Estudio fluidodinámico de un crudo pesado colombiano en función de la temperatura de entrada en un reactor vortex de cavitación hidrodinámica mediante dinámica de fluidos computacional

Abstract

El sector de los hidrocarburos ha mostrado interés en la cavitación hidrodinámica debido a su potencial para mejorar las características de crudos pesados, lo cual implica reducción de costos en el trasiego y refinamiento. En este trabajo se realizó el análisis fluidodinámico de un crudo pesado que pasaba por un reactor vortex de cavitación hidrodinámica, con el fin de ver el efecto de la temperatura en la reducción de la viscosidad y la fracción de vapor. Para llevar esto a cabo, primeramente, se desarrolló la parte experimental mediante un diseño de experimento, teniendo como factores la temperatura y la cantidad de donante de hidrógeno, y como variable de respuesta la viscosidad final del crudo. Luego de la experimentación, se continuó con la parte de simulación usando el programa ANSYS Fluent, donde se requirieron ciertas propiedades del crudo que se obtuvieron por ensayos de laboratorio y el software Aspen HYSYS. Los resultados del diseño de experimento se analizaron usando Minitab, donde se observó que la temperatura tenía un bajo efecto, respecto al donante de hidrógeno, en la viscosidad final. La simulación permitió establecer una relación entre la cantidad de vapor que se producía en el reactor a medida que se variaba la temperatura, además de que se obtuvieron los contornos de velocidad y presión del fluido, logrando un mayor entendimiento del fenómeno estudiado. Al comparar los datos experimentales con las simulaciones, se llegó a la conclusión de que las temperaturas manejadas en el diseño de experimento no eran lo suficientemente elevadas para producir una cantidad de vapor considerable, debido a esto, no se consiguió una alta reducción en la viscosidad. Con este proyecto se da inicio a una posible serie de investigaciones que involucren más ramas de la ingeniería para lograr un mayor espectro de estudio del proceso de cavitación hidrodinámica.