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EJERCICIOS DE BALANCE DE MATERIALES

1. MEZCLA DE LODO

Determinar que cantidad, de cada lodo, debo mezclar para obtener 1.000 bbl de lodo de 14,0 lb/gal. Los volúmenes disponibles son:

Lodo 1: 1.200 bbl de lodo de 11,2 lb/gal Lodo 2: 1.200 bbl de lodo de 15,4 lb/gal

Etapa 1: Dibujar un diagrama

Etapa 2: Determinar los componentes y productos con valores conocidos e incógnitas

Etapa 3: Desarrollar el balance de masas y volúmenes

En este punto, el balance de volúmenes tiene dos incógnitas (VLODO-1 y VLODO-2). Se resolverá el balance de volúmenes para una incógnita y luego se sustituirá en el balance de materia.

21

21

000.1

LODOLODO

LODOLODOL

VV

VVV

12 000.1 LODOLODO VV

2

Etapa 4: Sustituir una incógnita en el balance de materia y resolver la ecuación.

bblV

V

V

VV

VV

VVV

LODO

LODO

LODO

LODOLODO

LODOLODO

LODOLODOLODOLODOLL

3,333

2,114,15

400.1

000.14400.152,114,15

4,15400.152,11000.14

4,15000.12,1114000.1

1

1

1

11

11

2211

Etapa 5: Determinar la segunda incógnita y calcular el consumo de material.

bblV

V

VV

LODO

LODO

LODOLODO

7,666

3,333000.1

000.1

2

2

12

Por lo tanto para preparar 1000 bbl de lodo de 14,0 lb/gal, se requiere que los siguientes volúmenes de lodo disponible sean mezclados:

Componentes (lb/gal) V (bbl)

Lodo1 11,2 333,3

Lodo2 15,4 666,7

Producto - -

Lodo Mezclado 14,0 1.000

3

2. AUMENTO DEL PESO DEL LODO

Determinar la cantidad de Barita (Baritina) necesaria para aumentar el peso de 1.000 bbl de lodo de 14,0 lb/gal a 16,0 lb/gal, así como el volumen del nuevo sistema.

Nota.- El aumento del peso del lodo es un proceso muy similar a la mezcla de lodos. En vez de mezclar lodos, este proceso mezcla lodo con barita u otro material densificante.




Lodo Inicial 14,0 1.000

Baritina 35,0 ?

Producto - -

LodoFINAL 16,0 ?


En este punto, el balance de volúmenes tiene dos incógnitas (Vb y VFINAL). Se resolverá el balance de volúmenes para una incógnita y luego se sustituirá en el balance de materia.

bVV

VVV

FINAL

bINICIALFINAL

000.1

Baritina

4


bblV

V

V

VV

VV

VV

VVV

b

b

b

bb

bb

bb

bbINICIALINICIALFINALFINAL

3,105

1635

000.2

000.21635

000.14000.161635

35000.1416000.16

3514000.116000.1

Etapa 5: Determinar la segunda incógnita - VFINAL.

bblV

V

VV

FINAL

FINAL

bFINAL

3,105.1

3,105000.1

000.1

Por lo tanto para densificar 1000 bbl de lodo de 14,0 lb/gal a 16 lb/gal, se requieren los siguientes volúmenes:



Baritina 35,0 105,3

Producto - -

LodoFINAL 16,0 1.105,3

Etapa 6: Determinar el consumo de material.

b

bb V

M

lbM

gal

lb

bbl

galbblVM

b

bbb

00,791.154

351

423,105

SxSx

Sxlb

MSx b

548.191,547.1#

100

791.154

/100#

Lodo Inicial 1.000 bbl

Baritina 1.548 Sx

LodoFINAL 1.105 bbl

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3. DILUCION/REDUCCIÓN DEL PESO DEL LODO

Reducir el peso de 1.000 bbl de lodo de 16,0 lb/gal a 12,0 lb/bbl, permitiendo que el volumen final aumente.

Nota.- La dilución o la reducción del peso del lodo también puede ser considerado como el proceso de mezcla de lodo, en el cual el lodo base agua o aceite (diesel) esconsiderado como un lodo. La única diferencia en la mezcla del lodo es que no se conoce el volumen final.




En este punto, el balance de volúmenes tiene dos incógnitas (VA y VFINAL). Se resolverá el balance de volúmenes para una incógnita y luego se sustituirá en el balance de materia.

AFINAL

AINICIALFINAL

VV

VVV

000.1

6


bblV

V

V

VV

VV

VV

VVV

A

A

A

AA

AA

AA

AAINICIALINICIALFINALFINAL

094.1

345,812

000.4

000.4345,812

000.12000.16345,812

345,8000.1612000.12

345,816000.112000.1

Etapa 5: Determinar la segunda incógnita - VFINAL.

bblV

V

VV

FINAL

FINAL

AFINAL

094.2

094.1000.1

000.1

Por lo tanto para densificar 1000 bbl de lodo de 14,0 lb/gal a 16 lb/gal, se requieren los siguientes volúmenes:



Agua 8,345 1.094

Producto - -

LodoFINAL 12,0 2.094

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EJERCICIOS PROPUESTOS

Ej-1.- Calcular la cantidad de barita requerida para aumentar el peso de 1000 bbl de lodo de 12,5 lb/gal a 13,5 lb/gal.

Resp.- Mb: 683 Sx de Barita y VFINAL: 1046,4 bbl

Ej-2.- Reducir el peso de un lodo de 15,0 lb/gal a 14,5 lb/gal, si inicialmente se tienen 1.500 bbl de lodo. Para ello ocupar agua.

Resp.- VFINAL: 1.622 bbl

Ej-3.- Determinar el volumen y densidad final, si mezclo dos lodos, los cuales tienen las siguientes características. Lodo1: 200 bbl de 16 lb/gal y Lodo2: 500 bbl de 18 lb/gal.

Resp.- FINAL: 17,4 lb/gal y VFINAL: 700 bbl

Ej-4.- Calcular la cantidad de barita necesaria para aumentar el peso de un lodo de 12,0 lb/gal a 15 lb/gal. Se partirá de un volumen inicial de 200 bbl de 12 lb/gal y este volumen inicial deberá mantenerse hasta el final.

Resp.- Mb: 383 Sx de Barita y VLODO-INICIAL: 174 bbl de lodo de 12 lb/gal

Ej-5.- Necesito preparar 400 bbl de lodo de 12,5 lb/gal con una concentración de bentonita de 21 lb/bbl. Usar Barita como material densificante.

Resp.- MB: 84 Sx de Bentonita Mb: 852 Sx de Barita y VAGUA: 332,84 bbl

Ej-6.- Necesito preparar 6500 bbl de lodo de 11,5 lb/gal con una concentración de bentonita de 21 lb/bbl; 0,5 lb/bbl de soda cáustica y 3 lb/bal de lignito. Usar Barita como material densificante. GESODA CAUSTICA: 2,1 (50 lb/Sx) y GELIGNITO: 1,5 (50 lb/Sx)

Resp.- MB: 137 Sx de Bentonita; Mb: 1016 Sx de Barita; VAGUA: 561,58 bblMSODA CAUSTICA: 6,5 Sx; MLIGNITO: 39 Sx de Barita

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