Evaluación de sistemas de calentamiento alterno para el mejoramiento del transporte de crudo pesado y extra-pesado dentro de oleoductos

Abstract

RESUMEN: En el presente trabajo tesis, se estudia el desplazamiento de aceites pesados y/o extra-pesados a través de oleoductos, por medio de la implementación de un método de calentamiento (termo-solar) alterno a los utilizados comúnmente en la industria petrolera. Este método, está basado en el uso de fluidos micro-estructurados, dichos fluidos son altamente sensibles a la radiación termo-solar, lo que les perite manejar temperaturas mayores, a la par de un mayor suministro de energía al sistema, permitiendo maximizar la eficiencia del sistema en cuestión. Para llevar a cabo el estudio que se menciona, primeramente se debe conocer las propiedades físicas de los crudos pesados, y el comportamiento de su viscosidad dinámica con respecto a la temperatura. Posteriormente, se modelan matemáticamente ambos proceso, uno es el transporte de los hidrocarburos dentro de los oleoductos y el otro es la transferencia de calor entre la línea de transporte y el sistema de calentamiento; aquí, se puede constatar que tanto la hidrodinámica de flujo en el oleoducto, como la energía térmica requerida al sistema de calentamiento, dependen de la transferencia de calor del fluido (crudo pesado) hacia el ambiente, durante su recorrido, desde una estación de bombeo a otra. En resumen, los modelos matemáticos que se proponen para el estudio están fuertemente unidos (modelos no-lineales), por lo tanto, se requiere del uso de técnicas numéricas para su resolución; dichos procedimientos se validan mediante soluciones analíticas en límites asintóticos bien definidos (condición cuasi-isotérmicas), esto en térmicos adimensionales lo que garantiza el buen desempeño de las metodologías numéricas. En este trabajo, los principales resultados indican que cuando los oleoductos no cuentan con un buen aislamiento térmico, el trasporte del crudo para condiciones ambientales desfavorables (invierno y noche) se ve afectado de forma considerable; en consecuencia, la demanda de energía térmica para restituir la transportabilidad del fluido es considerable. Por el contrario, cuando se tienen buenas condiciones ambientales (verano y medio día), las afectaciones en el proceso de transporte son mínimas, con una demanda de energía térmica mucho menor. Derivado de lo anterior podemos asumir que parte de la energía de la planta solar puede redireccionarse a otras aplicaciones o procesos de mayor demanda, si aunado a esto, se implemente el uso de fluidos micro-estructurados, se puede obtener una mayor suministro de energía, mejorando las condiciones de transportabilidad en la línea generando un mayor caudal.