Procesos de alteracinLas caractersticas fsico y qumicas del petrleo se modifican en cuanto se vierte petrleo en el mar

Procesos de alteracin

Procesos de alteracinDisolucinEvaporacinLa evaporacin es un mecanismo principal de eliminacin del petrleo. La cantidad que se evapora depende del tipo de petrleo, velocidad del viento y temperatura del aguaLos productos refinados como la gasolina se evaporan mucho ms rpidamente que los ms pesados, tal y como indica la tabla.La disolucin comienza de manera inmediata y dura todo el proceso de alteracin de petrleo.Sin embargo, las prdidas del petrleo debido a disolucin son insignificantes comparadas con las debidas a otros mecanismos de alteracin del petrleo (menos del 0.1% de petrleo crudo y un 2% del refinado se disuelven. An as, los componentes del petrleo que se ha disuelto puede resultar ms txicos para el medio ambiente.

EmulsificacinSedimentacinAlteracin del petrleoLa sedimentacin es la adhesin de las partculas de petrleo a las partculas slidas, de tal manera que se puede encontrar en los sedimentos de la columna y del fondo.Zonas de grandes cargas sedimentarias (500 g/m3) mueven el petrleo a travs de la columna del agua en pocas horas.Zonas de baja carga sedimentaria (< 5 g(m3) ocano abierto- el petrleo estar or tiempo en la superficie (Semanas), La emulsin es la entrada de agua en el petrleo lo que da lugar a la llamada emulsin de agua en petrleo o mousse.Una vez que la emulsin se produce, la viscosidad aumenta mucho.Antes de la emulsin el petrleo tiene que haber sufrido cierto grado de alteracin.El resultado de la emulsin agua en petrleo es un aumento del volumen de la mancha. Cuando las emulsiones se mezclan con la arena (costas, fondos) dan lugar a las partculas de alquitrn (tar balls).Otro tipo de emulsin ms difcil de darse es la emulsin de petrleo en agua.

BiodegradacinFotoxidacinProcesos de alteracinLa fotoxidacin es la modificacin de las propiedades fsico-qumicas del petrleo superficial debido a la luz solar.El resultado es un cierto endurecimiento de la superficie de la mancha que hace que la evaporacin disminuya debido a que los componentes ms voltiles no pueden difundirse a travs de dicha superficie.La fotoxidacin incrementa adems la facilidad de emulsin de la mancha.La biodegradacin da lugar a la eliminacin definitiva de la mancha gracias a la accin microbiana.La velocidad de degradacin depende de las propiedades del agua y del petrleo, aparte de la actividad microbiana.

Transporte horizontalLos procesos fsicos que transportan petrleo en el agua son adveccin, difusin turbulenta y dispersin por cizallaAdveccin se debe a las corrientes en general (mareas, viento y oleaje) y al arrastre directo del viento sobre la mancha.Difusin turbulenta y dispersin dan lugar a la expansin de la mancha.

Transporte verticalAdveccin dada por la velocidad de ascenso del petrleo debido a su diferencia de densidad con el agua y entrada del petrleo en la columna debido al oleaje rompienteDifusin turbulenta vertical que da como resultado una expansin verticalDispersin mecnica por oleaje rompienteAdveccin por diferencia de densidadDifusin turbulentaMovimiento resultante

Transporte verticalExpansin por Difusin turbulenta verticalAdveccin por velocidad de flotabilidadLos coeficientes de la difusin turbulenta vertical es varios rdenes de magnitud inferior a los coeficientes de difusin turbulenta horizontaldonde y son las densidades del petrleo y del agua, respectivamente.

Dispersin mecnica por oleaje rompienteTransporte verticalEl oleaje que rompe sobre la mancha lo que hace es romper la mancha y formar partculas (oil droplets) que introduce en la columna de agua.Las partculas que forma son de diferentes tamao, con rangos que van desde los 50 micrones a superiores a 10000 micrones. Estas partculas de petrleo tienen una dinmica diferente al petrleo superficial: las partculas ms pequeas permanecern en la columna de agua debido a la turbulencia vertical, mientras que las mayores volvern a superficie para unirse a la mancha original de la que proceden o formar una nueva mancha.La dispersin mecnica es necesaria para la dispersin por cizalla cuando se trata de superficie ocenica sin cizalla importante en la horizontal.

Transporte horizontalExpansin por propiedades fsico-qumicasLa expnsin de la mancha por propiedades fsico-qumicas se formul por Fay (1969) que distingui tres fases en la expansin: gravedad-incercial, gravedad-viscosidad y tensin superficial-viscosidad. Este proceso no dura ms de una hora.Expansin por Difusin turbulenta horizontalLa expansin de la mancha por difusin turbulenta horizontal es mucho mayor que la vertical. El coeficiente horizontal de difusin va desde los 100 hasta los 1000000 cm2/s.Expansin por dispersin por cizallaUna vez que el oleaje acta sobre la mancha, se va a iniciar la expansin debida a la dispersin por cizalla. El resultado final de este tipo de expansin es una mancha tipo cometa, con una mayor cantidad de petrleo en la cabeza de la mancha y una menor cantidad de petrleo en la cola.

Transporte horizontalArrastre de la mancha por el vientoLos vientos afectan a la trayectoria de la mancha de tres formas principales: en la alteracin del petrleo, en producir corrientes, en el transporte directo de la manchaEl viento arrastra la mancha dndole una velocidad que va del 0% al 10% de su velocidad, y con un ngulo menor de 10.Adveccin debida al viento

Transporte horizontalCorrientesLas corrientes debidas a la circulacin ocenica transportan el petrleo durante miles de kilmetros en perodos que van desde los meses a los aos.Las corrientes costeras lo transporta durante cientos de kilmetros durante semanas.La circulacin estuarina lo transporta durante decenas de kilmetros en das.Los ros lo transportan durante decenas de kilmetros en horas a das.

Corrientes: mareaTransporte: corrientesExisten zonas en donde el petrleo se acumula y son las zonas de convergencia mareal, que se originan cuando las marea baja. Como tiene que pasar a zonas ms como se tiene que conservar la masa, la velocidad superficial disminuye.Los vientos fuertes rompen estas zonas de convergencia.

Corrientes: mareaTransporte horizontalTidal excursion nos d una estimacin de si el petrleo entrar en un estuario o baha ya que es el espacio que recorre una partcula de agua desde la marea baja a la alta y viceversa.La tidal excursion depende de la batimetra, de tal manera que cuando es un rea ancha y con batimetra simple, la influencia de la marea disminuye mucho mas rpidamente que si se tratan de canales estrechos y largos.

Corrientes: mareaPetrleo atrapado en los sedimentosEl petrleo va saliendo en esta parte de la playaTransporte horizontal

Transporte horizontal y verticalCorrientes: Circulacin de LangmuirLa circulacin de Langmuir es el resultado de la interaccin entre las corrientes superficiales inducidas por el viento y el oleaje. Aparece cuando el viento es igual superior a 1.5 m/s (aunque tambin se da cuando no hay viento).El resultado de la circulacin de Langmuir es la ruptura de la mancha y su intrusin en forma de partculas en la columna, que despus vuelven a subir a superficie para formar los windrows o streaks.Es un proceso poco documentado, aunque se puede decir de l lo siguiente:Los windrows o streaks duran entre 5 y 30 minutos para desaparecer y volver a formarse.La corriente superficial de los windrows puede llegar a ser 5,5% la velocidad del vientoLa velocidad vertical en las zonas de convergencia va desde 5 cm/s a 20 cm/s

Transporte: corrientesCorrientes: LongshoreEl petrleo se acerca a zonas costeras (nearshore) utilizando las corrientes Longshore.Estas corrientes se forman cuando el oleaje se aproxima formando un ngulo con la costa y la batimetra es suave.La velocidad y la direccin de la corriente longshore aumenta con la altura de ola y con el ngulo del frente.Con velocidad adecuada, la corriente puede dar lugar a una rip current lo que permite el retorno del petrleo al mar abierto..

Dispersin por cizallaTransporte horizontal

Anlisis de la trayectoria

Modelos de transporteDiscretizacin de la ecuacin de transporte para una partculaEs la difusin turbulenta es un nmero aleatorio que va desde hasta es la posicin que ocupa la partcula en el tiempo es la posicin que ocupa una partcula en el tiempo

es la velocidad de la partcula y por el intervalo temporal definido como .Velocidad de la partcula es el factor que va desde 0% hasta un 10% (Ozmidov,1990).

Modelos de transporteResultado para el modeloPara el eje :

Para el eje Y en el eje vertical:

Siendo la velocidad Terminal de las partculas que pertenecen al intervalo de tamao.

Modelos de transporteDatos de entrada al modelo