Como actúan los polímeros naturales para la reducción del arrastre en gasoductos? Esta es una pregunta muy interesante que mucha gente nos hace. Cómo actúan los polímeros naturales como el aloe vera para la reducción de arrastre en gasoductos.
Si bien los polímeros reductores de arrastre más comunes en la industria del petróleo y gas son sintéticos (como las poliacrilamidas), la industria ya ofrece alternativas más amigables con el medio ambiente, y los polímeros naturales, como los mucílagos de plantas, entran en esta categoría.
¿Cómo actúan los polímeros naturales como el aloe vera?
Los polímeros naturales, incluyendo los mucílagos del aloe vera, actúan bajo el mismo principio general que los polímeros sintéticos en la reducción de arrastre: interfiriendo con la turbulencia del flujo para promover un comportamiento más laminar.
Cómo lo hace, específicamente el aloe vera:
- Estructura molecular: El mucílago del aloe vera es una mezcla compleja de polisacáridos (azúcares de cadena larga) y otras sustancias. Estos polisacáridos tienen estructuras moleculares ramificadas y de alto peso molecular.
- Interacción con los vórtices turbulentos: Cuando el fluido (gas) fluye a través de la tubería, especialmente en un régimen turbulento, se forman pequeños remolinos y vórtices. Las largas cadenas moleculares de los polisacáridos del aloe vera, al ser inyectadas en el flujo, se estiran y se orientan en la dirección del flujo.
- Supresión de la turbulencia: Estas cadenas estiradas del polímero natural actúan como “amortiguadores” o “amortiguadores elásticos” de la energía de los vórtices. Esencialmente, absorben parte de la energía que de otro modo se disiparía en la formación de turbulencias. Esto reduce la intensidad y el tamaño de los remolinos.
- Reducción de la fricción en la capa límite: Al suprimir la turbulencia, especialmente en la capa límite (la región más cercana a la pared de la tubería), se reduce la fricción entre el gas y la superficie interna rugosa del gasoducto. Una capa límite más estable y menos turbulenta permite que el gas se deslice con menos resistencia.
- Aumento del flujo laminar y la velocidad: El resultado de la supresión de la turbulencia es que el flujo se vuelve más “ordenado” y cercano a un flujo laminar, incluso a velocidades que normalmente serían turbulentas. Esto permite que el gas se mueva más rápido a través de la tubería con la misma presión, o que se requiera menos presión para mover el mismo volumen de gas.
Diferencias y consideraciones con los polímeros sintéticos
Si bien el mecanismo fundamental es similar, hay algunas diferencias y consideraciones importantes con los polímeros naturales:
- Biodegradabilidad y sostenibilidad: Una de las principales ventajas de los polímeros naturales es que son biodegradables y provienen de fuentes renovables, lo que los hace más atractivos desde el punto de vista ambiental en comparación con muchos polímeros sintéticos.
- Estabilidad: Los polímeros naturales pueden ser menos estables en ciertas condiciones (temperatura, pH, salinidad, presencia de microorganismos) que sus contrapartes sintéticas. No obstante, un aloe bien estabilizado no sufre degradación biológica en pocas horas, lo que tampoco afecta su rendimiento a largo plazo en un gasoducto.
- Eficiencia: La eficiencia en la reducción de arrastre de los polímeros naturales puede variar. Las investigaciones muestran que el mucílago de aloe vera puede lograr reducciones de arrastre significativas.
- Costo y disponibilidad: Los polímeros naturales pueden ofrecer una alternativa más económica, especialmente cuando se producen a gran escala.
En resumen, los polímeros naturales como el aloe vera actúan como reductores de arrastre al alisar el flujo turbulento del gas dentro de la tubería a través de la interacción de sus largas cadenas moleculares con los vórtices.