Ingeniería Industrial - Virtual · 2025
Diseño de un sistema de tratamiento y reutilización de agua coproducida en campos petroleros para el riego de vías rurales y cultivos agrícolas, bajo un enfoque de sostenibilidad, economía circular y transformación digital
La producción de petróleo en campos maduros genera volúmenes considerables de agua coproducida. Este efluente contiene sales, hidrocarburos, metales pesados y microorganismos que dificultan su disposición (USGS, 2020). En muchas operaciones esta agua se desecha por reinyección o vertimiento, desperdiciando un recurso que podría valorizarse para riego de cultivos, uso en vías o aplicaciones industriales. La normativa colombiana promulgó la Resolución 1256 de 2021, que estableció dos modalidades de uso del agua residual—reúso y recirculación—y derogó la Resolución 1207 de 2014 (PGP Abogados, 2021). El reúso requiere concesión de agua residual y cumplimiento de criterios de calidad, especialmente para agricultura, mientras que la recirculación se autoriza para operaciones internas sin contacto con el suelo (PGP Abogados, 2021). Sin embargo, los operadores carecen de herramientas accesibles que integren variables técnicas, normativas y socioeconómicas para seleccionar sistemas de tratamiento y evaluar su viabilidad. El proyecto propone diseñar una herramienta digital (dashboard o aplicación web) que integre un árbol de decisiones con un módulo de evaluación de resultados para apoyar la selección de sistemas de reúso del agua coproducida en campos petroleros. La herramienta incorporará variables de calidad del agua, requisitos normativos de la Resolución 1256 de 2021, criterios técnicos (microfiltración, filtración con cáscara de nuez, entre otros) y aspectos económicos y sociales. Además, se diseñará un sistema piloto de tratamiento basado en filtración con cáscara de nuez, complementado con microfiltración, cumpliendo los límites permisibles para reúso en riego y otros usos. Finalmente, se realizará la caracterización fisicoquímica y microbiológica del agua coproducida como insumo para la base de datos y validación del modelo. La entrega se organiza según las guías de la asignatura, incluyendo introducción, planteamiento del problema, preguntas de investigación, objetivos, justificación, marco de referencia, metodología y conclusiones
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Contenido
- Resumen ejecutivop. 2
- Introducciónp. 5
- Planteamiento del problemap. 6
- Preguntas de investigaciónp. 6
- Objetivosp. 7
- Objetivo generalp. 7
- Objetivos específicosp. 7
- Justificaciónp. 8
- Análisis de Requerimientosp. 9
- 4.1 Intención del productop. 9
- 4.2 Este sistema incluye dos componentes articulados:p. 9
- 4.3 Verificación de parámetros de diseñop. 10
- 4.4 Obtención de resultados mediante pruebasp. 11
- Marco de referenciap. 12
- 5.1 Composición y problemática del agua coproducidap. 12
- 5.2 Normativa sobre reúso del agua en Colombiap. 12
- 5.3 Tecnologías de tratamiento y selecciónp. 13
- 5.4 Árbol de decisiones y herramientas digitalesp. 14
- Análisis de restriccionesp. 16
- 6.1 Alcance del análisisp. 16
- 6.2 Restricciones por alternativa tecnológicap. 17
- 6.3 Tabla 3. Matriz de riesgos (HSE y operación)p. 19
- 6.4 Restricciones normativas específicas (Colombia)p. 20
- 6.5 Restricciones específicas del componente digital:p. 20
- 6.6 Matriz DOFAp. 21
- Marco Teóricop. 22
- 7.1 Propósito, alcance y estructura conceptualp. 22
- 7.3 Naturaleza y composición del agua de producción: retos de manejop. 23
- 7.4 Tecnologías y procesos de tratamientop. 25
- 7.5 Pretratamiento y remoción de hidrocarburosp. 25
- 7.6 Clarificación/precipitación y control de ensuciamientop. 26
- 7.7 Membranas (UF/NF/RO) y ZLDp. 26
- 7.8 Reúso agrícola y en control de polvo de vías: evidencia y riesgosp. 27
- 7.9 Normativa y lineamientos de calidad para reúsop. 28
- 7.10 Restricciones, riesgos y sostenibilidad (síntesis aplicada)p. 28
- 7.11 Digitalización como herramienta de apoyo (dashboard + MCDA)p. 29
- 7.12 Convergencia con economía circular y casos nacionalesp. 30
- Metodologíap. 34
- 8.1 Enfoque metodológicop. 34
- 8.2 Diseño metodológicop. 36
- 8.2 Revisión documental y normativap. 36
- 8.3 Población y muestrap. 38
- 8.4 Técnicas e instrumentosp. 38
- 8.5 Caso de estudio – Tratamiento del agua coproducida en CPF Casanarep. 38
- Descripción del proceso de tratamiento de agua coproducidap. 41
- Filtros cascara de nuezp. 43
- Tecnología complementaria – Ultrafiltración (UF)p. 44
- Calidad visual del agua de producción para riego antes y despuésp. 45
- 8.6 Diagrama metodológico (flujo de fases)p. 46
- Análisis costos beneficio del proyectop. 48
- 9.1. Costos directosp. 48
- 9.2. Costos fijosp. 48
- 9.3. Gastos generales (overhead)p. 49
- 9.1. Inversión y capital de trabajop. 49
- 9.4. Análisis de beneficios esperadosp. 51
- 9.5. Balance costo–beneficiop. 52
- 9.6 Resultados – Dashboard Digitalp. 53
- 9.7 Discusiónp. 59
- 9.8 Interpretación de hallazgosp. 59
- Conclusionesp. 61
- Referenciasp. 63