Descripción del proyecto
Antecedentes
La cuenca minera de sal de la comarca de El Bages (Cataluña), situada entre Cardona, Súria, Sallent y Balsareny, es uno de los yacimientos de potasa más importante de Europa que es uno de los fertilizantes básicos en agricultura y un elemento clave en la industria química. En los años 30 del siglo XX se comenzó a reclamar la construcción de un colector que evitase el vertido de los residuos generados en las minas (principalmente cloruros de sodio) en el río Llobregat. Esta tubería (a partir de ahora Colector de Salmueras) no se hizo realidad hasta el año 1983. La longitud total de la instalación supera de largo los 100 km, y funciona alternando tramos en gravedad y tramos a presión. El hecho de transportar residuos mineros a través de tuberías de longitud tan elevada hace que la gestión del colector sea bastante compleja. Problemas relacionados con fugas o con la pérdida de capacidad de evacuación son habituales, ya sea por la oxidación de las juntas, la precipitación de sales, la sedimentación de partículas sólidas u otras posibles causas.
Entre los años 2014 y 2018 se desarrolló dentro del programa de Doctorados Industriales de la Generalidad de Cataluña una tesis doctoral (Triadú, 2018) cuyo objetivo fue estudiar el comportamiento hidráulico en una tubería a presión de las salmueras residuales generadas en las minas de sal del Bages, mediante la recopilación de datos de caudal, presión y temperatura de un flujo de salmuera en un medio controlado (laboratorio) y en un tramo piloto del propio Colector de salmueras.
Fruto de la tesis doctoral mencionada se ha podido publicar tres artículos (Sánchez-Juny et al. (2019a); Sánchez-Juny et al. (2021a) y Sánchez-Juny et al. (2021b)) en revistas internacionales lo que pone de manifiesto el interés del trabajo y la necesidad de seguir profundizando en él.
Objetivos de la investigación
Se proponen los siguientes objetivos a desarrollar:
* Desarrollo, validación y calibración de un modelo numérico, como herramienta de gestión del colector.
El modelo numérico debe ser capaz de simular el transporte en presión de un flujo de densidad como son las salmueras. Adicionalmente el modelo contemplará la ecuación de difusión del calor para analizar, teniendo en cuenta la ecuación de estado del fluido, el efecto combinado de la temperatura y la densidad de soluto en el fluido transportado. Este modelo debe permitir estudiar las estrategias de mantenimiento y alternativas existentes en cuanto a lavados o tratamientos en caso de localización de precipitados salinos, que permitan prever el mal funcionamiento o, incluso, ruptura con el perjuicio que ello provocaría al medio ambiente.
* Plan de monitorización en tiempo real del colector existente
Inicialmente, a nivel de proyecto, se seleccionará un tramo piloto del Colector de Salmueras, con el objetivo de monitorizarlo, tanto en cuanto a variables hidráulicas (cabal y presión) como variables de calidad (salinidad, temperatura, densidad, etc.). Estos datos serán clave tanto para la calibración y validación del modelo numérico mencionado en el objetivo anterior, como para adquirir experiencia para la posterior monitorización del resto del Colector de Salmueras.
* Tratamiento de los datos campo y análisis de escenarios extremos
Los datos de campo obtenidos en la monitorización del colector deben permitir, como mínimo, el registro de un año completo. Esto permitirá conocer con detalle las diferencias físico-químicas de la salmuera transportada a lo largo del tiempo (por diferencias tanto de temperatura como de concentración de sal) y cómo esto puede alterar el comportamiento hidrodinámico. El tratamiento de estos datos permitirá la definición de escenarios que pueda ocasionar situaciones extremas en la gestión del colector que puedan desembocar en posibles roturas y/o vertidos al medio.
Referencias
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. Estudio de la dinámica del transporte de diluciones salinas de alta concentración en tuberías a presión. Universidad Politécnica de Cataluña – BarcelonaTECH.
