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Aplicación del software CETAGUA para la optimización del
tratamiento de fluido de perforación, Oriente Ecuatoriano
CETAGUA software application for the
optimization of drilling fluid
treatment, Oriente Ecuatoriano
Aplicação de software CETAGUA para a otimização do tratamento de
fluidos de perfuração, Oriente Equatoriano
Duran Mera
,
Bryan Esteven
Universidad Estatal Peninsula
de Santa Elena
bryan.duranmera5787@upse.edu.ec
https://orcid.org/0000
-
0002
-
2532
-
3928
Tenicota García
,
Alex Giovanny
Universidad Estatal Peninsula de Santa Elena
atenicota@upse.edu.ec
https://orcid.org/0000
-
0002
-
0707
-
7698
DOI /
URL:
https://doi.org/10.55813/gaea/ccri/v5/n2/590
Como citar:
Duran Mera, B. E., & Tenicota García, A. G. (2024). Aplicación del software CETAGUA para
la optimización del tratamiento de fluido de perforación, Oriente Ecuatoriano. Código
Científico Revista De Investigación, 5(2), 1398
–
1416.
https://doi.org/10.55813/gaea/ccri/v5/n2/590
.
Recibido:
25
/
1
1
/
202
4
Aceptado:
13
/
1
2
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202
4
Publicado:
3
1
/
12
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Resumen
El presente estudio evaluó la efectividad del software CETAGUA en la optimización del
tratamiento de fluidos de perforación en los pozos petroleros del Bloque 58 en Sucumbíos,
Ecuador. Se compararon cuatro tratamientos: uno testigo mediante la prueba de ja
rras y tres
calibraciones del software CETAGUA (75%, 50%, y 25%). Los análisis revelaron que el
software CETAGUA permitió reducir significativamente el tiempo de tratamiento hasta en un
81.84%, mejorando la velocidad de sedimentación en todos los casos. Si
n embargo, se registró
un aumento considerable en la turbidez del agua tratada, lo que sugiere una floculación
deficiente. Además, el uso de polímeros incrementó en los tratamientos con el software, lo que
si bien optimizó algunos procesos, también podría
elevar los costos y afectar la sostenibilidad
del método a largo plazo. Las conclusiones subrayan la necesidad de ajustar las calibraciones
del software para equilibrar la eficiencia operativa con la calidad del agua tratada.
Palabras clave:
análisis estadístico, calibración, fluidos de perforación, software, turbidez,
tratamiento de agua.
Abstract
The present study evaluated the effectiveness of the CETAGUA software in optimizing the
treatment of drilling fluids in the oil wells of Block 58 in Sucumbíos, Ecuador. Four treatments
were compared: a control treatment using the jug test and three calibra
tions of the CETAGUA
software (75%, 50%, and 25%). The analyses revealed that the CETAGUA software
significantly reduced the treatment time by up to 81.84%, improving the sedimentation rate in
all cases. However, there was a considerable increase in the tu
rbidity of the treated water,
suggesting poor flocculation. In addition, the use of polymers increased in the software
treatments, which while optimizing some processes, could also raise costs and affect the long
-
term sustainability of the method. The conc
lusions highlight the need to adjust software
calibrations to balance operational efficiency with treated water quality.
Keywords:
statistical analysis, calibration, drilling fluids, software, turbidity, water treatment.
Resumo
Este estudo avaliou a eficácia do software CETAGUA na otimização do tratamento de fluidos
de perfuração em poços de petróleo no Bloco 58 em Sucumbíos, Equador. Foram comparados
quatro tratamentos: um tratamento de controlo utilizando o teste do jarro e trê
s calibrações do
software CETAGUA (75%, 50% e 25%). As análises revelaram que o software CETAGUA
reduziu significativamente o tempo de tratamento em até 81,84%, melhorando a taxa de
sedimentação em todos os casos. Entretanto, houve um aumento considerável
da turbidez da
água tratada, sugerindo uma floculação deficiente. Além disso, a utilização de polímeros
aumentou nos tratamentos por software, o que, embora optimize alguns processos, pode
também aumentar os custos e afetar a sustentabilidade do método a l
ongo prazo. As conclusões
sublinham a necessidade de ajustar as calibrações do software para equilibrar a eficiência
operacional com a qualidade da água tratada.
Palavras
-
chave:
análise estatística, calibração, fluidos de perfuração, software, turbidez,
tratamento de água.
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Introducción
La exploración y explotación de recursos energéticos en la región del Oriente
Ecuatoriano ha sido una actividad central en la economía del país durante décadas
(Amores
et
al., 2020)
. Esta región, conocida por su abundante biodiversidad y su rica selva amazónica,
ha experimentado un desarrollo industrial significativo, especialmente en la industria petrolera
(Jaramillo, 2019)
. Desde los primeros días de la exploración petrolera en Ecuador, la
perforación de pozos ha sido una práctica común en el Oriente, impulsando la economía y
generando empleo en la región
(Arauz, 2022)
.
El hito más significativo en la historia de la industria petrolera del Oriente Ecuatoriano
fue la perforación del pozo Lago Agrio 1 en 1967, marcando el inicio de una nueva era en la
explotación de recursos petroleros y estableciendo la infraestructura nec
esaria para la
extracción y procesamiento del petróleo
(Yánez et
al., 2023)
. A lo largo de los años, numerosos
pozos han sido perforados, alimentando la producción petrolera del país y contribuyendo
sustancialmente a su economía
(Arauz, 2022)
.
No obstante, el desarrollo de la industria petrolera en el Oriente Ecuatoriano ha traído
consigo desafíos ambientales significativos. La extracción de petróleo implica riesgos como la
contaminación del suelo y del agua, la deforestación y la pérdida de bio
diversidad
(Herrera,
2024)
. Además, los procesos de perforación y producción generan una considerable cantidad
de residuos, incluidos los fluidos de perforación
(Soroa et
al., 2021)
. Estos fluidos son
esenciales para la lubricación de la broca y la estabil
idad del pozo, pero contienen compuestos
químicos peligrosos que, si no se manejan adecuadamente, pueden causar contaminación de
aguas subterráneas y superficiales, así como la degradación de ecosistemas naturales
(Herrera,
2020)
.
Para mitigar estos impactos ambientales y mejorar la eficiencia operativa, se han
implementado diversas estrategias tecnológicas. Una de las innovaciones más recientes es el
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software de la Corporación Ecuatoriana de Tratamiento de Agua (CETAGUA S.A.), un
programa privado en estado de prueba que utiliza datos estadísticos de laboratorio para
monitorear y controlar el tratamiento de fluidos de perforación mediante la recepción y
análisis
en tiempo real de parámetros químicos clave, como pH, TSS y SO
4
. Utilizando algoritmos
avanzados y modelos matemáticos, simula procesos de coagulación, floculación y
sedimentación para determinar la dosificación óptima de químicos. Además, ajusta
automáticamente las dosis para maximizar la eficiencia del tratamiento y minimizar costos,
generando reportes detallados y validando resultados en comparación con límites permisibles
establecidos.
El software CETAGUA busca ser una herramienta invaluable para la industria petrolera
en el Oriente Ecuatoriano, permitiendo a las empresas mejorar la eficiencia de sus procesos,
reducir costos operativos y mitigar los efectos ambientales adversos de sus ac
tividades. Esta
innovación no solo aborda los desafíos técnicos de la gestión de fluidos de perforación, sino
que también contribuye a un desarrollo más sostenible y responsable de la industria petrolera
en la región. Por esta razón se decide estudiar la o
ptimización de los procesos de tratamiento
de fluidos de perforación utilizando el software CETAGUA mediante un análisis de eficiencia
de tiempos y recursos materiales.
Metodología
El estudio se llevó a cabo en los pozos petroleros dentro del Bloque 58, ubicado en la
parroquia Sansahuari, Provincia de Sucumbíos, operado por PETROECUADOR. Para esto se
contó con la colaboración de personal especializado del área de tratamiento de eflue
ntes
líquidos de CETAGUA S.A., los cuales permitieron el acceso a las primeras versiones del
software en estudio, el cual se centra en los procesos de cálculo de químicos utilizados para las
fases de coagulación, floculación y sedimentación de los efluente
s.
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Los análisis químicos se llevaron a cabo en el departamento de Tratamiento Químico
de PETROECUADOR el cual se encuentra ubicado en las inmediaciones de los pozos
petroleros. Para efectos de cumplimiento y control de los parámetros de descarga de agua,
CETA
GUA S.A. cuenta en campo con un laboratorio equipado con la instrumentación
necesaria (potenciómetro marca Oakton; conductivímetro, espectrofotómetro y turbidímetro
marca HACH) para realizar los análisis requeridos. Toda el agua procedente del
Dewatering
(
desecación), canales perimetrales y contra
-
pozo, es tratada para poder ser evacuada al sistema
de reinyección teniendo en cuenta los siguientes parámetros y límites permisibles (Tabla 1):
Tabla 1
Parámetros requeridos para evacuación de agua tratada
Parámetros
Expresado en
Unidad
Valor límite
permisible
Potencial Hidrógeno
pH
6<pH<8
Solidos Totales en
Suspensión
TSS
mg/l
<60
Turbidez
Unidad nefelométrica de turbidez
NTU
<30
Bario (Ba)
-
mg/l
<7
Calcio (Ca)
-
mg/l
<500
Sulfato (SO
4
)
-
mg/l
<3000
Nota:
Departamento de Seguridad, Salud y Ambiente (SSA) PETROECUADOR.
La Tabla 1 presenta los
parámetros requeridos para la evacuación de agua tratada,
especificando límites permisibles en términos de calidad. Los valores destacan la importancia
de mantener el pH dentro del rango 6
–
8, lo cual es esencial para evitar condiciones ácidas o
alcalinas q
ue puedan perjudicar el medioambiente. Los Sólidos Totales en Suspensión (TSS)
deben ser menores a 60 mg/l, lo que asegura una baja carga de partículas en el efluente. En
cuanto a la turbidez, el límite de <30 NTU busca garantizar una claridad aceptable en
el agua
tratada, reduciendo el impacto visual y de sedimentación en el ecosistema receptor.
Por otro lado, los límites permisibles para los elementos químicos incluyen un máximo de 7
mg/l de bario (Ba), lo que previene la toxicidad en sistemas acuáticos. Asimismo, el calcio (Ca)
se limita a 500 mg/l, previniendo la formación de depósitos calcáreo
s, y el sulfato (SO₄) no
debe superar los 3000 mg/l, evitando problemas de corrosión o acumulación en los sistemas de
descarga. Estos parámetros reflejan un equilibrio entre las demandas de eficiencia operativa en
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el tratamiento y los estándares ambientales, fundamentales para proteger los cuerpos de agua
receptoras.
Fase experimental
Las muestras y los datos experimentales fueron tomados en distintos pozos dentro del
Bloque 58 del mes de marzo a julio 2024, teniendo un dato semanal para un total de 12 datos
para su análisis. Se tomaron en cuenta cuatro tratamientos en estudio, donde el
testigo
correspondió a la prueba de jarras comúnmente utilizada por el técnico encargado, mientras
que los Software C1, C2 y C3 corresponden a distintos niveles de calibración de la aplicación
para el cumplimiento de los valores límite permisibles.
Tabla 2
Tratamientos en estudio
Tratamiento
Descripción
Testigo
Prueba de jarras
Software C1
Software CETAGUA, calibrado al 75%
Software C2
Software CETAGUA, calibrado al 50%
Software C3
Software CETAGUA, calibrado al 25%
Nota:
Autores (2024).
Para la prueba de jarras se siguieron los pasos descritos por Pozo (2015) con su
debida
adaptación según la guía del técnico encargado de CETAGUA S.A., donde se utilizó sulfato
de aluminio al 4% (Al
2
SO
4
), polímero CYFLOC 1146 al 0,1% (Polímero), cal hidratada al 3%
(Cal), policloruro de aluminio (PAC) y HINA X. Estos compuestos fueron agregados en
distintas cantidades hasta que el técnico determinó que los procesos de coagulación, floculación
y sedimenta
ción permitieron observar una mayor claridad en el agua con la cual se volvieron a
analizar los parámetros descritos en la Tabla 1, en
caso de incumplir con los límites se volvieron
a agregar cantidades menores de los químicos.
Por otro lado, los tratamientos con el software CETAGUA fueron calibrados para lograr
un cumplimiento aproximado del 75%, 50% y 25% de los parámetros (Tabla 1), luego se
introdujeron los valores de los parámetros químicos del análisis del agua para que se
realicen
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los correspondientes cálculos, se agregaron las medidas resultantes y se esperó a que se
cumplan los procesos de coagulación, floculación y sedimentación.
Para todos los tratamientos se consideraron las variables: tiempo (en segundos),
cronometrando desde el inicio de la prueba de jarras hasta el cumplimiento de los límites para
el testigo; mientras que, para las calibraciones del software se cronometró desd
e el llenado de
datos hasta que el cumplimiento de los límites. También las variables dosis (en mililitros [ml])
de Al
2
SO
4
, Polímero, Cal, PAC y HINA X; límites (en porcentaje [%]), de pH, TSS, Turbidez,
Ba, Ca y SO
4
; así como la Velocidad de sedimentación
(en centímetros por segundo [cm/s])
mediante una regla colocada junto a un vaso de precipitación.
Los datos fueron recolectados en una hoja de Excel para posteriormente analizarlos
mediante el uso del software estadístico IBM SPSS Statistics 29.0.
Análisis estadístico
Se emplearon análisis de varianza (ANOVA) para determinar si existe alguna diferencia
estadísticamente significativa entre los tratamientos relacionados con las distintas variables en
estudio, en caso de presentar diferencia significativa (Sig. <0.05) se r
ealizó una prueba de
Tukey al 5% para evidenciar las diferencias entre las medias de los tratamientos. Además, se
determinó la eficiencia en porcentaje (%) de los tratamientos relacionados al software
CETAGUA frente al testigo, en cuanto a los datos numéri
cos de las variables en estudio,
mediante la siguiente fórmula:
퐸푓푖푐푖푒푛푐푖푎
(
%
)
=
(
푇푟푎푡푎푚푖푒푛푡표
−
푇푒푠푡푖푔표
푇푒푠푡푖푔표
)
∗
100
La fórmula utilizada para calcular la eficiencia porcentual en el análisis estadístico permite
comparar el rendimiento de los tratamientos del software CETAGUA frente al tratamiento
testigo mediante la relación matemática: Eficiencia (%) = ((Tratamiento
-
Testigo) / Testigo) *
100. Este enfoque cuantifica las variaciones relativas en las variables estudiadas, facilitando la
identificación de mejoras o retrocesos. Una eficiencia positiva indica que el tratamiento con el
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software supera al testigo en términos de rendimiento, mientras que una eficiencia negativa
señala una reducción en la efectividad. Este método es especialmente útil para evaluar cambios
en parámetros como tiempo de tratamiento, velocidad de sedimentación
y calidad del agua,
proporcionando una métrica clara y comparable para valorar los impactos de las calibraciones
del software en el proceso de tratamiento de efluentes.
Resultados
El ANOVA reveló que hubo diferencias estadísticamente significativas en las variables
Tiempo, Polímero, TSS, Turbidez y Velocidad de sedimentación, con valores de Sig. <0.05.
Esto indica que los
tratamientos aplicados con el software CETAGUA produjeron efectos
significativamente diferentes en estas variables en comparación con el tratamiento testigo
(Tabla 3). En contraste, las otras variables no mostraron diferencias significativas.
Tabla 3
ANOVA de las variables en estudio
Suma de
cuadrados
gl
Media
cuadrática
F
Sig.
Tiempo
Entre
grupos
11744465.896
3
3914821.965
1377.493
<0.001
Dentro de
grupos
125047.583
44
2841.991
Total
11869513.479
47
Al
2
SO
4
Entre
grupos
0.028
3
0.009
0.023
0.995
Dentro de
grupos
18.078
44
0.411
Total
18.107
47
Polímero
Entre
grupos
1.185
3
0.395
3.176
0.033
Dentro de
grupos
5.472
44
0.124
Total
6.657
47
Cal
Entre
grupos
0.689
3
0.230
0.030
0.993
Dentro de
grupos
332.290
44
7.552
Total
332.979
47
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1406
PAC
Entre
grupos
2.488
3
0.829
0.077
0.972
Dentro de
grupos
476.408
44
10.827
Total
478.897
47
HINA X
Entre
grupos
1.682
3
0.561
0.107
0.955
Dentro de
grupos
230.191
44
5.232
Total
231.873
47
pH
Entre
grupos
0.111
3
0.037
1.191
0.324
Dentro de
grupos
1.363
44
0.031
Total
1.473
47
TSS
Entre
grupos
1184.917
3
394.972
2.986
0.041
Dentro de
grupos
5820.333
44
132.280
Total
7005.250
47
Turbidez
Entre
grupos
3871.729
3
1290.576
23.609
<0.001
Dentro de
grupos
2405.250
44
54.665
Total
6276.979
47
Ba
Entre
grupos
3.729
3
1.243
0.246
0.864
Dentro de
grupos
222.583
44
5.059
Total
226.313
47
Ca
Entre
grupos
643.229
3
214.410
0.317
0.813
Dentro de
grupos
29806.250
44
677.415
Total
30449.479
47
SO
4
Entre
grupos
335372.917
3
111790.972
0.951
0.424
Dentro de
grupos
5174625.000
44
117605.114
Total
5509997.917
47
Velocidad de
sedimentación
Entre
grupos
1.328
3
0.443
1459.821
<0.001
Dentro de
grupos
0.013
44
0.000
Total
1.341
47
Nota:
Autores (2024).
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La
Tabla 3
presenta un análisis de varianza (ANOVA) para las variables evaluadas en
el estudio, con el objetivo de determinar si existen diferencias significativas entre los grupos
en cada variable analizada. El análisis se realiza con base en los valores de la suma
de
cuadrados, los grados de libertad (gl), la media cuadrática, el estadístico F y el valor de
significancia (Sig.), considerando un nivel de confianza del 95% (α = 0.05). A continuación,
se expone un análisis detallado de los resultados.
La variable
tiempo
muestra diferencias altamente significativas entre los grupos (Sig. <
0.001), con un estadístico F elevado (1377.493), lo que sugiere una variación marcada
atribuible a los tratamientos evaluados, confirmando la efectividad diferenciada de las
calibracion
es en este parámetro operativo crítico. De manera similar, la
velocidad de
sedimentación
presenta un F extremadamente alto (1459.821) y una significancia inferior a
0.001, evidenciando diferencias sustanciales entre los grupos que refleja
n un impacto
significativo de las calibraciones del software en este proceso fundamental del tratamiento de
agua.
En contraste, variables como
Al2SO4
(Sig.
= 0.995),
cal
(Sig. = 0.993),
PAC
(Sig. =
0.972) y
HINAX
P
(Sig.
= 0.955)
no presentan diferencias significativas entre los grupos, lo
que indica que los cambios en las calibraciones no producen un impacto relevante en estas
variables. Este hallazgo sugiere que las dosis o mecanismos relacionados con estos compuestos
permanecen
constantes independientemente del software utilizado. De igual manera, los
elementos químicos
Ba
(Sig. = 0.864),
Ca
(Sig. = 0.813) y
SO4
(Sig. = 0.424) también muestran
una falta de significancia estadística, indicando que estos parámetros no son sensible
s a las
modificaciones realizadas en las calibraciones.
Por otro lado, la variable
polímero
presenta una significancia estadística marginal (Sig.
= 0.033), indicando diferencias moderadas entre los grupos que pueden estar relacionadas con
la interacción entre la calibración del software y la dosificación de este compuesto. De igual
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forma, los
sólidos suspendidos totales (TSS)
también presentan una significancia estadística
(Sig. = 0.041), lo que evidencia ciertas diferencias entre los grupos, aunque no tan marcadas
como en otras variables operativas. Por último, la
turbidez
destaca como una variable con alta
significancia (Sig. < 0.001) y un estadístico F considerable (23.609), lo que implica que las
calibraciones impactan notablemente en la reducción de este parámetro, posicionándola como
una de las áreas de mayor efecto de
l software
.
En resumen, los resultados del ANOVA evidencian que las variables operativas como
tiempo, velocidad de sedimentación y turbidez son altamente sensibles a las calibraciones del
Software CETAGUA, lo que demuestra su relevancia en la optimización del proceso
de
tratamiento de agua. Sin embargo, otras variables químicas y físico
-
químicas como Al2SO4,
cal, PAC y SO4 no muestran diferencias significativas, lo que podría atribuirse a la estabilidad
de estos parámetros independientemente de las condiciones evaluada
s. Este análisis resalta la
necesidad de focalizar futuras mejoras del software en variables sensibles como los TSS y el
polímero, además de reforzar las estrategias para optimizar aquellas con un impacto limitado.
Se observó que el tratamiento Testigo tuvo un tiempo significativamente mayor
(1433.58 segundos) en comparación con todos los tratamientos con software, que mostraron
tiempos significativamente menores. En el uso de polímero, el tratamiento con Software C1
(1.03 ml) mostró una mayor significancia estadística en comparación con el Testigo (0.60 ml).
Los tratamientos con Software C2 y C3, aunque tuvieron valores cercanos entre sí (0.90 y 0.91
ml, respectivamente), no presentaron diferencias significativas con
respecto al Testigo o entre
ellos (Figura 1).
Los resultados mostraron que el Software C1 (35.33 ml) generó un incremento
significativo en los sólidos totales en suspensión (TSS) en comparación con el Testigo. El
Software C3 (22.17), sin embargo, resulta en una reducción significativa de TSS. En térmi
nos
de turbidez, el Software C1, C2 y C3 (46.92, 47.17 y 48.50 NTU, respectivamente) presentan
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un aumento significativo en comparación con el Testigo, lo que indica que estos tratamientos,
aunque reducen otros tiempos o parámetros, podrían aumentar la turbidez del agua tratada
(Figura 1).
Se evidencia un incremento progresivo en la velocidad de sedimentación desde el
Testigo (1.09 cm/s) hasta el Software C3 (1.52 cm/s). La prueba de Tukey muestra que cada
calibración del software (C1, C2 y C3) mejora significativamente la velocidad de
sedim
entación en comparación con el Testigo, siendo el Software C3 el más eficiente (Figura
1).
Figura 1
Pruebas de Tukey aplicadas a
variables con significancia estadística
Nota:
Autores (2024).
[CELLRANG
E]
1433,58
[CELLRANG
E]
361,50
[CELLRANG
E]
263,50
[CELLRANG
E]
260,33
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
Testigo
Software C1
Software C2
Software C3
TIEMPO (SEG.)
TRATAMIENTO
[CELLRANG
E]
0,60
[CELLRANG
E]
1,03
[CELLRANG
E]
0,90
[CELLRANG
E]
0,91
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
Testigo
Software C1
Software C2
Software C3
POLÍMERTO (ML)
TRATAMIENTO
[CELLRANG
E]
27,50
[CELLRANG
E]
35,33
[CELLRANG
E]
24,50
[CELLRANG
E]
22,17
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Testigo
Software C1
Software C2
Software C3
TSS (MG/L)
TRATAMIENTO
[CELLRANG
E]
26,83
[CELLRANG
E]
46,92
[CELLRANG
E]
47,17
[CELLRANG
E]
48,50
0
10
20
30
40
50
60
Testigo
Software C1
Software C2
Software C3
TURBIDEZ (NTU)
TRATAMIENTO
[CELLRANGE]
1,0992
[CELLRANGE]
1,4133
[CELLRANGE]
1,4842
[CELLRANGE]
1,5208
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
Testigo
Software C1
Software C2
Software C3
VELOCIDAD DE SEDIMENTACIÓN
(CM/S)
TRATAMIENTO
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Se observó que las tres calibraciones del software lograron reducir significativamente
el tiempo de tratamiento, con reducciones que oscilan entre el 78.20% y el 81.84%. Esto
destaca la capacidad del software para acelerar el proceso de tratamiento de manera
considerable. Sin embargo, la turbidez del agua tratada mostró un incremento significativo, con
un aumento del 75.31% al 80.75% en todas las calibraciones, lo cual es una o
bservación
preocupante, ya que sugiere una mayor presencia de partículas en suspensión tras el
tratamiento. Este aumento en la turbidez, a pesar de la alta eficiencia en la velocidad de
sedimentación (incrementada entre 31.80% y 38.36%), podría indicar pro
blemas en la
formación o estabilidad de los flóculos durante la coagulación y floculación (Figura 2).
En cuanto al uso de polímero, las calibraciones C1, C2, y C3 aumentaron su eficiencia
en un 50% a 60.42%, lo que implica un mayor consumo en comparación con el tratamiento
testigo. Las otras variables químicas, como Al
2
SO
4
, PAC, HINA X, y las concentraciones de
Ca, Ba y SO
4
, mostraron variaciones mínimas en eficiencia, lo que sugiere que los beneficios
del software se concentraron principalmente en la reducción del tiempo y en la mejora de la
velocidad de sedimentación, pero con un costo en la calidad del a
gua tratada, particularmente
en términos de turbidez (Figura 2).
Figura 2
Eficiencia de las distintas calibraciones del Software CETAGUA por variables
Nota:
Autores (2024).
-100%
-80%
-60%
-40%
-20%
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Tiempo
Al2SO4
Polímero
Cal
PAC
HINA X
pH
TSS
Turbidez
Ba
Ca
SO4
Velocidad de sedimentación
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Software C3
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La Figura 2 representa la comparación de la eficiencia de tres calibraciones diferentes
del Software CETAGUA (Software C1, C2 y C3) al evaluar variables clave relacionadas con
el tratamiento de agua, tanto operativas como químicas y físico
-
químicas. Uno de
los hallazgos
más destacados es la eficiencia negativa significativa observada en el parámetro tiempo (~
-
80%) en todas las calibraciones, lo que sugiere que ninguna de las versiones del software logra
optimizar este aspecto crítico del proceso, probableme
nte debido a limitaciones en la
modelización o a factores externos no considerados en los algoritmos actuales. En relación con
los compuestos químicos, el Software C1 muestra un rendimiento sobresaliente en el uso de
Al2SO4, alcanzando una eficiencia posit
iva cercana al 60%, lo que sugiere que esta calibración
puede ser adecuada para sistemas que dependen de este coagulante. Por otro lado, los
parámetros relacionados con el uso de polímeros, cal y PAC muestran una eficiencia muy
limitada, menor al 20%, en t
odas las calibraciones, lo que refleja un impacto reducido del
software en estas áreas. En el caso del coagulante HINAX P, los resultados son prácticamente
nulos, lo que indica que este parámetro no está siendo abordado eficazmente por el modelo.
En cuanto a las variables físico
-
químicas, se observa un desempeño notablemente
negativo en la reducción de sólidos suspendidos totales (TSS), con una eficiencia cercana a
-
60% para las tres calibraciones, lo que sugiere deficiencias en el control de este
parámetro,
crucial para garantizar la calidad del agua tratada. Sin embargo, el comportamiento es diferente
en la turbidez, donde todas las calibraciones logran eficiencias positivas, destacándose el
Software C3 con un rendimiento superior (~50%), lo que i
mplica que esta versión podría estar
mejor adaptada para optimizar este indicador específico. Para la velocidad de sedimentación,
un parámetro esencial en procesos de clarificación, las tres calibraciones muestran una
eficiencia moderada (~30%), lo que ind
ica un desempeño aceptable, aunque no óptimo. En
cuanto a los elementos químicos específicos (Ba, Ca y SO4), los resultados varían; el Software
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C1 muestra una mayor eficiencia en el control de Ca (~30%), mientras que para Ba y SO4, las
eficiencias son bajas en todas las calibraciones, con valores inferiores al 20%.
En conjunto, los resultados reflejan tanto fortalezas como debilidades de las diferentes
calibraciones del Software CETAGUA. El Software C1 se destaca en el uso de Al2SO4 y Ca,
mientras que el Software C3 es más eficiente en la reducción de turbidez, lo qu
e lo hace más
adecuado para ciertos aspectos del tratamiento de agua. Sin embargo, existen áreas críticas de
mejora, particularmente en la optimización de TSS y tiempo, que son fundamentales para la
eficacia general del tratamiento. Estos hallazgos subraya
n la necesidad de realizar ajustes en
los algoritmos predictivos del software, así como de evaluar si las limitaciones observadas se
deben a restricciones inherentes del modelo o a condiciones experimentales específicas no
contempladas. De esta manera, se
sugiere un enfoque integral para la recalibración del software
que permita mejorar su desempeño en parámetros clave, garantizando un tratamiento de agua
más eficiente y sostenible.
Discusión
La significativa reducción en el tiempo de tratamiento observada en las distintas
calibraciones del software CETAGUA, con disminuciones que oscilan entre el 78.20% y el
81.84%, evidencia una ventaja clara en la aceleración del proceso de tratamiento de flu
idos de
perforación. Estos resultados coinciden con estudios previos que han demostrado cómo la
automatización y el uso de algoritmos avanzados pueden acortar notablemente el tiempo
necesario para alcanzar parámetros de calidad deseados en procesos industr
iales
(Elahi et
al.,
2023; Javaid et
al., 2022)
.
Sin embargo, el incremento en la turbidez, que varía entre el 75.31% y el 80.75% en las
distintas calibraciones, plantea una preocupación considerable sobre la efectividad del
tratamiento en términos de calidad del agua. Este aumento podría deberse a una i
nestabilidad
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en los flóculos formados durante la coagulación y floculación, lo que permitiría que las
partículas permanecieran en suspensión. Investigaciones similares han señalado que una
velocidad de sedimentación excesivamente alta puede impedir una floculación adec
uada,
resultando en una turbidez residual elevada
(Ho et
al., 2022; Kang et
al., 2024)
.
Además, el uso de polímeros en las calibraciones C1, C2 y C3 incrementó la eficiencia
del proceso entre un 50% y un 60.42%, lo cual, aunque positivo en términos de rendimiento,
indica un mayor consumo de químicos en comparación con el tratamiento convencio
nal. Este
hallazgo sugiere que, aunque el software CETAGUA optimiza la velocidad de sedimentación
y reduce el tiempo total de tratamiento, lo hace a expensas de un mayor uso de insumos
químicos, lo que podría no ser sostenible a largo plazo desde una persp
ectiva económica y
ambiental
(Sun et
al., 2019)
.
Por último, las variaciones mínimas en la eficiencia de otros compuestos químicos
como Al2SO4, PAC, HINA X, y las concentraciones de Ca, Ba y SO4 sugieren que los
beneficios del software se concentran principalmente en la reducción del tiempo y la mejora
e
n la velocidad de sedimentación. Sin embargo, la calidad del agua tratada, especialmente en
términos de turbidez, parece estar comprometida, subrayando la necesidad de ajustes
adicionales en las calibraciones para equilibrar la eficiencia operativa con la
calidad del agua,
evitando que la aceleración del proceso comprometa la eliminación adecuada de partículas en
suspensión
(ElSherbiny y Panglisch, 2021)
.
Conc
l
usión
La implementación del software CETAGUA permite una notable optimización en el
proceso de tratamiento de fluidos de perforación, evidenciada por la significativa reducción en
los tiempos de tratamiento. Las calibraciones del software han mostrado una eficie
ncia
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operativa elevada, reduciendo el tiempo de tratamiento hasta en un 81.84%, lo cual es ventajoso
para mejorar la eficiencia de las operaciones en la industria petrolera.
Se ha identificado un incremento en la turbidez del agua tratada en todas las
calibraciones, lo que sugiere que, si bien el software CETAGUA acelera los procesos de
coagulación y floculación, también puede comprometer la calidad del agua tratada al aumenta
r
la cantidad de partículas en suspensión. Este hallazgo indica la necesidad de realizar ajustes
adicionales en el software para equilibrar la eficiencia en la reducción del tiempo de tratamiento
con la calidad del efluente.
La implementación del software CETAGUA ha evidenciado un incremento en el
consumo de polímeros, lo que, si bien mejora la eficiencia en procesos como la coagulación y
floculación, podría traducirse en mayores costos operativos y plantear retos significativ
os en
cuanto a la sostenibilidad económica y ambiental a largo plazo. Este hallazgo enfatiza la
necesidad de evaluar cuidadosamente el balance entre el consumo de insumos químicos y los
beneficios operativos, particularmente cuando se busca mantener un enf
oque sostenible en las
prácticas industriales. Por otra parte, el análisis de las variables químicas, como Al2SO4, PAC,
HINA X, y las concentraciones de Ca, Ba y SO4, refleja un impacto limitado en la eficiencia,
lo que indica que el software CETAGUA influ
ye de manera más notable en la reducción del
tiempo de tratamiento y en la mejora de la velocidad de sedimentación. Sin embargo, estos
avances operativos presentan efectos mixtos en la calidad final del agua tratada, especialmente
en lo referente a parámet
ros clave como la turbidez.
En general, los resultados destacan la necesidad de continuar con el desarrollo y ajuste
del software CETAGUA, priorizando un enfoque integral que permita equilibrar la eficiencia
operativa con la calidad del efluente. Esto implica perfeccionar las calibra
ciones del software
para garantizar que la aceleración de los procesos no comprometa el cumplimiento de los
estándares ambientales, particularmente en términos de calidad del agua. Asimismo, el ajuste
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de algoritmos predictivos y la evaluación de condiciones experimentales podrían ser estrategias
clave para mejorar el rendimiento del software y asegurar un balance sostenible entre la
optimización del tiempo de procesamiento y la conservación de los recur
sos ambientales.
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