Descripció del projecte
Antecedents
La conca minera de sal de la comarca del Bages (Catalunya), situada entre Cardona, Súria, Sallent i Balsareny, és un dels jaciments de potassa més important d’Europa que és un dels fertilitzants bàsics en agricultura i un element clau en la indústria química. Als anys 30 del segle XX es va començar a reclamar la construcció d’un col·lector que evités l’abocament dels residus generats a les mines (principalment clorurs de sodi) al riu Llobregat. Aquesta canonada (a partir d’ara Col·lector de Salmorres) no es va fer realitat fins a l’any 1983. La longitud total de la instal·lació supera de llarg els 100 km, i funciona alternant trams en gravetat i trams a pressió. El fet de transportar residus miners a través de canonades de longitud tan elevada fa que la gestió del col·lector sigui força complexa. Problemes relacionats amb fuites o amb la pèrdua de capacitat d’evacuació són habituals, ja sigui per l’oxidació de les juntes, la precipitació de sals, la sedimentació de partícules sòlides o altres possibles causes.
Entre els anys 2014 i 2018 es va desenvolupar dins del programa de Doctorats Industrials de la Generalitat de Catalunya una tesi doctoral (Triadú, 2018) l’objectiu de la qual fou estudiar el comportament hidràulic en una canonada a pressió de les salmorres residuals generades en les mines de sal del Bages, mitjançant la recopilació de dades de cabal, pressió i temperatura d’un flux de salmorra en un medi controlat (laboratori) i en un tram pilot del propi Col·lector de salmorres.
Fruit de la tesi doctoral esmentada s’ha pogut publicar tres articles (Sánchez-Juny et al. (2019a); Sánchez-Juny et al. (2021a) i Sánchez-Juny et al. (2021b)) en revistes internacionals fet que posa de manifest l’interès del treball i la necessitat de continuar aprofundint en ell.
Objectius de la recerca
Es proposen els següents objectius a desenvolupar:
* Desenvolupament, validació i calibració d’un model numèric, com a eina de gestió del col·lector.
El model numèric ha de ser capaç de simular el transport en pressió d’un flux de densitat com són les salmorres. Addicionalment el model contemplarà l’equació de difusió del calor per analitzar, tenint en compte l’equació d’estat del fluid, l’efecte combinat de la temperatura i la densitat de solut en el fluid transportat. Aquest model ha de permetre estudiar les estratègies de manteniment i alternatives existents en quant a rentats o tractaments en cas de localització de precipitats salins, que permetin preveure el mal funcionament o, fins i tot, trencament amb el perjudici que això provocaria al medi ambient.
* Pla de monitorització en temps real del col·lector existent
Inicialment, a nivell de projecte, es seleccionarà un tram pilot del Col·lector de Salmorres, amb l’objectiu de monitoritzar-lo, tant pel que fa a variables hidràuliques (cabal i pressió) com variables de qualitat (salinitat, temperatura, densitat, etc.). Aquestes dades seran clau tant per la calibració i validació del model numèric esmentat en l’objectiu anterior, com per adquirir experiència per la posterior monitorització de la resta del Col·lector de Salmorres.
* Tractament de les dades camp i anàlisi de d’escenaris extrems
Les dades de camp obtingudes en la monitorització del col·lector han de permetre, pel cap baix, el registre d’un any complet. Això permetrà conèixer amb detall les diferències físico-químiques de la salmorra transportada al llarg del temps (per diferències tant de temperatura com de concentració de sal) i com això pot alterar el comportament hidrodinàmic. El tractament d’aquestes dades permetrà la definició d’escenaris que pugui ocasionar situacions extremes en la gestió del col·lector que puguin desembocar en possibles trencaments i/o abocaments al medi.
Referències
Sánchez-Juny, M., Triadú, A., Andreu, A., Bladé, E., 2019. Hydrodynamic Determination of the Kinematic Viscosity of Waste Brines. ACS Omega 4, 20987–20999. https://doi.org/10.1021/acsomega.9b02164
Sánchez-Juny, M., Triadú, A., Arroyo, A., Paterson, A., Andreu, A., Bladé, E., 2021a. Field monitoring of the brine pipeline facility in the central region of Catalonia (Spain). J. Pipeline Syst. Eng. Pract. Forthcommi. https://doi.org/DOI: 10.1061/(ASCE)PS.1949-1204.0000595
Sánchez-Juny, M., Triadú, A., Paterson, A., Bladé, E., 2021b. Determination of Limit Deposition Velocity and Viscosity in Waste Brines Transported in Pipelines. J. Pipeline Syst. Eng. Pract. 12, 1–13. https://doi.org/10.1061/(asce)ps.1949-1204.0000560
Triadú, A., 2018. Estudi de la dinàmica del transport de dilucions salines d’alta concentració en canonades a pressió. Universitat Politècnica de Catalunya – BarcelonaTECH.
