (sin condiciones).
Por último, puede emplear está ecuación
la cual no limita a condiciones como en el caso 2 y 3….sólo puedo
agregar que al ser una ecuación un poco más compleja es conveniente
hacer uso de ella en el Excel o en una calculadora programable….

Está ecuación es válida tanto para las unidades inglesas como para las métricas. 

Siguiendo los datos del ejemplo anterior….tenemos:

Donde, 5.615 es el factor de conversión para llevar de ft³ a bbl.
Si fuera el caso, para usar está ecuación con unidades métricas…
Recuerde que, para llevar de m³ a litros
se multiplica por 1000 o por el contrario… para llevar de m³ a barriles
se multiplica por 6.289.
Otro detalle a considerar en esta
ecuación es que el resultado de sin−¹ debe estar en radianes antes de
ser añadido a las otras partes de la ecuación (2π rad = 360º).  Para
convertir de grados, dividir por 57.3 (deg/rad) para obtener radianes.

Fuentes consultadas:
Fluids Fact – Engineering Handbook, Baker Hughes, Rev. D, 2004
Drilling Fluids Engineering Manual, M-I SWACO, Version 2.0, 2001

PARA MAS, visita  http://bit.ly/2DRlmdD

https://perforador20.wordpress.com

via Blogger http://bit.ly/2WrK23R Cálculos, Equipos y Herramientas de Perforacion, Fluidos de Perforacion, HIDRAULICA, Ingenieria, Ingenieria de Perforaciòn, PERFORACION DE POZOS

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión /  Cambiar )

Google photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google. Cerrar sesión /  Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión /  Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión /  Cambiar )

Conectando a %s