Simulación de la Hidráulica de Oleoductos con Diferentes Crudos

Generar una metodología capaz de simular el comportamiento hidráulico de un oleoducto durante una operación por baches, haciendo uso de un análisis bajo periodo extendido, a fin de entender los efectos de la formación de interfaces entre los productos en la hidráulica del ducto.

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PROYECTO DE GRADO INGENIERÍA CIVIL 

 

 

 

EFECTOS HIDRÁULICOS DE LA DISMINUCIÓN DE VISCOSIDAD EN LOS SISTEMAS 

DE OLEODUCTOS POR BOMBEO. 

 

 

 

Daniel Mauricio Herrera Castillo. 

 

 

 

Asesor: Juan Guillermo Saldarriaga Valderrama 

 

 

 

 

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES 

FACULTAD DE INGENIERÍA 

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL 

INGENIERÍA CIVIL 

BOGOTÁ D.C. 

2013 

 

 

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AGRADECIMIENTOS 

 

A mis padres y a mis profesores por enseñarme que en la vida se puede conseguir cualquier 
cosa, siempre que se quiera. 

 

 

 

 

 

 

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Universidad de los Andes 

ICYA 3102 - 201310 

Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y 

Alcantarillados – CIACUA 
Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

TABLA DE CONTENIDO 

ÍNDICE DE FIGURAS ..........................................................................................................................iii 
ÍNDICE DE GRÁFICAS ........................................................................................................................ iv 
ÍNDICE DE TABLAS ........................................................................................................................... vii 

INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS .................................................................................................. 1 

1.1 

Introducción ....................................................................................................................... 1 

1.2 

Objetivos ............................................................................................................................. 2 

1.2.1 

Objetivo general ......................................................................................................... 2 

1.2.2 

Objetivos específicos ................................................................................................. 2 

MARCO TEÓRICO ....................................................................................................................... 3 

2.1 

Industria petrolera ............................................................................................................ 3 

2.2 

Crudos y su clasificación ................................................................................................... 6 

2.3 

Hidráulica de un oleoducto ............................................................................................... 8 

2.3.1 

Fluidos newtonianos ................................................................................................. 8 

2.3.2 

Número de Reynolds ............................................................................................... 10 

2.3.3 

Interacción flujo-pared sólida................................................................................. 10 

2.3.4 

Pérdidas por fricción ............................................................................................... 11 

2.3.5 

Bombas en sistemas de tuberías ............................................................................ 13 

2.3.6 

Oleoducto como una tubería en serie .................................................................... 20 

MODELACIÓN HIDRÁULICA DE UN OLEODUCTO. MODELO HIDRÁULICO ESTABLE DE LA 

EMPRESA OLEODUCTO CENTRAL S.A. – OCENSA ........................................................................ 22 

EFECTOS DE LA DISMINUCIÓN DE VISCOSIDAD EN LAS BOMBAS .................................... 24 

GENERACIÓN Y CONTROL DE ALARMAS EN LOS SISTEMAS DE OLEODUCTOS POR 

BOMBEO ........................................................................................................................................... 37 

5.1 

Tipos de alarmas en los sistemas de oleoductos por bombeo ..................................... 37 

5.2 

Control de las alarmas de velocidad............................................................................... 39 

EFECTOS DE LA INYECCIÓN DE DRA EN DIFERENTES CONFIGURACIONES DE BATCHEO

 

55 

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................................... 81 

7.1 

Conclusiones .................................................................................................................... 81 

7.2 

Recomendaciones ............................................................................................................ 82 

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Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

ii 

REFERENCIAS .......................................................................................................................... 83 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
 
 
 
 
 

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Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

iii 

ÍNDICE DE FIGURAS 

Figura 2-1. Infraestructura Petrolera de Colombia - Oleoductos. Fuente: (Ecopetrol, Redes de 
transporte, 2012). ......................................................................................................................................................... 5 
Figura 2-2. Desarrollo de una capa límite turbulenta mostrando la subcapa laminar viscosa. 
Adaptada de: (Saldarriaga, 2007). ...................................................................................................................... 11 
Figura 2-3. Efectos de una bomba colocada en una tubería simple sobre la línea de energía 
total (LET) y la línea de gradiente hidráulico (LGH). Fuente: (Saldarriaga, 2007). ....................... 14 
Figura 2-4. Curvas de la bomba y de eficiencia de una bomba centrífuga. Fuente: (Best 
Pumpworks, 2008). ................................................................................................................................................... 16 
Figura 2-5. Determinación del punto de operación de una bomba. Adaptada de: (Saldarriaga, 
2007). .............................................................................................................................................................................. 18 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

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Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

iv 

ÍNDICE DE GRÁFICAS 

Gráfica 2-1. Producción de petróleo en América Latina desde el 2001 hasta el 2011. Fuente de 
los datos: (BP, 2012). .................................................................................................................................................. 3 
Gráfica 2-2. Consumo de petróleo en América Latina desde el 2001 hasta el 2011. Fuente de 
los datos: (BP, 2012). .................................................................................................................................................. 4 
Gráfica 2-3. Producción vs Consumo en América Latina desde el 2001 hasta el 2011. Fuente de 
los datos: (BP, 2012). .................................................................................................................................................. 6 
Gráfica 2-4. Variación de la viscosidad con la temperatura para los crudos pesados Nowrooz 
(a) y Soroosh (b). Fuente: (Homayuni, Hamidi, & Vatani, 2012). ............................................................. 9 
Gráfica 2-5. Variación de la viscosidad con respecto al esfuerzo cortante aplicado a diferentes 
temperaturas para un crudo pesado. Fuente: (Al-Bemani & Yaghi, 2002). .......................................... 9 
Gráfica 2-6. Curva del sistema para un sistema bomba-tubería. Fuente: (Saldarriaga, 2007). . 17 
Gráfica 4-1. Curvas de la bomba, de eficiencia y de potencia de la bomba principal de la 
estación de bombeo Cusiana con crudo ligero Cusiana. ............................................................................ 29 
Gráfica 4-2. Curvas de la bomba, de eficiencia y de potencia de la bomba principal de la 
estación de bombeo Cusiana con crudo pesado Castilla. .......................................................................... 32 
Gráfica 4-3. Curvas de la bomba, de eficiencia y de potencia de la bomba principal de la 
estación de bombeo Cusiana con crudo pesado Castilla (viscosidad cinemática reducida en un 
99%). ............................................................................................................................................................................... 35 
Gráfica 5-1. Curvas de la bomba, de eficiencia y de potencia de la bomba booster de la estación 
de bombeo El Porvenir con crudo pesado Castilla. ...................................................................................... 41 
Gráfica 5-2. Curvas de la bomba, de eficiencia y de potencia de la bomba booster de la estación 
de bombeo El Porvenir con crudo pesado Castilla (condiciones de bombeo primera alternativa 
de control). ................................................................................................................................................................... 43 
Gráfica 5-3. Curvas de la bomba, de eficiencia y de potencia de la bomba booster de la estación 
de bombeo El Porvenir con crudo pesado Castilla (condiciones de bombeo resultantes). ........ 47 
Gráfica 5-4. Curvas de la bomba, de eficiencia y de potencia de la bomba booster de la estación 
de bombeo El Porvenir con crudo pesado Castilla (viscosidad cinemática reducida en un 
99%). ............................................................................................................................................................................... 50 
Gráfica 5-5. Curvas de la bomba, de eficiencia y de potencia de la bomba booster de la estación 
de bombeo El Porvenir con crudo pesado Castilla (viscosidad cinemática reducida en un 99%, 
nuevas condiciones de bombeo). ........................................................................................................................ 53 
Gráfica 6-1. Perfil de alturas piezométricas primeros 50 km del oleoducto con crudo Cusiana.
 ........................................................................................................................................................................................... 56 
Gráfica 6-2. Perfil de alturas piezométricas primeros 100 km del oleoducto con crudo Cusiana.
 ........................................................................................................................................................................................... 56 
Gráfica 6-3. Perfil de alturas piezométricas primeros 150 km del oleoducto con crudo Cusiana.
 ........................................................................................................................................................................................... 56 
Gráfica 6-4. Perfil de alturas piezométricas primeros 200 km del oleoducto con crudo Cusiana.
 ........................................................................................................................................................................................... 57 
Gráfica 6-5. Perfil de alturas piezométricas primeros 250 km del oleoducto con crudo Cusiana.
 ........................................................................................................................................................................................... 57 

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Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

Gráfica 6-6. Perfil de alturas piezométricas primeros 300 km del oleoducto con crudo Cusiana.
 ........................................................................................................................................................................................... 57 
Gráfica 6-7. Perfil de alturas piezométricas primeros 350 km del oleoducto con crudo Cusiana.
 ........................................................................................................................................................................................... 58 
Gráfica 6-8. Perfil de alturas piezométricas primeros 400 km del oleoducto con crudo Cusiana.
 ........................................................................................................................................................................................... 58 
Gráfica 6-9. Perfil de alturas piezométricas primeros 450 km del oleoducto con crudo Cusiana.
 ........................................................................................................................................................................................... 58 
Gráfica 6-10. Perfil de alturas piezométricas primeros 500 km del oleoducto con crudo 
Cusiana. .......................................................................................................................................................................... 59 
Gráfica 6-11. Perfil de alturas piezométricas primeros 550 km del oleoducto con crudo 
Cusiana. .......................................................................................................................................................................... 59 
Gráfica 6-12. Perfil de alturas piezométricas primeros 600 km del oleoducto con crudo 
Cusiana. .......................................................................................................................................................................... 59 
Gráfica 6-13. Perfil de alturas piezométricas primeros 650 km del oleoducto con crudo 
Cusiana. .......................................................................................................................................................................... 60 
Gráfica 6-14. Perfil de alturas piezométricas primeros 700 km del oleoducto con crudo 
Cusiana. .......................................................................................................................................................................... 60 
Gráfica 6-15. Perfil de alturas piezométricas primeros 750 km del oleoducto con crudo 
Cusiana. .......................................................................................................................................................................... 60 
Gráfica 6-16. Perfil de alturas piezométricas primeros 800 km del oleoducto con crudo 
Cusiana. .......................................................................................................................................................................... 61 
Gráfica 6-17. Caudal en cada una de las estaciones de bombeo para cada configuración de 
batcheo. .......................................................................................................................................................................... 62 
Gráfica 6-18. Velocidad de las bombas en cada una de las estaciones de bombeo para cada 
configuración de batcheo. ...................................................................................................................................... 63 
Gráfica 6-19. Potencia hidráulica adicionada en cada una de las estaciones de bombeo para 
cada configuración de batcheo. ............................................................................................................................ 64 
Gráfica 6-20. Caudal almacenado en cada una de las estaciones de bombeo para cada 
configuración de batcheo. ...................................................................................................................................... 65 
Gráfica 6-21. Concentración de DRA inyectada en cada una de las estaciones de bombeo para 
cada configuración de batcheo. ............................................................................................................................ 66 
Gráfica 6-22. Perfil de alturas piezométricas primeros 50 km del oleoducto con crudo Cusiana 
(concentración de DRA inyectada constante). ............................................................................................... 68 
Gráfica 6-23. Perfil de alturas piezométricas primeros 100 km del oleoducto con crudo 
Cusiana (concentración de DRA inyectada constante). ............................................................................. 68 
Gráfica 6-24. Perfil de alturas piezométricas primeros 150 km del oleoducto con crudo 
Cusiana (concentración de DRA inyectada constante). ............................................................................. 69 
Gráfica 6-25. Perfil de alturas piezométricas primeros 200 km del oleoducto con crudo 
Cusiana (concentración de DRA inyectada constante). ............................................................................. 69 
Gráfica 6-26. Perfil de alturas piezométricas primeros 250 km del oleoducto con crudo 
Cusiana (concentración de DRA inyectada constante). ............................................................................. 70 

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Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

vi 

Gráfica 6-27. Perfil de alturas piezométricas primeros 300 km del oleoducto con crudo 
Cusiana (concentración de DRA inyectada constante). ............................................................................. 70 
Gráfica 6-28. Perfil de alturas piezométricas primeros 350 km del oleoducto con crudo 
Cusiana (concentración de DRA inyectada constante). ............................................................................. 71 
Gráfica 6-29. Perfil de alturas piezométricas primeros 400 km del oleoducto con crudo 
Cusiana (concentración de DRA inyectada constante). ............................................................................. 71 
Gráfica 6-30. Perfil de alturas piezométricas primeros 450 km del oleoducto con crudo 
Cusiana (concentración de DRA inyectada constante). ............................................................................. 72 
Gráfica 6-31. Perfil de alturas piezométricas primeros 500 km del oleoducto con crudo 
Cusiana (concentración de DRA inyectada constante). ............................................................................. 72 
Gráfica 6-32. Perfil de alturas piezométricas primeros 550 km del oleoducto con crudo 
Cusiana (concentración de DRA inyectada constante). ............................................................................. 73 
Gráfica 6-33. Perfil de alturas piezométricas primeros 600 km del oleoducto con crudo 
Cusiana (concentración de DRA inyectada constante). ............................................................................. 73 
Gráfica 6-34. Perfil de alturas piezométricas primeros 650 km del oleoducto con crudo 
Cusiana (concentración de DRA inyectada constante). ............................................................................. 74 
Gráfica 6-35. Perfil de alturas piezométricas primeros 700 km del oleoducto con crudo 
Cusiana (concentración de DRA inyectada constante). ............................................................................. 74 
Gráfica 6-36. Perfil de alturas piezométricas primeros 750 km del oleoducto con crudo 
Cusiana (concentración de DRA inyectada constante). ............................................................................. 75 
Gráfica 6-37. Perfil de alturas piezométricas primeros 800 km del oleoducto con crudo 
Cusiana (concentración de DRA inyectada constante). ............................................................................. 75 
Gráfica 6-38. Caudal en cada una de las estaciones de bombeo para cada configuración de 
batcheo (concentración de DRA inyectada constante). ............................................................................. 76 
Gráfica 6-39. Velocidad de las bombas en cada una de las estaciones de bombeo para cada 
configuración de batcheo (concentración de DRA inyectada constante). .......................................... 77 
Gráfica 6-40. Potencia hidráulica adicionada en cada una de las estaciones de bombeo para 
cada configuración de batcheo (concentración de DRA inyectada constante). ............................... 78 
Gráfica 6-41. Caudal almacenado en cada una de las estaciones de bombeo para cada 
configuración de batcheo (concentración de DRA inyectada constante). .......................................... 79 
 

 

 

 

 

 

 

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Centro de Investigaciones en Acueductos y 

Alcantarillados – CIACUA 
Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

vii 

ÍNDICE DE TABLAS 

Tabla 2-1. Composición en peso del crudo. Fuente de los datos: (Canadian Centre for Energy 
Information, 2002-2013). ......................................................................................................................................... 7 
Tabla 3-1. Equivalencia entre las unidades típicas de la industria petrolera y el Sistema 
Internacional de Unidades (SI). ........................................................................................................................... 23 
Tabla 4-1. Datos de entrada de la simulación de la bomba principal Cusiana con crudo Cusiana.
 ........................................................................................................................................................................................... 28 
Tabla 4-2.  Curva de la bomba con agua, determinación de la velocidad rotacional de 
operación de la bomba, y correcciones por viscosidad y velocidad rotacional de operación de 
la bomba cuando se bombea crudo Cusiana. .................................................................................................. 28 
Tabla 4-3. Datos de entrada de la simulación de la bomba principal Cusiana con crudo Castilla.
 ........................................................................................................................................................................................... 30 
Tabla 4-4. Curva de la bomba con agua, determinación de la velocidad rotacional de operación 
de la bomba, y correcciones por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba 
cuando se bombea crudo Castilla. ....................................................................................................................... 31 
Tabla 4-5. Datos de entrada de la simulación de la bomba principal Cusiana con crudo Castilla 
(viscosidad cinemática reducida en un 99%). ............................................................................................... 33 
Tabla 4-6. Curva de la bomba con agua, determinación de la velocidad rotacional de operación 
de la bomba, y correcciones por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba 
cuando se bombea crudo Castilla (viscosidad cinemática reducida en un 99%). .......................... 34 
Tabla 5-1. Información general de las condiciones de bombeo. ............................................................ 39 
Tabla 5-2. Datos de entrada de la simulación de la bomba booster El Porvenir con crudo 
Castilla. ........................................................................................................................................................................... 39 
Tabla 5-3. Curva de la bomba con agua, determinación de la velocidad rotacional de operación 
de la bomba, y correcciones por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba 
cuando se bombea crudo Castilla (bomba booster El Porvenir). ........................................................... 40 
Tabla 5-4. Información general de las nuevas condiciones de bombeo (primera alternativa de 
control). ......................................................................................................................................................................... 42 
Tabla 5-5. Curva de la bomba con agua, determinación de la velocidad rotacional de operación 
de la bomba, y correcciones por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba 
cuando se bombea crudo Castilla (condiciones de bombeo primera alternativa de control). .. 42 
Tabla 5-6. Información general de las nuevas condiciones de bombeo (segunda alternativa de 
control). ......................................................................................................................................................................... 44 
Tabla 5-7. Curva de la bomba con agua, determinación de la velocidad rotacional de operación 
de la bomba, y correcciones por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba 
cuando se bombea crudo Castilla (condiciones de bombeo segunda alternativa de control). .. 45 
Tabla 5-8. Información general de las condiciones de bombeo resultantes. .................................... 45 
Tabla 5-9. Curva de la bomba con agua, determinación de la velocidad rotacional de operación 
de la bomba, y correcciones por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba 
cuando se bombea crudo Castilla (condiciones de bombeo resultantes). ......................................... 46 
Tabla 5-10. Datos de entrada de la simulación de la bomba booster El Porvenir con crudo 
Castilla (viscosidad cinemática reducida en un 99%). ............................................................................... 48 

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sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

viii 

Tabla 5-11. Curva de la bomba con agua, determinación de la velocidad rotacional de 
operación de la bomba, y correcciones por viscosidad y velocidad rotacional de operación de 
la bomba cuando se bombea crudo Castilla (viscosidad cinemática reducida en un 99%)........ 49 
Tabla 5-12. Información general de las nuevas condiciones de bombeo. .......................................... 51 
Tabla 5-13. Datos de entrada de la simulación de la bomba booster El Porvenir con crudo 
Castilla (viscosidad cinemática reducida en un 99%, nuevas condiciones de bombeo). ............. 51 
Tabla 5-14. Curva de la bomba con agua, determinación de la velocidad rotacional de 
operación de la bomba, y correcciones por viscosidad y velocidad rotacional de operación de 
la bomba cuando se bombea crudo Castilla (viscosidad cinemática reducida en un 99%, 
nuevas condiciones de bombeo). ........................................................................................................................ 52 
Tabla 6-1. Caudal en cada una de las estaciones de bombeo para cada configuración de 
batcheo. .......................................................................................................................................................................... 61 
Tabla 6-2. Velocidad de las bombas en cada una de las estaciones de bombeo para cada 
configuración de batcheo. ...................................................................................................................................... 62 
Tabla 6-3. Potencia hidráulica adicionada en cada una de las estaciones de bombeo para cada 
configuración de batcheo. ...................................................................................................................................... 63 
Tabla 6-4. Caudal almacenado en cada una de las estaciones de bombeo para cada 
configuración de batcheo. ...................................................................................................................................... 64 
Tabla 6-5. Concentración de DRA inyectada en cada una de las estaciones de bombeo para 
cada configuración de batcheo. ............................................................................................................................ 65 
Tabla 6-6. Caudal en cada una de las estaciones de bombeo para cada configuración de 
batcheo (concentración de DRA inyectada constante). ............................................................................. 76 
Tabla 6-7. Velocidad de las bombas en cada una de las estaciones de bombeo para cada 
configuración de batcheo (concentración de DRA inyectada constante). .......................................... 77 
Tabla 6-8. Potencia hidráulica adicionada en cada una de las estaciones de bombeo para cada 
configuración de batcheo (concentración de DRA inyectada constante). .......................................... 78 
Tabla 6-9. Caudal almacenado en cada una de las estaciones de bombeo para cada 
configuración de batcheo (concentración de DRA inyectada constante). .......................................... 79 

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Centro de Investigaciones en Acueductos y 

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Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

1  INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS 

1.1  Introducción 

En  la  actualidad,  el  transporte  de crudo  pesado  en  Colombia se  realiza  por  tierra mediante 
tractomulas y carrotanques, afectando directamente a la producción y generando un impacto 
económico importante, principalmente en la inversión extranjera. Por esta razón, surgen como 
alternativa de transporte de crudo pesado los sistemas de oleoductos por bombeo. 

Últimamente, se ha visto que solamente las grandes empresas productoras, como Ecopetrol y 
Repsol, pueden utilizar los sistemas de oleoductos por bombeo para transportar el crudo, ya 
que estas empresas son las dueñas de la infraestructura y ostentan los recursos necesarios para 
el bombeo (Redacción Llano 7 Días, 2012). Siendo el cuarto país en la lista de productores de 
crudo en América Latina, es de vital importancia investigar cómo se podría facilitar el bombeo 
del  crudo  pesado  en  estos  sistemas,  de  tal  forma  que  la  infraestructura  sea  un  servicio  a 
disposición de los productores del país. 

Adicionalmente, se debe tener en cuenta que el crudo pesado es un fluido de alta viscosidad, 
por lo cual resulta inminente la disminución de su viscosidad si se pretende hacer uso de los 
sistemas de oleoductos por bombeo. Si no se realiza este proceso, es posible que el crudo no 
pueda ser transportado o que esta alternativa no pueda ser utilizada por los costos energéticos 
elevados que generaría el bombeo. 

Uno  de los métodos que se ha venido  utilizando  en la  industria petrolera para disminuir la 
viscosidad  del  crudo  pesado,  es  la  utilización  de  unas  sustancias  poliméricas  denominadas 
agentes reductores de arrastre (DRA, por su nombre en inglés Drag Reduction Agents). Estos 
agentes reductores de arrastre son inyectados a los sistemas de oleoductos por bombeo con el 
propósito de mitigar la turbulencia producida por las pérdidas por fricción. 

En este proyecto de grado se evaluarán los efectos hidráulicos generados por esta disminución 
de la viscosidad cinemática del crudo en los sistemas de oleoductos por bombeo. En primera 
instancia, se orientará el estudio de estos efectos a las bombas empleadas en las estaciones de 
bombeo del oleoducto Cusiana – La Belleza – Vasconia – Coveñas de la empresa OLEODUCTO 
CENTRAL S.A. – OCENSA, a través de un software de simulación especializado en este tipo de 
sistemas  denominado  Modelo  Estable  y  Extendido, el  cual simula  la  operación  del  oleoducto 
mencionado. 

El  estudio  continúa  con  una  investigación  sobre  el  tipo  de  alarmas  que  se  generan  en  un 
oleoducto,  y  como  se  relacionan  estas  con  la  disminución  de  viscosidad.  De  igual  forma,  se 
presentarán unas alternativas de control para las alarmas de velocidad. 

Por  último,  se  indagará  acerca  del  efecto  que  tiene  la  inyección  de  DRA  en  diferentes 
configuraciones de batcheo. 

 

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Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

1.2  Objetivos 

1.2.1  Objetivo general 

El objetivo general del proyecto de grado es estudiar los principales efectos hidráulicos que se 
presentan  en  los  sistemas  de  oleoductos  por  bombeo,  generados  por  la  disminución  de 
viscosidad del crudo transportado a partir de la utilización de agentes reductores de arrastre. 

1.2.2  Objetivos específicos 

Con  el  fin  de  lograr  el  objetivo  general  del  proyecto  de  grado, se  determinan  los  siguientes 
objetivos específicos: 

 

Realizar una contextualización de la problemática del transporte de crudos pesados en 
Colombia.  

 

Asociar  los  conceptos  teóricos  de  la  hidráulica  de  tuberías  al  funcionamiento  de  un 
oleoducto. 

 

Utilizar un software que permita realizar la modelación hidráulica de un oleoducto en 
estado estable. 

 

Entender las diferencias hidráulicas que se presentan al transportar un crudo pesado 
con respecto al transporte de agua potable presurizada, analizando el comportamiento 
de las curvas de la bomba, eficiencia y potencia de cada una de las bombas empleadas 
en las estaciones de bombeo del oleoducto Cusiana – La Belleza – Vasconia – Coveñas, 
perteneciente a la empresa OLEODUCTO CENTRAL S.A. – OCENSA. 

 

Comprender el proceso de generación de alarmas de caudal, velocidad y potencia en las 
estaciones  de  bombeo,  y  relacionar  las  alarmas  con  la  operación  apropiada  del 
oleoducto. 

 

Proporcionar  tres  alternativas  de  control  para  las  alarmas  de  velocidad,  y  observar 
como varía el proceder de dos de estas alternativas con la viscosidad  cinemática del 
crudo que se está transportando. 

 

Establecer una relación entre la  configuración del batcheo y la  inyección de agentes 
reductores de arrastre, con el fin de determinar el efecto de ambas en la capacidad de 
bombeo del oleoducto. 

 

 

 

 

 

 

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sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

2  MARCO TEÓRICO 

2.1  Industria petrolera 

En  la  actualidad,  el  petróleo  se  ha  instituido  como  el  principal  generador  de  renta  externa, 
posicionándose  por  encima  incluso  del  café,  producto  nacional  predilecto  de  exportación 
(García, 2002). Resulta entonces indiscutible que el petróleo se ha transformado en el principal 
propulsor del desarrollo de la economía colombiana, ubicando a Colombia en la cuarta posición 
de la lista de productores de petróleo en América Latina, después de México, Venezuela y Brasil. 
En la Gráfica 2-1 se puede observar que, aunque la producción de petróleo en América Latina 
sufrió  un declive en el  2005,  Colombia siguió aumentando su  producción pasando  de 0.554 
millones  de  barriles  de  petróleo  diarios  en  2005,  a  0.930  millones  de  barriles  de  petróleo 
diarios  en  2011.  Adicionalmente,  Colombia  logró  tener  en  el  2011    el  mayor  porcentaje  de 
crecimiento en producción de petróleo con respecto al año anterior de América Latina, con un 
16,3% (BP, 2012). 

 

Gráfica 2-1. Producción de petróleo en América Latina desde el 2001 hasta el 2011. Fuente de los datos: (BP, 2012). 

Por  otro  lado,  en  la  Gráfica  2-2  se  puede  observar  que  a  pesar  del  fuerte  incremento  del 
consumo de petróleo que se dio en Colombia en el 2010, a cifras del 2011 se están consumiendo 
solamente 0.253 millones de barriles de petróleo diarios, cifra inferior al 30% de la producción 
diaria de petróleo del país. Esta falta de consumo se justifica claramente teniendo en cuenta los 
dos fines principales que se le da a cada barril de petróleo en Colombia: la exportación y el 
refinamiento. 

0.000

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

Pro

d

u

cci

ó

n

 d

e p

etró

le

o

 [m

b

d

]

Año

Producción de Petróleo en América Latina 

2001 - 2011 [Millones de barriles/día]

México

Venezuela

Brasil

Colombia

Argentina

Ecuador

Perú

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sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

 

Gráfica 2-2. Consumo de petróleo en América Latina desde el 2001 hasta el 2011. Fuente de los datos: (BP, 2012). 

La exportación de petróleo en el país se realiza a través del Terminal Marítimo de Coveñas, 
localizado en el departamento de Sucre y designado como el principal puerto de movimiento 
de hidrocarburos de Colombia. El Terminal Marítimo  de Coveñas es alimentado por tres de 
oleoductos:  Oleoducto  Caño  Limón  Coveñas,  Oleoducto  de  Colombia  (ODC)  y  el  Oleoducto 
Central (OCENSA) (Ecopetrol, Coveñas, 2012).  

En el caso del refinamiento, el petróleo crudo extraído es transportado al Complejo Industrial 
de  Barrancabermeja,  localizado  en  el  departamento  de  Santander,  donde  se  refina  para 
producir  gasolina motor (corriente  y extra),  bencina,  cocinol,  diésel,  queroseno,  entre otros 
(Ecopetrol, Refinación, 2012). 

Para cumplir a cabalidad con estos fines, Colombia cuenta con la siguiente red de oleoductos: 

0.000

2.000

4.000

6.000

8.000

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

Pro

d

u

cci

ó

n

 d

e p

etró

le

o

 [m

b

d

]

Año

Consumo de Petróleo en América Latina 2001 

- 2011 [Millones de barriles/día]

Brasil

Mexico

Venezuela

Argentina

Chile

Colombia

Ecuador

Perú

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sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

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Proyecto de Grado 

 

Figura 2-1. Infraestructura Petrolera de Colombia - Oleoductos. Fuente: (Ecopetrol, Redes de transporte, 2012). 

Al realizar una comparación entre la Gráfica 2-1 la Gráfica 2-2, es claro que en años futuros la 
producción no alcanzará a suplir la demanda de energía. Esto se evidencia claramente en la 
Gráfica 2-3: 

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Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

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Proyecto de Grado 

 

Gráfica 2-3. Producción vs Consumo en América Latina desde el 2001 hasta el 2011. Fuente de los datos: (BP, 2012). 

Frente a esto surge la necesidad de activar todas las fuentes de energía disponibles, siendo la 
explotación de crudos pesados una de las más aprovechables. El papel que desempeña América 
Latina en este nuevo enfoque de la industria petrolera resulta fundamental, ya que dispone del 
48% de las reservas recuperables de crudos pesados en el mundo. Asimismo, Colombia se ubica 
actualmente como el quinto país dentro de la región con mayor potencial para la explotación 
de estos recursos energéticos y se estima que el 45% de su producción de petróleo corresponde 
a crudos pesados (Colombia Energía, 2013). 

2.2  Crudos y su clasificación 

El  petróleo,  en  términos  generales,  se  define  como  una  combinación  entre  hidrocarburos 
(compuestos orgánicos formados a partir de átomos de carbono e hidrógeno) en fase sólida, 
líquida o gaseosa, con ciertos elementos químicos (principalmente azufre, nitrógeno y oxígeno).  

El petróleo se origina mediante la descomposición de materia orgánica depositada entre las 
capas de formaciones sedimentarias. Esta descomposición es causada por la exposición de la 
materia  orgánica  a  las  condiciones  de  temperatura  y  presión  (las  cuales  varían  según  la 
profundidad) de la formación geológica donde se encuentra, permitiendo así la producción y 
retención de los hidrocarburos que forman las reservas de petróleo (Galp Energia, SGPS, S.A., 
2010). 

Por otro lado, se define el crudo como petróleo en condiciones de yacimiento. El crudo en sí no 
tiene un valor económico alto en el mercado pero como se mencionó anteriormente, a través 
de un proceso de refinación, se pueden adquirir de él productos de gran valor comercial como 
la  gasolina.  Aunque la composición  del crudo  varía según su  origen  geológico, se tienen los 
siguientes rangos típicos para la composición en peso de este: 

0.000

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

Millon

es

 d

e b

ar

rile

p

o

d

ía

Año

Producción vs. Consumo en América Latina 2001 - 2011 

[Millones de barriles/día]

Producción

Consumo

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Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

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Proyecto de Grado 

Tabla 2-1. Composición en peso del crudo. Fuente de los datos: (Canadian Centre for Energy Information, 2002-2013). 

Elemento químico 

%peso 

Carbono (C) 

83%-87% 

Hidrógeno (H) 

10%-14% 

Azufre (S) 

Hasta 6% 

Nitrógeno (N) 

Hasta 2% 

Oxígeno (O) 

Hasta 1,5% 

Metales 

Menos de 1000 ppm 

 

El crudo se clasifica de tres formas distintas. La primera de estas es la distinción que se hace 
entre un crudo convencional y un crudo no convencional. Un crudo se considera como crudo 
convencional cuando fluye naturalmente o puede ser bombeado sin necesidad de ser calentado 
o diluido (Canadian Centre for Energy Information, 2002-2013). De lo contrario, se considera 
como crudo no convencional.  

La segunda clasificación es la diferenciación entre un crudo dulce y un crudo amargo. Un crudo 
dulce es aquel que tiene un contenido de azufre menor al 0,5%, mientras que un crudo amargo 
es  aquel  que  tiene  un  contenido  de  azufre  mayor  al  1%.  La  relevancia  de  esta  segunda 
clasificación radica en los tipos de productos que se pueden obtener de estos. El crudo dulce es 
procesado  para  obtener  gasolina,  keroseno  y  diésel  de  alta  calidad,  mientras  que  el  crudo 
amargo, por su alto contenido de impureza (contenido de azufre) es procesado para obtener 
diésel y combustible.  

La  tercera  y  última  clasificación  del  crudo,  es  la  categorización  de  los  crudos  en  ligeros, 
medianos, pesados y extrapesados, según su gravedad API. La gravedad API es una medida de 
densidad establecida por el  Instituto  Americano del  Petróleo  (API, por su nombre en inglés 
American Petroleum Institute), que especifica que tan liviano o pesado es un crudo con respecto 
al  agua.  La  gravedad  API  de  un  crudo  se  mide  en  grados  y  se  determina  con  la  siguiente 
ecuación: 

°𝐴𝑃𝐼 =

145,5

𝐺

𝑠

(60°𝐹)

− 131,5 

Ecuación 2-1. Gravedad API.

 

donde: 

𝐺

𝑠

(60°𝐹): gravedad específica medida a 60°F en condiciones estandarizadas. 

Como se mencionó anteriormente, los crudos se clasifican según su gravedad API de la siguiente 
manera: 

 

Crudos ligeros: °API>31,1° 

 

Crudos medianos: 22,3°<°API<31,1° 

 

Crudos pesados: 10°<°API<22,3° 

 

Crudos extrapesados: °API<10° 

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Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

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Proyecto de Grado 

Esta última clasificación del crudo es la más importante en el transporte  de crudo mediante 
sistemas de oleoductos por bombeo, ya que una gravedad API alta implica que el crudo puede 
llegar a ser más liviano que el agua (como en el caso de los crudos ligeros), facilitando así su 
transporte, mientras que una gravedad API baja implica que el crudo puede llegar a ser o es 
más  pesado  que  el  agua  (como  en  el  caso  de  los  crudos  pesados  y  extrapesados, 
respectivamente).  Asimismo,  los  crudos  con  gravedades  API  bajas  presentan  mayores 
viscosidades y mayores contenidos de azufre, nitrógeno y metales. 

 

2.3  Hidráulica de un oleoducto 

De  manera  general,  el  transporte  de  crudo  en  los  sistemas  de  oleoductos  por  bombeo  está 
gobernado por las mismas leyes físicas que el transporte de agua potable presurizada. Dado a 
que las ecuaciones para el cálculo y diseño de sistemas hidráulicos son físicamente basadas, 
estas  siguen  siendo  válidas  independientemente  del  fluido  con  el  que  se  esté  trabajando.  A 
continuación,  se  presentan  algunos  conceptos  hidráulicos  fundamentales  de  un  sistema  de 
oleoducto por bombeo. 

2.3.1  Fluidos newtonianos 

Una exigencia para utilizar las ecuaciones anteriormente mencionadas, es que el fluido que se 
esté transportando, sea un fluido newtoniano. Un fluido se define como una sustancia que no 
puede resistir esfuerzo cortante. Ante la existencia de un esfuerzo cortante, el fluido se deforma 
gradualmente mientras el esfuerzo este presente. La resistencia u oposición del fluido a esta 
deformación  se  denomina  viscosidad,  y  es  una  propiedad  física  de  cada  fluido  (Saldarriaga, 
2007).   

Un  fluido  newtoniano  es  aquel  que  se  rige  bajo  la  ley  de  viscosidad  de  Newton.  La  ley  de 
viscosidad  de  Newton  establece  que  el  esfuerzo  cortante  (τ)  es  proporcional  a  la  tasa  de 
deformación del fluido, teniendo como constante de proporcionalidad la viscosidad dinámica 
del fluido (μ).  

𝜏 = 𝜇

𝑑𝑣

𝑥

𝑑𝑦

 

Ecuación 2-2. Ley de viscosidad de Newton. 

 

donde: 

𝜇: viscosidad dinámica del fluido. 

𝑑𝑣

𝑥

𝑑𝑦

: gradiente de velocidad (tasa de deformación del fluido). 

Así, un fluido newtoniano se define como aquel fluido que mantiene constante su viscosidad, 
sin importar la magnitud del esfuerzo cortante que se le está aplicando.  

El  petróleo  en  sí  se  define  como  un  fluido  no  newtoniano,  es  decir,  aquel  para  el  cual  la 
viscosidad dinámica es función de la temperatura y el esfuerzo cortante que se le está aplicando. 
Cuando  se  transporta  un  crudo  en  un  sistema  de  oleoducto  por  bombeo,  la  magnitud  del 

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sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

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Proyecto de Grado 

esfuerzo cortante al que se encuentra sometido el crudo, no tiene un efecto significativo sobre 
la viscosidad de esta.  Sin embargo, la viscosidad del crudo sí varía de forma significativa con la 
temperatura. Un aumento en la temperatura del crudo implica una disminución en la viscosidad 
del crudo, pero a su vez, hace que este se comporte como un fluido newtoniano. Las siguientes 
dos gráficas justifican ambas afirmaciones: 

 

Gráfica 2-4. Variación de la viscosidad con la temperatura para los crudos pesados Nowrooz (a) y Soroosh (b). Fuente: 

(Homayuni, Hamidi, & Vatani, 2012). 

 

Gráfica 2-5. Variación de la viscosidad con respecto al esfuerzo cortante aplicado a diferentes temperaturas para un 

crudo pesado. Fuente: (Al-Bemani & Yaghi, 2002). 

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10 

2.3.2  Número de Reynolds 

En un flujo, cuando no hay interacción entre dos o más fluidos (no existen fuerzas de tensión 
superficial),  y  se  tienen  velocidades  sustancialmente  inferiores  a  la  del  sonido  (fuerzas  de 
compresibilidad  pequeñas),  el  movimiento  de  las  partículas  es  regido  por  tres  fuerzas:  las 
fuerzas de presión, las fuerzas viscosas y las fuerzas inerciales. Si se estableciera un triángulo 
de fuerzas, la suma vectorial de las fuerzas de presión y las fuerzas viscosas dan como resultado 
las  fuerzas  inerciales  (Saldarriaga,  2007).  Teniendo  en  cuenta  los  conceptos  de  similitud 
dinámica para dos sistemas de diferente tamaño con las mismas condiciones de velocidad y 
geometría, y estableciendo una relación entre las fuerzas viscosas y las fuerzas de presión, se 
llega a un número adimensional conocido como el número de Reynolds: 

𝑅𝑒 =

𝑣𝑑𝜌

𝜇

=

𝑣𝑑

𝜈

 

Ecuación 2-3. Número de Reynolds. 

 

donde: 

𝑣: velocidad media del flujo en la tubería. 

𝑑: diámetro de la tubería. 

𝜌: densidad del fluido. 

𝜈: viscosidad cinemática del fluido. 

El  número  de  Reynolds  permite  caracterizar  el  tipo  de  flujo  en  tuberías,  estableciendo  los 
rangos  para  los  cuales  se  tendrá  flujo  laminar,  flujo  transicional  o  flujo  turbulento  de  la 
siguiente manera: 

 

Re<2200: flujo laminar. 

 

2200<Re<4500: flujo transicional. 

 

Re>4500: flujo turbulento. 

A  diferencia  de  los  sistemas  en  los  que  se  maneja  agua  potable  presurizada,  los  cuales  se 
caracterizan por tener números de Reynolds altos y, por ende, flujos altamente turbulentos, los 
sistemas de oleoductos por bombeo se caracterizan por tener números de Reynolds bajos, por 
lo cual se tienen generalmente flujos laminares o transicionales. La razón de esto radica en la 
diferencia de viscosidad del agua y del crudo, siendo esta última significativamente superior 
para cualquier temperatura. 

2.3.3  Interacción flujo-pared sólida 

Teniendo en cuenta el concepto de longitud de mezcla introducido por Ludwig Prandtl en 1925 
y  el  esfuerzo  turbulento  de  Reynolds,  se  establece  el  siguiente  concepto  para  explicar  la 
interacción que hay entre el flujo y la pared sólida que lo rodea: 

𝜏

𝑦𝑥 𝑇

= 𝜌𝑙 (

𝛿𝑣

𝑥

𝛿𝑦

)

2

 

Ecuación 2-4. Esfuerzo cortante turbulento.

 

donde: 

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11 

𝜌: densidad del fluido. 

𝑙: longitud de mezcla. 

𝛿𝑣

𝑥

𝛿𝑦

: gradiente de velocidad. 

El concepto de longitud de mezcla (primer concepto de la mecánica de fluidos moderna) y el 
concepto  de  interacción  flujo-pared  sólida  (segundo  concepto  de  la  mecánica  de  fluidos 
moderna), le permitieron a Prandtl introducir una teoría que establece que siempre que un 
fluido en movimiento interactúe con una pared sólida, el esfuerzo cortante que se genera afecta 
a  una  zona  del  flujo  conocida  como  capa  límite,  la  cual  puede  ser  laminar  o  turbulenta 
(Saldarriaga, 2007). En esta capa, la velocidad en el punto de contacto del flujo con la pared 
sólida es igual a cero y la distribución de velocidades cambia por la existencia de la pared. 

Para flujo turbulento, a medida que las moléculas se acercan a la pared sólida, estas reducen las 
direcciones de vibración generando un flujo laminar cerca a la pared. Esta zona se conoce como 
subcapa laminar viscosa y se ilustra en la siguiente figura: 

 

Figura 2-2. Desarrollo de una capa límite turbulenta mostrando la subcapa laminar viscosa. Adaptada de: (Saldarriaga, 

2007). 

El concepto de interacción flujo-pared sólida es esencial para entender el accionar hidráulico 
de los agentes reductores de arrastre, ya que según su naturaleza, estos operarán en alguna de 
las zonas descritas anteriormente. 

2.3.4  Pérdidas por fricción 

Como su nombre lo indica, las pérdidas por fricción corresponden a las pérdidas de altura de 
presión debidas a la fricción fluida sobre la pared de la tubería y a los efectos de viscosidad del 
fluido  (Saldarriaga,  2007).  El  cálculo  de  estas  pérdidas  se  realiza  de  manera  directa  con  la 
ecuación de Darcy Weisbach: 

𝑓

= 𝑓

𝑙

𝑑

𝑣

2

2𝑔

 

Ecuación 2-5. Darcy Weisbach.

 

donde: 

𝑓: factor de fricción de Darcy. 

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sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

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12 

𝑙: longitud de la tubería. 

𝑑: diámetro de la tubería. 

𝑣: velocidad media del flujo en la tubería. 

El  factor  de  fricción  de  Darcy  es  el  responsable  de  las  pérdidas  por  fricción,  y  puede  ser 
determinado a partir de la ecuación de Colebrook-White. Esta ecuación es físicamente basada 
y relaciona el factor de fricción como función de la rugosidad relativa de la tubería (k

s

/d) y el 

número de Reynolds de manera implícita: 

1

√𝑓

= −2 log

10

(

𝑘

𝑠

3.7𝑑

+

2.51

𝑅𝑒√𝑓

Ecuación 2-6. Ecuación de Colebrook-White.

 

 

donde: 

𝑓: factor de fricción de Darcy. 

𝑘

𝑠

: rugosidad absoluta de la tubería. 

𝑑: diámetro de la tubería. 

𝑅𝑒: número de Reynolds. 

Utilizando las ecuaciones de Darcy Weisbach y de Colebrook-White, se puede encontrar una 
ecuación explícita para el caudal en una tubería simple: 

𝑄 =

𝜋𝑑

2

4

[

−2√2𝑔𝑑ℎ

𝑓

√𝑙

log

10

(

𝑘

𝑠

3.7𝑑

+

2.51𝜈√𝑙

𝑑√2𝑔𝑑ℎ

𝑓

)] 

Ecuación 2-7. Caudal en una tubería simple. 

 
 

donde: 

𝑑: diámetro de la tubería. 

𝑓

: pérdidas por fricción. 

𝑙: longitud de la tubería. 

𝑘

𝑠

: rugosidad absoluta de la tubería. 

𝜈: viscosidad cinemática del fluido. 

Como se puede observar en la Ecuación 2-7, tanto las pérdidas por fricción, como la viscosidad 
del fluido, afectan directamente al caudal que puede ser transportado en una tubería. 

Los agentes reductores de arrastre tienen como finalidad reducir las pérdidas por fricción por 
lo cual, al mantener en la Ecuación 2-7 un valor constante para el diámetro de la tubería, la 

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13 

longitud de la tubería y la rugosidad absoluta de la tubería, sería posible transportar más caudal 
cuando estos son inyectados en los sistemas de oleoductos por bombeo. 

2.3.5  Bombas en sistemas de tuberías 

En esta sección se presentarán los efectos hidráulicos que producen las bombas en una tubería 
simple. Asimismo, se realizará una descripción breve de las bombas centrífugas, teniendo en 
cuenta que este tipo de bombas rotodinámicas son utilizadas actualmente en los sistemas de 
oleoductos por bombeo para impulsar el crudo. 

2.3.5.1  Bombas centrífugas 

Las bombas rotodinámicas son aquellas en las que se suministra energía cinética de rotación al 
fluido que se bombea mediante un impulsor (rotor), con el fin de transformar esta energía en 
energía de presión, enclaustrando el fluido en la voluta o carcasa de la bomba mientras avanza 
a lo largo de ésta. 

De  manera  general,  las  bombas  rotodinámicas  se  clasifican  de  acuerdo  con  la  forma  de sus 
impulsores en tres tipos: bombas centrífugas, bombas de flujo axial o bombas de flujo mixto. 
Las bombas centrífugas se caracterizan por tener un flujo radial, es decir, el fluido entra a la 
bomba en forma axial (paralela al eje de la bomba) pero sale impulsado en dirección radial 
(perpendicular  al  eje  de  la  bomba).  Asimismo,  estas  bombas  presentan  una  presión 
relativamente alta con un caudal bajo (Saldarriaga, 2007).  

Adicionalmente, las bombas rotodinámicas se definen de manera más explícita a través de un 
parámetro adimensional conocido como velocidad específica (Ns), el cual se puede interpretar 
como la velocidad en revoluciones por minuto para la cual modelos geométricamente similares 
a  prototipos  de  las  diferentes  clases  de  bombas  operarían  para  mover  un  caudal  unitario 
cuando  se  genera  una  altura  piezométrica  unitaria  (Saldarriaga,  2007).  Este  parámetro  es 
simplemente un indicador para determinar qué bomba rotodinámica y, por ende, qué dirección 
de flujo se tiene. La expresión de la velocidad específica de una bomba rotodinámica puede ser 
hallada  a  través  de  un  análisis  dimensional,  teniendo  en  cuenta  el  concepto  de  similitud 
dinámica de la mecánica de fluidos. La expresión resultante de este proceso es: 

𝑁𝑠 =

𝑁√𝑄

𝐻

3/4

 

Ecuación  2-8.  Velocidad  específica  de  una  bomba 
rotodinámica.

 

donde: 

𝑄: caudal en galones americanos por minuto (gpm). 

𝐻: altura piezométrica total de la bomba en pies (ft). 

𝑁: velocidad rotacional de la bomba en revoluciones por minuto (rpm). 

Para las bombas centrífugas se tienen generalmente valores de velocidad específica entre 500 
y 2000. 

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14 

Por último, las bombas centrífugas pueden ser de etapa simple o multietapa. En los sistemas de 
oleoductos por bombeo se utilizan generalmente bombas centrífugas multietapa, debido a que 
las  bombas  que  se  emplean  en  las  estaciones  de  bombeo,  deben  tener  una  velocidad 
considerablemente mayores a las obtenibles con una bomba centrífuga de etapa simple para 
añadir la energía por unidad de peso (altura piezométrica de presión) necesaria.  

El  número  de  etapas  de  una  bomba  centrífuga  es  directamente  proporcional  al  número  de 
impulsores de esta, por lo cual una bomba centrífuga de dos o más impulsores, es considerada 
una  bomba  centrífuga  multietapa.  A  diferencia  de  las  bombas  centrífugas  de  etapa  simple, 
donde  el  impulsor  de  la  bomba  se  encuentra  instalado  en  un  solo  eje  de  giro,  las  bombas 
centrífugas multietapa pueden tener varios ejes de giro, por lo cual se tiene la posibilidad de 
instalar los impulsores en un mismo eje de giro o ejes de giro diferentes. 

2.3.5.2  Línea de gradiente hidráulico en sistemas bomba-tubería 

Como  se  mencionó  anteriormente,  el  propósito  de  las  bombas  rotodinámicas  es  convertir 
energía cinética de rotación en energía de presión. Como consecuencia de esta conversión, se 
adiciona energía por unidad de peso (altura piezométrica de presión) al flujo. En un sistema 
bomba-tubería, este aumento de energía es detectado por los manómetros aguas arriba y aguas 
abajo de la bomba, elevando la línea de energía total (LET) y la línea piezométrica del flujo o 
línea de gradiente hidráulico (LGH) y, por consiguiente, afectando la forma y la pendiente de 
estas dos líneas (Saldarriaga, 2007). En la Figura 2-3 se ilustra de manera gráfica como se ven 
afectadas ambas líneas por la presencia de la bomba: 

 

Figura 2-3. Efectos de una bomba colocada en una tubería simple sobre la línea de energía total (LET) y la línea de 

gradiente hidráulico (LGH). Fuente: (Saldarriaga, 2007). 

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sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

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Proyecto de Grado 

15 

Este concepto es supremamente importante en los sistemas de oleoductos por bombeo, debido 
a que se la línea de gradiente hidráulico debe estar siempre por encima de la línea del perfil del 
suelo  (denominada  Slack  Line)  y  por  debajo  de  la  presión  máxima  de  operación  permitida 
(MAOP,  por  su  nombre  en  inglés  Maximum  Allowable  Operating  Pressure),  con  el  fin  de 
asegurar condiciones de operación normales en el sistema. 

2.3.5.3  Curvas de un sistema bomba tubería 

Las curvas de un sistema bomba tubería son tres: curva de la bomba, curva de eficiencia y curva 
del sistema. Las curvas de la bomba y de eficiencia son suministradas por los fabricantes de las 
bombas o son obtenidas en laboratorio, y generalmente son construidas cuando el fluido que 
se bombea es agua. Por otro lado, la curva del sistema puede ser construida por el diseñador 
mediante  la  escogencia  de  diferentes  valores  de  altura  piezométrica  total  generada  por  la 
bomba (Hm),  teniendo en cuenta la ecuación de conservación de energía. 

Las  curvas  de  la  bomba  son  curvas  de  caudal  contra  altura  piezométrica  total  (Saldarriaga, 
2007). Por lo general, para una bomba centrífuga, la altura piezométrica total se puede expresar 
como una función cuadrática del caudal de la siguiente manera: 

𝐻

𝑚

= 𝐴𝑄

2

+ 𝐵𝑄 + 𝐶 

Ecuación  2-9.  Altura  piezométrica  manométrica  como 
función del caudal para bombas centrífugas.

 

donde: 

𝑄: caudal bombeado. 

Teniendo en cuenta que para n+1 puntos existe solamente un polinomio de grado n que pasa a 
través de todos ellos, los coeficientes A, B y C pueden ser determinados escogiendo tres puntos 
de  caudal  y  altura  piezométrica  total  de  la  curva  suministrada  por  el  fabricante.  Esta 
simplificación  fue  utilizada  en  el  modelo  hidráulico  estable  de  la  empresa  OLEODUCTO 
CENTRAL S.A – OCENSA, ya que permite simular bombas centrífugas en sistemas complejos de 
tuberías, tales como los sistemas de oleoductos por bombeo. 

Las curvas de eficiencia, como su nombre lo indica, son curvas de caudal contra eficiencia de la 
bomba. Cada sistema de tuberías, para un caudal de diseño, tiene una eficiencia máxima de la 
bomba. Para un caudal determinado, con una altura piezométrica manométrica y una eficiencia 
conjunta bomba-motor (η) determinada, se puede obtener la potencia consumida por la bomba 
de la siguiente manera: 

𝑃 =

1
𝜂

𝜌𝑄𝑔𝐻

𝑚

 

Ecuación 2-10. Potencia consumida por una bomba

 

donde: 

𝜂: eficiencia conjunta bomba-motor. 

𝜌: densidad del fluido. 

𝑄: caudal bombeado. 

𝐻

𝑚

: altura piezométrica manométrica. 

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Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

16 

A continuación, se  presentan curvas de  la bomba y de  eficiencia para una bomba centrífuga del 
fabricante Ingersoll-Rand. 

 

Figura 2-4. Curvas de la bomba y de eficiencia de una bomba centrífuga. Fuente: (Best Pumpworks, 2008). 

Como se puede observar en la Figura 2-4, cada diámetro de impulsor disponible para el modelo 
de la bomba centrífuga en cuestión, tiene una curva de la bomba. Adicionalmente, se pueden 
observar  las  curvas  de  igual  eficiencia,  que  son  aquellas  que  intersectan  a  las  curvas  de  la 
bomba, y cuál es el punto de máxima eficiencia, que en este caso corresponde a un caudal de 
3800 gpm con una altura piezométrica total (por etapa de la bomba) de 700 ft y un impulsor de 
13,78 in de diámetro (obteniendo una eficiencia máxima de la bomba de 84,5%). 

Por último, se tienen las curvas del sistema. Al igual que las curvas de la bomba, las curvas del 
sistema  son  curvas  de  caudal  contra  altura  piezométrica  total.  Como  se  mencionó 
anteriormente,  estas curvas  pueden  ser  construidas  por el  diseñador  teniendo  en  cuenta  la 
ecuación de Bernoulli y la ecuación de Darcy Weisbach para calcular las pérdidas por fricción. 
La ecuación que permite construir las curvas del sistema es la siguiente: 

𝐻

𝑚

= 𝐻

𝑇

+ (∑ 𝑓

𝑖

𝑙

𝑖

𝑑

𝑖

+ ∑ 𝑘

𝑚𝑖

)

𝑄

2

2𝑔𝐴

2

 

Ecuación 2-11. Conservación de la energía para sistemas 
bomba-tubería.

 

donde: 

𝑓: factor de fricción de Darcy. 

𝑙: longitud de la tubería. 

𝑑: diámetro de la tubería. 

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Proyecto de Grado 

17 

𝑄: caudal bombeado. 

𝐴: área de la sección transversal de la tubería. 

𝑘

𝑚

: coeficiente de pérdidas menores. 

𝐻

𝑇

: altura topográfica que debe ser vencida por la bomba. 

𝑖: subíndice de la tubería. 

Como  se  puede  observar  en  la  Ecuación  2-11,  la  curva  del  sistema  dependerá  de  las 
características físicas de la tubería, como la longitud, el diámetro, los accesorios y la rugosidad 
absoluta de esta (Saldarriaga, 2007). A continuación se presenta una curva del sistema para un 
sistema bomba-tubería: 

 

Gráfica 2-6. Curva del sistema para un sistema bomba-tubería. Fuente: (Saldarriaga, 2007). 

La importancia de estas curvas radica en la determinación del punto de operación de la bomba, 
que corresponde al caudal que está siendo enviado y la altura dinámica suministrada por la 
bomba (Saldarriaga, 2007). Teniendo la curva de la bomba y la curva del sistema, se establece 
el  punto  de  operación  de  la  bomba  como  aquel  en  el  cual  estas  dos  curvas  se  intersectan. 
Además, si se tiene la curva de eficiencia, se determina también la eficiencia de este punto. La 
determinación del punto de operación se ilustra gráficamente en la siguiente figura: 

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Proyecto de Grado 

18 

 

Figura 2-5. Determinación del punto de operación de una bomba. Adaptada de: (Saldarriaga, 2007). 

A lo largo de este proyecto, se trabajará con las curvas de la bomba y de eficiencia de cada una 
de las bombas centrífugas empleadas en las estaciones de bombeo del oleoducto Cusiana – La 
Belleza  –  Vasconia  –  Coveñas.  De  igual  forma,  se  mostrará  cómo  se  modifican  estas  curvas 
cuando el fluido que debe ser bombeado es crudo ligero o pesado. 

2.3.5.4  Limitaciones en la altura de succión 

Para impedir que se tengan valores de presión menores a la presión atmosférica en las paletas 
del impulsor de una bomba centrífuga o en la tubería de succión y, por consiguiente, evitar la 
ocurrencia del fenómeno de cavitación, es necesario que la presión a la entrada de la bomba sea 
menor que cierto límite. Este límite se establece a partir de un término conocido como la altura 
neta de succión positiva (NPSH, por su nombre en inglés, Net Positive Suction Head), el cual 
representa la altura (energía potencial de presión por unidad de peso) absoluta a la entrada por 
encima  de  la  presión  de  vapor  (Saldarriaga,  2007).  La  NPSH  está  definida  entonces  de  la 
siguiente manera: 

𝑁𝑃𝑆𝐻 =

𝑃

𝑠

− 𝑃

𝑣

𝜌𝑔

=

𝑃

𝑎

𝜌𝑔

− 𝐻

𝑠

𝑃

𝑣

𝜌𝑔

 

Ecuación 2-12. Altura neta de succión positiva.

 

 

donde: 

𝜌: densidad del fluido. 

𝑃

𝑠

: presión de succión. 

𝑃

𝑣

: presión de vapor. 

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Proyecto de Grado 

19 

𝑃

𝑎

: presión atmosférica absoluta. 

𝐻

𝑠

: altura de succión. 

Como se observa en la Figura 2-4, la NPSH es un dato que es suministrado por el fabricante. Si 
no es suministrado, al igual que las curvas de la bomba y de eficiencia, puede obtenerse en el 
laboratorio. 

De igual manera, la altura de succión está definida de la siguiente manera: 

𝐻

𝑠

= ℎ

𝑠

+ ℎ

𝑓𝑠

+

𝑣

𝑠

2

2𝑔

+ ℎ

𝑚𝑒

 

Ecuación 2-13. Altura de succión.

 

donde: 

𝑠

: altura de la bomba con respecto al nivel del fluido en el tanque donde se está succionando 

caudal. 

𝑓𝑠

: pérdidas por fricción en la tubería de succión. 

𝑣

𝑠

: velocidad en la tubería de succión. 

𝑚𝑒

: pérdidas menores causadas a la entrada de la tubería de succión. 

Teniendo en cuenta la Ecuación 2-12 la Ecuación 2-13, se puede entonces hallar a qué altura 
se debe colocar  la bomba con respecto al nivel del fluido en el tanque donde se está succionando 
caudal (h

s

), con el fin de evitar la ocurrencia del fenómeno de cavitación en la bomba y en la 

tubería de succión. 

En  los  sistemas  de  oleoductos  por  bombeo,  se  tiene  en  cuenta  también  una  altura  neta  de 
succión  positiva  conocida  como  NPSH3.  La  NPSH3  es  una  característica  de  las  bombas 
rotodinámicas  que  representa  la  diferencia  entre  la  altura  neta  de  succión  y  la  altura 
correspondiente  a  la  presión  de  vapor  en  la  entrada  de  la  bomba  necesaria  para  prevenir 
pérdidas (causadas por obstrucciones provenientes del vapor de cavitación) de más de 3% en 
la altura piezométrica total de la bomba. La razón de tener en cuenta la NPSH3 radica en que, a 
diferencia de la NPSH que se ve afectada por la densidad del fluido a bombear, la NPSH3 se ve 
afectada por la viscosidad cinemática del fluido (Hydraulic Institute, 2010). 

2.3.5.5  Configuraciones de las bombas 

En  un  sistema  bomba-tubería,  las  bombas  pueden  tienen  dos  posibles  configuraciones: 
configuración en serie y configuración en paralelo. 

En la configuración en paralelo, el caudal a bombear se divide en el número de bombas que se 
tengan  en  paralelo.  Sin  embargo,  todas  las  bombas  generan  la  misma  altura  de  presión 
piezométrica, es decir, la altura piezométrica total. 

En la configuración en serie, la totalidad del caudal a bombear pasa por cada una de las bombas 
que se tengan en serie, pero la altura de presión piezométrica se divide en el número de bombas 

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sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

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Proyecto de Grado 

20 

y se va sumando, obteniendo al final de la configuración la altura piezométrica total. En esta 
configuración, la altura de presión piezométrica de succión es menor, por lo cual la NPSH es 
menor. 

 

2.3.6  Oleoducto como una tubería en serie 

De forma simplificada, un oleoducto puede ser visto como un sistema de tuberías en serie. Las 
tuberías en serie son dos o más tuberías colocadas una a continuación de la otra, las cuales se 
pueden diferenciar en los diámetros y/o en las rugosidades (es decir, las tuberías pueden estar 
hechas de materiales diferentes) (Saldarriaga, 2007). Los oleoductos que se tienen en Colombia 
están fabricados en acero, por lo cual se puede decir que la única característica física que varía 
en estos, es el diámetro.  

En  cualquier  sistema  de  tuberías  en  serie,  se  conserva  tanto  la  energía,  como  la  masa.  La 
conservación de energía establece que la altura topográfica debe ser equivalente a la suma de 
las pérdidas por fricción y las pérdidas menores que se generan a lo largo de las tuberías que 
conforman la serie. Si se tienen en cuenta las características físicas de la tubería, la conservación 
de la energía puede expresarse a través de la siguiente ecuación: 

𝐻

𝑇

= (∑ 𝑓

𝑖

𝑙

𝑖

𝑑

𝑖

𝑛

𝑖=1

+ ∑ 𝑘

𝑚𝑖

𝑚

𝑖=1

)

𝑣

𝑖

2

2𝑔

 

Ecuación 2-14. Conservación de la energía en un sistema 
de tuberías en serie.

 

donde: 

𝐻

𝑇

: altura topográfica. 

𝑓: factor de fricción de Darcy. 

𝑙: longitud de la tubería. 

𝑑: diámetro de la tubería. 

𝑘

𝑚

: coeficiente de pérdidas menores. 

𝑣: velocidad media de la tubería. 

𝑛: número de tuberías. 

𝑚: número de accesorios. 

La conservación de la energía es fundamental en los sistemas de oleoductos por bombeo, ya 
que permite calcular la potencia que debe ser suministrada por las bombas para que el crudo 
llegue a su destino con la altura de presión solicitada.  

Por otro lado, la conservación de la masa establece que el caudal total que pasa por el sistema 
es igual al caudal que pasa por cualquier tubería más todos los caudales laterales aguas arriba 
de ésta (Saldarriaga, 2007). La conservación de la masa se expresa mediante la ecuación de 

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Proyecto de Grado 

21 

continuidad, que puede ser generalizada de la siguiente forma para un sistema de tuberías en 
serie: 

𝑄

𝑇

= 𝑄

𝛼

+ ∑ 𝑄

𝐿𝑖

𝛼−1

𝑖=1

 

Ecuación 2-15. Conservación de la masa en un sistema de 
tuberías en serie.

 

donde: 

𝑄

𝑇

: caudal total que pasa por el sistema de tuberías en serie. 

𝑄

𝛼

: caudal que pasa por la tubería 𝛼 de la serie.  

𝑄

𝐿

: caudales laterales en las uniones localizadas aguas arriba de la tubería 𝛼 de la serie. 

 

Para los sistemas de oleoductos por bombeo, los caudales laterales corresponden a los caudales 
almacenados en los tanques de almacenamiento de las estaciones de bombeo. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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Proyecto de Grado 

22 

3  MODELACIÓN HIDRÁULICA DE UN OLEODUCTO. MODELO 

HIDRÁULICO ESTABLE DE LA EMPRESA OLEODUCTO 
CENTRAL S.A. – OCENSA 

Para el desarrollo de este proyecto de grado, se utilizó el software Modelo Estable y Extendido 
desarrollado por el Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA de la 
Universidad de los Andes. Este software es utilizado por la empresa OLEODUCTO CENTRAL S.A. 
– OCENSA para efectuar el análisis hidráulico de su oleoducto. El software consta de 10 hojas 
electrónicas en Excel que permiten modelar la operación del oleoducto Cusiana – La Belleza – 
Vasconia – Coveñas bajo diferentes configuraciones de batcheo

1

 y de bombeo, y permite hacer 

un análisis de la hidráulica del oleoducto en estado estable y en periodo extendido (Centro de 
Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA, 2012). Sin embargo, de acuerdo con 
el objetivo general del presente proyecto de grado, se realizaron análisis hidráulicos en estado 
estable solamente. Por esta razón, se utilizaron solamente 6 de las 10 hojas electrónicas: INICIO, 
BATCHES, BOMBAS, DRA, HIDRÁULICA y PERFILES. A continuación, se describe brevemente 
cada una de estas hojas: 

 

INICIO:  interfaz  principal  del  software.  Permite  ingresar  datos  de  entrada  como  el 
número  de  bombas  en  línea,  presión  de  succión  deseada,  caudal  y  porcentaje  de 
reducción de fricción con DRA para cada una de las estaciones de bombeo. De  igual 
manera, permite visualizar si se generan alamas de caudal, velocidad y potencia en las 
estaciones de bombeo, el mínimo margen a la Slack Line y a la MAOP, y otros resultados 
principales de las simulaciones. 

 

BATCHES: contiene la información (gravedad API, G

s

 (60°F) y viscosidad cinemática del 

crudo a dos temperaturas diferentes) de cada uno de los tipos de crudo existentes en 
Colombia  y  mezclas  entre  estos.  Su  función  principal  es  el  ingreso  de  los  trenes  de 
batcheo  que  se  transportan  en  el  oleoducto  para  cada  simulación.  De  igual  manera, 
permite  generar  nuevas mezclas,  requiriendo  como  datos  de  entrada el  volumen  de 
cada crudo contenido en la mezcla (en bpd) y la fracción porcentual de este en la mezcla. 

 

BOMBAS: Contiene la información general de la configuración de bombeo por estación, 
así como las curvas de la bomba, de eficiencia y de potencia de cada una de las bombas. 
Asimismo, contiene la información correspondiente al comportamiento de las bombas 
con agua y permite realizar correcciones a las curvas anteriormente mencionadas por 
la viscosidad cinemática del crudo y la velocidad rotacional de operación de la bomba. 

 

DRA: contiene las curvas de reducción porcentual de fricción contra concentración de 
DRA (en ppm) para cada tipo de crudo transportado. 

 

HIDRÁULICA:  contiene  información  detallada  por  abscisa.  Se  tienen  características 
topológicas,  características  de  la  tubería,  información  del  fluido  transportado, 

                                                           

1

 La empresa OLEODUCTO CENTRAL S.A. – OCENSA realiza el transporte de crudo a través de los sistemas 

de oleoductos por bombeo de dos formas: por batcheo y mezclado. El transporte de crudo por batcheo 
consiste en impulsar de manera individual fracciones de crudo de la misma clasificación (OLEODUCTO 
CENTRAL S.A. – OCENSA, 2013). 

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Proyecto de Grado 

23 

características termohidráulicas e hidráulicas y algunas propiedades de las estaciones 
de bombeo. 

 

PERFILES:  presenta  resultados  gráficos  de  las  simulaciones  en  cuanto  a  alturas 
piezométricas se refiere. Por ende, permite asegurar de manera gráfica que no haya 
presiones negativas en el oleoducto y que la línea de gradiente hidráulico se encuentre 
por encima de la Slack Line y por debajo de la MAOP. 

De  igual manera,  es importante resaltar que  el  software fue desarrollado  para las unidades 
típicas de la industria petrolera. Estas unidades y su conversión al sistema internacional de 
unidades (SI) se presentan a continuación: 

Tabla 3-1. Equivalencia entre las unidades típicas de la industria petrolera y el Sistema Internacional de Unidades (SI). 

Concepto 

Unidad típica 

Sistema Internacional 

de Unidades (SI) 

Equivalencia 

Viscosidad cinemática 

cSt 

m

2

/s 

1cSt = 1 × 10

−6

m

2

/s 

Altura piezométrica 

total 

psi 

mcc 

1psi = 1mcc × ρ [kg/m

3

]

× 0,001423 

Caudal 

gpm 

m3/s 

1gpm = 0.0000631m

3

/s 

bpd 

m3/s 

1bpd = 0.00000138010 m

3

/s 

Potencia 

hp 

1hp = 746W 

 

Los  software  de  simulación  como  el  Modelo  Estable  y  Extendido,  son  un  componente 
fundamental  de  los  sistemas  de  control  en  tiempo  real  y  adquisición  de  datos  SCADA

2

 

(Supervisory Data Acquisition and Control), debido a que permiten monitorear la operación del 
oleoducto. Estos  tienen como finalidad evaluar las condiciones de las bombas y las válvulas del 
oleoducto, ver cómo se pude mantener el funcionamiento correcto de estas, validar los cambios 
que se realicen en el oleoducto, y proveer entradas para programas de seguimiento de batches 
y alarmas (Trung, 1995). 

 

 

 

 

 

 

 

                                                           

2

 La empresa OLEODUCTO CENTRAL S.A. – OCENSA, cuenta con un sistema SCADA en la estación La 

Belleza. 

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Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y 

Alcantarillados – CIACUA 
Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

24 

4  EFECTOS DE LA DISMINUCIÓN DE VISCOSIDAD EN LAS 

BOMBAS 

Los primeros efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad que fueron evaluados para los 
sistemas de oleoductos por bombeo, fueron las correcciones que se le deben hacer a las curvas 
de la bomba, las curvas de eficiencia y las curvas de potencia (curvas de caudal contra potencia 
absorbida por la bomba) de las bombas que se emplean en las estaciones de bombeo, cuando 
se bombea un fluido con una viscosidad superior a la del agua (como lo es el caso del crudo 
ligero y el crudo pesado), lo cual genera un aumento en las pérdidas por fricción y reduce el 
desempeño de la bombas. 

Las correcciones que se realizan a estas tres curvas, determinan cuál es la altura piezométrica 
total que debe generar la bomba para lograr transportar un caudal determinado (curvas de la 
bomba), qué eficiencia tendrá la bomba al transportar este caudal (curvas de eficiencia) y cuál 
es la potencia requerida por la bomba para lograr transportar este caudal (curvas de potencia). 

En  el  software,  una  primera  serie  de  correcciones,  se  realizan  siguiendo  la  metodología 
establecida en el estándar American National Standard (Guideline) for Effects of Liquid Viscosity 
on Rotodynamic (Centrifugal and Vertical) Pump Performance (ANSI/HI 9.6.7-2010)
 (Hydraulic 
Institute, 2010). Como su nombre lo indica, el estándar es una guía para evaluar los efectos de 
la viscosidad en bombas rotodinámicas, como lo son las bombas centrífugas que se utilizan en 
los sistemas de oleoductos por bombeo. Por esta razón, las especificaciones presentadas en él, 
no aplican para corregir los efectos de viscosidad en otro tipo de bombas, como las bombas de 
desplazamiento positivo que son empleadas en los pozos de explotación de crudo pesado. De 
igual  forma,  cabe  resaltar  que  la  metodología  presentada  en  el  estándar  para  realizar  las 
correcciones, está basada en métodos empíricos, razón por la cual se obtiene un desempeño 
aproximado de la bomba cuando esta bombea un fluido con viscosidad superior a la del agua, y 
no su desempeño real en campo. 

Las correcciones que se realizan y repercuten de manera directa en las curvas mencionadas, 
son tres: corrección a la altura piezométrica total de la bomba (C

H

), corrección al caudal que 

puede  ser  transportado  por  la  bomba  (C

Q

)  y  corrección  a  la  eficiencia  de  la  bomba  (C

η

).  La 

determinación  de  estos  factores  de  corrección  depende  exclusivamente  de  un  número  de 
Reynolds ajustado a la velocidad específica de la bomba, denominado parámetro B (Hydraulic 
Institute, 2010). El parámetro B se calcula con la siguiente ecuación: 

𝐵 = 26,6

𝜈

𝑣𝑖𝑠

0,5

𝐻

𝐵𝐸𝑃−𝑊

0,0625

𝑄

𝐵𝐸𝑃−𝑊

0,375

𝑁

0,25

 

Ecuación 4-1. Parámetro B. 

 

donde: 

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Centro de Investigaciones en Acueductos y 

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Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

25 

𝜈

𝑣𝑖𝑠

: viscosidad cinemática del fluido a bombear [cSt]

3

𝐻

𝐵𝐸𝑃−𝑊

: altura piezométrica total de la bomba en el punto de mayor eficiencia con agua [ft]. 

𝑄

𝐵𝐸𝑃−𝑊

: caudal en el punto de mayor eficiencia con agua [gpm]. 

𝑁: velocidad rotacional de la bomba [rpm]. 

 

Dependiendo del valor del parámetro B, C

H

, C

Q

 y C

η

 se calculan de la siguiente manera: 

1.  B≤1 

𝐶

𝐻

= 𝐶

𝑄

= 𝐶

𝜂

= 1 

Ecuación 4-2. C

H

, C

Q

 y C

η

 para B≤1.

 

 

2.  1<B<40 

𝐶

𝑄

= 2,71

−0,165(log

10

𝐵)

3,15

 

Ecuación 4-3. C

Q

 para 1<B<40.

 

 

𝐶

𝐻

= 1 − [(1 − 𝐶

𝑄

) (

𝑄

𝑊

𝑄

𝐵𝐸𝑃−𝑊

)

0,75

Ecuación 4-4.C

H

 para 1<B<40.

 

donde:  

𝐵: parámetro B. 

𝑄

𝑊

: valores de caudal menores o mayores al caudal en el punto de mayor eficiencia con agua 

[gpm]. 

𝑄

𝐵𝐸𝑃−𝑊

: caudal en el punto de mayor eficiencia con agua [gpm]. 

𝐶

𝜂

= 𝐵

−(0,0547𝐵

0,69

)

 

Ecuación 4-5.C

η

 para 1<B<40.

 

 

Cuando el parámetro B es mayor o igual a 40 (B≥40), se requiere un análisis teórico de pérdidas 
por fricción y un balance de potencia para determinar las curvas de la bomba, de eficiencia y de 
potencia.  Estos  análisis  están  por  fuera  del  alcance  del  proyecto  de  grado  y  no  fueron 
implementados en el software, debido a que se está siempre en los dos primeros rangos del 
parámetro B cuando se trabaja con crudos ligeros, medianos, pesados o extrapesados. 

Teniendo en cuenta estos factores de corrección, el software realiza una primera corrección a 
las curvas de la bomba, eficiencia y potencia de la bomba que se tienen (es decir, aquellas que 
corresponden al comportamiento de la bomba con agua) de la siguiente manera: 

                                                           

3

  Esta  viscosidad  cinemática  debe  ser  mayor  a  la  viscosidad  cinemática  del  agua.  Las  viscosidades 

cinemáticas de los  crudos  (ligeros,  medianos,  pesados y extrapesados) cumplen a cabalidad con esta 
condición. 

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Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

26 

𝑄

𝑣𝑖𝑠

= 𝐶

𝑄

𝑄

𝑊

 

Ecuación  4-6.  Determinación  del  caudal  que  puede 
transportar  la  bomba  con  un  fluido  viscoso  a  partir  del 
caudal de la bomba con agua.

 

  

𝐻

𝑣𝑖𝑠

= 𝐶

𝐻

𝐻

𝑊

 

Ecuación  4-7.  Determinación  de  la  altura  piezométrica 
total  con  un  fluido  viscoso  a  partir  de  la  altura 
piezométrica total con agua.

 

 

𝜂

𝑣𝑖𝑠

= 𝐶

𝜂

𝜂

𝑊

 

Ecuación 4-8.Determinación de la eficiencia de la bomba 
con un fluido viscoso a partir de la eficiencia de la bomba 
con agua.

 

 

𝑃

𝑣𝑖𝑠

=

𝑄

𝑣𝑖𝑠

𝐻

𝑣𝑖𝑠

𝑠

3960𝜂

𝑣𝑖𝑠

 

Ecuación 4-9.Determinación de la potencia absorbida por 
la  bomba  con  un  fluido  viscoso  a  partir  de  la  potencia 
consumida por la bomba con agua.

 

donde: 

𝑄

𝑊

: caudal de la bomba con agua [gpm]. 

𝐻

𝑊

: altura piezométrica total generada por la bomba con agua [ft]. 

𝜂

𝑊

: eficiencia de la bomba con agua. 

𝑠: potencia del eje de transmisión de la bomba en brake horsepower [BHP]. 

En las ecuaciones anteriores, el subíndice vis hace referencia al fluido viscoso con el que se está 
trabajando, en este caso crudo  de cualquier clasificación, mientras que el  subíndice W hace 
referencia al agua. Con estas correcciones se construyen curvas preliminares de la bomba, de 
eficiencia y de potencia. 

Una  segunda  y  última  serie  de  correcciones,  son  las  que  se  deben  hacer  a  las  curvas 
preliminares de la bomba, de eficiencia y de potencia obtenidas por la velocidad rotacional de 
operación de la bomba cuando ésta opera con crudo (N

o

). En el software, la determinación de 

la velocidad rotacional de operación de la bomba se realiza mediante el método numérico de la 
falsa posición (Centro de Investigaciones en Acueductos y Alcantarillados – CIACUA, 2012). Con 
esta velocidad, se hace establece una relación entre la velocidad rotacional de operación de la 
bomba cuando ésta trabaja con crudo, y la velocidad rotacional de referencia (N), es decir, la 
velocidad rotacional de la bomba cuando ésta opera con agua. El factor de relación obtenido 
modifica los valores de caudal que puede ser bombeado, altura piezométrica total y de potencia 
absorbida por la bomba (Hydraulic Institute, 2010) de la siguiente forma: 

𝑄

𝑣𝑖𝑠𝑁

𝑜

= 𝑄

𝑣𝑖𝑠

𝑁

𝑜

𝑁

 

Ecuación 4-10. Caudal que puede ser transportado por la 
bomba  con  un  fluido  viscoso,  corregido  por  la  velocidad 
rotacional de operación de la bomba.

 

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sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

27 

 

𝐻

𝑣𝑖𝑠𝑁

𝑜

= 𝐻

𝑣𝑖𝑠

(

𝑁

𝑜

𝑁

)

2

 

Ecuación  4-11.  Altura  piezométrica  total  con  un  fluido 
viscoso, corregida por la velocidad rotacional de operación 
de la bomba.

 

 

𝑃

𝑣𝑖𝑠𝑁

𝑜

= 𝑃

𝑣𝑖𝑠

(

𝑁

𝑜

𝑁

)

3

 

Ecuación  4-12.  Potencia  absorbida por  la  bomba  con  un 
fluido  viscoso,  corregida  por  la  velocidad  rotacional  de 
operación de la bomba.

 

 

donde: 

𝑄

𝑣𝑖𝑠

: caudal de la bomba con un fluido viscoso, en este caso, crudo de cualquier clasificación 

[gpm]. 

𝐻

𝑣𝑖𝑠

: altura piezométrica total generada por la bomba con un fluido viscoso, en este caso, crudo 

de cualquier clasificación [ft]. 

𝑃

𝑣𝑖𝑠

: potencia absorbida por la bomba con un fluido viscoso, en este caso, crudo de cualquier 

clasificación [BHP]. 

𝑁

𝑜

: velocidad rotacional de operación de la bomba cuando ésta opera con un fluido viscoso, en 

este caso, crudo de cualquier clasificación [rpm]. 

𝑁: velocidad rotacional de referencia [rpm]. 

Cabe resaltar que esta segunda corrección sólo aplica para las bombas centrífugas de velocidad 
rotacional  variable.  En  el  modelo  hidráulico  estable,  todas  las  bombas  de  las  estaciones  de 
bombeo  son  bombas  centrífugas  de  velocidad  rotacional  variable,  exceptuando  la  bomba 
booster de la estación de bombeo El Porvenir. 

Teniendo en cuenta esto, en este proyecto de grado se realizaron simulaciones en cada una de 
las bombas de las estaciones de bombeo para crudo ligero Cusiana (2,26 cSt a 104°F), crudo 
pesado  Castilla  (175,1  cSt  a  104°F)  y  crudo  pesado  Castilla  disminuyendo  su  viscosidad 
cinemática en un 99%. Sin embargo, para ilustrar los efectos de la disminución de viscosidad 
en  las  bombas,  se  presentará  únicamente  la  serie  de  simulaciones  realizada  en  la  bomba 
principal de la estación de bombeo Cusiana. 

La primera simulación que se realizó, fue la bomba operando con crudo Cusiana. Los datos de 
entrada son los resaltados en azul en la siguiente tabla: 

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sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

28 

Tabla 4-1. Datos de entrada de la simulación de la bomba principal Cusiana con crudo Cusiana. 

 

Asimismo, se presentan los datos de la curva de la bomba con agua, de la determinación de la 
velocidad rotacional de operación de la bomba, de las correcciones respectivas y, por último, se 
presentan las curvas de la bomba, de eficiencia y de potencia obtenidas: 

Tabla 4-2.  Curva de la bomba con agua, determinación de la velocidad rotacional de operación de la bomba, y 

correcciones por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba cuando se bombea crudo Cusiana. 

 

 

 

5

Etapas

15

in

3960

rpm

2.26

cSt

15

in

0.817

7000

gpm

6348.6

gpm

1060

ft-agua

3511.2

ft

84.0

%

1783.47

OK

1

cSt

0.28

OK

1

-

1

4158

rpm

Mirar tabla "Corrección por viscosidad"

2994

rpm

1
1

-

C

η

Velocidad rotacional mínima

dn/d

Información inicial

Número de etapas de la bomba

Nuevo diámetro del impulsor de la bomba (dn)

Velocidad de referencia (N)

Viscosidad cinemática del crudo

Q BEP-W

Caudal (Total por bomba)

H BEP-W  (por etapa)

Altura piezométrica (Total por bomba)

η BEP-W

Velocidad específica de la bomba (Ns)

Viscosidad cinemática del agua

Parámetro B

Gravedad específica del agua

CQ

Velocidad rotacional máxima

CH

Diámetro del impulsor de la bomba referencia (d)

Gravedad específica del crudo

Q

H (Teórica)

H (Calculada)

Q/N

P

η

Q@V2

CH

H@V2

Q/N@V2

P

η@V2

[gpm]

[ft]

[ft]

[ft/rpm]

[BHP]

%

[gpm]

-

[ft]

[ft/rpm]

[BHP]

%

0.0

6800.0

6800.2

0.0

0.0

0.0

1.0

6800.0

0.0

0.0

1000.0

6750.0

6750.7

0.3

7411.8

23.0

1000.0

1.0

6750.0

0.3

6054.8

23.0

2000.0

6700.0

6692.8

0.5

7861.0

43.0

2000.0

1.0

6700.0

0.5

6429.3

43.0

3000.0

6650.0

6667.1

0.8

8560.8

59.0

3000.0

1.0

6650.0

0.8

6976.2

59.0

4000.0

6600.0

6585.3

1.0

9238.7

72.0

4000.0

1.0

6600.0

1.0

7564.8

72.0

5000.0

6350.0

6347.6

1.3

10018.2

80.0

5000.0

1.0

6350.0

1.3

8188.1

80.0

6000.0

5900.0

5909.8

1.5

10659.8

84.0

6000.0

1.0

5900.0

1.5

8694.6

84.0

7000.0

5300.0

5301.0

1.8

11155.4

84.0

7000.0

1.0

5300.0

1.8

9112.2

84.0

8000.0

4600.0

4590.7

2.0

11310.0

82.0

8000.0

1.0

4600.0

2.0

9258.9

82.0

9000.0

3800.0

3805.9

2.3

11233.6

77.0

9000.0

1.0

3800.0

2.3

9163.5

77.0

10000.0

2800.0

2798.8

2.5

10708.5

66.0

10000.0

1.0

2800.0

2.5

8752.7

66.0

Velocidad mínima

Función

Velocidad máxima

Función

Velocidad

Función

Q@N2

H@N2

Q/N2@N2

P

η@N2

2994.0

-1058.5

4158.0

2977.0

3299.3

-131.5

[gpm]

[ft]

[ft/rpm]

[BHP]

[%]

2994.0

-1058.5

4158.0

2977.0

3299.3

-131.5

0.0

4720.2

0.0

0.0

2994.0

-1058.5

4158.0

2977.0

3299.3

-131.5

833.2

4685.5

0.3

3501.8

23.0

2994.0

-1058.5

4158.0

2977.0

3299.3

-131.5

1666.3

4650.8

0.5

3718.3

43.0

2994.0

-1058.5

4158.0

2977.0

3299.3

-131.5

2499.5

4616.1

0.8

4034.6

59.0

2994.0

-1058.5

4158.0

2977.0

3299.3

-131.5

3332.6

4581.4

1.0

4375.0

72.0

2994.0

-1058.5

4158.0

2977.0

3299.3

-131.5

4165.8

4407.9

1.3

4735.5

80.0

2994.0

-1058.5

4158.0

2977.0

3299.3

-131.5

4998.9

4095.5

1.5

5028.4

84.0

2994.0

-1058.5

4158.0

2977.0

3299.3

-131.5

5832.1

3679.0

1.8

5269.9

84.0

6665.3

3193.1

2.0

5354.8

82.0

7498.4

2637.8

2.3

5299.6

77.0

8331.6

1943.6

2.5

5062.0

66.0

3299.3

rpm

Alarms

Speed

Normal

820.5

rpm

0.833
1.924

83.0

%

5537.7

BHP

Velocidad rotacional de operación de la bomba

Velocidad del motor

No/N
Q/No

Eficiencia

Potencia

Corrección por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba

Determinación de la velocidad rotacional de operación de la bomba

Curva de la bomba con agua

Corrección por viscosidad

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ICYA 3102 - 201310 

Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y 

Alcantarillados – CIACUA 

Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en 

los sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

29 

 

 

Gráfica 4-1. Curvas de la bomba, de eficiencia y de potencia de la bomba principal de la estación de bombeo Cusiana con crudo ligero Cusiana. 

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

Efi

ci

en

ci

(%)

A

ltu

ra 

p

iez

o

métr

ica 

to

tal

 (ft) 

Po

ten

ci

(B

H

P)

Caudal (gpm)

Curvas Bomba Cusiana Main

Curva de la bomba con agua

Curva de la bomba (correción por viscosidad)

Curva de la bomba (corrección por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba)

Punto de operación de la bomba

Curva de potencia con agua

Curva de potencia (corrección por viscosidad)

Curva de potencia (corrección por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba)

Curva de eficiencia con agua

Curva de eficiencia (corrección por viscosidad)

Curva de eficiencia (corrección por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba)

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ICYA 3102 - 201310 

Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y 

Alcantarillados – CIACUA 
Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

30 

Como se observa en la Gráfica 4-1 y en la Tabla 4-2, el comportamiento de la bomba cuando 
esta bombea un crudo ligero (en este caso, crudo Cusiana), no difiere de forma significativa a 
cuando esta bombea agua, en cuanto a eficiencia y velocidad rotacional de la bomba se refiere. 
El valor de eficiencia de la bomba obtenido cuando se transporta crudo Cusiana es de 83,0%, es 
decir, un valor de eficiencia 1,0% menor que la mayor eficiencia que se puede obtener cuando 
se bomba agua. Por otro lado, el factor de relación entre la velocidad rotacional de operación 
de la bomba y la velocidad rotacional de referencia (No/N) fue de 0.833, lo cual indica que la 
velocidad  rotacional  de  la  bomba  se  disminuye  en  un  16,7%  cuando  esta  opera  con  crudo 
Cusiana. 

De igual forma, la Gráfica 4-1 y en la Tabla 4-2 indican que el mayor efecto hidráulico que se 
presenta cuando se transporta crudo ligero, es la disminución de la potencia absorbida por la 
bomba. La potencia absorbida por la bomba obtenida cuando esta bombea crudo Cusiana fue 
de  5537,7  BHP.  Cuando  se  simula  agua,  al  corregir  la  curva  de  potencia  por  la  velocidad 
rotacional de operación de la bomba, se obtiene que la potencia absorbida por la bomba cuando 
esta bombea agua en el punto de mayor eficiencia es de 6450,3 BHP. Esto significa que la bomba 
reduce  potencia  absorbida  en  un  14,15% cuando  se  bombea  crudo  ligero,  indicando  que  el 
transporte de crudo ligero de una estación de bombeo a otra llega a ser incluso más fácil que el 
transporte de agua en el punto de mayor eficiencia, ya que la potencia requerida por la bomba 
para bombear el crudo ligero es 14,15% menor a la requerida para bombear agua en el punto 
de mayor eficiencia. 

La segunda simulación que se realizó, fue la bomba operando con crudo Castilla. Los datos de 
entrada son los resaltados en azul en la siguiente tabla: 

Tabla 4-3. Datos de entrada de la simulación de la bomba principal Cusiana con crudo Castilla. 

 

 

Al igual que en la simulación anterior, se presentan los datos de la curva de la bomba con agua, 
de la determinación de la velocidad rotacional de operación de la bomba, de las correcciones 
respectivas  y,  por  último,  se  presentan  las  curvas  de  la  bomba,  de  eficiencia  y  de  potencia 
obtenidas: 

5

Etapas

15

in

3960

rpm

175.1

cSt

15

in

0.943

7000

gpm

6348.6

gpm

1060

ft-agua

3511.2

ft

84.0

%

1783.47

OK

1

cSt

2.48

OK

1

-

0.991270145

4158

rpm

Mirar tabla "Corrección por viscosidad"

2994

rpm

0.911279029

1

-

C

η

Velocidad rotacional mínima

dn/d

Información inicial

Número de etapas de la bomba

Nuevo diámetro del impulsor de la bomba (dn)

Velocidad de referencia (N)

Viscosidad cinemática del crudo

Q BEP-W

Caudal (Total por bomba)

H BEP-W  (por etapa)

Altura piezométrica (Total por bomba)

η BEP-W

Velocidad específica de la bomba (Ns)

Viscosidad cinemática del agua

Parámetro B

Gravedad específica del agua

CQ

Velocidad rotacional máxima

CH

Diámetro del impulsor de la bomba referencia (d)

Gravedad específica del crudo

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Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y 

Alcantarillados – CIACUA 
Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

31 

Tabla 4-4. Curva de la bomba con agua, determinación de la velocidad rotacional de operación de la bomba, y 

correcciones por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba cuando se bombea crudo Castilla. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q

H (Teórica)

H (Calculada)

Q/N

P

η

Q@V2

CH

H@V2

Q/N@V2

P

η@V2

[gpm]

[ft]

[ft]

[ft/rpm]

[BHP]

%

[gpm]

-

[ft]

[ft/rpm]

[BHP]

%

0.0

6800.0

6800.2

0.0

0.0

0.0

1.0

6800.0

0.0

0.0

1000.0

6750.0

6750.7

0.3

7411.8

23.0

991.3

1.0

6736.3

0.3

7586.7

21.0

2000.0

6700.0

6692.8

0.5

7861.0

43.0

1982.5

1.0

6677.1

0.5

8044.7

39.2

3000.0

6650.0

6667.1

0.8

8560.8

59.0

2973.8

1.0

6619.2

0.8

8718.4

53.8

4000.0

6600.0

6585.3

1.0

9238.7

72.0

3965.1

1.0

6562.1

1.0

9443.4

65.6

5000.0

6350.0

6347.6

1.3

10018.2

80.0

4956.4

1.0

6306.9

1.3

10210.7

72.9

6000.0

5900.0

5909.8

1.5

10659.8

84.0

5947.6

1.0

5854.1

1.5

10831.5

76.5

7000.0

5300.0

5301.0

1.8

11155.4

84.0

6938.9

1.0

5253.7

1.8

11340.8

76.5

8000.0

4600.0

4590.7

2.0

11310.0

82.0

7930.2

1.0

4555.6

2.0

11512.8

74.7

9000.0

3800.0

3805.9

2.3

11233.6

77.0

8921.4

1.0

3759.9

2.3

11383.9

70.2

10000.0

2800.0

2798.8

2.5

10708.5

66.0

9912.7

1.0

2768.1

2.5

10864.0

60.1

Velocidad mínima

Función

Velocidad máxima

Función

Velocidad

Función

Q@N2

H@N2

Q/N2@N2

P

η@N2

2994.0

-1115.5

4158.0

2894.1

3317.8

-137.4

[gpm]

[ft]

[ft/rpm]

[BHP]

[%]

2994.0

-1115.5

4158.0

2894.1

3317.8

-137.4

0.0

4773.4

0.0

0.0

2994.0

-1115.5

4158.0

2894.1

3317.8

-137.4

830.5

4728.7

0.3

4462.0

21.0

2994.0

-1115.5

4158.0

2894.1

3317.8

-137.4

1661.0

4687.2

0.5

4731.4

39.2

2994.0

-1115.5

4158.0

2894.1

3317.8

-137.4

2491.6

4646.5

0.8

5127.6

53.8

2994.0

-1115.5

4158.0

2894.1

3317.8

-137.4

3322.1

4606.4

1.0

5554.1

65.6

2994.0

-1115.5

4158.0

2894.1

3317.8

-137.4

4152.6

4427.3

1.3

6005.3

72.9

2994.0

-1115.5

4158.0

2894.1

3317.8

-137.4

4983.1

4109.4

1.5

6370.5

76.5

2994.0

-1115.5

4158.0

2894.1

3317.8

-137.4

5813.7

3688.0

1.8

6670.0

76.5

6644.2

3197.9

2.0

6771.1

74.7

7474.7

2639.4

2.3

6695.3

70.2

8305.2

1943.1

2.5

6389.5

60.1

3317.8

rpm

Alarms

Speed

Normal

825.1

rpm

0.838
1.913

75.6

%

7019.2

BHP

Velocidad rotacional de operación de la bomba

Velocidad del motor

No/N
Q/No

Eficiencia

Potencia

Corrección por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba

Determinación de la velocidad rotacional de operación de la bomba

Curva de la bomba con agua

Corrección por viscosidad

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ICYA 3102 - 201310 

Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y 

Alcantarillados – CIACUA 

Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en 

los sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

32 

 

Gráfica 4-2. Curvas de la bomba, de eficiencia y de potencia de la bomba principal de la estación de bombeo Cusiana con crudo pesado Castilla.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

Efi

ci

en

ci

(%)

A

ltu

ra 

p

iez

o

métr

ica 

to

tal

 (ft) 

Po

ten

ci

(B

H

P)

Caudal (gpm)

Curvas Bomba Cusiana Main

Curva de la bomba con agua

Curva de la bomba (correción por viscosidad)

Curva de la bomba (corrección por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba)

Punto de operación de la bomba

Curva de potencia con agua

Curva de potencia (corrección por viscosidad)

Curva de potencia (corrección por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba)

Curva de eficiencia con agua

Curva de eficiencia (corrección por viscosidad)

Curva de eficiencia (corrección por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba)

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Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y 

Alcantarillados – CIACUA 
Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

33 

Como se observa en la Gráfica 4-2 y en la Tabla 4-4, el comportamiento de la bomba cuando 
esta  bombea  un  crudo  pesado  (en  este  caso,  crudo  Castilla),  es  completamente  opuesto  a 
cuando esta bombea un crudo ligero, en cuanto a eficiencia de la bomba se refiere. El valor de 
eficiencia  obtenido  cuando  se  transporta  crudo  Castilla  es  de  75,6%,  es  decir,  un  valor  de 
eficiencia 8,4% menor que la mayor eficiencia que se puede obtener cuando se bomba agua, y 
7,4% menor que la eficiencia alcanzada por la bomba cuando se bombea crudo Cusiana. Por 
otro  lado,  el  factor  de  relación  entre  la  velocidad  rotacional  de  operación  de  la  bomba  y  la 
velocidad rotacional de referencia (No/N) fue igual al obtenido con crudo Cusiana, es decir, 
0,833. Sin embargo, se puede observar que la velocidad rotacional de operación de la bomba 
con crudo Castilla es de 3317,8 rpm, es decir, mayor a la obtenida con crudo Cusiana (3299,3 
rpm). Aun así, se puede concluir que la velocidad rotacional de la bomba no varía de manera 
sustancial con respecto al crudo se está bombeando, disminuyendo en un 16,7% (con respecto 
a  la  velocidad  rotacional  de  referencia)  cuando  esta  opera  con  crudo  Cusiana  o  con  crudo 
Castilla. 

Como era de esperarse, la potencia absorbida por la bomba cuando se bombea crudo Castilla 
resultó ser un 21,10% mayor a la obtenida cuando se bombea crudo Cusiana, y 8,10% mayor a 
la potencia absorbida por la bomba cuando esta bombea agua en el punto de mayor eficiencia.  

Los resultados obtenidos indican que el transporte de crudo pesado es más complicado que el 
transporte  de  crudo  ligero,  ya  que  la  bomba  requiere  un  21,10%  más  de  potencia  para 
transportar el crudo de una estación de bombeo a otra y, además, se bombea con una eficiencia 
bastante menor. 

 

La tercera y última simulación realizada, fue la bomba operando con crudo Castilla, cuando la 
viscosidad cinemática de este es reducida en un 99%. Los datos de entrada son los resaltados 
en azul en la siguiente tabla: 

Tabla 4-5. Datos de entrada de la simulación de la bomba principal Cusiana con crudo Castilla (viscosidad cinemática 

reducida en un 99%). 

 

Como  de  costumbre,  se  presentan  los  datos  de  la  curva  de  la  bomba  con  agua,  de  la 
determinación  de  la  velocidad  rotacional  de  operación  de  la  bomba,  de  las  correcciones 
respectivas  y,  por  último,  se  presentan  las  curvas  de  la  bomba,  de  eficiencia  y  de  potencia 
obtenidas: 

5

Etapas

15

in

3960

rpm

1.751

cSt

15

in

0.943

7000

gpm

6348.6

gpm

1060

ft-agua

3511.2

ft

84.0

%

1783.47

OK

1

cSt

0.25

OK

1

-

1

4158

rpm

Mirar tabla "Corrección por viscosidad"

2994

rpm

1
1

-

C

η

Velocidad rotacional mínima

dn/d

Información inicial

Número de etapas de la bomba

Nuevo diámetro del impulsor de la bomba (dn)

Velocidad de referencia (N)

Viscosidad cinemática del crudo

Q BEP-W

Caudal (Total por bomba)

H BEP-W  (por etapa)

Altura piezométrica (Total por bomba)

η BEP-W

Velocidad específica de la bomba (Ns)

Viscosidad cinemática del agua

Parámetro B

Gravedad específica del agua

CQ

Velocidad rotacional máxima

CH

Diámetro del impulsor de la bomba referencia (d)

Gravedad específica del crudo

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/67a1cf008debec5e8bdc42370b4e5223/index-html.html
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Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y 

Alcantarillados – CIACUA 
Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

34 

Tabla 4-6. Curva de la bomba con agua, determinación de la velocidad rotacional de operación de la bomba, y 
correcciones por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba cuando se bombea crudo Castilla 

(viscosidad cinemática reducida en un 99%). 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q

H (Teórica)

H (Calculada)

Q/N

P

η

Q@V2

CH

H@V2

Q/N@V2

P

η@V2

[gpm]

[ft]

[ft]

[ft/rpm]

[BHP]

%

[gpm]

-

[ft]

[ft/rpm]

[BHP]

%

0.0

6800.0

6800.2

0.0

0.0

0.0

1.0

6800.0

0.0

0.0

1000.0

6750.0

6750.7

0.3

7411.8

23.0

1000.0

1.0

6750.0

0.3

6988.6

23.0

2000.0

6700.0

6692.8

0.5

7861.0

43.0

2000.0

1.0

6700.0

0.5

7420.8

43.0

3000.0

6650.0

6667.1

0.8

8560.8

59.0

3000.0

1.0

6650.0

0.8

8052.1

59.0

4000.0

6600.0

6585.3

1.0

9238.7

72.0

4000.0

1.0

6600.0

1.0

8731.5

72.0

5000.0

6350.0

6347.6

1.3

10018.2

80.0

5000.0

1.0

6350.0

1.3

9450.8

80.0

6000.0

5900.0

5909.8

1.5

10659.8

84.0

6000.0

1.0

5900.0

1.5

10035.5

84.0

7000.0

5300.0

5301.0

1.8

11155.4

84.0

7000.0

1.0

5300.0

1.8

10517.5

84.0

8000.0

4600.0

4590.7

2.0

11310.0

82.0

8000.0

1.0

4600.0

2.0

10686.9

82.0

9000.0

3800.0

3805.9

2.3

11233.6

77.0

9000.0

1.0

3800.0

2.3

10576.7

77.0

10000.0

2800.0

2798.8

2.5

10708.5

66.0

10000.0

1.0

2800.0

2.5

10102.5

66.0

Velocidad mínima

Función

Velocidad máxima

Función

Velocidad

Función

Q@N2

H@N2

Q/N2@N2

P

η@N2

2994.0

-1058.5

4158.0

2977.0

3299.3

-131.5

[gpm]

[ft]

[ft/rpm]

[BHP]

[%]

2994.0

-1058.5

4158.0

2977.0

3299.3

-131.5

0.0

4720.2

0.0

0.0

2994.0

-1058.5

4158.0

2977.0

3299.3

-131.5

833.2

4685.5

0.3

4041.8

23.0

2994.0

-1058.5

4158.0

2977.0

3299.3

-131.5

1666.3

4650.8

0.5

4291.8

43.0

2994.0

-1058.5

4158.0

2977.0

3299.3

-131.5

2499.5

4616.1

0.8

4656.8

59.0

2994.0

-1058.5

4158.0

2977.0

3299.3

-131.5

3332.6

4581.4

1.0

5049.8

72.0

2994.0

-1058.5

4158.0

2977.0

3299.3

-131.5

4165.8

4407.9

1.3

5465.8

80.0

2994.0

-1058.5

4158.0

2977.0

3299.3

-131.5

4998.9

4095.5

1.5

5803.9

84.0

2994.0

-1058.5

4158.0

2977.0

3299.3

-131.5

5832.1

3679.0

1.8

6082.7

84.0

6665.3

3193.1

2.0

6180.6

82.0

7498.4

2637.8

2.3

6116.9

77.0

8331.6

1943.6

2.5

5842.7

66.0

3299.3

rpm

Alarms

Speed

Normal

820.5

rpm

0.833
1.924

83.0

%

6391.8

BHP

Velocidad rotacional de operación de la bomba

Velocidad del motor

No/N
Q/No

Eficiencia

Potencia

Corrección por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba

Determinación de la velocidad rotacional de operación de la bomba

Curva de la bomba con agua

Corrección por viscosidad

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Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en 

los sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

35 

 

Gráfica 4-3. Curvas de la bomba, de eficiencia y de potencia de la bomba principal de la estación de bombeo Cusiana con crudo pesado Castilla (viscosidad cinemática reducida en 

un 99%).

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

Efi

ci

en

ci

(%)

A

ltu

ra 

p

iez

o

métr

ica 

to

tal

 (ft) 

Po

ten

ci

(B

H

P)

Caudal (gpm)

Curvas Bomba Cusiana Main

Curva de la bomba con agua

Curva de la bomba (correción por viscosidad)

Curva de la bomba (corrección por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba)

Punto de operación de la bomba

Curva de potencia con agua

Curva de potencia (corrección por viscosidad)

Curva de potencia (corrección por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba)

Curva de eficiencia con agua

Curva de eficiencia (corrección por viscosidad)

Curva de eficiencia (corrección por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba)

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Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

36 

Como  se puede apreciar en la  Gráfica  4-3 y en la Tabla  4-5, cuando  se reduce la viscosidad 
cinemática del crudo Castilla en un 99%, este se comporta exactamente igual al crudo Cusiana, 
en cuanto a eficiencia y velocidad rotacional de la bomba se refiere. Por otro lado, la potencia 
absorbida por la bomba es igual a 6391.8 BHP, es decir, 13,36% mayor a la potencia absorbida 
obtenida cuando  se  bombea  crudo  Cusiana  y  0,9%  menor  a  la  potencia  absorbida  obtenida 
cuando se bombea agua en el mayor punto de eficiencia. Esto indica que cuando se disminuye 
la viscosidad del crudo Castilla en un 99%, la potencia requerida por la bomba para bombear el 
crudo pesado es prácticamente igual a la requerida para bombear agua en el punto de mayor 
eficiencia, y la eficiencia con que se bombea el crudo pesado es igual a la eficiencia con la que 
se bombea el crudo ligero Cusiana.  

A partir de las simulaciones se puede concluir que el crudo ligero siempre va a tener ventaja 
sobre el crudo pesado en el transporte mediante los sistemas de oleoductos por bombeo, ya 
que requiere de menos potencia para ser bombeado. De igual manera, se concluye que este 
valor  de  potencia  no  depende  de  la  viscosidad  cinemática  del  crudo,  sino  del  valor  de  la 
gravedad específica de este a 60°F (G

s

 (60°F)). Adicionalmente, se concluye que entre menor 

sea  la  viscosidad  cinemática  del  crudo,  mayor  es  la  eficiencia  con  la  que  este  puede  ser 
bombeado y que la viscosidad cinemática del crudo no afecta de manera sustancial la velocidad 
rotacional de operación de la bomba. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

37 

5  GENERACIÓN Y CONTROL DE ALARMAS EN LOS SISTEMAS 

DE OLEODUCTOS POR BOMBEO 

En los sistemas de oleoductos por bombeo, se generan tres tipos de alarma: alarmas de caudal, 
alarmas  de  velocidad  y  alarmas  de  potencia.  Como  se  mencionó  anteriormente,  una  de  las 
finalidades del modelo hidráulico estable es detectar en qué estaciones de bombeo y bajo qué 
condiciones  de  bombeo  se  generan  estas  alarmas.  En  primera  instancia,  se  describirá  la 
clasificación de los tres tipos de alarma mencionados anteriormente. Subsiguientemente, se 
presentará una serie de simulaciones realizadas en el software que muestran cómo se pueden 
controlar  las  alarmas  de  velocidad,  enfocándose  en  una  bomba,  con  el  fin  de  asegurar 
condiciones de operación normales en el oleoducto. 

5.1  Tipos de alarmas en los sistemas de oleoductos por bombeo 

Las alarmas de caudal que se pueden generar en un sistema de oleoductos por bombeo son dos: 
underflow y overflow. Estas alarmas dependen de la relación entre la velocidad rotacional de 
operación de la  bomba y la  velocidad rotacional mínima o máxima de la bomba (alarma de 
underflow y alarma de overflow, respectivamente). Esta relación es multiplicada por un valor 
de caudal (en gpm) que depende exclusivamente de la  estación de bombeo. Las alarmas de 
caudal son generadas de la siguiente manera: 

1.  Underflow 

𝑄

𝑣𝑖𝑠 (𝑝𝑜𝑟 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎)𝑖

< 𝑄

𝑒𝑖

𝑁

𝑜𝑖

𝑁

𝑚í𝑛𝑖

 

Ecuación 5-1. Alarma de caudal underflow. 

 

2.  Overflow 

𝑄

𝑣𝑖𝑠 (𝑝𝑜𝑟 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎)𝑖

> 𝑄

𝑒𝑖

𝑁

𝑜𝑖

𝑁

𝑚á𝑥𝑖

 

Ecuación 5-2. Alarma de caudal overflow.

 

 

donde: 

𝑄

𝑣𝑖𝑠 (𝑝𝑜𝑟 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎)

: caudal por bomba cuando se bombea un fluido viscoso, en este caso, crudo de 

cualquier clasificación [gpm]. 

𝑄

𝑒

: valor de caudal que depende de la estación de bombeo [gpm]. 

𝑁

𝑜

: velocidad rotacional de operación de la bomba cuando ésta opera con un fluido viscoso, en 

este caso, crudo de cualquier clasificación [rpm]. 

𝑁

𝑚í𝑛

: velocidad rotacional mínima de la bomba [rpm]. 

𝑁

𝑚á𝑥

: velocidad rotacional máxima de la bomba [rpm]. 

𝑖: subíndice para indicar la estación de bombeo. 

 

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Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

38 

Al  igual  que  las  alarmas  de  caudal,  las  alarmas  de  velocidad  se  clasifican  en  dos  tipos: 
underspeed y overspeed. Por ser alarmas de velocidad, resulta evidente que estas dependen de 
la velocidad rotacional de operación, mínima y máxima de la bomba. Las alarmas de velocidad 
se generan de la siguiente manera: 

1.  Underspeed 

𝑁

𝑜

< 𝑁

𝑚í𝑛

 

Ecuación 5-3. Alarma de velocidad underspeed.

 

 

2.  Overspeed 

𝑁

𝑜

> 𝑁

𝑚á𝑥

 

Ecuación 5-4. Alarma de velocidad overspeed.

 

 

 

donde: 

𝑁

𝑜

: velocidad rotacional de operación de la bomba cuando ésta opera con un fluido viscoso, en 

este caso, crudo de cualquier clasificación [rpm]. 

𝑁

𝑚í𝑛

: velocidad rotacional mínima de la bomba [rpm]. 

𝑁

𝑚á𝑥

: velocidad rotacional máxima de la bomba [rpm]. 

Como se puede observar en las ecuaciones anteriores, las alarmas de caudal  y de velocidad 
dependen de la velocidad rotacional de operación de la bomba. Asimismo, se había concluido 
en la sección anterior que la viscosidad cinemática del crudo no afecta de manera sustancial la 
velocidad rotacional de operación de la bomba.  Esta conclusión sigue siendo válida, pero se 
debe  tener  en  cuenta  que  al  considerar  todas  las bombas  de  cada  una  de  las  estaciones  de 
bombeo (es decir, el funcionamiento de la totalidad del oleoducto), la generación de alarmas 
depende fuertemente de la viscosidad del crudo que se está bombeando, especialmente en las 
últimas estaciones de bombeo, donde rara vez se obtienen condiciones normales de operación 
en  las  bombas.  Esto  se  evidenciará  más  adelante  en  las  simulaciones  realizadas  para  la 
detección de alarmas en las estaciones de bombeo. 

Por último, se tienen las alarmas de potencia. Las alarmas de potencia pueden ser solamente de 
un tipo: power limit. Estas alarmas se generan cuando la contribución del impulsor de la bomba 
(cuando  este  opera  a un 95%  de  la  velocidad  rotacional  máxima  de  la  bomba)  es menor  al 
rendimiento que se requiere de este (η

imp

). El rendimiento requerido del impulsor se calcula de 

la siguiente manera: 

𝜂

𝑖𝑚𝑝

=

𝑃

𝐻𝑣𝑖𝑠

× 100%

𝜂

𝑔𝑒𝑎𝑟𝑏𝑜𝑥

 

Ecuación 5-5. Rendimiento requerido del impulsor.

 

donde: 

𝑃

𝐻𝑣𝑖𝑠

: potencia hidráulica adicionada por la bomba cuando esta bombea un fluido viscoso, en 

este caso, crudo de cualquier clasificación [BHP]. 

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Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

39 

𝜂

𝑔𝑒𝑎𝑟𝑏𝑜𝑥

: eficiencia de la caja de cambios (cuando la bomba opera con un motor diésel) o del 

variador de velocidad (cuando la bomba opera con un motor eléctrico). 

5.2  Control de las alarmas de velocidad 

La forma más simple de controlar las alarmas de velocidad en un oleoducto es a través de la 
incorporación de variadores de velocidad (convertidores directos o indirectos de frecuencia 
para las bombas que operan con motor eléctrico y cajas de cambios para las bombas que operan 
con  motor  diésel).  Estos  variadores  tienen  como  finalidad  cambiar  la  velocidad  rotacional 
mínima y máxima de las bombas. Sin embargo, es importante resaltar que estos variadores de 
velocidad solo pueden ser implementados en bombas de velocidad rotacional variable. 

En este proyecto de grado, para el caso de las bombas de velocidad rotacional constante (como 
lo es el caso de la bomba booster de la estación de bombeo El Porvenir), se implementaron dos 
alternativas de control más para las alarmas de velocidad. La primera de ellas fue almacenar o 
inyectar  caudal  en  estaciones  aguas  arriba  a  la  estación  de  bombeo  donde  se  encuentra  la 
bomba  a  controlar,  con  el  fin  de  disminuir  o  aumentar  el  caudal  a  bombear.  La  segunda, 
consistió en variar el número de bombas en línea, es decir, apagar o prender motores. 

Como se mencionó anteriormente, para ilustrar estas dos alternativas de control se realizó una 
serie de simulaciones en una bomba en underspeed, cuando esta bombea crudo pesado Castilla 
(175,1 cSt a 104°F). Se seleccionó como bomba en underspeed la bomba booster de la estación 
de bombeo El Porvenir. 

La primera serie de simulaciones consistió en controlar la alarma de velocidad a través de las 
dos alternativas mencionadas anteriormente. Los datos de entrada son los siguientes: 

Tabla 5-1. Información general de las condiciones de bombeo. 

 

Tabla 5-2. Datos de entrada de la simulación de la bomba booster El Porvenir con crudo Castilla. 

 

El Porvenir

Booster

Electric

Caudal [Kbpd]

653.0

Caudal [gpm]

19045.8

Número de bombas en línea

4

Información general

2

Etapas

17.26

in

1185

rpm

175.1

cSt

17.26

in

0.943

4410

gpm

4761.5

gpm

78.3065

ft-agua

78.4

ft

73.5

%

2989.44

OK

1

cSt

3.39

OK

1

-

0.978007661

1185

rpm

Mirar tabla "Corrección por viscosidad"

1185

rpm

0.856557327

1

-

dn/d

CH

Gravedad específica del agua

CQ

η BEP-W

Altura piezométrica (Total por bomba)

Información inicial

Número de etapas de la bomba

Nuevo diámetro del impulsor de la bomba (dn)

Velocidad de referencia (N)

Viscosidad cinemática del crudo

Diámetro del impulsor de la bomba referencia (d)

Gravedad específica del crudo

Q BEP-W

Caudal (Total por bomba)

H BEP-W  (por etapa)

Velocidad rotacional mínima

C

η

Velocidad específica de la bomba (Ns)

Viscosidad cinemática del agua

Parámetro B

Velocidad rotacional máxima

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Centro de Investigaciones en Acueductos y 

Alcantarillados – CIACUA 
Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

40 

Tabla 5-3. Curva de la bomba con agua, determinación de la velocidad rotacional de operación de la bomba, y 

correcciones por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba cuando se bombea crudo Castilla (bomba 

booster El Porvenir). 

 

 

 

Q

H (Teórica)

H (Calculada)

Q/N

P

η

Q@V2

CH

H@V2

Q/N@V2

P

η@V2

[gpm]

[ft]

[ft]

[ft/rpm]

[BHP]

%

[gpm]

-

[ft]

[ft/rpm]

[BHP]

%

0.0

236.3

236.3

0.0

0.0

0.0

1.0

236.3

0.0

0.0

1260.0

225.8

225.6

1.1

237.7

30.2

1232.3

1.0

223.9

1.0

254.0

25.9

1890.0

219.8

220.6

1.6

240.0

43.9

1848.4

1.0

217.3

1.6

254.5

37.6

2730.0

208.2

206.5

2.3

253.3

56.2

2670.0

1.0

205.0

2.3

270.8

48.1

3150.0

194.8

196.4

2.7

237.7

65.7

3080.7

1.0

191.5

2.6

249.5

56.3

3780.0

178.7

178.3

3.2

237.6

71.6

3696.9

1.0

175.2

3.1

251.5

61.3

3990.0

171.3

171.4

3.4

237.4

72.8

3902.3

1.0

167.8

3.3

250.1

62.3

4410.0

156.6

156.6

3.7

237.2

73.5

4313.0

1.0

153.2

3.6

249.7

63.0

4830.0

140.3

140.0

4.1

236.3

72.3

4723.8

1.0

137.0

4.0

249.0

61.9

5250.0

121.0

121.2

4.4

233.3

68.9

5134.5

1.0

117.9

4.3

244.3

59.0

5460.0

111.0

110.9

4.6

231.9

65.9

5339.9

1.0

108.1

4.5

243.4

56.5

6090.0

75.8

75.8

5.1

217.7

53.5

5956.1

1.0

73.7

5.0

227.8

45.9

Velocidad mínima

Función

Velocidad máxima

Función

Velocidad

Función

Q@N2

H@N2

Q/N2@N2

P

η@N2

1000.0

-12.9

3000.0

1316.1

1019.5

-6.0

[gpm]

[ft]

[ft/rpm]

[BHP]

[%]

1019.5

-6.0

3000.0

1316.1

1028.4

-2.8

0.0

180.6

0.0

0.0

1028.4

-2.8

3000.0

1316.1

1032.6

-1.3

1077.4

171.1

1.0

169.7

25.9

1032.6

-1.3

3000.0

1316.1

1034.4

-0.6

1616.0

166.1

1.6

170.1

37.6

1034.4

-0.6

3000.0

1316.1

1035.3

-0.3

2334.3

156.7

2.3

181.0

48.1

1035.3

-0.3

3000.0

1316.1

1035.7

-0.1

2693.4

146.4

2.6

166.7

56.3

1035.7

-0.1

3000.0

1316.1

1035.9

-0.1

3232.1

133.9

3.1

168.0

61.3

1035.9

-0.1

3000.0

1316.1

1036.0

0.0

3411.7

128.3

3.3

167.2

62.3

1036.0

0.0

3000.0

1316.1

1036.0

0.0

3770.8

117.1

3.6

166.9

63.0

4129.9

104.7

4.0

166.4

61.9

4489.0

90.1

4.3

163.3

59.0

4668.6

82.6

4.5

162.7

56.5

5207.3

56.3

5.0

152.3

45.9

1036

rpm

Alarms

Speed

Underspeed

257.7

rpm

0.9

4.596

54.9

%

161.9

BHP

Curva de la bomba con agua

Corrección por viscosidad

Determinación de la velocidad rotacional de operación de la bomba

Corrección por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba

Velocidad rotacional de operación de la bomba

Velocidad del motor

No/N
Q/No

Eficiencia

Potencia

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/67a1cf008debec5e8bdc42370b4e5223/index-html.html
background image

Universidad de los Andes 

ICYA 3102 - 201310 

Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y 

Alcantarillados – CIACUA 

Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en 

los sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

41 

 

Gráfica 5-1. Curvas de la bomba, de eficiencia y de potencia de la bomba booster de la estación de bombeo El Porvenir con crudo pesado Castilla. 

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0

50

100

150

200

250

300

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

Efi

ci

en

ci

(%)

A

ltu

ra 

p

iez

o

métr

ica 

(ft) 

Po

ten

ci

(B

H

P)

Caudal (gpm)

Curvas Bomba Booster El Porvenir

Curva de la bomba con agua

Curva de la bomba (corrección por viscosidad)

Curva de eficiencia (correción por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba)

Punto de operación de la bomba

Curva de potencia con agua

Curva de potencia (corrección por viscosidad)

Curva de potencia (corrección por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba)

Curva de eficiencia con agua

Curva de eficiencia (corrección por viscosidad)

Curva de eficiencia (corrección por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba)

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/67a1cf008debec5e8bdc42370b4e5223/index-html.html
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Universidad de los Andes 

ICYA 3102 - 201310 

Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y 

Alcantarillados – CIACUA 
Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

42 

1.  Primera alternativa de control. Aumento de caudal de 653 Kbpd a 807 Kbpd. 

Tabla 5-4. Información general de las nuevas condiciones de bombeo (primera alternativa de control). 

 

Tabla 5-5. Curva de la bomba con agua, determinación de la velocidad rotacional de operación de la bomba, y 
correcciones por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba cuando se bombea crudo Castilla 

(condiciones de bombeo primera alternativa de control). 

El Porvenir

Booster

Electric

Caudal [Kbpd]

807.0

Caudal [gpm]

23537.5

Número de bombas en línea

4

Información general

Q

H (Teórica)

H (Calculada)

Q/N

P

η

Q@V2

CH

H@V2

Q/N@V2

P

η@V2

[gpm]

[ft]

[ft]

[ft/rpm]

[BHP]

%

[gpm]

-

[ft]

[ft/rpm]

[BHP]

%

0.0

236.3

236.3

0.0

0.0

0.0

1.0

236.3

0.0

0.0

1260.0

225.8

225.6

1.1

237.7

30.2

1232.3

1.0

223.9

1.0

254.0

25.9

1890.0

219.8

220.6

1.6

240.0

43.9

1848.4

1.0

217.3

1.6

254.5

37.6

2730.0

208.2

206.5

2.3

253.3

56.2

2670.0

1.0

205.0

2.3

270.8

48.1

3150.0

194.8

196.4

2.7

237.7

65.7

3080.7

1.0

191.5

2.6

249.5

56.3

3780.0

178.7

178.3

3.2

237.6

71.6

3696.9

1.0

175.2

3.1

251.5

61.3

3990.0

171.3

171.4

3.4

237.4

72.8

3902.3

1.0

167.8

3.3

250.1

62.3

4410.0

156.6

156.6

3.7

237.2

73.5

4313.0

1.0

153.2

3.6

249.7

63.0

4830.0

140.3

140.0

4.1

236.3

72.3

4723.8

1.0

137.0

4.0

249.0

61.9

5250.0

121.0

121.2

4.4

233.3

68.9

5134.5

1.0

117.9

4.3

244.3

59.0

5460.0

111.0

110.9

4.6

231.9

65.9

5339.9

1.0

108.1

4.5

243.4

56.5

6090.0

75.8

75.8

5.1

217.7

53.5

5956.1

1.0

73.7

5.0

227.8

45.9

Velocidad mínima

Función

Velocidad máxima

Función

Velocidad

Función

Q@N2

H@N2

Q/N2@N2

P

η@N2

1000.0

-73.4

3000.0

1270.8

1109.2

-32.1

[gpm]

[ft]

[ft/rpm]

[BHP]

[%]

1109.2

-32.1

3000.0

1270.8

1155.8

-12.8

0.0

236.3

0.0

0.0

1155.8

-12.8

3000.0

1270.8

1174.2

-5.0

1232.3

223.9

1.0

254.0

25.9

1174.2

-5.0

3000.0

1270.8

1181.4

-2.0

1848.4

217.3

1.6

254.5

37.6

1181.4

-2.0

3000.0

1270.8

1184.2

-0.8

2670.0

205.0

2.3

270.8

48.1

1184.2

-0.8

3000.0

1270.8

1184.3

-0.7

3080.7

191.5

2.6

249.5

56.3

1184.3

-0.7

3000.0

1270.8

1184.7

-0.6

3696.9

175.2

3.1

251.5

61.3

1184.7

-0.6

3000.0

1270.8

1184.9

-0.5

3902.3

167.8

3.3

250.1

62.3

1184.9

-0.5

3000.0

1270.8

1185.0

-0.4

4313.0

153.2

3.6

249.7

63.0

4723.8

137.0

4.0

249.0

61.9

5134.5

117.9

4.3

244.3

59.0

5339.9

108.1

4.5

243.4

56.5

5956.1

73.7

5.0

227.8

45.9

1185

rpm

Alarms

Speed

Normal

294.7

rpm

1.0

4.966

47.4

%

232.0

BHP

Curva de la bomba con agua

Corrección por viscosidad

Determinación de la velocidad rotacional de operación de la bomba

Corrección por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba

Velocidad rotacional de operación de la bomba

Velocidad del motor

No/N
Q/No

Eficiencia

Potencia

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/67a1cf008debec5e8bdc42370b4e5223/index-html.html
background image

Universidad de los Andes 

ICYA 3102 - 201310 

Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y 

Alcantarillados – CIACUA 

Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en 

los sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

43 

 

 

Gráfica 5-2. Curvas de la bomba, de eficiencia y de potencia de la bomba booster de la estación de bombeo El Porvenir con crudo pesado Castilla (condiciones de bombeo primera 

alternativa de control). 

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0

50

100

150

200

250

300

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

Efi

ci

en

ci

(%)

A

ltu

ra 

p

iez

o

métr

ica 

(ft) 

Po

ten

ci

(B

H

P)

Caudal (gpm)

Curvas Bomba Booster El Porvenir

Curva de la bomba con agua

Curva de la bomba (corrección por viscosidad)

Curva de eficiencia (correción por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba)

Punto de operación de la bomba

Curva de potencia con agua

Curva de potencia (corrección por viscosidad)

Curva de potencia (corrección por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba)

Curva de eficiencia con agua

Curva de eficiencia (corrección por viscosidad)

Curva de eficiencia (corrección por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba)

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/67a1cf008debec5e8bdc42370b4e5223/index-html.html
background image

Universidad de los Andes 

ICYA 3102 - 201310 

Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y 

Alcantarillados – CIACUA 
Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

44 

Como  se puede observar en la Tabla  5-5, la  alarma de velocidad de la  bomba booster de la 
estación de El Porvenir se puede controlar aumentando el caudal a bombear, ya que se pasa de 
tener una velocidad rotacional de operación de la bomba de 1036 rpm a tener una de 1185 rpm. 
Sin embargo, al hacer una comparación con la Tabla 5-3, la eficiencia de la bomba se ve reducida 
en 7,5% y la potencia absorbida por la bomba se incrementa en un 30,21%, ya que se están 
bombeando 154 Kbps más de crudo pesado.  Este hecho también implica una redefinición del 
punto de operación de la bomba ya que, para una altura piezométrica total por bomba fija, se 
está bombeando más caudal. Este se evidencia claramente al comparar la  Gráfica 5-1 con la 
Gráfica 5-2. En la primera de estas, el punto de operación de la bomba se encuentra en un caudal 
total por bomba de 4761,5 gpm para una altura piezométrica total por bomba de 78,4 ft. Por 
otro lado, en la segunda gráfica, el punto de operación de la bomba se encuentra en un caudal 
total  por  bomba  de  8884,4  gpm  para  la  misma  altura  piezométrica  total  por  bomba, 
desplazando el punto de operación de la bomba en la gráfica hacia la derecha. De igual forma, 
en la Gráfica 5-2 se puede ver que este punto de operación se encuentra cerca del límite de 
operación de la bomba. 

2.  Segunda alternativa de control. Variación del número de bomba en línea de 4 a 3. 

Tabla 5-6. Información general de las nuevas condiciones de bombeo (segunda alternativa de control). 

 

El Porvenir

Booster

Electric

Caudal [Kbpd]

653.0

Caudal [gpm]

19045.8

Número de bombas en línea

3

Información general

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/67a1cf008debec5e8bdc42370b4e5223/index-html.html
background image

Universidad de los Andes 

ICYA 3102 - 201310 

Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y 

Alcantarillados – CIACUA 
Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

45 

Tabla 5-7. Curva de la bomba con agua, determinación de la velocidad rotacional de operación de la bomba, y 
correcciones por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba cuando se bombea crudo Castilla 

(condiciones de bombeo segunda alternativa de control). 

 

Para esta alternativa de control se llegó a pensar que lo más lógico, debido a que las bombas se 
encontraban en underspeed, era poner una bomba más en línea, es decir, pasar de 4 a 5 bombas 
en línea. Sin embargo, al realizar este proceso se obtenía un error en la operación hidráulica del 
oleoducto por lo cual se optó por reducir el número de bombas en línea y controlar las alarmas 
de velocidad resultantes a través de la primera alternativa de control. En la Tabla 5-7 se puede 
detallar que, bajo estas nuevas condiciones de bombeo, las bombas pasan de estar trabajando 
en underspeed a trabajar en overspeed, debido a que se tienen menos bombas disponibles para 
bombear el mismo caudal. La nueva alarma de velocidad es controlada disminuyendo el caudal 
a bombear de 653 Kbps a 605 Kbps. 

Tabla 5-8. Información general de las condiciones de bombeo resultantes. 

 

Q

H (Teórica)

H (Calculada)

Q/N

P

η

Q@V2

CH

H@V2

Q/N@V2

P

η@V2

[gpm]

[ft]

[ft]

[ft/rpm]

[BHP]

%

[gpm]

-

[ft]

[ft/rpm]

[BHP]

%

0.0

236.3

236.3

0.0

0.0

0.0

1.0

236.3

0.0

0.0

1260.0

225.8

225.6

1.1

237.7

30.2

1232.3

1.0

223.9

1.0

254.0

25.9

1890.0

219.8

220.6

1.6

240.0

43.9

1848.4

1.0

217.3

1.6

254.5

37.6

2730.0

208.2

206.5

2.3

253.3

56.2

2670.0

1.0

205.0

2.3

270.8

48.1

3150.0

194.8

196.4

2.7

237.7

65.7

3080.7

1.0

191.5

2.6

249.5

56.3

3780.0

178.7

178.3

3.2

237.6

71.6

3696.9

1.0

175.2

3.1

251.5

61.3

3990.0

171.3

171.4

3.4

237.4

72.8

3902.3

1.0

167.8

3.3

250.1

62.3

4410.0

156.6

156.6

3.7

237.2

73.5

4313.0

1.0

153.2

3.6

249.7

63.0

4830.0

140.3

140.0

4.1

236.3

72.3

4723.8

1.0

137.0

4.0

249.0

61.9

5250.0

121.0

121.2

4.4

233.3

68.9

5134.5

1.0

117.9

4.3

244.3

59.0

5460.0

111.0

110.9

4.6

231.9

65.9

5339.9

1.0

108.1

4.5

243.4

56.5

6090.0

75.8

75.8

5.1

217.7

53.5

5956.1

1.0

73.7

5.0

227.8

45.9

Velocidad mínima

Función

Velocidad máxima

Función

Velocidad

Función

Q@N2

H@N2

Q/N2@N2

P

η@N2

1000.0

-97.0

3000.0

1247.5

1144.3

-46.9

[gpm]

[ft]

[ft/rpm]

[BHP]

[%]

1144.3

-46.9

3000.0

1247.5

1211.5

-17.9

0.0

263.5

0.0

0.0

1211.5

-17.9

3000.0

1247.5

1236.9

-6.6

1301.4

249.7

1.0

299.2

25.9

1236.9

-6.6

3000.0

1247.5

1246.2

-2.4

1952.1

242.3

1.6

299.8

37.6

1246.2

-2.4

3000.0

1247.5

1249.6

-0.9

2819.7

228.7

2.3

319.0

48.1

1249.6

-0.9

3000.0

1247.5

1250.8

-0.3

3253.5

213.6

2.6

293.9

56.3

1250.8

-0.3

3000.0

1247.5

1251.2

-0.1

3904.2

195.4

3.1

296.2

61.3

1251.2

-0.1

3000.0

1247.5

1251.4

0.0

4121.1

187.1

3.3

294.6

62.3

1251.4

0.0

3000.0

1247.5

1251.5

0.0

4554.9

170.8

3.6

294.1

63.0

4988.7

152.8

4.0

293.3

61.9

5422.5

131.5

4.3

287.8

59.0

5639.4

120.6

4.5

286.7

56.5

6290.1

82.2

5.0

268.4

45.9

1251

rpm

Alarms

Speed

Overspeed

311.2

rpm

1.1

5.073

44.7

%

264.9

BHP

Curva de la bomba con agua

Corrección por viscosidad

Determinación de la velocidad rotacional de operación de la bomba

Corrección por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba

Velocidad rotacional de operación de la bomba

Velocidad del motor

No/N
Q/No

Eficiencia

Potencia

El Porvenir

Booster

Electric

Caudal [Kbpd]

605.0

Caudal [gpm]

17645.8

Número de bombas en línea

3

Información general

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Universidad de los Andes 

ICYA 3102 - 201310 

Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y 

Alcantarillados – CIACUA 
Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

46 

Tabla 5-9. Curva de la bomba con agua, determinación de la velocidad rotacional de operación de la bomba, y 
correcciones por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba cuando se bombea crudo Castilla 

(condiciones de bombeo resultantes). 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q

H (Teórica)

H (Calculada)

Q/N

P

η

Q@V2

CH

H@V2

Q/N@V2

P

η@V2

[gpm]

[ft]

[ft]

[ft/rpm]

[BHP]

%

[gpm]

-

[ft]

[ft/rpm]

[BHP]

%

0.0

236.3

236.3

0.0

0.0

0.0

1.0

236.3

0.0

0.0

1260.0

225.8

225.6

1.1

237.7

30.2

1232.3

1.0

223.9

1.0

254.0

25.9

1890.0

219.8

220.6

1.6

240.0

43.9

1848.4

1.0

217.3

1.6

254.5

37.6

2730.0

208.2

206.5

2.3

253.3

56.2

2670.0

1.0

205.0

2.3

270.8

48.1

3150.0

194.8

196.4

2.7

237.7

65.7

3080.7

1.0

191.5

2.6

249.5

56.3

3780.0

178.7

178.3

3.2

237.6

71.6

3696.9

1.0

175.2

3.1

251.5

61.3

3990.0

171.3

171.4

3.4

237.4

72.8

3902.3

1.0

167.8

3.3

250.1

62.3

4410.0

156.6

156.6

3.7

237.2

73.5

4313.0

1.0

153.2

3.6

249.7

63.0

4830.0

140.3

140.0

4.1

236.3

72.3

4723.8

1.0

137.0

4.0

249.0

61.9

5250.0

121.0

121.2

4.4

233.3

68.9

5134.5

1.0

117.9

4.3

244.3

59.0

5460.0

111.0

110.9

4.6

231.9

65.9

5339.9

1.0

108.1

4.5

243.4

56.5

6090.0

75.8

75.8

5.1

217.7

53.5

5956.1

1.0

73.7

5.0

227.8

45.9

Velocidad mínima

Función

Velocidad máxima

Función

Velocidad

Función

Q@N2

H@N2

Q/N2@N2

P

η@N2

1000.0

-73.3

3000.0

1271.0

1109.0

-32.0

[gpm]

[ft]

[ft/rpm]

[BHP]

[%]

1109.0

-32.0

3000.0

1271.0

1155.5

-12.8

0.0

236.3

0.0

0.0

1155.5

-12.8

3000.0

1271.0

1173.8

-5.0

1232.3

223.9

1.0

254.0

25.9

1173.8

-5.0

3000.0

1271.0

1181.1

-2.0

1848.4

217.3

1.6

254.5

37.6

1181.1

-2.0

3000.0

1271.0

1183.9

-0.8

2670.0

205.0

2.3

270.8

48.1

1183.9

-0.8

3000.0

1271.0

1184.0

-0.7

3080.7

191.5

2.6

249.5

56.3

1184.0

-0.7

3000.0

1271.0

1184.4

-0.5

3696.9

175.2

3.1

251.5

61.3

1184.4

-0.5

3000.0

1271.0

1184.6

-0.5

3902.3

167.8

3.3

250.1

62.3

1184.6

-0.5

3000.0

1271.0

1185.0

-0.3

4313.0

153.2

3.6

249.7

63.0

4723.8

137.0

4.0

249.0

61.9

5134.5

117.9

4.3

244.3

59.0

5339.9

108.1

4.5

243.4

56.5

5956.1

73.7

5.0

227.8

45.9

1185

rpm

Alarms

Speed

Normal

294.7

rpm

1.0

4.964

47.4

%

231.7

BHP

Curva de la bomba con agua

Corrección por viscosidad

Determinación de la velocidad rotacional de operación de la bomba

Corrección por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba

Velocidad rotacional de operación de la bomba

Velocidad del motor

No/N
Q/No

Eficiencia

Potencia

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/67a1cf008debec5e8bdc42370b4e5223/index-html.html
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Universidad de los Andes 

ICYA 3102 - 201310 

Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y 

Alcantarillados – CIACUA 

Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en 

los sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

47 

 

 

Gráfica 5-3. Curvas de la bomba, de eficiencia y de potencia de la bomba booster de la estación de bombeo El Porvenir con crudo pesado Castilla (condiciones de bombeo resultantes).

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0

50

100

150

200

250

300

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

Efi

ci

en

ci

(%)

A

ltu

ra 

p

iez

o

métr

ica 

(ft) 

Po

ten

ci

(B

H

P)

Caudal (gpm)

Curvas Bomba Booster El Porvenir

Curva de la bomba con agua

Curva de la bomba (corrección por viscosidad)

Curva de eficiencia (correción por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba)

Punto de operación de la bomba

Curva de potencia con agua

Curva de potencia (corrección por viscosidad)

Curva de potencia (corrección por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba)

Curva de eficiencia con agua

Curva de eficiencia (corrección por viscosidad)

Curva de eficiencia (corrección por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba)

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/67a1cf008debec5e8bdc42370b4e5223/index-html.html
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Universidad de los Andes 

ICYA 3102 - 201310 

Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y 

Alcantarillados – CIACUA 
Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

48 

Como  se puede observar en la  Tabla  5-9, la  alarma de velocidad de la  bomba booster de la 
estación  de  El  Porvenir  se  puede  controlar  reduciendo  el  número  de  bombas  en  línea  y 
disminuyendo  el  caudal  a  bombear,  ya  que  se  pasa  de  tener  una  velocidad  rotacional  de 
operación  de  la  bomba  de  1251  rpm  a  tener  una  de  1185  rpm.  Sin  embargo,  al  hacer  una 
comparación con la Tabla 5-3, la eficiencia de la bomba se ve reducida en el mismo valor que se 
redujo cuando se utilizó la primera alternativa de control (7,5%) y la potencia absorbida por la 
bomba se incrementa en un 30,12% (0,09% menos que cuando se utilizó la primera alternativa 
de control), ya que se están bombeando 46 Kbps menos de crudo pesado, pero con un número 
inferior de bombas.  De nuevo, este hecho implica una redefinición del punto de operación de 
la bomba ya que, para una altura piezométrica total por bomba fija, se está bombeando menos 
caudal. Esto se evidencia claramente al comparar la Gráfica 5-1 con la Gráfica 5-3. Ya se había 
mencionado que, en la primera de estas, el punto de operación de la bomba se encuentra en un 
caudal total por bomba de 4761,5 gpm para una altura piezométrica total por bomba de 78,4 ft. 
Por otro lado, en la segunda gráfica, el punto de operación de la bomba se encuentra en un 
caudal  total por bomba de  5901,4 gpm para la misma altura piezométrica total por bomba, 
desplazando el  punto  de operación de la  bomba en la  gráfica nuevamente hacia la  derecha. 
Asimismo, en la Gráfica 5-3 se puede ver que este punto de operación se encuentra cerca del 
límite de operación de la bomba. A partir de estos resultados se concluye que el control  de 
alarmas  es  independiente  de  la  alternativa  de  control  que  se  elija  (variación  del  caudal  a 
bombear o variación del número de bombas en línea). De igual manera, se concluye que los 
tanques de almacenamiento de las estaciones de bombeo desempeñan un papel supremamente 
importante, no sólo en el control de las alarmas de caudal, sino también en el control de las 
alarmas de velocidad. 

La segunda serie de simulaciones consistió en realizar el proceso de control de alarmas anterior 
utilizando la primera alternativa, cuando la viscosidad cinemática del crudo es reducida en un 
99%. La razón para realizar solamente una alternativa de control radica en que se concluyó 
anteriormente que el control de alarmas es independiente de la alternativa de control que se 
elija.  

Las condiciones de bombeo iniciales para esta segunda serie de simulaciones, son las indicadas 
en la Tabla 5-1. Los otros datos de entrada son los siguientes: 

Tabla 5-10. Datos de entrada de la simulación de la bomba booster El Porvenir con crudo Castilla (viscosidad cinemática 

reducida en un 99%). 

 

2

Etapas

17.26

in

1185

rpm

1.751

cSt

17.26

in

0.943

4410

gpm

4761.5

gpm

78.3065

ft-agua

78.4

ft

73.5

%

2989.44

OK

1

cSt

0.34

OK

1

-

1

1185

rpm

Mirar tabla "Corrección por viscosidad"

1185

rpm

1

1

-

dn/d

CH

Gravedad específica del agua

CQ

η BEP-W

Altura piezométrica (Total por bomba)

Información inicial

Número de etapas de la bomba

Nuevo diámetro del impulsor de la bomba (dn)

Velocidad de referencia (N)

Viscosidad cinemática del crudo

Diámetro del impulsor de la bomba referencia (d)

Gravedad específica del crudo

Q BEP-W

Caudal (Total por bomba)

H BEP-W  (por etapa)

Velocidad rotacional mínima

C

η

Velocidad específica de la bomba (Ns)

Viscosidad cinemática del agua

Parámetro B

Velocidad rotacional máxima

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/67a1cf008debec5e8bdc42370b4e5223/index-html.html
background image

Universidad de los Andes 

ICYA 3102 - 201310 

Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y 

Alcantarillados – CIACUA 
Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

49 

Tabla 5-11. Curva de la bomba con agua, determinación de la velocidad rotacional de operación de la bomba, y 

correcciones por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba cuando se bombea crudo Castilla 

(viscosidad cinemática reducida en un 99%). 

 

 

 

 

 

Q

H (Teórica)

H (Calculada)

Q/N

P

η

Q@V2

CH

H@V2

Q/N@V2

P

η@V2

[gpm]

[ft]

[ft]

[ft/rpm]

[BHP]

%

[gpm]

-

[ft]

[ft/rpm]

[BHP]

%

0.0

236.3

236.3

0.0

0.0

0.0

1.0

236.3

0.0

0.0

1260.0

225.8

225.6

1.1

237.7

30.2

1260.0

1.0

225.8

1.1

224.4

30.2

1890.0

219.8

220.6

1.6

240.0

43.9

1890.0

1.0

219.8

1.6

225.5

43.9

2730.0

208.2

206.5

2.3

253.3

56.2

2730.0

1.0

208.2

2.3

240.9

56.2

3150.0

194.8

196.4

2.7

237.7

65.7

3150.0

1.0

194.8

2.7

222.3

65.7

3780.0

178.7

178.3

3.2

237.6

71.6

3780.0

1.0

178.7

3.2

224.6

71.6

3990.0

171.3

171.4

3.4

237.4

72.8

3990.0

1.0

171.3

3.4

223.6

72.8

4410.0

156.6

156.6

3.7

237.2

73.5

4410.0

1.0

156.6

3.7

223.6

73.5

4830.0

140.3

140.0

4.1

236.3

72.3

4830.0

1.0

140.3

4.1

223.4

72.3

5250.0

121.0

121.2

4.4

233.3

68.9

5250.0

1.0

121.0

4.4

219.5

68.9

5460.0

111.0

110.9

4.6

231.9

65.9

5460.0

1.0

111.0

4.6

218.8

65.9

6090.0

75.8

75.8

5.1

217.7

53.5

6090.0

1.0

75.8

5.1

205.3

53.5

Velocidad mínima

Función

Velocidad máxima

Función

Velocidad

Función

Q@N2

H@N2

Q/N2@N2

P

η@N2

1000.0

-6.2

3000.0

1336.0

1009.2

-2.9

[gpm]

[ft]

[ft/rpm]

[BHP]

[%]

1009.2

-2.9

3000.0

1336.0

1013.5

-1.3

0.0

174.1

0.0

0.0

1013.5

-1.3

3000.0

1336.0

1015.4

-0.6

1081.5

166.3

1.1

141.9

30.2

1015.4

-0.6

3000.0

1336.0

1016.3

-0.3

1622.2

162.0

1.6

142.6

43.9

1016.3

-0.3

3000.0

1336.0

1016.7

-0.1

2343.2

153.4

2.3

152.3

56.2

1016.7

-0.1

3000.0

1336.0

1016.9

-0.1

2703.6

143.5

2.7

140.6

65.7

1016.9

-0.1

3000.0

1336.0

1017.0

0.0

3244.4

131.7

3.2

142.0

71.6

1017.0

0.0

3000.0

1336.0

1017.1

0.0

3424.6

126.2

3.4

141.4

72.8

1017.1

0.0

3000.0

1336.0

1017.1

0.0

3785.1

115.4

3.7

141.4

73.5

4145.6

103.4

4.1

141.2

72.3

4506.1

89.1

4.4

138.8

68.9

4686.3

81.7

4.6

138.4

65.9

5227.0

55.8

5.1

129.8

53.5

1017

rpm

Alarms

Speed

Underspeed

252.9

rpm

0.9

4.681

64.5

%

137.9

BHP

Curva de la bomba con agua

Corrección por viscosidad

Determinación de la velocidad rotacional de operación de la bomba

Corrección por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba

Velocidad rotacional de operación de la bomba

Velocidad del motor

No/N
Q/No

Eficiencia

Potencia

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Universidad de los Andes 

ICYA 3102 - 201310 

Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y 

Alcantarillados – CIACUA 

Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en 

los sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

50 

 

Gráfica 5-4. Curvas de la bomba, de eficiencia y de potencia de la bomba booster de la estación de bombeo El Porvenir con crudo pesado Castilla (viscosidad cinemática reducida 

en un 99%). 

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0

50

100

150

200

250

300

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

Efi

ci

en

ci

(%)

A

ltu

ra 

p

iez

o

métr

ica 

(ft) 

Po

ten

ci

(B

H

P)

Caudal (gpm)

Curvas Bomba Booster El Porvenir

Curva de la bomba con agua

Curva de la bomba (corrección por viscosidad)

Curva de eficiencia (correción por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba)

Punto de operación de la bomba

Curva de potencia con agua

Curva de potencia (corrección por viscosidad)

Curva de potencia (corrección por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba)

Curva de eficiencia con agua

Curva de eficiencia (corrección por viscosidad)

Curva de eficiencia (corrección por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba)

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/67a1cf008debec5e8bdc42370b4e5223/index-html.html
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ICYA 3102 - 201310 

Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y 

Alcantarillados – CIACUA 
Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

51 

Como  se  puede  observar  en  la  Tabla  5-11  y  la  Gráfica  5-4,  cuando  se  reduce  la  viscosidad 
cinemática del crudo Castilla en un 99%, la bomba booster de la estación de Bombeo El Porvenir 
se comporta como si estuviera bombeando un crudo ligero, es decir, la eficiencia y la potencia 
absorbida por la bomba cambian sustancialmente, pero la velocidad rotacional de operación de 
la bomba no lo hace, teniendo nuevamente una alarma de velocidad de underspeed en la bomba. 
Al realizar una comparación entre la Tabla 5-3 y la Tabla 5-11, se puede ver que cuando se 
bombea  crudo  Castilla,  reduciendo  su  viscosidad  cinemática  en  un  99%,  se  aumenta  la 
eficiencia de la bomba en 9,6% y la potencia absorbida por la bomba disminuye en un 17,40%.  

Como se mencionó anteriormente, se procede a realizar el control de alarma de velocidad a 
través de la variación del caudal a bombear, aumentando este de 653 Kbps a 830 Kbps. Las 
nuevas condiciones de bombeo se detallan a continuación: 

Tabla 5-12. Información general de las nuevas condiciones de bombeo. 

 

Tabla 5-13. Datos de entrada de la simulación de la bomba booster El Porvenir con crudo Castilla (viscosidad cinemática 

reducida en un 99%, nuevas condiciones de bombeo). 

 

El Porvenir

Booster

Electric

Caudal [Kbpd]

830.0

Caudal [gpm]

24208.3

Número de bombas en línea

4

Información general

2

Etapas

17.26

in

1185

rpm

1.751

cSt

17.26

in

0.943

4410

gpm

6052.1

gpm

78.3065

ft-agua

78.4

ft

73.5

%

2989.44

OK

1

cSt

0.34

OK

1

-

1

1185

rpm

Mirar tabla "Corrección por viscosidad"

1185

rpm

1

1

-

dn/d

CH

Gravedad específica del agua

CQ

η BEP-W

Altura piezométrica (Total por bomba)

Información inicial

Número de etapas de la bomba

Nuevo diámetro del impulsor de la bomba (dn)

Velocidad de referencia (N)

Viscosidad cinemática del crudo

Diámetro del impulsor de la bomba referencia (d)

Gravedad específica del crudo

Q BEP-W

Caudal (Total por bomba)

H BEP-W  (por etapa)

Velocidad rotacional mínima

C

η

Velocidad específica de la bomba (Ns)

Viscosidad cinemática del agua

Parámetro B

Velocidad rotacional máxima

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Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y 

Alcantarillados – CIACUA 
Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

52 

Tabla 5-14. Curva de la bomba con agua, determinación de la velocidad rotacional de operación de la bomba, y 

correcciones por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba cuando se bombea crudo Castilla 

(viscosidad cinemática reducida en un 99%, nuevas condiciones de bombeo). 

Q

H (Teórica)

H (Calculada)

Q/N

P

η

Q@V2

CH

H@V2

Q/N@V2

P

η@V2

[gpm]

[ft]

[ft]

[ft/rpm]

[BHP]

%

[gpm]

-

[ft]

[ft/rpm]

[BHP]

%

0.0

236.3

236.3

0.0

0.0

0.0

1.0

236.3

0.0

0.0

1260.0

225.8

225.6

1.1

237.7

30.2

1260.0

1.0

225.8

1.1

224.4

30.2

1890.0

219.8

220.6

1.6

240.0

43.9

1890.0

1.0

219.8

1.6

225.5

43.9

2730.0

208.2

206.5

2.3

253.3

56.2

2730.0

1.0

208.2

2.3

240.9

56.2

3150.0

194.8

196.4

2.7

237.7

65.7

3150.0

1.0

194.8

2.7

222.3

65.7

3780.0

178.7

178.3

3.2

237.6

71.6

3780.0

1.0

178.7

3.2

224.6

71.6

3990.0

171.3

171.4

3.4

237.4

72.8

3990.0

1.0

171.3

3.4

223.6

72.8

4410.0

156.6

156.6

3.7

237.2

73.5

4410.0

1.0

156.6

3.7

223.6

73.5

4830.0

140.3

140.0

4.1

236.3

72.3

4830.0

1.0

140.3

4.1

223.4

72.3

5250.0

121.0

121.2

4.4

233.3

68.9

5250.0

1.0

121.0

4.4

219.5

68.9

5460.0

111.0

110.9

4.6

231.9

65.9

5460.0

1.0

111.0

4.6

218.8

65.9

6090.0

75.8

75.8

5.1

217.7

53.5

6090.0

1.0

75.8

5.1

205.3

53.5

Velocidad mínima

Función

Velocidad máxima

Función

Velocidad

Función

Q@N2

H@N2

Q/N2@N2

P

η@N2

1000.0

-75.5

3000.0

1288.2

1110.7

-32.2

[gpm]

[ft]

[ft/rpm]

[BHP]

[%]

1110.7

-32.2

3000.0

1288.2

1156.9

-12.6

0.0

236.3

0.0

0.0

1156.9

-12.6

3000.0

1288.2

1174.7

-4.8

1260.0

225.8

1.1

224.4

30.2

1174.7

-4.8

3000.0

1288.2

1181.5

-1.8

1890.0

219.8

1.6

225.5

43.9

1181.5

-1.8

3000.0

1288.2

1184.1

-0.7

2730.0

208.2

2.3

240.9

56.2

1184.1

-0.7

3000.0

1288.2

1184.5

-0.5

3150.0

194.8

2.7

222.3

65.7

1184.5

-0.5

3000.0

1288.2

1184.6

-0.5

3780.0

178.7

3.2

224.6

71.6

1184.6

-0.5

3000.0

1288.2

1184.7

-0.5

3990.0

171.3

3.4

223.6

72.8

1184.7

-0.5

3000.0

1288.2

1185.0

-0.3

4410.0

156.6

3.7

223.6

73.5

4830.0

140.3

4.1

223.4

72.3

5250.0

121.0

4.4

219.5

68.9

5460.0

111.0

4.6

218.8

65.9

6090.0

75.8

5.1

205.3

53.5

1185

rpm

Alarms

Speed

Normal

294.7

rpm

1.0

5.107

54.5

%

207.4

BHP

Curva de la bomba con agua

Corrección por viscosidad

Determinación de la velocidad rotacional de operación de la bomba

Corrección por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba

Velocidad rotacional de operación de la bomba

Velocidad del motor

No/N
Q/No

Eficiencia

Potencia

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Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y 

Alcantarillados – CIACUA 

Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en 

los sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

53 

 

Gráfica 5-5. Curvas de la bomba, de eficiencia y de potencia de la bomba booster de la estación de bombeo El Porvenir con crudo pesado Castilla (viscosidad cinemática reducida 

en un 99%, nuevas condiciones de bombeo).

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0

50

100

150

200

250

300

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

Efi

ci

en

ci

(%)

A

ltu

ra 

p

iez

o

métr

ica 

(ft) 

Po

ten

ci

(B

H

P)

Caudal (gpm)

Curvas Bomba Booster El Porvenir

Curva de la bomba con agua

Curva de la bomba (corrección por viscosidad)

Curva de eficiencia (correción por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba)

Punto de operación de la bomba

Curva de potencia con agua

Curva de potencia (corrección por viscosidad)

Curva de potencia (corrección por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba)

Curva de eficiencia con agua

Curva de eficiencia (corrección por viscosidad)

Curva de eficiencia (corrección por viscosidad y velocidad rotacional de operación de la bomba)

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/67a1cf008debec5e8bdc42370b4e5223/index-html.html
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Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y 

Alcantarillados – CIACUA 
Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

54 

Como se puede observar en la Tabla 5-14, la alarma de velocidad de la bomba booster de la 
estación  de  El  Porvenir,  cuando  esta  bombea  crudo  Castilla  con  su  viscosidad  cinemática 
reducida  en  un  99%,  se  puede  controlar  reduciendo  el  número  de  bombas  en  línea  y 
aumentando el caudal a bombear, ya que se pasa de tener una velocidad rotacional de operación 
de la bomba de 1036 rpm a tener una de 1185 rpm. Al hacer una comparación con la Tabla 5-11, 
la eficiencia de la bomba se ve reducida solamente en 0,4% y la potencia absorbida por la bomba 
se incrementa en un 21,93%, ya que se están bombeando 177 Kbps más de crudo pesado con 
viscosidad  cinemática  reducida  en  un  99%.  El  incremento  del  caudal  a  bombear  implica 
nuevamente  una  redefinición  del  punto  de  operación  de  la  bomba  ya  que,  para  una  altura 
piezométrica total por bomba fija, se está bombeando más caudal. Esto se evidencia claramente 
al comparar la Gráfica 5-3 con la Gráfica 5-4. En la primera de estas, el punto de operación de la 
bomba se encuentra en un caudal total por bomba de 4761,5 gpm para una altura piezométrica 
total por bomba de 78,4 ft. Por otro lado, en la segunda gráfica, el punto de operación de la 
bomba  se  encuentra  en  un  caudal  total  por  bomba  de  6052,1  gpm  para  la  misma  altura 
piezométrica total por bomba, desplazando el punto de operación de la bomba en la gráfica 
nuevamente hacia la derecha. En la Gráfica 5-4 se puede ver que este punto de operación se 
encuentra nuevamente cerca del límite de operación de la bomba. 

A  partir  de  esto  se  concluye  que  la  disminución  de  la  viscosidad  cinemática  de  un  crudo, 
repercute directamente en la cantidad de caudal que debe ser bombeado para controlar las 
alarmas de velocidad. Entre menor sea la viscosidad, mayor es el caudal que debe ser bombeado 
para controlar la alarma, ya que el crudo se comporta como un crudo ligero. Adicionalmente, se 
concluye que, a pesar de que el control de alarmas es independiente de la alternativa de control 
que se elija entre variación del caudal a bombear o variación del número de bombas en línea, 
estas dos alternativas deben consideradas en última instancia, ya que hacen que la bomba opere 
cerca  del  límite  de  operación  máxima  de  la  bomba.  La  mejor  y  más  sencilla  alternativa  de 
control corresponde entonces a la incorporación de variadores de velocidad y debe ser utilizada 
mientras sea posible (es decir, cuando se tengan bombas centrífugas de velocidad variable). 

 

 

 

 

 

 

 

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ICYA 3102 - 201310 

Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y 

Alcantarillados – CIACUA 
Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

55 

6  EFECTOS DE LA INYECCIÓN DE DRA EN DIFERENTES 

CONFIGURACIONES DE BATCHEO 

El último efecto de la disminución de viscosidad que se evaluó en el software, fue el efecto de la 
inyección  de  diferentes  concentraciones  de  agentes  reductores  de  arrastre  en  el  oleoducto 
cuando se tienen solamente dos batches: un batche de crudo Cusiana impulsando un batche de 
crudo Castilla.  

En las simulaciones realizadas, se cambió la localización del segundo batche en 50 km, es decir, 
en una primera simulación se tendrán 50 km del oleoducto con crudo Cusiana y 780 km con 
crudo Castilla, una segunda simulación tendrá 100 km del oleoducto con crudo Cusiana y 730 
km con crudo Castilla, y así sucesivamente hasta que el oleoducto transportara 800 km de crudo 
Cusiana y 30 km de crudo Castilla 

La primera serie de simulaciones consistió  en variar la  concentración de DRA que debe ser 
inyectada en cada estación, con el fin de cumplir con las restricciones de la Slack Line y la MAOP, 
para  cada  una  de  las  configuraciones  de  batcheo.  Por  otro  lado,  en  la  segunda  serie  de 
simulaciones se mantuvo la concentración de DRA inyectada en un valor constante (superior a 
las concentraciones de DRA que permitían cumplir con las restricciones de la Slack Line y la 
MAOP) en cada estación de bombeo, para cada una de las configuraciones de batcheo.  

Para  las  dos  series  de  simulaciones,  se  presentarán  tablas  y  gráficas  con  los  resultados  de 
caudal,  velocidad  de  las  bombas,  potencia  hidráulica  adicionada  por  las  bombas  y  caudal 
almacenado en cada una de las estaciones de bombeo. Asimismo, se incluirán los perfiles de 
alturas piezométricas para cada configuración de batcheo. Adicionalmente, en la primera serie 
de simulaciones, se mostrarán también una tabla y una gráfica de variación de concentración 
de DRA inyectada en cada una de las estaciones de bombeo. 

Como se mencionó anteriormente, para la primera serie de simulaciones el criterio para elegir 
la  concentración  de  DRA  a  inyectar  en  cada  una  de  las  estaciones  de  bombeo,  era  elegir  la 
concentración necesaria para cumplir con las restricciones de la Slack Line y la MAOP. De igual 
manera,  en  la  serie  de  simulaciones  se  aseguró  que  en  el  oleoducto  se  generara  la  menor 
cantidad de alarmas de caudal, velocidad y potencia posibles, teniendo alarmas de overspeed 
en las bombas de la estación de bombeo Vasconia y alarmas de power limit en las bombas de la 
estación de bombeo  de Caucasia.  Los perfiles de alturas piezométricas obtenidos fueron los 
siguientes: 

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Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

56 

 

Gráfica 6-1. Perfil de alturas piezométricas primeros 50 km del oleoducto con crudo Cusiana. 

 

Gráfica 6-2. Perfil de alturas piezométricas primeros 100 km del oleoducto con crudo Cusiana. 

 

Gráfica 6-3. Perfil de alturas piezométricas primeros 150 km del oleoducto con crudo Cusiana. 

0.00

1000.00

2000.00

3000.00

4000.00

5000.00

6000.00

-39.06

60.94

160.94

260.94

360.94

460.94

560.94

660.94

760.94

A

ltu

ra p

ie

zo

m

é

tr

ic

a [

p

si

]

Abscisa [km]

PERFIL DE ALTURAS PIEZOMÉTRICAS

Perfil de Suelo

Gradeline Pressure

MAOP

Slack Line

0.00

1000.00

2000.00

3000.00

4000.00

5000.00

6000.00

-39.06

60.94

160.94

260.94

360.94

460.94

560.94

660.94

760.94

A

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a [

p

si

]

Abscisa [km]

PERFIL DE ALTURAS PIEZOMÉTRICAS

Perfil de Suelo

Gradeline Pressure

MAOP

Slack Line

0.00

1000.00

2000.00

3000.00

4000.00

5000.00

6000.00

-39.06

60.94

160.94

260.94

360.94

460.94

560.94

660.94

760.94

A

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ie

zo

m

é

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ic

a [

p

si

]

Abscisa [km]

PERFIL DE ALTURAS PIEZOMÉTRICAS

Perfil de Suelo

Gradeline Pressure

MAOP

Slack Line

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Alcantarillados – CIACUA 
Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

57 

 

Gráfica 6-4. Perfil de alturas piezométricas primeros 200 km del oleoducto con crudo Cusiana. 

 

Gráfica 6-5. Perfil de alturas piezométricas primeros 250 km del oleoducto con crudo Cusiana. 

 

Gráfica 6-6. Perfil de alturas piezométricas primeros 300 km del oleoducto con crudo Cusiana. 

0.00

1000.00

2000.00

3000.00

4000.00

5000.00

6000.00

-39.06

60.94

160.94

260.94

360.94

460.94

560.94

660.94

760.94

A

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ra p

ie

zo

m

é

tr

ic

a [

p

si

]

Abscisa [km]

PERFIL DE ALTURAS PIEZOMÉTRICAS

Perfil de Suelo

Gradeline Pressure

MAOP

Slack Line

0.00

1000.00

2000.00

3000.00

4000.00

5000.00

6000.00

-39.06

60.94

160.94

260.94

360.94

460.94

560.94

660.94

760.94

A

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]

Abscisa [km]

PERFIL DE ALTURAS PIEZOMÉTRICAS

Perfil de Suelo

Gradeline Pressure

MAOP

Slack Line

0.00

500.00

1000.00

1500.00

2000.00

2500.00

3000.00

3500.00

4000.00

4500.00

5000.00

-39.06

60.94

160.94

260.94

360.94

460.94

560.94

660.94

760.94

A

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ie

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m

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a [

p

si

]

Abscisa [km]

PERFIL DE ALTURAS PIEZOMÉTRICAS

Perfil de Suelo

Gradeline Pressure

MAOP

Slack Line

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Centro de Investigaciones en Acueductos y 

Alcantarillados – CIACUA 
Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

58 

 

Gráfica 6-7. Perfil de alturas piezométricas primeros 350 km del oleoducto con crudo Cusiana. 

 

Gráfica 6-8. Perfil de alturas piezométricas primeros 400 km del oleoducto con crudo Cusiana. 

 

Gráfica 6-9. Perfil de alturas piezométricas primeros 450 km del oleoducto con crudo Cusiana. 

0.00

500.00

1000.00

1500.00

2000.00

2500.00

3000.00

3500.00

4000.00

4500.00

5000.00

-39.06

60.94

160.94

260.94

360.94

460.94

560.94

660.94

760.94

A

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p

si

]

Abscisa [km]

PERFIL DE ALTURAS PIEZOMÉTRICAS

Perfil de Suelo

Gradeline Pressure

MAOP

Slack Line

0.00

500.00

1000.00

1500.00

2000.00

2500.00

3000.00

3500.00

4000.00

4500.00

5000.00

-39.06

60.94

160.94

260.94

360.94

460.94

560.94

660.94

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]

Abscisa [km]

PERFIL DE ALTURAS PIEZOMÉTRICAS

Perfil de Suelo

Gradeline Pressure

MAOP

Slack Line

0.00

500.00

1000.00

1500.00

2000.00

2500.00

3000.00

3500.00

4000.00

4500.00

5000.00

-39.06

60.94

160.94

260.94

360.94

460.94

560.94

660.94

760.94

A

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m

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tr

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a [

p

si

]

Abscisa [km]

PERFIL DE ALTURAS PIEZOMÉTRICAS

Perfil de Suelo

Gradeline Pressure

MAOP

Slack Line

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Universidad de los Andes 

ICYA 3102 - 201310 

Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y 

Alcantarillados – CIACUA 
Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

59 

 

Gráfica 6-10. Perfil de alturas piezométricas primeros 500 km del oleoducto con crudo Cusiana. 

 

Gráfica 6-11. Perfil de alturas piezométricas primeros 550 km del oleoducto con crudo Cusiana. 

 

Gráfica 6-12. Perfil de alturas piezométricas primeros 600 km del oleoducto con crudo Cusiana. 

0.00

500.00

1000.00

1500.00

2000.00

2500.00

3000.00

3500.00

4000.00

4500.00

5000.00

-39.06

60.94

160.94

260.94

360.94

460.94

560.94

660.94

760.94

A

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a [

p

si

]

Abscisa [km]

PERFIL DE ALTURAS PIEZOMÉTRICAS

Perfil de Suelo

Gradeline Pressure

MAOP

Slack Line

0.00

500.00

1000.00

1500.00

2000.00

2500.00

3000.00

3500.00

4000.00

4500.00

5000.00

-39.06

60.94

160.94

260.94

360.94

460.94

560.94

660.94

760.94

A

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a [

p

si

]

Abscisa [km]

PERFIL DE ALTURAS PIEZOMÉTRICAS

Perfil de Suelo

Gradeline Pressure

MAOP

Slack Line

0.00

500.00

1000.00

1500.00

2000.00

2500.00

3000.00

3500.00

4000.00

4500.00

5000.00

-39.06

60.94

160.94

260.94

360.94

460.94

560.94

660.94

760.94

A

ltu

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ie

zo

m

é

tr

ic

a [

p

si

]

Abscisa [km]

PERFIL DE ALTURAS PIEZOMÉTRICAS

Perfil de Suelo

Gradeline Pressure

MAOP

Slack Line

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Universidad de los Andes 

ICYA 3102 - 201310 

Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y 

Alcantarillados – CIACUA 
Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

60 

 

Gráfica 6-13. Perfil de alturas piezométricas primeros 650 km del oleoducto con crudo Cusiana. 

 

Gráfica 6-14. Perfil de alturas piezométricas primeros 700 km del oleoducto con crudo Cusiana. 

 

Gráfica 6-15. Perfil de alturas piezométricas primeros 750 km del oleoducto con crudo Cusiana. 

0.00

500.00

1000.00

1500.00

2000.00

2500.00

3000.00

3500.00

4000.00

4500.00

5000.00

-39.06

60.94

160.94

260.94

360.94

460.94

560.94

660.94

760.94

A

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ie

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m

é

tr

ic

a [

p

si

]

Abscisa [km]

PERFIL DE ALTURAS PIEZOMÉTRICAS

Perfil de Suelo

Gradeline Pressure

MAOP

Slack Line

0.00

500.00

1000.00

1500.00

2000.00

2500.00

3000.00

3500.00

4000.00

4500.00

5000.00

-39.06

60.94

160.94

260.94

360.94

460.94

560.94

660.94

760.94

A

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a [

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]

Abscisa [km]

PERFIL DE ALTURAS PIEZOMÉTRICAS

Perfil de Suelo

Gradeline Pressure

MAOP

Slack Line

0.00

500.00

1000.00

1500.00

2000.00

2500.00

3000.00

3500.00

4000.00

4500.00

5000.00

-39.06

60.94

160.94

260.94

360.94

460.94

560.94

660.94

760.94

A

ltu

ra p

ie

zo

m

é

tr

ic

a [

p

si

]

Abscisa [km]

PERFIL DE ALTURAS PIEZOMÉTRICAS

Perfil de Suelo

Gradeline Pressure

MAOP

Slack Line

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Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
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Alcantarillados – CIACUA 
Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

61 

 

Gráfica 6-16. Perfil de alturas piezométricas primeros 800 km del oleoducto con crudo Cusiana. 

Los  resultados  de  caudal,  velocidad  de  las  bombas,  potencia  hidráulica  adicionada  por  las 
bombas y caudal almacenado en cada una de las estaciones de bombeo, fueron los siguientes: 

Tabla 6-1. Caudal en cada una de las estaciones de bombeo para cada configuración de batcheo. 

 

0.00

500.00

1000.00

1500.00

2000.00

2500.00

3000.00

3500.00

4000.00

4500.00

5000.00

-39.06

60.94

160.94

260.94

360.94

460.94

560.94

660.94

760.94

A

ltu

ra p

ie

zo

m

é

tr

ic

a [

p

si

]

Abscisa [km]

PERFIL DE ALTURAS PIEZOMÉTRICAS

Perfil de Suelo

Gradeline Pressure

MAOP

Slack Line

Cupiagua

Miraflores La Belleza

Vasconia

Caucasia

Coveñas

-39.059

0.000

0.000

33.024

33.024

33.024

85.96532

223.71163 319.67062 608.60354 797.09436

Primeros 50km Cusiana

Caudal [Kbpd]

192.0

719.0

719.0

631.0

631.0

631.0

631.0

631.0

351.0

351.0

351.0

Primeros 100km Cusiana

Caudal [Kbpd]

192.0

719.0

719.0

634.0

634.0

634.0

634.0

634.0

351.0

351.0

351.0

Primeros 150km Cusiana

Caudal [Kbpd]

192.0

719.0

719.0

685.0

685.0

685.0

685.0

685.0

349.0

349.0

349.0

Primeros 200km Cusiana

Caudal [Kbpd]

192.0

719.0

719.0

677.0

677.0

677.0

677.0

677.0

350.0

350.0

350.0

Primeros 250km Cusiana

Caudal [Kbpd]

192.0

719.0

719.0

688.0

688.0

688.0

688.0

688.0

350.0

350.0

350.0

Primeros 300km Cusiana

Caudal [Kbpd]

193.0

719.0

719.0

688.0

688.0

688.0

688.0

688.0

346.0

346.0

346.0

Primeros 350km Cusiana

Caudal [Kbpd]

193.0

719.0

719.0

688.0

688.0

688.0

688.0

688.0

338.0

338.0

338.0

Primeros 400km Cusiana

Caudal [Kbpd]

193.0

719.0

719.0

688.0

688.0

688.0

688.0

688.0

343.0

343.0

343.0

Primeros 450km Cusiana

Caudal [Kbpd]

193.0

719.0

719.0

688.0

688.0

688.0

688.0

688.0

342.0

342.0

342.0

Primeros 500km Cusiana

Caudal [Kbpd]

193.0

719.0

719.0

688.0

688.0

688.0

688.0

688.0

340.0

340.0

340.0

Primeros 550km Cusiana

Caudal [Kbpd]

193.0

719.0

719.0

688.0

688.0

688.0

688.0

688.0

338.0

338.0

338.0

Primeros 600km Cusiana

Caudal [Kbpd]

193.0

719.0

719.0

688.0

688.0

688.0

688.0

688.0

335.0

335.0

335.0

Primeros 650km Cusiana

Caudal [Kbpd]

193.0

719.0

719.0

688.0

688.0

688.0

688.0

688.0

335.0

335.0

335.0

Primeros 700km Cusiana

Caudal [Kbpd]

193.0

719.0

719.0

688.0

688.0

688.0

688.0

688.0

376.0

376.0

376.0

Primeros 750km Cusiana

Caudal [Kbpd]

193.0

719.0

719.0

688.0

688.0

688.0

688.0

688.0

386.0

386.0

386.0

Primeros 800km Cusiana

Caudal [Kbpd]

193.0

719.0

719.0

688.0

688.0

688.0

688.0

688.0

393.0

393.0

393.0

Estación de bombeo

Abscisa de la estación de bombeo [km]

Cusiana

El Porvenir

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/67a1cf008debec5e8bdc42370b4e5223/index-html.html
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Universidad de los Andes 

ICYA 3102 - 201310 

Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y 

Alcantarillados – CIACUA 
Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

62 

 

Gráfica 6-17. Caudal en cada una de las estaciones de bombeo para cada configuración de batcheo. 

Tabla 6-2. Velocidad de las bombas en cada una de las estaciones de bombeo para cada configuración de batcheo. 

 

0.0

100.0

200.0

300.0

400.0

500.0

600.0

700.0

800.0

-70.000

30.000

130.000

230.000

330.000

430.000

530.000

630.000

730.000

830.000

Cau

d

al

 [

K

b

p

d

]

Abscisado [km]

Caudal

Primeros 50km Cusiana

Primeros 100km Cusiana

Primeros 150km Cusiana

Primeros 200km Cusiana

Primeros 250km Cusiana

Primeros 300km Cusiana

Primeros 350km Cusiana

Primeros 400km Cusiana

Primeros 450km Cusiana

Primeros 500km Cusiana

Primeros 550km Cusiana

Primeros 600km Cusiana

Primeros 650km Cusiana

Primeros 700km Cusiana

Primeros 750km Cusiana

Primeros 800km Cusiana

Cupiagua

Miraflores La Belleza

Vasconia

Caucasia

Coveñas

-39.059

0.000

0.000

33.024

33.024

33.024

85.96532

223.71163 319.67062 608.60354 797.09436

Main

Booster

Main

Booster Rebooster

Main

Main

Main

Main

Primeros 50km Cusiana

Velocidad de la bomba [rpm]

3568.18

1185.00

3703.04

1001.28

3196.62

3389.14

3452.87

-

13933.63

3936.00

-

Primeros 100km Cusiana

Velocidad de la bomba [rpm]

3568.18

1185.00

3250.50

1000.19

3414.60

3494.81

3569.12

-

13933.98

3940.60

-

Primeros 150km Cusiana

Velocidad de la bomba [rpm]

3568.18

1185.00

3250.03

1046.15

3475.23

3352.10

3533.06

-

13931.57

3898.02

-

Primeros 200km Cusiana

Velocidad de la bomba [rpm]

3568.18

1185.00

3250.75

1038.82

3463.74

3326.92

3360.75

-

13933.09

3924.49

-

Primeros 250km Cusiana

Velocidad de la bomba [rpm]

3568.18

1185.00

3250.45

1048.91

3477.83

3362.12

3356.81

-

13933.33

3929.40

-

Primeros 300km Cusiana

Velocidad de la bomba [rpm]

3583.18

1185.00

3251.36

1048.91

3477.86

3362.11

3356.89

-

13927.57

3890.96

-

Primeros 350km Cusiana

Velocidad de la bomba [rpm]

3583.18

1185.00

3251.36

1048.91

3477.86

3362.11

3356.89

-

13910.62

3801.25

-

Primeros 400km Cusiana

Velocidad de la bomba [rpm]

3583.18

1185.00

3251.36

1048.91

3477.86

3362.11

3356.89

-

13915.58

3890.43

-

Primeros 450km Cusiana

Velocidad de la bomba [rpm]

3583.18

1185.00

3251.36

1048.91

3477.86

3362.11

3356.89

-

13912.40

3890.64

-

Primeros 500km Cusiana

Velocidad de la bomba [rpm]

3583.18

1185.00

3251.36

1048.91

3477.86

3362.11

3356.89

-

13906.39

3881.06

-

Primeros 550km Cusiana

Velocidad de la bomba [rpm]

3583.18

1185.00

3251.36

1048.91

3477.86

3362.11

3356.89

-

13901.79

3832.76

-

Primeros 600km Cusiana

Velocidad de la bomba [rpm]

3583.18

1185.00

3251.36

1048.91

3477.86

3362.11

3356.89

-

13895.14

3626.73

-

Primeros 650km Cusiana

Velocidad de la bomba [rpm]

3583.18

1185.00

3251.36

1048.91

3477.86

3362.11

3356.89

-

13895.14

3546.27

-

Primeros 700km Cusiana

Velocidad de la bomba [rpm]

3583.18

1185.00

3251.36

1048.91

3477.86

3362.11

3356.89

-

13955.72

4017.89

-

Primeros 750km Cusiana

Velocidad de la bomba [rpm]

3583.18

1185.00

3251.36

1048.91

3477.86

3362.11

3356.89

-

13963.88

4018.19

-

Primeros 800km Cusiana

Velocidad de la bomba [rpm]

3583.18

1185.00

3251.36

1048.91

3477.86

3362.11

3356.89

-

13968.69

4008.23

-

Tipo de bomba

Estación de bombeo

Abscisa de la estación de bombeo [km]

Cusiana

El Porvenir

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/67a1cf008debec5e8bdc42370b4e5223/index-html.html
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Universidad de los Andes 

ICYA 3102 - 201310 

Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y 

Alcantarillados – CIACUA 
Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

63 

 

Gráfica 6-18. Velocidad de las bombas en cada una de las estaciones de bombeo para cada configuración de batcheo. 

Tabla 6-3. Potencia hidráulica adicionada en cada una de las estaciones de bombeo para cada configuración de batcheo. 

 

0.00

2000.00

4000.00

6000.00

8000.00

10000.00

12000.00

14000.00

16000.00

-70.000

30.000

130.000

230.000

330.000

430.000

530.000

630.000

730.000

830.000

Veloc

id

ad

 d

e

 la b

o

m

b

[r

p

m

]

Abscisado [km]

Velocidad de las bombas

Primeros 50km Cusiana

Primeros 100km Cusiana

Primeros 150km Cusiana

Primeros 200km Cusiana

Primeros 250km Cusiana

Primeros 300km Cusiana

Primeros 350km Cusiana

Primeros 400km Cusiana

Primeros 450km Cusiana

Primeros 500km Cusiana

Primeros 550km Cusiana

Primeros 600km Cusiana

Primeros 650km Cusiana

Primeros 700km Cusiana

Primeros 750km Cusiana

Primeros 800km Cusiana

Cupiagua

Miraflores La Belleza

Vasconia

Caucasia

Coveñas

-39.059

0.000

0.000

33.024

33.024

33.024

85.96532

223.71163 319.67062 608.60354 797.09436

Main

Booster

Main

Booster Rebooster

Main

Main

Main

Main

Primeros 50km Cusiana

Potencia hidráulica adicionada [hp]

1708.91

800.00

7443.49

137.61

2643.37

3068.48

2799.22

-

7440.77

2656.92

-

Primeros 100km Cusiana

Potencia hidráulica adicionada [hp]

1708.91

800.00

5057.49

113.67

2625.89

2732.95

3049.39

-

8039.07

2669.05

-

Primeros 150km Cusiana

Potencia hidráulica adicionada [hp]

1708.91

800.00

5055.24

128.73

2857.84

2507.50

2535.35

-

8725.19

2582.71

-

Primeros 200km Cusiana

Potencia hidráulica adicionada [hp]

1708.91

800.00

5058.71

126.27

2816.81

2448.98

2225.44

-

8899.78

2639.87

-

Primeros 250km Cusiana

Potencia hidráulica adicionada [hp]

1708.91

800.00

5057.27

129.66

2869.83

2530.87

2236.97

-

9301.02

2653.15

-

Primeros 300km Cusiana

Potencia hidráulica adicionada [hp]

1731.15

800.00

5061.52

129.65

2869.83

2530.79

2237.07

-

9467.11

2603.64

-

Primeros 350km Cusiana

Potencia hidráulica adicionada [hp]

1731.15

800.00

5061.52

129.65

2869.83

2530.79

2237.07

-

5014.92

2461.48

-

Primeros 400km Cusiana

Potencia hidráulica adicionada [hp]

1731.15

800.00

5061.52

129.65

2869.83

2530.79

2237.07

-

3179.56

2634.66

-

Primeros 450km Cusiana

Potencia hidráulica adicionada [hp]

1731.15

800.00

5061.52

129.65

2869.83

2530.79

2237.07

-

1677.77

2644.43

-

Primeros 500km Cusiana

Potencia hidráulica adicionada [hp]

1731.15

800.00

5061.52

129.65

2869.83

2530.79

2237.07

-

610.94

2637.72

-

Primeros 550km Cusiana

Potencia hidráulica adicionada [hp]

1731.15

800.00

5061.52

129.65

2869.83

2530.79

2237.07

-

1087.70

2539.21

-

Primeros 600km Cusiana

Potencia hidráulica adicionada [hp]

1731.15

800.00

5061.52

129.65

2869.83

2530.79

2237.07

-

1122.34

2057.84

-

Primeros 650km Cusiana

Potencia hidráulica adicionada [hp]

1731.15

800.00

5061.52

129.65

2869.83

2530.79

2237.07

-

1126.84

1523.49

-

Primeros 700km Cusiana

Potencia hidráulica adicionada [hp]

1731.15

800.00

5061.52

129.65

2869.83

2530.79

2237.07

-

535.16

1903.50

-

Primeros 750km Cusiana

Potencia hidráulica adicionada [hp]

1731.15

800.00

5061.52

129.65

2869.83

2530.79

2237.07

-

352.83

1482.42

-

Primeros 800km Cusiana

Potencia hidráulica adicionada [hp]

1731.15

800.00

5061.52

129.65

2869.83

2530.79

2237.07

-

207.76

1010.35

-

Tipo de bomba

Estación de bombeo

Abscisa de la estación de bombeo [km]

Cusiana

El Porvenir

/var/www/pavco.com.co/public/site/pdftohtml/67a1cf008debec5e8bdc42370b4e5223/index-html.html
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Universidad de los Andes 

ICYA 3102 - 201310 

Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental 
Centro de Investigaciones en Acueductos y 

Alcantarillados – CIACUA 
Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

64 

 

Gráfica 6-19. Potencia hidráulica adicionada en cada una de las estaciones de bombeo para cada configuración de 

batcheo. 

Tabla 6-4. Caudal almacenado en cada una de las estaciones de bombeo para cada configuración de batcheo. 

 

0.00

1000.00

2000.00

3000.00

4000.00

5000.00

6000.00

7000.00

8000.00

9000.00

10000.00

-70.000

30.000

130.000

230.000

330.000

430.000

530.000

630.000

730.000

830.000

Pot

e

n

ci

a h

id

ráu

lic

a ad

ic

io

n

ad

a [

h

p

]

Abscisado [km]

Potencia hidráulica adicionada

Primeros 50km Cusiana

Primeros 100km Cusiana

Primeros 150km Cusiana

Primeros 200km Cusiana

Primeros 250km Cusiana

Primeros 300km Cusiana

Primeros 350km Cusiana

Primeros 400km Cusiana

Primeros 450km Cusiana

Primeros 500km Cusiana

Primeros 550km Cusiana

Primeros 600km Cusiana

Primeros 650km Cusiana

Primeros 700km Cusiana

Primeros 750km Cusiana

Primeros 800km Cusiana

Cupiagua

Miraflores La Belleza

Vasconia

Caucasia

Coveñas

-39.059

0.000

0.000

33.024

33.024

33.024

85.96532

223.71163 319.67062 608.60354 797.09436

Primeros 50km Cusiana

Caudal almacenado [Kbpd]

0.0

0.0

0.0

57.0

57.0

57.0

57.0

0.0

42.0

0.0

0.0

Primeros 100km Cusiana

Caudal almacenado [Kbpd]

0.0

0.0

0.0

54.0

54.0

54.0

54.0

0.0

42.0

0.0

0.0

Primeros 150km Cusiana

Caudal almacenado [Kbpd]

0.0

0.0

0.0

3.0

3.0

3.0

3.0

0.0

44.0

0.0

0.0

Primeros 200km Cusiana

Caudal almacenado [Kbpd]

0.0

0.0

0.0

11.0

11.0

11.0

11.0

0.0

43.0

0.0

0.0

Primeros 250km Cusiana

Caudal almacenado [Kbpd]

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

43.0

0.0

0.0

Primeros 300km Cusiana

Caudal almacenado [Kbpd]

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

47.0

0.0

0.0

Primeros 350km Cusiana

Caudal almacenado [Kbpd]

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

55.0

0.0

0.0

Primeros 400km Cusiana

Caudal almacenado [Kbpd]

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

50.0

0.0

0.0

Primeros 450km Cusiana

Caudal almacenado [Kbpd]

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

51.0

0.0

0.0

Primeros 500km Cusiana

Caudal almacenado [Kbpd]

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

53.0

0.0

0.0

Primeros 550km Cusiana

Caudal almacenado [Kbpd]

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

55.0

0.0

0.0

Primeros 600km Cusiana

Caudal almacenado [Kbpd]

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

58.0

0.0

0.0

Primeros 650km Cusiana

Caudal almacenado [Kbpd]

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

58.0

0.0

0.0

Primeros 700km Cusiana

Caudal almacenado [Kbpd]

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

17.0

0.0

0.0

Primeros 750km Cusiana

Caudal almacenado [Kbpd]

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

7.0

0.0

0.0

Primeros 800km Cusiana

Caudal almacenado [Kbpd]

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

Abscisa de la estación de bombeo [km]

Estación de bombeo

Cusiana

El Porvenir

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Centro de Investigaciones en Acueductos y 

Alcantarillados – CIACUA 
Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

65 

 

Gráfica 6-20. Caudal almacenado en cada una de las estaciones de bombeo para cada configuración de batcheo. 

Como  se  mencionó  anteriormente,  se  presenta  también  una  tabla  y  una  gráfica  de  la 
concentración de DRA inyectada en cada una de las estaciones de bombeo: 

Tabla 6-5. Concentración de DRA inyectada en cada una de las estaciones de bombeo para cada configuración de 

batcheo. 

 

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

-70.000

30.000

130.000

230.000

330.000

430.000

530.000

630.000

730.000

830.000

Cau

d

al

 alm

ac

e

n

ad

o

 [

K

b

p

d

]

Abscisado [km]

Caudal almacenado

Primeros 50km Cusiana

Primeros 100km Cusiana

Primeros 150km Cusiana

Primeros 200km Cusiana

Primeros 250km Cusiana

Primeros 300km Cusiana

Primeros 350km Cusiana

Primeros 400km Cusiana

Primeros 450km Cusiana

Primeros 500km Cusiana

Primeros 550km Cusiana

Primeros 600km Cusiana

Primeros 650km Cusiana

Primeros 700km Cusiana

Primeros 750km Cusiana

Primeros 800km Cusiana

Cusiana El Porvenir Miraflores La Belleza Vasconia Caucasia

0.000

33.024

85.96532 223.7116 319.6706 608.604

Primeros 50km Cusiana

Concentración de DRA inyectada [ppm]

0.00

22.51

5.41

3.78

0.43

0.00

Primeros 100km Cusiana Concentración de DRA inyectada [ppm]

0.00

0.00

2.70

0.00

0.00

0.00

Primeros 150km Cusiana Concentración de DRA inyectada [ppm]

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

Primeros 200km Cusiana Concentración de DRA inyectada [ppm]

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

Primeros 250km Cusiana Concentración de DRA inyectada [ppm]

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

Primeros 300km Cusiana Concentración de DRA inyectada [ppm]

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

Primeros 350km Cusiana Concentración de DRA inyectada [ppm]

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

Primeros 400km Cusiana Concentración de DRA inyectada [ppm]

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

Primeros 450km Cusiana Concentración de DRA inyectada [ppm]

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

Primeros 500km Cusiana Concentración de DRA inyectada [ppm]

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

Primeros 550km Cusiana Concentración de DRA inyectada [ppm]

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

Primeros 600km Cusiana Concentración de DRA inyectada [ppm]

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

Primeros 650km Cusiana Concentración de DRA inyectada [ppm]

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

Primeros 700km Cusiana Concentración de DRA inyectada [ppm]

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

Primeros 750km Cusiana Concentración de DRA inyectada [ppm]

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

Primeros 800km Cusiana Concentración de DRA inyectada [ppm]

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

Estación de bombeo

Abscisa de la estación de bombeo [km]

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Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

66 

 

Gráfica  6-21.  Concentración  de  DRA  inyectada  en  cada  una  de  las  estaciones  de  bombeo  para  cada  configuración  de 
batcheo. 

Como se puede observar en la Tabla 6-1 en Gráfica 6-17, los valores máximos de caudal que 
puede ser transportado se obtuvieron para la configuración de batcheo correspondiente a los 
primeros 800 km de Cusiana. Este resultado era el esperado, ya que para esta configuración, el 
oleoducto está prácticamente lleno de crudo ligero. Para las configuraciones de batcheo de 50 
km  a  650  km  del  oleoducto  con  crudo  Cusiana,  se  transportará  más  o  menos  caudal  de  la 
estación  Cusiana  a  la  estación  de  El  Porvenir,  y  de  la  estación  Caucasia  hasta  el  Terminal 
Marítimo de Coveñas dependiendo de la configuración de batcheo que se elija. Esto dependerá 
directamente del almacenamiento de caudal que se realice en la estación de El Porvenir (para 
el primer caso) y el almacenamiento de caudal que se realice en las estaciones Miraflores  y 
Vasconia (para el segundo caso), el cual se ilustra numérica y gráficamente en la Tabla 6-4 y la 
Gráfica  6-20,  respectivamente.  Las  relaciones  entre  el  caudal  transportado  y  el  caudal 
almacenado son sencillas. Si se almacena más caudal en El Porvenir, se transportará menos 
caudal  de  Cusiana  a  El  Porvenir,  y  si  se  almacena  más  caudal  en  Miraflores  y  Vasconia,  se 
transportará menos caudal de Caucasia a Coveñas. 

Asimismo, se puede observar en la Tabla 6-2 y en la Gráfica 6-18 que las velocidades de las 
bombas  de  cada  una  de  las  estaciones  de  bombeo  se  mantienen  prácticamente  constantes, 
independiente  de  la  configuración  de  batcheo  que  se  tenga.  Esto  concuerda  con  una  de  las 
conclusiones  que  se  encontraron  anteriormente,  donde  se  detallaba  que  la  viscosidad 
cinemática del crudo no afectaba de manera sustancial la velocidad rotacional de operación de 
las bombas. 

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

0.000

100.000

200.000

300.000

400.000

500.000

600.000

700.000

800.000

Co

n

ce

n

tr

ac

n

 d

e

 DRA 

in

ye

ctad

a [

p

p

m

]

Abscisado [km]

Concentración de DRA inyectada

Primeros 50km Cusiana

Primeros 100km Cusiana

Primeros 150km Cusiana

Primeros 200km Cusiana

Primeros 250km Cusiana

Primeros 300km Cusiana

Primeros 350km Cusiana

Primeros 400km Cusiana

Primeros 450km Cusiana

Primeros 500km Cusiana

Primeros 550km Cusiana

Primeros 600km Cusiana

Primeros 650km Cusiana

Primeros 700km Cusiana

Primeros 750km Cusiana

Primeros 800km Cusiana

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Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

67 

De igual manera, en la Tabla 6-3 y en la Gráfica 6-19, se puede observar que el mayor valor de 
potencia hidráulica adicionada es el de la estación de bombeo Vasconia para la configuración 
de  batcheo  correspondiente  a  los  primeros  300  km  del  oleoducto  con  crudo  Cusiana. 
Igualmente, al realizar una comparación entre la potencia hidráulica adicionada por la estación 
Vasconia y la potencia hidráulica adicionada por la estación Caucasia para cada configuración 
de batcheo, se puede detallar que cuando se tienen los primeros 50 a 400 km del oleoducto con 
crudo  Cusiana,  la  estación  Vasconia  debe  adicionar  más  potencia  que  la  estación  Caucasia, 
mientras que cuando se tienen los primeros 450 a 800 km del oleoducto con crudo Cusiana, es 
la estación Caucasia la que debe adicionar más potencia. 

Por último, se puede observar en la Tabla 6-5 y en la Gráfica 6-21, la inyección de DRA para 
cumplir  con  las  restricciones  de  la  Slack  Line  y  la  MAOP  fue  necesaria  solamente  para  dos 
configuraciones de batcheo: los primeros 50 km y los primeros 100 km del oleoducto con crudo 
Cusiana. Este resultado es completamente coherente, teniendo en cuenta que a medida que se 
tiene  más  crudo  ligero  y  menos  crudo  pesado  en  el  oleoducto,  habrá  menos  pérdidas  por 
fricción, por lo cual la inyección de DRA se vuelve innecesaria. 

 

Para la segunda serie de simulaciones, las concentraciones de DRA inyectada en cada una de las 
estaciones de bombeo, fueron las siguientes: 

 

Estas concentraciones están asociadas con los siguientes porcentajes de reducción de fricción: 

 

El porcentaje de reducción de fricción con DRA fue escogido a partir del artículo Drag Reduction 
of Crude Oil Flow in Pipelines Using Sodium Dodecyl Benzene Sulfonate Surfactant
 (Rassoul & 
Hadi, 2007). Este artículo puntualiza que el máximo porcentaje de reducción de fricción logrado 
para  un  sistema  cerrado  de  recirculación  de  un  crudo  ligero  del  sur  de  Iraq  (32,7°  API;  G

s

 

(60°F)=0,8644;  ν  (50°C)=3.208  cSt)  con  un  surfactante  aniónico  como  agente  reductor  de 
arrastre,  fue  de  54%  para  una  tubería  de  2”.  De  igual  forma,  el  artículo  detalla  que  este 
porcentaje de reducción aumenta conforme al diámetro de la tubería aumente. Teniendo en 
cuenta que los diámetros del oleoducto Cusiana – La Belleza – Vasconia – Coveñas varían entre 
16” y 36”, se escogió este porcentaje de reducción de fricción para establecer la concentración 
de DRA inyectada en cada una de las estaciones de bombeo. 

Los perfiles de alturas piezométricas para cada una de las configuraciones de batcheo son los 
siguientes: 

Cusiana

El Porvenir

Miraflores

La Belleza

Vasconia

Caucasia

250.00

117.28

250.00

250.00

117.28

0.00

PPM DE DRA

Cusiana

El Porvenir

Miraflores

La Belleza

Vasconia

Caucasia

54.0

54.0

54.0

54.0

54.0

0.0

% REDUCCIÓN DE FRICCIÓN CON DRA

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Efectos hidráulicos de la disminución de viscosidad en los 

sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

Daniel M. Herrera C. 

Proyecto de Grado 

68 

 

Gráfica 6-22. Perfil de alturas piezométricas primeros 50 km del oleoducto con crudo Cusiana (concentración de DRA 

inyectada constante). 

 

Gráfica 6-23. Perfil de alturas piezométricas primeros 100 km del oleoducto con crudo Cusiana (concentración de DRA 

inyectada constante). 

0.00

1000.00

2000.00

3000.00

4000.00

5000.00

6000.00

-39.06

60.94

160.94

260.94

360.94

460.94

560.94

660.94

760.94

A

ltu

ra p

ie

zo

m

é

tr

ic

a [

p

si

]

Abscisa [km]

PERFIL DE ALTURAS PIEZOMÉTRICAS

Perfil de Suelo

Gradeline Pressure

MAOP

Slack Line

0.00

1000.00

2000.00

3000.00

4000.00

5000.00

6000.00

-39.06

60.94

160.94

260.94

360.94

460.94

560.94

660.94

760.94

A

ltu

ra p

ie

zo

m

é

tr

ci

a [

p

si

]

Abscisa [km]

PERFIL DE ALTURAS PIEZOMÉTRICAS

Perfil de Suelo

Gradeline Pressure

MAOP

Slack Line

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sistemas de oleoductos por bombeo. 

 

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