reutilización de los ripios de perforación en base agua como material de construcción. rojas s....

Reutilización de los Ripios de Perforación en Base Agua como

Material de Construcción.

Rojas S. 1 , Atiaga Franco O.L.2

1Universidad de las Fuerzas Armadas-ESPE. Departamento de Ciencias de la Tierra y la Construcción, Sangolquí, Ecuador. [email protected] de las Fuerzas Armadas-ESPE. Departamento de Ciencias de la Tierra y la Construcción, Sangolquí, Ecuador [email protected]

INTRODUCCIÓN Y OBJETIVO

La presente investigación, manifiesta una iniciativa de solución al problema de la disposición final de los ripios generados en las actividades de perforación de la industria hidrocarburífera.

Cuyo objetivo principal fue el determinar el potencial de reutilización de los ripios de perforación en base agua como material de construcción

METODOLOGÍA1. FASE DE GABINETE Recopilación y procesamiento de información Identificación de las celdas de muestreo

2. FASE DE CAMPO Muestreo.- Obtención de muestras representativas.

Zona de Disposición FinalPeriodo

Disposición FinalNº Celdas Cerradas

Nº Celdas Muestreadas

Nº Muestras Representativas

Estación Shushufindi 40

2009 23 8 12010 14 5 12011 34 8 12012 8 6 1

Plataforma Drago 13 NUEVOS 2012 11 3 1TOTAL 90 30 5

3. FASE DE LABORATORIO

Caracterización Físico Química.

Caracterización Mecánica

Aplicación del ripio de perforación:

ALTERNATIVA 1. Estabilización con cemento para base en víasALTERNATIVA 11. Fabricación de ladrillos

Propiedades

Resultados de Análisis

2009 2010 2011 2012 NUEVOS

2012

% Humedad Natural 7 6 8 6 4

Límites ATTERBERG

% Límite líquido 53 51 44 47 42% Límite plástico

37 34 31 35 31

% Índice de plasticidad

16 16 14 13 12

AnálisisGranulométri

co

% Grava 0 0 1 0 0

% Arena 9 7 10 10 11

% Finos 93 93 89 89 89

% Finos (menor a 0,005mm)

37 33 33 29,5 24

% Finos (menor a 0,002mm)

24 22 18 16 12

Clasificación de suelos (SUCS)MH (Limo

inorgánico de alta plasticidad)

MH (Limo inorgánico de

alta plasticidad)

ML (Limo inorgánico)



I. Relación Humedad Densidad.

1,320

1,340

1,360

1,380

1,400

1,420

1,440

1,460

1,480

1,500

1,520

16,0 17,0 18,0 19,0 20,0 21,0 22,0 23,0 24,0 25,0 26,0 27,0 28,0 29,0 30,0 31,0 32,0

Den

sida

d se

ca k

g/m

3

% de humedad

DENSIDAD SECA vs HUMEDAD.

Humedad – Densidad sin Cemento

4. FASE EXPERIMENTAL

1,440

1,450

1,460

1,470

1,480

1,490

1,500

1,510

18,0 19,0 20,0 21,0 22,0 23,0 24,0 25,0 26,0 27,0 28,0 29,0 30,0 31,0 32,0 33,0 34,0

Den

sida

d se

ca k

g/m

3

% de humedad


Humedad – Densidad 2% Cemento

1,440

1,450

1,460

1,470

1,480

1,490

1,500

1,510

22,00 23,00 24,00 25,00 26,00 27,00 28,00 29,00 30,00 31,00 32,00 33,00 34,00

Den

sida

d se

ca k

g/m

3

% de humedad




1,450

1,460

1,470

1,480

1,490

1,500

1,510

1,520

1,530

22,00 23,00 24,00 25,00 26,00 27,00 28,00 29,00 30,00 31,00 32,00

Den

sida

d se

ca k

g/m

3

% de humedad



1,440

1,460

1,480

1,500

1,520

1,540

1,560

20,00 21,00 22,00 23,00 24,00 25,00 26,00 27,00 28,00 29,00 30,00 31,00 32,00

Den

sida

d se

ca k

g/m

3

% de humedad



1,510

1,520

1,530

1,540

1,550

1,560

1,570

1,580

20,00 21,00 22,00 23,00 24,00 25,00 26,00 27,00 28,00

Den

sida

d se

ca k

g/m

3

% de humedad



1,530

1,540

1,550

1,560

1,570

1,580

1,590

20,00 21,00 22,00 23,00 24,00 25,00 26,00 27,00

Den

sida

d se

ca k

g/m

3

% de humedad



1,520

1,530

1,540

1,550

1,560

1,570

1,580

1,590

1,600

1,610

20,00 21,00 22,00 23,00 24,00 25,00 26,00 27,00 28,00

Den

sida

d se

ca k

g/m

3

% de humedad



1,530

1,540

1,550

1,560

1,570

1,580

1,590

1,600

1,610

20,00 21,00 22,00 23,00 24,00 25,00 26,00 27,00 28,00

Den

sida

d se

ca k

g/m

3

% de humedad



1,530

1,540

1,550

1,560

1,570

1,580

1,590

1,600

1,610

1,620

20,00 21,00 22,00 23,00 24,00 25,00 26,00 27,00 28,00

Den

sida

d se

ca k

g/m

3

% de humedad



1,500

1,520

1,540

1,560

1,580

1,600

1,620

1,640

19,00 20,00 21,00 22,00 23,00 24,00 25,00 26,00 27,00 28,00

Den

sida

d se

ca k

g/m

3

% de humedad



1,500

1,520

1,540

1,560

1,580

1,600

1,620

1,640

1,660

1,680

16,00 17,00 18,00 19,00 20,00 21,00 22,00 23,00 24,00

Den

sida

d se

ca k

g/m

3

% de humedad


II. Alternativa I.- Fabricación de especímenes y ensayo de resistencia a la Compresión Incofinada.

Contenido de CementoResistencia a la Compresión Inconfinada

(kg/cm2)

7 días 28 días

0% 9,69 34,66

2% 3,07 6,37

5% 12,07 19,85

10% 20,27 36,19

15% 22,71 39,81

20% 49,15 57,43

25% 56,98 90,65

30% 55,21 84,35

35% 59,31 91,92

40% 73,71 87,21

45% 91,05 111,33

50% 96,41 175,78

Rangos HOLCIM ECUADOR

14 - 28 18 -42

III. Alternativa II.- Fabricación de ladrillos y ensayo de resistencia a la Compresión Incofinada.

Nº Experimento MUESTRADiseño de Mezcla

Resistencia Compresión

(MPa) MEDIA (MPa)

Ripio Perforación Agregados Humedad M1 M2

1er. Experimento

2009 100% 0% 21.0% 21,65 25,95 23,80

2010 100% 0% 21.0% 18,14 20,65 19,39

2011 100% 0% 21.0% 19,72 23,44 21,58

2012 100% 0% 21.0% 14,99 15,51 15,25

NUEVOS 2012 100% 0% 21.0% 13,93 13,44 13,69

2009 100% 0% 26.4% 19,94 18,1 19,02

2010 100% 0% 26.4% 26,21 20,76 23,49

2011 100% 0% 26.4% 26,78 23,34 25,06

2012 100% 0% 26.4% 21,84 22,92 22,38

NUEVOS 2012 100% 0% 26.4% 17,19 18,95 18,07

2do. Experimento

Compuesta 100% 0% 26.4% 24,52 20,76 22,64

Compuesta 95% 5% Tierra negra 26.4% 17,4 20,16 18,78



Compuesta 95% 5% Arena 26.4% 23,78 23,26 23,52

Compuesta 90% 10% Arena 26.4% 22,05 23,77 22,91

Compuesta 85% 15% Arena 26.4% 21,63 20,16 20,90

23,80

19,4021,58

15,2513,69

19,02

23,4925,06

22,38

18,07

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

2009 2010 2011 ENE - MAY 2012 AGOSTO 2012

Resis

tenc

ia m

ínim

a a

la c

ompr

esió

n (M

Pa)

Año cierre celda de perforación21% Humedad

26% Humedad

Resistencia Mínima a la Compresión Vs Año de Disposición Final

los resultados muestran que con la humedad óptima se obtiene la mayor resistencia a la compresión y que entre mas jóvenes sean los ripios de perforación menor va a ser su resistencia.

18,78

17,16

16,38

22,6423,52

22,91

20,90

14,00

16,00

18,00

20,00

22,00

24,00

0% 5% 10% 15% 20%

Resis

tenc

ia m

ínim

a a

la c

ompr

esió

n (M

Pa)

% Agregados % Tierra % Arena

La tendencia muestra que al aumentar el porcentaje de agregados el ladrillo pierde resistencia, siendo mas útil su fabricación únicamente con ripios de perforación.

Resistencia a la Compresión Inconfinada Vs %Agregados

Alternativa I. Estabilización ripio – cemento para base en vías

Alternativa II. Fabricación de ladrillos con y sin agregados

III. Prueba de Toxicidad TCLP

7 a) 7 b)

Bario mg/L 0,06 13 1,8 2,8 0,38 0,67 100 <5 <10

Cromo mg/L <0,02 0,33 <0,02 <0,02 0,0012 0,073 ----- <1 <10

Cadmio mg/L <0,01 <0,02 <0,01 <0,01 <0,0005 0,0009 1 <0.05 <0.5

Niquel mg/L ----- ----- 0,006 0,024 <0,0005 0,029 5 ----- -----

TPH mg/L 0,18 2,8 <0,5 1,5 <0,5 <0,5 ----- <1 <50

Parámetros

Datos Históricos

Muestras Representativas

Estabilización con Cemento

Límites permisibles

Mín Máx Mín Máx Mín Máx SEMANARTRAOHE 1215

Mín Máx Mín Máx Mín Máx Mín Máx Mín Máx 7 a) 7 b)

Bario mg/L 0,06 13 1,8 2,8 0,048 0,16 0,092 0,15 0,11 0,13 100 <5 <10

Cromo mg/L <0,02 0,33 <0,02 <0,02 0,0095 0,053 0,011 0,015 0,0085 0,0092 ----- <1 <10

Cadmio mg/L <0,01 <0,02 <0,01 <0,01 <0,0005 <0,0005 <0,0005 <0,0005 <0,0005 <0,0005 1 <0.05 <0.5

Niquel mg/L ----- ----- 0,006 0,024 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 <0,005 5 ----- -----

TPH mg/L 0,18 2,8 <0,5 1,5 <0,5 <0,5 <0,5 <0,5 <0,5 <0,5 ----- <1 <50

RAOHE 1215

Datos HistóricosMuestras

Representativas

Límites permisibles

Elaborado por: Ing. Sara Rojas / Fuente: Laboratorio Gruntec Cía Ltda / Fecha: AGO/2013

Estabilización en Ladrillos

Ripio perforación + Arena

Ripio perforación + Tierra Negra

Solo Ripio de Perforación SEMARNAT

Parámetros

Fabricación de Ladrillos Artesanales

PRUEBA PRÁCTICA

CONCLUSIONES• Se concluye que la fabricación de los ladrillos presentan una aplicación

mas útil en el campo de la construcción que la estabilización con cemento para base en vías.

• Adicional el uso de agregados en los ladrillos, aumenta los poros de la estructura interna del espécimen lo que hace que el ladrillo pierda resistencia y por otro lado trabajar con la humedad óptima se logra obtener una mejor resistencia a la compresión inconfinada.

• Las pruebas de lixiviación permitieron evidenciar que se obtiene mayor reducción en la concentración de los parámetros de análisis con la fabricación de ladrillos que con la estabilización ripio cemento para base en vías.

• Se observó que la conversión de los ripios de perforación en una estructura rígida, permite encapsular los metales pesados impidiendo así su biodisponibilidad en el ambiente.

• Finalmente en términos constructivos esta mal empleado el termino ripio ya que este corresponde a un agregado grueso y en la realidad estos están conformados por partículas de tamaños muy finos.

• Se debería realizar un seguimiento ambiental mediante pruebas de lixiviación, a fin de establecer si existe biodisponibilidad de metales pesados al ambiente por desgaste del elemento constructivo ya sea por exposición a las condiciones atmosféricas ó el tiempo de vida.

• Se recomienda realizar un estudio de factibilidad económica en función de la disponibilidad de recursos de la empresa y así determinar la opción mas restable para la puesta en práctica.

• En el caso de optar por la fabricación de los ladrillos, se recomienda utilizar un horno que permita regular las condiciones de temperatura a fin de controlar las emisiones atmosféricas, el mismo que deberá contar con un sistema para el lavado de gases.

• Para la puesta en práctica, se recomienda que los ladrillos sean utilizados en las locaciones de industria hidrocarburífera, preferiblemente para la construcción de bodegas de almacenamiento de productos químicos y cerramientos.

RECOMENDACIONES

AGRADECIMIENTOSLa presente investigación se realizó bajo el auspicio de:

• Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE.

• Instituto de Estudios del Petróleo de la Empresa Pública de Hidrocarburos del Ecuador EP PETROECUADOR.

• Gerencia de Exploración y Producción de la Empresa Pública de Hidrocarburos del Ecuador EP PETROECUADOR.

reutilización de los ripios de perforación en base agua como material de construcción. rojas s....

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