La Recolección y Tratamiento de Aguas Pluviales en Refinerías

La industria del petróleo y el gas ha sido líder en la recolección y el 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, moverla hacia y a través del tratamiento y muestreo y descargarla a un cuerpo de agua o de regreso a la tierra.

Lo más notable es el rápido ritmo del cambio a motores conmutados electrónicamente (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. Imagine 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 se carga luego 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 tablestacas 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 reducir 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 se conectarían a seis tanques de retención grandes diferentes sobre el nivel del suelo. Estos tanques harían fluir el agua por gravedad hacia y a través del tratamiento.

NOTA: Cada uno de los seis tanques de almacenamiento sobre el nivel del suelo tenía control de nivel y esos datos se enviaban al panel de control de los sistemas de bombeo de entrada. El sistema de bombeo podría entonces determinar qué tanques tenían capacidad y 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 concreto fue breve. La refinería quería que se hiciera en semanas, no en meses. Afortunadamente, había un prefabricado razonablemente cerca que tenía hormigón rectangular de 10x20 pies. Usando su base plana estándar, la losa superior y las contrahuellas rectangulares, las tres secciones rectangulares del sumidero de 10x20x20 pies fueron prefabricadas, perforadas y la mayor parte de la mecánica del sumidero estaba preinstalada.

¿Cómo se convierten tres sumideros rectangulares de 10x20x20 pies en un gran sumidero? En este caso, cada uno de los tres sumideros incluía una tubería ascendente prefabricada de 10x20x9 pies que era la primera sección prefabricada que salía de la losa base prefabricada. Esa sección de contrahuella se fundió con dos secciones ciegas de 36 pulgadas en cada uno de los extremos de 10 pies. Estos golpes de gracia estaban todos ubicados cerca del fondo del sumidero. Se cortaron para permitir que cuatro secciones de tubería de 24 pulgadas interconectaran las tres secciones rectangulares del sumidero de concreto nuevo de 60x10x20 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 recolectó sólidos y que también redujo la turbulencia entre la primera sección en un lado de la pared del pozo y todo el resto del espacio en el sumidero general. .

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

El tercer beneficio es la capacidad de transportarlos 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 escotillas, respiraderos y otros equipos relacionados.

NOTA: Este nuevo sumidero y todo lo relacionado con la mecánica del sumidero se instaló e interconectó en una semana. La construcción de las diversas penetraciones en los bastidores de tuberías existentes tomó otras dos semanas.

El nuevo panel de control de energía y 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 superiores en las próximas dos semanas.

Cuando se mueve una gran cantidad de agua contra una cabeza 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 usaba bombas sumergibles para aguas residuales.

la primera bomba

La primera bomba está diseñada para manejar el caudal bajo que ocurre durante la mayor parte del año. Este tipo de bomba es capaz de manejar sólidos de hasta 3 pulgadas y la configuración de la pantalla de la barra prohíbe la basura (cualquier cosa que tenga más de 4 pulgadas de diámetro). Detiene todas las cosas grandes antes de llegar 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 del vertedero

A medida que crece el flujo de entrada y, en última instancia, supera la capacidad de bombeo de la primera bomba, también se eleva a un nivel que permite que el agua sobrepase la pared del vertedero. Una vez que el nivel en el sumidero general sube al nivel de inicio de la segunda y la tercera bomba, luego arrancan y luego, junto con la primera bomba (flujo bajo), continúan funcionando.

La sección media del sumidero.

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

La tercera sección

Aquí, hay tres bombas de turbina más. Para cuando estas bombas se enciendan, habrá 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. En este sumidero prefabricado, hay algunas ventajas.

A. La losa superior es prefabricada y es agradable y plana. Las bombas de turbina deben estar verticales y a plomo. Cuando se aceleran, 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 la tubería existente del sitio sin tener que realizar modificaciones importantes en la tubería.

Como cualquier sistema de bombeo que recolecta aguas pluviales para bombearlas al tratamiento, la preselección es esencial. También se requerirá una limpieza regular en la primera etapa de recolección de basura y en el lado de la 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 principales industrias, el petróleo y el gas, y en este caso una refinería, tiene muchas preferencias de control existentes y un sistema SCADA definido que se debe cumplir.

Este proyecto refleja un verdadero sistema en el que una sola entidad fue responsable del diseño, suministro, supervisión de la construcción, pruebas de puesta en marcha y capacitación de todos los elementos 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 de radar montado en cada cuenca. Los transmisores se ubicaron de manera que no hubiera interferencia con el equipo mecánico instalado.

Cada transmisor transmitiría las señales de nivel en esa cuenca para controlar las bombas dentro de esa cuenca. El sistema secundario consta de interruptores de nivel de flotador mecánicos en una configuración de árbol de flotador segura que permite alarmas de respaldo. Los instrumentos de nivel se conectan al panel de control a través de una caja de empalmes estanca a prueba de 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, en última instancia, les proporcionó un sumidero de hormigón mejor y más duradero, con una mejor recolección de basura, así como una mejor capacidad de bombeo de caudal bajo, medio y alto. La refinería pudo controlar el bombeo a seis tanques de grado que luego transportaban el agua sin tratar a tratamiento principalmente por gravedad.

La tendencia es hacia más y mejor tratamiento de 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 descargarla.

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