Determinación numérica del área de derrames de petróleo en cuerpos de agua

• Autores: Fabián Omar Betancourt Quiroga, Halliburton Latin America, Arturo Palacio Pérez, Alejandro Rodríguez Valdés, Rodolfo Silva Casarín
• Localización: Ingeniería hidráulica en México (1985), ISSN 0186-4076, Vol. 24, Nº. 2 (abril-junio), 2009, págs. 5-22
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Numerical determination of oil spill areas in water bodies.
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    Se presenta un nuevo modelo de predicción de la evolución de derrames de petróleo basado en la solución numérica de las ecuaciones de transporte y conservación de masa, que permite estimar el área, la geometría y trayectoria de un derrame de petróleo. El modelo propuesto es capaz de considerar los cambios de los principales parámetros de modelación, tales como condiciones hidrodinámicas y meteorológicas, condiciones batimétricas, procesos físicos de transformación del petróleo, variación de las propiedades del petróleo y área inicial del derrame. Se planteó un método para la estimación de la evolución del área oscura de la mancha, el cual se basa en la sumatoria de áreas que ocupa el petróleo en la malla computacional y en una cierta concentración límite normalizada. Para la implementación numérica del modelo, las ecuaciones se discretizaron, utilizando el método de volumen finito y la resolución de las ecuaciones por medio del método SIMPLEST incluido en el código PHOENICS. El procedimiento empleado para definir las condiciones de simulación de derrames de petróleo dio lugar a un buen ajuste con los datos experimentales generados y presentados por Lehr et al. (1984a, 1984b) en la zona oscura del derrame tanto en su fase de crecimiento como en su fase de decaimiento. La ventaja principal que presenta este modelo con respecto a la simplicidad de los modelos de escurrimiento es que se puede predecir no sólo la magnitud del área del derrame en el tiempo, sino que se puede determinar la trayectoria y geometría de la mancha de petróleo, la cual puede estar afectada por obstáculos naturales asociados con la batimetría de la zona donde ocurra el derrame, las instalaciones marítimas presentes, las barreras de flujo artificiales que puedan imponerse intencionalmente para impedir el escurrimiento del derrame, y el cambio de las condiciones meteorológicas e hidrodinámicas.

  • English

    This paper presents a new model to predict the evolution of oil spills based on the numerical solution of transport and mass conservation equations. With this model it is possible to estimate the area, geometry and trajectory of an oil spill. The model is capable of considering changes in main modeling parameters, such as hydrodynamic and meteorological conditions, bathymetry, physical processes in oil transformation, and changes in oil properties. A method was devised to estimate the evolution of the dark area of the slick based on the sum of the areas occupied by the oil on the computational grid mesh and a given normalized concentration limit. In the implementation of the model, the equations are discretized using the finite volume method, while the resolution of the equations is done via the SIMPLEST method, included in the PHOENICS code. The procedure used to define the conditions for a spillage simulation produced a good fit compared with the experimental results measured by Lehr et al. (1984a, 1984b) for the dark area of the slick in both the growth and dispersion phases. The main advantage of this model over other, more simplistic, spill models is that it can predict the evolution of the area of the slick taking into consideration the changes that can be wrought by natural obstacles, such as bathymetry, by maritime installations and by flow barriers placed to contain the spillage as well as changes in meteorological and hydrological conditions.