Los reductores de fricción, también conocidos como mejoradores de flujo, son productos compuestos por un material que reduce la presión por fricción entre el fluido y la superficie del conducto que lo transporta. Al usar estos agentes reductores de fricción se puede hacer circular un caudal mayor con la misma energía de bombeo o se reduce la caída de presión para el mismo caudal que circula por el conducto. La generación actual de agentes mejoradores de flujo disponibles de CSPI, tal como la línea de productos LiquidPower™, está integrada por polímeros de hidrocarburos de cadena larga que actúan como capa intermedia entre el fluido y la pared interna del conducto para reducir la pérdida de energía causada por turbulencia.

Teoría de reducción de la fricción

La caída de presión por fricción o rozamiento es el resultado de la resistencia que encuentra el fluido circulante cuando entra en contacto con una superficie sólida, tal como la de la pared interna del conducto de transporte. Básicamente existen dos tipos de flujo: laminar y turbulento. El rozamiento por fricción presente en condiciones de flujo laminar no se puede cambiar a menos que se alteren las propiedades físicas del fluido circulante. Los agentes reductores de fricción que existen hoy en el mercado no cambian las propiedades del fluido y consecuentemente sólo actúan eficientemente en condiciones de flujo turbulento. En la gran mayoría de los oleoductos, el flujo es de tipo turbulento. Por ello, los agentes reductores de fricción (mejoradores de flujo) pueden dar muy buenos resultados en la mayoría de los oleoductos.

En un flujo turbulento, las moléculas de fluido se desplazan en forma totalmente aleatoria y la energía que las mueve se desperdicia en gran medida en corrientes parásitas (de Foucault) y otros factores dinámicos. Las moléculas del polímero de los agentes mejoradores de flujo interactúan con la turbulencia del fluido.

Para entender cómo es que los mejoradores de flujo reducen la turbulencia, es necesario explicar la conformación de un flujo turbulento en un conducto. En la siguiente ilustración se muestran las tres capas de un flujo turbulento en un conducto. En el centro se encuentra un núcleo turbulento. Es la mayor sección y incluye la mayor parte del fluido en el conducto. Esta es la zona de creación de corrientes parásitas y movimientos aleatorios del flujo turbulento. Cerca de la pared interna del conducto se encuentra la subcapa de flujo laminar. En esta zona, el fluido se desplaza en capas paralelas. Entre la capa laminar y la zona turbulenta o núcleo de turbulencia se encuentra la zona intermedia.

La reducción de la fricción se obtiene disminuyendo la disipación de energía por corrientes parásitas cerca de la pared del conducto que transporta un flujo turbulento.

Como la turbulencia no es aún un fenómeno totalmente dominado por la tecnología, todavía existe mucho que aprender sobre la reducción de fricción mediante polímeros. En recientes trabajos de investigación se determinó que la zona intermedia es de suma importancia ya que es donde se comienza a formar la turbulencia. Ocasionalmente, una parte de la capa de flujo laminar, llamada "racha”, se desplazará hacia la zona intermedia. Es ahí adonde el flujo entra en una vorágine, oscila y se acelera a medida que se acerca al centro de turbulencia. Al final, la racha laminar pierde estabilidad y comienza a mover fluido al centro turbulento del caudal. Justamente, este traspaso de fluido al centro turbulento se denomina ruptura turbulenta. Es este movimiento de ruptura y su consecuente aumento de las rupturas en la turbulencia central lo que causa el desperdicio de energía por rozamiento.

Los agentes reductores de la fricción evitan el proceso de ruptura de las capas laminares y reducen la turbulencia central. Los polímeros absorben le energía liberada por la ruptura de las capas laminares y así reducen el aumento de la turbulencia. Por su propia naturaleza, los polímeros reductores de resistencia por rozamiento actúan de forma más activa en la zona intermedia.

Para determinar si los productos reductores de fricción de CSPI pueden ayudarle a mejorar sus condiciones productivas, comuníquese con un representante de CSPI en su zona.