Las pruebas realizadas la semana pasada de una tecnología novedosa que puede acelerar en gran medida la combustión del petróleo crudo que flota en el agua demostraron su potencial para convertirse en una herramienta eficaz para minimizar el impacto ambiental de futuros derrames de petróleo. Llamada la tecnología Reflujo de llamas, desarrollada porInvestigadores de ingeniería de protección contra incendios en el Instituto Politécnico de Worcester WPI con fondos de la Oficina de Seguridad y Control Ambiental BSEE, podrían permitir quemar el petróleo derramado rápidamente mientras producen niveles relativamente bajos de contaminantes del aire.
WPI y BSEE llevaron a cabo las pruebas del Flame Refluxer entre el 13 y el 17 de marzo en la instalación conjunta de pruebas marítimas de la Guardia Costera de los Estados Unidos en Little Sand Island, ubicada en Mobile Bay. WPI es la primera universidad en trabajar en investigación enla instalación desde su reapertura en 2015. Las pruebas incluyeron quemaduras controladas de petróleo en un tanque de prueba especialmente diseñado en la isla.
"La quema in situ se ha utilizado con gran éxito, y nuestro objetivo es apoyar la investigación que hace que un buen método sea aún mejor", dijo Karen Stone, ingeniera de respuesta a derrames de petróleo en BSEE. "Esta investigación y los resultados deEstas pruebas son particularmente emocionantes. Observamos que los incendios más intensos aumentan la cantidad de aceite que se consume, lo que parecen ser emisiones más limpias, y una reducción significativa en los residuos de quemaduras después de la quemadura. Inicialmente teníamos la esperanza de que la tecnología pudiera capturar cualquier residuo restantedespués de la quemadura, pero los fuegos ardieron tan eficientemente que había muy poco que recolectar ".
Cuando el petróleo se derrama en aguas abiertas, quemarlo en su lugar llamado quemado in situ puede ser un método eficaz para eliminar el petróleo antes de que pueda depositarse en la columna de agua y causar daños ecológicos. De hecho, el proyecto de investigación actualse basa, en parte, en la experiencia del desastre de Deepwater Horizon 2010, durante el cual más de 400 quemaduras controladas eliminaron entre 220,000 y 310,000 barriles de petróleo de la superficie del océano.
Si bien esa experiencia demostró el potencial de las quemaduras para convertirse en una herramienta de limpieza efectiva, también dejaron en claro las limitaciones de las técnicas actuales. Por ejemplo, los fuegos de petróleo en aguas abiertas pueden ser difíciles de mantener, producen humo y se vandetrás de un residuo similar al alquitrán que puede dañar la vida marina.El Flame Refluxer está diseñado para superar cada uno de esos problemas.
Según Scott Fields, del Centro de Investigación y Desarrollo de USCG, "la quema in situ ya es un proceso muy exitoso, pero queremos mejorar la calidad del aire para nuestros socorristas que se dedican a la limpieza de derrames de petróleo".
El reflujo de llama consta de bobinas de metal unidas a una manta hecha de lana de cobre intercalada entre dos capas de malla de cobre. La manta está diseñada para colocarse sobre el aceite flotante que se ha recogido con una pluma remolcada por barcos.el aceite se enciende, las bobinas y la manta transmiten calor de las llamas para sobrecalentar el aceite, lo que aumenta su velocidad de combustión y eficiencia. Como resultado, el aceite se quema más completamente. La combustión más completa produce menos emisiones en el aire, y cualquier residuo sólido escapturado por la lana de cobre y mantenido fuera de la columna de agua.
La tecnología fue desarrollada en WPI por un equipo dirigido por Ali Rangwala, profesor de ingeniería de protección contra incendios, como resultado de una investigación financiada por el Departamento del Interior de los EE. UU. Destinada a evaluar la viabilidad del uso de quemaduras in situ para limpiar el petróleoderrames en lugares remotos del Ártico, donde el mal tiempo puede dificultar la movilización rápida de equipos y equipos de limpieza.Cuando las pruebas de laboratorio identificaron los desafíos de encender y mantener incendios de petróleo en hielo y agua fría, Rangwala y su equipo comenzaron a explorarmétodos para hacer que el petróleo sea más fácil de quemar transmitiendo calor de las llamas al petróleo. El reflujo de llama es el producto de esa exploración.
"La tecnología es tan simple que no tiene partes móviles, es económica y mejora significativamente la velocidad de combustión del petróleo. Las pruebas que realizamos en esta instalación única nos permitirán avanzar la tecnología más cerca del despliegue real", dijo Rangwala.
Los prototipos de la tecnología se probaron en el Laboratorio de Ingeniería de Protección contra Incendios de última generación en WPI. Las pruebas en la Instalación Marítima Conjunta de Pruebas utilizaron un prototipo más grande, una manta circular de casi 1,5 metros cuatro pies, ocho pulgadascon hasta 48 bobinas metálicas conectadas. La manta se sumergió en una capa de petróleo crudo flotando en el agua. Se bombeó aceite al aparato de prueba para mantener la capa de aceite a aproximadamente un centímetro 0.4 pulgadas durante cada prueba de 10-20 minutosquemar. Investigaciones anteriores han demostrado que el petróleo crudo se quema con mayor eficacia cuando la capa de petróleo se mantiene entre uno y cuatro centímetros.
Durante las quemaduras de prueba realizadas con y sin el reflujo de llama, los investigadores midieron una serie de parámetros, incluidas las temperaturas por encima del fuego de aceite y la velocidad de flujo del aceite entregado al aparato de prueba, para determinar la eficacia con la que el reflujo de llama transmitía calordesde las llamas hasta el petróleo un proceso conocido como flujo de calor y cómo cambió la velocidad de combustión del petróleo. Una estación de muestreo de aire recolectó las emisiones producidas por el fuego y midió continuamente varios subproductos de la combustión: dióxido de carbono, monóxido de carbono, dióxido de nitrógeno, azufredióxido y material particulado PM2.5 y PM10. La capa de cobre se pesó antes y después de cada prueba para ver qué tan efectivamente atrapaba los residuos de los fuegos de petróleo.
Si bien llevará tiempo analizar el gran volumen de datos recopilados durante las quemaduras de prueba e informar los resultados oficiales, Rangwala dijo que el equipo de investigación realizó varias observaciones que sugirieron que la tecnología Flame Refluxer funcionó como se esperaba ". Donde observamos humo negro espesodurante una prueba de referencia, donde quemamos petróleo crudo sin la manta y las bobinas, cuando el reflujo estaba en uso, el humo era más delgado y gris, a pesar de que se quemaba más petróleo. De hecho, nuestras mediciones muestran que entre cuatro y cinco vecesse quemó tanto aceite por minuto con el reflujo de llama en su lugar. Finalmente, observamos que prácticamente no quedaban residuos después de nuestras quemaduras con el reflujo, una indicación de que promueve una combustión más completa del aceite ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Politécnico de Worcester . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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