PERFIL DE PROYECTO DE INVESTIGACIÓN -...
145
II UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA CARRERA DE TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOS CARÁTULA TEMA: ¨TRATAMIENTO DE LODOS DE FONDO DE TANQUE UTILIZANDO CEPAS LEVADURIFORMES CON CAPACIDAD DEGRADADORA DE HIDROCARBURO ¨ TESIS DE GRADO PREVIA LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE TECNÓLOGO DE PETRÓLEOS. Elaborado por: Darwin H. Marín Tapia Director de Tesis: Ing. Raúl Baldeón López. Quito – Ecuador 2011
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II
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
CARRERA DE TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOS
CARÁTULA
TEMA:
¨TRATAMIENTO DE LODOS DE FONDO DE TANQUE
UTILIZANDO CEPAS LEVADURIFORMES CON
CAPACIDAD DEGRADADORA DE HIDROCARBURO ¨
TESIS DE GRADO PREVIA LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE
TECNÓLOGO DE PETRÓLEOS.
Elaborado por: Darwin H. Marín Tapia
Director de Tesis: Ing. Raúl Baldeón López.
Quito – Ecuador
2011
III
DEL CONTENIDO DE LA PRESENTE TESIS SE RESPONSABILIZA EL AUTOR.
……………………..
Darwin H. Marín Tapia
IV
APROBACIÓN DEL TUTOR
En calidad de asesor del trabajo de investigación sobre el tema:
“TRATAMIENTO DE LODOS DE FONDO DE TANQUE UTILIZANDO CEPAS
LEVADURIFORMES CON CAPACIDAD DEGRADADORA DE
HIDROCARBURO”, de Darwin H. Marín Tapia, estudiante de Tecnología de Petróleos
de la Universidad Tecnológica Equinoccial, considero que dicho trabajo investigativo
reúne los requisitos y meritos suficientes para ser sometidos a la evaluación del Tribunal
de Grado, que el Honorable Consejo Superior designe, para su correspondiente estudio
y calificación.
Quito, Septiembre 2011
El tutor
Ing. Raúl Baldeón L.
V
DEDICATORIA
Al Padre Creador que ha sido tolerante y misericordioso.
A mi familia que indirectamente ha tenido que ver en la realización de este objetivo
especialmente mi hermano Edwyn.
VI
AGRADECIMIENTO
A mi tutor el Ing. Raúl Baldeón quien me guió en esta documentación.
Al Dr. Edmundo Guerra por su asesoramiento durante el desarrollo de este estudio,
como también a los catedráticos de la Universidad Tecnológica Equinoccial quienes con
su enseñanza fortalecieron nuestros conocimientos.
También hay mucha gente la que debo agradecer ya que de una u otra manera apoyaron
a que se lograra este objetivo, lamentablemente algunas no se encuentran cerca, pero
otras sí. Entre ellas agradecerle al Ing. Jorge E. Mideros Gallegos por el apoyo que
desde un principio nos fue dado especialmente a estudiantes como documentación
relacionados a la materia de Petróleos, a la Ing. Sandra Navas Guerrero por permitirme
hacer uso de las instalaciones de los Laboratorios, Ing. Daniel Hidalgo Lazo por su
asesoramiento y ayuda en el diseño. Mcr. Vanessa Estrella Ortíz por guiarme en el
desarrollo de los tratamientos, a la Mcr. Pamela Apolo quien fue parte fundamental al
inicio de este estudio, Ing. Carlos Chávez por el asesoramiento y apoyo en la
documentación. Ing. Ricardo Tipán e Ing. Patricia Yánez por guiarme y apoyarme en
estas actividades. Y toda persona que influyo de alguna manera en el desarrollo de este
estudio.
VII
ÍNDICEDE CONTENIDOS
CARÁTULA II
DEL CONTENIDO DE LA TESIS SE RESPONSABILIZA III
CERTIFICACIÓN IV
DEDICATORIA V
AGRADECIMIENTO VI
ÍNDICE DE CONTENIDOS VII
ÍNDICE DE ANEXOS XIII
ÍNDICE DE FIGURAS XV
ÍNDICE DE TABLAS XVII
RESUMEN XIX
ABSTRACT XX
VIII
CAPÍTULO I
1. INTRODUCCIÓN 2
1.1. OBJETIVO GENERAL 4
1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 4
1.3. JUSTIFICACIÓN 5
1.4.IDEA A DEFENDER 6
1.5.METODOLOGÍA 6
1.6.MARCO TEÓRICO 10
1.7.RAOHE 11
1.8.MARCO CONCEPTUAL. 12
CAPÍTULO II
2. TANQUES DE ALMACENAMIENTO 17
2.1. TIPOS DE LOS TANQUES DE ALMACENAMIENTO
DE HIDROCARBUROS. 18
2.1.1. TANQUES CILÍNDRICOS HORIZONTALES. 20
2.2.TANQUES CILÍNDRICOS VERTICALES DE FONDO PLANO. 21
IX
2.3.CLASIFICACIÓN DE LOS TANQUES SEGÚN EL ESTÁNDAR
A.P.I. 650. 22
2.3.1. TANQUE DE TECHO FIJO. 22
2.3.1.1. TECHOS AUTOSOPORTADOS (DOMO). 23
2.3.1.2. TECHOS SOPORTADOS. 24
2.3.2. TANQUE DE TECHO FLOTANTE. 25
2.3.2.1. TANQUE DE TECHO FLOTANTE INTERNO. 26
2.3.2.2. TANQUE DE TECHO FLOTANTE EXTERNO. 27
2.3.2.2.1. TANQUE DE TECHO FLOTANTE EXTERNO TIPO
PONTONES. 30
2.3.2.2.2. TANQUE DE TECHO FLOTANTE EXTERNO
TIPO DOBLE CUBIERTA (DOUBLE DECK). 31
2.3.3. TANQUE SIN TECHO. 33
2.3.4. TAMBIÉN PODEMOS NOMBRAR LOS TANQUES DE
TECHO CÓNICO RADIAL Y ESFÉRICOS (ESFERAS Y
CIGARROS). 33
2.3.4.1. ESFERAS. 34
2.3.4.2.CIGARROS. 35
2.4.NORMAS APLICABLES EN EL DISEÑÓ Y CÁLCULOS
DE LOS TANQUES DE ALMACENAMIENTO. 36
X
CAPÍTULO III
3. LIMPIEZA DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO. 39
3.1. INVENCIÓN, LIMPIEZA Y EXTRACCIÓN. 41
3.2.FORMA MANUAL. 44
3.2.1. RESEÑA DE LIMPIEZA DE FONDOS DE TANQUE EN LA PTR. 46
3.3.RAOHE. 49
CAPÍTULO IV
4. LODOS DE FONDOS DE TANQUE 53
4.1.TRATAMIENTOS DE LODOS DE FONDOS DE TANQUE 57
4.1.1. COPROCESAMIENTO 57
4.1.2. INCINERACIÓN 58
4.1.3. BIORREMEDIACIÓN 60
4.1.4. BIOAUMENTACIÓN 63
4.2.CLASIFICACIÓN BÁSICA DE LEVADURAS 66
4.2.1. MORFOLOGÍA 67
4.2.2. REPRODUCCIÓN 67
4.2.3. CONDICIONES DE DESARROLLO 68
XI
CAPÍTULO V
5. SOLUCIÓN PROPUESTA 76
5.1.UNIDAD RESPONSABLE 76
5.2.LOCALIZACIÓN GEOGRÁFICA 77
5.3.ÁMBITO DE INFLUENCIA 77
5.4.SELECCIÓN DE LEVADURAS 81
5.5.DISEÑO ESTADÍSTICO Y/O EXPERIMENTAL 82
5.6.CURVAS DE CRECIMIENTO DE LEVADURAS 83
5.7.METODOLOGÍA 88
5.8.ESTABLECIMIENTO DE MICROCOSMOS. 89
5.9.PREPARACIÓN DE INÓCULOS 92
5.10. ALMACENAMIENTO DE INÓCULOS 94
5.11. MONITOREO DE DEGRADACIÓN DE TPH 95
5.12. RESULTADOS 95
5.13. ANTECEDENTES (PROYECTOS CULMINADOS 99
5.14. DEFINICIONES DE VARIABLES 100
XII
CAPÍTULO VI
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. 102
6.1. CONCLUSIONES. 102
6.2. RECOMENDACIONES. 104
GLOSARIO. 106
BIBLIOGRAFÍA. 112
NETGRAFÍA: 113
XIII
ÍNDICE DE ANEXOS
ANEXO 1.COMPOSICIÓN DE MEDIOS DE CULTIVO.
ANEXO 2A. RECUENTO A DIFERENTES TIEMPOS PARA REALIZAR
CURVAS DE CRECIMIENTO DE LEVADURA 59.
ANEXO 2B. RECUENTO A DIFERENTES TIEMPOS PARA REALIZAR CURVAS
DE CRECIMIENTO DE LEVADURA 69.
ANEXO 2C. RECUENTO A DIFERENTES TIEMPOS PARA REALIZAR CURVAS
DE CRECIMIENTO DE LEVADURA 72.
ANEXO 2D. RECUENTO A DIFERENTES TIEMPOS PARA REALIZAR CURVAS
DE CRECIMIENTO DE LEVADURA POOL.
ANEXO 3A. INFORME DE ENSAYO DE LABPAM. ANÁLISIS DE LA MUESTRA
ANTES DEL TRATAMIENTO.
ANEXO 3B. INFORME DE ENSAYO DE LABPAM. ANÁLISIS DE LA MUESTRA
ANTES DEL TRATAMIENTO.
ANEXO 4A. INFORME DE ENSAYO DE LABPAM. ANÁLISIS DEL PRIMER
MONITOREO DEL TRATAMIENTO.
ANEXO 4B. INFORME DE ENSAYO DE LABPAM. ANÁLISIS DEL PRIMER
MONITOREO DEL TRATAMIENTO.
XIV
ANEXO 5. INFORME DE ENSAYO DE LABPAM. ANÁLISIS DEL SEGUNDO
MONITOREO DEL TRATAMIENTO.
ANEXO 6A. INFORME DE ENSAYO DE LABPAM. ANÁLISIS DEL TERCER
MONITOREO DEL TRATAMIENTO.
ANEXO 6B. INFORME DE ENSAYO DE LABPAM. ANÁLISIS DEL TERCER
MONITOREO DEL TRATAMIENTO.
ANEXO 7. CÁLCULOS PARA ADICIONAR NUTRIENTES.
XV
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura. 1. Tanque cilíndrico horizontal. 20
Figura. 2. Tanque cilíndrico vertical de fondo plano. 21
Figura. 3. Tanque de Lavado de techo fijo. 23
Figura. 4. Domo. 24
Figura. 5. Techos Soportados. 25
Figura. 6. Techo flotante de acero de tope abierto (externo) vs. techo
flotante interno con domo de aluminio. 26
Figura. 7. Tanque de Techo Flotante Interno. 27
Figura. 8. Corte Trasversal de Tanque de Techo Flotante Externo. 28
Figura. 9. Tanque de Techo Flotante Externo. 29
Figura. 10. Corte Trasversal de Tanque de Techo Flotante Externo
Tipo Pontones. 30
Figura. 11. Tanque de Techo Flotante Externo Tipo Doble Cubierta. 31
Figura. 12. Corte Trasversal de Tanque de Techo Flotante Externo
Tipo Doble Cubierta. 32
XVI
Figura. 13. Esfera. 34
Figura. 14. Cigarro. 35
Figura. 15. Tanque de almacenamiento limpio. 40
Figura. 16. Limpieza de Tanque (con techo flotante) por zonas. 43
Figura. 17. Ejemplo de Limpieza de tanque de almacenamiento manual. 45
Figura. 18. Tanques de almacenamiento y tratamiento de crudo
intemperizado. 47
Figura. 19. Lodos de fondo de tanque. 55
Figura. 20. Coprocesamiento. 58
Figura. 21. Bioaumentación de levaduras en tratamiento de microcosmos. 63
Figura. 22. Centro de Investigaciones de Tecnologías Ambientales (CITVAS). 78
Figura. 23. Piscina de Lodos de Fondo de Tanque. 79
Figura. 24. Laboratorio de Ciencias Biotecnológicas (LACIB). 81
Figura. 25. Baldes con Lodos de Fondo de Tanque. 89
Figura. 26. Tratamiento en Microcosmos de Lodos de Fondo de Tanque. 90
Figura. 27. Tratamiento en Microcosmos de Lodos de Fondo de Tanque. 92
XVII
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla.1. Tabla No. 3 del Anexo 2 del Reglamento Ambiental para
las Operaciones Hidrocarburíferas en el Ecuador: Valores máximos
referenciales para emisiones a la atmósfera. 60
Tabla.2. Criterio de Clasificación de Seres Vivos para integrar Cinco
Reinos. 66
Tabla. 3. Tabla 6 del RAOHE: Límites permisibles para la identificación
y remediación de suelos contaminados en todas las fases de
la industria hidrocarburífera, incluidas las estaciones de servicios. 72
Tabla. 4. Tabla 7 del RS-RAOHE: Límites permisibles de lixiviados para
la disposición final de lodos y ripios de perforación en superficie. 73
Tabla. 5. Descripción geográfica de ejecución de las Pruebas de Tratamiento. 77
Tabla. 6. Diseño de los Tratamientos en Microcosmos. 82
Tabla. 7. Monitoreo de Crecimiento de Levaduras a determinados
tiempos para Realizar Cuerva de Crecimiento. 83
Tabla. 8a. Curvas de Crecimiento de Levadura 59. 84
Tabla. 8b. Curvas de Crecimiento de Levadura 69. 85
XVIII
Tabla. 8c. Curvas de Crecimiento de Levadura 72. 86
Tabla. 8d. Curvas de Crecimiento de Levadura Pool. 87
Tabla. 9. Fase Exponencial de Crecimiento de las Levaduras por Separado
y del Pool. 88
Tabla. 10. Resumen de Informes de Laboratorio. 97
Tabla. 11. Promedio de TPH Degradado en Tres Meses de los Tratamientos. 98
XIX
RESUMEN
A través de la historia petrolera los tanques de almacenamiento se han visto afectados
por los sólidos sedimentados en el fondo de este recipiente, los mismos que son
conocidos como “Lodos de Fondo de Tanque”. Estos lodos entorpecen la operación
normal de bombeo de los fluidos, razón por la cual es necesario retirar estos sedimentos
y habilitar nuevamente este el tanque de almacenamiento de petróleo crudo. Una vez ya
continuando con el proceso normal del tanque de almacenamiento es necesario pensar
en la gestión de estos lodos sin perjudicar al Medio Ambiente. Una de las alternativas
propuestas en esta documentación es la biorremediación de los lodos de fondo de tanque
aplicando cepas levaduriformes degradadoras de hidrocarburo. Estas cepas
levaduriformes fueros aisladas de los mismos lodos de fondo de tanque.
XX
ABSTRACT
Throughout history, oil storage tank shave been affected by the settled solid sat the
bottom of the container, they are known as "Tank Bottom Sludge." The sludge obstruct
the normal operation of pump in fluids, why is necessary to remove these sediments
andre-enable the storage tank of crude oil. Once the process continuing gas normal
storage tank is necessary to consider the management of sludge without harming the
environment. One of the alternatives proposed in the bioremediation netais
documentation of tank bottom sludge using oil-degrading yeast strains. These yeast
strains were isolated from the same mud.
CAPÍTULO I
2
CAPÍTULO I
1. INTRODUCCIÓN.
En este estudio se intenta documentar el estudio sobre los tanques de almacenamiento
que contienen una serie de variables, las mismas que modifican la composición del
fluido principal, en especial nos enfocamos en los lodos de fondo de tanque. Estos se
aglomeran y tienden a precipitarse por tener gran densidad en comparación con los
elementos contenidos en el tanque, quedando de esta manera en el fondo del recipiente.
Lo que entorpece el proceso normal de transferencia del fluido debido a la
concentración abundante de estos sedimentos. Causa que sea problema grave por lo que
es necesario proponer una solución. La alternativa a esta problemática es la extracción
de estos lodos para habilitar lo más pronto posible el tanque y así continuar con el
transcurso normal del fluido que es lo más importante en el proceso.
Luego del mantenimiento por lo general correctivo del tanque, será posible continuar
con el proceso operativo normal del petróleo crudo. En este momento se debe pensar en
el siguiente paso que es la gestión de los lodos de fondo de tanque extraídos, a estos
sedimentos deben aplicarse una gestión técnica adecuada para una correcta disposición
final.
3
Durante las operaciones Hidrocarburíferas desarrolladas en la Amazonía Ecuatoriana,
previo a la expedición del Reglamento de Operaciones Hidrocarburíferas (RAOHE) en
el año 2001, el país no contaba con un reglamento ambiental ni un Organismo que
controle y determine directrices para la gestión de residuos producto de las actividades
Hidrocarburíferas. Uno de ellos son los denominados lodos de fondo de tanque que han
suscitado diversos tipos de contaminación ambiental a causa de los problemas
relacionados a su tratamiento y disposición final, lo que motivó la creación de
vertederos incontrolados, conocidos como piscinas, pudiendo ser estas de tipo abierto y
taponada. Las piscinas carecían de criterios técnicos para su construcción y manejo,
generando impactos al medio ambiente producto de la deposición de residuos de las
pruebas de producción, basura, lodos de perforación, lodos de fondo de tanque, chatarra,
entre otros.
Los lodos de fondo de tanque contienen una serie de contaminantes, dentro de los cuales
destacan principalmente los Hidrocarburos Totales del Petróleo (TPH), Hidrocarburos
Aromáticos Policíclicos (HAP), Cadmio, Cromo, Vanadio, Bario, Níquel, Plomo y
demás elementos de carácter cancerígenos, factores que modifican y aumentan su
potencial hidrogeno (pH), conductividad eléctrica (CE), corrosividad entre otras. En
especial este último parámetro que puede afectar la composición de las paredes de
tanque y causar pérdidas.
4
1.1.OBJETIVO GENERAL.
Establecer un procedimiento para la evaluar a nivel de microcosmos de la capacidad
degradadora de hidrocarburos totales del petróleo (TPH) de cepas levaduriformes en
lodos de fondo de tanque.
1.2.OBJETIVOS ESPECÍFICOS.
Desarrollar un método para reducir la concentración de TPH en los lodos de
fondo de tanque utilizando cepas de levaduras.
Evaluar la capacidad degradadora de hidrocarburo de tres cepas levaduriformes
por separado (LEVADURA 59, LEVADURA 69 Y LEVADURA 72) y de un
Pool, mediante el estudio de degradación del hidrocarburo, a través de la
medición de TPH, estipulado en la Tabla No. 6 del RAOHE 1215.
5
Realizar el recuento de población levaduriforme a nivel de laboratorio, para
obtener una curva de crecimiento que permita determinar las condiciones de
crecimiento de las cepas y del Pool.
1.3.JUSTIFICACIÓN:
Este estudio tiene como finalidad impulsar la biorremediación de sedimentos
contaminados con hidrocarburo por ello cada vez es mayor el esfuerzo por aplicar
tecnologías limpias que minimicen la generación de desechos y productos secundarios.
Este es el caso de las tecnologías biológicas mediadas por microorganismos con
capacidad degradadora de hidrocarburos, mismas que se han constituido en soluciones
ambientales efectivas, versátiles y económicas. En consecuencia, este estudio se enfoca
en el tratamiento de lodos de fondo de tanque para reducir el grado de contaminación de
TPH con la aplicación de tres cepas-levaduriformes más un Pool en tres repeticiones
cada una. Al mismo tiempo se incorporan muestras simples como punto de
comparación.
La presencia de fracciones de petróleo de una elevada concentración de hidrocarburos
aromáticos, los cuales presentan propiedades mutagénicas y cancerígenas, justifica que
estos residuales sean clasificados por agencias internacionales como la EPA
(EnvironmentalProtection Agency) como altamente peligrosos.
6
1.4.IDEA A DEFENDER
Si se realiza trabajos de biorremediación, estas serán versátiles y efectivas, por lo que es
posible recuperarlos sedimentos de manera amigable con el medio ambiente.
1.5.METODOLOGÍA:
A continuación se describirá la metodología utilizada para la elaboración de este estudio.
Diseño o tipo de investigación.
Este estudio posee investigación científica ya que se basa en estudios realizados en
laboratorio, por lo cual se aplica un diseño para pruebas en la degradación de TPH a
nivel de microcosmos.
Método de investigación.
Para la investigación realizada se utiliza los siguientes métodos:
7
Método de análisis de datos.
Se realiza la revisión de literatura tanto en textos físicos como en digital
fundamentalmente sobre tanques de almacenamiento y microorganismos
degradadores de hidrocarburo. Por lo que también es necesario consultar
con profesionales de la materia.
Método de síntesis.
Se emplea en la solución propuesta que es la metodología a nivel de
microcosmos para el tratamiento de lodos de fondo de tanque mediante
biorremediación aplicando levaduras.
Método inductivo.
Se dan en casos específicos a lo largo del desarrollo de las pruebas donde
es necesario emplear procesos de bioestimulación y bioaumentación
minuciosos para mejorar cada vez más en los resultados de laboratorio.
8
Método deductivo.
Documentar conocimientos y experiencia generales del área de
laboratorio, información que se encuentra actualizada para de esta
manera proporcionar soluciones a ciertos aspectos determinados en las
pruebas de tratamiento de los lodos de fondo de tanque de hídrocarburos.
Métodos estadísticos.
Estos métodos serán realizaros durante el proceso de investigación y
pruebas en microcosmos para el análisis de interpretación de resultados
durante las pruebas de tratamiento y curvas de crecimiento de las
levaduras.
Método de observación científica.
Este método es empleado en todo momento, especialmente durante el
periodo de investigación y trabajos tanto en laboratorio como en
microcosmos.
9
Técnicas de investigación empleadas:
Revisión de literatura tanto física como digital.
Consulta de información en internet.
Revisión de documentación de trabajos similares.
Revisión de trabajos realizados en LACIB.
Revisión de documentación secundaria.
Análisis de resultados.
Los informas de resultados de laboratorio servirán para un análisis
cuantitativo de la degradación de TPH y así fortalecer la interpretación
cualitativa realizada en microcosmos.
10
1.6.MARCO TEÓRICO.
Los lodos de fondo de tanque son residuos sólidos acumulados por decantación en los
tanques de almacenamiento de crudo y que cuentan básicamente de lo siguiente:
Residuos orgánicos.- Hidrocarburos (parafinas y asfáltenos) y ocasionalmente residuos
vegetales.
Residuos inorgánicos.- Escala: Carbonato de calcio, sulfato de calcio, sulfato de bario,
principalmente agua y arena, sulfato de hierro entre otros componentes de hierro.
Los lodos de fondo de tanque dependen del crudo que se encuentra almacenado, esto se
basa fundamentalmente a sitio donde fue extraído el hidrocarburo dependiendo del
yacimiento, por ejemplo los lodos de fondo de tanque de Bermejo contienen un alto
contenido de parafina; los lodos de fondo de tanque de Shushufindí contienen un alto
contenido de escala y sulfuro de hierro, los lodos de fondo de tanque de Sacha contienen
escala, parafina y sulfuro de hierro en menor cantidad que Shushufindí y Bermejo,
siendo Sacha Norte 2 con mayor porcentaje que Sacha Norte 1.
11
1.7.RAOHE.
En ejercicio a la facultad prevista en el Art. 171, numeral 5 de la Constitución Política
de la República del Ecuador, Decreta: Expedir el Reglamento Sustitutivo del
Reglamento Ambiental para las Operaciones Hidrocarburíferas en el Ecuador.
ART. 1. – Ámbito. – El presente Reglamento Ambiental y sus Normas Técnicas
Ambientales incorporadas se aplicará a todas las operaciones hidrocarburíferas y afines
que se llevan a efecto en el país.
El presente Reglamento tiene por objeto regular las actividades hidrocarburíferas de
exploración, desarrollo y producción, almacenamiento, transporte, industrialización y
comercialización de petróleo crudo, derivados del petróleo, gas natural y afines,
susceptibles de producir impactos ambientales en el área de influencia directa, definida
en cada caso por el Estudio Ambiental respectivo.
ART. 2. – Parámetros y definiciones. –Para los fines del Reglamento, se incorporan y
forman parte del mismo, los parámetros, límites permisibles, formatos y métodos así
como las definiciones de los términos generalmente utilizados en la industria
hidrocarburífera y en la temática ambiental que constan en los Anexos (del RAOHE).
12
Decreto Ejecutivo 1215, Registro Oficial 265 del Reglamento Ambiental para las
Operaciones Hidrocarburíferas en el Ecuador afirma que: “El crudo que no pudiese ser
recuperado será tratado en la propia piscina o ex situ de conformidad con el programa o
proyecto de remediación aprobado, favoreciendo tecnologías debiorremediación con
microorganismos endémicos del sitio en remediación; no se permite la aplicación de
microorganismos genéticamente modificados” (RAOHE, 2001).
1.8.MARCO CONCEPTUAL.
Cepas: Es una variante fenotípica de una especie o incluso de un taxón inferior,
usualmente propagada clonalmente, debido al interés en la conservación de sus
cualidades definitorias. De una manera más básica puede definirse como un conjunto de
especies de microorganismos que comparten, al menos, una característica
(http://es.wikipedia.org/wiki/Cepa).
Decantación: Es un método físico de separación de mezclas heterogéneas, estas pueden
ser formadas por un líquido y un sólido, o por dos líquidos. Es necesario dejarla en
reposo para que el fluido de mayor densidad precipite, es decir, descienda y sea posible
su extracción (http://es.wikipedia.org/wiki/Decantaci%C3%B3n).
13
Escala: También conocido como incrustaciones o carbonatos, estos depósitos se forman
principalmente por el cambio de condiciones, durante la producción o inyección de
fluidos en el pozo, en la presión y temperatura o por mezcla de distintas salmueras
(Quiroga, 1991).
Mantenimiento correctivo: Es el que está enfocado al diagnostico y corrección de las
averías o fallas, en este caso del tanque cuando éstas se presentan. Es necesario restaurar
sus condiciones de funcionamiento tras un inconveniente que obligó a detener el
proceso normal por el fallo por ello es necesario actuar lo más rápido posible con el
objetivo de evitar pérdidas.
Microcosmos: Es el universo microscópico que solo podemos observar con ayuda de
algunos instrumentos como el microscopio.
Microorganismos endémicos: Es un microorganismo que está limitado a un ámbito
geográfico reducido, por lo que es imposible encontrarlo de forma natural en alguna otra
parte del mundo. Por ello, cuando se indica que una especie es endémica de cierta
región, significa que sólo es posible encontrarla de forma natural en ese lugar
(http://es.wikipedia.org/wiki/Endemismo).
14
Microorganismos genéticamente modificados: Es aquel cuyo material genético es
manipulado en laboratorios donde ha sido diseñado o alterado deliberadamente con el
fin de otorgarle alguna característica específica. Comúnmente se los denomina
transgénicos y son creados artificialmente en laboratorios por ingenieros genéticos
(http://es.wikipedia.org/wiki/Organismo_gen%C3%A9ticamente_modificado).
Muestras simples: Este tipo de muestreo toma solamente una muestra de una población
dada para el propósito de inferencia estadística. Puesto que solamente una muestra es
tomada, el tamaño de muestra debe ser el suficientemente grande para extraer una
conclusión. Una muestra grande muchas veces cuesta demasiado dinero y tiempo.
Parafinas y asfáltenos: No son solubles ni dispensables por la mayoría de los
hidrocarburos y son resistentes a los ataques de algunos químicos. Los depósitos de
parafina y asfáltenos son mezclas de hidrocarburos saturados y de alto peso molecular.
Petróleo crudo: Es la mezcla de hidrocarburos que existe en la fase liquida en los
yacimientos naturales.
Piscina de acopio: Son piscinas normalmente impermeabilizada en la que se almacenan
los residuos que contienen hidrocarburos.
15
Pool: Es la combinación de las tres cepas levaduriformes, para realizar el estudio de
degradabilidad en comparación con los demás tratamientos que contienen una sola
especie de levadura.
Tanque: Depósito diseñado para almacenar o procesar fluidos, generalmente a presión
atmosférica o presión internas relativamente bajas.
CAPÍTULO II
17
CAPÍTULO II
2. TANQUES DE ALMACENAMIENTO.
Estos tanques se utilizan como depósitos para contener una reserva suficiente de algún
producto para su uso posterior y/o comercialización. Por lo que la industria petrolera a
invertido en trabajos técnicos como la fabricación de equipos industriales,
mantenimiento, reparación y calibración de tanques verticales, horizontales y esféricos;
inspección de corrosión, medición de espesores, entre otros requisitos necesarios para la
continua operación de las plantas de explotación, tratamiento y refinación del petróleo
crudo. Por lo tanto el almacenamiento constituye un elemento muy importante en la
explotación de los servicios de hidrocarburos porque:
Actúa como un pulmón entre producción y transporte para absorber las
variaciones de consumo.
Permite la sedimentación de agua y lodos del crudo antes de despacharlo por
oleoducto o a destilación.
18
Brindan flexibilidad operativa a las refinerías.
Actúan como punto de referencia en la medición de despachos de producto, y
son los únicos aprobados actualmente por aduana.
Los tanques pueden operar en pozos, subestaciones, plantas de deshidratación, centrales
de almacenamiento, terminales de oleoducto o plantas de refinación, entre otras. Algo
muy importante es que se debe definir la estructura física, o configuración, de acuerdo a
la volatilidad del producto, presión de vapor, temperatura de operación, dependerán la
forma física, el tipo de materiales escogidos para su fabricación y su eventual
mantenimiento.
2.1. TIPOSDE LOS TANQUES DE ALMACENAMIENTO DE
HIDROCARBUROS.
A continuación se presentan las clasificaciones de los tanques de almacenamiento más
conocidas:
19
Por su construcción:
Horizontal: a presión atmosférica y a presión mayor a la atmosférica
(recipientes).
Vertical: Sin techo, techo fijo y techo flotante.
Esferas
Por su uso:
Producción (refinería)
Yacimiento
Terminal de despacho
Reserva.
Producto:
Crudo
Naftas
LPG, etc.
20
Los tanques de almacenamiento se clasifican generalmente por su construcción, en la
cual nos enfocaremos en este estudio y son: Cilíndricos Horizontales y Cilíndricos
Verticales de Fondo Plano.
2.1.1. TANQUES CILÍNDRICOS HORIZONTALES.
Estos tanques generalmente son para volúmenes pequeños de líquidos por que presentan
problemas por fallas de corte y flexión, normalmente son adecuados para almacenar
volúmenes pequeños de fluido.
Figura. 1. Tanque cilíndrico horizontal.
Fuente: EP PETROECUADOR. Campo Sacha.
Elaborado por: Darwin Marín T.
21
2.2. TANQUES CILÍNDRICOS VERTICALES DE FONDO PLANO.
Los tanques Cilíndricos Verticales de Fondo Plano permiten almacenar grandes
cantidades de fluido un bajo costo. Pero es posible usar únicamente a presión
atmosférica o presiones internas rela.tivamente pequeñas. Estos tipos de tanques se
clasifican en: De techo fijo, De techo flotante y Sin techo.
Figura. 2. Tanque cilíndrico vertical de fondo plano.
Fuente: EP PETROECUADOR. Campo Sacha.
Elaborado por: Darwin Marín T.
22
2.3. CLASIFICACIÓN DE LOS TANQUES SEGÚN EL ESTÁNDAR A.P.I.
650.
En este estudio para la clasificación los tanques nos basamos al tipo de techo según el
estándar A.P.I. 650 que es la norma que fija la construcción de tanques soldados para el
almacenamiento de petróleo y demás consultas para fortalecer el conocimiento.
2.3.1. TANQUE DE TECHO FIJO.
Son utilizados para almacenar productos no volátiles o que no sean demasiado
inflamables (agua, diesel, asfalto, petróleo crudo, etc.). Debido a que al disminuir la
columna del fluido, se va generando una cámara de aire que facilita la evaporación del
fluido, lo que es altamente peligroso. Se clasifican en Techos Autosoportados y Techos
Soportados. En ambos casos son más económicos en diseño y de construcción más
simple.
23
Figura. 3. Tanque de Lavado de techo fijo.
Fuente: EP PETROECUADOR. Campo Pucuna.
Elaborado por: Darwin Marín T.
2.3.1.1. TECHOS AUTOSOPORTADOS (DOMO).
En este tanque el techo se diseña directamente sobre su misma estructura, por lo que el
peso del techo del tanque permanece directamente sobre la forma cilíndrica del tanque,
se caracterizan por ser un casquete esférico que está formado por placas soldadas a
traslape o a tope adoptando la forma de un domo.
24
Figura. 4. Domo.
Fuente: EP PETROECUADOR. Campo Pucuna.
Elaborado por: Darwin Marín T.
2.3.1.2. TECHOS SOPORTADOS.
Son tanques de almacenamiento de forma cilíndrica con techo cónico fijo con la
característica de que el techo cónico está construido sobre un sistema de vigas y
columnas que soportan el peso y diseño cónico del techo.
25
Figura. 5. Techos Soportados.
Fuente: EP PETROECUADOR. Campo Lago.
Elaborado por: Darwin Marín T.
2.3.2. TANQUE DE TECHO FLOTANTE.
Estos tanques son muy parecidos en la construcción a los tanques de techo fijo, solo que
en este caso el techo es soportado por el mismo fluido almacenado. El techo flotante
puede ser interno (existe un techo fijo colocado en el tanque) o externo (se encuentra a
cielo abierto). Consta de una membrana sobre el fluido a manera de espejo por lo que
elimina el espacio libre que se generaba entre el nivel almacenado y la cubierta del
tanque, por ello la presión del tanque es parecida a la presión atmosférica, En cualquier
26
caso entre la membrana y la envolvente del tanque (cuerpo) es necesario un sello para
así evitar la pérdida del volumen por evaporación. Son utilizados para almacenamiento
de productos muy volátiles (alcohol, petróleos livianos y pesados, gasolinas y
combustibles en general).
Figura. 6. Techo flotante de acero de tope abierto (externo) vs. Techo flotante interno
con domo de aluminio.
Fuente:http://64.76.64.42/isiven/images/acrobat/Informe%20tecnico%20comparacion%2
0de%20tanques_1096.pdf Elaborado por: Darwin Marín T.
2.3.2.1. TANQUE DE TECHO FLOTANTE INTERNO.
Estos tipos de tanques presentan la particularidad, normalmente de disponer un techo
fijo y otro interno flotante. El mismo que posee un diseño para reducir o anular la
cámara de aire, o espacio libre entre el nivel superior del líquido y del techo ya que se
encuentra prácticamente flotando sobre el líquido almacenado, por lo que sirve como
27
medio aislante para la superficie del fluido, disminuye la velocidad de transferencia del
calor al producto almacenado cuando la temperatura ambiental es alta, de esta manera se
evita la evaporación que provoca la contaminación ambiental por lo que también se
reducen los riesgos al almacenar productos inflamables.
Figura. 7. Tanque de Techo Flotante Interno.
Fuente Facultad de Ingeniería –UBA.Técnicas Energéticas -67.56. Tanques de almacenamiento de
hidrocarburos.
Elaborado por: Darwin Marín T.
2.3.2.2. TANQUE DE TECHO FLOTANTE EXTERNO.
Los tanques de techo flotante poseen un techo móvil que flota encima del producto
almacenado. Este techo consiste de una cubierta, accesorios y un sistema de sello de
28
aro. La cubierta flotante generalmente son de acero soldado y de dos tipos: pontón o
doble cubierta.
Los techos de tanques flotantes permiten reducir en forma significativa las pérdidas de
los volátiles de los líquidos que se almacenan. Con esto se logra reducir los costos de
producción, la contaminación ambiental y los riesgos de incendios.
El secreto de estos tipos de techo, radica en la eliminación del espacio de vapor sobre el
líquido que presentan los tanques de techo fijo.
Figura. 8. Corte Trasversal de Tanque de Techo Flotante Externo.
Fuente:www.ingenieria.unam.mx/~jagomezc/materias/ARCHIVOS_CONDUCCION/CAPITULO%20IV
Elaborado por: Darwin Marín T.
29
Estos tanques son de gran aceptación debido a que reducen las perdidas por vaciado y
llenado, esto se logra ya sea eliminando o manteniendo constante el espacio destinado a
vapores, arriba del nivel del líquido. La pared y techo son de acero. El techo flota sobre
el líquido.
Figura. 9. Tanque de Techo Flotante Externo.
Fuente: Procedimiento para la Limpieza de Tanques Destinados al Almacenamiento de Hidrocarburos.
REGISTRO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL. Puente de Invención. España.
Elaborado por: Darwin Marín T.
Los tanques de techo flotante de pontones y los llamados doble puente (o doble
cubierta) reducen lasemisiones de vapores a la superficie y ofrecen máxima flotabilidad.
30
2.3.2.2.1. TANQUE DE TECHO FLOTANTE EXTERNO TIPO PONTONES.
El tanque consta de flotadores herméticos al fluido (pontones), el techo consta de una
cámara de aire anular dividida en compartimentos, que actúan como un flotador en el
perímetro y una cubierta simple en el centro. Por ello todo el conjunto del techo se
mantiene flotando sobre la superficie del fluido, la superficie superior del pontón está
inclinada hacia abajo y hacia el centro para un buen drenaje, mientras que la superficie
interior está inclinada hacia arriba y hacia el centro del techo para atrapar los vapores.
La cubierta de espesor simple se expande por la acumulación de los vapores, estos
vapores que están bajo el centro de la cubierta forman una capa aislante hasta que se
condensan. Los techos de pontón son construidos para flotar aunque el centro y los
compartimentos se hayan perforado. Este tanque de techo flotante se usa para almacenar
aceites ligeros y es muy útil para reducir las pérdidas por escape y evaporación.
Figura. 10. Corte Trasversal de Tanque de Techo Flotante Externo Tipo Pontones.
Fuente:www.ingenieria.unam.mx/~jagomezc/materias/ARCHIVOS_CONDUCCION/CAPITULO%20IV
Elaborado por: Darwin Marín T.
31
2.3.2.2.2. TANQUE DE TECHO FLOTANTE EXTERNO TIPO DOBLE
CUBIERTA (DOUBLE DECK).
Estos tipos de tanques consisten en plataformas completas que flotan sobre la superficie
del líquido que forman en su intermedio un flotador total, dándole mayores ventajas a
este tipo de techo, como una mayor flotabilidad, estructura más robusta, efectivo
aislamiento a rayos solares, disminución de niveles de evaporación.
Figura. 11. Tanque de Techo Flotante Externo Tipo Doble Cubierta.
Fuente:www.ingenieria.unam.mx/~jagomezc/materias/ARCHIVOS_CONDUCCION/CAPITULO%20IV
Elaborado por: Darwin Marín T.
32
La plataforma superior presenta una inclinación hacia el centro del tanque con el fin de
permitir el drenaje de las aguas de lluvias hacia el sistema primario y al de emergencia
que dispone el tanque.
Este tipo de techo, es el más eficiente de los diferentes tipos de techo flotante que
existen en el mercado, debido esencialmente a que entre ambas plataformas existe un
espacio lleno de aire que produce un aislamiento efectivo entre la superficie total del
líquido y el techo, lo que permite almacenar líquidos de alta volatilidad. La plataforma
superior, que obviamente se encuentra sobre la superficie del líquido, impide que el
contenido del tanque llegue al techo del mismo bajo ninguna circunstancia.
Figura. 12. Corte Trasversal de Tanque de Techo Flotante Externo Tipo Doble
Cubierta.
Fuente:www.ingenieria.unam.mx/~jagomezc/materias/ARCHIVOS_CONDUCCION/CAPITULO%20IV
Elaborado por: Darwin Marín T.
33
2.3.3. TANQUE SIN TECHO.
Son empleados para el almacenamiento de productos que no importa que se contamine
o evapore como el agua cruda, residual, contra incendios, entre otros.
2.3.4. TAMBIÉN PODEMOS NOMBRAR LOS TANQUES DE TECHO
CÓNICO RADIAL Y ESFÉRICOS (ESFERAS Y CIGARROS).
Estos recipientes trabajan a bajas presiones, tienen forma esférica o cilíndrica. Son
diseñados para trabajar a una presión interior de 15 kg/cm2 aproximadamente y a
temperatura ambiente. Estos recipientes se diseñan de acuerdo a normas API, que
consideran el diseño del recipiente a presión como lo hace el Código ASME sección
VIII.
Estos recipientes no utilizan ningún tipo de bombeo para el vaciado o llenado. Causa
que se da porque trabaja con el equilibrio líquido/vapor del GLP que haya en su interior.
Al bajar la presión (vaciado), más producto pasa a la fase vapor. Durante el llenado, el
aumento de presión hace que el producto vuelva a la fase líquida. La presión es
aproximadamente constante.
34
2.3.4.1. ESFERAS.
Estos recipientes se construyen en gajos que utilizan chapas de acero. Las soldaduras
deben ser radiografiadas para descartar fisuras internas que se pudieran haber producido
durante el montaje y así evitar posibles daños. Se sostienen mediante columnas que
deben ser calculadas para soportar el peso de la esfera durante la prueba hidráulica,
cuentan con una escalera para acceder a la parte superior para el mantenimiento de las
válvulas de seguridad, aparatos de telemedición, etc.
Figura. 13. Esfera.
Fuente Facultad de Ingeniería –UBA.Técnicas Energéticas -67.56. Tanques de almacenamiento de
hidrocarburos.
Elaborado por: Darwin Marín T.
35
2.3.4.2.CIGARROS.
Al igualmente todas las soldaduras deben ser radiografiadas para descartar daños. Los
recipientes horizontales (cigarros) se emplean hasta un determinado volumen de
capacidad. Para recipientes mayores, se utilizan las esferas.
Figura. 14. Cigarro.
Fuente Facultad de Ingeniería–UBA.Técnicas Energéticas -67.56. Tanques de almacenamiento de
hidrocarburos.
Elaborado por: Darwin Marín T.
36
2.4.NORMAS APLICABLES EN EL DISEÑÓ Y CÁLCULOS DE LOS
TANQUES DE ALMACENAMIENTO.
El diseño y cálculo de tanques de almacenamiento se basa en la publicación que realiza
el "Instituto Americano del Petróleo", al que esta institución designa como "STANDAR
A.P.I. 650", para tanques de almacenamiento a presión atmosférica y "STANDAR
A.P.I. 620", para tanques de almacenamiento sometidos a presiones internas cercanas a
1 Kg / cm2 (14lb / pulg
2 ). El estándar A.P.I. 650 sólo cubre aquellos tanques en los
cuales se almacenan fluidos líquidos y están construidos de acero con el fondo
uniformemente soportado por una cama de arena, grava, concreto, asfalto, etc.,
diseñados para soportar una presión de operación atmosférica opresiones internas que
no excedan el peso del techo por unidad de área y una temperatura de operación no
mayor de 93 °C (200 °F), y que no se usen para servicios de refrigeración. Este estándar
cubre el diseño y cálculo de los elementos constitutivos del tanque. En lista de los
materiales de fabricación, se sugieren secuencias en la elección del tanque,
recomendación de procedimientos de soldaduras, pruebas e inspecciones, así como
lineamientos para su operación (http://www.inglesa.com.mx/books/DYCTA.pdf).
Los tanques de almacenamiento que contienen hidrocarburos crudos, productos
intermedios y productos terminados acumulan, con el tiempo, una capa de agua y
sedimentos en el fondo (con excepción de los hidrocarburos solubles en agua, tales
como alcoholes y éteres). La práctica normal en la industria es la de drenar
37
periódicamente el agua de los tanques de almacenamiento, de manera que la misma no
afecte negativamente las especificaciones del hidrocarburo. La remoción de agua
también reduce los problemas de corrosión en el piso del tanque.A medida que
transcurre el tiempo de proceso se va acumulando los sedimentos en el pie muerto
(http://www.agar.com.ve/PDF%20Old/ID/APLICACION%20CONTROL%20DE%20I
NTERFASE.pdf).
CAPÍTULO III
39
CÁPITULO III
3. LIMPIEZA DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO.
Los tanques de almacenamiento de hídrocarburos en especial de petróleo crudo van
acumulando progresivamente en el fondo durante el tiempo de servicio, los sedimentos
que a causa de sus características no pueden ser bombeados. Estos lodos llegan a
alcanzar tales magnitudes que pueden cerrar las descargas y algunas veces dependiendo
del diseño los accesos del tanque reduciendo de esta manera la capacidad del mismo,
causa que hace necesario realizar periódicamente su evaluación.
40
Figura. 15. Tanque de almacenamiento limpio.
Fuente: Termopichincha.
Elaborado por: Darwin Marín T.
Este proceso de limpieza abarca grandes dificultades por las características de estos
lodos que se encuentran depositados en el fondo. No se conoce otro procedimiento de
evacuación de estos sedimentos más que por medio de cañones de proyección
alimentado por potentes equipos de bombeo, o bien la forma manual.
El sistema de limpieza de tanques consiste en llevar a cabo con uno o más cañones de
gran potencia, que puede ser 150 y 250 CV, el cual se emplea un aditivo fluidizante con
41
el que se ataca física y químicamente el lodo. Para este método es necesario emplear
equipos de elevada potencia, reducir la limitación del alcance de los cañones, un
número elevado de operarios, condiciones que hace necesario requerir bastante tiempo y
por lo tanto un elevado costo. Pero esta inversión es necesaria para reducir los riesgos
de accidentes y la extracción total de los lodos.
3.1. INVENCIÓN, LIMPIEZA Y EXTRACCIÓN.
El procedimiento de invención, limpieza y extracción de lodos se realiza inyectando
dentro del tanque un líquido capaz de producir por mezclado o disolución la
fluidización progresiva de lodos que se han depositado sobre el fondo del tanque,
manteniéndose en estado de flotación. Al mismo tiempo que se efectúa la inyección del
liquido a través de las mangueras. Este proceso de inyección y extracción del líquido se
produce por fluidización total de dichos lodos, con una concentración que permita en
todo momento su extracción por bombeo.
El procedimiento de la invención se basa en el hecho de que una manguera a través de
la que se inyecta un fluido a presión (puede ser JP-1) y se coloca en el seno de un fluido
del tanque, sufre un movimiento constante incontrolado, resultado de la fuerza reactiva
de la boquilla o extremo de salida de la manguera. El líquido inyectado a través de las
mangueras será el que se extraiga del tanque, para ello la extracción del líquido se
42
efectuara en la zona con menor concentración de lodos, para inyección por bombeo a
través de las mangueras. De esta manera se establece un circuito cerrado en el que se
puede controlar las características del líquido, para sustitución parcial por igual cantidad
del líquido nuevo, en caso de que el grado de viscosidad dentro del tanque exceda del
límite necesario para mantener el proceso de fluidización de los lodos y su extracción
final mediante bombeo. El nivel del líquido introducido inicialmente en el tanque
corresponderá por lo menos al volumen necesario para conseguir la fluidización total de
la capa de lodos, con un grado de viscosidad que permita su extracción total por bombeo
o drenaje.
Las mangueras a través de las cuales se inyecta el líquido fluidizante, se dispone por
zonas que se van tratando progresivamente, dependiendo de la amplitud de la superficie
abarcada por el conjunto de mangueras y por la potencia del equipo de impulsión.
El líquido utilizado para la fluidización de los lodos de fondo de tanque consistirá
preferentemente en un hidrocarburo comúnmente se ha utilizado el JP-1, con el fin el fin
de que se pueda comprender mejor las características y ventajas del procedimiento de la
invención.
Con el proceso descrito se establece un circuito cerrado: tanque-bomba-mangueras-
tanque, con el que se obtiene una fluidización progresiva de los lodos, como ya se
43
indico anteriormente las características del liquido se controlan para efectuar su
sustitución parcial en el caso de que el grado de viscosidad exceda el limite necesario
para mantener el proceso de fluidización de los lodos y de su extracción final mediante
bombeo.
Este método permite la limpieza de los tanques cualquiera que sea su tamaño ya que la
fluidización se lleva por zonas.
Figura. 16. Limpieza de Tanque (con techo flotante) por zonas, con el Método de
Fluidización.
Fuente: Procedimiento para la Limpieza de Tanques Destinados al Almacenamiento de Hidrocarburos.
REGISTRO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL. Puente de Invención. España.
Elaborado por: Darwin Marín T.
44
3.2. FORMA MANUAL.
El otro sistema de limpieza de tanques consiste en llevar a cabo este proceso de forma
manual. Los métodos tradicionales de limpieza de tanques de almacenamiento de
petróleo requieren el uso extensivo de trabajo manual en el interior de éstos. Para esto es
necesario que un equipo de personal operario ingrese dentro del tanque, claro una vez
haya sido vaciado. Este grupo de personas tiene que ser personal capacitado para entrar
al tanque para evitar posibles daños o pérdidas. El personal operativo debe utilizar un
equipo de protección personal adecuado para la situación, de esta manera es más seguro
poder levantar y extraer los lodos mediante la utilización de picos y palas, por lo que es
recomendable formar dos grupos de trabajadores que se turnen uno a la vez por periodos
de veinte minutos dentro del tanque, hasta ser reemplazados.
45
Figura. 17. Ejemplo de Limpieza de tanque de almacenamiento manual.
Fuente: Termopichincha.
Elaborado por: Darwin Marín T.
Claro está que este sistema de limpieza tiene elevado costo y demanda de mucho tiempo
por ser un proceso lento por las condiciones que existen en el interior del tanque lo que
dificulta la operación de limpieza impidiendo un libre desenvolvimiento del personal
operario encargado de realizar esta función.
Sin embargo, se ha tratado de reducir la exposición del personal a elementos tóxicos
mediante la utilización de diversas tecnologías. Las diferentes alternativas que se han
46
desarrollado con el objetivo de extraer estos residuales de los tanques de
almacenamiento de petróleo, incluyen en algunos casos, la recuperación del valor
energético de estos desechos.
3.2.1. RESEÑA DE LIMPIEZA DE FONDOS DE TANQUE EN LA PTR.
Actualmente, para la extracción de los residuos sólidos que se depositan en lo fondos de
los tanques de tratamiento de crudo intemperizado de la PTR, se ha utilizado agua
caliente. Con este fluido inyectado al tanque a una temperatura de aproximadamente
170º Fahrenheit mediante una tubería que yace fija en cada tanque de tratamiento, se
nota claramente que reduce la viscosidad de los lodos petrolizados, facilitando su
extracción de los tanques de almacenamiento, se logra una extracción adicional de
hidrocarburos de los lodos petrolizados cuando se aplican chorros a presión con
determinada relación agua / solvente (JP-1), en la cual también empleamos baches de
productos químicos (como surfactantes) para emulsionar los hidrocarburos y luego de
realizar una recirculación continua podemos mediante el bombeo (o drenaje para
descargar a un sumidero) trasladamos estos residuos a un contenedor o cubeto de
almacenamiento aprovechando la fluidización progresiva de lodos que se da a causa del
movimiento constante incontrolado producido por el chorro a presión y agitación con
aire de un compresor mediante líneas ya instaladas. La temperatura requerida para
procesar el lodo depende de la estabilidad de la emulsión, de la viscosidad del lodo y de
la intensidad del mezclado. Una vez almacenado en este otro tanque o cubeto de
47
almacenamiento donde se realiza la separación de fases mediante sedimentación, la fase
orgánica es recuperada y reintroducida en el proceso de tratamiento y recuperación de
crudo. El agua es trasladada a un sistema de tratamiento de agua del proceso de la planta
para luego ser bombeada a reinyección (RIO NAPO), sedimentos resultantes del
tratamiento de aguas del proceso.
Figura. 18. Tanques de almacenamiento y tratamiento de crudo intemperizado.
Fuente: EP PETROECUADOR. Sacha Central. PTR.
Elaborado por: Darwin Marín T.
48
En otros casos cuando existe grandes masas de sedimentos que contienen atrapadas
grandes cantidades de petróleo crudo que dificulte el bombeo, se suele dejar en reposo
en el mismo tanque luego de realizar el proceso de lavado, pudiendo definirse las fases:
la fase orgánica de los residuales líquidos extraídos para ser recuperados mediante
sedimentación y reintroducción en el proceso. Para la parte sedimentaria sobrante se
puede extraer de forma manual mediante la utilización de herramientas hasta desalojar
por completo este sedimento. Se propone la utilización del proceso de biorremediación
para tratar los residuales sólidos, él cual puede incrementar su eficiencia con la
utilización de surfactantes químicos o biológicos y agentes oxidantes como el peróxido
de hidrógeno y el ozono.
Luego de la sedimentación se puede definir donde son separados los hidrocarburos,
agua y sólidos se produce según el siguiente esquema:
Primera capa: hidrocarburos residuales y agua
Segunda capa: capa acuosa fragmentada en una capa superior libre de partículas
sólidas y una inferior conteniendo sólidos y agua.
Tercera capa: sólidos con menos del 10 % de hidrocarburos.
49
Para la satisfactoria separación de estas capas es necesario un tiempo de residencia de 1
a 2 horas. Como puede observarse, los sólidos resultantes contienen menos que el 10 %
de hidrocarburos.
3.3. RAOHE.
Según el Reglamento Sustitutivo del Reglamento Ambiental para las Operaciones
Hidrocarburíferas en el Ecuador. ART. 25.– Manejo y almacenamiento de crudo y/o
combustibles.– Para el manejo y almacenamiento de combustibles y petróleo se
cumplirá con lo siguiente:
a) Instruir y capacitar al personal de operadoras, subcontratistas, concesionarios y
distribuidores sobre el manejo de combustibles, sus potenciales efectos y riesgos
ambientales así como las señales de seguridad correspondientes, de acuerdo a
normas de seguridad industrial, así como sobre el cumplimiento de los Reglamentos
de Seguridad Industrial del Sistema PETROECUADORvigentes, respecto al
manejo de combustibles;
50
b) Los tanques, grupos de tanques o recipientes para crudo y sus derivados así como
para combustibles se regirán para su construcción con la norma API 650, API 12F,
API 12D, UL 58, UL1746, UL 142 o equivalentes, donde sean aplicables; deberán
mantenerse herméticamente cerrados, a nivel del suelo y estar aislados mediante un
material impermeable para evitar filtraciones y contaminación del ambiente, y
rodeados de un cubeto técnicamente diseñado para el efecto, con un volumen igual
o mayor al 110% del tanque mayor;
c) Los tanques o recipientes para combustibles deben cumplir con todas las
especificaciones técnicas y de seguridad industrial del Sistema PETROECUADOR,
para evitar evaporación excesiva, contaminación, explosión o derrame de
combustible. Principalmente se cumplirá la norma NFPA-30 o equivalente;
d) Todos los equipos mecánicos tales como tanques de almacenamiento, tuberías de
productos, motores eléctricos y de combustión interna estacionarios así como
compresores, bombas y demás conexiones eléctricas, deben ser conectados a tierra;
e) Los tanques de almacenamiento de petróleo y derivados deberán ser protegidos
contra la corrosión a fin de evitar daños que puedan causar filtraciones de petróleo
o derivados que contaminen el ambiente;
51
f) Los sitios de almacenamiento de combustibles serán ubicados en áreas no
inundables. La instalación de tanques de almacenamiento de combustibles se
realizará en las condiciones de seguridad industrial establecidas reglamentariamente
en cuanto a capacidad y distancias mínimas de centros poblados, escuelas, centros
de salud y demás lugares comunitarios o públicos;
g) Los sitios de almacenamiento de combustibles y/o lubricantes de un volumen
mayor a 700galones deberán tener cunetas con trampas de aceite. En plataformas
off-shore, los tanques de combustibles serán protegidos por bandejas que permitan
la recolección de combustibles derramados y su adecuado tratamiento y
disposición; y,
h) Cuando se helitransporten combustibles, se lo hará con sujeción a las normas de
seguridad OACI.
CAPÍTULO IV
53
CÁPITULO IV
4. LODOS DE FONDO DE TANQUE.
Estos residuales comúnmente llamados lodos, se han convertido en un grave problema
debido a que las regulaciones ambientales existentes los clasifican como un residuo
peligroso, con las correspondientes dificultades en el método de su disposición y
tratamiento, generalmente costosos, sin embargo, mediante apropiados sistemas
tecnológicos, pueden ser convertidos en materiales de valor energético o pueden ser
dispuestos de manera conveniente.
Conociendo la composición de estos lodos que son una mezcla de hidrocarburos,
sólidos agua lo que impide ser directamente utilizado petróleo crudo, por lo que se
requiere la remoción de las porciones significativas de sólidos y agua. Los lodos de
fondo de tanque constan de compuestos orgánicos y compuestos inorgánicos:
Estos sedimentos son residuos que se acumulan en los tanques de almacenamiento de
hidrocarburo por decantación, constan de residuos orgánicos como la parafina y los
asfáltenos, que son hidrocarburos saturados con elevado peso molecular, característica
que la hace de poca afinidad, o sea, que no son solubles ni dispensables por la mayoría
54
de los hidrocarburos crudos, y son resistentes al ataque de ácidos, bases, y agentes
oxidantes. Estos depósitos consisten de mezcla de hidrocarburos de cadenas largas
ramificadas, resina y materiales asfaltémonos de naturaleza indeterminada. Se acumulan
en tuberías de producción, líneas superficiales de flujo y otros equipos de producción y
almacenamiento. Su consistencia baria entre blandos y pegajosos a duros y quebradizos,
de color negro, aunque a veces se observa de colores más claros. Ocasionalmente
también podemos encontrar residuos vegetales.
En cuanto a los residuos inorgánicos tenemos los carbonatos, comúnmente conocidos
como escala (incrustaciones). Los depósitos de incrustaciones no solamente es
superficial ya que tales incrustaciones se forman en la tubería de producción, cabezal de
los pozos, y líneas de flujo; sino que el problema es también en el fondo del pozo. Estos
sedimentos suelen presentarse duras y finas por lo que puede reducir considerablemente
el diámetro interior de las tuberías de producción, los principales componentes de las
incrustaciones en el campo petrolero son los depósitos de Carbonato de calcio (CaCO3),
sulfato de calcio(caso4), sulfato de bario(baso4). Estas acumulaciones de sedimentos se
forman principalmente por el cambio de condiciones, durante la producción o inyección
de fluidos en el pozo, en la presión o temperatura o por mezcla de distintas salmeras.
A mas de estas tres mencionadas anteriormente la composición química de los depósitos
de incrustaciones pueden depender de otras combinaciones posibles como: cloruro de
sodio (NaCl), sulfato de estroncio (SrSO4), varios compuestos de hierro como:
55
Carbonato de hierro (FeCO3), sulfato de hierro (FeSO4), sulfuro de hierro (FeS), oxido
de hierro (Fe2O3) y numerosos silicatos con formulas químicas variadas (denominados
incrustaciones de sulfatos y carbonatos). Las incrustaciones de hierro generalmente son
productos de derivados de la corrosión. Principalmente se encuentra agua y arena.
Figura. 19. Lodos de fondo de tanque.
Fuente: Termopichincha.
Elaborado por: Darwin Marín T.
56
Los hidrocarburos acumulados en el fondo de estos tanques sufren un envejecimiento
que es gobernado por tres tipos de procesos:
Físicos, tales como evaporación, disolución y emulsificación.
Químicos, como oxidación química o fotoquímica.
Biológicos, como la degradación aeróbica y anaeróbica.
Dichos procesos alteran algunas de las propiedades de los hidrocarburos presentes en
estos residuales tales como la densidad, viscosidad y el contenido de carbón, originando
la precipitación de éstos hacia el fondo de los tanques en los cuales predominan las
fracciones de punto de ebullición superior a 350 ºC. Además, el oxígeno atmosférico
reacciona con los compuestos no saturados dando origen a gomas y ácidos que
coprecipitan con otras impurezas formando emulsiones en el agua. La presencia de
complejos metálicos, nitrógeno, oxígeno y azufre contribuye a esto.
En estos residuales también se encuentran una gran variedad de sólidos tales como
metales pesados, arena, arcilla, productos corrosivos y residuos de catalizadores, lo que
provoca que la carga contaminante que contienen estos desechos sea sustancialmente
elevada. La composición del lodo puede variar significativamente lo cual está en
dependencia del origen de éste, por ejemplo: los lodos acumulados en el fondo de los
tanques de almacenamiento de petróleo, lodos que se encuentran en el fondo del
57
separador API, y los lodos acumulados en el fondo de los tanques de separación por
flotación inducida (IAF: Induced Air Flotation). En la composición de estos lodos varía
fundamentalmente el contenido de agua e hidrocarburos más que el contenido de sólidos
(Clements, et al., 1978). Podemos citar algunas composiciones reportadas para estos
lodos petrolizados: 90 % de hidrocarburos, 5 % agua y 5 % sólidos, aunque otros
presentan composiciones de 20 % hidrocarburos, 50 % de sólidos, y la composición de
agua no es limitada aunque tiene un límite práctico de 75 % (Jonson, Jr. et al., 1993).
4.1.TRATAMIENTO DE LODOS DE FONDO DE TANQUE.
A continuación se definirán brevemente algunos métodos para la disposición final de los
lodos de fondo de tanque más conocidas, que son:
4.1.1. COPROCESAMIENTO.
Consiste en utilizar estos lodos sin alterar sus características (sin tratamiento alguno)
para emplearlo como combustible, por ejemplo la empresa HOLCIM elabora el cemento
empleando como combustible estos lodos para así ejecutar sus procesos.
58
Figura. 20. Coprocesamiento.
Fuente: Guía para el Co-Procesamiento de Residuos en la Producción de Cemento. Cooperación Público-
Privada GTZ-Holcim.
Elaborado por: Darwin Marín T.
La naturaleza del proceso de producción del cemento hace posible proveer una solución
ambientalmente segura y económicamente viable para la disposición final de residuos
industriales, debido a las altas temperaturas (entre 900ºC y 2000ºC), el prolongado
tiempo de residencia y la elevada turbulencia a los que están sometidos los materiales.
Esta solución ambiental es el co-procesamiento.
El co-procesar es el hecho de ingresar al horno cementero un residuo para su
disposición final y segura, de tal forma que no se generen nuevos residuos en el
proceso. Se denomina co-procesamiento porque es un proceso simultáneo a la
producción de clinker.
59
4.1.2. INCINERACIÓN
Es la Incineración controlada de desechos sólidos que en el mayor de los casos son
provenientes de la piscina a tratar que se llevará a cabo en incineradores con
sobreoxigenación que garanticen una combustión completa previa autorización de la
Subsecretaría de Protección Ambiental, y controlando las emisiones a la atmósfera
conforme a los valores máximos referenciales establecidos en la Tabla No. 3 del Anexo
2 del Reglamento Ambiental para las Operaciones Hidrocarburíferas en el Ecuador
(RAOHE). La misma que prohíbe la incineración abierta y no controlada de dichos
Desechos, siendo esta una de las formas más practicadas, pero no obstante afecta al
medio ambiente y sin obtener provecho al mismo.
60
Tabla.1. Tabla No. 3 del Anexo 2 del Reglamento Ambiental para las Operaciones
Hidrocarburíferas en el Ecuador: Valores máximos referenciales para emisiones a la
atmósfera.
hasta 31.12.2002 a partir 1.1.2003
Material particulado MP mg/m3 200 100
Óxidos de azufre SO2 mg/m3 2000 1000
Óxidos de nitrógeno NO2 mg/m3 500 460
(NOx)
Óxidos de Carbono CO mg/m3 350 180
Compuestos Orgánicos
Volátiles (COV)C mg/m
3 70 35
Hidrocarburos
Aromáticos Policíclicos
(HAPs)
C mg/m3 0.01 0.01
Parámetro Expresado en Unidad1)
Valor máximo referencial
1) Miligramos por metro cúbico seco de gas de salida a 25°C y 101.3 kpa (presión atmosférica) y 11% de
oxígeno.
Fuente: Reglamento Sustitutivo del Reglamento Ambiental para las Operaciones Hidrocarburíferas en el
Ecuador, (RAOHE).
Elaborado por: Darwin Marín T.
4.1.3. BIORREMEDIACIÓN.
Se define como biorremediación a cualquier proceso que utilice microorganismos,
hongos, plantas o las enzimas derivadas de ellos para retornar un medio ambiente
alterado por contaminantes a su condición natural. La biorremediación puede ser
empleada para atacar contaminantes específicos del suelo, por ejemplo la degradación
de compuestos de hídrocarburos. Un ejemplo de un tratamiento más generalizado es el
de la limpieza de derrames de petróleo por medio de la adición de fertilizantes con
61
nitratos o sulfatos para estimular la reproducción de microorganismos nativas o en
algunos casos exógenos y de esta forma facilitar la descomposición del petróleo crudo.
La gran mayoría de las sustancias químicas contaminantes de la industria petrolera
pueden ser degradadas por los microorganismos. Esto se produce mediante la
combinación de procesos metabólicos donde se obtiene una degradación parcial de estos
contaminantes, o mediante la utilización de estas sustancias como sustratos de
crecimiento por los microorganismos, produciéndose al menos la mineralización de
parte de la molécula. De esta forma, con la estimulación del crecimiento microbiano in
situ, puede obtenerse la destrucción o conversión de estos contaminantes en productos
menos dañinos. Este procedimiento conocido como biorremediación, necesita la
presencia de determinados compuestos para lograr el crecimiento microbiano, como
nutrientes, y donantes de electrones y/o aceptores de electrones.
Mientras los microorganismos aerobios utilizan reacciones oxidativas para la
transformación de estas sustancias, los anaerobios utilizan reacciones de tipo reductivas.
Para enfrentar este problema se recomienda la biorremediación con levaduras, que es la
propuesta diseñada ya que emplea el tratamiento biológico por que se escogen las
levaduras existentes en el mismo lodo, siendo esta la manera más amigable con el
medio porque no altera las características del lodo con otros productos o sistema de
62
remediación, pero los costos son más elevados por el tiempo de remediación que son
más largos, algunos tipos de tratamientos son el landfarming, biopilas, entre otros.
El empleo de nutrientes en la biorremediación ya sea in situ o exsitu puede llegar a ser
una tecnología muy costosa, por lo debe estar avalada por un incremento significativo
en la eficiencia del proceso. Por esta razón, antes de su aplicación práctica deben
realizarse ensayos a nivel de laboratorio (microcosmos), para determinar las
condiciones óptimas para el diseño del sistema tecnológico a gran escala. En estos
experimentos se deben determinar la concentración de nutrientes que posibilite el mayor
incremento en la biodegradación de los contaminantes, la biodegradabilidad los
nutrientes y su toxicidad hacia los microorganismos autóctonos.
En el caso específico de la biorremediación de los lodos petrolizados, después de ser
extraídos de los tanques de almacenamiento mediante una tecnología conveniente, es
montado el sistema de tratamiento que podría incluir un mezclado con la arena,
nutrientes, y agua. En la actualidad se aplican variadas tecnologías para incrementar la
eficiencia de la biorremediación, lo cual depende del tipo de sustancia contaminante, su
concentración, y las condiciones medio ambientales.
63
4.1.4. BIOAUMENTACIÓN.
La Bioaumentación es la aplicación de microorganismos a los sectores donde se realiza
estos tratamientos, para acelerar la descomposición de los contaminantes. A pesar de los
avances que se han obtenido en la utilización de la bioaumentación en el tratamiento en
pequeña escala de lodos activados.
Figura. 21. Bioaumentación de levaduras en tratamiento de microcosmos.
Fuente: EP PETROECUADOR. Sacha Central.
Elaborado por: Darwin Marín T.
64
En la bioaumentación se han utilizado grupos de microorganismos que son aisladas de
los sitios contaminados, pero también se pueden emplear microorganismos que son
modificados genéticamente, y que tienen la capacidad de degradar diferentes
compuestos químicos, pero no es nuestro caso ya que el RAOHE no lo permite.
La adaptación de las levaduras a los compuestos xenobióticos cuando le son transferidos
estos plásmidos por los microorganismos inoculados, se debe a que éstas adquieren
nuevas características genéticas. Esta transferencia puede ocurrir entre diferentes
especies.
Los aspectos principales que determinan la eficacia y el costo de la bioaumentación, son
la naturaleza de los xenobióticos, las condiciones fisicoquímicas, y el potencial
metabólico de la microbiota. El proceso de mineralización de los contaminantes está
precedido por un período de aclimatación, que es el tiempo que transcurre entre la
inoculación y el inicio de la degradación de estos compuestos, donde las bacterias
inducen las enzimas y se producen mutaciones o cambios genéticos.
La adaptación de las levaduras inoculadas es el prerrequisito indispensable para obtener
una actividad degradativa óptima, y en esto puede influenciar el tamaño del inóculo y el
tiempo necesitado por estas especies para su crecimiento. Se han incrementado las
posibilidades de sobrevivencia de estos microorganismos adicionados al suelo, con una
65
etapa de preadaptación en un medio mínimo en condiciones similares a las presentes en
el suelo, en cuanto a concentración y tipo de contaminantes, de tal manera que esto
pudiera evitar los problemas causados por el impacto que se produce al ser cambiado
bruscamente el medio en que viven estos microorganismos.
La utilización como inóculo de los microorganismos autóctonos del suelo contaminado,
tiene la ventaja de que estos ya están adaptados a los contaminantes que van a ser
degradados. Estas especies son cultivadas en un medio de crecimiento donde se utilizan
como substrato los propios hidrocarburos presentes en el suelo, que son extraídos
utilizando un solvente apropiado.
Si comparamos los resultados que se han obtenido en el empleo de la bioaumentación,
con los efectos logrados en el incremento de la biodegradación de los hidrocarburos
utilizando surfactantes y procesos de oxidación, podemos decir que con la introducción
de microorganismos en sistemas de biorremediación in situ, o en reactores de fase
fluidizada, se han reportado resultados muy contradictorios y en muchas ocasiones
negativos. Esto se puede dar a causa de introducir especies foráneas de
microorganismos.
66
Es por esto que de todas las tecnologías anteriormente discutidas, la bioaumentación
con especies foráneas es la que menos se ha utilizado para incrementar la
biorremediación de los contaminantes y no está de acuerdo el RAOHE. Pero si podemos
utilizar la bioaumentación con especies nativas.
4.2. CLASIFICACIÓN BÁSICA DE LEVADURAS:
Cualquiera que sea el sistema de clasificación de los seres vivos es producto de la mente
humana, por lo tanto es seguro que no existe una clasificación perfecta y se modifica
con el tiempo a medida que se profundiza en el conocimiento de los organismos.
Tabla.2. Criterio de Clasificación de Seres Vivos para integrar Cinco Reinos.
Fuente: Cervantes, M., et al., 2009, Biología General, Ed. Patria, México, p. 438.
Elaborado por: Darwin Marín T.
67
La clasificación de las levaduras es compleja, no obstante el desarrollo de nuevas
técnicas basadas en Biología Molecular, ha permitido separar o reagrupar las especies.
Las levaduras pertenecen al Reino Fungí y dentro de él a la división Eumicota que
agrupa a los hongos verdaderos.
4.2.1. MORFOLOGÍA:
Los caracteres morfológicos de las levaduras se determinan mediante su observación
microscópica, la levadura puede ser desde esférica a ovoide, también se diferencian en
cuanto a su tamaño.
4.2.2. REPRODUCCIÓN:
La levadura es un hongo microscópico unicelular que existe alrededor nuestro, en la
tierra, plantas y aire, se reproducen asexualmente por gemación o brotación y
sexualmente mediante ascosporas o basidioesporas. Es importante por su capacidad para
producir la fermentación de hidratos de carbono, generando distintas sustancias como
alcohol en forma de etanol, dióxido de carbono en forma de gas y unas moléculas de
ATP que consumen los propios microorganismos en su metabolismo celular energético
anaeróbico.
68
Las distintas especies de levaduras pueden ser muy diferentes en cuanto a su fisiología,
la mayoría necesitan más humedad para crecer y desarrollarse, la temperatura de
crecimiento de las levaduras es parecida a la de los hongos en general, con una reacción
ácida del medio, crecen mejor en aerobiosis, los azúcares son la fuente energética más
apropiada para las levaduras.
4.2.3. CONDICIONES DE DESARROLLO:
Los procesos de biotransformación de hidrocarburos con lavadura de forma natural son
aquellos que van a reducir la concentración de los contaminantes y entre los que se
encuentran la dilución, dispersión, volatilización, adsorción, biodegradación y aquellas
reacciones químicas que se producen en el suelo o en el agua y que contribuyen de
alguna forma a la disminución de la contaminación.
Para efectos de seguimiento del biotratamiento, los TPH deben ir reduciendo sus
concentraciones a medida que transcurre el tiempo. Si el tratamiento es exitoso, las
fracciones recalcitrantes del crudo van incorporándose al suelo para formar parte de la
materia orgánica del mismo, las fracciones degradables (por biodegradación,
evaporación, fotólisis, etc.) comienzan a transformarse o disminuir. La práctica
demuestra, que al inicio del tratamiento el área presenta tonalidades oscuras y olor
penetrante a crudo. Estas condiciones van cambiando en el tiempo, con la eventual
69
desaparición de los olores y una paulatina atenuación de esos colores, hacia una
tonalidad de colores marrones; ello es una evidencia cualitativa de la incorporación de
nueva materia orgánica al sistema y transformaciones físico-químicas que están
sucediéndose, a partir del hidrocarburo procesado.
En los Lodos de Fondo de Tanque los microorganismos se someten a un fenómeno de
selección natural, mediante el cual sobreviven únicamente aquellos que toleran la
presencia y concentración de los contaminantes. En contaminaciones recientes la
población microbiana puede verse afectada por la presencia de contaminante hasta un
caso extremo donde no queden sobrevivientes.
El laboreo es necesario para airear el suelo y para incorporar el residuo en la matriz del
suelo. Mediante el laboreo se incrementa el contacto entre los microorganismos,
nutrientes y contaminantes, así se mejora la biodegradabilidad, el laboreo y volteo del
suelo también redistribuye los contaminantes, produciendo una mejor homogeneidad en
los niveles de contaminación. El laboreo del suelo debería hacerse regularmente para
facilitar la incorporación del oxígeno a los poros del suelo.
Los sistemas de biorremediación consisten principalmente en el uso de los
microorganismos naturales tales como levaduras, hongos o bacterias existentes en el
70
ambiente para descomponer o degradar sustancias peligrosas, en sustancias menos
tóxicas o bien inocuas para el ambiente y la salud humana.
Estas técnicas biológicas de reducción de hidrocarburos pueden ser de tipo aerobio tales
como los procesos de biorremediación en landfarms o anaerobio mediante sistemas de
compostaje o biopilas.
Degradación aerobia:
Sustrato + O2 biomasa + CO2 + H2O
Degradación anaeróbia:
Sustrato + (NO3-
, SO42-
, Fe3+
, Mn4+
, CO2) Biomasa + CO2 + (N2, Mn2+
, S2+
, Fe2+
, CH4).
http://aguas.igme.es/igme/publica/pdflib15/028.pdf
Estos sistemas de descontaminación se basan en la digestión de las sustancias orgánicas
por los microorganismos, de la cual obtienen la fuente de carbono necesaria para el
crecimiento de sus células y una fuente de energía para llevar a cabo todas las funciones
metabólicas que necesitan sus células para su crecimiento. Para que estos procesos
metabólicos se lleven a cabo, y puedan ser utilizados como una técnica de remediación,
será necesario que existan en el medio unas condiciones químicas y físico-químicas
óptimas.
71
En general, se necesitará la existencia de determinadas poblaciones de microorganismos
autóctonos capaces de utilizar los hidrocarburos como fuente nutricional y de energía. A
su vez, será necesario un determinado número de aceptores de electrones que oxide
mediante enzimas los carbonos procedentes de los hidrocarburos, así como unas
condiciones adecuadas de pH, nutrientes, temperatura, humedad, textura y estructura del
suelo, y concentración de los contaminantes.
Tal como se ha señalado anteriormente para que se produzca un óptimo proceso de
bioremediación, debe haber ciertos parámetros que tienen que cumplir con ciertas
condiciones, tales como concentración de TPH, pH, N, P, K, textura del suelo.
Este estudio está basado en un tiempo de aproximadamente cuatro meses, se realiza tres
repeticiones por cada tratamiento, y se evaluara la disminución de la contaminación
mediante la evaluación de TPH en cada mes, sin embargo no será posible llegar a los
límites permisibles ya que los tratamientos biológicos demandan de largas cantidades de
tiempo hasta poder devolverlo a la naturaleza bajo los límites permisibles según el
Decreto Ejecutivo 1215, Registro Oficial 265 del Reglamento Ambiental para las
Operaciones Hidrocarburíferas en el Ecuador (RAOHE), las mismas que exigen tablas 6
y 7:
72
Tabla. 3. Tabla 6 del RAOHE: Límites permisibles para la identificación y remediación
de suelos contaminados en todas las fases de la industria hidrocarburífera, incluidas las
estaciones de servicios.
Parámetro Expresado en Unidad 1) Uso Agrícola 2) Uso Industrial 3)
Ecosistemas
sensibles 4)
Hidrocarburos totales TPH mg/kg <2500 <4000 <1000
Hidrocarburos aromáticos
policíclicos (HAPs) C mg/kg <2 <5 <1
Cadmio Cd mg/kg <2 <10 <1
Níquel Ni mg/kg <50 <100 <40
Plomo Pb mg/kg <100 <500 <80
1) Expresado en base de sustancia seca (gravimétrico; 105°C, 24 horas).
2) Valores límites permisibles enfocados en la protección de suelos y cultivos.
3) Valores límites permisibles para sitios de uso industrial (construcciones, etc.),
4) Valores límites permisibles enfocados en la protección de ecosistemas sensibles tales como Patrimonio Nacional de Áreas Naturales y otros
identificados en el correspondiente Estudio Ambiental. Fuente: Reglamento Sustitutivo del Reglamento Ambiental para las Operaciones Hidrocarburíferas en el
Ecuador, (RAOHE).
Elaborado por: Darwin Marín T.
73
Tabla. 4. Tabla 7 del RS-RAOHE: Límites permisibles de lixiviados para la disposición
final de lodos y ripios de perforación en superficie.
a) SIN impermeabilización de la base
Parámetro Expresado en Unidad Valor límite
permisible
Potencial hidrógeno pH --- 6<pH<9
Conductividad eléctrica CE μS/cm 4,000
Hidrocarburos totales TPH mg/l <1
Hidrocarburos aromáticos policíclicos
(HAPs)
C mg/l <0.003
Cadmio Cd mg/l <0.05
Cromo total Cr mg/l <1.0
Vanadio V mg/l <0.2
Bario Ba mg/l <5
b) CON impermeabilización de la base
Parámetro Expresado en Unidad Valor límite
permisible
Potencial hidrógeno pH --- 4<pH<12
Conductividad eléctrica CE μS/cm 8,000
Hidrocarburos totales TPH mg/l <50
Hidrocarburos aromáticos policíclicos
(HAPs)
C mg/l <0.005
Cadmio Cd mg/l <0.5
Cromo total Cr mg/l <10.0
Vanadio V mg/l <2
Bario Ba mg/l <10
Fuente: Reglamento Sustitutivo del Reglamento Ambiental para las Operaciones Hidrocarburíferas en el
Ecuador, (RAOHE).
Elaborado por: Darwin Marín T.
Los lodos y ripios de perforación, para su disposición final en superficie tienen que
cumplir con los parámetros y límites permisibles indicados en la tabla, dependiendo de
si el sitio de disposición final cuenta con una impermeabilización de la base o no. El
muestreo se realizará de tal manera que se obtengan muestras compuestas
representativas en función del volumen total dispuesto en el respectivo sitio.
74
Los lodos de decantación procedentes del tratamiento de los fluidos de perforación se
incluirán en el tratamiento y la disposición de los lodos y ripios de perforación. Además
del análisis inicial para la disposición final, se requiere un seguimiento a través de
muestreos y análisis periódicos:
1. a los siete días de la disposición de los lodos y ripios tratados;
2. a los tres meses de la disposición;
3. a los seis meses de la disposición.
El Reglamento Ambiental para las Operaciones Hidrocarburíferas en el Ecuador
(RAOHE) favorece las tecnologías de biorremediación con microorganismos endémicos
del sitio en remediación; no se permite la aplicación de microorganismos genéticamente
modificados.
CAPÍTULO V
76
CÁPITULO V
5. SOLUCIÓN PROPUESTA
Metodología a nivel de microcosmos para el tratamiento de lodos de fondo de tanque
del campo Sacha.
5.1.UNIDAD RESPONSABLE.
Gerencia de Seguridad Salud y Ambiente de EP PETROECUADOR.
Coordinación Sénior de Tecnologías Ambientales.
Centro de Investigaciones de Tecnologías Ambientales.
77
5.2.LOCALIZACIÓN GEOGRÁFICA.
A continuación se presenta la descripción geográfica donde fue realizada la ejecución de
las Pruebas:
Tabla. 5. Descripción geográfica de ejecución de las Pruebas de Tratamiento.
Localización Pruebas de
laboratorio
Pruebas de microcosmos
Lugar: Laboratorio de
Micología del Centro
de Investigaciones de
Tecnologías
Ambientales.
Área de masificación de
Levaduras ubicada en el
campo Sacha.
Ciudad: Joya de los Sachas. Joya de los Sachas.
Provincia: Francisco de Orellana. Francisco de Orellana.
Fuente: Laboratorio CITVAS.
Elaborado por: Darwin Marín T.
5.3.ÁMBITO DE INFLUENCIA.
Las cepas levaduriformes fueron evaluadas en el Centro de Investigaciones de
Tecnologías Ambientales (CITVAS) de la Gerencia de Seguridad Salud y Ambiente de
EP PETROECUADOR donde la metodología a probar será validada a nivel de
microcosmos para tratamiento de lodos contaminados con hídrocarburos provenientes
de la operación hidrocarburífera.
78
Figura. 22. Centro de Investigaciones de Tecnologías Ambientales (CITVAS).
Fuente: GERENCIA DE SEGURIDAD SALUD Y AMBIENTE DE EP PETROECUADOR. Sacha
Central.
Elaborado por: Darwin Marín T.
Los tratamientos se realizan a lodos de fondo de tanque de petróleo crudo de la piscina
impermeable ubicada en la Estación Sacha Norte 2. Dentro de este depósito se han
acumulado aproximadamente 3500 barriles que resultaron de la limpieza de los tanques
de lavado.
79
Figura. 23. Piscina de Lodos de Fondo de Tanque.
Fuente: Rio Napo. Estación Sacha Norte 2.
Elaborado por: Darwin Marín T.
En el Campo Sacha se encuentra operando RIO NAPO que es una Empresa de
Economía Mixta entre EP PETROECUADOR y PDVSA. Dentro de estas instalaciones
existen tanques que por la sedimentación de crudo almacenado tienden a producir
fondos de tanque. En la estación Sacha Norte 2 existe una piscina de acopio casi llena
ante esta problemática se busca validar a nivel de microcosmos.
80
La gran acumulación de estos sedimentos dificulta el proceso de producción por lo cual
es necesaria la gestión de estos residuos para evitar posibles retardos en el tiempo del
procesamiento de crudo.
Estos estudios inician en el Laboratorio de Ciencias Biotecnológicas (LACIB) en la cual
fue donde se empezó con las pruebas, preparaciones y demás afines a estas pruebas de
degradación de TPH. También contamos con el Centro de Investigaciones de
Tecnologías Ambientales (CITVAS) la cual adquirió equipos, materiales y demás
tecnología de punta en la que también se trabajo constantemente. Estos dos laboratorios
se encuentran ubicados en el campo Sacha, pertenecen a la Gerencia de Seguridad,
Salud y Ambiente de EP PETROECUADOR.
81
Figura. 24. Laboratorio de Ciencias Biotecnológicas (LACIB).
Fuente: EP PETROECUADOR. Sacha Central.
Elaborado por: Darwin Marín T.
5.4.SELECCIÓN DE LEVADURAS.
Durante el año 2009. En el Laboratorio de Ciencias Biotecnológicas LACIB se han
aislado e identificado tres cepas levaduriformes procedentes de lodos de fondo de
tanque en medios de cultivo selectivos. Los microorganismos con capacidad de crecer
en el medio selectivo, que utilizan como fuente de carbono hidrocarburo, son aislados
82
en un ambiente estéril siguiendo técnicas microbiológicas y buenas prácticas de
laboratorio.
Estos microorganismos se identifican a nivel de laboratorio como Levadura 59,
Levadura 69 y Levadura 72. Microorganismos que se elige para evaluar capacidad
degradadora de THP como objetivo de esta Tesis.
5.5.DISEÑO ESTADÍSTICO Y/O EXPERIMENTAL
Se realiza una curva de crecimiento basado en el siguiente diseño, siendo tres
repeticiones por cada tratamiento, con un total de dieciocho tratamientos:
Tabla. 6. Diseño de los Tratamientos en Microcosmos.
Nº LODOS NUTRIENTES
POOL
DE
LEVADURAS
LEV
59
LEV
69
LEV
72 AIRE
TRATAMIENTO
1 + + +
+
TRATAMIENTO
2 + +
+
+
TRATAMIENTO
3 + +
+
+
TRATAMIENTO
4 + +
+ +
TRATAMIENTO
5 + +
+
TRATAMIENTO
6 +
+
Ensayo a escala de microcosmos: Nº de tratamientos x N° de repeticiones (N° de esporas presentes en el
producto a aplicar vs % de degradación).
Fuente: Ing. Daniel Hidalgo L. y Mcr. Pamela Apolo.
Elaborado por: Darwin Marín T.
83
5.6.CURVAS DE CRECIMIENTOS DE LEVADURAS
Es el monitoreo de la evolución de cada una de las levaduras por separado y un Pool en
su medio nutritivo; Se realizó en intervalos de tiempo de 3 horas hasta completar las 24
horas (desde T0 hasta T8) y de allí se monitorea a las 48 horas (T9), obteniendo un total
de 10 muestras simples tomando en cuenta desde la muestra inicial hasta la nueve; para
de allí realizar la siembra de cada una de las levaduras en algunas cajas petri
dependiendo de la dilución.
Tabla. 7.Monitoreo de Crecimiento de Levaduras a determinados tiempos para Realizar
Cuerva de Crecimiento.
Tiempo Horas
T0 19:00 .10-1
.10-2
.10-3
.10-4
T1 22:00 .10-1
.10-2
.10-3
.10-4
T2 1:00 .10-2
.10-3
.10-4
.10-5
T3 4:00 .10-2
.10-3
.10-4
.10-5
T4 7:00 .10-3
.10-4
.10-5
.10-6
T5 10:00 .10-3
.10-4
.10-5
.10-6
T6 13:00 .10-4
.10-5
.10-6
.10-7
T7 16:00 .10-5
.10-6
.10-7
.10-8
T8 19:00 .10-6
.10-7
.10-8
.10-9
T9 19:00 .10-6
.10-7
.10-8
.10-9
Dilución
Fuente: Resultados de Laboratorio CITVAS-Mcr. Vanessa Estrella.
Elaborado por: Darwin Marín T.
84
Luego de 24 horas de incubación, una vez ya visibles las colonias de levaduras se
seleccionan la más adecuada del lote de las cajas petri para realizar el recuento de
colonias y finalmente realizar la curva de crecimiento de nuestras levaduras. Esto se
realiza introduciendo la información del recuento a una hoja de cálculo de Excel (Anexo
2).De esta manera obtenemos las curvas de crecimiento de las levaduras como se
muestran a continuación:
Figura. 8a. Curvas de Crecimiento de Levadura 59.
Fuente: Resultados de Laboratorio CITVAS-Mcr. Vanessa Estrella.
Elaborado por: Darwin Marín T.
Luego del monitoreo de incubación durante cuarenta y ocho horas se realiza el conteo
de las unidades formadoras de colonias por mililitro de las cajas petri. Lo que tenemos
como resultado es que el tiempo de mayor degradabilidad de hídrocarburo que tienen
las levaduras 59 es en un rango entre diez y seis a diez y ocho horas. Tiempo el cual se
0,0E+005,0E+061,0E+071,5E+072,0E+072,5E+073,0E+07
T0 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9
19H00 22H00 01H00 04H00 07H00 10H00 13H00 16H00 19H00 19H00
0 3 6 9 12 15 18 21 24 48
CURVA DE CRECIMIENTO LEVADURA 59 RECUENTO (UFC/ml)
CURVA DE CRECIMIENTO LEVADURA 59 RECUENTO (UFC/ml)
85
realizara la incubación para obtener los inóculos en su etapa máxima de degradabilidad,
este inoculo se dosificara 40 mL. por cada bache a cada uno de los tres repeticiones de
los tratamientos del microcosmos.
Figura. 8b. Curvas de Crecimiento de Levadura 69.
Fuente: Resultados de Laboratorio CITVAS-Mcr. Vanessa Estrella.
Elaborado por: Darwin Marín T.
Luego del monitoreo de incubación durante cuarenta y ocho horas se realiza el conteo
de las unidades formadoras de colonias por mililitro de las cajas petri. Lo que tenemos
como resultado es que el tiempo de mayor degradabilidad de hídrocarburo que tienen
las levaduras 69 es en un rango entre veinte y dos a veinte y tres horas. Tiempo el cual
se realizara la incubación para obtener los inóculos en su etapa máxima de
degradabilidad, este inoculo se dosificara 40 mL. por cada bache a cada uno de los tres
repeticiones de tratamientos del microcosmos.
0,0E+001,0E+072,0E+073,0E+074,0E+075,0E+076,0E+077,0E+078,0E+07
T0 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9
19H00 22H00 01H00 04H00 07H00 10H00 13H00 16H00 19H00 19H00
0 3 6 9 12 15 18 21 24 48
CURVA DE CRECIMIENTO LEVADURA 69 RECUENTO (UFC/ml)
CURVA DE CRECIMIENTO LEVADURA 69 RECUENTO (UFC/ml)
86
Figura. 8c. Curvas de Crecimiento de Levadura 72.
Fuente: Resultados de Laboratorio CITVAS-Mcr. Vanessa Estrella.
Elaborado por: Darwin Marín T.
Luego del monitoreo de incubación durante cuarenta y ocho horas se realiza el conteo
de las unidades formadoras de colonias por mililitro de las cajas petri. Lo que tenemos
como resultado es que el tiempo de mayor degradabilidad de hídrocarburo que tienen
las levaduras 72 es en un rango entre veinte y dos a veinte y tres horas. Tiempo el cual
se realizara la incubación para obtener los inóculos en su etapa máxima de
degradabilidad, este inoculo se dosificara 40 mL. por cada bache a cada uno de los tres
repeticiones de tratamientos del microcosmos.
0,0E+00
2,0E+06
4,0E+06
6,0E+06
8,0E+06
1,0E+07
T0 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9
19H00 22H00 01H00 04H00 07H00 10H00 13H00 16H00 19H00 19H00
0 3 6 9 12 15 18 21 24 48
CURVA DE CRECIMIENTO LEVADURA 72 RECUENTO (UFC/ml)
CURVA DE CRECIMIENTO LEVADURA 72 RECUENTO (UFC/ml)
87
Figura. 8d. Curvas de Crecimiento de Levadura Pool.
Fuente: Resultados de Laboratorio CITVAS-Mcr. Vanessa Estrella.
Elaborado por: Darwin Marín T.
Luego del monitoreo de incubación durante cuarenta y ocho horas se realiza el conteo
de las unidades formadoras de colonias por mililitro de las cajas petri. Lo que tenemos
como resultado es que el tiempo de mayor degradabilidad de hídrocarburo que tienen
las levaduras Pool es en un rango entre veinte a veinte y un horas. Tiempo el cual se
realizara la incubación para obtener los inóculos en su etapa máxima de degradabilidad,
este inoculo se dosificara 40 mL. por cada bache a cada uno de los tres repeticiones de
tratamientos del microcosmos.
Teniendo como resultado de las curvas estas horas donde el índice de degradabilidad es
mayor a causa de su Bioaumentación. Por lo que es factible utilizar este rango de horas
para cada una de las levaduras.
0,0E+00
1,0E+072,0E+07
3,0E+074,0E+07
5,0E+07
6,0E+07
T0 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9
19H00 22H00 01H00 04H00 07H00 10H00 13H00 16H00 19H00 19H00
0 3 6 9 12 15 18 21 24 48
CURVA DE CRECIMIENTO LEVADURA POOL RECUENTO (UFC/ml)
CURVA DE CRECIMIENTO LEVADURA POOL RECUENTO (UFC/ml)
88
Tabla. 9. Fase Exponencial de Crecimiento de las Levaduras por Separado y del Pool.
LEVADURA FASE EXPONENCIAL
LEV-59 16-17 Horas
LEV-69 21-23 Horas
LEV-72 22-23 Horas
POOL 20-21 Horas Fuente: Resultados de Laboratorio CITVAS-Mcr. Vanessa Estrella.
Elaborado por: Darwin Marín T.
5.7.METODOLOGÍA.
La descontaminación de suelos se realiza siguiendo un proceso metodológico y
secuencial, el objetivo es que los sedimentos sean tratados con microorganismos nativos
para evitar desequilibrios en la dinámica del medio o cualquier riesgo de posibles
impactos negativos derivados de ésta actividad, por esto trabajaremos con
microorganismos procedentes del estos mismos sedimentos, en este caso levaduras
degradadoras de TPH propios de los lodos.
Realización de muestreo en dos baldes cada uno de 5 galones con lodos de fondo de
tanque de la piscina de acopio de la Estación Sacha Norte 2 para montar las pruebas.
Una vez homogenizada estos sedimentos se extrae una muestra para enviar a un
laboratorio ambiental quienes realizaran los análisis de los parámetros iníciales con los
que empezamos a trabajar en la biodegradación de los TPH (Ver Anexo 3).
89
Figura. 25. Baldes con Lodos de Fondo de Tanque.
Fuente: GERENCIA DE SEGURIDAD SALUD Y AMBIENTE DE EP PETROECUADOR. Sacha
Central.
Elaborado por: Darwin Marín T.
5.8.ESTABLECIMIENTO DE MICROCOSMOS.
Se selecciona un sitio adecuado para establecer los tratamientos a nivel de
microcosmos, esta consta de repisas y estructura necesaria para llevar a cabo una serie
de pruebas en microcosmos. En donde se colocan 18 bandejas cada una con su
respectiva etiqueta para su identificación tomando en cuenta que son tres repeticiones de
cada una.
90
La identificación de las bandejas con lodos de fondo de tanque son: LEV-59.1, LEV-
59.2, LEV-59.3, LEV-69.1, LEV-69.2, LEV-69.3, LEV-72.1, LEV-72.2, LEV-72.3,
POOL.1, POOL.2, POOL.3, BLANCO.1, BLANCO.2, BLANCO.3, BLANCO
SIMPLE.1, BLANCO SIMPLE.2 y BLANCO SIMPLE.3. Las mismos que van del 1 al
3 por el hecho de existir tres repeticiones de cada uno dando total dieciocho bandejas.
Figura. 26. Tratamiento en Microcosmos de Lodos de Fondo de Tanque.
Fuente: GERENCIA DE SEGURIDAD SALUD Y AMBIENTE DE EP PETROECUADOR. Sacha
Central.
Elaborado por: Darwin Marín T.
91
En cada una de las bandejas se coloca aproximadamente 2,26 Kg. de este lodo. Una vez
obtenidos los resultados de laboratorio (Anexo 3), se realiza los cálculos necesarios para
agregar nutrientes como urea y fosfato. Al añadir urea estamos agregando nitrógeno,
con el fosfato en cambio proporciona en mayor cantidad fosforo y en menor cantidad
nitrógeno (Anexo 7).
En proporción 100:10:1 en relación a carbono, nitrógeno y fosforo; Por lo que se realiza
los cálculos respectivos para bioestimulación de los tratamientos 1, 2, 3, 4 y 5; Sin
incluir al tratamiento 6 ya que este es el blanco simple por lo tanto solo se le dio
únicamente aireación manual. El tratamiento 5 solo se le agrego nutrientes más
agitación manual, sin adición de inoculo.
De acuerdo a los cálculos utilizara el total de 145.57 gr. de urea más 15,28 gr. de
fosforo, cantidades se agregan cada semana hasta completar las primeras cuatro
semanas. Para una mejor dosificación de estos nutrientes se los disuelve en agua
destilada para un mejor aprovechamiento de sus propiedades a favor de las levaduras.
92
5.9.PREPARACIÓN DE LOS INÓCULOS.
Las cepas levaduriformes fueron reactivadas por los profesionales de CITVAS. Luego
fueron incubadas tanto en caldo nutritivo como también en medio mineral (Anexo 1).
Figura. 27. Tratamiento en Microcosmos de Lodos de Fondo de Tanque.
Fuente: GERENCIA DE SEGURIDAD SALUD Y AMBIENTE DE EP PETROECUADOR. Sacha
Central.
Elaborado por: Darwin Marín T.
93
En cuanto a la bioaumentación, esto se realiza diariamente por un mes y consiste en
agregar 40 mL. de inoculo diario más agitación manual a cada una de las bandejas sin
incluir a las bandeja del tratamiento 5 y 6. Por lo que es necesario estar inoculando 500
mL.de cada una de las levaduras cada cuatro días (LEV 59, LEV 69, LEV 72 y POOL).
Para ello se realiza la preparación de inoculo levaduriforme según los resultados
obtenidos en los recuentos poblacionales para la Inoculación en microcosmos según la
población y cantidad calculada. En este periodo de tiempo podemos notar que el
volumen de las bandejas a aumentado casi hasta el desborde, situación que complica la
mezcla y adición de inoculo, también se nota que se ha separado una gran cantidad de
hidrocarburo que se encuentra en gran cantidad en la fase superior de este contenido. La
misma que procedemos a retirarla mediante desbordación del líquido superior que es el
petróleo crudo.
Luego de pasado el mes se realiza la bioaumentación pasando un día por el lapso de dos
meses más. Sin variar el volumen de inoculo adicionado por cada bandeja. Durante este
periodo es necesario estar en constante preparación de inoculo cuando este por agotarse.
Luego de esto ya han pasado aproximadamente tres meses. En este periodo ya se
bioaumenta pasando dos días por un mes más. En las cuales ya se han completado
cuatro meses.
94
Ha sido necesario estar repitiendo el proceso de desnatado del fluido superior de las
bandejas a causa de su gran nivel adquirido durante cuatro veces en total de cada una de
las bandejas que se adiciono inóculo, por que dificulta su mezcla y adición del inoculo
fresco. Se puede observar que a medida que se desnata los sedimentos quedan un poco
más limpios. Por lo que se cree hubiera sido mejor lavar estos lodos antes de aplicar este
sistema de biorremediación.
5.10. ALMACENAMIENTO DE INÓCULOS.
Cada 500 mL.de inoculo de cada levadura que se preparo, se dispensaba en frascos
estériles con 40 mL.lo que hacía necesario en cada dosificación 120 mL.de cada tipo de
inoculo para las tres repeticiones. Una vez llegado el tiempo de inoculación de acuerdo
a la curva realizada, podemos apoyarnos fase exponencial para la inoculación. Estos
inóculos dispensados en frascos estériles y bien etiquetados se guardaban en una
refrigeradora a una temperatura para retardar el tiempo de crecimiento adecuado de la
fase exponencial de acuerdo a la curva de crecimiento de las levaduras. Cada vez que se
dosifico el inoculo se tomaba los tres frascos necesarios de cada tipo de levadura dando
un total de quince frascos de 40 mL.de este contenido, cada uno. Tomando en cuenta
que el tratamiento 5 (Blanco) y 6 (Blanco Simple) no se bioaumento ninguna levadura.
95
5.11. MONITOREO DE DEGRADACIÓN DE TPH.
Los muestreos fueron necesarios para el monitoreo de degradación de TPH por lo que
fue necesario realizar tres repeticiones para lograr un margen de error reducido. Esta
recolección de muestras se realizo cada mes desde la muestra inicial sin tratamiento
hasta culminar los cuatro meses con el enfoque principal de conocer el grado de
descontaminación de TPH. Cuyas muestras debieron ser analizadas por un Laboratorio
Ambiental. Razón por la cual fueron transportadas hasta Lago Agrio para la entrega al
laboratorio de Protección Ambiental (LABPAM), que pertenece a la Gerencia de
Seguridad, Salud y Ambiente de EP-PETROECUADOR.
5.12. RESULTADOS
Una vez culminado el tiempo de ensayo y obtenido todos los Informes del Laboratorio
Ambiental se procede al análisis de los mismos, por lo que se condirá que:
Se redujo la concentración de TPH en los lodos de fondo de tanque utilizando cepas de
levaduras.
96
Se evalúa la capacidad degradadora de hidrocarburo de tres cepas levaduriformes por
separado y de un Pool, mediante el estudio de degradación del hidrocarburo, a través de
la medición de TPH, estipulado en la Tabla No. 6 del RAOHE 1215.
Se realiza el recuento de población levaduriforme a nivel de laboratorio, para obtener
una curva de crecimiento que permita determinar las condiciones de crecimiento de las
cepas y del Pool.
Tabla. 10. Resumen de Informes de Laboratorio.
1 2 3 1 2 3 1 2 3
11/07/2010 TPH mg/Kg
08/10/2010 TPH mg/Kg 325399 370260 335239 340313 311934 271153 194685 246954 273469
09/11/2010 TPH mg/Kg 424122 341682 351266 367359 387961 305792 313167 363250 346478
23/12/2010 TPH mg/Kg 185694 167933 162883 143465 160700 146964 188130 199002 225099
18,49 7,25 16,02 14,75 21,86 32,08 51,23 38,14 31,50
-6,24 14,41 12,01 7,98 2,82 23,40 21,55 9,01 13,21
53,48 57,93 59,20 64,06 59,74 63,19 52,87 50,15 43,61
% Promedio final 56,871 62,331 48,879
1 2 3 1 2 3 1 2 3
08/10/2010 TPH mg/Kg 232496 381862 294917 306791 304781 316150 280316 299037 316049
09/11/2010 TPH mg/Kg 393919 313050 299547 226386 245005 297676 299519 336344 465217
23/12/2010 TPH mg/Kg 265821 282466 174055 225146 137853 290013 228331 185924 396000
41,76 4,34 26,12 23,15 23,65 20,80 29,78 25,09 20,83
1,32 21,58 24,96 43,29 38,63 25,43 24,97 15,75 -16,54
33,41 29,24 56,40 43,60 65,47 27,35 42,80 53,43 0,80
% Promedio final 39,684 45,473 32,344
LEVADURA 72Fecha Parámetro Unidad
LEVADURA 59 LEVADURA 69
% de Degradación
399201
% de Degradación
Fecha Parámetro UnidadPOOL BLANCO BLANCO SIMPLE
Fuente: Laboratorio Ambiental de Protección Ambiental (LABPAM).
Elaborado por: Darwin Marín T.
98
En la tabla de resumen de los informes de laboratorio se puede observar una variación
entre las tres repeticiones de cada tratamiento. Es por eso que a mayor cantidad de
repeticiones menor es el margen de error, por lo que nos podemos basar en un rango
más exacto antes de aplicar este tratamiento a gran escala. De acuerdo a los porcentajes
total degradado podemos especificar el siguiente cuadro:
Tabla. 11. Promedio de TPH Degradado en Tres Meses de los Tratamientos.
LEV-59 LEV-69 LEV-72 POOL BLANCO BLANCO SIMPLE
Pomedio total 56,87% 62,33% 48,88% 39,68% 45,47% 32,34%Fuente: Resultados de Laboratorio LABPAM.
Elaborado por: Darwin Marín T.
Como podemos observar existe un grado de degradabilidad, indicando de mayor a
menor proporción esta la Levadura 69 con 62,33%, Levadura 59 con 56,87%, Levadura
72 con 48,88%, el Blanco con 45, 47%, el Pool con 39,68 % y por último el Blanco
Simple con 32,34%.
Como habíamos comentado anteriormente, este tipo de tratamientos es muy demoroso y
costoso especialmente cuando se lo aplica en grandes escalas, por demanda de gran
cantidad de tiempo empleado en el tratamiento, preparación de inóculos, monitoreo que
son fundamentales para disminuir la concentración de TPH.
99
Se ha comprobado que existe degradabilidad e incluso solamente con los
microorganismos existentes en la misma muestra como en el caso de los blancos,
aunque en menor cantidad, esto se dio a causa de la aireación manual diaria para todas
las muestras.
En el caso del Pool pueda que tal vez las levaduras no tiendan a desarrollarse con la
misma eficiencia que lo hace puras. Pero sin embargo podemos observar que tiene
mayor eficiencia en degradabilidad de TPH que el Blanco Simple y el Blanco que no se
adiciono inoculo alguno solo aireación y en el caso del Blanco este tiene los nutrientes.
Estamos consientes de que se está detallando los resultados de tratamiento en un tiempo
prudente ya que la finalidad fue comprobar la degradación de los TPH. Estos
tratamientos pueden durar mínimo un año.
5.13. ANTECEDENTES (PROYECTOS CULMINADOS).
Muchos otros microorganismos fueron aislados e identificados en Laboratorio de
Ciencias Biotecnológicas LACIB por los profesionales. De igual manera se estudiaron
las tres levaduras procedentes de lodos de fondo de tanque en medios de cultivo
selectivos.
100
5.14. DEFINICIÓN DE VARIABLES.
Ensayos a escala de microcosmos: variables controladas a nivel de laboratorio, se
considerará la relación entre tiempo, degradabilidad y concentración de esporas
presentes en el producto mediante el diseño estadístico aplicado a pruebas piloto que
consiste en probar seis tratamientos de tres repeticiones cada uno.
CAPÍTULO VI
102
CAPÍTULO VI
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.
6.1.CONCLUSIONES.
Los inóculos se relacionan con la curva de crecimiento, según el tiempo en que
las levaduras alcanzan un alto índice de actividad degradadora de hidrocarburo
se las guarda en frascos estériles en una refrigeradora.
El RAOHE favorece las tecnologías de biorremediación con microorganismos
endémicos del sitio en remediación.
Cada frasco contiene 40 mL. de inóculo para agregar en cada una de las tres
repeticiones por lo que se utiliza 120 mL. por cada vez que se inocula los tres
tratamientos de cada levadura.
103
Al agregar los nutrientes diluidos se logra una mejor asimilación de las
levaduras.
La utilización de agua calentada con vapor de la refinería disminuye la
viscosidad de los lodos petrolizados, facilitando su extracción de los tanques de
almacenamiento.
Se logra una extracción adicional de hidrocarburos de los lodos petrolizados
cuando se aplican chorros a presión con determinada relación agua / solvente
(JP-1) y surfactantes para emulsionar los hidrocarburos.
Cuando ocurre un derrame de crudo u otro contaminante en suelo, hay un
desbalance de las relaciones C/N, C/P entre otras. Este exceso de carbono por el
contaminante debe ser contrarrestado con la adición de nutrientes o fertilizantes,
principalmente nitrógeno y fósforo: 100:10:1.
104
6.2.RECOMENDACIONES.
Para realizar tratamiento de sedimentos es aconsejable emplear
acondicionadores para mejorar el drenaje y mantenimiento de humedad se puede
agregar otros materiales como arena, aserrín, paja, cascara de café, cáscara de
nuez, etc.
Antes de proceder un tratamiento se debería emplear un método de lavado para
empezar con menos concentración de hidrocarburos antes de aplicar
biorremediación.
Se recomienda almacenar el inoculo en frascos estériles con proporción de 40
mL. en la refrigeradora para evitar que pase su punto máximo de degradación.
Mientras mayor el número de repeticiones de tratamientos menor es el margen
de error.
Es necesario utilizar antibiótico para evitar posible contaminación con bacterias
en los diferentes inóculos.
105
Se debe utilizar guantes para la manipulación de las diferentes pruebas y ensayos
de laboratorio, para evitar contaminación de los tratamientos o de uno mismo
con microorganismos.
La aireación diaria de los sedimentos contaminados ayudaría a la aceleración de
biodegradación de TPH.
106
GLOSARIO
Aerobio: Organismo que necesita oxígeno para su metabolismo.
Antibiótico: Es una sustancia que puede ser química, producida por un organismo o
derivada sintética que a bajas concentraciones mata o impide el crecimiento de ciertas
clases de microorganismos, en nuestro caso empleamos Amoxicilina para eliminar las
bacterias.
ATP: El trifosfato de adenosina o adenosíntrifosfato (del inglés
AdenosineTriPhosphate) es un nucleótido fundamental en la obtención de energía
celular. La molécula de ATP es responsable de la mayoría de los procesos de
acoplamiento energético en las células
Auditoría ambiental: Análisis, apreciación y verificación de la situación ambiental y
del impacto de una empresa o proyecto determinado sobre el medio ambiente y el
manejo sustentable de los recursos naturales, verificando, además, el cumplimiento de
las leyes y regulaciones ambientales ecuatorianas, y del Plan de Manejo Ambiental.
107
Biodisponibilidad: Capacidad de una sustancia de ser asimilable para un ser vivo.
Biopilas: Se refiere a formar pilas con el suelo contaminado, para estimular la actividad
microbiana, aireando y/o adicionando nutrientes y humedad.
Biorremediación: Proceso de remediar sitios contaminados que aprovecha el potencial
de ciertos microorganismos de degradar y descomponer los contaminantes orgánicos,
optimizando a través de técnicas mecánicas y físico-químicas las condiciones para la
acción microbiológica.
Cajas Petri: es un recipiente de cristal con que tiene una cubierta para tapar el
recipiente.
Catalizador: Se emplea para referirse a cualquier sustancia que acelera el transcurso de
una reacción química, sin intervenir en ella ni como reactivo ni como producto. El
catalizador no provoca la reacción solo afecta la velocidad con que ocurre la misma.
Esto es posible porque los catalizadores disminuyen la energía de activación.
108
CITVAS: Centro de Investigaciones de Tecnologías Ambientales de la Gerencia de
Seguridad Salud y Ambiente de EP PETROECUADOR ubicada en Sacha Central.
Clinker: Caliza cocida. Esa es la definición más exacta de lo que se conoce como
clinker, la principal materia prima de la que se obtiene el cemento. Previamente, el
clinker es sometido a un proceso de cocción, a partir del cual puede ser utilizado por las
industrias que lo someterán a una trituración laboriosa de la que se obtiene el cemento.
CV: Caballos de vapor.
Enzimas: Todas las reacciones que se efectúan en los seres vivos son catalizadas por
enzimas. Estas hacen posible que las reacciones metabólicas se desarrollen a un ritmo
razonable, compatible con la vida.
Exógenas: Que tiene un origen externo, siendo microorganismos introducidas.
Fallas de corte y flexión: Son producidos por una carga uniformemente repartida
ocasionalmente por el peso de las placas del techo, trabes y largueros.
109
Gajos: Cada una de las placas circulares que conforman el tanque esféricos o el techo
del tanque de domo.
HAP: Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos.
In situ: es el lugar donde se encuentra el contaminante y siendo allí mismo donde se
aplique el tratamiento adecuado.
LACIB: Laboratorio de Ciencias Biotecnológicas de la Gerencia de Seguridad Salud y
Ambiente de EP PETROECUADOR ubicada en Sacha Central.
Landfarming: Es una técnica de biorremediación que se utiliza para el tratamiento de
suelos contaminados.
OACI: Organización de Aviación Civil Internacional (inglés: International Civil
Aviation Organization); normas que rigen para el control y seguridad de las operaciones
de navegación aérea.
110
Oxidativas: Se conoce como oxidación a la pérdida de un electrón y el átomo o
molécula que pierde el electrón se ha oxidado. La pérdida de electrones se llama
oxidación porque el oxígeno que atrae con fuerza a los electrones, es la mayoría de las
veces el receptor de los mismos.
Presión Atmosférica: Es la producida por el peso del aire y su valor depende de la
altura del sitio indicado sobre el nivel del mar.
PTR: Planta de tratamiento y recuperación de crudo, agua y sedimentos ubicada un el
Reductivas: Es la ganancia de electrones. La oxidación y la reducción siempre ocurren
simultáneamente, porque el electrón que pierde un átomo es aceptado por otro, que se
ha reducido en el proceso.
Salmeras: Es un subproducto de la extracción de crudo al igual que el gas natural que
fluye a través del pozo. Estas aguas congénitas del crudo contienen una concentración
de sal de entre 10 y 150 g/l (2,2 a 50 libras/barril), además de bicarbonatos, sulfatos,
calcio, magnesio y restos orgánicos.
111
Tanque: Depósito diseñado para almacenar o procesar fluidos, generalmente a presión
atmosférica o presión internas relativamente bajas.
TPH: Hidrocarburos Totales del Petróleo.
Tratamiento en planta: El tratamiento se realiza en una planta de tratamiento de
residuos especiales.
UFC: Unidades Formadoras de Colonias.
Xenobióticos: tienen una estructura química que es poco frecuente en la naturaleza
inexistente debido a que son compuestos sintetizados por el hombre en el laboratorio.
112
BIBLIOGRAFÍA.
CERVANTES, Marta y HERNÁNDEZ, Margarita. Biología General, Sexta edición,
Editorial Patria, México, 2009.
Facultad de Ingeniería–UBA., Técnicas Energéticas-67.56., Tanques de
almacenamiento de hidrocarburos.
Guía para el Co-Procesamiento de Residuos en la Producción de Cemento. Cooperación
Público-Privada GTZ-Holcim.
Procedimiento para la Limpieza de Tanques Destinados al Almacenamiento de
Hidrocarburos. REGISTRO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL. Puente de Invención.
España.
QUIROGA, Kleber; Pruebas, COMPLETACIONES Y REACONDICIONAMIENTO
DE POZOZ PETROLIFEROS, Segunda edición, La Odisea, Ecuador, 1991.
113
Reglamento Sustitutivo del Reglamento Ambiental para las Operaciones
Hidrocarburíferas en el Ecuador, (RAOHE).
NETGRAFÍA:
www.monografias.com/trabajos27/residuos-.shtml
http://www.greenrose.com/eng/eia/2.Introduccion.pdf
http://sisbib.unmsm.edu.pe/bibvirtualdata/tesis/salud/Escalante_G_R/Resumen.pdf
http://es.scribd.com/doc/54218414/Tecnicas-de-Remediacion-Biologic-As
http://www.ingenieria.unam.mx/~jagomezc/materias/ARCHIVOS_CONDUCCION/CA
PITULO%20IV.pdf
http://www.diariosur.es/prensa/20060809/malaga/clinker_20060809.html
ANEXOS
ANEXO 1.COMPOSICIÓN DE MEDIOS DE CULTIVO.
CALDO NUTRITIVO (CN).
REACTIVO CANTIDAD
Agua destilada 100 mL.
Caldo Nutritivo 0,8 gr.
Esterilización a 121 ºC por 20 minutos
CALDO SABOROUD (BHI).
REACTIVO CANTIDAD
Agua destilada 100 mL.
Caldo Saboroud 3,7 gr.
Esterilización a 121 ºC por 20 minutos
AGARSABOROUD (AS).
REACTIVO CANTIDAD
Agua destilada 250 mL.
Agar Saboroud 16,25 gr.
Baco Agar 1,13 gr.
Antibiotico 0,015 gr.
Esterilización a 121 ºC por 20 minutos
AGAR (PDA).
REACTIVO CANTIDAD
Agua destilada 250 mL.
PDA 9,75 gr.
Baco Agar 1,2 gr.
Antibiotico 0,015 gr.
Esterilización a 121 ºC por 20 minutos
MEDIO MINERAL
REACTIVO CANTIDAD
Agua destilada 500 mL.
Cloruro de Sodio 1,2 gr.
Cloruro de Potacio 0,35 gr.
Fosfato de Potacio 1,0 gr.
Sulfato de Magnesio 0,5 gr.
Fosfato Disodico Sodio 1,5 gr.
Nitrato de Amonio 1,0 gr.
Extracto de Levadura 2,0 gr.
Peptona Bacto 1,0 gr.
Lodo de Fondo de Tanque 5 mL.
Antibiotico 0,03 gr.
Esterilización a 121 ºC por 20 minutos
AGUA DE PEPTONADA
REACTIVO CANTIDAD
Agua destilada 100 mL.
Agua de Peptona 1,0 gr.
Tween 80 1,0 mL.
Antibiotico (al enfriarse) 0,06 gr.
Esterilización a 121 ºC por 20 minutos
ANEXO 2A. RECUENTO A DIFERENTES TIEMPOS PARA REALIZAR
CURVAS DE CRECIMIENTO DE LEVADURA 59.
TIEMPO/HORAS HORA TRATAMIENTO RECUENTO (UFC/ml)
0 19H00 T0 6,9E+04
3 22H00 T1 8,7E+04
6 01H00 T2 4,4E+05
9 04H00 T3 1,5E+06
12 07H00 T4 5,6E+06
15 10H00 T5 1,6E+07
18 13H00 T6 2,6E+07
21 16H00 T7 2,3E+07
24 19H00 T8 1,8E+07
48 19H00 T9 9,6E+06
CURVA DE CRECIMIENTO LEVADURA 59
ANEXO 2B. RECUENTO A DIFERENTES TIEMPOS PARA REALIZAR
CURVAS DE CRECIMIENTO DE LEVADURA 69.
TIEMPO/HORAS HORA TRATAMIENTO RECUENTO (UFC/ml)
0 19H00 T0 7,3E+04
3 22H00 T1 1,5E+05
6 01H00 T2 3,0E+06
9 04H00 T3 5,8E+06
12 07H00 T4 1,9E+07
15 10H00 T5 4,6E+07
18 13H00 T6 6,2E+07
21 16H00 T7 6,5E+07
24 19H00 T8 6,8E+07
48 19H00 T9 2,6E+07
CURVA DE CRECIMIENTO LEVADURA 69
ANEXO 2C. RECUENTO A DIFERENTES TIEMPOS PARA REALIZAR
CURVAS DE CRECIMIENTO DE LEVADURA 72.
TIEMPO/HORAS HORA TRATAMIENTO RECUENTO (UFC/ml)
0 19H00 T0 4,4E+03
3 22H00 T1 2,5E+04
6 01H00 T2 3,8E+04
9 04H00 T3 6,3E+04
12 07H00 T4 2,9E+05
15 10H00 T5 3,0E+05
18 13H00 T6 4,3E+05
21 16H00 T7 6,0E+06
24 19H00 T8 9,4E+06
CURVA DE CRECIMIENTO LEVADURA 72
ANEXO 2D. RECUENTO A DIFERENTES TIEMPOS PARA REALIZAR
CURVAS DE CRECIMIENTO DE LEVADURA POOL.
TIEMPO/HORAS HORA TRATAMIENTO RECUENTO (UFC/ml)
0 19H00 T0 7,6E+04
3 22H00 T1 3,5E+05
6 01H00 T2 6,8E+05
9 04H00 T3 5,2E+06
12 07H00 T4 9,7E+06
15 10H00 T5 5,3E+07
18 13H00 T6 4,4E+07
21 16H00 T7 4,1E+07
24 19H00 T8 4,4E+07
48 19H00 T9 3,1E+07
CURVA DE CRECIMIENTO LEVADURA POOL
ANEXO 3A. INFORME DE ENSAYO DE LABPAM. ANÁLISIS DE LA
MUESTRA ANTES DEL TRATAMIENTO.
ANEXO 3B. INFORME DE ENSAYO DE LABPAM. ANÁLISIS DE LA
MUESTRA ANTES DEL TRATAMIENTO.
ANEXO 4A. INFORME DE ENSAYO DE LABPAM. ANÁLISIS DEL PRIMER
MONITOREO DEL TRATAMIENTO.
ANEXO 4B. INFORME DE ENSAYO DE LABPAM. ANÁLISIS DEL PRIMER
MONITOREO DEL TRATAMIENTO.
ANEXO 5. INFORME DE ENSAYO DE LABPAM. ANÁLISIS DEL SEGUNDO
MONITOREO DEL TRATAMIENTO.
ANEXO 6A. INFORME DE ENSAYO DE LABPAM. ANÁLISIS DEL TERCER
MONITOREO DEL TRATAMIENTO.
ANEXO 6B. INFORME DE ENSAYO DE LABPAM. ANÁLISIS DEL TERCER
MONITOREO DEL TRATAMIENTO.
ANEXO 7. CÁLCULOS PARA ADICIONAR NUTRIENTES.
Densidad Volumen Masa
Concentración C N P K Kg/m3 m3 Kg
Relación 100 10 1 1 1130 0,0020007 2,260791
Resultados LABORATORIO mg/Kg (% N) 399201 0,03 3,25
EXISTE Kg (mg P) 0,7039578 0,0006782 7,34757075 0,00
DEBERIA EXISTIR Kg 0,7039578 0,0703958 0,0070396 0,00
FALTA Kg 0,00 0,0669658 0,0070322 0,00
UREA Kg 0,1455778
DAP Kg 0,01528746
0,0020007 1130 399201 1 78
1 1 1000000 100
SUELO
