Resumen

La cavitación hidrodinámica es una tecnología implementada recientemente para aplicaciones industriales, como el tratamiento de aguas, la generación de biocombustibles o el mejoramiento de los crudos pesados. Los crudos pesados se caracterizan por su baja gravedad API y su alta viscosidad, lo que resulta en un mayor costo de extracción, transporte y refinamiento, y un menor precio de venta por su menor contenido de fracciones livianas como la nafta. Por lo tanto, los reactores de cavitación hidrodinámica seutilizan para cavitar el crudo y mejorar la viscosidad, y la eficiencia depende en gran medida de los parámetros operativos, como lapresión de entrada, la temperatura y el porcentaje de un donante de hidrógeno. En este trabajo se analiza el efecto de la temperaturasobre la dinámica de fluidos del crudo en el interior del reactor Vortex HCR-Nano, tomando como variable de respuesta la fracciónvolumétrica de vapor. El estudio CFD se realizó utilizando Ansys Fluent, con cinco temperaturas diferentes entre 92◦F y 350◦F, modelado 3D de flujo en estado estacionario para fluido multifásico líquido-vapor, con modelo de turbulencia realisable k-ε ycavitación Schnerr-Sauer. Los resultados muestran que el volumen de vapor aumenta con la temperatura hasta, hasta un volumende 1.507 $c{m}^3$​, donde la principal contribución se debe al efecto Vortex. Investigación adicional incluye el comportamiento de lacavitación hidrodinámica con diferentes crudos y parámetros operativos.

1. INTRODUCCIÓN

Recientemente, la cavitación ha sido utilizada para mejorar procesos industriales como el tratamiento de aguas residuales, la síntesis de nanomateriales, el procesamiento de alimentos y la mejora de las propiedades de fluidos mediante la implementación de nuevas tecnologías de cavitación acústica y cavitación hidrodinámica [1,2]. Esta última ha sido la más relevante en proyectos de ingeniería y agroindustria debido a su capacidad de generar cavitación en grandes áreas del fluido y al amplio rango de efectos físicos y químicos que produce [3]. Algunos estudios sobre la síntesis de biodiésel a partir de aceite de cocina usado utilizando cavitación hidrodinámica han mostrado una reducción de los tiempos de reacción, una mejora de la eficiencia energética y el desarrollo de un proceso fácilmente escalable [4].

La cavitación se produce cuando la presión del fluido cae por debajo de la presión de vapor, generando microburbujas de vapor que posteriormente colapsan, esta caída de presión se debe normalmente a zonas de recirculación o a una disminución brusca de la sección transversal del flujo.

• Materias:Crudo pesado Cavitación Hidrodinámica
• Subjects:Heavy crude oil Cavitation Hydrodynamics
• Palabras claves:cavitación hidrodinámica, CFD, crudo pesado, fracción de vapor, temperatura
• Keywords:CFD, heavy crude oil, hydrodynamic cavitation, temperature, vapour fraction