La recolección y tratamiento de aguas pluviales en refinerías

Jun 04, 2023

La industria del petróleo y el gas ha sido líder en la recolección y tratamiento de aguas pluviales in situ durante muchos años. Las circunstancias varían de un sitio a otro, pero los requisitos permanecen relativamente constantes: recolectar toda la escorrentía de agua de lluvia, llevarla a través del tratamiento y muestreo y descargarla a una masa de agua o de regreso a la tierra.

Lo más notable es el rápido ritmo del cambio a motores con conmutación electrónica (ECM), comúnmente conocidos como motores de corriente continua sin escobillas (BLDC) o motores de imán permanente sin escobillas (BPM). Estos motores comparten muchas características comunes.

En la mayoría de los tratamientos de agua in situ, la tarea suele ser filtrar los sólidos y separar los hidrocarburos del agua. Hay muchas metodologías que están disponibles y serán efectivas. Este artículo se centrará en la recolección y transporte de agua hacia y desde el tratamiento.

Las aguas pluviales son una de las principales fuentes de contaminación del agua. Imagínese de 90 a 100 días sin lluvia en la cuenca de Los Ángeles y luego un aguacero importante. El contenido de agua que se dirige a la bahía, río o lago luego se carga con diversos sólidos y líquidos que podrían separarse del agua antes de su descarga. El objetivo suele ser recogerlo todo y tratarlo. Los siguientes son cuatro sitios diferentes de petróleo y gas y el proceso que utilizaron para recolectar, transportar, tratar y descargar aguas pluviales.

Este proyecto involucró un sitio grande con un sumidero de Tablestaca existente que tenía aproximadamente 80 pies de largo, 20 pies de ancho y 20 pies de profundidad. El sumidero existente estaba fallando y la configuración de bombeo no podía manejar los flujos entrantes que oscilaban entre 100 galones por minuto (gpm) y 60 000 gpm.

Los requisitos incluían el diseño de un nuevo sumidero cerrado que encajaría dentro del sumidero de Tablestacas existente. El sumidero incluiría una serie de cámaras que recolectarían sólidos y albergarían múltiples bombas llamadas a operar a medida que el volumen de agua creciera y llamadas a disminuir la velocidad y finalmente detenerse a medida que el flujo de agua disminuyera.

El sistema de bombeo se configuraría con una serie de tuberías existentes que estaban conectadas a seis tanques de retención grandes y diferentes sobre el nivel del suelo. Estos tanques luego harían fluir el agua por gravedad hacia y a través del tratamiento.

NOTA: Cada uno de los seis tanques de almacenamiento sobre el suelo tenía control de nivel y esos datos se enviaban al panel de control de los sistemas de bombeo de admisión. Luego, el sistema de bombeo podría determinar qué tanques tenían capacidad, abrir las válvulas apropiadas y bombear el agua a los tanques que tenían espacio de almacenamiento disponible.

El tiempo de inactividad que permitió la refinería entre el desmantelamiento del sumidero de Tablestacas existente y la puesta en servicio del nuevo sumidero de hormigón fue breve. La refinería quería que se hiciera en semanas, no en meses. Afortunadamente, había un prefabricador razonablemente cerca que tenía concreto rectangular de 10x20 pies. Utilizando su base plana estándar, losa superior y elevadores rectangulares, las tres secciones de sumidero rectangulares de 10 x 20 x 20 pies fueron prefabricadas, preperforadas y la mayor parte de la mecánica dentro del sumidero fue preinstalada.

¿Cómo se convierten tres sumideros rectangulares de 10x20x20 pies en un sumidero grande? En este caso, cada uno de los tres sumideros incluía un tubo ascendente prefabricado de 10x20x9 pies que era la primera sección prefabricada que salía de la losa de base prefabricada. Esa sección ascendente se fundió con dos secciones desmontables de 36 pulgadas en cada uno de los extremos de 10 pies. Todos estos knock-outs estaban ubicados cerca del fondo del sumidero. Se cortaron para permitir que cuatro secciones de tubería de 24 pulgadas interconectaran las tres secciones rectangulares del nuevo sumidero de concreto de 60 x 10 x 20 pies.

Hubo múltiples ventajas al conectar las tres secciones del sumidero junto con la tubería de 24 pulgadas para formar el sumidero total. El primer beneficio fue que permitió que el nivel del agua flotara por igual entre las tres secciones.

Luego, permitió la configuración de una pared de vertedero en la primera sección que creó un área que recolectaba sólidos y que también reducía la turbulencia entre la primera sección en un lado de la pared del pozo y el resto del espacio en el sumidero general. .

NOTA: Al diseñar un sistema de bombeo para una tasa de bombeo de descarga alta, inevitablemente tendrá una tasa de flujo de entrada alta. Las bombas, el control de nivel y casi todo lo que hay en el sumidero no funcionan bien con el flujo turbulento y el arrastre de aire asociado.

El tercer beneficio es la capacidad de enviarlos y manipularlos con una grúa de tamaño moderado.

NOTA: Esta fue una reconstrucción dentro de un sumidero existente y dentro y alrededor de una refinería existente (y en funcionamiento). No había mucho espacio extra para trabajar.

El cuarto beneficio fue la capacidad de prefabricar todo el sistema mecánico general, incluidas las tres losas superiores y sus trampillas, respiraderos y otros equipos relacionados.

NOTA: Este nuevo sumidero y toda la mecánica del sumidero relacionada se instaló e interconectó en una semana. El montaje de las distintas penetraciones en los soportes de tuberías existentes llevó otras dos semanas.

El nuevo panel de control de energía, control de supervisión y adquisición de datos (SCADA) del nuevo sumidero se instaló, probó y conectó a las señales de nivel del tanque en cada uno de los seis tanques de almacenamiento sobre el nivel del suelo en las próximas dos semanas.

Cuando se mueve una gran cantidad de agua contra una altura dinámica total (TDH) significativa, no hay nada que funcione tan bien como las bombas de turbina de eje lineal. Sin embargo, las bombas de turbina no pueden manejar sólidos de ningún tamaño significativo. Al revisar el diseño del sistema, se notó que la primera sección del sumidero antes de la pared del pozo utilizaba bombas sumergibles del tipo de aguas residuales.

la primera bomba

La primera bomba está destinada a manejar el bajo caudal que se produce durante la mayor parte del año. Este tipo de bomba es capaz de manejar sólidos de hasta 3 pulgadas y la configuración de la rejilla de barra prohíbe la basura (cualquier cosa que tenga más de 4 pulgadas de diámetro). Detiene todas las cosas grandes antes de que lleguen a la primera sección del sumidero. En resumen, la bomba de manejo de sólidos de aguas residuales suele ser la única bomba que funcionará.

La pared de la presa

A medida que el flujo de entrada crece y finalmente supera la capacidad de bombeo de la primera bomba, también aumenta a un nivel que permite que el agua pase por encima de la pared del vertedero. Una vez que el nivel en el sumidero general aumenta al nivel de inicio de la segunda y tercera bombas, estas se ponen en marcha y luego, junto con la primera bomba (de flujo bajo), continúan funcionando.

La sección media del sumidero.

Esta sección alberga nuevamente bombas sumergibles. Son fiables y, si el agua todavía está demasiado sucia para las turbinas, harán el trabajo. Este tramo también cuenta con dos turbinas de eje lineal. Con todas las bombas funcionando en la primera y segunda sección, el sistema de sumidero descargará aproximadamente 30,000 gpm.

La tercera sección

Aquí hay tres bombas de turbina más. Para cuando estas bombas se encienden, se está produciendo un gran evento y todo el sistema estará produciendo alrededor de 60,000 gpm. Las turbinas son fiables si el agua y la energía están limpias. Este sumidero prefabricado tiene algunas ventajas.

R. La losa superior es prefabricada y es bonita y plana. Las bombas de turbina deben estar verticales y aplomadas. Cuando aumentan de velocidad, lo hacen muy rápido y cualquier desalineación puede causar desgaste y problemas de vibración.

B. Las bombas podrían instalarse en una ubicación precisa para conectarse con las tuberías existentes del sitio sin tener que realizar modificaciones importantes a las tuberías.

Como cualquier sistema de bombeo que recoja aguas pluviales para bombearlas a tratamiento, la detección previa es esencial. También se requerirá una limpieza regular en la primera etapa de recolección de basura y en el lado de basura de la pared del vertedero.

NOTA: Los sistemas de bombeo de aguas pluviales sin tratar siempre requieren cierto nivel de limpieza continua en la parte del sistema que recoge la basura.

Como la mayoría de las industrias importantes, el petróleo y el gas, y en este caso una refinería, tiene muchas preferencias de control existentes y un sistema SCADA definido que debe cumplirse.

Este proyecto refleja un verdadero sistema en el que una sola entidad fue responsable del diseño, suministro, supervisión de la construcción, pruebas de inicio y capacitación de todos los aspectos estructurales, mecánicos, eléctricos, de control y de comunicaciones del sistema de bombeo. Esta amplitud de alcance es inusual, pero cuando está disponible, es un paso en la dirección correcta.

El sistema primario consta de un transmisor de nivel por radar montado en cada cuenca. Los transmisores se ubicaron de manera que no hubiera interferencias con el equipo mecánico instalado.

Cada transmisor transmitiría las señales de nivel en ese depósito para controlar las bombas dentro de ese depósito. El sistema secundario consta de interruptores de nivel de flotador mecánicos en una configuración de árbol flotante segura que permite alarmas de respaldo. Los instrumentos de nivel se conectan al panel de control a través de una caja de conexiones estanca apta para tráfico.

Esta refinería reconstruyó y actualizó su capacidad para recolectar, bombear, almacenar y transportar a niveles de flujo de tratamiento que van desde cero hasta 60,000 gpm. Utilizó un enfoque de sistemas para esta reconstrucción que finalmente les dio un sumidero de concreto mejor y más duradero, con una mejor recolección de basura, así como una mejor capacidad de bombeo de flujo bajo, medio y alto. La refinería pudo controlar el bombeo a seis diferentes niveles anteriores. tanques de grado que luego transportaban el agua sin tratar para su tratamiento principalmente por gravedad.

La tendencia es hacia un mayor y mejor tratamiento de las aguas pluviales. Esta refinería de la costa del Golfo puede estar tranquila sabiendo que cada gota de agua que cae en su propiedad se recolecta y trata antes de su descarga.

Mark Sheldon es vicepresidente de operaciones de Romtec Utilities. Puede comunicarse con él en [email protected]. Para obtener más información, visite romtec.com.