DISEÑO DEL ADSORBENTE El primer paso es determinar el diámetro del lecho, el cual depende de la velocidad superficial. Un diámetro muy grande requerirá una alta tasa de gas de regeneración para prevenir la canalización. Un diámetro muy pequeño causará una alta caída de presión.

Donde las constantes B y C se sacan de datos de tabla, según el tipo de partícula. Regla de la mano derecha ∆P⁄L = 0,33 psi/ft; asumiendo una composición del gas y una temperatura. Una caída de presión de diseño mayor a 8 psi no es recomendada cuando el desecante es frágil y puede ser aplastado por el peso total del lecho y las fuerzas de la caída de presión.CÁLCULO DEL DIAMETRO MÍNIMO

Necesito hallar q y Vmáx, para poder hallar Dmín.

El valor de (∆P⁄L) Max en esta ecuación depende del tipo de tamiz el tamaño y la forma, pero un valor típico para diseño es 0,33 psi/ft. CÁLCULO DE LA MASA DEL DESECANTE El próximo paso es escoger un periodo de adsorción y calcular la masa del desecante requerido. Los periodos de adsorción comunes son de 8 a 12 horas. Largos períodos de adsorción significan menos regeneración y una vida del tamiz más larga, pero grandes lechos y capital de inversión adicional.

Tabla 5: Carga de masa de agua por masa de desecante.Para determinar la masa del desecante requerido en la zona de saturación, se calcula la cantidad de agua a ser eliminada durante el ciclo y se divide por la capacidad efectiva.

Donde: Wr = La cantidad de agua a remover Css = Corrección por saturación de agua CT = Corrección por temperaturaCÁLCULO DE LA ALTURA TOTAL DEL LECHO La altura total del lecho es la suma de la zona de saturación y de la altura de la zona de transferencia de masa. Esta debe ser no menor que el diámetro interno de la torre.

:Donde: LT: Longitud total del lecho LMTZ: Longitud de la zona MTZ LS: Longitud de la zona de saturación. Ahora para verificar los parámetros de diseño:

14-17 ° C [25-30 F]. La altura real de la torre será la altura del lecho más la altura de los soportes del lecho y el espacio suficiente para asegurar una buena distribución del flujo en la parte superior del lecho. Esta altura adicional es generalmente 1 a 1,5 m [3,3-5] pies. Una torre de absorción típica se muestra en la figura 12.

Figura 12: Diseño de torre de adsorción típica.Antes de proceder con los cálculos de regeneración una comprobación rápida de la realidad es hecha. La relación longitud del lecho deseada sobre diámetro del lecho (hB/d) debe estar entre aproximadamente 2,5-6.Un valor inferior a 2,5 puede resultar en una menor capacidad útil del desecante debido a la relación relativamente alta de MTZ/hB. Un valor superior a 6 puede resultar en una excesiva ΔP. El total de ΔP a través de una torre de adsorción no debe exceder de 55-70 kPa (8-10psi). Si el lecho es demasiado corto, el tiempo del ciclo o el número de lechos sebe ser aumentado. Si el lecho es demasiado largo es lo contrario.DISEÑO DEL REGENERADOR En el diseño del regenerador, el calentamiento debe cumplir con las siguientes características: Calentar el desecante por lo menos a 204-288°C Calentar y después vaporizar el agua adsorbida. Calentar y luego vaporizar los hidrocarburos en el lecho. Calentar la torre y e interior del acero. Calentar las válvulas y la tubería en la línea entre el calentador de regeneración y las torres. Suministrar el calor perdido a través del aislamiento. El primer paso para calcular el calor total requerido para desorber el agua y calentar el desecante y la torre. Un 10% del calor perdido es asumido. La temperatura, Trg, es la temperatura a la cual el lecho y la torre deben ser calentado basado en el aislante exterior de la torre. Esto es aproximadamente 50ºF por debajo de la temperatura del gas caliente de regeneración que entra a la torre. Para la determinación de la tasa del gas de regeneración, se calcula la carga total de regeneración. El tiempo de calentamiento es usualmente de 50% a 60% del tiempo total de regeneración el cual debe incluir el periodo de enfriamiento.Calor requerido para desorber el agua

Calor requerido para calentar el material del lecho

Donde:Trg: Temperatura de regeneración (°F)Ti: temperatura inicial (°F)

Calor requerido para calentar el acero

Pérdidas de calor a la atmósfera

GRÁFICA DEL CICLO DE REGENERACIÓN Finalmente calculo el gas de regeneración: La temperatura TH es la del gas de regeneración dentro del lecho. El perfil de temperatura T1 -T4 es la temperatura de salida del gas de salida del lecho. En este caso, cuando la temperatura de salida del lecho (T4) es de unos 176 ° C [350 °F], el ciclo de calentamiento ha terminado y empieza el ciclo de enfriamiento. El perfil T4 - T5 muestra la temperatura de salida del lecho durante el ciclo de enfriamiento. El ciclo completo de regeneración se puede dividir en cuatro (4) intervalos de tiempo específicos, como se presenta en la figura 13. Intervalo A (QA) es prácticamente todo el calor sensible. Representa el tiempo necesario para calentar el lecho, el acero y agua adsorbida de T1 a T2. A la T2, el agua comienza a evaporizarse del desecante. El intervalo B (QB) es donde la mayor parte del agua es expulsada del lecho. Esto requiere calor suficiente para no sólo revaporizar el agua, sino también para romper las fuerzas de atracción que unen el agua a la superficie del adsorbente. Esto a menudo se denomina calor de humedecimiento. La suma del calor latente y el calor de humedecimiento es el calor de desorción.

El intervalo C (Qc) representa el tiempo requerido para eliminar los contaminantes pesados y el agua residual. El perfil de temperatura para Qc es de T3 a T4. Cuando el lecho alcanza T4, el gas de enfriamiento se introduce en el lecho. Intervalo D (QD) representa el ciclo de enfriamiento. Todo esto es calor sensible y el perfil de temperatura es de T4 a T5. El ciclo de refrigeración es normalmente finalizado cuando T5 – T1 = 0.

Figura 13: Curva de regeneración para unidad de dos torres.CONSIDERACIONES DE DISEÑO Velocidad superficial del gas:Durante el ciclo de adsorción, la disminución de la velocidad de flujo aumenta la capacidad del desecante para deshidratar el gas. Longitud y espesor del lecho:En su forma más simple un adsorbedor es una torre cilíndrica llenada con el desecante sólido. Capacidad del desecante:Razonable únicamente dentro del un rango de presión, temperatura y mecanismos de envejecimiento, composición. Longitud de la MTZ:La longitud de la MTZ depende de la composición del gas, la tasa de flujo el valor de saturación relativa del agua en el gas, y de la capacidad de carga del desecante. Tiempo de ruptura:El tiempo de ruptura o de irrupción para el agua formada. PROBLEMAS OPERACIONALES Las unidades de deshidratación con tamiz molecular son confiables y por lo tanto requieren muy poca atención en la operación de las mismas. El principal problema que se puede presentar es la contaminación del lecho debido a un mal acondicionamiento de la corriente de entrada, pero en general pueden ser: Contaminación del lecho Altos puntos de rocío Tiempo de ruptura temprano Daño en el soporte de fondo Pobre distribución del gas Perdida de calor y de eficiencia

ACONDICIONAMIENTO DE LA CORRIENTE DE ENTRADA El problema operacional más frecuente es sin duda el acondicionamiento de la corriente de gas de entrada, el gas que va a entrar al lecho debe estar libre de hidrocarburos y otras sustancias utilizadas en tratamiento químicos anteriores (glicol, aminas, metanol), agua libre y sólidos. Algunos están diseñados para tolerar ciertas cantidades de estos componentes pero si persisten y están en gran cantidad reduce la capacidad del lecho y ocasiona daños mecánicos al material del desecante. Se debe instalar aguas arriba de cualquier sistema de deshidratación con lecho solido un separador apropiado para la composición de la corriente de entrada seguido por un separador por coalescencia y un filtro. Si el gas de alimentación se encuentra en un punto de rocío retrogrado (presión superior a la presión cricondenbárica) se recomienda calentar ligeramente la corriente de entrada unos 9ºF para evitar la condensación retrograda.ALTOS PUNTOS DE ROCÍO Se puede presentar que el gas de salida tenga un punto de rocío superior al punto de rocío esperado o seleccionado en el diseño del tamiz y esto puede ser causado por una regeneración incompleta del desecante o por una refrigeración incompleta del desecante, manifestados en disminución de la capacidad de adsorción, por una ruptura temprana que puede ser causada por un incremento en la longitud de la zona de transferencia de masa, o por un excesivo contenido de agua en la corriente de entrada del gas húmedo que puede ser causado por el incremento en la tasa de flujo, las altas temperaturas o presiones muy bajas.TIEMPO DE RUPTURA PREMATURO La capacidad de los desecantes tiende a disminuir o a estabilizarse en un 55 a un 70% de la capacidad inicial debido al “envejecimiento”. Y puede ser causado por un aumento no conocido del agua en la corriente de entrada, un aumento en la cantidad de hidrocarburos pesados en el gas de alimentación, la contaminación del desecante o por una regeneración incompleta.DAÑO EN EL SOPORTE DE FONDO Una caída de presión muy brusca o un aumento en la velocidad superficial del gas pueden causar el daño de los soportes y causar la aparición de fugas en el lecho. Como resultado se debe reemplazar el lecho entero, siendo muy importante contar con el diseño mecánico apropiado para el soporte, instalar la correcta cantidad y calidad de bolas cerámicas. POBRE DISTRIBUCIÓN DEL GAS DENTRO DE LA TORRE Cuando las bolas de cerámica, las mallas o los distribuidores de gas que se instalan en la torre presentan problemas causan una pobre distribución del gas dentro de la torre lo que puede ocasionar la canalización del gas dentro del lecho lo que puede llevar a una ruptura temprana en el lecho y además a la no utilización del lecho completo tanto en la adsorción como en la regeneración.

Geología del Subandino SurFaja plegada con corrimientos más estrechos que el Subandino norte.El acortamiento cortical oscila entre los 100 y 159 km.Las secuencias sedimentarias marinas paleozoicas, en la mayoría de los casos no constituyen bordes de cuenca, sino que, por el contrario, son lugares de continua subsidencia.Tiene un importante volcanismo distensivo durante el Jurásico.Subandino SurCiclo TacsarianoLa cuenca marina ordovícica, bien desarrollada en la Cordillera Oriental, cubrió también con sus aguas las Sierras Subandinas y posiblemente parte de la Llanura Chaqueña. Los sedimentos presentes en la comarca corresponden a secuencias marinas de plataforma somera, con influencia costera.Las rocas más antiguas en el sector norte del Subandino Sur son areniscas cuarcíticas atribuidas a la Formación San Benito. No existen dudas de que esta unidad está presente en el área de Río Grande. Sin embargo, es posible que al sur del Río Parapetí, al igual que sucede en el área de Tarija, los escasos afloramientos y los depósitos en subsuelo que infrayacen a la Formación Cancañiri, no correspondan a la Formación San Benito, sino a otra unidad del Ordovícico inferior.Ciclo CordilleranoLas formaciones silúricas no afloran en el Subandino meridional al sur del Río Grande. Su presencia ha sido solamente señalada en subsuelo mediante registros sísmicos. La perforación exploratoria en las serranías, alcanzó en profundidad sólo sedimentos devónicos, por lo general las areniscas de la Formación Iquiri, y en contados casos niveles de las formaciones Huamampampa y Santa Rosa, como es el caso de los pozos Caigua 2 – X11 en Bolivia y Ramos-11 en la Argentina. No obstante, se considera que los sedimentos de la Formación Kirusillas son rocas generadoras de hidrocarburos.Los afloramientos de rocas devónicas en el Subandino Sur son reducidos y restringidos a las unidades superiores (formaciones Los Monos, Iquiri y Saipurú inferior). Están desarrollados por lo general en las culminaciones de la mayoría de los anticlinales, o expuestos por fallas inversas. La presencia de sedimentos del Devónico inferior está debida-mente documentada en subsuelo, a grandes profundidades. Las areniscas entrecruzadas de la Formación Santa Rosa han sido señaladas en algunos pozos. En el pozo Caigua 2-XII, por ejemplo, fue registrada desde los 2088 m, hasta la profundidad final. Por la profundidad a la que se encuentra, la materia orgánica contenida en estos sedimentos se encuentra sobremadurada y genera solamente hidrocarburos gaseosos.Los sedimentos pelíticos de la Formación Icla, de algunos cientos de metros de espesor, están también presentes en el subsuelo de la región y constituyen una excelente roca madre generadora de hidrocarburos. Las arenas de la Formación Huamampampa afloran en algunos sectores del Subandino meridional. En el subsuelo son consideradas como importantes rocas reservorio.Como se indicó líneas arriba, la mayoría de los sedimentos devónicos aflorantes en el Subandino Sur corresponden a las formaciones Los Monos e Iquiri, que forman el núcleo de la mayoría de los anticlinales de la región. En general, y de forma transicional sobre las areniscas Huamampampa, sobreyacen los sedimentos pelíticos de la Formación Los Monos, que corresponden a sedimentos marinos de plataforma somera. Están constituidos por una alternancia de lutitas, limolitas y areniscas, con el predominio de las primeras. Las asociaciones palinológicas contenidas en sus sedimentos permiten asignarles una edad mesodevónica.La cuenca se colmató paulatinamente, y la plataforma se hizo cada vez más somera. Es notoria la influencia costera por la presencia de restos de vegetales. La secuencia se vuelve más arenosa y se ingresa a la Formación Iquiri, que define una intercalación de areniscas y pelitas, con el predominio de las primeras. No es fácil definir el tope de la Formación Los Monos. El pase es gradual y se lo ubica aproximadamente con el incremento arenoso. Por el contrario, el contenido palinológico es abundante y diagnóstico. El Ciclo Cordillerano concluye con la Formación Saipurú. Es una unidad polémica por su relación estratigráfica. El tema es motivo de un análisis más detallado y cuidadoso, y este trabajo no se ocupará de ello. La Formación Saipurú corresponde a un depósito sintectónico (movimientos chiriguanos) en ambiente marino de plataforma somera, con influencia glacimarina. Esta unidad está constituida por la alternancia de bancos macizos de arenas, diamictitas, arcillas, todas con evidencias de deslizamiento y resedimentación. Sobre la Formación Saipurú se asientan discordantemente los conglomerados y areniscas de la Formación Tupambi.El límite entre los ciclos Cordillerano y Subandino, corresponde a una fase tectónica. Estos movimientos se denominaron en YPFB como Fase Chiriguana.Ciclo SubandinoLos sedimentos marinos y transicionales-continentales de este ciclo han sido reunidos en tres grupos: Macharetí, Mandiyutí y Cuevo. Temporalmente se inicia en el Namuriano (Tupambi) y concluye en el Jurásico inferior (San Diego). El Basalto de Entre Ríos, que constituye la base del Grupo Tacurú y el inicio del Ciclo Andino, marca el límite superior del ciclo.El complejo grupo turbidítico basal Macharetí, depositado en una cuenca de antepaís, está conformado por un enrejado de canales submarinos que se cortan y entrelazan entre sí, siguiendo una pendiente general SE-NW, rellenando la cuenca subandina con detritos procedentes tanto de la cordillera hercínica occidental, como del Cratón de Guaporé. La secuencia sedimentaria está formada por eventos cíclicos de conglomerado-arena y arcilla-diamictita, que de base a tope fueron diferenciadas como formaciones Tupambi, Itacuamí-Tarija, Chorro y Taiguati. Durante el depósito del grupo Mandiyutí, constituido por las formaciones Escarpment y San Telmo, las condiciones ambientales se mantienen. Grandes canales submarinos atraviesan la cuenca subandina, manteniendo los antiguos canales del Macharetí o abriendo nuevos cursos con la energía de nuevos y espesos flujos detríticos.La Formación Copacabana (Carbonífero superior–Pérmico inferior), de gran desarrollo en la Cordillera Oriental, se extiende hasta el Subandino del área de Santa Cruz (Región de El Tunal).Durante el Pérmico la cuenca cambia de carácter marino a transicional y continental. Se depositan sedimentos fluviales, eólicos, carbonáticos y evaporíticos del grupo Cuevo, constituido por las formaciones Cangapi, Vitiacua, Ipaguazu y San Diego.A continuación se describirán sumariamente las características particulares de cada una de las formaciones que conforman el ciclo en el Subandino meridional.

GRUPO MANDIYUTI Formación San Telmo Formación Escarpment

GRUPO MACHARETI

Formación Taiguati Formación Chorro Formación Itacuamí / Tarija Formación Tupambi

Fig. 1 Cuadro estratigráfico de los grupos Macharetí y Mandiyutí (Carbonífero superior – Pérmico).El Grupo Macharetí se dispone de forma discordante sobre diferentes formaciones devónicas y del Carbonífero inferior. Esta unidad agrupa de base a tope a las formaciones Tupambi, Itacuamí/Tarija, Chorro y culmina con la Formación Taiguati. La secuencia inicia con la Formación Tupambi, que está compuesta de areniscas y conglomerados, intercalados por diamictitas grises que forman bancos irregulares gruesos, con algunas ocasionales y subordinadas intercalaciones de lutitas. Esta secuencia corresponde a un ambiente marino de plataforma somera, con influencia deltaica y evidencias de resedimentación.Esta secuencia, al igual que la del Ciclo Cordillerano, fue depositada en una cuenca de antepaís. La poca información paleontológica impide dar una idea exacta sobre la edad de la unidad. Sin embargo, en base a reconstrucciones paleogeográficas y correlaciones estratigráficas, algunos trabajos recientes ubican a esta unidad en el Carbonífero inferior.Por encima de las areniscas de la Formación Tupambi, se asientan en algunas localidades lutitas y limolitas (Formación Itacuamí) o diamictitas macizas, gris verdosas de hasta 500 m de espesor de la Formación Tarija. Estos sedimentos corresponden a depósitos marinos de plataforma somera, con definida influencia glacial y evidencias de resedimentación. Son frecuentes dentro de la masa diamictítica, grandes bloques y clastos, de innegable origen glacial, de granito rosado de hasta 50 cm de diámetro. Un buen número de estos bloques tiene forma pentagonal, con superficies pulidas y estriadas.Discordante sobre las pelitas de la Formación Itacuamí o sobre las diamictitas de la Formación Tarija, se disponen en bancos macizos las areniscas marinas de la Formación Chorro, que presentan tonos por lo general claros, grano medio bien seleccionado y muy poca matriz. Estas areniscas se depositaron en una plataforma somera de cuenca de antepaís. Durante mucho tiempo se polemizó sobre las relaciones estratigráficas entre las formaciones Tarija y Chorro, unos en el sentido de considerar que existía una variación facial entre ambas, y otros afirmando que la Formación Chorro sobreyace a la anterior. La opinión actual, más generalizada, se inclina por la última aseveración, y como complemento la considera como el resultado de canales submarinos, rellenados por flujos de detrito subácueos y turbiditas.El Grupo Macharetí concluye con el depósito de los sedimentos marinos de plataforma somera de la Formación Taiguati, que reflejan una marcada influencia glaci-marina, con evidencias de resedimentación. Está caracterizada por una litología predominantemente rojiza, que destaca con relación a las unidades infra y suprayacentes, constituida por diamictitas, lentes de areniscas gris blanquecinas, arcillitas y limolitas de color marrón rojizo bien estratificadas y finamente laminadas.El Grupo Mandiyutíestá constituido por las formaciones Escarpment y San Telmo. Este conjunto fue posiblemente depositado entre el Carbonífero superior y el Pérmico inferior.De forma discordante sobre toda la secuencia previa, y a lo largo de una plataforma somera de dirección SE-NW, se abrieron los amplios canales submarinos de la Formación Escarpment. Estos canales se rellenaron con los detritos provenientes de los altos hercínicos. Esta formación está constituida principalmente por areniscas amarillentas que forman en la actualidad característicos farallones verticales. En estos sedimentos se conservan evidencias de resedimentación.El grupo concluye con la Formación San Telmo, que representa una plataforma marina somera, en la que se acentúa una marcada influencia deltaica y evidencias de resedimentación. En esta unidad se diferenciaron tres miembros característicos, no siempre preservados debido a los efectos de la discordancia de las areniscas de la Formación Cangapi. Esta subdivisión corresponde a las lutitas Yaguacua, areniscas Chimeo y diamictitas Caiguamí.Desde el Pérmico medio a superior y hasta el Jurásico temprano se deposita una secuencia que incluye rocas clásticas, carbonáticas y evaporíticas, el Grupo Cuevo. Este conjunto agrupa a las formaciones Cangapi en la base, Viatiacua en la parte media y culmina con las formaciones Ipaguazu y San Diego.

v v v Basalto de Entre Ríos v v v

GRUPO CUEVO Formación San Diego Formación Ipaguazu Formación Vitiacua Formación Cangapi

Formación San Telmo

Fig. 2. Cuadro estratigráfico del Grupo Cuevo (Pérmico-Jurásico inferior).Con una marcada discontinuidad erosiva y sobre diferentes unidades del Carbonífero, se asienta la Formación Cangapi. Sin embargo, lo más frecuente y normal es encontrarla sobrepuesta al Miembro Caiguamí de la Formación San Telmo. La Formación Cangapi, esencialmente arenosa, es característica de un ambiente eólico y fluvial, con cierta influencia costera, fue depositada en una cuenca de trasarco. No es posible dar una edad definida a esta unidad por cuanto hasta la fecha no se reportaron fósiles diagnósticos. Tomando en cuenta que la base de la unidad suprayacente (Vitiacua) es de edad pérmica superior, se puede razonablemente considerar que fue depositada durante el Pérmico inferior a medio. A partir del Pérmico superior cambiaron en el Subandino sur las condiciones del ambiente de depósito, la cuenca de trasarco derivó hacia un régimen marino de plataforma somera