Modelo para simulación de la potencia de flujo en tuberías conductoras de petróleo pesado con comportamiento seudoplástico

Model for simulation of flow power in conductive heavy oil pipelines with heavy oil pipelines with pseudo-plastic behavior

En esta investigación, se abordó la necesidad de modelar la potencia de flujo en sistemas de transporte de petróleos pesados a través de tuberías conductoras. Se consideraron cuatro componentes para este modelo: la potencia de flujo debido al esfuerzo viscoso del fluido, la potencia de flujo adicional por efectos de mezcla en la tubería, la potencia de flujo de carácter no estacionario y la potencia de flujo necesaria para vencer los cambios de energía potencial. El estudio experimental involucró variaciones de temperaturas entre 40 y 65 ºC y diámetros de tubería de 0,2 y 0,3 m. Se simuló tomando el índice de flujo con el valor promedio de 0,925, considerando un fluido seudoplástico. Los coeficientes del modelo empírico teórico fueron identificados a través de estos experimentos. El modelo empírico teórico desarrollado fue capaz de simular la potencia de flujo con un error promedio del 4,5%. Este modelo se recomienda para la implementación en el diseño y evaluación energética de sistemas de bombeo de petróleos crudos con comportamiento seudoplástico y carácter no estacionario.

INTRODUCCIÓN

En el transporte de fluidos de elevada viscosidad por sistemas de tuberías, se originan pérdidas energéticas considerables, las cuales deben ser tomadas en cuenta para el proceso de selección o evaluación de los sistemas de bombeo. En este caso se define a la potencia de flujo como el parámetro que integra las variables del proceso de transporte en los sistemas de bombeo. El principal problema en el transporte del petróleo crudo pesado consiste en que son fluidos con comportamiento no newtoniano 1.

A partir del estudio reológico realizado por (2, se demostró que el petróleo crudo objeto de estudio, mantiene un comportamiento seudoplástico para variación de temperatura de 29 a 69,8 °C. Para este caso se observa que la temperatura no provocó cambios significativos en el índice de flujo, manteniendo un valor promedio de 0,925, aunque sí en el índice de consistencia másica y la viscosidad aparente, los que disminuyeron al aumentar la temperatura.

En la modelación y simulación de pérdidas de carga en tuberías se cuenta con modelos basados en estudios y correlación de datos experimentales, mostrándose en los sistemas industriales desviaciones entre los resultados de las simulaciones computacionales y los valores experimentales 3.