Modelo predictivo en estado transiente del efecto de un reactor de cavitación hidrodinámica en la reducción de viscosidad de crudos pesados empleando la técnica de dinámica computacional de fluidos

Abstract

La cavitación hidrodinámica es un fenómeno de transporte que se presenta en virtud de la geometría de un sistema, que permite mediante un proceso controlado, aprovechar la enorme cantidad de energía generada durante la implosión de la cavidades o burbujas, en el rompimiento de moléculas de crudo pesado permitiendo su reagrupamiento en moléculas más livianas afectando de esta manera la viscosidad del fluido. La simulación del fenómeno de cavitación hidrodinámica, mediante dinámica computacional de fluidos- CFD y desarrollando un modelo hidráulico basado en el método de volúmenes finitos, utilizando el software ANSYS Fluent, permiten calcular la magnitud de la energía liberada y acoplarla a un modelo cinético propio del fluido. Para llevar a cabo esta tarea, se realizó el desarrollo de un modelo de reactor de cavitación por platina de orificio que origina una caída drástica de presión ocasionado que el fluido alcance su presión de vapor, modificando su estado de fase líquido a fase vapor, y posteriormente al pasar a una zona de alta presión se produce la implosión de las cavidades formadas en el ciclo anterior, pasando de fase vapor a fase liquido con la correspondiente liberación de energía que es motivo del análisis computacional en el presente proyecto desarrollado. Los resultados obtenidos en el simulador permiten establecer las valores de presión, que debe ser utilizados en el sistema para garantizar que la energía liberada durante la implosión sea la energía requerida para lograr el rompimiento de las moléculas del crudo, además permite establecer el valor final de viscosidad a alcanzar en un crudo pesado, una vez ha sido expuesto a un proceso de cavitación hidrodinámica. La tecnología de cavitación hidrodinámica, se presenta como una alternativa confiable, económica, y de bajo impacto ambiental en la reducción de viscosidad para el transporte de crudos pesados. 1