Diapositiva 1

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Procesos de alteración
Las características físico y químicas del
petróleo se modifican en cuanto se vierte
petróleo en el mar
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Procesos de alteración
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Procesos de alteración
La evaporación es un mecanismo principal de
eliminación del petróleo. La cantidad que se
evapora depende del tipo de petróleo, velocidad
del viento y temperatura del agua
Los productos refinados como la gasolina se
evaporan mucho más rápidamente que los más
pesados, tal y como indica la tabla.
Evaporación
La disolución comienza de manera inmediata y dura
todo el proceso de alteración de petróleo. Sin
embargo, las pérdidas del petróleo debido a
disolución son insignificantes comparadas con las
debidas a otros mecanismos de alteración del
petróleo (menos del 0.1 de petróleo crudo y un
2 del refinado se disuelven. Aún así, los
componentes del petróleo que se ha disuelto puede
resultar más tóxicos para el medio ambiente.
Disolución
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Alteración del petróleo
La emulsión es la entrada de agua en el petróleo
lo que da lugar a la llamada emulsión de agua en
petróleo o mousse. Una vez que la emulsión se
produce, la viscosidad aumenta mucho. Antes de la
emulsión el petróleo tiene que haber sufrido
cierto grado de alteración. El resultado de la
emulsión agua en petróleo es un aumento del
volumen de la mancha. Cuando las emulsiones se
mezclan con la arena (costas, fondos) dan lugar a
las partículas de alquitrán (tar balls). Otro
tipo de emulsión más difícil de darse es la
emulsión de petróleo en agua.
Emulsificación
Zonas de grandes cargas sedimentarias (500 g/m3)
mueven el petróleo a través de la columna del
agua en pocas horas. Zonas de baja carga
sedimentaria (lt 5 g(m3) océano abierto- el
petróleo estará ýor tiempo en la superficie
(Semanas),
La sedimentación es la adhesión de las partículas
de petróleo a las partículas sólidas, de tal
manera que se puede encontrar en los sedimentos
de la columna y del fondo.
Sedimentación
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Procesos de alteración
La fotoxidación es la modificación de las
propiedades físico-químicas del petróleo
superficial debido a la luz solar. El resultado
es un cierto endurecimiento de la superficie de
la mancha que hace que la evaporación disminuya
debido a que los componentes más volátiles no
pueden difundirse a través de dicha
superficie. La fotoxidación incrementa además la
facilidad de emulsión de la mancha.
Fotoxidación
La biodegradación da lugar a la eliminación
definitiva de la mancha gracias a la acción
microbiana. La velocidad de degradación depende
de las propiedades del agua y del petróleo,
aparte de la actividad microbiana.
Biodegradación
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Transporte horizontal
Los procesos físicos que transportan petróleo en
el agua son advección, difusión turbulenta y
dispersión por cizalla
Advección se debe a las corrientes en general
(mareas, viento y oleaje) y al arrastre directo
del viento sobre la mancha.
Difusión turbulenta y dispersión dan lugar a la
expansión de la mancha.
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Transporte vertical
Advección por diferencia de densidad
Movimiento resultante
Difusión turbulenta
Dispersión mecánica por oleaje rompiente
Advección dada por la velocidad de ascenso del
petróleo debido a su diferencia de densidad con
el agua y entrada del petróleo en la columna
debido al oleaje rompiente
Difusión turbulenta vertical que da como
resultado una expansión vertical
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Transporte vertical
Los coeficientes de la difusión turbulenta
vertical es varios órdenes de magnitud inferior a
los coeficientes de difusión turbulenta horizontal
Expansión por Difusión turbulenta vertical
donde
y
son las densidades del petróleo y del agua,
respectivamente.
Advección por velocidad de flotabilidad
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Transporte vertical
El oleaje que rompe sobre la mancha lo que hace
es romper la mancha y formar partículas (oil
droplets) que introduce en la columna de
agua. Las partículas que forma son de diferentes
tamaño, con rangos que van desde los 50 micrones
a superiores a 10000 micrones. Estas partículas
de petróleo tienen una dinámica diferente al
petróleo superficial las partículas más pequeñas
permanecerán en la columna de agua debido a la
turbulencia vertical, mientras que las mayores
volverán a superficie para unirse a la mancha
original de la que proceden o formar una nueva
mancha. La dispersión mecánica es necesaria para
la dispersión por cizalla cuando se trata de
superficie oceánica sin cizalla importante en la
horizontal.
Dispersión mecánica por oleaje rompiente
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Transporte horizontal
La expánsión de la mancha por propiedades
físico-químicas se formuló por Fay (1969) que
distinguió tres fases en la expansión
gravedad-incercial, gravedad-viscosidad y tensión
superficial-viscosidad. Este proceso no dura más
de una hora.
Expansión por propiedades físico-químicas
La expansión de la mancha por difusión turbulenta
horizontal es mucho mayor que la vertical. El
coeficiente horizontal de difusión va desde los
100 hasta los 1000000 cm2/s.
Expansión por Difusión turbulenta horizontal
Una vez que el oleaje actúa sobre la mancha, se
va a iniciar la expansión debida a la dispersión
por cizalla. El resultado final de este tipo de
expansión es una mancha tipo cometa, con una
mayor cantidad de petróleo en la cabeza de la
mancha y una menor cantidad de petróleo en la
cola.
Expansión por dispersión por cizalla
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Transporte horizontal
Los vientos afectan a la trayectoria de la mancha
de tres formas principales en la alteración del
petróleo, en producir corrientes, en el
transporte directo de la mancha
Advección debida al viento
El viento arrastra la mancha dándole una
velocidad que va del 0 al 10 de su velocidad, y
con un ángulo menor de 10º.
Arrastre de la mancha por el viento
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Transporte horizontal
Las corrientes debidas a la circulación oceánica
transportan el petróleo durante miles de
kilómetros en períodos que van desde los meses a
los años. Las corrientes costeras lo transporta
durante cientos de kilómetros durante semanas. La
circulación estuarina lo transporta durante
decenas de kilómetros en días. Los ríos lo
transportan durante decenas de kilómetros en
horas a días.
Corrientes
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Transporte corrientes
Existen zonas en donde el petróleo se acumula y
son las zonas de convergencia mareal, que se
originan cuando las marea baja. Como tiene que
pasar a zonas más como se tiene que conservar la
masa, la velocidad superficial disminuye. Los
vientos fuertes rompen estas zonas de
convergencia.
Corrientes marea
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Transporte horizontal
Tidal excursion nos dá una estimación de si el
petróleo entrará en un estuario o bahía ya que es
el espacio que recorre una partícula de agua
desde la marea baja a la alta y viceversa. La
tidal excursion depende de la batimetría, de tal
manera que cuando es un área ancha y con
batimetría simple, la influencia de la marea
disminuye mucho mas rápidamente que si se tratan
de canales estrechos y largos.
Corrientes marea
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Transporte horizontal
Petróleo atrapado en los sedimentos
El petróleo va saliendo en esta parte de la playa
Corrientes marea
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Transporte horizontal y vertical

• La circulación de Langmuir es el resultado de la
  interacción entre las corrientes superficiales
  inducidas por el viento y el oleaje. Aparece
  cuando el viento es igual superior a 1.5 m/s
  (aunque también se da cuando no hay viento).
• El resultado de la circulación de Langmuir es la
  ruptura de la mancha y su intrusión en forma de
  partículas en la columna, que después vuelven a
  subir a superficie para formar los windrows o
  streaks.
• Es un proceso poco documentado, aunque se puede
  decir de él lo siguiente
• Los windrows o streaks duran entre 5 y 30 minutos
  para desaparecer y volver a formarse.
• La corriente superficial de los windrows puede
  llegar a ser 5,5 la velocidad del viento
• La velocidad vertical en las zonas de
  convergencia va desde 5 cm/s a 20 cm/s

Corrientes Circulación de Langmuir
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Transporte corrientes
El petróleo se acerca a zonas costeras
(nearshore) utilizando las corrientes
Longshore. Estas corrientes se forman cuando el
oleaje se aproxima formando un ángulo con la
costa y la batimetría es suave. La velocidad y la
dirección de la corriente longshore aumenta con
la altura de ola y con el ángulo del frente. Con
velocidad adecuada, la corriente puede dar lugar
a una rip current lo que permite el retorno del
petróleo al mar abierto. .
Corrientes Longshore
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Transporte horizontal
Dispersión por cizalla
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Análisis de la trayectoria
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Modelos de transporte
es la posición que ocupa la partícula en el
tiempo
es la posición que ocupa una partícula en el
tiempo
es la velocidad de la partícula y por el
intervalo temporal definido como
Es la difusión turbulenta
es un número aleatorio que va desde
hasta

Discretización de la ecuación de transporte para
una partícula
.
es el factor que va desde 0 hasta un 10
(Ozmidov,1990).
Velocidad de la partícula
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Modelos de transporte
Para el eje

Para el eje
Y en el eje vertical
Siendo
la velocidad Terminal de las partículas que
pertenecen al intervalo
de tamaño.
Resultado para el modelo
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Modelos de transporte
Datos de entrada al modelo