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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA
DISEÑO, CARACTERIZACIÓN Y TRATAMIENTO DE CORTES Y RIPIOS
PRODUCTO DE LA PERFORACIÓN DEL CAMPO YANAQUINCHA.
TRABAJO DE GRADO PARA LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO
DE INGENIERA QUÍMICA
AUTORA: SOFIA BELEN BORJA BALLESTEROS
TUTOR: ING. LUIS A. CALLE GUADALUPE
QUITO
2015
ii
APROBACIÓN DEL TUTOR
En calidad de Tutor de la Tesis de Grado DISEÑO, CARACTERIZACIÓN Y
TRATAMIENTO DE CORTES Y RIPIOS PRODUCTO DE LA PERFORACIÓN DEL
CAMPO YANAQUINCHA., certifico que el mismo es original y ha sido desarrollado por la
señorita SOFIA BELEN BORJA BALLESTEROS, bajo mi dirección y conforme a todas las
observaciones realizadas considero que el trabajo reúne los requisitos y por tanto tiene
aprobación.
En la ciudad de Quito, a los 28 días del mes de Julio del 2015.
TUTOR
iii
AUTORIZACIÓN DE LA AUTORÍA INTELECTUAL
Yo, SOFIA BELEN BORJA BALLESTEROS en calidad de autora de la Trabajo de Grado
realizada sobre “DISEÑO, CARACTERIZACIÓN Y TRATAMIENTO DE CORTES Y
RIPIOS PRODUCTO DE LA PERFORACIÓN DEL CAMPO YANAQUINCHA.”, por la
presente autorizo a la UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR, hacer uso de todos los
contenidos que me pertenecen o de parte de los que contiene esta obra, con fines estrictamente
académicos o de investigación.
Los derechos que como autor me corresponden, con excepción de la presente autorización,
seguirán vigentes a mi favor, de conformidad con lo establecido en los artículos 5, 6, 8, 19 y
demás pertinentes de la Ley de Propiedad Intelectual y su Reglamento.
Quito, 07 de Agosto de 2015
Sofía Belén Borja Ballesteros
C.I. 172020804-8
iv
DEDICATORIA
A mi Abuelita Laura que es un angelito
que supo guiarme desde el cielo en los
momentos más difíciles, quien fue un
pilar muy importante en mi vida, y supo
cuidar de mí, darme todo su amor,
paciencia, a pesar que no estés a mi
lado siempre estás en mi mente y en mi
corazón, como quisiera que estés en
este momento tan importante junto a
mí, y a mi hijo Leandro Vizuete que
con su sonrisa dice más de mil palabras
TE AMO chiquito.
v
AGRADECIMIENTO
A ti mi Dios y mi Virgen Dolorosa, por darme la fuerza y la sabiduría para poder salir adelante
en los momentos más difíciles de mi vida.
Agradezco a mi abuelita Laura, a mis padres Elsa y Pépe por estar pendientes de mí, y
brindarme todo su apoyo incondicional.
A mi hermano Kevin por ser un compañero y con quien siempre puedo contar y además mi
futuro colega.
A mi esposo César Vizuete (Beto) por su paciencia y amor que me ha dado durante todos estos
años juntos, y a mi adorado hijo Leandro Vizuete por brindarme tres maravillosos años junto a
ti y darme ese aliento para seguir adelante.
Al Ing. Herbert Raza, por abrirme las puertas de la empresa QMAX y darme todo el apoyo y
facilidades para poder realizar este trabajo, gracias.
A mis compañeros de estuvieron junto a mi es épocas de estudio, a mis amigos que forman
parte del DPEC, Vanesa, Fernanda, Lucia, Carlitos, Segundo, Richard gracias por todo lo que
me ayudaron en los momentos de más necesidad, y un agradecimiento especial a Cristian
Córdova por ayudarme en los momentos de más angustia en la realización de este trabajo.
A mis suegros por darme su mano generosa y ayudarme durante estos tres años de aprendizaje y
a la Flia Pozo por sus palabras de aliento y cariño.
vi
CONTENIDO
Pág.
LISTA DE TABLAS .................................................................................................................. xi
LISTA DE FIGURAS .............................................................................................................. xvi
LISTA DE GRÁFICOS ......................................................................................................... xviii
LISTA DE ANEXOS ................................................................................................................ xxi
RESUMEN ............................................................................................................................... xxii
SUMMARY ............................................................................................................................ xxiii
INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 24
1. MARCO TEÓRICO ............................................................................................................ 26
1.1. Fundamentación Teórica .................................................................................................. 26
1.1.1. Pozo petrolero ................................................................................................................... 26
1.1.2. Perforación ....................................................................................................................... 26
1.1.3. Lodo de Perforación ......................................................................................................... 26
1.1.4. Cortes y ripios de perforación .......................................................................................... 26
1.1.4.1. Clasificación de los sólidos por su tamaño ..................................................................... 27
1.1.5. Clasificación de los sólidos por su densidad .................................................................... 28
1.1.6. Contaminación .................................................................................................................. 28
2. DISEÑO DEL SISTEMA DE CONTROL DE SÓLIDOS ............................................... 30
2.1. Remoción de Cortes y Ripios de Perforación .................................................................. 30
2.2. Mecanismos de Control de Sólidos .................................................................................. 30
2.2.1. Dilución o desplazamiento ............................................................................................. 30
2.2.2. Sedimentación ................................................................................................................. 31
2.2.3. Método mecánico ............................................................................................................ 31
2.2.4. Equipo de control de sólidos ............................................................................................. 32
3. CARACTERIZACION Y MARCO LEGAL DE CORTES Y RIPIOS PRODUCTO
DE LA PERFORACIÓN .......................................................................................................... 56
3.1. Parámetros de contaminación .......................................................................................... 56
3.1.1. Conductividad Eléctrica ................................................................................................... 56
3.1.2. Potencial Hidrógeno (Ph) ................................................................................................. 56
3.1.3. Hidrocarburos totales TPH .............................................................................................. 57
3.1.4. Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos (HAP´s) ............................................................. 57
3.1.5. Metales Pesados................................................................................................................ 57
vii
3.2. Tratamiento de cortes y ripios producto de la perforación ........................................... 59
3.2.1. Elementos utilizados en el tratamiento ............................................................................. 59
3.3. Marco Legal ....................................................................................................................... 62
3.3.1. Reglamento Ambiental para el manejo y disposición de los ripios de perforación. ......... 63
4. PARTE EXPERIMENTAL................................................................................................. 65
4.1. Diseño Experimental ......................................................................................................... 65
4.1.1. Esquema del diseño experimental del tratamiento de cortes y ripios producto de la
perforación .................................................................................................................................. 65
4.1.2. Materiales y Equipo .......................................................................................................... 67
4.1.3. Sustancias y reactivos ....................................................................................................... 67
4.1.4. Muestreo ........................................................................................................................... 67
4.1.5. Procedimiento ................................................................................................................... 67
4.1.6. Elaboración de las mezclas para el tratamiento de cortes y ripios de perforación ......... 68
4.2. Diseño del Proceso ............................................................................................................. 70
4.3. Datos Experimentales ........................................................................................................ 72
4.3.1. Datos de laboratorio de la caracterización de cortes y ripios Muestra Original ............ 72
4.3.2. Datos de laboratorio de la caracterización de cortes y ripios Mezcla 1 .......................... 74
4.3.3. Datos de laboratorio de la caracterización de cortes y ripios Mezcla 2 ............................ 76
4.3.4. Datos de laboratorio de la caracterización de cortes y ripios Mezcla 3 .......................... 78
4.3.5. Datos de laboratorio de la caracterización de cortes y ripios Mezcla 4 .......................... 80
4.3.6. Datos de laboratorio de la caracterización de cortes y ripios Mezcla 4 .......................... 82
5. CÁLCULOS ......................................................................................................................... 85
5.1. Cálculo para bombas centrifugas ..................................................................................... 85
5.1.1. Calculo de la carga expresada como aceleración centrifuga .......................................... 85
5.1.2. Calculo de la presión de alimentación ............................................................................. 86
5.1.3. Calculo de la potencia de la bomba .................................................................................. 86
5.2. Cálculo del volumen de la tolva ........................................................................................ 86
5.2.1. Cálculo de la Presión interna que soporta la Tolva ........................................................... 87
5.2.2. Cálculo de la Potencia del motor de la tolva ..................................................................... 88
5.3. Especificaciones de diseño de los equipos que forman el sistema de control de
sólidos ......................................................................................................................................... 89
5.4. Preparación de las mezclas para los cortes y ripios producto de la perforación ......... 90
5.4.1. Cálculo modelo del volumen que se requiere para tratar 500 gr de lodo ....................... 90
5.4.2. Cálculo de la cantidad de químico necesario para tratar cada barril de lodo ................ 91
5.4.3. Porcentaje de bario eliminado por cada sección ............................................................. 92
5.4.4. Análisis de Costos ............................................................................................................. 92
6. RESULTADOS..................................................................................................................... 94
viii
6.1. Resultados de la experimentación ....................................................................................... 94
6.1.1. Comparación grafica de los resultados obtenidos del tratamiento para la primera
sección ........................................................................................................................................ 94
6.1.2. Comparación grafica de los resultados obtenidos del tratamiento para la segunda
sección ........................................................................................................................................ 95
6.1.3. Comparación grafica de los resultados obtenidos del tratamiento para la tercera
sección ........................................................................................................................................ 96
6.2. Análisis de las variables para encontrar las condiciones adecuadas de operación en el
proceso de tratamiento de cortes y ripios producto de la perforación para Zaranda
Primera Sección. ........................................................................................................................ 97
6.2.1. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de PH para datos de
zaranda primera sección. ............................................................................................................ 97
6.2.2. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Conductividad para
datos de zaranda primera sección. ............................................................................................. 99
6.2.3. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Bario para datos de
zaranda primera sección. .......................................................................................................... 101
6.2.4. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Cadmio para datos de
zaranda primera sección. .......................................................................................................... 103
6.2.5. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Cromo para datos de
zaranda primera sección. .......................................................................................................... 105
6.2.6. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Cromo para datos de
zaranda primera sección. .......................................................................................................... 107
6.3. Análisis de las variables para encontrar las condiciones adecuadas de operación
en el proceso de tratamiento de cortes y ripios producto de la perforación. ..................... 109
6.3.1. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de PH para datos de
zaranda segunda sección. ......................................................................................................... 109
6.3.2. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Conductividad para
datos de zaranda segunda sección. ........................................................................................... 111
6.3.3. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Bario para datos de
zaranda segunda sección. ......................................................................................................... 113
6.3.4. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Cadmio para datos de
zaranda segunda sección. ......................................................................................................... 115
6.3.5. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Cromo para datos de
zaranda segunda sección. ......................................................................................................... 117
6.3.6. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Vanadio para datos de
zaranda segunda sección. ......................................................................................................... 119
ix
6.4. Análisis de las variables para encontrar las condiciones adecuadas de operación
en el proceso de tratamiento de cortes y ripios producto de la perforación. ..................... 121
6.4.1. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de PH para datos de
zaranda tercera sección. ........................................................................................................... 121
6.4.2. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Conductividad para
datos de zaranda tercera sección. ............................................................................................. 123
6.4.3. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Bario para datos de
zaranda tercera sección. ........................................................................................................... 125
6.4.4. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Cadmio para datos de
zaranda tercera sección. ........................................................................................................... 127
6.4.5. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Cromo para datos de
zaranda tercera sección. ........................................................................................................... 129
6.4.6. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Cromo para datos de
zaranda tercera sección. ........................................................................................................... 131
6.5. Análisis de las variables para encontrar las condiciones adecuadas de operación
en el proceso de tratamiento de cortes y ripios producto de la perforación Cortes
Primera Sección ....................................................................................................................... 133
6.5.1. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de PH para datos de
cortes primera sección. ............................................................................................................. 133
6.5.2. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Conductividad para
datos de cortes primera sección. ............................................................................................... 135
6.5.3. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Bario para datos de
cortes primera sección. ............................................................................................................. 137
6.5.4. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Cadmio para datos de
cortes primera sección. ............................................................................................................. 139
6.5.5. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Cromo para datos de
cortes primera sección. ............................................................................................................. 141
6.5.6. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Cromo para datos de
cortes primera sección. ............................................................................................................. 143
6.6. Análisis de las variables para encontrar las condiciones adecuadas de operación
en el proceso de tratamiento de cortes y ripios producto de la perforación de Cortes
Segunda Sección. ..................................................................................................................... 145
6.6.1. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de PH para datos de
cortes segunda sección. ............................................................................................................. 145
6.6.2. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Conductividad para
datos de cortes segunda sección. .............................................................................................. 147
x
6.6.3. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Bario para datos de
cortes segunda sección. ............................................................................................................. 149
6.6.4. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Cadmio para datos de
cortes segunda sección. ............................................................................................................. 151
6.6.5. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Cromo para datos de
cortes segunda sección. ............................................................................................................. 153
6.6.6. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Cromo para datos de
cortes segunda sección. ............................................................................................................. 155
6.7. Análisis de las variables para encontrar las condiciones adecuadas de operación
en el proceso de tratamiento de cortes y ripios producto de la perforación de Cortes
Tercera Sección. ...................................................................................................................... 157
6.7.1. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de PH para datos de
cortes tercera sección................................................................................................................ 157
6.7.2. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Conductividad para
datos de cortes tercera sección. ................................................................................................ 159
6.7.3. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Bario para datos de
cortes tercera sección................................................................................................................ 161
6.7.4. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Cadmio para datos de
cortes tercera sección................................................................................................................ 163
6.7.5. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Cromo para datos de
cortes tercera sección................................................................................................................ 165
6.7.6. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Cromo para datos de
cortes tercera sección................................................................................................................ 167
7. DISCUSIÒN ....................................................................................................................... 170
8. CONCLUSIONES .............................................................................................................. 172
9. RECOMENDACIONES .................................................................................................... 173
CITAS BIBLIOGRAFICAS................................................................................................... 174
BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................................... 177
ANEXOS .................................................................................................................................. 179
xi
LISTA DE TABLAS
Pág.
Tabla 1. Clasificación API con respecto al tamaño de partícula ................................................. 27
Tabla 2. Densidad específica de materiales comunes en los campos petroleros ......................... 28
Tabla 4. Porcentaje de mezclas para el tratamiento .................................................................... 69
Tabla 5. Datos de la muestra a tratar ........................................................................................... 72
Tabla 6. Caracterización de las muestras de zarandas primera sección muestra original ........... 72
Tabla 7. Caracterización de las muestras de cortes primera sección muestra original ................ 72
Tabla 8. Caracterización de las muestras de cortes segunda sección muestra original ............... 73
Tabla 9. Caracterización de las muestras de cortes segunda sección muestra original ............... 73
Tabla 10. Caracterización de las muestras de zaranda tercera sección muestra original ............ 73
Tabla 11. Caracterización de las muestras de cortes tercera sección muestra original ............... 74
Tabla 12. Caracterización de las muestras de zaranda primera sección mezcla 1 ....................... 74
Tabla 13. Caracterización de las muestras de cortes primera sección mezcla 1 ......................... 74
Tabla 14. Caracterización de las muestras de zaranda segunda sección mezcla 1 ...................... 75
Tabla 15. Caracterización de las muestras de cortes segunda sección mezcla 1 ......................... 75
Tabla 16. Caracterización de las muestras de zaranda tercera sección mezcla 1 ........................ 75
Tabla 17. Caracterización de las muestras de cortes tercera sección mezcla 1 .......................... 76
Tabla 18. Caracterización de las muestras de zaranda primera sección mezcla 2 ...................... 76
Tabla 19. Caracterización de las muestras de cortes primera sección mezcla 2 ......................... 76
Tabla 20. Caracterización de las muestras de zaranda segunda sección mezcla 2 ...................... 77
Tabla 21. Caracterización de las muestras de cortes segunda sección mezcla 2 ......................... 77
Tabla 22. Caracterización de las muestras de zaranda tercera sección mezcla 2 ........................ 77
Tabla 23. Caracterización de las muestras de cortes tercera sección mezcla 2 ........................... 78
Tabla 24. Caracterización de las muestras de zaranda primera sección mezcla 3 ....................... 78
Tabla 25. Caracterización de las muestras de cortes primera sección mezcla 3 ......................... 78
Tabla 26. Caracterización de las muestras de zaranda segunda sección mezcla 3 ...................... 79
Tabla 27. Caracterización de las muestras de cortes segunda sección mezcla 3 ......................... 79
Tabla 28. Caracterización de las muestras de zaranda tercera sección mezcla 3 ........................ 79
Tabla 29. Caracterización de las muestras de cortes tercera sección mezcla 3 ........................... 80
Tabla 30. Caracterización de las muestras de zaranda primera sección mezcla 4 ....................... 80
xii
Tabla 31. Caracterización de las muestras de cortes primera sección mezcla 4 ......................... 80
Tabla 32. Caracterización de las muestras de zaranda segunda sección mezcla 4 ...................... 81
Tabla 33. Caracterización de las muestras de cortes segunda sección mezcla 4 ......................... 81
Tabla 34. Caracterización de las muestras de zaranda tercera sección mezcla 4 ........................ 81
Tabla 35. Caracterización de las muestras de cortes tercera sección mezcla 4 ........................... 82
Tabla 36. Caracterización de las muestras de zaranda primera sección receta 1 ........................ 82
Tabla 37. Caracterización de las muestras de cortes primera sección receta 1 ........................... 82
Tabla 38. Caracterización de las muestras de zaranda segunda sección receta 1 ........................ 83
Tabla 39. Caracterización de las muestras de cortes segunda sección receta 1........................... 83
Tabla 40. Caracterización de las muestras de zaranda tercera sección receta 1 .......................... 83
Tabla 41. Caracterización de las muestras de cortes tercera sección receta 1 ............................. 84
Tabla 42. Dimensiones de la Tolva ............................................................................................. 87
Tabla 43. Especificaciones de Zarandas...................................................................................... 89
Tabla 44. Especificaciones para Hidrociclones ........................................................................... 89
Tabla 45. Especificaciones para Centrifugas Decantadoras ........................................................ 90
Tabla 46. Precio de los materiales utilizados para cada mezcla .................................................. 92
Tabla 47. Precio de los materiales utilizados para la mezcla 1 ................................................... 92
Tabla 48. Precio de los materiales utilizados para la mezcla 2 ................................................... 93
Tabla 49. Precio de los materiales utilizados para la mezcla 3 ................................................... 93
Tabla 50. Precio de los materiales utilizados para la mezcla 4 ................................................... 93
Tabla 51. Análisis de Varianza PH zaranda primera sección ...................................................... 97
Tabla 52. Coeficiente de Regresión PH zaranda primera sección ............................................... 97
Tabla 53. Valor óptimo PH zaranda primera sección ................................................................. 99
Tabla 54. Análisis de varianza Conductividad Zaranda primera sección ................................... 99
Tabla 55. Coeficiente de regresión conductividad zaranda primera sección .............................. 99
Tabla 56. Valor óptimo conductividad zaranda primera sección .............................................. 101
Tabla 57. Análisis de varianza de Bario zaranda primera sección ............................................ 101
Tabla 58. Coeficiente de regresión de bario zaranda primera sección ...................................... 101
Tabla 59. Valor óptimo de bario zaranda primera sección ........................................................ 103
Tabla 60. Análisis de varianza de Cadmio zaranda primera sección ........................................ 103
Tabla 61. Coeficiente de regresión de cadmio, zaranda primera sección ................................. 103
Tabla 62. Valor óptimo de cadmio, zaranda primera sección ................................................... 105
Tabla 63. Análisis de varianza de cromo, zaranda primera sección .......................................... 105
Tabla 64. Coeficiente de regresión de cromo, zaranda primera sección ................................... 105
Tabla 66. Análisis de varianza de vanadio, zaranda primera sección ....................................... 107
Tabla 67. Coeficiente de regresión de vanadio, zaranda primera sección ................................. 107
Tabla 68. Valor óptimo de vanadio, zaranda primera sección .................................................. 109
xiii
Tabla 69. Análisis de varianza de PH, zaranda segunda sección .............................................. 109
Tabla 70. Coeficiente de regresión de PH, zaranda segunda sección ....................................... 109
Tabla 71. Valor óptimo de PH, zaranda segunda sección ......................................................... 111
Tabla 72. Análisis de varianza de conductividad, zaranda segunda sección. ............................ 111
Tabla 74. Valor óptimo de conductividad, zaranda segunda sección ........................................ 113
Tabla 75. Análisis de varianza de bario, zaranda segunda sección ........................................... 113
Tabla 76. Coeficiente de regresión de bario, zaranda segunda sección .................................... 113
Tabla 77. Valor óptimo de bario, zaranda segunda sección ...................................................... 115
Tabla 78. Análisis de varianza de Cadmio, zaranda segunda sección ....................................... 115
Tabla 79. Coeficiente de regresión de cadmio, zaranda segunda sección ................................. 115
Tabla 80. Valor óptimo de cadmio, zaranda segunda sección .................................................. 117
Tabla 81. Análisis de varianza de cromo, zaranda segunda sección ......................................... 117
Tabla 82. Coeficiente de regresión de cromo, zaranda segunda sección .................................. 117
Tabla 83. Valor óptimo de cadmio, zaranda segunda sección .................................................. 119
Tabla 84. Análisis de varianza de vanadio, zaranda segunda sección ....................................... 119
Tabla 85. Coeficiente de regresión de vanadio, zaranda segunda sección ................................ 119
Tabla 86. Valor óptimo de Vanadio, zaranda segunda sección ................................................. 121
Tabla 87. Análisis de varianza de PH, zaranda tercera sección ................................................ 121
Tabla 88. Coeficiente de regresión de PH, zaranda tercera sección .......................................... 121
Tabla 89. Valor óptimo de PH, zaranda tercera sección ........................................................... 123
Tabla 90. Análisis de Varianza de conductividad, zaranda tercera sección .............................. 123
Tabla 91. Coeficiente de regresión de conductividad, zaranda tercera sección ........................ 123
Tabla 92. Valor óptimo de conductividad, zaranda tercera sección .......................................... 125
Tabla 93. Análisis de varianza de bario, zaranda tercera sección ............................................. 125
Tabla 94. Coeficiente de regresión de bario, zaranda tercera sección ....................................... 125
Tabla 95. Valor óptimo de bario, zaranda tercera sección ........................................................ 127
Tabla 96. Análisis de varianza de cadmio, zaranda tercera sección .......................................... 127
Tabla 97. Coeficiente de regresión de cadmio, zaranda tercera sección ................................... 127
Tabla 98. Valor óptimo de cadmio, zaranda tercera sección ..................................................... 129
Tabla 99. Análisis de varianza de cromo, zaranda tercera sección ........................................... 129
Tabla 100. Coeficiente de regresión de cadmio, zaranda tercera sección ................................. 129
Tabla 101. Valor óptimo de cadmio, zaranda tercera sección ................................................... 131
Tabla 102. Análisis de varianza de vanadio, zaranda tercera sección ....................................... 131
Tabla 103. Coeficiente de regresión de vanadio, zaranda tercera sección ................................ 131
Tabla 104. Valor óptimo de vanadio, zaranda tercera sección .................................................. 133
Tabla 105. Análisis de varianza de PH, cortes primera sección ................................................ 133
Tabla 106. Coeficiente de regresión de PH, cortes primera sección ......................................... 133
xiv
Tabla 107. Valor óptimo de PH, cortes primera sección ........................................................... 135
Tabla 108. Análisis de varianza de conductividad, cortes primera sección .............................. 135
Tabla 109. Coeficiente de regresión de conductividad, cortes primera sección........................ 135
Tabla 110. Valor óptimo de conductividad, cortes primera sección ......................................... 137
Tabla 111. Análisis de varianza de bario, cortes primera sección ............................................. 137
Tabla 112. Coeficiente de regresión de bario, cortes primera sección ...................................... 137
Tabla 113. Valor óptimo de bario, cortes primera sección ....................................................... 139
Tabla 114. Análisis de varianza de cadmio, cortes primera sección ......................................... 139
Tabla 115. Coeficiente de regresión de cadmio, cortes primera sección .................................. 139
Tabla 116. Valor óptimo de cadmio, cortes primera sección .................................................... 141
Tabla 117. Análisis de varianza de cromo, cortes primera sección ........................................... 141
Tabla 118. Coeficiente de regresión de cromo, cortes primera sección .................................... 141
Tabla 119. Valor óptimo de cromo, cortes primera sección...................................................... 143
Tabla 120. Análisis de varianza de vanadio, cortes primera sección ........................................ 143
Tabla 121. Coeficiente de regresión de vanadio, cortes primera sección ................................. 143
Tabla 122. Valor óptimo de vanadio, cortes primera sección ................................................... 145
Tabla 123. Análisis de varianza de PH, cortes segunda sección ............................................... 145
Tabla 124. Coeficiente de regresión de PH, cortes segunda sección ........................................ 145
Tabla 125. Valor óptimo de PH, cortes segunda sección .......................................................... 147
Tabla 126. Análisis de varianza de conductividad, cortes segunda sección.............................. 147
Tabla 127. Coeficiente de regresión de conductividad, cortes segunda sección ....................... 147
Tabla 128. Valor óptimo de conductividad, cortes segunda sección ........................................ 149
Tabla 129. Análisis de varianza de Bario, cortes segunda sección ........................................... 149
Tabla 130. Coeficiente de regresión de bario, cortes segunda sección ..................................... 149
Tabla 131. Valor óptimo de bario, cortes segunda sección ....................................................... 151
Tabla 132. Análisis de varianza de cadmio, cortes segunda sección ........................................ 151
Tabla 133. Coeficiente de regresión de cadmio, cortes segunda sección .................................. 151
Tabla 134. Valor óptimo de cadmio, cortes segunda sección ................................................... 153
Tabla 135. Análisis de varianza de cromo, cortes segunda sección .......................................... 153
Tabla 136. Coeficiente de regresión de cromo, cortes segunda sección ................................... 153
Tabla 137. Valor óptimo de cromo, cortes segunda sección ..................................................... 155
Tabla 138. Análisis de varianza de vanadio, cortes segunda sección ....................................... 155
Tabla 139. Coeficiente de regresión de vanadio, cortes segunda sección ................................. 155
Tabla 140. Valor óptimo de vanadio, cortes segunda sección .................................................. 157
Tabla 141. Análisis de varianza de PH, cortes tercera sección ................................................. 157
Tabla 142. Coeficiente de regresión de PH, cortes tercera sección ........................................... 157
Tabla 143. Valor óptimo de PH, cortes tercera sección ............................................................ 159
xv
Tabla 144. Análisis de varianza de conductividad, cortes tercera sección ................................ 159
Tabla 145. Coeficiente de regresión de conductividad, cortes tercera sección ......................... 159
Tabla 146. Valor óptimo de conductividad, cortes tercera sección ........................................... 161
Tabla 147. Análisis de varianza de bario, cortes tercera sección ............................................. 161
Tabla 148. Coeficiente de regresión de bario, cortes tercera sección ....................................... 161
Tabla 149. Valor óptimo de bario, cortes tercera sección ......................................................... 163
Tabla 150. Análisis de varianza de cadmio, cortes tercera sección ........................................... 163
Tabla 151. Coeficiente de regresión de cadmio, cortes tercera sección .................................... 163
Tabla 152. Valor óptimo de cadmio, cortes tercera sección...................................................... 165
Tabla 153. Análisis de varianza de cromo, cortes tercera sección ............................................ 165
Tabla 154. Coeficiente de regresión de cromo, cortes tercera sección ..................................... 165
xvi
LISTA DE FIGURAS
Pág.
Figura 1. Equipo de Control de Sólidos................................................................................ 33
Figura 2. Componentes básicos de las zarandas vibradoras .............................................. 34
Figura 3. Tipos de movimientos de zarandas ............................................................................ 35
Figura 4. Movimiento lineal ....................................................................................................... 35
Figura 5. Zarandas de movimiento lineal .................................................................................. 36
Figura 6. Movimiento Circular................................................................................................... 36
Figura 7. Zaranda de movimiento circular ................................................................................. 37
Figura 8. Movimiento elíptico .................................................................................................... 37
Figura 9. Movimiento Elíptico ................................................................................................... 38
Figura 10. Malla de zaranda simple .......................................................................................... 38
Figura 11. Malla de zaranda múltiple ......................................................................................... 39
Figura 12. Configuración de la cubierta ..................................................................................... 40
Figura 13. Configuración de la Cubierta .................................................................................... 40
Figura 14. Tramados comunes de mallas .................................................................................. 41
Figura 15. Tipos de mallas ......................................................................................................... 42
Figura 16. Malla en forma piramidal ......................................................................................... 43
Figura 17. Funcionamiento de un hidrociclón ............................................................................ 48
Figura 18. Tipo de descarga de un hidrociclón .......................................................................... 50
Figura 19. Desarenador .............................................................................................................. 51
Figura 20. Deslimador ................................................................................................................ 52
Figura 21. Estructura interna de la centrifuga decantadora ....................................................... 53
Figura 22. Centrífuga decantadora ............................................................................................. 53
Figura 23. Proceso de coagulación ............................................................................................. 54
Figura 24. Proceso de floculación .............................................................................................. 55
Figura 25. Tipos de Zeolitas ........................................................................................................ 60
Figura 26. Carbón activado ......................................................................................................... 61
Figura 21. Diseño Experimental ................................................................................................. 66
Figura 28. Diagrama de bloque del Diseño del Sistema de Control de Sólidos ......................... 70
xvii
Figura 29. P&I sistema de control de sólidos ............................................................................. 71
Fig. 30. Esquema de la Tolva ..................................................................................................... 86
Figura. B.1. Zeolita verde.......................................................................................................... 181
Figura. B.2. Zeolita Crema ........................................................................................................ 181
Figura. C.1. Polisilicato de Sodio y Potasio .............................................................................. 182
Figura. C.2. Lignina Natural ..................................................................................................... 182
Figura. D.1. Carbón activado .................................................................................................... 183
Figura. E.1. Filtración de lixiviados .......................................................................................... 184
Figura. E.2. Cortes y ripios de perforación ............................................................................... 184
xviii
LISTA DE GRÁFICOS
Pág.
Gráfico 1. Bario vs. Tiempo de Zaranda Primera Sección .......................................................... 94
Gráfico 2. Bario vs. Tiempo de Cortes Primera Sección ............................................................ 94
Gráfico 3. Bario vs. Tiempo de Zaranda Segunda Sección ......................................................... 95
Gráfico 4. Bario vs. Tiempo de Cortes Segunda Sección ........................................................... 95
Gráfico 5. Bario vs. Tiempo de Zaranda Tercera Sección .......................................................... 96
Gráfico 6. Bario vs. Tiempo de Cortes Tercera Sección ............................................................. 96
Gráfico 7. Grafica de efectos principales para PH, zaranda primera sección ............................. 98
Gráfico 8. Superficie de respuesta estimada para PH, zaranda primera sección ......................... 98
Gráfico 9. Grafica de efectos principales para conductividad, zaranda primera sección .......... 100
Gráfico 10. Superficie de respuesta estimada para Conductividad, zaranda primera sección .. 100
Gráfico 11. Grafica de efectos principales para bario, zaranda primera sección ...................... 102
Gráfico 12. Superficie de respuesta estimada para bario, zaranda primera sección .................. 102
Gráfico 13. Grafica de efectos principales para cadmio, zaranda primera sección ................... 104
Gráfico 14. Superficie de respuesta estimada para Cadmio, zaranda primera sección ............. 104
Gráfico 15. Grafica de efectos principales para Cromo, zaranda primera sección ................... 106
Gráfico 16. Superficie de respuesta estimada para Cromo, zaranda primera sección ............... 106
Gráfico 17. Grafica de efectos principales para Vanadio, zaranda primera sección ................. 108
Gráfico 18. Superficie de respuesta estimada para Vanadio, zaranda primera sección ............ 108
Gráfico 19. Grafica de efectos principales para PH, zaranda segunda sección ......................... 110
Gráfico 20. Superficie de respuesta para PH, zaranda segunda sección ................................... 110
Gráfico 21. Grafica de efectos principales para Conductividad, zaranda segunda sección ...... 112
Gráfico 22. Superficie de respuesta estimada para Conductividad, zaranda segunda sección .. 113
Gráfico 22. Grafica de efectos principales para Bario, zaranda segunda sección ..................... 114
Gráfico 23. Superficie de respuesta estimada para Bario, zaranda segunda sección ................ 114
Gráfico 24. Grafica de efectos principales para Cadmio, zaranda segunda sección ................. 116
Gráfico25. Superficie de respuesta estimada para Cadmio, zaranda segunda sección.............. 116
Gráfico 26. Grafica de efectos principales para Cromo, zaranda segunda sección ................... 118
Gráfico 27. Superficie de respuesta estimada para Cromo, zaranda segunda sección .............. 118
Gráfico 28. Grafica de efectos principales para Vanadio, zaranda segunda sección ................ 120
xix
Gráfico 29. Superficie de respuesta estimada para Vanadio, zaranda segunda sección ............ 120
Gráfico 30. Grafica de efectos principales para PH, zaranda tercera sección ........................... 122
Gráfico 31. Superficie de respuesta estimada para PH, zaranda tercera sección ...................... 122
Gráfico 32. Grafica de efectos principales para Conductividad, zaranda tercera sección ......... 124
Gráfico 33. Superficie de respuesta estimada para Conductividad, zaranda tercera sección .... 124
Gráfico 34. Grafica de efectos principales para Bario, zaranda tercera sección ....................... 126
Gráfico 35. Superficie de repuesta estimada para Bario, zaranda tercera sección .................... 126
Gráfico 36. Grafica de efectos principales para Cadmio, zaranda tercera sección ................... 128
Gráfico 37. Superficie de respuesta estimada para Cadmio, zaranda tercera sección ............... 128
Gráfico 38. Grafica de efectos principales para Cromo, zaranda tercera sección ..................... 130
Gráfico 39. Superficie de repuesta estimada para Cromo, zaranda tercera sección .................. 130
Gráfico 40. Grafica de efectos principales para Vanadio, zaranda tercera sección ................... 132
Gráfico 41. Superficie de respuesta estimada para Vanadio, zaranda tercera sección .............. 132
Gráfico 42. Grafica de efectos principales para PH, cortes primera sección ............................ 134
Gráfico 42. Superficie de respuesta estimada para PH, cortes primera sección ........................ 134
Gráfico 43. Grafica de efectos principales para conductividad, cortes primera sección ........... 136
Gráfico 45. Grafica de efectos principales para bario, cortes primera sección ......................... 138
Gráfico 46. Superficie de respuesta estimada para bario, cortes primera sección..................... 138
Gráfico 47. Grafica de efectos principales para Cadmio, cortes primera sección ..................... 140
Gráfico 48. Superficie de respuesta para cadmio, cortes primera sección ................................ 140
Gráfico 49. Grafica de efectos principales para Cromo, cortes primera sección ...................... 142
Gráfico 50. Superficie de respuesta estimada para Cromo, cortes primera sección .................. 142
Gráfico 51. Grafica de efectos principales para Vanadio, cortes primera sección .................... 144
Gráfico 52. Superficie de respuesta estimada para Vanadio, cortes primera sección ............... 144
Gráfico 53. Grafica de efectos principales para PH, cortes segunda sección ............................ 146
Gráfico 54. Grafica de efectos principales para PH, cortes segunda sección ............................ 146
Gráfico 55. Grafica de efectos principales para Conductividad, cortes segunda sección ......... 148
Gráfico 56. Superficie de respuesta estimada para conductividad, cortes segunda sección ..... 148
Gráfico 57. Grafica de efectos principales para Bario, cortes segunda sección ........................ 150
Gráfico 58. Superficie de respuesta para Bario, cortes segunda sección .................................. 150
Gráfico 59. Grafica de efectos principales para Cadmio, cortes segunda sección .................... 152
Gráfico 60. Superficie de respuesta para Cadmio, cortes segunda sección ............................... 152
Gráfico 61. Grafica de efectos principales para Cromo, cortes segunda sección ...................... 154
Gráfico 62. Superficie des respuesta estimada para Cromo, cortes segunda sección ............... 154
Gráfico 63. Grafica de efectos principales para Vanadio, cortes segunda sección ................... 156
Gráfico 64. Grafica de efectos principales para Vanadio, cortes segunda sección ................... 156
Gráfico 65. Grafica de efectos principales para PH, cortes tercera sección .............................. 158
xx
Gráfico 66. Superficie de respuesta estimada para PH, cortes tercera sección ......................... 158
Gráfico 67. Grafica de efectos principales para conductividad, cortes tercera sección ............ 160
Gráfico 68. Superficie de respuesta estimada para Conductividad, cortes tercera sección ....... 160
Gráfico 69. Grafica de efectos principales para Bario, cortes tercera sección .......................... 162
Gráfico 70. Superficie es respuesta estimada para Bario, cortes tercera sección ...................... 162
Gráfico 71. Grafica de efectos principales para Cadmio, cortes tercera sección ...................... 164
Gráfico 72. Superficie es respuesta estimada para Cadmio, cortes tercera sección .................. 164
Gráfico 73. Grafica de efectos principales para Cromo, cortes tercera sección ........................ 166
Gráfico 74. Superficie de respuesta estimada para Cromo, cortes tercera sección ................... 166
Gráfico 75. Grafica de efectos principales para Vanadio, cortes tercera sección ..................... 168
Gráfico 76. Superficie de respuesta estimada para Vanadio, cortes tercera sección ................. 168
xxi
LISTA DE ANEXOS
Pág.
ANEXOS................................................................................................................................... 179
ANEXO A. ANALISIS DE LAS ZEOLITAS POR RAYOS X ............................................... 180
ANEXO B. ZEOLITAS ............................................................................................................ 181
ANEXO C. POLISILICATO DE SODIO Y POTASIO, LIGNINA NATURAL .................... 182
ANEXO D. CARBÓN ACTIVADO ........................................................................................ 183
ANEXO E. ENSAYOS ............................................................................................................. 184
xxii
DISEÑO, CARACTERIZACIÓN Y TRATAMIENTO DE CORTES Y RIPIOS
PRODUCTO DE LA PERFORACIÓN DEL CAMPO YANAQUINCHA.
RESUMEN
Se disminuyó los parámetros contaminantes de cortes y ripios producto de la perforación los
cuales deben cumplir con la normativa ambiental vigente, para lo cual se realizó la
caracterización de diferentes parámetros contaminantes y además del diseño del sistema de
control de sólidos para incorporar el tratamiento.
Por tales razones se decide realizar un estudio de la combinación óptima de polisilicato de sodio
y potasio, zeolita, carbón activado, lignina natural para contrarrestar este problema que genera
un gran impacto ambiental y que a la vez nos permita el desecho de los cortes y ripios producto
de la perforación dentro de los parámetros establecidos por la ley.
El trabajo se inició con la caracterización de los cortes y ripios producto de la perforación,
determinándose que no cumple con las especificaciones de la norma. Con esta información se
plantea el cálculo de las diferentes concentraciones de polisilicato de sodio y potasio, zeolita,
lignina natural y carbón activado para ser añadidas a los cortes y ripios de perforación y los
resultados fueron evaluados a diferentes días para ver su evolución en función del tiempo.
De los resultados del estudio para el tratamiento de cortes y ripios de perforación se determinó
que la cantidad óptima es del 35% de zeolita, 53 % de polisilicato de sodio y potasio, 7% de
lignina natural y 5 % de carbón activado para de esta manera poder disminuir los contaminantes
y en función de esto también se pudo realizar el diseño del sistema de control de sólidos.
PALABRAS CLAVES: / CARACTERIZACIÓN / TRATAMIENTO / CONTAMINANTES /
CORTES / RIPIOS /
xxiii
DESIGN, CHARACTERISTICS AND TREATMENT OF CUTS AND PRODUCT
GRAVEL FIELD DRILLING YANAQUINCHA.
SUMMARY
The parameters containing the various cuts and gravel have decreased due to the perforation on
which must comply with the environmental regulations in force. The characterizing of different
pollutants has been carried out along with the design of the system control of solids to
incorporate the treatment.
Due to this reasons it has been decided to carry out a study in the combination of sodium
potassium polysilicate, zeolite, activated carbon and natural lignin to counteract this problem
that generates a great environmental impact and at the same time will allow us to discard the
cuts and gravel, product of the perforation inside the parameters established by the law.
The project started with the characterizing of cuts and gravel due to the perforation, determining
that it does not comply with the specifications according with the law. With this information the
estimate has been planted in the various different concentrations of potassium sodium
polysilicate, zeolite, natural lignin and activated carbon to be added to the cuts and gravel of
perforation and the results were evaluated in different days to account for the evolution in terms
of time.
The results given by the study in the treatment of cuts and gravel in perforation, has determined
that the optimal quantity is of 35% of zeolite, 53% of potassium sodium polysilicate, 7% of
natural lignin and 5% of activated carbon. In this manner we are able to decrease the pollutants
and its functions; from this the system control of solids was also able to be designed efficiently.
KEY WORDS: / CHARACTERIZATION / TREATMENT / POLLUTANTS / CUTS /
GRAVEL/
24
INTRODUCCIÓN
La actividad petrolera en el Ecuador empezó en la Península de Santa Elena a inicios del siglo
por una empresa inglesa, sin embargo la producción a niveles comerciales no se dio hasta el año
de 1925 y su explotación en el año de 1928, durante cerca de cuarenta años la explotación de
crudo se concentró en dicha península, pero las explotaciones no dieron los resultados
comerciales esperados y al final de la década de los cincuenta los yacimientos estaban casi
agotados, por lo que el país dejo de exportar crudo, en la década de los sesenta el gobierno
otorgó a varias empresas internacionales y encontraron los primeros pozos comerciales en el
Amazonía en el año de 1968 lo que reactivó en interés de compañías extranjeras, por lo que se
creó una Ley de Hidrocarburos en la cual recupera la riqueza petrolera del país.
Hoy en día la industria petrolera ha generado millones de dólares lo que podría cambiar el
panorama económico del país, pero a su vez también produce daños al ambiente y a los seres
vivos que habitan en la Amazonía los cuales son irreversibles, por lo que se ha comprometido a
las diferentes empresas petroleras a reducir los impactos ambientales para generar un desarrollo
sustentable con miras a conservar la naturaleza y a la vez aportar al desarrollo del mismo.
Este proyecto se justifica en la necesidad de tratar los cortes y ripios producto de la perforación
de pozos petroleros, los cuales deben cumplir con el Reglamento Ambiental para las
Operaciones hidrocarburiferas (RAOH) Decreto 1215 del 13 de febrero del 2001.
El objetivo del presente trabajo es encontrar la mezcla óptima de polisilicato de sodio y potasio,
zeolita, carbón activado y lignina natural que nos permita reducir de manera significativa el
contenido de bario presente en los cortes y ripios producto de la perforación y de esta manera
combatir el impacto ambiental.
Para llevar a cabo este trabajo se contó con muestras de cortes y ripios producto de la
perforación de tres secciones del pozo y se realizó las respectivas mezclas y se medió el
contenido de bario a días determinados y se observó el cambio de este en función del tiempo.
La medición del contenido de bario se encargó un laboratorio acreditado por la OAE el cual lo
realiza mediante la aplicación de la norma EPA 1311 (TCLP), el cual es un método de
extracción de muestra de suelo para el análisis químico, empleado como un método analítico
para simular la lixiviación.
25
Una vez obtenidos los resultados procedentes de los ensayos mencionados anteriormente se
realizó un análisis estadístico entre las muestras de cortes y ripios de perforación sin tratamiento
y las muestras de cortes y ripios con tratamiento en cada una de sus proporciones con el fin de
apreciar de mejor manera la variación del contenido de bario en cada muestra.
Una vez obtenido la mezcla óptima de polisilicato de sodio y potasio, zeolita, carbón activado y
lignina natural, podemos realizar el nuevo diseño del equipo de control de sólidos para la
aplicación del tratamiento a los cortes y ripios producto de la perforación.
26
1. MARCO TEÓRICO
1.1. Fundamentación Teórica
1.1.1. Pozo petrolero
Los lodos de perforación son una mezcla de arcillas, agua y productos químicos utilizados en
las operaciones de perforación los cuales nos sirven para lubricar y enfriar la broca de
perforación, para elevar hasta la superficie el material que va cortando la broca, para evitar el
colapso de las paredes del pozo y para mantener bajo control el flujo ascendente del aceite o el
gas. Es circulado en forma continua hacia abajo por la tubería de perforación y hacia arriba
hasta la superficie por el espacio entre la tubería de perforación y la pared del pozo. (1)
1.1.2. Perforación
Luego de la prospección sísmica, y una vez que se inicia la perforación, se empieza a generar
desechos contaminantes, siendo los más importantes los cortes y lodos de perforación.
Durante la perforación básicamente se tritura la roca, a profundidades que pueden llegar hasta
unos 6 kilómetros, produciendo un tipo de desechos llamados cortes de perforación.
Los cortes de perforación están compuestos de una mezcla heterogénea de rocas, cuya
composición depende de la estratología local, que puede incluir metales pesados, substancias
radioactivas u otros elementos contaminantes. Puede contener en mayor o menor grado por
hidrocarburos, son pues agentes contaminantes.
Entre mayor es la profundidad a la que se perfora, se generan mayor cantidad de desechos, los
mismos que contienen niveles más altos de toxicidad. En la perforación se utiliza los lodos de
perforación, que puede ser en base agua a aceite. (2)
1.1.3. Lodo de Perforación
Los lodos de perforación son una mezcla de arcillas, agua y productos químicos utilizados en
las operaciones de perforación los cuales nos sirven para lubricar y enfriar la broca de
perforación, para elevar hasta la superficie el material que va cortando la broca, para evitar el
colapso de las paredes del pozo y para mantener bajo control el flujo ascendente del aceite o el
gas. Es circulado en forma continua hacia abajo por la tubería de perforación y hacia arriba
hasta la superficie por el espacio entre la tubería de perforación y la pared del pozo.
1.1.4. Cortes y ripios de perforación
Los cortes y ripios son producto de los procesos de perforación de pozos petroleros, y que se
forman de todos los sólidos contenidos en el fluido de perforación agregados para mantener las
27
propiedades físico – químicas del fluido, mas todos los cortes o partículas que se desprenden de
la formación al perforar y que son arrastrados a la superficie por la fuerza ejercida del lodo en el
hueco.
Los cortes y ripios de perforación se clasifican por su tamaño y por su densidad.
1.1.4.1. Clasificación de los sólidos por su tamaño
Esta clasificación es una de las bases para el diseño de los equipos que conforman el control de
sólidos ya que estos se basan en el tamaño de las partículas para remover los sólidos y se
clasifican en cortes y ripios de perforación.
Ripios de perforación
Se denomina ripios de perforación a las rocas molidas por el taladro que son atraídas a las
superficie por los fluidos y se los separa en las zarandas, primera línea de defensa en el sistema
de control de sólidos, los cuales poseen un diámetro de 2000 a 4000 micras y generalmente
están compuestas de areniscas, arcillas, lutitas, carbonatos y haluros.
Cortes de perforación
Los cortes de perforación son los pedazos más pequeños de la formación perforada por la broca
y que el fluido devuelve a la superficie.
Estos cortes se los obtiene de la separación mecánica de las centrifugas después del sistema de
control de sólidos, las cuales son parte del sistema de dewatering, su diámetro suele ser de
tamaño coloidal. (3)
Tabla 1. Clasificación API con respecto al tamaño de partícula
Tamaño de las
partículas (micrones)
Clasificación de las
partículas
Tamaño del tamiz
Mayor a 2000 Grueso 10
2000-250 Intermedio 60
250-74 Medio 200
74-44 Fino 325
44-2 Ultra fino ---
2-0 Coloidal ---
Fuente: Baker, Fluidos Manual de Ingeniería
28
1.1.5. Clasificación de los sólidos por su densidad
Sólidos de alta densidad específica, es decir mayores a 4.2 (materiales densificantes).
Sólidos de baja densidad específica, los cuales se encuentran entre 1.6 a 2.9, estos contienen
arena, arcilla, carbonato de calcio, dolomita, lutitas y otros más. (4)
Tabla 2. Densidad específica de materiales comunes en los campos petroleros
Tipo de Sólido Densidad Específica
Galena 6,5
Hematita 5
Barita 4,0-4,5
Caliza 2,7-2,9
Arena 2,6-2,7
Bentonita 2,3-2,7
Sólidos Perforados 2,0-3,0
Agua (dulce) 1
Aceite Diesel 0,85
ISO-TEQ 0,792
Fuente: Baker, Fluidos Manual de Ingeniería
1.1.6. Contaminación
La contaminación es cualquier sustancia o forma de energía que puede provocar algún daño o
desequilibrio en un ecosistema, en el medio físico o en un ser vivo. Es siempre una alteración
negativa del estado natural del medio ambiente y por tanto, se genera como consecuencia de la
actividad humana.
Para que exista contaminación, la sustancia contaminante deberá estar en cantidad suficiente
como para provocar ese desequilibrio. Esta cantidad relativa puede expresarse como la masa de
la sustancia introducida en relación con la masa o el volumen del medio receptor de la misma.
Por su consistencia, los contaminantes se clasifican en:
Sólidos
Líquidos
Gaseosos
Agentes Sólidos
Están constituidos por la basura en sus diversas presentaciones, provocan contaminación del
suelo, del aire y del agua. Del suelo por que producen microorganismos y animales dañinos; del
aire por que producen mal olor y gases tóxicos y del agua por que la ensucia y no puede
utilizarse.
29
Agentes Líquidos
Incluyen las aguas negras, los desechos industriales, los derrames de combustibles derivados del
petróleo, los cuales dañan básicamente el agua de ríos, mares y océanos, y con ello provocan la
muerte de diversas especies.
Agentes Gaseoso
Incluyen la combustión del petróleo (óxido de nitrógeno y azufre) y la quema de combustibles
como la gasolina (que libera monóxido de carbono), la basura y los desechos de plantas y
animales.
Todos los agentes contaminantes provienen de una fuente determinada y puede provocar
enfermedades respiratorias y digestivas.
Se denomina contaminación atmosférica o contaminación ambiental a la presencia en el
ambiente de cualquier agente (físico, químico o biológico) o bien de una combinación de varios
agentes en lugares, formas y concentraciones tales que sean o puedan ser nocivos para la salud,
para la seguridad o para el bienestar de la población o que puedan ser perjudiciales para la vida
vegetal o animal, o que impidan el uso habitual de las propiedades y lugares de recreación.
La contaminación es también la incorporación a los cuerpos receptores de sustancias sólidas,
líquidas o gaseosas o de mezclas de ellas, siempre que alteren desfavorablemente las
condiciones naturales de los mismos o que puedan afectar la salud, la higiene o el bienestar del
público. (5)
30
2. DISEÑO DEL SISTEMA DE CONTROL DE SÓLIDOS
2.1. Remoción de Cortes y Ripios de Perforación
Durante la perforación de un pozo, los sólidos constituyen el principal contaminante de los
fluidos de perforación, los cuales se van incorporando al fluido, y a medida que se van
recirculando su tamaño disminuye lo cual dificulta la descarga del sistema.
El objetivo general del Control de Sólidos es la remoción de cortes y ripios producto de la
perforación, esta remoción se alcanza paso a paso y es progresiva de manera que permite que
cada equipo optimice el desempaño de los siguientes equipos. Además el sistema debe permitir
el ajuste del mismo para eliminar los sólidos indeseables y recuperar el valioso material
densificante.
El Control de Sólidos propiamente aplicado busca:
Maximizar la extracción de cortes y ripios de perforación
Minimizar la perdida de lodo
Devolver un lodo limpio al pozo a través del sistema activo
Minimizar la dilución con lodo
Disminuir el costo total de operación
Disminuir el impacto ambiental es una de las funciones as importantes del Sistema de
Control de Sólidos al generar menor volumen total de desechos y menor humedad en estos
para facilitar su manejo.
2.2. Mecanismos de Control de Sólidos
Los equipos utilizados en el control de sólidos se basan en la Ley de Stokes, la cual se basa en
la velocidad de asentamiento de las partículas. Dichas partículas son separadas secuencialmente
desde tamaños de arena a limo de arcilla (coloidales).
Los principales métodos para el control de sólidos son los siguientes:
Dilución o desplazamiento
Sedimentación
Método mecánico
2.2.1. Dilución o desplazamiento
31
El método de dilución consiste en la disminución de la concentración de cortes y ripios
presentes en el fluido de perforación mediante la adición de un nuevo lodo para mantener la
densidad del sistema del lodo a medida que se va perforando.
Las principales funciones de la dilución son:
Reducir la concentración de sólidos dejados por un equipo mecánico de remoción de
sólidos.
Reemplazar los líquidos perdidos cuando se han usado equipos mecánicos de control de
sólidos. (6)
Al agregar fluido nuevo al sistema para mantener sus propiedades físico-químicas indica un
incremento del contenido de sólidos lo cual nos puede traer como consecuencia la generación de
volúmenes excesivos y entonces los costos de descarte y limpieza podrán ser muy grandes.
El costo de dilución en comparación con las otras técnicas de control de contenido de sólidos es
alto por lo que es importante contar con un medidor de flujo de líquido para poder analizar y
optimizar el comportamiento del sistema.
El método del desplazamiento consiste en retirar los contaminantes existentes en el fluido sin la
utilización de químicos, este es el método más costoso de control de sólidos y se lo considera
como la última opción. (7)
2.2.2. Sedimentación
El método de sedimentación se lo utiliza para separar sólidos de gran tamaño y además se
requiere de grandes espacios y de un mayor tiempo de separación de los ripios producto de la
perforación.
2.2.3. Método mecánico
Durante la perforación de un pozo es necesario retirar la mayor cantidad de sólidos presentes en
el sistema para poder reutilizar el fluido de perforación.
Este método se lleva a cabo mediante la utilización de varios equipos los cuales cumplen una
función específica dentro del sistema de separación.
La separación que se realiza es selectiva ya que los cortes y ripios producto de la perforación se
separan del fluido mediante diferencia de tamaños y pesos, además el sistema debe tener la
habilidad para diferenciar entre los sólidos perforados y el valioso material pesante del fluido de
perforación.
El tipo y cantidad de sólidos contenidos en el sistema de lodo son de vital importancia y
determinan en la mayoría de los casos la densidad del lodo, viscosidad, resistencia al filtrado, y
32
demás propiedades físico-químicas; a la vez que pueden representar costos altos en el caso de
que se presenten problemas por la no remoción de los sólidos del sistema. (8)
El método mecánico se lo considera como el más económico si se realiza una instalación
adecuada de los equipos puede llegar a realizar una separación efectiva de los cortes y ripios
del lodo.
El método de remoción de sólidos se puede dividir en tres partes principales
La sección de remoción, donde se lleva a cabo la separación de los cortes y ripios producto
de la perforación por medio de los equipos que deben estar instalados de una forma
secuencial de tal forma que se pueda separar los sólidos por su diámetro. En esta sección
tenemos los siguientes procesos en el orden de mayor a menor diámetro de remoción, las
mallas que son la primera línea de defensa, la centrifuga que mueven partículas más finas
aprovechando la Ley de Stokes para aumentar la fuerza G, los acondicionadores de lodo y
sistemas de recuperación de fluido.
La sección de aditivos donde se agrega químicos a los cortes y ripios de perforación para
lograr los efectos de floculación, coagulación y ajuste de pH.
la sección de succión y pruebas que es donde se toman las muestras para medir que los
cortes y ripios cumplan con la Normativa Ambiental y se despacha el fluido separado de los
cortes y ripios para integrarlo nuevamente en el sistema activo de lodos de perforación.
2.2.4. Equipo de control de sólidos
La combinación más óptima de equipos de control de sólidos depende del tamaño y tipo de
partícula a separar.
Es importante optimizar la remoción de sólidos del sistema de fluidos durante la perforación
para minimizar los costos de dilución del lodo y reducir la cantidad de líquido y sólidos
generados.
Cada pieza del equipo del sistema de control de sólidos, desde las zarandas hasta las centrifugas
son de suficiente capacidad para el manejo de los volúmenes utilizados durante la perforación.
Dentro de los equipos que comprenden el control de sólidos están:
Zarandas Vibradoras
Hidrociclones
Desarenadores
Deslimadores
Centrifugas
Deshidratación
33
Figura 1. Equipo de Control de Sólidos
2.2.4.1. Zaranda Vibradoras
Las zarandas vibratorias es el más importante dispositivo del control de sólidos, y son la
primera línea de defensa contra el aumento del contenido de sólidos en el fluido de perforación
y estas eliminan las partículas sólidos de mayor tamaño y evitar su degradación en partículas
más pequeñas.
A este dispositivo se lo puede describir como un separador vibratorio con tamices usados para
remover sólidos de perforación del fluido.
Las zarandas tienen un depósito debajo del panel vibrador para recolectar el fluido de
perforación limpio y retornarlo al sistema de lodo, mientras tanto, los sólidos se quedan
retenidos por las aberturas de las mallas del tamiz, las cuales son más pequeñas que el diámetro
de los sólidos de mayor tamaño, para posteriormente ser descargados y desechados luego de
pasar por las zarandas.
El 90% de los sólidos generados pueden ser removidos por las zarandas el 10% restante
corresponde a partículas de menor tamaño como limo y coloidal, las cuales son removidos por
el resto de equipos que integran el sistema de control de sólidos.
34
Manejan el 100% del flujo de lodo y pueden remover grava, arena gruesa y fina con mallas de
24 mesh a 325 mesh y a demás pueden producir ripios relativamente secos.
2.2.4.1.1. Componentes básicos de las zarandas vibradoras
Figura 2. Componentes básicos de las zarandas vibradoras
2.2.4.1.2. Principios de Operación
La operación de las zarandas están en función de:
Norma de vibración
Dinámica de la vibración
Tamaño de la cubierta y su configuración
Características de las mallas (mesh y condición de la superficie)
Reología del lodo (especialmente densidad y viscosidad)
Ritmo de la carga del sólido (9)
a. Norma de vibración
La posición de los vibradores determina el patrón de vibración. Existen tres tipos comunes de
movimientos de las zarandas que pueden ser conminados en cascada para producir una mejor
eficiencia de remoción de sólidos.
Movimiento circular
Movimiento lineal
Movimiento elíptico (10)
35
Figura 3. Tipos de movimientos de zarandas
Zarandas de Movimiento Lineal
Las zarandas de movimiento lineal son más versátiles y comúnmente utilizada, produciendo una
fuerza G bastante alta y un transporte medianamente rápido de los ripios, el cual está en función
de:
Velocidad rotacional
Angulo de cubierta
Posición de la malla
El movimiento lineal se lo obtiene usando dos vibradores contra-rotativos
El patrón de vibración balanceado dinámicamente. La fuerza neta en la canasta es cero excepto
a lo largo de la línea que pasa por el centro de gravedad.
El ángulo de esta línea de movimiento es normalmente de 45 a 50 grados en relación a la
superficie de la zaranda para obtener un transporte de sólidos máximo. (11)
Figura 4. Movimiento lineal
36
Figura 5. Zarandas de movimiento lineal
Zaranda de Movimiento Circular Este tipo de zaranda es la más antigua y tiene una baja fuerza G y produce un transporte rápido,
este diseño es eficaz con los sólidos pegajosos de tipo arcilloso, al reducir el impacto que estos
sólidos tienen sobre la superficie de la malla.
Su canasta se mueve en un movimiento circular uniforme, presenta un patrón de vibración
variable y su diseño es en forma horizontal con capacidad limitada, los vibradores se encuentran
colocados a cada lado de la canasta, en su centro de gravedad con el eje rotacional
perpendicular a la canasta (12)
Figura 6. Movimiento Circular
37
Figura 7. Zaranda de movimiento circular
Zaranda de movimiento elíptico Es la versión modificada de la zaranda de movimiento circular, en la cual se levanta el centro de
gravedad por encima de la cubierta y se usan contrapesos para producir el movimiento
“oviforme” cuya intensidad y desplazamiento vertical varían a medida que los sólidos bajan por
la cubierta.
Tiene una fuerza G moderadamente alta y un transporte lento en comparación con los tipos
circulares o lineales, este tipo de zaranda produce un mayor secado. (13)
Patrón de vibración desbalanceado, existen diferentes tipos de movimientos sobre la canasta, los
viradores no rotan en el centro de gravedad de la zaranda aplicándose el torque sobre esta.
Este tipo de zaranda es operada con inclinación hacia la descarga de sólidos disminuyendo la
capacidad.
Figura 8. Movimiento elíptico
38
Figura 9. Movimiento Elíptico
Se puede combinar varias zarandas en cascada para obtener una mayor eficiencia de remoción
de sólidos. Por tal motivo las zarandas pueden ser simples o múltiples.
Zaranda Simple
Las zarandas simples pueden estar en cascada o ser de tres tamices estándar, se coloca en primer
lugar los tamices finos para descartar sólidos y los gruesos al final para secar mejor los ripios y
así tener una menor perdida de fluido. (14)
Figura 10. Malla de zaranda simple
Zaranda Múltiples Las zarandas múltiples los tamices se disponen uno encima de otro utilizando los tamices más
gruesos encima y los más finos abajo. (15)
39
Figura 11. Malla de zaranda múltiple
b. Dinámica de vibración
La masa de los contrapesos y la frecuencia determina la dinámica de la vibración
Aceleración
(1)
La mayoría de las zarandas operan con fuerzas G´s entre 2.5 a 5. La capacidad de flujo y secado
de cortes es directamente proporcional a la aceleración. Las zarandas con contrapesos ajustables
pueden variar la fuerza G aplicada, pero, la vida dl equipo y de la malla es inversamente
proporcional a la aceleración.
Frecuencia
Los vibradores de las zarandas giran normalmente con RPM´s entre 1200 y 1800 a 60Hz. La
prolongación del golpe varía en forma inversa con los RPM.
Longitud del golpe: Distancia vertical de desplazamiento de la canasta de la zaranda. (16)
c. Configuración de la cubierta
La cubierta de ángulo ajustable se creó para optimizar el procesamiento de fluido y variar la
acción de transporte y secado de los cortes.
Al usar ángulos mayores a 3 hay que tener cuidado con los cortes acumulados en la región
líquida. La acción vibratoria y la residencia extendida generan más finos. (17)
G’s = [Stroke (in) x RPM2
] / 70400
40
Figura 12. Configuración de la cubierta
Figura 13. Configuración de la Cubierta
d. Mallas y tamices
La cantidad de sólidos removidos por las zarandas vibratorias depende principalmente de la
malla del tamiz ya que mientras más fina sea la malla se podrá lograr una mayor remoción de
sólidos, en conclusión las zarandas son buenas como lo sean el tamaño y la calidad del tamiz.
Una de las principales funciones de las mallas de las zarandas es transmitir las vibraciones y la
fuerza G a los ripios y fluidos de perforación y alcanzar un buen rendimiento.
41
Vida del tamiz
Esta se basa en el diámetro del alambre del tamiz y el soporte del mismo en la cama vibratoria.
La malla generalmente se elabora con alambres que se encuentran en un rango de 0.028 mm a
0.710 mm y son de acero inoxidable de grado 304 ó 316. En cuanto al tamaño de la malla, van
desde malla 8 (2360 micrones) hasta malla 400 (37 micrones).
La vida del tamiz depende en gran medida de la frecuencia de vibración de la cama vibratoria.
Las frecuencias de vibración generalmente disponibles para las aplicaciones de perforación son
1200 VPM (vibraciones por minuto), 1500VPM, 1800 VPM. (18)
Tamaño de la malla
Se refiere al número de aberturas que tienen el tamiz por pulgada lineal. La descripción del tipo
de tamiz se hace en función de dicho número y según él se conoce el tipo de malla a utilizarse.
Si se tiene un tamiz cuadrado de malla 30x30, quiere decir que tiene 30 aberturas a lo largo de
una pulgada en ambas direcciones. Mientras que con un tamiz oblongo de malla 70x30
(abertura rectangular), se quiere decir que se tiene 70 aberturas a lo largo de una pulgada en una
dirección, y 30 en la otra (perpendicular). Según el fabricante se puede conocer el mismo tipo
de tamiz bajo diferentes nombres y muchas veces se nombre un tamiz según su área cuadrada,
para intentar describir una malla rectangular. (19)
Figura 14. Tramados comunes de mallas
Área de abertura
Se refiere al área efectiva abierta de la malla, o el área total de la malla que no está bloqueada
por los alambres o la estructura de soporte. Es una medida de cual porcentaje de esa área está
procesando fluido. (20)
% Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒𝑠𝑐𝑢𝑏𝑖𝑒𝑟𝑡𝑎 = (1
𝑚𝑎𝑙𝑙𝑎− ∅𝑎𝑙𝑎𝑚𝑏𝑟𝑒) ∙ (𝑚𝑎𝑙𝑙𝑎)2 ∙ 100
42
(2)
Tipos de tamiz
Los tamices que se utilizan hoy en día se diferencian según la construcción o diseño, y finura de
la malla. La finura de la malla determinará el porcentaje de área abierta mientras que, según su
diseño las mallas se construyen de tipo bidimensional y tridimensional. Los tamices
bidimensionales se puede clasificar en:
Tamiz de paneles: con dos o tres capas unidas en cada lado por una tira de una pieza en
gancho doblada en dos.
Tamiz de chapas perforadas: con dos o tres capas unidas a una chapa metálica perforada
que proporciona sostén y es fácil de reparar.
Figura 15. Tipos de mallas
Los tamices tridimensionales son mallas de chapa perforada con una superficie corrugada que
corre paralelamente al flujo del fluido. Esta configuración proporciona mayor área de
separación que la configuración de la malla bidimensional. Los diferentes tipos de tamices
tridimensionales son:
a) Pirámide
b) Meseta
Además del diseño del tamiz se debe considerar el tipo de tejido de la malla, ya que se cuenta
con tejidos de mallas estándar utilizados específicamente para la industria petrolera, tales como
el tejido cuadrado simple, tejido cuadrado cruzado, tejido rectangular simple y tejido
rectangular especial. Por otra parte, el tamiz puede ser configurado en una sola capa, con
respaldo o en múltiples capas con respaldo. La combinación de todas estas diferentes
configuraciones de mallas y capas se efectúa con el propósito de maximizar las características
de separación potencias y manejo volumétrico de la malla. (21)
43
Figura 16. Malla en forma piramidal
Inclinación de la canasta
Para obtener la mayor remoción de partículas del sistema, se debe extender la mayor cantidad
posible de fluido sobre la superficie del tamiz, para lo cual se utilizan unas compuertas de
control de alimentación que se encuentran entre el “falso vientre” y la superficie del tamiz.
Sin embargo, para lograr una remoción efectiva de partículas, la canasta de la zaranda debe
tener una inclinación óptima, buscando que el fluido de retorno se extienda hasta dentro de un
pie del extremo del tamiz, ya que esta es la condición ideal para lograr la mayor remoción de
sólidos indeseables. Los cambios en la inclinación de la canasta afectan la velocidad de marcha
del fluido y el tiempo de retención. Según la posición de la canasta se obtiene las siguientes
características en la remoción de sólidos.
Aumento de la inclinación: Si la inclinación es cuesta abajo, aumenta la velocidad de marcha
del fluido y disminuye el tiempo de retención, por lo cual los ripios se descargan más húmedos
y se maneja un mayor caudal de fluido. Si la inclinación es cuesta arriba (se recomienda
máximo 3 grados), el sólido se mueve lentamente hacia delante y el sólido se descarga muy
seco, lo cual favorecen a la degradación de tamaño de sólido a partículas de menor tamaño.
Disminución de la inclinación: Mientras más cercana es la posición horizontal, se reduce la
velocidad de avance del fluido y aumenta el tiempo de retención, por lo cual el ripio se descarga
más seco, pero a su vez se maneja un menor caudal de fluido.
Se recomienda antes de realizar algún cambio en el tamiz de una zaranda por problemas de
caudal, ajustar primero la inclinación del mismo para ver si se puede solucionar el problema.
De vez en cuando se observa que los ripios pueden ser del mismo tamaño que la abertura de las
mallas y por lo tanto estas se obstruyen. Esto genera una reducción en la capacidad del manejo
44
del tamiz, y en consecuencia, pérdida de una porción significa de fluido. Para solucionar este
tipo de problemas se recomienda la sustitución inmediata del tamiz por uno de malla más fina.
De esta manera se retienen los ripios para que puedan ser transportados hacia el final de la
zaranda. (22)
2.2.4.1.3. Fluido de perforación
El fluido de perforación es una suspensión coloidal en base a una mezcla de arcillas, agua y
productos químicos utilizados en las operaciones de perforación rotatoria. Este fluido
generalmente se lo denomina como lodo de perforación y es circulado en forma continua hacia
abajo por la sarta de perforación (tubería de perforación) y hacia arriba hasta la superficie por el
espacio anular que hay entre la sarta de perforación y las paredes del pozo.
Las funciones más importantes del fluido son:
Transportar los ripios de perforación del fondo del hueco hacia la superficie: dicha función
dependerá de algunos factores como es la densidad del fluido, viscosidad del fluido,
viscosidad del fluido en el anular, velocidad anular, densidad de los cortes y tamaño de los
cortes.
Lubricar, enfriar la broca y la sarta de perforación.
Prevenir el derrumbamiento de paredes y controlar las presiones de las formaciones.
Mantener en suspensión los ripios cuando se interrumpe la circulación.
Soportar parte del peso de la sarta de perforación o del revestidor
Prevenir daños de la formación
Facilitar la máxima obtención de información sobre las formaciones perforadas. (23)
2.2.4.1.4. Propiedades del fluido
Las propiedades físico-químicas básicas que debe tener y controlarse en un fluido son:
Densidad del lodo
Esta propiedad permite que todos los fluidos contenidos dentro del hoyo se queden en la
formación durante la perforación. La densidad máxima del fluido está determinada por el
gradiente de presión. Para evitar el paso del fluido desde la formación al hoyo, el lodo debe
poseer una presión mayor a la presión de los poros. La presión del poro generalmente excede a
la presión ejercida por el peso de la tierra sobre la profundidad evaluada, a esta se la conoce
como presión de sobrecarga.
45
La capacidad de sostener y transportar los ripios hacia la superficie en un lodo aumenta con la
densidad.
Reología
Su definición está relacionada con la deformación de los materiales incluido el flujo. Dentro de
este contexto, las propiedades de flujo y la viscosidad, son las expresiones más comúnmente
utilizadas para describir las cualidades y características de un lodo de perforación.
La viscosidad es la resistencia que presentan los fluidos a su movimiento en función de algunos
factores como:
volumen del sólidos en el lodo
volumen de fluido disperso
número de partículas por unidad de volumen
viscosidad de la fase líquida continua
forma y tamaño de las partículas sólidas
atracción o repulsión entre las partículas sólidas, entre sólido y fase líquida.
Los fluidos de perforación son tixotrópicos y una medida de viscosidad de un fluido de este tipo
será válida únicamente para la tasa de corte a la cual la medida fue hecha.
Entre las propiedades reológicas están:
Viscosidad Plástica
Viscosidad Aparente
Resistencia a la Gelatinización
Punto Cedente
Factores que afectan a la reología
Temperatura
La temperatura de un lodo depende de la temperatura, generalmente la viscosidad decrece a
medida que aumenta la temperatura
Tiempo
La reología de un lodo depende del tiempo, las resistencias de gel son una manifestación de
la dependencia del tiempo, que solamente se desarrollara después de un periodo durante el
cual el lodo ha sido sometido a una velocidad de corte igual a cero. (24)
a) Viscosidad Plástica: es la resistencia por la fricción mecánica. Esta fricción se produce
entre sólidos contenidos en el lodo, entre sólidos y el líquido que los contiene y debido al
esfuerzo cortante del propio líquido. Es decir, que entre mayor es el porcentaje de sólidos
en el sistema mayor será la viscosidad plástica. El control de la viscosidad plástica se
puede realizar mediante diluciones o por mecanismos de control de sólidos, los cuales
46
deberán estar en buenas condiciones. Las lecturas de viscosidad plástica se las realiza en un
viscosímetro
Vp (cps) = lectura a 600 rpm – lectura a 300 rpm (3)
b) Viscosidad Aparente: Se define como la viscosidad en centipoises que un fluido
newtoniano tiene en un viscosímetro rotacional, a una velocidad de cote previamente
establecida y que denota los efectos simultáneos en todas las propiedades de flujo
Su valor puede estimarse de la siguiente manera:
VA (cps) = lectura a 600 rpm / 2 (4)
c) Resistencia a la gelatinización: Es una propiedad de reología que representa la fuerza de
floculación bajo condiciones estáticas. Esta fuerza es una medida del esfuerzo de ruptura o
resistencia del gel formado después de reposo. Si la tasa de gelatinización que se refiere al
tiempo necesario para formar el gel es larga, se dice que la tasa baja, y es alta cuando el
tiempo de formación es corto; a esta propiedad se la denomina tixotrópica. Esta propiedad
es muy importante conocerla ya que de esta dependerá la buena circulación del lodo en el
hoyo.
La resistencia a la gelatinización debe ser suficientemente baja para:
Permitir que la arena y el ripio sea depositado en el tanque de decantación.
Permitir un buen funcionamiento de las bombas y una adecuada velocidad de circulación.
Minimizar el efecto de succión cuando se saca la tubería y del pistón cuando se introduce la
misma en el hoyo.
Permitir la separación del gas incorporado al lodo
d) Punto cedente: Es la resistencia a fluir debida a las fuerzas de atracción electroquímica
entre las partículas sólidas. Estas fuerzas son el resultado de cargas positivas y negativas
cerca de las superficies de las partículas. El punto cedente alto se debe a contaminantes
presentes en el lodo como carbonatos, calcio y sólidos arcillosos de formaciones; el cual a
valores altos puede causar la floculación del lodo, el cual debe controlarse con
dispersantes.
El punto cedente bajo de flujo depende de:
las propiedades de superficie de los sólidos del lodo
La concentración de los sólidos en el volumen del lodo
La concentración y los tipos de iones en la fase líquida del lodo
Para determinar el punto cedente se determina con la siguiente fórmula
47
VP (cps/100 p2) = lectura a 300 rpm – Vp (5)
(25)
Contenido de sólidos
Un fluido de perforación se caracteriza por tener sólidos deseables como las arcillas y la barita,
e indeseables como ripios y arenas; los cuales deben ser eliminados del sistema para que no se
presenten problemas.
Es de vital importancia mantener un porcentaje de sólidos específicos en el fluido de
perforación dentro de valores correspondientes al peso del lodo. Aunque es imposible remover
totalmente los sólidos perforados, es posible controlar y remover estos a una cantidad que
permita una perforación adecuada y eficiente. (26)
2.2.4.2. Hidrociclones
A pesar de que la zaranda es considerado el aparato principal para remover sólidos, los
hidrociclones son un método de ahorro para remover muchos de los sólidos finos dejados pasar
por el agitador en lodo sin peso. En algunas formaciones los sólidos son muy finos para que la
zaranda los remueva. Se debe depender de los hidrociclones para que remuevan la mayoría de
los sólidos. En estas ocasiones la zaranda protege los hidrociclones de partículas grandes las
cuales pueden causar bloqueo.
Los hidrociclones son recipientes de forma cónica en los cuales la energía de presión es
transformada en fuerza centrífuga. El fluido es alimentado por medio de una bomba centrífuga a
través de una entrada que lo envía tangencialmente en la cámara de alimentación. Una corta
tubería llamada tubo vórtice se extiende hacia abajo en el cuerpo del cono forzado a la corriente
en forma de remolino a dirigirse hacia abajo en dirección del extremo delgado del cono donde la
abertura del fondo debe ser menor que la abertura dl vórtice. Las fuerzas centrífugas que se
desarrollan en esas circunstancias multiplican la velocidad de sedimentación de los sólidos más
pesados (de igual manera sucede con las partículas de líquido más denso), forzándolos hacia
afuera contra la pared del cono. Las partículas más livianas se dirigen hacia adentro y hacia
arriba como un vórtice espiralado que la lleva hacia el orificio de la descarga superior o del
efluente.
48
Figura 17. Funcionamiento de un hidrociclón
Los hidrociclones están diseñados para descargar un fluido muy pesado el cual es generalmente
de 1 a 4 plg más pesado que el fluido del sistema original. Estos suelen ser utilizados en todos
los fluidos base agua de baja densidad y no son recomendados en sistemas de fluidos
densificados debido a que la mayor parte de la barita es descargada. Los hidrociclones presentan
una gran ventaja en cuanto a su simplicidad y funcionamiento poco costoso, además de procesar
altas tasas de fluido, sin embargo es difícil dar un punto de corte preciso con los hidrociclones.
La operación y mantenimiento apropiados de los hidrociclones, aseguran la remoción de una
gran cantidad de sólidos extremadamente finos a bajo costo, pero para alcanzar este
comportamiento eficiente de los equipos se debe tener en consideración cierto parámetros
indispensables para la selección y manejo de los mismos, como lo son la cantidad apropiada de
cabeza hidrostática, el tipo de descarga generada y las dimensiones de los conos según el tipo de
fluido y caudal manejados. (27)
Estos parámetros sed escriben a continuación:
49
Cabeza hidrostática
Cuando se utiliza la cantidad adecuada de cabeza hidrostática, lo cual se traduce como presión
el resultado es un movimiento del fluido como el de un tornado o ciclón, este es el principio de
operación básico de todos los hidrociclones, por lo tanto es un parámetro determinante en el
funcionamiento de los mismos. La cabeza hidrostática está relacionada con la presión de la
siguiente manera:
𝐶𝐻 = 𝑃
0.052 𝑥 𝜌 (6)
Donde:
CH = cabeza hidrostática (pies)
P = presión (lpc)
ρ = densidad del lodo (lpg)
La cabeza hidrostática debe ser medida en la entrada de la válvula, debido a que disminuirá
entre la bomba y la válvula de hidrociclón. Si se tiene menos cabeza hidrostática de la necesaria
se obtendrán pequeños volúmenes de fluido procesado y un punto de corte mayor al deseado.
Por otro lado una cantidad muy alta de cabeza hidrostática también es perjudicial debido a que
una gran cantidad de sólidos permanece en el sistema del lodo.
Para la operación de los hidrociclones se recomienda que las presiones deban encontrarse en el
rango de 50 a 100 pies de cabeza hidrostática.
Tipo de descarga
La operación eficiente de los hidrociclones depende en gran parte del tipo de descarga inferior
que se genere, por lo tanto debe ser tomada muy en cuenta. El tipo de descarga deseada es del
tipo spray, es decir, en forma de una aspersión fina, y con una ligera succión de aire en el
centro. También se puede obtener una descarga en forma de chorro sin succión de aire, la cual
no es deseable debido a que la remoción de sólidos será deficiente y por ende se obtendrán altos
puntos de corte.
50
Figura 18. Tipo de descarga de un hidrociclón
Tipos de hidrociclones según sus dimensiones y usos
El tamaño de los conos es determinante para establecer el tamaño de partículas a separar. Por lo
tanto es tamaño y cantidad de los hidrociclones dependerán del uso y aplicación que se les da.
Por ejemplo los hidrociclones utilizados como desarenadores usualmente son de 6 a 12 pulgadas
de largo, donde lo más frecuente es utilizar dos unidades de 12”, los deslimadores son de 4 a 6”
de largo y se utilizan generalmente 12 o más hidrociclones de 4”, y con los microclones o
eyectores de arcilla que son de 2” de largo se utilizan alrededor de 20 unidades. La capacidad de
manejo obviamente está relacionada con el tamaño del hidrociclón, así mientras más pequeño
sea el mismo, más cantidad de unidades serán necesarias para una cantidad específica de fluido.
(28)
2.2.4.3. Desarenadores y deslimadores
Los desarenadores son necesarios para prevenir la sobrecarga de los deslimadores, para lo cual
se utilizan una unidad de dos hidrociclones de 12” con capacidad de 500gpm/cono. La ventaja
de estos conos es su gran capacidad de manejo volumétrico, pero tienen un alto punto de corte
comprendido en el rango de 45 a 74 micrones.
Los desarenadores deben ser utilizados en fluidos ligeramente densificados en los cuales no se
pueden utilizar zarandas de malla muy fina, pero en donde el contenido de arena debe ser
reducido. Durante la utilización de los desarenadores como equipo de control de sólidos, el peso
51
del lodo y el contenido de barita deben ser monitoreados cuidadosamente, debido a que gran
parte de la barita podría ser removida por el equipo.
Figura 19. Desarenador
Para alcanzar la máxima eficiencia de remoción, el fluido debe ser desarenado antes de pasar
por el equipo, deslimador. Normalmente se utiliza una unidad de 12 hidrociclones o más de 4”
cada uno, los cuales manejan un volumen de 75 gpm/cono.
Los desarenadores y deslimadores deben ser colocados secuencialmente y no en paralelo. El
desarenador debe normalmente tomar succión del comportamiento de descarga del
desgasificador (silo hay), y descargar en el siguiente compartimento corriente abajo. Mientras el
deslimador debe tomar succión del compartimento de descarga de los desarenadores y descargar
de igual manera en el siguiente compartimento corriente abajo. (29)
52
Figura 20. Deslimador
La capacidad volumétrica apropiada para los desarenadores y los deslimadores debe ser igual a
un rango de 115 a 150% de la tasa de circulación del fluido. Ambos desarenadores y
deslimadores deben ser utilizados principalmente mientras se está perforando hoyos de
superficie, y cuando se estén utilizando fluidos ligeramente densificados. (30)
2.2.4.4. Centrifugas decantadoras
Así con el propósito de realizar una separación eficiente, existen dos tipos de centrifugas
disponibles:
a) El separador centrífugo de rotor perforado, conocido como Separador de Fluidos de
Rotatoria.
b) Centrifuga Decantadora de tazón sólido, conocida como decantadora.
Las centrifugas decantadoras nos ayudan a la separación de los sólidos coloidales y algunos
aditivos, que no han sido removidos ni por las zarandas ni los hidrociclones.
Consiste en un recipiente de forma cónica o bowl, rodando sobre su eje a diferente velocidad
(entre 1200 y 4000 rpm). Presenta un sinfín ubicado dentro del bowl, que gira en la misma
dirección del bowl generando una velocidad diferencial respecto al mismo entre 18 y 90 rpm.
La velocidad diferencial permite el transporte de los sólidos por las paredes del bowl en donde
los sólidos han sido decantados por la fuerza centrífuga.
El éxito de la operación depende de su trabajo continuo, la capacidad para descargar sólidos
relativamente secos y alcanzar una alta eficiencia de separación. (31)
53
Figura 21. Estructura interna de la centrifuga decantadora
Figura 22. Centrífuga decantadora
El desempeño óptimo de las centrífugas decantadoras depende de factores tales como las
dimensiones del equipo, la velocidad de rotación, viscosidad del fluido y el tipo de sólido de
alimentación a la máquina. Dependiendo de estos parámetros se obtendrá un punto de corte alto
según los requerimientos de cada caso, y por lo tanto una remoción eficiente de los sólidos.
La acumulación de sólidos finos de perforación incrementa la viscosidad y fuerzas de gel en el
fluido, lo cual indica la necesidad de una centrífuga. Sin embargo el uso de una centrífuga
descargará algunos aditivos sólidos necesarios para el fluido, como la bentonita y lignitos. Por
lo tanto se deben realizar tratamientos al fluido para compensar la pérdida de dichos materiales
y mantener unas óptimas propiedades del fluido de perforación, ya que de no hacerlo se
generarán problemas como pega diferencial de la tubería, además de una formación inadecuada
del revoque en las paredes del hoyo. (32)
54
2.2.4.5. Dewatering
Dewatering o deshidratación de lodo es el proceso de remoción de la mayoría de los sólidos
coloidales en exceso presentes en los lodos de perforación base agua mediante la adición de
productos químicos para coagular y flocular los sólidos presentes.
Sin la aplicación de un proceso químico o deshidratación de lodo, la separación mecánica de
líquidos y sólidos mediante la utilización de la centrifuga está limitada a 2 o 3 micrones. Por
esto que la deshidratación de lodo vence esta limitación mediante la floculación del lodo por el
pre-tratamiento químico para incrementar el tamaño de partícula efectivo de los sólidos
suspendidos.
La coagulación es la adición de productos químicos al agua, los cuales causan que las partículas
coloidales se agrupen en otras más grandes cuando entren en contacto. Esta mezcla es utilizada
durante la coagulación para proveer una rápida e uniforme dispersión de los químicos y también
incrementar el acople entre partícula y partícula. Normalmente, el proceso completo ocurre en
menor de un segundo.
Figura 23. Proceso de coagulación
La floculación generalmente es seguida por la coagulación y puede describir como un puente
físico-químico o aglomeración de las partículas coaguladas. El proceso de floculación involucra
una mezcla de partículas, hasta que los flóculos son formados.
La separación de los líquidos y sólidos del sistema de lodo ocurre fácilmente mediante la
eliminación de grandes sólidos floculados en forma de lodo húmedo. Los sólidos provenientes
de la deshidratación de lodo es descargado dentro de los contenedores y el agua recuperada es
retornada para almacenar o en forma directa para el sistema activo de lodo. El agua obtenida de
esta deshidratación puede ser reciclada en forma de dilución en el proceso o retornada al
sistema activo de lodo o transferida a los tanques de agua de perforación para su uso como
dilución.
55
Figura 24. Proceso de floculación
El objetivo principal del sistema de deshidratación de lodo, es procesar los desechos de
perforación para:
Reducción del volumen de los desechos líquidos generados
Reutilización
Disposición
Descarga de manera ambientalmente segura y costo efectivo.
La utilización efectiva del sistema de deshidratación puede reducir los costos del fluido en más
del 40% de su costo original, evitando dilución, pérdida de lodos, optimización de la reología,
etc. (33)
56
3. CARACTERIZACION Y MARCO LEGAL DE CORTES Y RIPIOS PRODUCTO DE
LA PERFORACIÓN
3.1. Parámetros de contaminación
En el proceso de la perforación, el lodo sufre modificaciones debido a la incorporación de
diferentes sólidos los cuales provienen de los cortes como también de los coloidales producidos
por la degradación de los aditivos añadidos a este, sin embargo la contaminación más intensa es
producida por los sólidos que han sido perforados durante el proceso. Las empresas encargadas
de la elaboración de fluidos de perforación y del control de sólidos han ido creando nuevas
técnicas más limpias y de mejor tecnología incentivando al uso de productos biodegradables en
sus fluidos con el fin de minimizar los impactos ambientales y costos operacionales.
Entre los parámetros que determinan la contaminación de los ripios de perforación están:
Conductividad Eléctrica
Potencial hidrógeno (Ph)
Hidrocarburos totales del petróleo (TPH)
Hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP´s)
Metales Pesados (34)
3.1.1. Conductividad Eléctrica
La conductividad eléctrica es la capacidad que presenta un cuerpo de permitir el paso de la
corriente eléctrica a través de sí.
En los fluidos de perforación se solía añadir cloruro de potasio como agente inhibidor de
arcillas, el cual es un producto ambientalmente amigable ya que genera conductividades
eléctricas muy altas valores entre 10.000 uS/cm, constituyéndose en un foco de contaminación
en el ripio de perforación; para solucionar este problema actualmente se utiliza productos
biodegradables para el ambiente; agentes base amina, orgánico, catiónico, multivalente, del cual
la conductividad eléctrica es baja en comparación con el cloruro de potasio, siendo los valores
menores a 4000 uS/cm, por lo que la mayoría de los países cumple con los límites permisibles
en la ley. (35)
3.1.2. Potencial Hidrógeno (Ph)
Un Ph ácido o básico de los cortes y ripios producto de la perforación puede causar problemas
a plantas y animales si estos son dispuestos al medio ambiente sin un tratamiento previo. La
57
disposición inapropiada de efluentes líquidos o sólidos con valores de pH fuera de los
parámetros establecidos, pueden alterar de manera significativa cualquier ecosistema, por lo que
un control y neutralización del potencial hidrógeno podría ser la solución previa a su
disposición. (36)
3.1.3. Hidrocarburos totales TPH
Los hidrocarburos totales, son una mezcla de productos químicos compuestos principalmente de
hidrógeno y carbono, no se encuentran presentes en las propiedades de los fluidos de
perforación base agua ya que su líquido principal es agua y no aceite y además en los procesos
de perforación raramente el fluido se mezcla con hidrocarburo, es por esta razón que
generalmente no presentan valores altos de TPH, lo que hace de este ripio un residuo no
peligroso. (37)
3.1.4. Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos (HAP´s)
Los hidrocarburos aromáticos policíclicos son sustancias liposolubles, los cuales se forman de
la combustión del petróleo y residuos del procesamiento del carbón; siendo un grupo de
hidrocarburos que consisten en moléculas que contienen dos o más anillos aromáticos de seis
carbonos fusionados.
Los HAP´s entran al medio ambiente principalmente a través de las emisiones al aire, también
pueden entrar al agua de superficie a través de las descargas de las plantas industriales y las
plantas de tratamiento de aguas residuales y pueden ser liberados a los suelos de los sitios de
desechos peligrosos si se escapan de los contenedores de almacenamiento.
La movilización de los HAP´s en el medio ambiente depende de las propiedades de cada uno de
ellos, generalmente se disuelven fácilmente en el agua, en el aire están presentes como vapores
o se encuentran adheridos a las superficies de pequeñas partículas sólidas. (38)
3.1.5. Metales Pesados
Los metales pesados presentes en algunos aditivos químicos y en algunas de las formaciones
tienden a reaccionar con los sólidos y arcillas del sistema; los cuales con muy difícilmente
biodegradables por lo que pueden bioacumularse pudiendo pasar a la cadena alimenticia
causando serios problemas. Entre los metales pesados más representativos y que pudieran
causar un impacto significativo son el bario, cromo cadmio y vanadio; del cual el bario es el que
58
más atención prestaría por el alto uso de barita en el fluido de perforación como producto
densificante.
Estos metales son difícilmente movibles en el ambiente por lo que se desconoce un tratamiento
efectivo que permita su eliminación. Existen tratamientos para eliminación de metales pesados
que representan costos muy altos por lo que se realizan tratamientos únicamente para neutralizar
e inhibir su toxicidad y efecto al ambiente.
La caracterización de los cortes y ripios producto de la perforación se realiza conforme a los
parámetros establecido en la Tabla 7a de la Normativa Ambiental RAOH 1215 en la cual nos
indica los niveles establecidos de Bario, Cadmio, Vanadio, Cromo total, Potencial hidrógeno
(pH), conductividad eléctrica, hidrocarburos totales, hidrocarburos aromáticos policíclicos
(HAP´s). (39)
Bario
El bario es un elemento comúnmente conocido en la naturaleza, el cual en la corteza terrestre se
encuentra en rangos de 400 a 1200 ppm. El tiempo de residencia del bario en el medio ambiente
o los sedimentos depende en la forma en que éste sea liberado.
En los procesos geoquímicos, el bario está asociado al potasio debido a su similitud iónica. El
bario no es un elemento movible en el suelo porque es fácilmente precipitado en presencia de
sulfatos y carbonatos y fuertemente absorbido por arcillas.
Con los antecedentes obtenidos de la disposición de cortes y ripios producto de la perforación,
el bario es el elemento que más importancia representa en el estudio, ya que durante la
elaboración de lodos para la perforación este es uno de los elementos que se encuentra en mayor
cantidad y se encuentra formando parte de la barita o baritina, por lo que su presencia en el ripio
y su lixiviado va a denotar una cantidad superior en comparación al resto de metales. (40)
Cadmio
El cadmio rara vez se suele encontrar solo en la naturaleza, sino en asociación con minerales de
Zn principalmente, o cercano a este. La concentración promedio de Cd en la corteza terrestre
está estimada en 0.15 ug/g de suelo /Weast. 1969); pero es la actividad humana la que más
impacto ocasiona al medio por adición de cadmio. En general, la absorción de Cadmio por los
sueles se ve modificada por la presencia de ciertos iones en el medio, así cationes divalentes
como: Ca2+, Co2+, Cu2+, Ni2+ y Pb2+, disminuyen la adsorción de cadmio en suelos debido a
la competencia entre el cadmio y estos iones por los lugares de adsorción en los suelos; sin
embargo, es el fosfato el que ayuda a la retención del ion en suelos. (41)
59
Cromo
La principal fuente de contaminación de cromo para el medio ambiente es indudablemente de
carácter industrial como efluentes y desechos de fábrica. El cromo en la corteza terrestre es más
abundante que algunos elementos esenciales como el Co, Cu, Zn, Mo, Ni, Pb, y Cd; en la cual
se estima un valor de 37 ppm de cromo.
Los tres factores que interfieren en el comportamiento del cromo en el suelo en función de su
estado de oxidación (+3, +6) son: pH, potencial redox y materia orgánica. El comportamiento
oxidativo del cromo es de gran importancia en el entorno ambiental debido a la toxicidad que
cada estado posee para el desarrollo vegetal, manifestándose el Cr6+ mucho más tóxico que el
Cr3+. (42)
Vanadio
Este elemento está generalmente en la corteza terrestre en un rango de 100 a 2560 ppm. El
promedio global de la cantidad de vanadio en suelos ha sido calculado en variaciones de 18 ppm
a 115 ppm. A pesar de que no hay existencia o reportes de contaminación en suelos por
vanadio. Los procesos industriales son los que incrementan los depósitos de residuos ricos en
vanadio en el suelo. (43)
3.2. Tratamiento de cortes y ripios producto de la perforación
El objetivo principal del tratamiento de cortes y ripios producto de la perforación es disminuir
los contaminantes existentes en estos, para lo cual se procedió a aplicar una mezcla de
polisilicato de sodio y potasio, zeolita, carbón activado y cascarilla de arroz, elementos
altamente reconocidos en la industria como agentes descontaminantes debido a sus estructuras
moleculares que les permite actuar como tamices y retener los elementos no deseados que
destruyen el ambiente.
3.2.1. Elementos utilizados en el tratamiento
3.2.1.1. Zeolita
Las zeolitas son aluminosilicatos hidratados altamente cristalinos que al deshidratarse forman
una estructura porosa, estas cavidades se encuentra ocupadas por iones grandes y moléculas de
agua con gran libertad de movimiento que permiten en intercambio iónico. Los elementos
presentes en las zeolitas son aluminio, silicio, sodio, hidrógeno y oxígeno y dependiendo de la
de la forma en que se encuentren dispuestos estos se obtienen diferentes compuestos.
60
Para identificar los elementos que componen las zeolitas y determinar los compuestos que lo
conforman necesitamos de lo siguiente:
Análisis elemental para determinar qué átomos componen la muestra
Estudio radio cristalográfico para saber cómo se distribuyen los átomos en el espacio.
Estudio por microscopia electrónica para conocer la homogeneidad de la zeolita.
En los poros de las zeolitas se encuentran cationes hidratados los cuales están unidos
débilmente y preparados para intercambiarse con otros cationes cuando se encuentran en un
medio acuoso, en el tratamiento de cortes y ripios de perforación las zeolitas van a intercambiar
iones calcio y magnesio por bario presente en los cortes y ripios. (44)
Figura 25. Tipos de Zeolitas
3.2.1.2. Carbón Activado
El carbón activa es un producto que posee una estructura cristalina reticular similar a la del
grafito; es muy poroso y puede llegar a desarrollar áreas superficiales e 1500 m2/g de carbón.
La adsorción es un proceso por el cual los átomos en la superficie de un sólido atraen y retienen
moléculas de otros compuestos. Por lo tanto al ser un fenómeno que ocurre en la superficie
mientras mayor área superficial disponible tenga un sólido mejor adsorbente podrá ser. Los
poros cuyo tamaño no exceda los 2 nanómetros son llamados microporos, es donde ocurre el
fenómeno de adsorción, los que exceden los 50 nanómetros son llamados macroporos estos
tienen un papel importante en el transporte de adsorbato a través de los macroporos hasta los
microporos. (45)
61
Figura 26. Carbón activado
3.2.1.3. Polisilicato de sodio y Potasio
El polisilicato de sodio y potasio es un agente de estructuración de los cortes y ripios de
perforación, que nos ayuda a regular el pH de los suelos y facilita las reacciones de intercambio
iónico.
Dentro de las características del polisilicato de sodio y potasio esta que es de color negro debido
a la alta tasa de materia orgánica, su estructura es estable con micro agregación y alta
porosidad, presenta una buena tasa de humedad y gran permeabilidad. (46)
3.2.1.4. Cascarilla de arroz
La cascarilla de arroz es un subproducto de la industria molinera que está conformada por
celulosa y sílice, que ayuda a mejorar la estructura del suelo (lodos, cortes y ripios de
perforación), permitiendo las formaciones de micro celas llenas de aire indispensables para
reacciones de oxidación biológica. Es una fuente potencial a largo plazo de nutrientes que
contribuirán a mantener la fertilidad de los suelos. Dentro de sus principales características esta:
Alta capacidad de aireación
Baja capacidad de retención de humedad
Baja tasa de descomposición
Liviano
Su principal costo es el transporte (47)
62
3.3. Marco Legal
El tratamiento y disposición de cualquier desecho industrial sea este de naturaleza física,
química o biológica; de estado líquido o sólido ha sido a lo largo de los años un inconveniente
para la industria en general, debido a las consecuencias ambientales derivadas del desecho y los
procesos de recuperación de los medios afectados con el objetivo de dar solución a los
problemas y sobre todo controlar en gran medida los impactos generados de los procesos
industriales, se ha establecido normas técnicas legales dirigidas a la regulación de todas las
etapas de los procesos, especialmente a la generación, manejo y disposición de cada uno de los
desechos industriales, para así promover técnicas y procesos más limpios con el menor impacto
posible al ambiente.
Es de vital importancia conocer la ley vigente aplicable a los desechos generados en cada una de
las operaciones hidrocarburíferas, especialmente los encaminados al manejo y disposición de
los cortes y ripios de perforación en los procesos de perforación petrolera.
En el Ecuador, la legislación se encuentra bajo las normas fundamentales distadas en la presente
Constitución Política de la República del Ecuador vigente a partir de su última modificación en
el año 1998, en la que se establecen varias normas que amparan los derechos y libertades de
cada uno de los ciudadanos dentro de los límites del Estado.
El artículo 86 de la Carta Magna dispone que el Estado protegerá el derecho de la población a
vivir en un ambiente sano y ecológicamente equilibrado, que garantice un desarrollo
sustentable, por lo que declara de interés público y que se regulará conforme a la Ley de
preservación del medio ambiente, la conservación de los ecosistemas, la biodiversidad y la
integridad del patrimonio genético del país, así como la prevención de la contaminación
ambiental, la explotación sustentable de los recursos naturales y los requisitos que deban
cumplir las actividades públicas y privadas que puedan afectar al medio ambiente.
La ley de Hidrocarburos, en su artículo 31, literales s) y t), obliga a Petroecuador, sus
contratistas o asociados en exploración y explotación de hidrocarburos, refinación, transporte y
comercialización, a ejecutar sus labores sin afectar negativamente a la organización económica
y social de la población asentada en su área de acción, ni a los recursos naturales renovables y
no renovables locales, así como conducir las operaciones petroleras de acuerdo a las leyes y
reglamentos de protección del medio ambiente y de seguridad del país.
En el artículo 12 de la Ley de Gestión Ambiental, publicado en el Registro Oficial No. 245 del
30 de Julio de 1999, se preceptúa que son obligaciones de los instituciones del Estado del
Sistema descentralizado de Gestión Ambiental en el ejercicio de sus atribuciones y en el ámbito
de su competencia aplicar los principios establecidos en dicha ley y ejecutar las acciones
específicas del medio ambiente y de los recursos naturales así como el de regular y promover la
63
conservación del medio ambiente y el uso sustentable de los recursos naturales en armonía con
el interés social.
La ley de Gestión Ambiental, en su artículo 33, se establece entre otros instrumentos de
aplicación de las normas ambientales los siguientes parámetros de calidad ambiental, normas de
efluentes y emisiones y evaluación de impacto ambiental.
Mediante decreto Ejecutivo No. 2982, publicado en el registro Oficial No. 766 del 24 de agosto
de 1995, se expidió el Reglamento Ambiental para las Operaciones Hidrocarburíferas en el
Ecuador.
A partir de dichos antecedentes y tomando en cuenta que es de suma importancia lar mayor
interés y control a las disposiciones reglamentarias que norman la gestión ambiental en las
operaciones hidrocarburíferas, especialmente a dichos aspectos en los cuales están directamente
involucrado el ser humano y aquellos aspectos técnicos que no ha sido considerado
anteriormente y en ejercicio del artículo 171 No. 5 de la Constitución de la República, expedir
mediante registro oficial No. 265 del 13 de febrero del 2001 y decreto ejecutivo No. 1215 del
Reglamento Sustitutivo al Reglamento Ambiental para las Operaciones Hidrocarburíferas en el
Ecuador (RAOH 1215); el cual tiene por objeto regular las actividades hidrocarburíferas de
explotación, desarrollo, producción, almacenamiento, transporte, industrialización y
comercialización del petróleo y sus afines, susceptible a producir impactos ambientales
significativos, los cuales necesitarán de un estudio ambiental previo a su operación.
3.3.1. Reglamento Ambiental para el manejo y disposición de los ripios de perforación.
Según el Capítulo III, artículo 28 literal c) menciona que se prohíbe la disposición no controlada
de cualquier tipo de desecho. Los sitios para la disposición de desechos, tales como rellenos
sanitarios y piscinas de disposición final contarán con un sistema adecuado de canales para el
control de lixiviados, así como el tratamiento y monitoreo de estos previo a su descarga.
En el artículo 29, literal b) para el manejo y tratamiento de descargas líquidas nos mencionan
que todo efluente líquido, proveniente de las diferentes fases de operación que deba ser
descargado al entorno, deberá cumplir antes de la descarga con los límites permisibles
establecidos en la Tabla No. 4 del anexo 2 del actual reglamento.
Del capítulo VI, artículo 52 sobre normas operativas de perforación exploratoria y de avanzada
en su literal d.2 del tratamiento y disposición final y ripios de perforación hace referencia que:
Todo sitio de perforación en tierra o costa afuera dispondrá de un sistema de tratamiento y
disposición de los fluidos y sólidos que se produzcan durante la perforación.
Durante la perforación y concluida ésta, los fluidos líquidos tratados a medida de lo posible
deberán reciclarse y/o podrán disponerse conforme con lo dispuesto en el artículo 29 de este
64
Reglamento. El monitorea físico-químico de las descargas al ambiente se realizará
diariamente y será documentado y reportado a la Subsecretaría de Protección en informes
mensuales.
Durante y después de la perforación, los desechos sólidos, tanto lodos de decantación así
como ripios de perforación, podrán disponerse una vez que cumplan los parámetros y
límites de la Tabla No. 7 del Anexo 2 de este Reglamento.
Los sujetos de control y sus operadoras y afines en la ejecución de sus operaciones cumplirán
con los límites permisibles de lixiviado para la disposición final de lodos y ripios de perforación
en superficie, según lo estipulado en el Capítulo XII, artículo 86, anexo 2, tabla No. 7 sobre
parámetros de límites permisibles en la ley.
La tabla No. 7 del anexo 2 del reglamento menciona que, los lodos y ripios de perforación para
su disposición final en superficie tienen que, cumplir con los parámetros y límites permisibles
indicadas en la tabla, dependiendo si el sitio diseñado para la disposición final cuenta con
impermeabilizante en la base o simplemente va a estar en contacto directo con el ambiente. Cuál
sea el caso se realizará muestreos periódicos de tal manera que se obtengan muestras
compuestas representativas en función del volumen total dispuesto en el sitio.
La siguiente tabla corresponde a los límites permisibles correspondientes que deberá tener el
ripio de perforación para sitios con impermeabilizante y sin ella.
Tabla 3. Límites permisibles para la disposición final de ripios de perforación
Fuente: RAOH 1215. 2001. Capítulo XII. Art. 86. Anexo 2. Tabla No.7
65
4. PARTE EXPERIMENTAL
4.1. Diseño Experimental
Se propone la incorporación de zeolita, polisilicato de sodio y potasio, carbón activado y
cascarilla de arroz a los cortes y ripios de perforación obtenidas de las diferentes secciones del
pozo, tomando como base la caracterización fisicoquímica y física de la zeolita y los cortes y
ripios producto de la perforación.
Se iniciará realizando pruebas de bario a los cortes y ripios base de las diferentes secciones, es
decir los cortes y ripios que se obtienen directamente del equipo de control de sólidos para tener
una base referencial de donde partir y realizar un análisis comparativo con los resultados
posteriores al tratamiento de cortes y ripios, luego incluir la zeolita, polisilicato de sodio y
potasio, carbón activado y cascarilla de arroz en proporciones progresivas recomendadas,
realizar las pruebas de bario para cada proporción a los diferentes días y finalmente compararlas
entre sí y con los cortes y ripios base finalizando con las recomendaciones de la mezcla que
genere los mejores resultados como aditivo para mejorar los parámetros de bario de los cortes y
ripios producto de la perforación y así poder disponerlos en las piscinas.
4.1.1. Esquema del diseño experimental del tratamiento de cortes y ripios producto de la
perforación
Se realiza un análisis del contenido de bario en los cortes y ripios producto de la perforación, y
se determinará si el bario ha variado con el pasar de los días.
66
Figura 21. Diseño Experimental
Zarandas
(Ripios)
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día 1
Dewatering
(Cortes)
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Zarandas
(Ripios)
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Dewatering
(Cortes)
67
4.1.2. Materiales y Equipo
4.1.2.1. Materiales para la preparación de las muestras
Balanza analítica (Ap± 0,01g)
Espátula
Recipiente plástico
Cajas petri
Fundas Ziploc
4.1.3. Sustancias y reactivos
Muestra de cortes y ripios de perforación
Zeolita
Carbón activado
Cascarilla de arroz
Polisilicato de sodio y potasio
Agua destilada
4.1.4. Muestreo
Las muestras obtenidas de cortes y ripios producto de la perforación vienen en canecas y estas
se sedimentan hasta llegar al laboratorio por lo que es necesario homogenizar la muestra con
una espátula para poder obtener una porción representativa de muestra, esta porción la
colocamos en una funda con sello hermético hasta su posterior uso.
4.1.5. Procedimiento
4.1.5.1. Procedimiento para la preparación de la muestra
a) Encender la balanza y encerarla
b) Colocar un recipiente plástico en la balanza y volver a encerarla
c) Pesar 2000 gramos de la muestra de ripios
d) Homogenizar la muestra durante 10 minutos y dejarla reposar por 10 minutos mas
e) Volver a mezclar la muestra, hacer el mismo procedimiento por tres ocasiones más.
68
f) Dividir la muestra en fundas con sello hermético coda una de ellas con 400 gramos.
g) Tomar una funda con muestra a los 1, 5, 15 y 30 días después de haber preparado la muestra
y enviarlos a un laboratorio a medir el contenido de bario
h) Observar los cambios que presenta en los diferentes días.
i) Realizar el mismo procedimiento con los cortes obtenidos de la sección de dewatering.
4.1.5.2. Procedimiento para el tratamiento de cortes y ripios producto de la perforación
a) Encender la balanza y encerarla
b) Colocar un recipiente plástico en la balanza y volver a encerarla
c) Pesar 2000 gramos de la muestra de ripios
d) Homogenizar la muestra durante 10 minutos y dejarla reposar por 10 minutos mas
e) Volver a mezclar la muestra, hacer el mismo procedimiento por tres ocasiones más.
f) Pesar la zeolita, carbón activado, polisilicato de sodio y potasio y cascarilla de arroz basados
en la concentración de la zeolita y el costo final del tratamiento.
g) Añadir a la muestra de cortes y ripios y mezclar por un periodo de 10 minutos y dejar
reposar por otros 10 minutos
h) Realizar este paso anterior por dos ocasiones mas
i) Dividir la muestra en fundas con sello hermético coda una de ellas con 400 gramos.
j) Tomar una funda con muestra a los 1, 5, 15 y 30 días después de haber preparado la muestra
y enviarlos a un laboratorio a medir el contenido de bario
k) Observar los cambios que presenta en los diferentes días.
l) Realizar el mismo procedimiento con los cortes obtenidos de la sección de dewatering.
4.1.6. Elaboración de las mezclas para el tratamiento de cortes y ripios de perforación
Los productos utilizados en el tratamiento de cortes y ripios producto de la perforación son
reconocidos en la industria como agentes descontaminantes debido a sus estructuras
moleculares que les permite actuar como tamices y retener los elementes que destruyen el
medio ambiente.
Las cantidades utilizadas de cada compuesto para el tratamiento se basó en un trabajo realizado
por la empresa PROPET la cual determinó que se debe colocar 6,59 gramos de compuestos para
el tratamiento, es decir entre zeolita, carbón activado, cascarilla de arroz y polisilicato de sodio
y potasio por cada 500 gramos de muestra, con lo que se determinó una relación directa entre la
variación de carbón activado y polisilicato de sodio y potasio, se realizó una variación de un 5%
69
en la concentración del a zeolita ya que este componente es el principal agente de intercambio
iónico usadas para el tratamiento y teniendo una densidad de los cortes y ripios de 2,6 g/cm3.
Se realizaron estudio sobre la calidad de las zeolitas que se disponía en el laboratorio y sobre
una mezcla de estos productos de concentración desconocida para de acuerdo a ello poder
determinar la concentración de zeolita máxima con que se puede empezar a realizar las mezclas
teniendo como segundo factor a considerar en estas mezclas el costo final del tratamiento que
no debe exceder un costo de 0,95 centavos de dólar por cada barril de cortes y ripios tratados.
La concentración de cascarilla de arroz se determinó un valor constante para todas las mezclas
determinado de igual manera por la empresa PROPET ya que su principal función es dar una
mejor estructura al suelo.
Se realizaron 4 mezclas con las seis canecas de muestras de cortes y ripios de perforación que
disponíamos de las tres secciones del pozo.
Se efectuó una variación de la cantidad de cada componente para el tratamiento de cortes y
ripios con el fin de observar cuál de las diferentes combinaciones reduce en mayor cantidad el
bario.
Una vez cumplido con el procedimiento del tratamiento de cortes y ripios de perforación,
tomando en cuenta las cantidades de cada compuesto, serán analizados los resultados que nos
permitirán evaluar y seleccionar la combinación óptima.
A continuación se presenta una tabla con la concentración de cada uno de los componentes
utilizados para el tratamiento.
Tabla 4. Porcentaje de mezclas para el tratamiento
Mezclas % peso % peso % peso % peso
Zeolita M 35 30 25 20
carbón activado 5 20 18 25
cascarilla de arroz 7 7 7 7
Polisilicato de
Sodio y Potasio
53 43 50 48
Total 100 100 100 100
70
4.2. Diseño del Proceso
A continuación se presenta un diagrama de bloques del sistema de control de sólidos
Figura 28. Diagrama de bloque del Diseño del Sistema de Control de Sólidos
71
Figura 29. P&I sistema de control de sólidos
72
4.3. Datos Experimentales
Tabla 5. Datos de la muestra a tratar
Valor Unidad
Densidad del
lodo
2,6 g/cm3
Peso muestra 500 g
4.3.1. Datos de laboratorio de la caracterización de cortes y ripios Muestra Original
Tabla 6. Caracterización de las muestras de zarandas primera sección muestra original
Muestra Original
Tiempo (días) 1 5 15 30
Ph 7,57 7,68 7,60 7,70
Conductividad, (us/cm)
1117 1230 1861 1534
Bario (mg/l) 52,055 53,135 53,714 52,314
Cadmio, (mg/l) 0,020 0,021 0,020 0,022
Cromo, (mg/l) 0,853 0,878 0,845 0,832
Vanadio, (mg/l) 0,157 0,147 0,132 0,132
Tabla 7. Caracterización de las muestras de cortes primera sección muestra original
Muestra Original
Tiempo (días) 1 5 15 30
Ph 7,58 7,62 7,35 7,42
Conductividad, (us/cm)
1039 1357 1420 1540
Bario (mg/l) 39,115 37,775 38,331 38,850
Cadmio, (mg/l) 0,010 0,009 0,090 0,090
Cromo, (mg/l) 0,754 0,769 0,710 0,732
Vanadio, (mg/l) 0,070 0,072 0,070 0,074
73
Tabla 8. Caracterización de las muestras de cortes segunda sección muestra original
Muestra Original
Tiempo (días) 1 5 15 30
Ph 8,43 8,20 8,60 8,50
Conductividad, (us/cm)
664 673 680 653
Bario (mg/l) 62,322 60,840 61,035 63,515
Cadmio, (mg/l) 0,028 0,027 0,028 0,027
Cromo, (mg/l) 0,953 0,904 0,815 0,875
Vanadio, (mg/l) 0,184 0,180 0,179 0,175
Tabla 9. Caracterización de las muestras de cortes segunda sección muestra original
Muestra Original
Tiempo (días) 1 5 15 30
Ph 9,13 8,50 8,32 8,83
Conductividad, (us/cm)
552 632 641 650
Bario (mg/l) 55,471 53,852 50,992 52,522
Cadmio, (mg/l) 0,015 0,014 0,015 0,015
Cromo, (mg/l) 0,801 0,790 0,721 0,732
Vanadio, (mg/l) 0,085 0,083 0,085 0,084
Tabla 10. Caracterización de las muestras de zaranda tercera sección muestra original
Muestra Original
Tiempo (días) 1 5 15 30
Ph 8,41 8,59 8,76 8,95
Conductividad, (us/cm)
789 825 932 870
Bario (mg/l) 46,570 44,371 45,780 45,912
Cadmio, (mg/l) 0,020 0,021 0,020 0,020
Cromo, (mg/l) 0,251 0,311 0,345 0,415
Vanadio, (mg/l) 0,095 0,093 0,092 0,090
74
Tabla 11. Caracterización de las muestras de cortes tercera sección muestra original
Muestra Original
Tiempo (días) 1 5 15 30
Ph 8,51 7,84 8,03 8,21
Conductividad, (us/cm)
1351 1574 1498 1589
Bario (mg/l) 36,515 39,542 37,237 35,274
Cadmio, (mg/l) 0,010 0,009 0,009 0,009
Cromo, (mg/l) 0,201 0,182 0,194 0,197
Vanadio, (mg/l) 0,074 0,070 0,072 0,070
4.3.2. Datos de laboratorio de la caracterización de cortes y ripios Mezcla 1
Tabla 12. Caracterización de las muestras de zaranda primera sección mezcla 1
Muestra MEZCLA 1
Tiempo (días) 1 5 15 30
Ph 7,58 8,13 8,40 8,10
Conductividad, (us/cm)
2110 2435 2554 2670
Bario (mg/l) 48,074 30,712 15,244 4,871
Cadmio, (mg/l) 0,025 0,024 0,025 0,025
Cromo, (mg/l) 0,845 0,847 0,836 0,824
Vanadio, (mg/l) 0,124 0,128 0,125 0,127
Tabla 13. Caracterización de las muestras de cortes primera sección mezcla 1
Muestra MEZCLA 1
Tiempo (días) 1 5 15 30
Ph 7,68 8,14 8,5 8,34
Conductividad, (us/cm)
1057 1389 1540 1456
Bario (mg/l) 45,173 33,214 19,543 3,012
Cadmio, (mg/l) 0,015 0,015 0,014 0,014
Cromo, (mg/l) 0,675 0,684 0,625 0,655
Vanadio, (mg/l) 0,024 0,027 0,026 0,023
75
Tabla 14. Caracterización de las muestras de zaranda segunda sección mezcla 1
Muestra MEZCLA 1
Tiempo (días) 1 5 15 30
Ph 6,12 7,16 8,39 8,14
Conductividad, (us/cm)
687 723 839 639
Bario (mg/l) 54,114 40,191 22,747 3,240
Cadmio, (mg/l) 0,030 0,031 0,032 0,031
Cromo, (mg/l) 0,923 0,954 0,936 0,984
Vanadio, (mg/l) 0,189 0,187 0,187 0,188
Tabla 15. Caracterización de las muestras de cortes segunda sección mezcla 1
Muestra MEZCLA 1
Tiempo (días) 1 5 15 30
Ph 9,02 8,70 8,34 8,50
Conductividad, (us/cm)
464 650 830 629
Bario (mg/l) 50,741 45,372 26,743 2,077
Cadmio, (mg/l) 0,014 0,013 0,013 0,014
Cromo, (mg/l) 0,234 0,287 0,284 0,275
Vanadio, (mg/l) 0,051 0,049 0,047 0,048
Tabla 16. Caracterización de las muestras de zaranda tercera sección mezcla 1
Muestra MEZCLA 1
Tiempo (días) 1 5 15 30
Ph 9,07 8,49 8,29 7,39
Conductividad, (us/cm)
716 948 843 937
Bario (mg/l) 38,172 17,677 8,422 4,722
Cadmio, (mg/l) 0,020 0,024 0,024 0,024
Cromo, (mg/l) 0,736 0,728 0,725 0,725
Vanadio, (mg/l) 0,152 0,150 0,154 0,150
76
Tabla 17. Caracterización de las muestras de cortes tercera sección mezcla 1
Muestra MEZCLA 1
Tiempo (días) 1 5 15 30
Ph 8,80 7,29 8,34 8,39
Conductividad, (us/cm)
299 527 739 738
Bario (mg/l) 35,128 28,153 16,245 3,504
Cadmio, (mg/l) 0,010 0,009 0,009 0,010
Cromo, (mg/l) 0,187 0,178 0,164 0,135
Vanadio, (mg/l) 0,062 0,067 0,067 0,069
4.3.3. Datos de laboratorio de la caracterización de cortes y ripios Mezcla 2
Tabla 18. Caracterización de las muestras de zaranda primera sección mezcla 2
Muestra MEZCLA 2
Tiempo (días) 1 5 15 30
Ph 7,95 8,32 8,34 8,85
Conductividad, (us/cm)
1056 1500 1749 1430
Bario (mg/l) 46,549 30,176 16,741 5,077
Cadmio, (mg/l) 0,024 0,025 0,024 0,024
Cromo, (mg/l) 0,745 0,761 0,723 0,751
Vanadio, (mg/l) 0,175 0,178 0,177 0,172
Tabla 19. Caracterización de las muestras de cortes primera sección mezcla 2
Muestra MEZCLA 2
Tiempo (días) 1 5 15 30
Ph 7,84 7,99 8,36 8,74
Conductividad, (us/cm)
1215 1697 1839 2390
Bario (mg/l) 40,870 29,476 16,813 3,742
Cadmio, (mg/l) 0,010 0,011 0,010 0,012
Cromo, (mg/l) 0,675 0,635 0,684 0,624
Vanadio, (mg/l) 0,065 0,068 0,067 0,068
77
Tabla 20. Caracterización de las muestras de zaranda segunda sección mezcla 2
Muestra MEZCLA 2
Tiempo (días) 1 5 15 30
Ph 8,45 8,90 8,34 8,50
Conductividad, (us/cm)
712 930 1102 948
Bario (mg/l) 57,244 39,656 19,757 5,330
Cadmio, (mg/l) 0,032 0,033 0,032 0,033
Cromo, (mg/l) 0,994 0,912 0,942 0,913
Vanadio, (mg/l) 0,199 0,192 0,191 0,192
Tabla 21. Caracterización de las muestras de cortes segunda sección mezcla 2
Muestra MEZCLA 2
Tiempo (días) 1 5 15 30
Ph 8,11 8,29 8,94 8,13
Conductividad, (us/cm)
400 620 890 739
Bario (mg/l) 50,743 41,871 27,151 4,585
Cadmio, (mg/l) 0,015 0,015 0,014 0,014
Cromo, (mg/l) 0,254 0,254 0,287 0,236
Vanadio, (mg/l) 0,050 0,048 0,049 0,048
Tabla 22. Caracterización de las muestras de zaranda tercera sección mezcla 2
Muestra MEZCLA 2
Tiempo (días) 1 5 15 30
Ph 8,16 8,38 8,79 8,93
Conductividad, (us/cm)
145 204 395 328
Bario (mg/l) 38,125 22,744 13,012 5,095
Cadmio, (mg/l) 0,024 0,023 0,023 0,023
Cromo, (mg/l) 0,715 0,725 0,736 0,752
Vanadio, (mg/l) 0,123 0,125 0,124 0,123
78
Tabla 23. Caracterización de las muestras de cortes tercera sección mezcla 2
Muestra MEZCLA 2
Tiempo (días) 1 5 15 30
Ph 8,93 8,46 8,82 8,99
Conductividad, (us/cm)
381 551 598 679
Bario (mg/l) 33,178 24,713 15,748 3,877
Cadmio, (mg/l) 0,009 0,008 0,008 0,008
Cromo, (mg/l) 0,125 0,158 0,174 0,146
Vanadio, (mg/l) 0,062 0,065 0,064 0,062
4.3.4. Datos de laboratorio de la caracterización de cortes y ripios Mezcla 3
Tabla 24. Caracterización de las muestras de zaranda primera sección mezcla 3
Muestra MEZCLA 3
Tiempo (días) 1 5 15 30
Ph 8,01 7,89 7,99 8,21
Conductividad, (us/cm)
1850 2340 2500 2410
Bario (mg/l) 48,243 33,141 20,745 10,445
Cadmio, (mg/l) 0,025 0,026 0,026 0,025
Cromo, (mg/l) 0,954 0,925 0,931 0,915
Vanadio, (mg/l) 0,101 0,111 0,110 0,112
Tabla 25. Caracterización de las muestras de cortes primera sección mezcla 3
Muestra MEZCLA 3
Tiempo (días) 1 5 15 30
Ph 7,88 7,99 8,12 8,31
Conductividad, (us/cm)
1280 1574 1985 2100
Bario (mg/l) 41,583 33,748 21,823 7,238
Cadmio, (mg/l) 0,015 0,016 0,015 0,015
Cromo, (mg/l) 0,788 0,715 0,706 0,702
Vanadio, (mg/l) 0,074 0,076 0,076 0,076
79
Tabla 26. Caracterización de las muestras de zaranda segunda sección mezcla 3
Muestra MEZCLA 3
Tiempo (días) 1 5 15 30
Ph 9,12 8,56 8,23 8,42
Conductividad, (us/cm)
751 841 862 841
Bario (mg/l) 55,44 33,47 22,88 15,27
Cadmio, (mg/l) 0,037 0,036 0,036 0,036
Cromo, (mg/l) 0,925 0,905 0,940 0,945
Vanadio, (mg/l) 0,154 0,150 0,151 0,152
Tabla 27. Caracterización de las muestras de cortes segunda sección mezcla 3
Muestra MEZCLA 3
Tiempo (días) 1 5 15 30
Ph 8,94 8,54 8,34 7,99
Conductividad, (us/cm)
503 650 741 874
Bario (mg/l) 49,133 37,655 25,317 10,844
Cadmio, (mg/l) 0,018 0,018 0,017 0,017
Cromo, (mg/l) 0,815 0,823 0,815 0,815
Vanadio, (mg/l) 0,080 0,081 0,083 0,084
Tabla 28. Caracterización de las muestras de zaranda tercera sección mezcla 3
Muestra MEZCLA 3
Tiempo (días) 1 5 15 30
Ph 8,90 8,32 7,28 7,89
Conductividad, (us/cm)
726 739 823 826
Bario (mg/l) 37,543 26,893 14,962 7,557
Cadmio, (mg/l) 0,025 0,024 0,024 0,023
Cromo, (mg/l) 0,730 0,715 0,736 0,789
Vanadio, (mg/l) 0,123 0,124 0,125 0,124
80
Tabla 29. Caracterización de las muestras de cortes tercera sección mezcla 3
Muestra MEZCLA 3
Tiempo (días) 1 5 15 30
Ph 8,31 8,89 8,43 7,89
Conductividad, (us/cm)
390 416 538 429
Bario (mg/l) 31,052 23,416 12,850 5,747
Cadmio, (mg/l) 0,010 0,010 0,011 0,012
Cromo, (mg/l) 0,615 0,675 0,635 0,684
Vanadio, (mg/l) 0,061 0,063 0,067 0,061
4.3.5. Datos de laboratorio de la caracterización de cortes y ripios Mezcla 4
Tabla 30. Caracterización de las muestras de zaranda primera sección mezcla 4
Muestra MEZCLA 4
Tiempo (días) 1 5 15 30
Ph 8,31 8,39 8,69 8,99
Conductividad, (us/cm)
1334 1590 1739 2490
Bario (mg/l) 47,210 39,210 28,450 12,840
Cadmio, (mg/l) 0,028 0,028 0,027 0,028
Cromo, (mg/l) 0,712 0,735 0,714 0,739
Vanadio, (mg/l) 0,174 0,172 0,173 0,174
Tabla 31. Caracterización de las muestras de cortes primera sección mezcla 4
Muestra MEZCLA 4
Tiempo (días) 1 5 15 30
Ph 8,17 8,67 8,43 8,96
Conductividad, (us/cm)
1106 1250 1475 1362
Bario (mg/l) 40,650 31,980 17,230 6,140
Cadmio, (mg/l) 0,014 0,013 0,013 0,014
Cromo, (mg/l) 0,125 0,151 0,184 0,155
Vanadio, (mg/l) 0,055 0,053 0,050 0,052
81
Tabla 32. Caracterización de las muestras de zaranda segunda sección mezcla 4
Muestra MEZCLA 4
Tiempo (días) 1 5 15 30
Ph 8,92 7,89 8,26 8,5
Conductividad, (us/cm)
717 1190 986 1037
Bario (mg/l) 54,810 35,740 24,540 18,240
Cadmio, (mg/l) 0,032 0,032 0,033 0,034
Cromo, (mg/l) 0,915 0,911 0,901 0,925
Vanadio, (mg/l) 0,189 0,191 0,192 0,191
Tabla 33. Caracterización de las muestras de cortes segunda sección mezcla 4
Muestra MEZCLA 4
Tiempo (días) 1 5 15 30
Ph 8,82 9,02 8,49 8,3
Conductividad, (us/cm)
477 543 629 518
Bario (mg/l) 46,276 33,712 20,758 11,743
Cadmio, (mg/l) 0,015 0,015 0,015 0,014
Cromo, (mg/l) 0,178 0,136 0,156 0,105
Vanadio, (mg/l) 0,073 0,076 0,075 0,075
Tabla 34. Caracterización de las muestras de zaranda tercera sección mezcla 4
Muestra MEZCLA 4
Tiempo (días) 1 5 15 30
Ph 8,79 8,89 8,12 8,34
Conductividad, (us/cm)
761 625 698 716
Bario (mg/l) 38,450 29,470 18,240 8,240
Cadmio, (mg/l) 0,020 0,024 0,024 0,024
Cromo, (mg/l) 0,684 0,625 0,635 0,607
Vanadio, (mg/l) 0,150 0,154 0,152 0,153
82
Tabla 35. Caracterización de las muestras de cortes tercera sección mezcla 4
Muestra MEZCLA 4
Tiempo (días) 1 5 15 30
Ph 9,12 8,89 8,63 8,23
Conductividad, (us/cm)
368 298 350 430
Bario (mg/l) 29,740 21,800 13,740 6,440
Cadmio, (mg/l) 0,009 0,008 0,008 0,008
Cromo, (mg/l) 0,123 0,178 0,135 0,125
Vanadio, (mg/l) 0,023 0,025 0,024 0,023
4.3.6. Datos de laboratorio de la caracterización de cortes y ripios Mezcla 4
Tabla 36. Caracterización de las muestras de zaranda primera sección receta 1
Muestra RECETA 1
Tiempo (días) 1 5 15 30
Ph 8,19 8,15 8,26 8,23
Conductividad, (us/cm)
3371 3759 3716 3918
Bario (mg/l) 47,182 33,757 17,293 6,193
Cadmio, (mg/l) 0,028 0,027 0,027 0,028
Cromo, (mg/l) 0,927 0,974 0,917 0,964
Vanadio, (mg/l) 0,156 0,164 0,173 0,177
Tabla 37. Caracterización de las muestras de cortes primera sección receta 1
Muestra RECETA 1
Tiempo (días) 1 5 15 30
Ph 8,34 8,24 8,56 8,38
Conductividad, (us/cm)
1456 1573 1638 1563
Bario (mg/l) 43,172 30,192 17,292 5,193
Cadmio, (mg/l) 0,022 0,019 0,020 0,022
Cromo, (mg/l) 0,732 0,723 0,735 0,764
Vanadio, (mg/l) 0,193 0,187 0,180 0,147
83
Tabla 38. Caracterización de las muestras de zaranda segunda sección receta 1
Muestra RECETA 1
Tiempo (días) 1 5 15 30
Ph 6,57 6,99 7,18 7,12
Conductividad, (us/cm)
737 827 839 926
Bario (mg/l) 53,183 41,934 25,173 6,384
Cadmio, (mg/l) 0,045 0,043 0,044 0,042
Cromo, (mg/l) 0,952 0,934 0,926 0,926
Vanadio, (mg/l) 0,123 0,154 0,134 0,144
Tabla 39. Caracterización de las muestras de cortes segunda sección receta 1
Muestra RECETA 1
Tiempo (días) 1 5 15 30
Ph 9,02 8,70 8,34 8,50
Conductividad, (us/cm)
464 650 830 629
Bario (mg/l) 50,741 45,372 26,743 2,077
Cadmio, (mg/l) 0,014 0,013 0,013 0,014
Cromo, (mg/l) 0,234 0,287 0,284 0,275
Vanadio, (mg/l) 0,089 0,098 0,086 0,088
Tabla 40. Caracterización de las muestras de zaranda tercera sección receta 1
Muestra RECETA 1
Tiempo (días) 1 5 15 30
Ph 8,53 8,23 8,25 8,17
Conductividad, (us/cm)
843 825 825 887
Bario (mg/l) 39,167 19,387 9,182 5,383
Cadmio, (mg/l) 0,034 0,374 0,036 0,039
Cromo, (mg/l) 0,826 0,826 0,816 0,836
Vanadio, (mg/l) 0,167 0,177 0,154 0,184
84
Tabla 41. Caracterización de las muestras de cortes tercera sección receta 1
Muestra RECETA 1
Tiempo (días) 1 5 15 30
Ph 7,34 7,89 8,34 8,45
Conductividad,
(us/cm)
375 423 534 634
Bario (mg/l) 35,182 25,844 17.834 6,282
Cadmio, (mg/l) 0,014 0,013 0,014 0,013
Cromo, (mg/l) 0,212 0,265 0,284 0,274
Vanadio, (mg/l) 0,098 0,075 0,084 0,087
85
5. CÁLCULOS
5.1. Cálculo para bombas centrifugas
𝑃 = 0,052 𝑥 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑥 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 (7)
Donde:
P = presión de alimentación a la entrada del cono
Carga = altura de la columna del fluido
0,052 = factor de conversión
5.1.1. Calculo de la carga expresada como aceleración centrifuga
𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 (𝑝𝑖𝑒𝑠) = 𝑉2
2𝑔 (8)
Donde:
V = velocidad de impeler (pies / seg)
g = fuerza gravitacional = 32.2 ft/ seg 2
𝑉 = 𝑟𝑝𝑚 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 𝑥 𝑑𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑥 𝜋 (9)
Datos:
Rpm motor = 1900
Diámetro tubería = 12” impeler
𝑉 = (1900
60) 𝑥 (
12
12) 𝑥 𝜋
V = 99,43 𝑓𝑡3
𝑠𝑒𝑔
𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 = 99.432
2 𝑥 32,2
𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 = 153,51 𝑓𝑡
86
5.1.2. Calculo de la presión de alimentación
Datos:
Densidad del lodo = 21,70 lb/galón
𝑃 = 0,052 𝑥 21,70 𝑥 153.51
P = 173.22 psi
5.1.3. Calculo de la potencia de la bomba
𝑃𝑂𝑇𝐸𝑁𝐶𝐼𝐴 (𝐻𝑃) = 𝐺𝑃𝑀 𝑥 𝑝𝑖𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑥 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎
3960 𝑥 𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 (10)
DATOS:
GPM = 300gal / min
Carga = 153,51 ft
Gravedad especifica = 21,70 lb / gal
Eficiencia = 0,75
𝑃𝑂𝑇𝐸𝑁𝐶𝐼𝐴 (𝐻𝑃) = 300 𝑥 153,51 𝑥
21,70
8.33
3960 𝑥 0,75
𝑃𝑂𝑇𝐸𝑁𝐶𝐼𝐴 (𝐻𝑃) = 40,39 𝐻𝑃
5.2. Cálculo del volumen de la tolva
DATOS:
Volumen diario de desechos = 30 m3/día
Fig. 30. Esquema de la Tolva
V2
V
1
87
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑠𝑒𝑐ℎ𝑜𝑠 = 30𝑚3
𝑑í𝑎∗
1 𝑑í𝑎
24 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠= 1,25
𝑚3
ℎ
Tabla 42. Dimensiones de la Tolva
Alto 2,2 m
Ancho 0,7 m
profundidad 0,7 m
h 0,5 m
AB 0,49 m
Ab 0,25 m
El volumen de la tolva se divide en dos:
𝑉1 = 𝑎𝑙𝑡𝑜 ∗ 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 ∗ 𝑝𝑟𝑜𝑓𝑢𝑛𝑑𝑖𝑑𝑎𝑑 (11)
V1 = 2,2 * 0,7 * 0,7 = 1,078 m3
𝑉2 = ℎ
3∗ (𝐴𝐵 ∗ 𝐴𝑏 + √𝐴𝐵 ∗ 𝐴𝑏) (12)
𝑉2 = 0,5
3∗ (0,49 ∗ 0,25 + √0,49 ∗ 0,25)
V2 = 0,18 m3
Vtotal = V1 + V2 (13)
Vtotal = 1,078 + 0,18
V total = 1,26 m3
5.2.1. Cálculo de la Presión interna que soporta la Tolva
Datos
m = 3250 Kg de desechos
a = 9,8 m/s2
L = alto + h (14)
L = 2,2 + 0,5 = 2,7 m
𝑃 = 𝑚∗𝑎∗𝐿
𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 (15)
𝑃 = 3250 ∗ 9,8 ∗ 2,7
1,26
88
P = 68268,06 N/m2
Fluencia mínima del material
2500 𝑘𝑔
𝑐𝑚2 × 9,8
𝑁
𝐾𝑔 × 10000
𝑐𝑚2
𝑚2
2,45 x 108 N/m2
El material soporta una fluencia mínima de 2,45 x 108 N/m2 antes de deformarse y la Presión es
de 68268,06 N/m 2, por lo tanto el material si soporta el material en su interior.
5.2.2. Cálculo de la Potencia del motor de la tolva
Datos:
Potencia = 1,5 KW
Voltaje = 110 / 220V
Frecuencia = 60 Hz
Velocidad Nominal = 1720 RPM
Corriente Nominal = 28 / 14 A
Factor de Potencia (cos φ) = 0,68
Cálculo de la Potencia activa
𝑃 = √3𝑉𝐼 𝑐𝑜𝑠 Φ (16)
𝑃 = √3 𝑥 220 𝑉𝑥 14𝐴 𝑥 0,68
P = 3,628 KW
Cálculo de la potencia reactiva
𝑃 = √3𝑉𝐼 𝑠𝑒𝑛 φ (17)
𝑃 = √3 𝑥 220 𝑉 𝑥 14 𝐴 𝑥 0,7333
P = 3,910 KW
89
5.3. Especificaciones de diseño de los equipos que forman el sistema de control de sólidos
Tabla 43. Especificaciones de Zarandas
Modelo GNZS752E-DM GNZS703E-HB GNZS703E-DZ GNZS594E-HB GNZS594HGE-
LD
Modo de vibración Moción Lineal
Motor vibrador 2×0.75KW 2×1.72KW 2x1.94KW
Motor de ajuste del
ángulo N/A 0.55KW
Potencia de vibración ≤7.1G(Ajustable)
≤7.5G ≤8.0G
Amplitud de la
vibración 3.92~5.62mm 3.92~5.62mm 4.4~6.34mm
Capacidad de
tratamiento 45m3/h (200GPM) 120m3/h (528GPM) 140m3/h (615GPM)
Ajuste de cubierta +2° -1°~+5°(Eléctrica y mecánica)
Ex estándar ExdIIBt4/IECEX/A-TEX
Cantidad de mallas 2 3 4
tamaño de mallas 750x900mm 700x1250mm 585x1165mm
área de Mallas
Zarandas
1.35m2 2.63m2 2.73m2
Criba de la presa 710mm 895mm 1024mm 895mm
Tipo de alimentación alimentador de caja alimentador de
vertedero
alimentador de
caja
alimentador de
vertedero
alimentador de
la tolva
Peso 893kg 1675kg 1742kg 1722kg 1638kg
Dimensión(mm) 1676x1689x1062 2717x1998x1428 2419x2055x147
4
2937x1998x142
8
1716x1998x142
8
Fuente: http://www.gnsolidsamerica.es/zarandas.html
Tabla 44. Especificaciones para Hidrociclones
Modelo GNWSE-2S/3S GNZJ703E-D2S GNZJ703E-3S GNZJ752E-
1S/2S
Capacidad(m3/h) 240/360 240(1056GPM) 360(1584GPM) 120/240
Tamaño de hidrociclón 10 pulgadas
Número de hidrociclón (pcs) 2/3 2 3 1/2
Presión 0.25~0.4Mpa
Tamaño interior 6 pulgadas
Tamaño exterior 8 pulgadas
Especificación de la
zaranda inferior
modelo de la
zaranda N/A
GNZS703E GNZS752E
Modo de vibración Moción Lineal
Motor vibrador 2×1.72kw 2×0.75kw
90
Motor de ajuste del
ángulo 0.55kw N/A
Cantidad de mallas 3 2
tamaño de mallas 750×1250mm 750×900mm
área de Mallas
Zarandas 2.63m2 1.35m2
Fuerza G ≤7.5G ≤7.1G
Amplitud de la
vibración 4.14~5.96 3.92~5.62
ángulo de ajuste -1°~+5°(Eléctrica y mecánica) +2°
Ex estándar ExdIIBt4/IECEX/A-TEX
Dimensión(mm) 2177x1000x1901 2419x2199x1656 2419x2113x2066 1674x1682x1802
Peso(kg) 502/559 1888 1964 1048/1105
Fuente: http://gnsolidsamerica.es/desarenador.html
Tabla 45. Especificaciones para Centrifugas Decantadoras
Modelo GNLW363BG GNLW363BG-VFD GNLW453VFD GNLW553VFD
Capacidad de la Centrífuga (Max) 200GPM(45m3/h) 200GPM(45m3/h) 352GPM(80m3/h) 484GPM(110m3/h)
Capacidad de la Centrífuga (Normal) 132GPM(30m3/h) 132GPM(30m3/h) 264GPM(60m3/h) 400GPM(90m3/h)
Diámetro del tazón 360mm (14 inch) 360mm (14 inch) 450mm(18inch) 550mm (22 inch)
Longitud del tazón 1270mm(50 inch) 1270mm(50 inch) 1540mm(61inch) 1800mm(71 inch)
Velocidad máxima del tazón 3900RPM 3900RPM 3200RPM 3000RPM
Velocidad típica del tazón 3200RPM 0~3200RPM 0~2800RPM 0~2500RPM
Fuerza G (Máx) 3063 3063 2578 2719
Fuerza G (Normal) 2062 0~2062 0~1973 0~1888
Punto de separación 2~5µm 2~5µm 2~5µm 2~5µm
Motor principal 37KW (50HP) 37KW (50HP) 55KW(75HP) 90KW (120HP)
Conducción en reversa 11KW (15HP) 11KW (15HP) 22KW(30HP) 37KW (50HP)
Motor de bomba 7.5kw(10HP) 7.5kw(10HP) 15kw(20HP) 22kw(30HP)
Caja de control eléctrico Exd PLC+ presión positiva VFD
Peso(kg) 3500 3400 4580 5840
Dimensión(mm) 3305×1638×1277 3305×1638×1277 3824×1798×1317 4293×1978×1381
Fuente: http://www.gnsolidsamerica.es/centrifuga-decantadora.html
5.4. Preparación de las mezclas para los cortes y ripios producto de la perforación
5.4.1. Cálculo modelo del volumen que se requiere para tratar 500 gr de lodo
Datos:
Densidad del lodo (ρ) = 2,6 gr / cm3
Peso del lodo a tratar (m) = 500 gr.
91
𝑉 = 𝑚
𝜌 (18)
V = 500
2,6= 192,3077 cm3
𝑉 = 0,0508 𝑔𝑎𝑙 .
𝑉 = 0,0012 𝑏𝑏𝑙 .
Peso de un barril de lodo
𝑚 = 500 gr
0,0012 𝑏𝑏𝑙∗ 1𝑏𝑏𝑙 = 413352,576 𝑔𝑟.
m = 413,353 Kg.
5.4.2. Cálculo de la cantidad de químico necesario para tratar cada barril de lodo
Datos:
Peso de la lodo = 500 gr.
Peso de químico para 500 gr de lodo = 6,59 gr
Donde:
mquimico = peso del químico
mquimico = 413352,576 gr lodo
500 gr lodo∗ 6,59 gr químico
mquímico = 5447,9870 gr. Químico
mquímico = 5,45 Kg de químico para 1 barril de muestra
92
5.4.3. Porcentaje de bario eliminado por cada sección
% 𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 = 𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝐵𝑎 𝑑𝑖𝑎 5 − 𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝐵𝑎 𝑑í𝑎 90
𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝐵𝑎 𝑑í𝑎 5∗ 100
(19)
Calculo modelo, zaranda primera sección, mezcla 1
% 𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 = 0.31 − 0.08
0.31∗ 100
% 𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 = 74.19
5.4.4. Análisis de Costos
Tabla 46. Precio de los materiales utilizados para cada mezcla
Material Unidad Costo por Kg, ctv.
Zeolita M Kg 0,32
Carbón activado Kg 0,18
Cascarilla de arroz Kg 0,18
Polisilicato de Sodio y
Potasio Kg 0,05
5.4.4.1. Cantidad requerida de los materiales para el tratamiento
Tabla 47. Precio de los materiales utilizados para la mezcla 1
Materiales Mezcla 1
% peso, Kg Costo, ctv.
Zeolita M 35 1,91 0,61
Carbón activado 5 0,27 0,05
cascarilla de
arroz
7 0,38 0,07
Polisilicato de
Sodio y Potasio 53 2,89 0,14
Total 100 5,45 0,87
93
Tabla 48. Precio de los materiales utilizados para la mezcla 2
Materiales Mezcla 2
% Peso, Kg Costo, ctv.
Zeolita M 30,00 1,63 0,52
Carbón activado 20,00 1,09 0,20
cascarilla de
arroz
7,00 0,38 0,07
Polisilicato de
Sodio y Potasio 43,00 2,34 0,12
Total 100,00 5,45 0,90
Tabla 49. Precio de los materiales utilizados para la mezcla 3
Materiales Mezcla 3
% peso, Kg Costo, ctv.
Zeolita M 25,00 1,36 0,44
Carbón activado 18,00 0,98 0,18
cascarilla de
arroz
7,00 0,38 0,07
Polisilicato de
Sodio y Potasio 50,00 2,72 0,14
Total 100,00 5,45 0,82
Tabla 50. Precio de los materiales utilizados para la mezcla 4
Materiales Mezcla 4
% Peso, Kg Costo, ctv.
Zeolita M 20,00 1,09 0,35
Carbón activado 25,00 1,36 0,25
cascarilla de
arroz
7,00 0,38 0,07
Polisilicato de
Sodio y Potasio 48,00 2,62 0,13
Total 100,00 5,45 0,79
94
6. RESULTADOS
6.1. Resultados de la experimentación
6.1.1. Comparación grafica de los resultados obtenidos del tratamiento para la primera
sección
Gráfico 1. Bario vs. Tiempo de Zaranda Primera Sección
Gráfico 2. Bario vs. Tiempo de Cortes Primera Sección
ORIGINAL MEZCLA 1 MEZCLA 2 MEZCLA 3 MEZCLA 4 RECETA 1
Series1 52,055 48,074 46,549 48,243 47,210 47,182
Series2 53,135 30,712 30,176 33,141 39,210 33,757
Series3 53,714 15,244 16,741 20,745 28,450 17,293
Series4 52,314 4,871 5,077 10,445 12,840 6,193
0
10
20
30
40
50
60
Bar
io, m
g/l
ZARANDA PRIMERA SECCION
ORIGINAL MEZCLA 1 MEZCLA 2 MEZCLA 3 MEZCLA 4 RECETA 1
Series1 39,115 45,173 40,870 41,583 40,650 43,172
Series2 37,775 33,214 29,476 33,748 31,980 30,192
Series3 38,331 19,543 16,813 21,823 17,230 17,292
Series4 38,850 3,012 3,742 7,238 6,140 5,193
05
101520253035404550
Bar
io,m
g/l
CORTES PRIMERA SECCION
95
6.1.2. Comparación grafica de los resultados obtenidos del tratamiento para la segunda
sección
Gráfico 3. Bario vs. Tiempo de Zaranda Segunda Sección
Gráfico 4. Bario vs. Tiempo de Cortes Segunda Sección
ORIGINAL MEZCLA 1 MEZCLA 2 MEZCLA 3 MEZCLA 4 RECETA 1
Series1 62,322 54,114 57,244 55,44 54,810 53,183
Series2 60,84 40,191 39,656 33,47 35,740 41,934
Series3 61,035 22,747 19,757 22,88 24,540 25,173
Series4 63,515 3,240 5,330 15,27 18,240 6,384
0
10
20
30
40
50
60
70
Bar
io, m
g/l
ZARANDA SEGUNDA SECCION
ORIGINAL MEZCLA 1 MEZCLA 2 MEZCLA 3 MEZCLA 4 RECETA 1
Series1 55,471 50,741 50,743 49,133 46,276 50,741
Series2 53,852 45,372 41,871 37,655 33,712 45,372
Series3 50,992 26,743 27,151 25,317 20,758 26,743
Series4 52,522 2,077 4,585 10,844 11,743 2,077
0
10
20
30
40
50
60
Bar
io, m
g/l
CORTES SEGUNDA SECCION
96
6.1.3. Comparación grafica de los resultados obtenidos del tratamiento para la tercera
sección
Gráfico 5. Bario vs. Tiempo de Zaranda Tercera Sección
Gráfico 6. Bario vs. Tiempo de Cortes Tercera Sección
ORIGINAL MEZCLA 1 MEZCLA 2 MEZCLA 3 MEZCLA 4 RECETA 1
Series1 46,57 38,172 38,125 37,543 38,450 39,167
Series2 44,371 17,677 22,744 26,893 29,470 19,387
Series3 45,780 8,422 13,012 14,962 18,240 9,182
Series4 45,912 4,722 5,095 7,557 8,240 5,383
05
101520253035404550
Bar
io, m
g/l
ZARANDA TERCERA SECCION
ORIGINAL MEZCLA 1 MEZCLA 2 MEZCLA 3 MEZCLA 4 RECETA 1
Series1 36,515 35,128 33,178 31,052 29,740 35,182
Series2 39,542 28,153 24,713 23,416 21,800 25,844
Series3 37,237 16,245 15,748 12,850 13,740 17,845
Series4 35,274 3,504 3,877 5,747 6,440 6,282
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Bar
io, m
g/l
CORTES TERCERA SECCION
97
6.2. Análisis de las variables para encontrar las condiciones adecuadas de operación en el
proceso de tratamiento de cortes y ripios producto de la perforación para Zaranda
Primera Sección.
6.2.1. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de PH para datos de zaranda
primera sección.
Análisis de varianza para PH
Tabla 51. Análisis de Varianza PH zaranda primera sección
Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado Medio Razón-F Valor-P
A:Tiempo 0,401018 1 0,401018 4,98 0,0425
B:Concentración 0,406818 1 0,406818 5,05 0,0412
AA 0,031681 1 0,031681 0,39 0,5405
AB 0,0619399 1 0,0619399 0,77 0,3951
BB 0,847656 1 0,847656 10,53 0,0059
Error total 1,12678 14 0,0804844
Total (corr.) 3,2399 19
R2 = 65,2217%
R2 (ajustada por g.l.) = 52,8009 %
Error estándar del est. = 0,283698
Error absoluto medio = 0,196292
Coeficiente de regresión para PH
Tabla 52. Coeficiente de Regresión PH zaranda primera sección
Coeficiente Estimado
constante 7,5219
A:Tiempo 0,0206098
B:Concentración 0,0649931
AA -0,0004604
AB 0,000411636
BB -0,00168652
PH = 7,5219 + 0,0206098*Tiempo + 0,0649931*Concentración - 0,0004604*Tiempo2 +
0,000411636*Tiempo*Concentración - 0,00168652*Concentración2 (20)
98
Efectos principales de los factores que intervienen en el PH
Gráfico 7. Grafica de efectos principales para PH, zaranda primera sección
Superficie de respuesta para PH
Gráfico 8. Superficie de respuesta estimada para PH, zaranda primera sección
Valor óptimo de PH
Valor óptimo = 8,0
99
Tabla 53. Valor óptimo PH zaranda primera sección
Factor Bajo Alto Óptimo
Tiempo 1,0 30,0 1,29983
Concentración 0,0 35,0 29,8841
6.2.2. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Conductividad para datos
de zaranda primera sección.
Análisis de varianza para Conductividad
Tabla 54. Análisis de varianza Conductividad Zaranda primera sección
Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado Medio Razón-F Valor-P
A:Tiempo 893246, 1 893246, 4,43 0,0540
B:Concentración 1,12308E6 1 1,12308E6 5,56 0,0334
AA 312989, 1 312989, 1,55 0,2335
AB 6620,14 1 6620,14 0,03 0,8589
BB 20852,6 1 20852,6 0,10 0,7526
Error total 2,82545E6 14 201818,
Total (corr.) 5,25857E6 19
R2 = 46,2696 %
R2 (ajustada por g.l.) = 27,0802 %
Error estándar del est. = 449,241
Error absoluto medio = 317,73
Coeficiente de regresión para conductividad
Tabla 55. Coeficiente de regresión conductividad zaranda primera sección
Coeficiente Estimado
constante 1009,32
A:Tiempo 67,4249
B:Concentración 13,3395
AA -1,44711
AB -0,134574
BB 0,264522
Conductividad = 1009,32 + 67,4249*Tiempo + 13,3395*Concentración - 1,44711*Tiempo2 -
0,134574*Tiempo*Concentración + 0,264522*Concentración2 (21)
100
Efectos principales de los factores que intervienen en la conductividad
Gráfico 9. Grafica de efectos principales para conductividad, zaranda primera sección
Superficie de respuesta para conductividad
Gráfico 10. Superficie de respuesta estimada para Conductividad, zaranda primera
sección
101
Valor óptimo de conductividad
Valor óptimo = 2479,72
Tabla 56. Valor óptimo conductividad zaranda primera sección
Factor Bajo Alto Óptimo
Tiempo 1,0 30,0 21,6696
Concentración 0,0 35,0 35,0
6.2.3. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Bario para datos de
zaranda primera sección.
Análisis de varianza para Bario
Tabla 57. Análisis de varianza de Bario zaranda primera sección
Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado Medio Razón-F Valor-P
A:Tiempo 1543,81 1 1543,81 99,15 0,0000
B:Concentración 2323,75 1 2323,75 149,24 0,0000
AA 157,031 1 157,031 10,09 0,0067
AB 597,957 1 597,957 38,40 0,0000
BB 84,1872 1 84,1872 5,41 0,0356
Error total 217,986 14 15,5704
Total (corr.) 5697,98 19
R2 = 96,1743 %
R2 (ajustada por g.l.) = 94,808 %
Error estándar del est. = 3,94594
Error absoluto medio = 2,73228
Coeficiente de regresión para bario
Tabla 58. Coeficiente de regresión de bario zaranda primera sección
Coeficiente Estimado
constante 58,0525
A:Tiempo -1,13721
B:Concentración -0,8944
AA 0,0324137
AB -0,0404448
BB 0,0168076
Ba = 58,0525 - 1,13721*Tiempo - 0,8944*Concentración + 0,0324137*Tiempo2 -
0,0404448*Tiempo*Concentración + 0,0168076*Concentración2 (22)
102
Efectos principales de los factores que intervienen en el Bario
Gráfico 11. Grafica de efectos principales para bario, zaranda primera sección
Superficie de respuesta para Bario
Gráfico 12. Superficie de respuesta estimada para bario, zaranda primera sección
Valor óptimo de bario
Valor óptimo = 0,0733071
103
Tabla 59. Valor óptimo de bario zaranda primera sección
Factor Bajo Alto Óptimo
Tiempo 1,0 30,0 30,0
Concentración 0,0 35,0 35,0
6.2.4. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Cadmio para datos de
zaranda primera sección.
Análisis de varianza para Cadmio
Tabla 60. Análisis de varianza de Cadmio zaranda primera sección
Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado Medio Razón-F Valor-P
A:Tiempo 4,35158E-7 1 4,35158E-7 0,28 0,6071
B:Concentración 0,0000177958 1 0,0000177958 11,32 0,0046
AA 6,49441E-8 1 6,49441E-8 0,04 0,8419
AB 8,63261E-7 1 8,63261E-7 0,55 0,4710
BB 0,0000504213 1 0,0000504213 32,06 0,0001
Error total 0,0000220183 14 0,00000157273
Total (corr.) 0,0001088 19
R2 = 79,7626 %
R2 (ajustada por g.l.) = 72,535 %
Error estándar del est. = 0,00125409
Error absoluto medio = 0,000917573
Coeficiente de regresión para cadmio
Tabla 61. Coeficiente de regresión de cadmio, zaranda primera sección
Coeficiente Estimado
constante 0,0204378
A:Tiempo 0,000020564
B:Concentración 0,000560728
AA 6,59182E-7
AB -0,00000153674
BB -0,0000130074
Cd = 0,0204378 + 0,000020564*Tiempo + 0,000560728*Concentración + 6,59182E-
7*Tiempo2 - 0,00000153674*Tiempo*Concentración - 0,0000130074*Concentración2 (23)
104
Efectos principales de los factores que intervienen en el Cadmio
Gráfico 13. Grafica de efectos principales para cadmio, zaranda primera sección
Superficie de respuesta para Cadmio
Gráfico 14. Superficie de respuesta estimada para Cadmio, zaranda primera sección
Valor óptimo de cadmio
Valor óptimo = 0,020459
105
Tabla 62. Valor óptimo de cadmio, zaranda primera sección
Factor Bajo Alto Óptimo
Tiempo 1,0 30,0 1,0
Concentración 0,0 35,0 0,0
6.2.5. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Cromo para datos de
zaranda primera sección.
Análisis de varianza para Cromo
Tabla 63. Análisis de varianza de cromo, zaranda primera sección
Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado Medio Razón-F Valor-P
A:Tiempo 0,000723484 1 0,000723484 0,09 0,7656
B:Concentración 0,000592832 1 0,000592832 0,08 0,7872
AA 0,000115367 1 0,000115367 0,01 0,9051
AB 0,0000633114 1 0,0000633114 0,01 0,9296
BB 0,00505399 1 0,00505399 0,65 0,4351
Error total 0,109584 14 0,00782745
Total (corr.) 0,117076 19
R2 = 6,39884 %
R2 (ajustada por g.l.) = 0,0 %
Error estándar del est. = 0,0884729
Error absoluto medio = 0,0577524
Coeficiente de regresión para cromo
Tabla 64. Coeficiente de regresión de cromo, zaranda primera sección
Coeficiente Estimado
constante 0,860902
A:Tiempo -0,00166673
B:Concentración -0,00523318
AA 0,0000277829
AB 0,0000131604
BB 0,000130226
Cr = 0,860902 - 0,00166673*Tiempo - 0,00523318*Concentración + 0,0000277829*Tiempo2 +
0,0000131604*Tiempo*Concentración + 0,000130226*Concentración2 (24)
106
Efectos principales de los factores que intervienen en el Cromo
Gráfico 15. Grafica de efectos principales para Cromo, zaranda primera sección
Superficie de respuesta para Cromo
Gráfico 16. Superficie de respuesta estimada para Cromo, zaranda primera sección
valor óptimo de Cromo
Valor óptimo = 0,790419
107
Tabla 65. Valor óptimo de cromo, zaranda primera sección
Factor Bajo Alto Óptimo
Tiempo 1,0 30,0 25,5512
Concentración 0,0 35,0 18,8003
6.2.6. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Cromo para datos de
zaranda primera sección.
Análisis de varianza para Vanadio
Tabla 66. Análisis de varianza de vanadio, zaranda primera sección
Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado Medio Razón-F Valor-P
A:Tiempo 0,00219513 1 0,00219513 1,38 0,2592
B:Concentración 0,0015546 1 0,0015546 0,98 0,3392
AA 0,000608683 1 0,000608683 0,38 0,5457
AB 0,000409603 1 0,000409603 0,26 0,6194
BB 0,000977082 1 0,000977082 0,62 0,4458
Error total 0,0222242 14 0,00158744
Total (corr.) 0,0287041 19
R2 = 22,5748 %
R2 (ajustada por g.l.) = 0,0 %
Error estándar del est. = 0,0398427
Error absoluto medio = 0,0256586
Coeficiente de regresión para Vanadio
Tabla 67. Coeficiente de regresión de vanadio, zaranda primera sección
Coeficiente Estimado
constante 0,142502
A:Tiempo 0,00156225
B:Concentración 0,00175978
AA -0,0000638163
AB -0,0000334742
BB -0,0000572595
V = 0,142502 + 0,00156225*Tiempo + 0,00175978*Concentración - 0,0000638163*Tiempo2 -
0,0000334742*Tiempo*Concentración - 0,0000572595*Concentración2 (25)
108
Efectos principales de los factores que intervienen en el Vanadio
Gráfico 17. Grafica de efectos principales para Vanadio, zaranda primera sección
Superficie de respuesta para Vanadio
Gráfico 18. Superficie de respuesta estimada para Vanadio, zaranda primera sección
Valor óptimo de Vanadio
Valor óptimo = 0,0882368
109
Tabla 68. Valor óptimo de vanadio, zaranda primera sección
Factor Bajo Alto Óptimo
Tiempo 1,0 30,0 30,0
Concentración 0,0 35,0 35,0
6.3. Análisis de las variables para encontrar las condiciones adecuadas de operación en el
proceso de tratamiento de cortes y ripios producto de la perforación.
6.3.1. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de PH para datos de zaranda
segunda sección.
Análisis de varianza para PH
Tabla 69. Análisis de varianza de PH, zaranda segunda sección
Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado Medio Razón-F Valor-P
A:Tiempo 0,0615535 1 0,0615535 0,16 0,6942
B:Concentración 0,816478 1 0,816478 2,14 0,1658
AA 0,00606554 1 0,00606554 0,02 0,9015
AB 0,229606 1 0,229606 0,60 0,4511
BB 1,53938 1 1,53938 4,03 0,0644
Error total 5,34808 14 0,382006
Total (corr.) 8,01326 19
R2 = 33,2595 %
R2 (ajustada por g.l.) = 9,42364 %
Error estándar del est. = 0,618066
Error absoluto medio = 0,409833
Coeficiente de regresión para PH
Tabla 70. Coeficiente de regresión de PH, zaranda segunda sección
Coeficiente Estimado
constante 8,48356
A:Tiempo -0,00231926
B:Concentración 0,0497731
AA -0,000201451
AB 0,000792537
BB -0,00227276
PH = 8,48356 - 0,00231926*Tiempo + 0,0497731*Concentración - 0,000201451*Tiempo2 +
0,000792537*Tiempo*Concentración - 0,00227276*Concentración2 (26)
110
Efectos principales de los factores que intervienen en el PH
Gráfico 19. Grafica de efectos principales para PH, zaranda segunda sección
Superficie de respuesta para PH
Gráfico 20. Superficie de respuesta para PH, zaranda segunda sección
111
Valor óptimo de PH
Valor óptimo = 8,0
Tabla 71. Valor óptimo de PH, zaranda segunda sección
Factor Bajo Alto Óptimo
Tiempo 1,0 30,0 3,77185
Concentración 0,0 35,0 30,1113
6.3.2. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Conductividad para datos
de zaranda segunda sección.
Análisis de varianza para PH
Tabla 72. Análisis de varianza de conductividad, zaranda segunda sección.
Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado Medio Razón-F Valor-P
A:Tiempo 13657,3 1 13657,3 0,94 0,3496
B:Concentración 13672,0 1 13672,0 0,94 0,3494
AA 68119,7 1 68119,7 4,67 0,0485
AB 1033,75 1 1033,75 0,07 0,7939
BB 178872, 1 178872, 12,26 0,0035
Error total 204190, 14 14585,0
Total (corr.) 502606, 19
R2 = 59,3737 %
R2 (ajustada por g.l.) = 44,8642 %
Error estándar del est. = 120,768
Error absoluto medio = 81,1036
Coeficiente de regresión para conductividad
Tabla 73. Coeficiente de regresión de conductividad, zaranda segunda sección
Coeficiente Estimado
constante 576,145
A:Tiempo 22,4966
B:Concentración 28,5547
AA -0,675106
AB 0,0531785
BB -0,774736
Conductividad = 576,145 + 22,4966*Tiempo + 28,5547*Concentración - 0,675106*Tiempo2 +
0,0531785*Tiempo*Concentración - 0,774736*Concentración2 (27)
112
Efectos principales de los factores que intervienen en la conductividad
Gráfico 21. Grafica de efectos principales para Conductividad, zaranda segunda sección
Superficie de respuesta para conductividad
113
Gráfico 22. Superficie de respuesta estimada para Conductividad, zaranda segunda
sección
Valor óptimo de conductividad
Valor óptimo = 1043,63
Tabla 74. Valor óptimo de conductividad, zaranda segunda sección
Factor Bajo Alto Óptimo
Tiempo 1,0 30,0 17,4101
Concentración 0,0 35,0 19,0236
6.3.3. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Bario para datos de
zaranda segunda sección.
Análisis de varianza para Bario
Tabla 75. Análisis de varianza de bario, zaranda segunda sección
Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado Medio Razón-F Valor-P
A:Tiempo 1827,23 1 1827,23 109,80 0,0000
B:Concentración 2883,38 1 2883,38 173,27 0,0000
AA 342,613 1 342,613 20,59 0,0005
AB 987,443 1 987,443 59,34 0,0000
BB 323,69 1 323,69 19,45 0,0006
Error total 232,977 14 16,6412
Total (corr.) 7698,06 19
R2= 96,9736 %
R2 (ajustada por g.l.) = 95,8927 %
Error estándar del est. = 4,07936
Error absoluto medio = 2,77235
Coeficiente de regresión para bario
Tabla 76. Coeficiente de regresión de bario, zaranda segunda sección
Coeficiente Estimado
constante 67,0581
A:Tiempo -1,48873
B:Concentración -1,38723
AA 0,0478782
AB -0,0519738
BB 0,0329569
Bario = 67,0581 - 1,48873*Tiempo - 1,38723*Concentración + 0,0478782*Tiempo2 -
0,0519738*Tiempo*Concentración + 0,0329569*Concentración2 (28)
114
Efectos principales de los factores que intervienen en el Bario
Gráfico 22. Grafica de efectos principales para Bario, zaranda segunda sección
Superficie de respuesta para Bario
Gráfico 23. Superficie de respuesta estimada para Bario, zaranda segunda sección
115
Valor óptimo de bario
Valor óptimo = 2,73353
Tabla 77. Valor óptimo de bario, zaranda segunda sección
Factor Bajo Alto Óptimo
Tiempo 1,0 30,0 30,0
Concentración 0,0 35,0 35,0
6.3.4. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Cadmio para datos de
zaranda segunda sección.
Análisis de varianza para Cadmio
Tabla 78. Análisis de varianza de Cadmio, zaranda segunda sección
Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado Medio Razón-F Valor-P
A:Tiempo 2,99706E-7 1 2,99706E-7 0,11 0,7399
B:Concentración 0,0000336164 1 0,0000336164 12,86 0,0030
AA 1,1935E-7 1 1,1935E-7 0,05 0,8339
AB 3,51098E-7 1 3,51098E-7 0,13 0,7195
BB 0,0000741565 1 0,0000741565 28,37 0,0001
Error total 0,0000365926 14 0,00000261376
Total (corr.) 0,000168 19
R2 = 78,2187 %
R2 (ajustada por g.l.) = 70,4397 %
Error estándar del est. = 0,00161671
Error absoluto medio = 0,00106129
Coeficiente de regresión para cadmio
Tabla 79. Coeficiente de regresión de cadmio, zaranda segunda sección
Coeficiente Estimado
constante 0,0273553
A:Tiempo 0,0000222575
B:Concentración 0,00064914
AA -8,93607E-7
AB 9,80037E-7
BB -0,0000157745
Cadmio = 0,0273553 + 0,0000222575*Tiempo + 0,00064914*Concentración - 8,93607E-
7*Tiempo2 + 9,80037E-7*Tiempo*Concentración - 0,0000157745*Concentración2 (29)
116
Efectos principales de los factores que intervienen en el Cadmio
Gráfico 24. Grafica de efectos principales para Cadmio, zaranda segunda sección
Superficie de respuesta para Cadmio
Gráfico25. Superficie de respuesta estimada para Cadmio, zaranda segunda sección
117
Valor óptimo de cadmio
Valor óptimo = 0,0272188
Tabla 80. Valor óptimo de cadmio, zaranda segunda sección
Factor Bajo Alto Óptimo
Tiempo 1,0 30,0 30,0
Concentración 0,0 35,0 0,0
6.3.5. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Cromo para datos de
zaranda segunda sección.
Análisis de varianza para Cromo
Tabla 81. Análisis de varianza de cromo, zaranda segunda sección
Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado Medio Razón-F Valor-P
A:Tiempo 0,00119038 1 0,00119038 1,43 0,2520
B:Concentración 0,0117198 1 0,0117198 14,06 0,0022
AA 0,00300913 1 0,00300913 3,61 0,0783
AB 0,00302276 1 0,00302276 3,63 0,0777
BB 0,000178817 1 0,000178817 0,21 0,6504
Error total 0,0116736 14 0,000833831
Total (corr.) 0,0274928 19
R2 = 57,5393 %
R2 (ajustada por g.l.) = 42,3747 %
Error estándar del est. = 0,0288761
Error absoluto medio = 0,0194717
Coeficiente de regresión para cromo
Tabla 82. Coeficiente de regresión de cromo, zaranda segunda sección
Coeficiente Estimado
constante 0,931382
A:Tiempo -0,00672775
B:Concentración -0,000171462
AA 0,000141891
AB 0,0000909348
BB 0,0000244955
Cromo = 0,931382 - 0,00672775 * Tiempo - 0,000171462 * Concentración + 0,000141891 *
Tiempo2 + 0,0000909348 * Tiempo * Concentración + 0,0000244955 * Concentración2
(30)
118
Efectos principales de los factores que intervienen en el Cromo
Gráfico 26. Grafica de efectos principales para Cromo, zaranda segunda sección
Superficie de respuesta para Cromo
Gráfico 27. Superficie de respuesta estimada para Cromo, zaranda segunda sección
119
Valor óptimo de Cromo
Valor óptimo = 0,851634
Tabla 83. Valor óptimo de cadmio, zaranda segunda sección
Factor Bajo Alto Óptimo
Tiempo 1,0 30,0 23,7059
Concentración 0,0 35,0 2,91448E-7
6.3.6. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Vanadio para datos de
zaranda segunda sección.
Análisis de varianza para Vanadio
Tabla 84. Análisis de varianza de vanadio, zaranda segunda sección
Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado Medio Razón-F Valor-P
A:Tiempo 0,0000289855 1 0,0000289855 0,09 0,7626
B:Concentración 0,000145018 1 0,000145018 0,47 0,5020
AA 0,00000861628 1 0,00000861628 0,03 0,8690
AB 0,0000125456 1 0,0000125456 0,04 0,8423
BB 0,000329515 1 0,000329515 1,08 0,3165
Error total 0,00427555 14 0,000305396
Total (corr.) 0,00471455 19
R2 = 9,31169 %
R2 (ajustada por g.l.) = 0,0 %
Error estándar del est. = 0,0174756
Error absoluto medio = 0,0109664
Coeficiente de regresión para Vanadio
Tabla 85. Coeficiente de regresión de vanadio, zaranda segunda sección
Coeficiente Estimado
constante 0,184123
A:Tiempo -0,000453017
B:Concentración -0,00102155
AA 0,00000759269
AB 0,00000585834
BB 0,0000332521
Vanadio = 0,184123 - 0,000453017 * Tiempo - 0,00102155 * Concentración + 0,00000759269
* Tiempo2 + 0,00000585834 * Tiempo * Concentración + 0,0000332521 * Concentración2
(31)
120
Efectos principales de los factores que intervienen en el Vanadio
Gráfico 28. Grafica de efectos principales para Vanadio, zaranda segunda sección
Superficie de respuesta para Vanadio
Gráfico 29. Superficie de respuesta estimada para Vanadio, zaranda segunda sección
Valor óptimo de Vanadio
121
Valor óptimo = 0,171785
Tabla 86. Valor óptimo de Vanadio, zaranda segunda sección
Factor Bajo Alto Óptimo
Tiempo 1,0 30,0 24,7518
Concentración 0,0 35,0 13,1791
6.4. Análisis de las variables para encontrar las condiciones adecuadas de operación en el
proceso de tratamiento de cortes y ripios producto de la perforación.
6.4.1. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de PH para datos de zaranda
tercera sección.
Análisis de varianza para PH
Tabla 87. Análisis de varianza de PH, zaranda tercera sección
Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado Medio Razón-F Valor-P
A:Tiempo 0,122464 1 0,122464 0,53 0,4767
B:Concentración 0,426859 1 0,426859 1,86 0,1937
AA 0,190574 1 0,190574 0,83 0,3771
AB 0,574719 1 0,574719 2,51 0,1355
BB 0,0286111 1 0,0286111 0,12 0,7290
Error total 3,20589 14 0,228992
Total (corr.) 4,66622 19
R2 = 31,2958 %
R2 (ajustada por g.l.) = 6,75856 %
Error estándar del est. = 0,478531
Error absoluto medio = 0,304083
Coeficiente de regresión para PH
Tabla 88. Coeficiente de regresión de PH, zaranda tercera sección
Coeficiente Estimado
constante 8,61975
A:Tiempo -0,0205451
B:Concentración -0,00405527
AA 0,00112919
AB -0,00125388
BB 0,00030984
8
Potencial hidrógeno = 8,61975 - 0,0205451*Tiempo - 0,00405527*Concentración +
0,00112919*Tiempo2 - 0,00125388*Tiempo*Concentración + 0,000309848*Concentración2
(32)
122
Efectos principales de los factores que intervienen en el PH
Gráfico 30. Grafica de efectos principales para PH, zaranda tercera sección
Superficie de respuesta para PH
Gráfico 31. Superficie de respuesta estimada para PH, zaranda tercera sección
Valor óptimo de PH
123
Valor óptimo = 8,0
Tabla 89. Valor óptimo de PH, zaranda tercera sección
Factor Bajo Alto Óptimo
Tiempo 1,0 30,0 22,3938
Concentración 0,0 35,0 33,2522
6.4.2. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Conductividad para datos
de zaranda tercera sección.
Análisis de varianza para Conductividad
Tabla 90. Análisis de Varianza de conductividad, zaranda tercera sección
Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado Medio Razón-F Valor-P
A:Tiempo 25145,6 1 25145,6 0,41 0,5328
B:Concentración 71703,7 1 71703,7 1,17 0,2984
AA 11562,0 1 11562,0 0,19 0,6712
AB 2392,23 1 2392,23 0,04 0,8465
BB 53051,1 1 53051,1 0,86 0,3687
Error total 860779, 14 61484,2
Total (corr.) 1,07172E6 19
R2 = 19,6825 %
R2 (ajustada por g.l.) = 0,0 %
Error estándar del est. = 247,96
Error absoluto medio = 159,291
Coeficiente de regresión para conductividad
Tabla 91. Coeficiente de regresión de conductividad, zaranda tercera sección
Coeficiente Estimado
constante 815,205
A:Tiempo 10,5972
B:Concentración -21,204
AA -0,278133
AB 0,0808965
BB 0,421919
Conductividad = 815,205 + 10,5972*Tiempo - 21,204*Concentración - 0,278133*Tiempo2 +
0,0808965*Tiempo*Concentración + 0,421919*Concentración2 (33)
124
Efectos principales de los factores que intervienen en la conductividad
Gráfico 32. Grafica de efectos principales para Conductividad, zaranda tercera sección
Superficie de respuesta para conductividad
Gráfico 33. Superficie de respuesta estimada para Conductividad, zaranda tercera sección
125
Valor óptimo de conductividad
Valor óptimo = 916,147
Tabla 92. Valor óptimo de conductividad, zaranda tercera sección
Factor Bajo Alto Óptimo
Tiempo 1,0 30,0 19,0514
Concentración 0,0 35,0 2,87539E-7
6.4.3. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Bario para datos de
zaranda tercera sección.
Análisis de varianza para Bario
Tabla 93. Análisis de varianza de bario, zaranda tercera sección
Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado Medio Razón-F Valor-P
A:Tiempo 998,555 1 998,555 58,36 0,0000
B:Concentración 2053,02 1 2053,02 119,99 0,0000
AA 214,67 1 214,67 12,55 0,0033
AB 325,719 1 325,719 19,04 0,0006
BB 94,2136 1 94,2136 5,51 0,0342
Error total 239,535 14 17,1096
Total (corr.) 4426,31 19
R2 = 94,5884 %
R2 (ajustada por g.l.) = 92,6557 %
Error estándar del est. = 4,13638
Error absoluto medio = 2,66984
Coeficiente de regresión para bario
Tabla 94. Coeficiente de regresión de bario, zaranda tercera sección
Coeficiente Estimado
constante 51,604
A:Tiempo -1,32818
B:Concentración -1,03663
AA 0,0378985
AB -0,0298504
BB 0,0177803
Bario = 51,604 - 1,32818*Tiempo - 1,03663*Concentración + 0,0378985*Tiempo2 -
0,0298504*Tiempo*Concentración + 0,0177803*Concentración2 (34)
126
Efectos principales de los factores que intervienen en el Bario
Gráfico 34. Grafica de efectos principales para Bario, zaranda tercera sección
Superficie de respuesta para Bario
Gráfico 35. Superficie de repuesta estimada para Bario, zaranda tercera sección
127
Valor óptimo de bario
Valor óptimo = 0,0234193
Tabla 95. Valor óptimo de bario, zaranda tercera sección
Factor Bajo Alto Óptimo
Tiempo 1,0 30,0 30,0
Concentración 0,0 35,0 35,0
6.4.4. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Cadmio para datos de
zaranda tercera sección.
Análisis de varianza para Cadmio
Tabla 96. Análisis de varianza de cadmio, zaranda tercera sección
Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado Medio Razón-F Valor-P
A:Tiempo 4,4925E-7 1 4,4925E-7 0,25 0,6252
B:Concentración 0,0000189218 1 0,0000189218 10,51 0,0059
AA 0,0000023487 1 0,0000023487 1,30 0,2726
AB 7,01803E-7 1 7,01803E-7 0,39 0,5425
BB 0,00000760525 1 0,00000760525 4,22 0,0590
Error total 0,0000252092 14 0,00000180065
Total (corr.) 0,0000602 19
R2= 58,1243 %
R2 (ajustada por g.l.) = 43,1687 %
Error estándar del est. = 0,00134188
Error absoluto medio = 0,000842298
Coeficiente de regresión para cadmio
Tabla 97. Coeficiente de regresión de cadmio, zaranda tercera sección
Coeficiente Estimado
constante 0,0199246
A:Tiempo 0,000112973
B:Concentración 0,000239527
AA -0,00000396414
AB 0,00000138559
BB -0,00000505171
Cadmio = 0,0199246 + 0,000112973 * Tiempo + 0,000239527 * Concentración -
0,00000396414 * Tiempo2 + 0,00000138559 * Tiempo * Concentración - 0,00000505171 *
Concentración2 (35)
128
Efectos principales de los factores que intervienen en el Cadmio
Gráfico 36. Grafica de efectos principales para Cadmio, zaranda tercera sección
Superficie de respuesta para Cadmio
Gráfico 37. Superficie de respuesta estimada para Cadmio, zaranda tercera sección
129
Valor óptimo de cadmio
Valor óptimo = 0,0197461
Tabla 98. Valor óptimo de cadmio, zaranda tercera sección
Factor Bajo Alto Óptimo
Tiempo 1,0 30,0 30,0
Concentración 0,0 35,0 0,0
6.4.5. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Cromo para datos de
zaranda tercera sección.
Análisis de varianza para Cromo
Tabla 99. Análisis de varianza de cromo, zaranda tercera sección
Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado Medio Razón-F Valor-P
A:Tiempo 0,00754998 1 0,00754998 5,50 0,0343
B:Concentración 0,342464 1 0,342464 249,46 0,0000
AA 0,0000860412 1 0,0000860412 0,06 0,8060
AB 0,00640161 1 0,00640161 4,66 0,0487
BB 0,0366218 1 0,0366218 26,68 0,0001
Error total 0,0192198 14 0,00137284
Total (corr.) 0,510988 19
R2 = 96,2387 %
R2 (ajustada por g.l.) = 94,8954 %
Error estándar del est. = 0,0370519
Error absoluto medio = 0,0234267
Coeficiente de regresión para cromo
Tabla 100. Coeficiente de regresión de cadmio, zaranda tercera sección
Coeficiente Estimado
constante 0,277339
A:Tiempo 0,00343006
B:Concentración 0,0256473
AA 0,0000239932
AB -0,000132334
BB -0,000350552
Cromo = 0,277339 + 0,00343006 * Tiempo + 0,0256473 * Concentración + 0,0000239932 *
Tiempo2 - 0,000132334 * Tiempo * Concentración - 0,000350552 * Concentración2 (36)
130
Efectos principales de los factores que intervienen en el Cromo
Gráfico 38. Grafica de efectos principales para Cromo, zaranda tercera sección
Superficie de respuesta para Cromo
Gráfico 39. Superficie de repuesta estimada para Cromo, zaranda tercera sección
131
Valor óptimo de Cromo
Valor óptimo = 0,280793
Tabla 101. Valor óptimo de cadmio, zaranda tercera sección
Factor Bajo Alto Óptimo
Tiempo 1,0 30,0 1,0
Concentración 0,0 35,0 0,0
6.4.6. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Cromo para datos de
zaranda tercera sección.
Análisis de varianza para Vanadio
Tabla 102. Análisis de varianza de vanadio, zaranda tercera sección
Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado Medio Razón-F Valor-P
A:Tiempo 0,00000357419 1 0,00000357419 0,01 0,9102
B:Concentración 0,00443479 1 0,00443479 16,36 0,0012
AA 0,00000417703 1 0,00000417703 0,02 0,9030
AB 0,00000537715 1 0,00000537715 0,02 0,8900
BB 0,000564641 1 0,000564641 2,08 0,1710
Error total 0,00379513 14 0,000271081
Total (corr.) 0,0097632 19
R2 = 61,1282 %
R2 (ajustada por g.l.) = 47,2454 %
Error estándar del est. = 0,0164645
Error absoluto medio = 0,0124868
Coeficiente de regresión para Vanadio
Tabla 103. Coeficiente de regresión de vanadio, zaranda tercera sección
Coeficiente Estimado
constante 0,095384
A:Tiempo 0,0000563376
B:Concentración 0,00275298
AA -0,00000528652
AB 0,00000383534
BB -0,0000435279
Vanadio = 0,095384 + 0,0000563376 * Tiempo + 0,00275298 * Concentración -
0,00000528652 * Tiempo2 + 0,00000383534 * Tiempo * Concentración - 0,0000435279 *
Concentración2 (37)
132
Efectos principales de los factores que intervienen en el Vanadio
Gráfico 40. Grafica de efectos principales para Vanadio, zaranda tercera sección
Superficie de respuesta para Vanadio
Gráfico 41. Superficie de respuesta estimada para Vanadio, zaranda tercera sección
133
Valor óptimo de Vanadio
Valor óptimo = 0,0923163
Tabla 104. Valor óptimo de vanadio, zaranda tercera sección
Factor Bajo Alto Óptimo
Tiempo 1,0 30,0 30,0
Concentración 0,0 35,0 0,0
6.5. Análisis de las variables para encontrar las condiciones adecuadas de operación en
el proceso de tratamiento de cortes y ripios producto de la perforación Cortes
Primera Sección
6.5.1. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de PH para datos de cortes
primera sección.
Análisis de varianza para PH
Tabla 105. Análisis de varianza de PH, cortes primera sección
Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado Medio Razón-F Valor-P
A:Tiempo 0,401018 1 0,401018 4,98 0,0425
B:Concentración 0,406818 1 0,406818 5,05 0,0412
AA 0,031681 1 0,031681 0,39 0,5405
AB 0,0619399 1 0,0619399 0,77 0,3951
BB 0,847656 1 0,847656 10,53 0,0059
Error total 1,12678 14 0,0804844
Total (corr.) 3,2399 19
R2 = 65,2217 %
R2 (ajustada por g.l.) = 52,8009 %
Error estándar del est. = 0,283698
Error absoluto medio = 0,196292
Coeficiente de regresión para PH
Tabla 106. Coeficiente de regresión de PH, cortes primera sección
Coeficiente Estimado
constante 7,5219
A:Tiempo 0,0206098
B:Concentración 0,0649931
AA -0,0004604
AB 0,000411636
BB -0,00168652
pH = 7,5219 + 0,0206098 * Tiempo + 0,0649931 * Concentración - 0,0004604 * Tiempo2 +
0,000411636 * Tiempo * Concentración - 0,00168652 * Concentración2 (38)
134
Efectos principales de los factores que intervienen en el PH
Gráfico 42. Grafica de efectos principales para PH, cortes primera sección
Superficie de respuesta para PH
Gráfico 42. Superficie de respuesta estimada para PH, cortes primera sección
135
Valor óptimo de PH
Valor óptimo = 8,0
Tabla 107. Valor óptimo de PH, cortes primera sección
Factor Bajo Alto Óptimo
Tiempo 1,0 30,0 1,29983
Concentración 0,0 35,0 29,8841
6.5.2. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Conductividad para datos
de cortes primera sección.
Análisis de varianza para Conductividad
Tabla 108. Análisis de varianza de conductividad, cortes primera sección
Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado Medio Razón-F Valor-P
A:Tiempo 893246, 1 893246, 4,43 0,0540
B:Concentración 1,12308E6 1 1,12308E6 5,56 0,0334
AA 312989, 1 312989, 1,55 0,2335
AB 6620,14 1 6620,14 0,03 0,8589
BB 20852,6 1 20852,6 0,10 0,7526
Error total 2,82545E6 14 201818,
Total (corr.) 5,25857E6 19
R2 = 46,2696 %
R2 (ajustada por g.l.) = 27,0802 porciento
Error estándar del est. = 449,241
Error absoluto medio = 317,73
Coeficiente de regresión para conductividad
Tabla 109. Coeficiente de regresión de conductividad, cortes primera sección
Coeficiente Estimado
constante 1009,32
A:Tiempo 67,4249
B:Concentración 13,3395
AA -1,44711
AB -0,134574
BB 0,264522
Conductividad = 1009,32 + 67,4249 * Tiempo + 13,3395 * Concentración - 1,44711 * Tiempo2
- 0,134574 * Tiempo * Concentración + 0,264522 * Concentración2 (39)
136
Efectos principales de los factores que intervienen en el conductividad
Gráfico 43. Grafica de efectos principales para conductividad, cortes primera sección
Superficie de respuesta para conductividad
Gráfico 44. Superficie de respuesta de conductividad, cortes primera sección
137
Valor óptimo de conductividad
Valor óptimo = 2479,72
Tabla 110. Valor óptimo de conductividad, cortes primera sección
Factor Bajo Alto Óptimo
Tiempo 1,0 30,0 21,6696
Concentración 0,0 35,0 35,0
6.5.3. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Bario para datos de cortes
primera sección.
Análisis de varianza para Bario
Tabla 111. Análisis de varianza de bario, cortes primera sección
Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado Medio Razón-F Valor-P
A:Tiempo 1543,81 1 1543,81 99,15 0,0000
B:Concentració
n
2323,75 1 2323,75 149,24 0,0000
AA 157,031 1 157,031 10,09 0,0067
AB 597,957 1 597,957 38,40 0,0000
BB 84,1872 1 84,1872 5,41 0,0356
Error total 217,986 14 15,5704
Total (corr.) 5697,98 19
R2 = 96,1743 %
R2 (ajustada por g.l.) = 94,808 %
Error estándar del est. = 3,94594
Error absoluto medio = 2,73228
Coeficiente de regresión para bario
Tabla 112. Coeficiente de regresión de bario, cortes primera sección
Coeficiente Estimado
constante 58,0525
A:Tiempo -1,13721
B:Concentración -0,8944
AA 0,0324137
AB -0,0404448
BB 0,0168076
Ba = 58,0525 - 1,13721*Tiempo - 0,8944*Concentración + 0,0324137*Tiempo2 -
0,0404448*Tiempo*Concentración + 0,0168076*Concentración2 (40)
138
Efectos principales de los factores que intervienen en el Bario
Gráfico 45. Grafica de efectos principales para bario, cortes primera sección
Superficie de respuesta para Bario
Gráfico 46. Superficie de respuesta estimada para bario, cortes primera sección
139
Valor óptimo de bario
Valor óptimo = 0,0733071
Tabla 113. Valor óptimo de bario, cortes primera sección
Factor Bajo Alto Óptimo
Tiempo 1,0 30,0 30,0
Concentración 0,0 35,0 35,0
6.5.4. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Cadmio para datos de
cortes primera sección.
Análisis de varianza para Cadmio
Tabla 114. Análisis de varianza de cadmio, cortes primera sección
Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado Medio Razón-F Valor-P
A:Tiempo 4,35158E-7 1 4,35158E-7 0,28 0,6071
B:Concentración 0,0000177958 1 0,0000177958 11,32 0,0046
AA 6,49441E-8 1 6,49441E-8 0,04 0,8419
AB 8,63261E-7 1 8,63261E-7 0,55 0,4710
BB 0,0000504213 1 0,0000504213 32,06 0,0001
Error total 0,0000220183 14 0,00000157273
Total (corr.) 0,0001088 19
R2 = 79,7626 %
R2 (ajustada por g.l.) = 72,535 %
Error estándar del est. = 0,00125409
Error absoluto medio = 0,000917573
Coeficiente de regresión para cadmio
Tabla 115. Coeficiente de regresión de cadmio, cortes primera sección
Coeficiente Estimado
constante 0,0204378
A:Tiempo 0,000020564
B:Concentración 0,000560728
AA 6,59182E-7
AB -0,00000153674
BB -0,0000130074
Cd = 0,0204378 + 0,000020564*Tiempo + 0,000560728*Concentración + 6,59182E-
7*Tiempo2 - 0,00000153674*Tiempo*Concentración - 0,0000130074*Concentración2 (41)
140
Efectos principales de los factores que intervienen en el Cadmio
Gráfico 47. Grafica de efectos principales para Cadmio, cortes primera sección
Superficie de respuesta para Cadmio
Gráfico 48. Superficie de respuesta para cadmio, cortes primera sección
141
Valor óptimo de cadmio
Valor óptimo = 0,020459
Tabla 116. Valor óptimo de cadmio, cortes primera sección
Factor Bajo Alto Óptimo
Tiempo 1,0 30,0 1,0
Concentración 0,0 35,0 0,0
6.5.5. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Cromo para datos de
cortes primera sección.
Análisis de varianza para Cromo
Tabla 117. Análisis de varianza de cromo, cortes primera sección
Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado Medio Razón-F Valor-P
A:Tiempo 0,000723484 1 0,000723484 0,09 0,7656
B:Concentración 0,000592832 1 0,000592832 0,08 0,7872
AA 0,000115367 1 0,000115367 0,01 0,9051
AB 0,0000633114 1 0,0000633114 0,01 0,9296
BB 0,00505399 1 0,00505399 0,65 0,4351
Error total 0,109584 14 0,00782745
Total (corr.) 0,117076 19
R2 = 6,39884 %
R2 (ajustada por g.l.) = 0,0 %
Error estándar del est. = 0,0884729
Error absoluto medio = 0,0577524
Coeficiente de regresión para cromo
Tabla 118. Coeficiente de regresión de cromo, cortes primera sección
Coeficiente Estimado
constante 0,860902
A:Tiempo -0,00166673
B:Concentración -0,00523318
AA 0,0000277829
AB 0,0000131604
BB 0,000130226
Cr = 0,860902 - 0,00166673*Tiempo - 0,00523318*Concentración + 0,0000277829*Tiempo2 +
0,0000131604*Tiempo*Concentración + 0,000130226*Concentración2 (42)
142
Efectos principales de los factores que intervienen en el Cromo
Gráfico 49. Grafica de efectos principales para Cromo, cortes primera sección
Superficie de respuesta para Cromo
Gráfico 50. Superficie de respuesta estimada para Cromo, cortes primera sección
143
Valor óptimo de Cromo
Valor óptimo = 0,790419
Tabla 119. Valor óptimo de cromo, cortes primera sección
Factor Bajo Alto Óptimo
Tiempo 1,0 30,0 25,5512
Concentración 0,0 35,0 18,8003
6.5.6. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Cromo para datos de
cortes primera sección.
Análisis de varianza para Vanadio
Tabla 120. Análisis de varianza de vanadio, cortes primera sección
Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado Medio Razón-F Valor-P
A:Tiempo 0,00219513 1 0,00219513 1,38 0,2592
B:Concentración 0,0015546 1 0,0015546 0,98 0,3392
AA 0,000608683 1 0,000608683 0,38 0,5457
AB 0,000409603 1 0,000409603 0,26 0,6194
BB 0,000977082 1 0,000977082 0,62 0,4458
Error total 0,0222242 14 0,00158744
Total (corr.) 0,0287041 19
R2 = 22,5748 %
R2 (ajustada por g.l.) = 0,0 %
Error estándar del est. = 0,0398427
Error absoluto medio = 0,0256586
Coeficiente de regresión para Vanadio
Tabla 121. Coeficiente de regresión de vanadio, cortes primera sección
Coeficiente Estimado
constante 0,142502
A:Tiempo 0,00156225
B:Concentración 0,00175978
AA -0,0000638163
AB -0,0000334742
BB -0,0000572595
V = 0,142502 + 0,00156225*Tiempo + 0,00175978*Concentración - 0,0000638163*Tiempo2 -
0,0000334742*Tiempo*Concentración - 0,0000572595*Concentración2 (43)
144
Efectos principales de los factores que intervienen en el Vanadio
Gráfico 51. Grafica de efectos principales para Vanadio, cortes primera sección
Superficie de respuesta para Vanadio
Gráfico 52. Superficie de respuesta estimada para Vanadio, cortes primera sección
145
Valor óptimo de Vanadio
Valor óptimo = 0,0882368
Tabla 122. Valor óptimo de vanadio, cortes primera sección
Factor Bajo Alto Óptimo
Tiempo 1,0 30,0 30,0
Concentración 0,0 35,0 35,0
6.6. Análisis de las variables para encontrar las condiciones adecuadas de operación en el
proceso de tratamiento de cortes y ripios producto de la perforación de Cortes
Segunda Sección.
6.6.1. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de PH para datos de cortes
segunda sección.
Análisis de varianza para PH
Tabla 123. Análisis de varianza de PH, cortes segunda sección
Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado Medio Razón-F Valor-P
A:Tiempo 0,397827 1 0,397827 3,58 0,0793
B:Concentracion 0,0804574 1 0,0804574 0,72 0,4091
AA 0,0405494 1 0,0405494 0,36 0,5555
AB 0,0144099 1 0,0144099 0,13 0,7241
BB 0,0233977 1 0,0233977 0,21 0,6534
Error total 1,55573 14 0,111123
Total (corr.) 2,21657 19
R2 = 29,8139 %
R2 (ajustada por g.l.) = 4,74741 %
Error estándar del est. = 0,333352
Error absoluto medio = 0,22919
Coeficiente de regresión para PH
Tabla 124. Coeficiente de regresión de PH, cortes segunda sección
Coeficiente Estimado
constante 8,89415
A:Tiempo -0,0261595
B:Concentración -0,0122197
AA 0,000520868
AB -0,000198545
BB 0,0002802
PH = 8,89415 - 0,0261595*Tiempo - 0,0122197*Concentración + 0,000520868*Tiempo2 -
0,000198545*Tiempo*Concentración + 0,0002802*Concentracion2 (44)
146
Efectos principales de los factores que intervienen en el PH
Gráfico 53. Grafica de efectos principales para PH, cortes segunda sección
Superficie de respuesta para PH
Gráfico 54. Grafica de efectos principales para PH, cortes segunda sección
147
Valor óptimo de PH
Valor óptimo = 8,28339
Tabla 125. Valor óptimo de PH, cortes segunda sección
Factor Bajo Alto Óptimo
Tiempo 1,0 30,0 30,0
Concentración 0,0 35,0 32,4369
6.6.2. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Conductividad para datos
de cortes segunda sección.
Análisis de varianza para Conductividad
Tabla 126. Análisis de varianza de conductividad, cortes segunda sección
Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado Medio Razón-F Valor-P
A:Tiempo 73319,8 1 73319,8 8,11 0,0129
B:Concentracion 11759,3 1 11759,3 1,30 0,2732
AA 101452, 1 101452, 11,22 0,0048
AB 9615,0 1 9615,0 1,06 0,3199
BB 4525,72 1 4525,72 0,50 0,4909
Error total 126581, 14 9041,48
Total (corr.) 338905, 19
R2 = 62,6501 %
R2 (ajustada por g.l.) = 49,3108 %
Error estándar del est. = 95,0867
Error absoluto medio = 62,1926
Coeficiente de regresión para conductividad
Tabla 127. Coeficiente de regresión de conductividad, cortes segunda sección
Coeficiente Estimado
constante 486,285
A:Tiempo 28,4922
B:Concentración -4,72807
AA -0,823882
AB 0,162182
BB 0,123233
Conductividad = 486,285 + 28,4922*Tiempo - 4,72807*Concentración - 0,823882*Tiempo2 +
0,162182*Tiempo*Concentración + 0,123233*Concentración2 (45)
148
Efectos principales de los factores que intervienen en la conductividad
Gráfico 55. Grafica de efectos principales para Conductividad, cortes segunda sección
Superficie de respuesta para conductividad
Gráfico 56. Superficie de respuesta estimada para conductividad, cortes segunda sección
149
Valor óptimo de conductividad
Valor óptimo = 826,028
Tabla 128. Valor óptimo de conductividad, cortes segunda sección
Factor Bajo Alto Óptimo
Tiempo 1,0 30,0 20,7321
Concentración 0,0 35,0 35,0
6.6.3. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Bario para datos de cortes
segunda sección.
Análisis de varianza para Bario
Tabla 129. Análisis de varianza de Bario, cortes segunda sección
Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado Medio Razón-F Valor-P
A:Tiempo 1952,83 1 1952,83 273,71 0,0000
B:Concentracion 1373,56 1 1373,56 192,52 0,0000
AA 54,0191 1 54,0191 7,57 0,0156
AB 792,211 1 792,211 111,04 0,0000
BB 403,935 1 403,935 56,62 0,0000
Error total 99,8847 14 7,13462
Total (corr.) 5882,71 19
R2 = 98,3021 %
R2 (ajustada por g.l.) = 97,6957 %
Error estándar del est. = 2,67107
Error absoluto medio = 1,76242
Coeficiente de regresión para bario
Tabla 130. Coeficiente de regresión de bario, cortes segunda sección
Coeficiente Estimado
constante 56,7017
A:Tiempo -0,719607
B:Concentracion -1,28433
AA 0,0190112
AB -0,0465531
BB 0,0368161
Bario = 56,7017 - 0,719607*Tiempo - 1,28433*Concentración + 0,0190112*Tiempo2 -
0,0465531*Tiempo*Concentración + 0,0368161*Concentracion2 (46)
150
Efectos principales de los factores que intervienen en el Bario
Gráfico 57. Grafica de efectos principales para Bario, cortes segunda sección
Superficie de respuesta para Bario
Gráfico 58. Superficie de respuesta para Bario, cortes segunda sección
151
Valor óptimo de bario
Valor óptimo = 3,49096
Tabla 131. Valor óptimo de bario, cortes segunda sección
Factor Bajo Alto Óptimo
Tiempo 1,0 30,0 30,0
Concentración 0,0 35,0 35,0
6.6.4. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Cadmio para datos de
cortes segunda sección.
Análisis de varianza para Cadmio
Tabla 132. Análisis de varianza de cadmio, cortes segunda sección
Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado Medio Razón-F Valor-P
A:Tiempo 4,72176E-7 1 4,72176E-7 0,26 0,6155
B:Concentracion 0,00000209976 1 0,00000209976 1,17 0,2970
AA 3,72569E-7 1 3,72569E-7 0,21 0,6552
AB 2,12944E-7 1 2,12944E-7 0,12 0,7353
BB 0,0000130751 1 0,0000130751 7,31 0,0172
Error total 0,0000250529 14 0,00000178949
Total (corr.) 0,00004 19
R2 = 37,3677 %
R2 (ajustada por g.l.) = 14,999 %
Error estándar del est. = 0,00133772
Error absoluto medio = 0,000906732
Coeficiente de regresión para cadmio
Tabla 133. Coeficiente de regresión de cadmio, cortes segunda sección
Coeficiente Estimado
constante 0,0148303
A:Tiempo -0,0000502809
B:Concentracion 0,000215615
AA 0,00000157884
AB -7,63239E-7
BB -0,00000662376
Cadmio = 0,0148303 - 0,0000502809 * Tiempo + 0,000215615 * Concentración +
0,00000157884 * Tiempo2 - 7,63239E-7 * Tiempo * Concentración - 0,00000662376 *
Concentracion2 (47)
152
Efectos principales de los factores que intervienen en el Cadmio
Gráfico 59. Grafica de efectos principales para Cadmio, cortes segunda sección
Superficie de respuesta para Cadmio
Gráfico 60. Superficie de respuesta para Cadmio, cortes segunda sección
153
Valor óptimo de cadmio
Valor óptimo = 0,013324
Tabla 134. Valor óptimo de cadmio, cortes segunda sección
Factor Bajo Alto Óptimo
Tiempo 1,0 30,0 24,3835
Concentración 0,0 35,0 35,0
6.6.5. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Cromo para datos de
cortes segunda sección.
Análisis de varianza para Cromo
Tabla 135. Análisis de varianza de cromo, cortes segunda sección
Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado Medio Razón-F Valor-P
A:Tiempo 0,00342417 1 0,00342417 0,04 0,8399
B:Concentracion 0,370546 1 0,370546 4,58 0,0503
AA 0,000208449 1 0,000208449 0,00 0,9602
AB 0,00306593 1 0,00306593 0,04 0,8484
BB 0,00803912 1 0,00803912 0,10 0,7571
Error total 1,13156 14 0,080826
Total (corr.) 1,58921 19
R2 = 28,7972 %
R2 (ajustada por g.l.) = 3,36767 %
Error estándar del est. = 0,284299
Error absoluto medio = 0,179368
Coeficiente de regresión para cromo
Tabla 136. Coeficiente de regresión de cromo, cortes segunda sección
Coeficiente Estimado
constante 0,770014
A:Tiempo -0,00169624
B:Concentracion -0,0189501
AA -0,0000373452
AB 0,0000915818
BB 0,000164243
Cromo = 0,770014 - 0,00169624*Tiempo - 0,0189501*Concentración -
0,0000373452*Tiempo2 + 0,0000915818*Tiempo*Concentración +
0,000164243*Concentracion2 (48)
154
Efectos principales de los factores que intervienen en el Cromo
Gráfico 61. Grafica de efectos principales para Cromo, cortes segunda sección
Superficie de respuesta para Cromo
Gráfico 62. Superficie des respuesta estimada para Cromo, cortes segunda sección
155
Valor óptimo de Cromo
Valor óptimo = 0,309429
Tabla 137. Valor óptimo de cromo, cortes segunda sección
Factor Bajo Alto Óptimo
Tiempo 1,0 30,0 1,0
Concentración 0,0 35,0 35,0
6.6.6. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Cromo para datos de
cortes segunda sección.
Análisis de varianza para Vanadio
Tabla 138. Análisis de varianza de vanadio, cortes segunda sección
Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado Medio Razón-F Valor-P
A:Tiempo 3,57401E-7 1 3,57401E-7 0,00 0,9476
B:Concentracion 0,0033061 1 0,0033061 41,38 0,0000
AA 8,49694E-9 1 8,49694E-9 0,00 0,9919
AB 8,19271E-7 1 8,19271E-7 0,01 0,9208
BB 0,000948654 1 0,000948654 11,87 0,0039
Error total 0,00111856 14 0,0000798974
Total (corr.) 0,0050142 19
R2 = 77,6921 %
R2 (ajustada por g.l.) = 69,725 %
Error estándar del est. = 0,00893854
Error absoluto medio = 0,00611274
Coeficiente de regresión para Vanadio
Tabla 139. Coeficiente de regresión de vanadio, cortes segunda sección
Coeficiente Estimado
constante 0,0837232
A:Tiempo 0,0000315908
B:Concentracion 0,000885009
AA 2,38433E-7
AB -0,00000149707
BB -0,0000564204
Vanadio = 0,0837232 + 0,0000315908*Tiempo + 0,000885009*Concentración + 2,38433E-
7*Tiempo2 - 0,00000149707*Tiempo*Concentración - 0,0000564204*Concentracion2 (49)
156
Efectos principales de los factores que intervienen en el Vanadio
Gráfico 63. Grafica de efectos principales para Vanadio, cortes segunda sección
Superficie de respuesta para Vanadio
Gráfico 64. Grafica de efectos principales para Vanadio, cortes segunda sección
157
Valor óptimo de Vanadio
Valor óptimo = 0,0451739
Tabla 140. Valor óptimo de vanadio, cortes segunda sección
Factor Bajo Alto Óptimo
Tiempo 1,0 30,0 30,0
Concentración 0,0 35,0 35,0
6.7. Análisis de las variables para encontrar las condiciones adecuadas de operación en el
proceso de tratamiento de cortes y ripios producto de la perforación de Cortes
Tercera Sección.
6.7.1. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de PH para datos de cortes
tercera sección.
Análisis de varianza
Tabla 141. Análisis de varianza de PH, cortes tercera sección
Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado Medio Razón-F Valor-P
A:Tiempo 0,189158 1 0,189158 0,88 0,3636
B:Concentración 0,0872539 1 0,0872539 0,41 0,5339
AA 0,0663548 1 0,0663548 0,31 0,5868
AB 0,0276222 1 0,0276222 0,13 0,7250
BB 0,592286 1 0,592286 2,76 0,1188
Error total 3,00254 14 0,214467
Total (corr.) 4,003 19
R2 = 24,9926 %
R2 (ajustada por g.l.) = 0,0 %
Error estándar del est. = 0,463106
Error absoluto medio = 0,30465
Coeficiente de regresión para PH
Tabla 142. Coeficiente de regresión de PH, cortes tercera sección
Coeficiente Estimado
constante 8,39502
A:Tiempo -0,034766
B:Concentración 0,0507984
AA 0,000666303
AB 0,000274889
BB -0,00140977
PH = 8,39502 - 0,034766*Tiempo + 0,0507984*Concentración + 0,000666303*Tiempo2 +
0,000274889*Tiempo*Concentración - 0,00140977*Concentración2 (50)
158
Efectos principales de los factores que intervienen en el PH
Gráfico 65. Grafica de efectos principales para PH, cortes tercera sección
Superficie de respuesta para PH
Gráfico 66. Superficie de respuesta estimada para PH, cortes tercera sección
159
Valor óptimo de PH
Valor óptimo = 8,0
Tabla 143. Valor óptimo de PH, cortes tercera sección
Factor Bajo Alto Óptimo
Tiempo 1,0 30,0 26,6626
Concentración 0,0 35,0 1,02792
6.7.2. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Conductividad para datos
de cortes tercera sección.
Análisis de varianza para Conductividad
Tabla 144. Análisis de varianza de conductividad, cortes tercera sección
Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado Medio Razón-F Valor-P
A:Tiempo 77479,0 1 77479,0 6,76 0,0210
B:Concentración 1,56222E6 1 1,56222E6 136,31 0,0000
AA 26663,6 1 26663,6 2,33 0,1495
AB 10695,8 1 10695,8 0,93 0,3504
BB 1,06572E6 1 1,06572E6 92,99 0,0000
Error total 160446, 14 11460,4
Total (corr.) 3,68367E6 19
R2 = 95,6444 %
R2 (ajustada por g.l.) = 94,0888 %
Error estándar del est. = 107,053
Error absoluto medio = 78,8461
Coeficiente de regresión para conductividad
Tabla 145. Coeficiente de regresión de conductividad, cortes tercera sección
Coeficiente Estimado
constante 1411,34
A:Tiempo 16,0521
B:Concentración -93,0301
AA -0,422372
AB 0,171054
BB 1,89105
Conductividad = 1411,34 + 16,0521*Tiempo - 93,0301*Concentración - 0,422372*Tiempo2 +
0,171054*Tiempo*Concentración + 1,89105*Concentración2 (51)
160
Efectos principales de los factores que intervienen en la conductividad
Gráfico 67. Grafica de efectos principales para conductividad, cortes tercera sección
Superficie de respuesta para conductividad
Gráfico 68. Superficie de respuesta estimada para Conductividad, cortes tercera sección
161
Valor óptimo de conductividad
Valor óptimo = 1563,86
Tabla 146. Valor óptimo de conductividad, cortes tercera sección
Factor Bajo Alto Óptimo
Tiempo 1,0 30,0 18,9992
Concentración 0,0 35,0 4,04891E-7
6.7.3. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Bario para datos de cortes
tercera sección.
Análisis de varianza para Bario
Tabla 147. Análisis de varianza de bario, cortes tercera sección
Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado Medio Razón-F Valor-P
A:Tiempo 845,872 1 845,872 250,95 0,0000
B:Concentración 752,281 1 752,281 223,18 0,0000
AA 38,8828 1 38,8828 11,54 0,0043
AB 291,604 1 291,604 86,51 0,0000
BB 294,907 1 294,907 87,49 0,0000
Error total 47,19 14 3,37071
Total (corr.) 2804,49 19
R2 = 98,3173 %
R2 (ajustada por g.l.) = 97,7164 %
Error estándar del est. = 1,83595
Error absoluto medio = 1,33897
Coeficiente de regresión para bario
Tabla 148. Coeficiente de regresión de bario, cortes tercera sección
Coeficiente Estimado
constante 40,4307
A:Tiempo -0,627644
B:Concentración -1,19411
AA 0,0161293
AB -0,0282439
BB 0,0314575
Bario = 40,4307 - 0,627644*Tiempo - 1,19411*Concentración + 0,0161293*Tiempo2 -
0,0282439*Tiempo*Concentración + 0,0314575*Concentración2 (52)
162
Efectos principales de los factores que intervienen en el Bario
Gráfico 69. Grafica de efectos principales para Bario, cortes tercera sección
Superficie de respuesta para Bario
Gráfico 70. Superficie es respuesta estimada para Bario, cortes tercera sección
163
Valor óptimo de bario
Valor óptimo = 2,99841
Tabla 149. Valor óptimo de bario, cortes tercera sección
Factor Bajo Alto Óptimo
Tiempo 1,0 30,0 30,0
Concentración 0,0 35,0 32,447
6.7.4. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Cadmio para datos de
cortes tercera sección.
Análisis de varianza para Cadmio
Tabla 150. Análisis de varianza de cadmio, cortes tercera sección
Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado Medio Razón-F Valor-P
A:Tiempo 2,52224E-8 1 2,52224E-8 0,02 0,9001
B:Concentración 1,04339E-7 1 1,04339E-7 0,07 0,7986
AA 0,00000110163 1 0,00000110163 0,71 0,4122
AB 3,74001E-7 1 3,74001E-7 0,24 0,6300
BB 1,00365E-7 1 1,00365E-7 0,07 0,8023
Error total 0,0000215877 14 0,00000154198
Total (corr.) 0,0000232 19
R2 = 6,94975 %
R2 (ajustada por g.l.) = 0,0 %
Error estándar del est. = 0,00124176
Error absoluto medio = 0,000780177
Coeficiente de regresión para cadmio
Tabla 151. Coeficiente de regresión de cadmio, cortes tercera sección
Coeficiente Estimado
constante 0,00976574
A:Tiempo -0,000105259
B:Concentración -0,0000297375
AA 0,00000271489
AB 0,0000010115
BB 5,80326E-7
Cadmio = 0,00976574 - 0,000105259 * Tiempo - 0,0000297375 * Concentración +
0,00000271489 * Tiempo2 + 0,0000010115 * Tiempo * Concentración + 5,80326E-7 *
Concentración2 (53)
164
Efectos principales de los factores que intervienen en el Cadmio
Gráfico 71. Grafica de efectos principales para Cadmio, cortes tercera sección
Superficie de respuesta para Cadmio
Gráfico 72. Superficie es respuesta estimada para Cadmio, cortes tercera sección
165
Valor óptimo de cadmio
Valor óptimo = 0,00869272
Tabla 152. Valor óptimo de cadmio, cortes tercera sección
Factor Bajo Alto Óptimo
Tiempo 1,0 30,0 17,4482
Concentración 0,0 35,0 10,4158
6.7.5. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Cromo para datos de
cortes tercera sección.
Análisis de varianza para Cromo
Tabla 153. Análisis de varianza de cromo, cortes tercera sección
Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado Medio Razón-F Valor-P
A:Tiempo 0,00000497925 1 0,00000497925 0,00 0,9920
B:Concentración 0,0000160482 1 0,0000160482 0,00 0,9857
AA 0,000287061 1 0,000287061 0,01 0,9396
AB 0,000176297 1 0,000176297 0,00 0,9526
BB 0,103548 1 0,103548 2,15 0,1647
Error total 0,674405 14 0,0481718
Total (corr.) 0,781793 19
R2 = 13,7361 %
R2 (ajustada por g.l.) = 0,0 %
Error estándar del est. = 0,219481
Error absoluto medio = 0,137667
Coeficiente de regresión para cromo
Tabla 154. Coeficiente de regresión de cromo, cortes tercera sección
Coeficiente Estimado
constante 0,168184
A:Tiempo 0,00179061
B:Concentración 0,0208938
AA -0,0000438251
AB -0,0000219609
BB -0,000589456
Cromo = 0,168184 + 0,00179061 * Tiempo + 0,0208938 * Concentración -
0,0000438251*Tiempo2 - 0,0000219609 * Tiempo * Concentración - 0,000589456 *
Concentración2 (54)
166
Efectos principales de los factores que intervienen en el Cromo
Gráfico 73. Grafica de efectos principales para Cromo, cortes tercera sección
Superficie de respuesta para Cromo
Gráfico 74. Superficie de respuesta estimada para Cromo, cortes tercera sección
167
Valor óptimo de Cromo
Valor óptimo = 0,1686
Tabla 155. Valor óptimo de cromo, cortes tercera sección
Factor Bajo Alto Óptimo
Tiempo 1,0 30,0 30,0
Concentración 0,0 35,0 35,0
6.7.6. Efectos principales de variables sobre variables respuesta de Cromo para datos de
cortes tercera sección.
Análisis de varianza para Vanadio
Tabla 156. Análisis de varianza de vanadio, cortes tercera sección
Fuente Suma de Cuadrados Gl Cuadrado Medio Razón-F Valor-P
A:Tiempo 3,09393E-7 1 3,09393E-7 0,00 0,9683
B:Concentración 0,0000389959 1 0,0000389959 0,21 0,6570
AA 0,000016025 1 0,000016025 0,08 0,7754
AB 0,0000111376 1 0,0000111376 0,06 0,8119
BB 0,00326951 1 0,00326951 17,26 0,0010
Error total 0,00265154 14 0,000189396
Total (corr.) 0,00597095 19
R2 = 55,5926 %
R2 (ajustada por g.l.) = 39,7328 %
Error estándar del est. = 0,0137621
Error absoluto medio = 0,00976335
Coeficiente de regresión para Vanadio
Tabla 157. Coeficiente de regresión de vanadio, cortes tercera sección
Coeficiente Estimado
constante 0,0701589
A:Tiempo 0,000212503
B:Concentración -0,00363068
AA -0,0000103546
AB 0,0000055198
BB 0,000104743
Vanadio = 0,0701589 + 0,000212503*Tiempo - 0,00363068*Concentración -
0,0000103546*Tiempo2 + 0,0000055198*Tiempo*Concentración +
0,000104743*Concentración2 (55)
168
Efectos principales de los factores que intervienen en el Vanadio
Gráfico 75. Grafica de efectos principales para Vanadio, cortes tercera sección
Superficie de respuesta para Vanadio
Gráfico 76. Superficie de respuesta estimada para Vanadio, cortes tercera sección
169
Valor óptimo de Vanadio
Valor óptimo = 0,0753686
Tabla 158. Valor óptimo de vanadio, cortes tercera sección
Factor Bajo Alto Óptimo
Tiempo 1,0 30,0 19,5893
Concentración 0,0 35,0 35,0
170
7. DISCUSIÒN
Para la caracterización de los cortes y ripios producto de la perforación se realizó análisis de
pH, conductividad eléctrica, cadmio, cromo total, vanadio y bario ya que este es el principal
componente que queremos disminuir y conocer en que sección del pozo existe mayor
presencia de bario, tomando muestras hasta la tercera sección, puesto que hasta dicha altura
predomina dicho compuesto.
Para determinar la cantidad de bario de los lixiviados de cortes y ripios de perforación,
inicialmente se optó por probar el método 8014 propuesto por HACH para determinación de
bario, lo cual no fue posible debido a que el tipo de muestras presenta interferencias que no
permiten la lectura de la absorbancia por espectrofotometría, por lo tanto se utilizó el método
acorde a la normativa ambiental, TCLP ( Toxicity Characteristic Leaching Procedure) el cual
regula el PH de los lixiviados y permite una lectura directa por cromatografía de todos los
elementos y características contaminantes del fluido.
El método utilizado para la cuantificación de bario se basó en la norma EPA 1311 que se
trata de un procedimiento para caracterizar la toxicidad de lixiviados y poder saber la
cantidad de bario se tiene de los cortes y ripios producto de la perforación.
En el Gráfico 1 y 2 se compara las diferentes mezclas realizadas con zeolita, carbón
activado, lignina natural y polisilicato de sodio y potasio con las muestras obtenidas de las
zarandas y dewatering del sistema de control de sólidos de la primera sección del pozo en
función del tiempo y se observa que en la mezcla 2 y la mezcla 3 existe una disminución en
la concentración de bario con el pasar del tiempo, pero es más predominante y constante en
la mezcla 1 que con el resto de mezclas.
Los gráfico 3 y 4 nos indican la concentración de bario en función del tiempo de la segunda
sección de zarandas y dewatering respectivamente, y se observa que la mezcla 1 la cual tiene
mayor cantidad de zeolita es la que valores más bajos nos daba de concentración de bario.
En los gráficos 5 y 6 se representa como disminuye el bario en función del tiempo de la
tercera sección del pozo, el cual nos indica que la mezcla 1 es la óptima ya que disminuye la
cantidad de bario y la mantiene en ese valor bajo.
171
Es factible tener diferentes mezclas óptimas para cada sección pero en lo posible se debería
tener una sola mezcla óptima para todas las secciones del pozo.
172
8. CONCLUSIONES
Con los resultados obtenidos de las muestras de zarandas y dewatering del equipo de
control de sólidos se observa que la mayor cantidad de bario que se obtiene es por aporte
de la formación del pozo, ya que presenta concentraciones altas de bario en las zarandas.
Mediante el Decreto Ejecutivo 1215 en la tabla 7A se establecieron rangos de
permisibilidad del contenido de contaminantes en los cortes y ripios producto de la
perforación, y se concluye con los resultados obtenidos que todos los valores se encuentran
dentro de los parámetros establecidos en dicha tabla para poder ser llevados a su
disposición final.
La lignina natural y el polisilicato de sodio y potasio que se utilizaron en la preparación de
las muestras nos ayudaron como agentes mejoradores del suelo ya que estos componentes
mejoraron las condiciones del suelo, es decir estos aportaron con nutrientes y además
hicieron que los efectos floculantes desaparecieran.
El carbón activado a parte de su papel como adsorbente de olores químicos de los aditivos
de los fluidos de perforación presentes en los cortes y ripios es un material absorbente que
transporta los fluidos y facilita el intercambio iónico de estos.
Se utilizó zeolitas de diferente diámetro de partícula, y los resultados obtenidos fueron
similares por lo que se concluye que para tratamiento de cortes y ripios de perforación el
tamaño de partícula no es un parámetro indispensable pero en cambio sí se debe tener en
cuenta el tiempo de residencia y el mezclado de los cortes y ripios de perforación con las
mezclas de zeolita, carbón activado, lignina natural y polisilicato de sodio y potasio.
Después de realizado el análisis estadístico de los datos experimentales se concluye que la
mezcla correspondiente al 35 % de zeolita, 5 % de carbón activado, 7 % de cascarilla de
arroz, 53% de polisilicato de sodio y potasio es la óptima para el tratamiento de cortes y
ripios producto de la perforación, de acuerdo a los resultados presentados por el programa
Statgraphics, en el cual se analizaron los datos de PH, conductividad, Bario, cadmio, cromo
y vanadio mediante la función optimizar.
173
9. RECOMENDACIONES
Se debe tener en cuenta el tiempo de mezclado y residencia de la zeolita con los cortes y
ripios de perforación y así poder tener un mayor intercambio iónico y poder disminuir la
cantidad de contaminantes que se encuentran presentes en los desechos sólidos producto de
la perforación.
Se recomienda tener una sola mezcla de zeolita, carbón activado, lignina natural y
polisilicato de sodio y potasio, para todas las secciones del pozo para el tratamiento de cortes
y ripios producto de la perforación.
Existen diferentes tipos de carbón activado como es el de origen mineral o a base de
diferentes elementos, por lo que se recomienda realizar las mezclas con otros tipos de carbón
activado y así conocer cuál de ellos proporciona un mayor aporte al tratamiento de cortes y
ripios producto de la perforación.
Se recomienda realizar un análisis de rayos X a las zeolitas antes de utilizarlas en algún
tratamiento químico para conocer la concentración de cada uno de los elementos que la
componen y así evitar que aumente nuestro metal en tratamiento.
174
CITAS BIBLIOGRAFICAS
[1] BRAVO, ELIZABETH Los impactos de la explotación petrolera en ecosistemas
tropicales y la biodiversidad. 2007. Disponible en:
http://www.inredh.org/archivos/documentos_ambiental/impactos_explotacion_petrolera_
esp.pdf, p. 45
[2] AGUIRRE, L., DAVID, A., Estudio sobre la implantación de un sistema para la
disposición de ripios de perforación petrolera base agua en zonas alteradas físicamente.
Tesis de grado. Universidad Internacional SEK. Facultad de ciencias ambientales. 2008,
p. 36
[3] POZO, R., BOLIVAR, A. Estudio para mejorar el proceso de tratamiento de aguas y
manejo de solidos de los fluidos de perforación en pozos del oriente ecuatoriano.
Proyecto de grado. Escuela Politécnica Nacional. Facultad de Ingeniería en Geología y
Petróleos. 2015, p. 38
[4] RODRIGUEZ, V., DAVID, S. Tratamiento de fluidos de perforación base agua que se
encarga de separación de cortes y polímeros para cumplir con la reglamentación
ambiental en el área de Sacha central. 2011. Tesis de grado. Universidad Tecnológica
Equinoccial. Carrera de Tecnología de Petróleo. Quito – Ecuador, p.67
[5] VENTURA, TAHIS. Disponible en:
http://www.monografias.com/trabajos81/efectos-contaminacion-industria-
petrolera/efectos-contaminacion-industria-petrolera2.shtml#ixzz3VXvZfHOJ, p. 87
[6] RODRIGUEZ. Op. Cit., p.78
[7] CRUCES, C., CARLOS, C. desarrollo de estructura de gel y su comportamiento al
agregar aditivos inertes y no inertes en fluidos de perforación base agua. 2002. Trabajo
de grado. Caracas – Venezuela.
[8] AGUIRRE. Op. Cit., p.89
[9] SWACO. Curso de adiestramiento de Control de Sólidos. 2012., P.36
175
[10] SWACO. Op. Cit., p.37
[11] SWACO. Op. Cit., p.38
[12] SWACO. Op. Cit., p.40
[13] GARCIA, G., VERONICA, P., Selección de un Sistema adecuado de control de sólidos
de descarga para el mejoramiento del proceso de perforación de pozos horizontales en el
campo San Cristóbal, Distrito San Tomé. Trabajo de grado. Universidad Central de
Venezuela. Caracas – Venezuela. 2003, p. 58
[14] QUIRÓS, L., FERMÍN, A., Elaboración de un método de evaluación del sistema de
control de sólidos, basado en una nueva definición de los objetivos funcionales de los
equipos y en un nuevo concepto de eficiencia. Trabajo de grado. Universidad Central de
Venezuela. Caracas – Venezuela. 2002, p. 46
[15] Ibid, p. 49
[16] Ibid, p. 53
[17] Ibid, p. 57
[18] Ibid, p. 67
[19] Ibid, p. 78
[20] GARCIA, loc. Cit., p. 80
[21] GARCIA, loc. Cit., p. 96
[22] GARCIA, loc. Cit., p. 103
[23] AGUIRRE. Op. Cit., p.99
[24] AGUIRRE. Op. Cit., p.121
[25] AGUIRRE. Op. Cit., p.122
[26] AGUIRRE. Op. Cit., p.134
176
[27] GARCIA, loc. Cit., p. 121
[28] GARCIA, loc. Cit., p. 134
[29] GARCIA, loc. Cit., p. 74
[30] GARCIA, loc. Cit., p. 64
[31] QUIRÓS, loc. Cit., p. 47
[32] QUIRÓS, loc. Cit., p. 49
[33] QUIRÓS, loc. Cit., p. 58
[34] AGUIRRE. Op. Cit., p.137
[35] Ibid, p.60
[36] Ibid, p.61
[37] Ibid, p.63
[38] Ibid, p.66
[39] Ibid, p.67
[40] Ibid, p.70
[41] Ibid, p.74
[42] Ibid, p.79
[43] Ibid, p.81
[44] HACES, CARLOS. Y FRANCO, CARLOS., Disponible en:
http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/55/htm/sec_3.html
[45] TOAPANTA, H., EMILIA, M., Y ÁGREDA, O., JOSÉ, L., Optimización de las
Concentraciones de polisilicato de sodio y potasio, zeolita, carbón activado, lignina
natural y deshidratantes en el tratamiento de cortes y ripios de perforación en el campo
yanaquincha este. Escuela Politécnica Nacional. Facultad de Ingeniería en Geología y
Petróleos. 2013.
177
BIBLIOGRAFÍA
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ripios de perforación petrolera base agua en zonas alteradas físicamente.
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aditivos inertes y no inertes en fluidos de perforación base agua. 2002. Trabajo de grado.
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nuevo concepto de eficiencia. Trabajo de grado. Universidad Central de Venezuela. Caracas –
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de solidos de los fluidos de perforación en pozos del oriente ecuatoriano. Proyecto de grado.
Escuela Politécnica Nacional. Facultad de Ingeniería en Geología y Petróleos. 2015.
RODRIGUEZ, V., DAVID, S. Tratamiento de fluidos de perforación base agua que se encarga
de separación de cortes y polímeros para cumplir con la reglamentación ambiental en el área de
178
Sacha central. 2011. Tesis de grado. Universidad Tecnológica Equinoccial. Carrera de
Tecnología de Petróleo. Quito - Ecuador.
SWACO. Curso de adiestramiento de Control de Sólidos. 2012.
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concentraciones de polisilicato de sodio y potasio, zeolita, carbón activado, lignina natural y
deshidratantes en el tratamiento de cortes y ripios de perforación en el campo yanaquincha este.
Escuela Politécnica Nacional. Facultad de Ingeniería en Geología y Petróleos. 2013.
VENTURA, TAHIS. Disponible en:
http://www.monografias.com/trabajos81/efectos-contaminacion-industria-petrolera/efectos-
contaminacion-industria-petrolera2.shtml#ixzz3VXvZfHOJ
179
ANEXOS
ANEXOS
180
ANEXO A. ANALISIS DE LAS ZEOLITAS POR RAYOS X
181
ANEXO B. ZEOLITAS
Figura. B.1. Zeolita verde
Figura. B.2. Zeolita Crema
182
ANEXO C. POLISILICATO DE SODIO Y POTASIO, LIGNINA NATURAL
Figura. C.1. Polisilicato de Sodio y Potasio
Figura. C.2. Lignina Natural
183
ANEXO D. CARBÓN ACTIVADO
Figura. D.1. Carbón activado
184
ANEXO E. ENSAYOS
Figura. E.1. Filtración de lixiviados
Figura. E.2. Cortes y ripios de perforación