CAMPO TECNOLÓGICO

La presente invención se refiere a un aparato y a un método para el control microbiológico de las aguas industriales de diferentes orígenes y usos, mediante la aplicación de campos eléctricos y campos magnéticos (CEM) que generan poros en las membranas de los organismos contaminantes, causando su rompimiento y por ende, la destrucción de las células que producen las bio-películas sobre las tuberías. En esta invención, específicamente, se divulga un aparato que utiliza corriente alterna de bajo voltaje y baja frecuencia, y mediante un arreglo específico de los circuitos eléctricos logra generar campos eléctricos y magnéticos fuertes con inducciones magnéticas que oscilan entre 1 μΤ y 300 μΤ.

ESTADO DE LA TÉCNICA

Las bacterias sulfato reductoras (BSR) y sus asociadas presentes en las aguas industriales, producen ácido sulfhídrico (H2S), el cual es un gas venenoso que puede matar a los seres vivos. De igual manera, estas bacterias producen altas tasas de corrosión en los materiales, lo que finalmente causa su destrucción. Para el caso de los campos de producción de petróleo, por ejemplo, cuando se generan altas concentraciones de H2S se produce la destrucción por corrosión de los equipos de inyección, de las tuberías de superficie y de los pozos, ocasionando muchas veces que sean abandonados por el peligro que representa el ser operados en estas condiciones, perdiéndose así valiosas reservas de petróleo.

Sumado a los daños económicos derivados de la pérdida de equipos y la no explotación de reservas petroleras, la producción de H2S origina una alta contaminación del medio ambiente y puede afectar la salud e incluso la vida de seres vivos, ya sean humanos, animales o plantas.

Así mismo, la mayor cantidad de H2S se forma en la bio-película, pues ésta protege las bacterias de la acción de los biocidas, ya que la mayor parte de los biocidas se desgastan rompiendo la bio-película y cuando alcanzan las bacterias, ya no tienen la potencia suficiente, ni la concentración requerida, para aniquilarlas, lo que hace que estas condiciones promuevan el desarrollo de bacterias resistentes a los biocidas.

Los efectos nocivos de las BSR, sus asociadas y las películas que ellas forman han sido abordados en distintos documentos. A continuación se mencionan algunos artículos y patentes existentes en el estado de la técnica y que se relación con el tratamiento de fluidos contaminados con CEM:

El artículo "Effect of electric fields for reducing membrane fouling in dead-end filtration", Desalination and Water Treatment, Young G. Park, 201 1 , investiga la purificación de la suspensión celular en el proceso de la membrana bajo la influencia de un campo eléctrico. Este documento muestra, con un ejemplo de proceso de membrana, que el tiempo de filtración se reduce por el uso de un campo eléctrico. Sin embargo, la diferencia con la presente invención es que no describe el arreglo ni el aparato para generar los CEM y el documento está orientado hacia procesos de electro-filtración hidráulica.

Por su parte, el artículo "Membrane cleaning using electric pulse in dead end ultrafiltration of proteinaceous solution", ASEAN Journal on Science and Technology for Development, A.L. Ahmad, 2001 , se refiere a la ultrafiltración a través de membranas y propone un método para prevenir la formación continua de solutos proteínicos en la superficie de la membrana utilizando pulsos eléctricos bajo las siguientes condiciones:

1 . Variación de la aplicación del intervalo de pulso

2. Variación de la duración del pulso

3. Variación del pH de la alimentación

4. Variación del esfuerzo iónico del electrolito

5. Variación de la concentración de la alimentación

6. Variación del esfuerzo del campo eléctrico (voltaje) 7. Uso de un computador y un software para tomar datos, control y ajuste operacional de los parámetros

8. Aplicación de 100 V con 10 segundos de duración del pulso para cada intervalo de pulso de 10 minutos. También se aplicaron pulsos de 100 V y de 3, 5, 7.5, 10, 15, 20 y 40 segundos de duración con intervalos de pulso de 20 minutos

Los hallazgos reportados en este documento señalan que la magnitud de la fuerza electroforética es la principal causa para eliminar las bacterias bajo la influencia de un campo eléctrico (pulso) que tiene relación lineal con el voltaje aplicado. Sin embargo, la diferencia con la presente invención es que en el método de Ahmad se utilizan voltajes entre 12,5 V y 100 V, mientras en esta invención se trabaja con voltajes entre 0,1 V y 12 V. Adicionalmente, este artículo tampoco describe el arreglo o aparato mediante el cual se generan los CEM.

Ahora bien, dentro de la información de patentes se encuentra el documento US 7,033,481 , titulada Electroionic processing system, que proporciona un sistema de tratamiento electro-iónico que utiliza una corriente alterna (CA) de alta frecuencia como fuente de alimentación para el tratamiento de agua potable, aguas de procesos, aguas residuales, biosolidos, lodos como efluente primario y secundario, y otras funciones de procesamiento de bioquímicos. En esta patente el campo electromagnético se genera y se acopla a un aparato de tratamiento electrolítico por un aparato y método de acoplamiento directo, un aparato y método de acoplamiento capacitivo, y un aparato y método de acoplamiento inductivo.

Las diferencias principalmente se refieren a que la presente invención maneja bajas frecuencias y bajos voltajes, mientras que la patente en mención utiliza una corriente de hasta 150 kA (a 3 kV y 0,02 Ω de resistencia) y utiliza frecuencias entre 20 kHz a 400 kHZ. Adicionalmente, en el arreglo para la generación de los CEM se utilizan componentes electrónicos como condensadores y bobinas, los cuales no hacen parte de la presente invención.

También se identificó la patente No. US 8,920,647, titulada Apparatus for preventing scale deposits and removing contaminants from fluid columns (que es una continuación en parte de la patente US 8,066,886, también analizada en este documento), que describe un método y un aparato que suministra tratamiento pulsante a un fluido en una pluralidad de distintos puntos utilizando energía magnética pulsante, concentrada en una pluralidad de distintas áreas a lo largo de la ruta de flujo de un fluido. Contrario a esta patente, en la presente invención se describe en más detalle la acción de los CEM en las células, se aplica un software que desarrolla y controla los CEM, no se utilizan bobinas de conductores para generar los CEM y se emplea un arreglo especial de la conexión eléctrica, donde el conductor eléctrico no está enrollado sobre el tubo para formar bobina.

Además, en la patente estadounidense los electrodos pueden ser energizados con energía eléctrica, que tiene un componente de corriente alterna o un componente de corriente continua. Cuando se energizan los electrodos con energía eléctrica que tiene un componente de corriente continua, la polaridad de la señal aplicada a dichos electrodos puede ser invertida periódicamente para reducir la presencia de contaminantes en las superficies de los electrodos. El suministro de energía eléctrica puede establecer una salida de pulsos que tiene un componente de corriente alterna a través de una secuencia de conmutación. Esto hace que el concepto inventivo sea absolutamente distinto al que se maneja en la presente solicitud de patente

Otra solicitud de patente que versa sobre el tema es la patente No. US 3,753,886, titulada "A Selective destruction of bacteria", que describe un método y medios para la purificación de agua y líquidos en base agua, donde una cantidad controlada de corriente eléctrica alterna pasa a través del líquido para destruir todas las formas de vida que hay en ella y de esta forma purificarla. Para ello se utiliza un elemento metálico hueco (tubo) que tiene un terminal alargado conectado eléctricamente a una fuente de energía eléctrica. El elemento es aterrizado y cubierto por un material aislante. El líquido en el elemento actúa como un conductor entre el terminal y el elemento conectado a tierra, haciendo que la corriente eléctrica fluya a través del mismo, lo que causa que el líquido sea purificado. En la patente se describe la aplicación de una corriente eléctrica alterna de aproximadamente 60 cps (Hz), de 2 a 8 amperios, un voltaje entre 7 y 28 V pasando a través de dicho líquido para destruir las impurezas por vibraciones. Dicha corriente se pasa a través del líquido durante 1 a 8 minutos, hasta que el líquido alcanza un nivel de pureza deseado.

Las principales diferencias entre la citada patente y la presente invención es que el proceso de tratamiento de los fluidos con campos electromagnéticos se puede hacer en forma continua y/o en forma pulsante y el control de la producción y aplicación de los CEM se hace mediante un software desarrollado para este fin. Otro punto diferencial importante es que los valores de los voltajes que utiliza la presente invención están entre 0,1 V y 12 V, lo que es menor que los valores aplicados en la patente, los cuales se encuentran entre 7 V y 28 V. Sumado a lo anterior, en la patente se utiliza un elemento metálico hueco (tubo) que tiene un terminal alargado conectado eléctricamente a una fuente de energía eléctrica. Dicho elemento es aterrizado y cubierto por un material aislante.

Diferente de dicha propuesta, en la presente invención el conductor aislado que va dentro de la tubería no se aterriza sino que se conecta a una fuente de corriente alterna. Además, el arreglo de la tubería en la cual se aplican los campos eléctricos y magnéticos consiste preferiblemente de celdas curvas en forma de "U" aisladas eléctricamente unas de otras, y de secciones conformadas por grupos de celdas, de tubería.

Sumado a los documentos ya mencionados, la patente No. US 4,572,775, cuyo título es "A Apparatus for sterilizing fluids", describe un método y aparato que emplea corriente eléctrica para eliminar las bacterias de los líquidos. Este método consiste de una combinación de dos bobinas de material conductor, que tienen una entrada de potencia con una dirección de flujo, de tal forma que se crea un campo eléctrico intenso por medio del cual son esterilizados los líquidos que contienen bacterias.

Las principales diferencias con la invención es que el aparato que aquí se divulga utiliza corriente alterna mientras la patente en mención emplea corriente continua, también en la patente US 4,572,775 se indica que la corriente eléctrica circula a través del fluido, el proceso incluye una etapa previa de filtración de grandes partículas, y el aparato comprende bobinas helicoidales y su respectivo núcleo.

La patente No. US 8,273,251 describe un proceso que utiliza una corriente de alimentación de fluido que se hace fluir, sujeta a pulsos electromagnéticos, y un elemento de filtro a través de un ducto de alimentación de entrada para el elemento de filtro. Según se lee en este documento, se dispone un ensamblaje de bobina en la entrada de alimentación del ducto y se conecta una fuente de potencia de CA al ensamble de la bobina. A diferencia de la presente invención, esta patente se refiere a un sistema de filtración de flujo cruzado, que presenta un ensamblaje de bobina, incluye unos interruptores con los cuales se producen los pulsos de corriente y hace énfasis especialmente en los interruptores de estado sólido (SCR-Rectificador Controlado de Silicio).

La patente No. US 7,887,708, titulada Method and device for water treatment using an electromagnetic field, describe un método que comprende los pasos de someter el agua a un campo electromagnético generado con una bobina inductora y variando la frecuencia de una señal de excitación para la bobina inductora, de tal manera que el campo electromagnético generado tenga una frecuencia variable.

Las principales diferencias de la presente invención con la patente de la referencia consisten en que en dicha patente la frecuencia utilizada varía entre 100 kHz y 500 kHz y se requiere una bobina inductora con una unidad controladora, que incluye un circuito integrado programable. El rango de frecuencia recomendada para prevenir el crecimiento de algas con el método propuesto US 7,887,708 está entre 5 kHz y 30 kHz y el rango de la corriente requerida entre 0.1 amperios y 10 amperios, mientras el rango de frecuencia preferido para la desinfección del agua y eliminación de bacterias se encuentra entre 5 kHz y 500 kHz y el rango de la corriente requerida es mayor a 500 miliamperios.

El análisis del estado de la técnica también incluye la patente No. US 7,910,006, que define un método de tratamiento electromagnético para hacer que el agua tenga actividad biológica. Este documento parte del principio que en ausencia de un campo eléctrico, existe un equilibrio entre los iones hidroxilo y los iones hidronio. Si se aplica un campo electromagnético que polariza en agua, estos dos iones se mueven de forma independiente y el equilibrio se rompe. Estos compuestos iónicos pueden ser adsorbidos, por ejemplo, en partículas coloidales y con ello se genera un proceso para el tratamiento de agua por medio de un campo electromagnético que busca hacer el agua biológicamente activa.

Las principales diferencias de la presente invención con la patente se refieren a que el método de la patente se utiliza para propiciar la actividad biológica, por ejemplo, la aceleración del crecimiento de los vegetales y mejorar la biodisponibilidad y la eficacia de ingredientes activos débilmente diluidos, así como para eliminar la contaminación de varios tipos de agua. En este caso, se utiliza un gas como elemento principal de la invención para la purificación del agua, la frecuencia empleada es menor de 50 kHz y la potencia utilizada es de 1 mW/cm ² . La patente No. US 8,066,886, titulada "Method and apparatus for preventing scale deposits and removing contaminants from fluid columns", describe un método y un aparato para el tratamiento de fluido por impulsos en una pluralidad de puntos distintos que utiliza energía magnética pulsada concentrada en una pluralidad de áreas distintas a lo largo de una trayectoria de flujo de fluido. Proporciona un ducto (tubo) magnéticamente conductor, un conductor eléctrico que comprende al menos una longitud de un material conductor eléctrico que tiene un primer cable conductor y un segundo cable conductor, una fuente de energía eléctrica, cada fuente de alimentación eléctrica tiene una capacidad para producir al menos una salida programable distinta de energía eléctrica que cambia continuamente, prende y apaga, a una frecuencia de repetición de impulsos para establecer al menos una salida de impulsos de energía eléctrica. Diferente de la propuesta de la presente invención, esta patente utiliza corriente continua y corriente alterna y la patente comprende un aparato para dispersión de un químico que se aplica al fluido que pasa a través del flujo magnético. Adicionalmente, el arreglo del aparato y de los circuitos eléctricos que generan el flujo magnético son completamente diferentes, pues no utilizan las celdas y secciones como las que se describen en la presente invención.

La patente No. US 8,382,992 describe un aparato para la desinfección de un fluido que tiene una estructura que contiene un fluido; dicha estructura presenta un primer cuerpo cilindrico eléctricamente conductor orientado hacia el interior; un segundo conductor de electricidad de cuerpo cilindrico orientado hacia el exterior y dispuesto dentro de dicho primer cuerpo cilindrico, estando estos conductores mutuamente enfrentados en relación paralela y coaxial con el mismo, y separada de la misma para definir una cavidad ocupable por un fluido; y una fuente de alimentación acoplada eléctricamente entre dicho primer cuerpo cilindrico y dicho segundo cuerpo cilindrico, la cual produce un campo eléctrico entre ellos. Esta patente utiliza frecuencias entre 2 kHz y 5 kHz, la corriente está entre 2 amperios y 4 amperios, emplea impulsos con forma de onda cuadrada, el ducto es recubierto por PVC y el voltaje aplicado es de 90V, mientras el arreglo del aparato de la presente invención está compuesto por celdas y secciones, por consiguiente es completamente diferente del propuesto en la patente en cuestión.

La patente No. US 8,784,667 está dirigía a un método y un aparato de tratamiento para una pluralidad de fluidos que comprende un primer y un segundo conductor de flujo de fluido no magnéticamente conductor de manga, dentro de al menos un segmento de conducto magnéticamente conductor, lo que proporciona una pluralidad de áreas distintas de la energía magnética concentrada. La presente invención evita la formación y acumulación de contaminantes dentro de los conductos y de los equipos utilizados en el transporte, la entrega y el procesamiento de las columnas de fluido. Diferente de la presente invención, esta patente utiliza corriente continua y corriente alterna y describe un aparato para dispersión de un químico para aplicar al fluido que pasa a través del CEM. Esta patente es la solicitud original, de la cual se derivan las patentes US 8,920,647 y US 8,066,886. Al igual que con estas últimas, el arreglo de la presente invención difiere en que el aparato está compuesto por celdas y secciones.

La Patente No. US RE 43,332, titulada Method and device for disinfecting and purifying liquids and gasses, se refiere a un método para la desinfección y purificación de líquidos y gases, que comprende; a) hacer pasar dichos líquidos o gases a través de un reactor o una combinación de reactores, que tienen una geometría de concentrador compuesto truncado; y b) suministrar simultáneamente y concentrar energías electromagnéticas y acústicas diversificadas en un espacio interior predeterminado y específico de dicho compuesto reactor concentrador, formando una zona de alta densidad de energía en dicho reactor o reactores durante un período de tiempo predeterminado. Las principales diferencias con la presente invención es el empleo de concentradores elipsoidales, el uso de sustratos químicos fotocatalíticos, como el ΤΊΟ2 y el S1O2, y el hecho que la energía electromagnética utilizada es radiación ultra-violeta (UV), por lo que el arreglo del aparato de la presente invención, compuesto por celdas y secciones, es completamente diferente.

Aunque en el estado de la técnica se reportan patentes relacionadas con la aplicación de campos eléctricos y magnéticos para el tratamiento de aguas, existía la necesidad de contar con un aparato sencillo, de bajo costo y que permitiera tratar, en línea, grandes volúmenes de fluidos para eliminar la contaminación existente en aguas residuales, mediante la generación campos eléctricos y magnéticos fuertes a partir de corriente alterna de bajo voltaje, lo que permite la viabilidad económica del proceso industrial y garantiza la eliminación total de los bio-contaminantes, incluso de bacterias sulfato reductoras (BSR), sin necesidad de agregar compuestos químicos, efectuar tratamientos físicos adicionales o consumir elevadas cantidades de energía.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN La presente invención comprende un aparato y un método para eliminar la proliferación de bacterias, con el fin de prevenir o disminuir la biocontaminación y/ o la formación de biofilm o bio-película sobre las superficies internas de tuberías conductoras o no de corriente eléctrica de equipos y/o plantas industriales y, de esta manera, prevenir la formación de gases peligrosos para el ser humano, animales y plantas, tales como el H2S por fluidos contaminados por microorganismos bacterianos, mediante campos eléctricos y campos magnéticos (CEM) fuertes, inducidos entre 1 μΤ y 300 μΤ, generados a partir de corriente alterna de bajo voltaje, entre 0,1 V y 12 V, preferiblemente, entre 0,21 V y 2,78 V, baja frecuencia, 20 - 100 Hz, preferiblemente entre 20 y 60 Hz, y una intensidad entre 5 amperios y 100 amperios, siendo tales campos eléctricos y campos magnéticos controlados automáticamente por un programa de computador.

El aparato de la presente invención está conformado por celdas de tubería, preferiblemente de forma curva, y aún mejor, en forma de "U", las cuales están aisladas eléctricamente pero conectadas hidráulicamente entre sí para permitir el paso del fluido a descontaminar a través de la tubería, y por secciones conformadas por varias celdas, que aseguran que el fluido permanezca en el aparato el tiempo necesario para aplicar los campos eléctricos y magnéticos y tratar el fluido.

Cada celda comprende al menos un primer cable conductor eléctrico que se introduce a la parte interna de la tubería a través de una prensa estopa, que evita que el fluido a tratar se derrame, recorre la longitud de la tubería hasta salir por otra prensa estopa y se conecta a la parte externa a la tubería en un punto cercano al extremo de la celda por donde se insertó inicialmente dicho primer cable, al menos un segundo cable conductor eléctrico aislado, conectado cerca al extremo por donde salió el primer cable conductor eléctrico y una fuente de corriente alterna de bajo voltaje y baja frecuencia, a la cual se conectan los dos extremos libres del primer y del segundo. En una alternativa de la invención cuando la tubería es conductora de electricidad cada celda tiene un primer cable conductor eléctrico y un segundo cable conductor eléctrico.

En otra alternativa de la invención, el primer cable conductor eléctrico ingresa varias veces a la tubería repitiendo el mismo recorrido que se describo anteriormente, lo cual permite concentrar aún más los CEM. En esta modalidad el número de veces que entra el primer cable, puede repetirse entre 1 y 100 veces en la tubería, siendo el segundo cable conductor uno solo.

En una alternativa adicional, cuando la tubería no es conductora de electricidad, el número de primeros cables conductores y el número de segundos cables conductores oscila entre 1 y 100 cables, siendo igual el número de primeros cables conductores y el número de segundos cables conductores.

A cada una de las celdas, se les aplica el voltaje que genera la corriente y ésta a su vez forma los campos eléctricos y magnéticos. Al pasar por el aparato, el fluido es sometido a estos campos eléctricos y magnéticos fuertes, confinados, permanentes o pulsantes, que producen poros en las membranas externas protectoras de las bacterias, lo que permite que el fluido ingrese a ellas hasta lisarlas y de esta forma, las bacterias mueren. Con la destrucción de las bacterias, se impide la formación de bio-película sobre la parte interna de las tuberías que transportan el fluido que está siendo tratado, evitando de esta manera que se presenten todos los efectos nocivos que este tipo de contaminación genera.

Así mismo, hace parte de la presente solicitud el método para el tratamiento de aguas mediante campos electro-magnéticos confinados de alta intensidad, generados en el aparato definido anteriormente, el cual se caracteriza por comprender las siguientes etapas: a. Analizar el tipo bacterias y el grado de contaminación de la muestra inicial, b. Introducir el agua a tratar por el punto 1 A

c. Someter el agua a tratar a un campo electro magnético donde se aplica un valor de campo entre 1 μΤ y 300 μΤ durante un tiempo, que oscila entre 5 y 50 minutos, dependiendo de los resultados del paso a), y

d. Extraer el agua tratada por el punto de salida 1 B. La secuencia de las etapas, las potencias de los CEM y los tiempos de duración de cada etapa, se escogen en función de los resultados obtenidos de las pruebas de laboratorio que se realicen a las muestras de fluido contaminado con bacterias en la etapa a) al inicio del método.

DESCRIPCION DE LAS FIGURAS

Figura 1. Muestra el arreglo del aparato de la presente invención, ilustrando la forma como se disponen las celdas (tubo metálico en forma de "U") y las secciones (unión de varias celdas) para conformar el aparato, cuya entrada del fluido a tratar ocurre por el punto 1A y su salida por

1 B.

Figura 2. Muestra las conexiones hidráulicas y circuitos eléctricos que generan los campos eléctricos y magnéticos, tal como se conectan en las celdas y secciones. Figura 3. Ilustra en detalle la conexión eléctrica para cada celda.

Figura 4. Muestra la conexión hidráulica y eléctrica de las celdas de una sección del aparato. El sentido de la corriente eléctrica, se indica como I, mientras el sentido del flujo del líquido entra por el punto 1 A y sale por el punto 1 B Figura 5. Ilustración de los componentes de campos electro magnéticos

(CEM).

Figura 6A. Conexión eléctrica para cada celda según la presente invención. Figura 6B. Circuito eléctrico equivalente a la conexión ilustrada en la figura 6A.

Figura 6C. Dirección del campo magnético generado por la corriente al pasar por el cable eléctrico aislado (12) que va en el interior de la tubería

(21), tal como se muestra en la figura 6A

Figura 6D. Dirección del campo magnético generado dentro de la tubería mostrada en la figura 6A. Figura 6E. Dirección la resultante de los campos magnéticos generados por el paso de la corriente eléctrica en la figura 6A.

Figura 7A. Conexión eléctrica para cada celda según el estado de la técnica más cercano. Figura 7B. Circuito eléctrico equivalente a la conexión ilustrada en la figura 7A.

Figura 7C. Dirección del campo magnético generado por la corriente al pasar por el cable eléctrico aislado que va en el interior de la tubería, tal como se muestra en la figura 7A

Figura 7D. Dirección del campo magnético generado dentro de la tubería mostrada en la figura 7A.

Figura 7E. Dirección la resultante de los campos magnéticos generados por el paso de la corriente eléctrica en la figura 7A.

Figura 8. Intensidad de los CEM según la conexión de la presente solicitud y la conexión del estado de la técnica, según los ejemplos 1 y 2, entre el tubo y el cable conductor eléctrico aislado interno.

Figura 9. Diagrama del aparato de la presente invención fabricado a nivel de laboratorio.

Figura 10. Resultados después de 14 días de tratamiento del Agua del Campo

Costayaco con el aparato y método de la presente invención.

DESCRIPCION DE LA INVENCIÓN

Las bacterias están presentes en casi todas las actividades humanas y procesos industriales, siendo muchas veces no deseable su presencia debido a que producen contaminación y causan efectos nocivos en los fluidos y en el medio donde están presentes. Dependiendo del medio o recipiente que contenga el fluido contaminado, se generan fenómenos tales como formación de bio-película y la corrosión, que afectan el material de los equipos, el desempeño de los procesos y tienen repercusiones negativas en aspectos como la salud y seguridad de los usuarios u operarios, y la economía, al requerirse el reemplazo de maquinaria, entre otros.

La presente invención está dirigida a eliminar la proliferación de bacterias, a prevenir o disminuir el bio-ensuciamiento o la formación de bio-película en tuberías de equipos industriales, que manejen fluidos contaminados por microorganismos bacterianos, y a prevenir la formación de gases peligrosos para el ser humano, animales y plantas, como es el H2S.

El aparato y el método para el control microbiológico de fluidos en tuberías de la presente invención, se basan en la generación de campos eléctricos y magnéticos a partir de corriente eléctrica alterna de bajo voltaje y baja frecuencia. Al pasar por el aparato, el fluido es sometido a campos eléctricos y magnéticos (CEM) fuertes, confinados y permanentes o pulsantes, que producen poros en las membranas externas protectoras de las bacterias, lo que permite que el fluido ingrese a ellas hasta lisarlas y de esta forma, las bacterias mueren. Con la destrucción de las bacterias, se impide la formación de bio-película sobre la parte interna de las tuberías que transportan el fluido que está siendo tratado, evitando de esta manera que se presenten todos los efectos nocivos que este tipo de contaminación genera.

El aparato de la presente invención está conformado por un conjunto de celdas (21) de tubería (2), preferiblemente de forma curva, y aún mejor, en forma de "U", y por secciones (22) conformadas por varias celdas (21), dispuestas o conectadas en serie, a las cuales se les aplica una corriente eléctrica alterna, de bajo voltaje y baja frecuencia. Las celdas están separadas por juntas de aislamiento eléctrico (10A), pero conectadas hidráulicamente entre sí, tal como se muestra en la figura 1 , donde se representa un aparato con 4 secciones (22), cada una de ellas con 8 celdas (21 ).

El fluido a descontaminar ingresa por el punto 1A, pasa a través de las celdas (21 ) de las diferentes secciones (22) y sale por el punto 1 B, como se muestra en la figura 1 , garantizando su permanencia en el aparato el tiempo necesario para aplicar los campos eléctricos y magnéticos requeridos para reducir la cantidad de organismos contaminantes. Ahora bien, una de las características principales de la presente invención es la conexión eléctrica de las celdas, pues de ella depende que se logre generar la alta inducción magnética, entre 1 μΤ y 300 μΤ, requerida para eliminar las bacterias presentes en el líquido contaminado. La figura 2 muestra las conexiones y circuitos eléctricos tal como se conectan en las celdas y secciones, las entradas de corriente al cable conductor aislado desde la fuente de corriente eléctrica alterna, corresponden a los cables 3, 5, 7, 9, mientras los cables 4, 6, 8 y 10 van conectados a la parte exterior de la tubería y al otro extremo de salida de la fuente de corriente eléctrica alterna de bajo voltaje y baja frecuencia. Las celdas son separadas por una junta de aislamiento eléctrico (10A), la cual está fabricada de secciones de material plástico aislante con la resistencia mecánica suficiente para soportar la presión del fluido que circula por el aparato. El número de secciones se diseña de acuerdo a la necesidad del tiempo de residencia del fluido en el aparato. Con este arreglo de celdas (21 ) y secciones (22) se logra confinar en un espacio reducido todo el circuito hidráulico que permite darle al fluido el tiempo de residencia necesario para asegurar que al salir del aparato la carga bacteriana haya sido eliminada efectivamente.

Como se observa en la figura 3, cada celda (21) comprende al menos un primer cable conductor eléctrico (12) que se introduce en la parte interna de la tubería (2) a través de una prensa estopa (13), que evita que el fluido a tratar se derrame, recorre la longitud de la tubería (2) hasta salir por otra prensa estopa (15) y se conecta a la parte externa a la tubería (2) en un punto (16) cercano al extremo de la celda (21) por donde ingresó inicialmente el primer cable (12), y al menos un segundo cable conductor eléctrico aislado (18) es conectado en el punto (17), cerca al extremo por donde salió el primer cable conductor eléctrico (12), y una fuente de corriente alterna de bajo voltaje y baja frecuencia (30), a la cual se conectan los dos extremos libres del primer cable (12) y del segundo cable (18). Dicha fuente de corriente (30) está controlada por un software, que permite variar la intensidad y los tiempos de exposición a los campos eléctricos y electromagnéticos.

En una alternativa de la invención cuando la tubería es conductora de electricidad cada celda tiene un primer cable conductor eléctrico y un segundo cable conductor eléctrico, como se muestra en detalle en la figura 3. En otra alternativa de la invención, el primer cable conductor eléctrico ingresa varias veces a la tubería repitiendo el mismo recorrido que se describo anteriormente, lo cual permite concentrar aún más los CEM. En esta modalidad el número de veces que entra el primer cable, puede repetirse entre 1 y 100 veces en la tubería, siendo el segundo cable conductor uno solo.

En una alternativa adicional, cuando la tubería no es conductora de electricidad, el número de primeros cables conductores y el número de segundos cables conductores oscila entre 1 y 100 cables, siendo igual el número de primeros cables conductores y el número de segundos cables conductores. Como se explicará en detalle más adelante, el arreglo de la conexión eléctrica definido anteriormente es el que garantiza que el aparato de la presente invención pueda generar campos electro magnéticos fuertes y confinados entre 1 μΤ y 300 μΤ, a partir de un bajo consumo de potencia, del orden de 10 a 60 W/m. Los Campos Eléctricos y Magnéticos (CEM) generados al pasar corriente eléctrica por el circuito conformado por los cables conductores (12, 18) y la tubería (2) se distribuyen a lo largo del tubo, en la parte interna de la tubería (2) y en la parte externa del cable (12) que va por dentro de la tubería.

Ahora bien, la presente invención emplea una fuente de suministro de energía eléctrica alterna (30) con capacidad de proveer una salida programable de energía eléctrica, que pueda prenderse y apagarse, energizando así los cables conductores (12, 18) y la tubería (2) que contiene el fluido a tratar. La descarga electro-magnética se hace en forma permanente o pulsante, según sea el caso, y se ajusta y controla por medio de un programa de computador.

Al aplicar el voltaje eléctrico alterno, en cada celda (21 ) se generan campos electro-magnéticos (CEM) de alta potencia, que quedan confinados dentro de la tubería (2) y que actúan sobre las bacterias que lleva el fluido a tratar. Estos campos electro-magnéticos (CEM) son capaces de destruir las membranas externas de las células bacterianas, generando daños en su pared celular, los cuales finalmente causan la lisis de estos organismos. La disposición de múltiples celdas (21) y secciones (22) de tubería (2) en serie implica que los CEM se generen en cada celda (21) y sección (22), como se ilustra en la figura 4, lo que produce un efecto de refuerzo, pues los organismos que no son lisados en la primera celda, son destruidos en las siguientes celdas o en las celdas de la siguiente sección, eliminando las bacterias residuales que sobrevivieron al tránsito por las secciones anteriores y haciendo más efectivo el método. Al final del arreglo, el fluido sale con la carga bacteriana destruida. Sumado al aparato, también hace parte de la presente solicitud el método para el tratamiento de aguas mediante campos electro magnéticos confinados, de alta intensidad, producidos en el aparato definido anteriormente. Dicho método se caracteriza por comprender las siguientes etapas: a. Analizar el tipo bacterias y el grado de contaminación de la muestra inicial, b. Introducir el agua a tratar por el punto 1 A

c. Someter el agua a tratar a un campo electro magnético donde se aplica un valor de campo entre 1 μΤ y 300 μΤ durante un tiempo, que oscila entre 5 y 50 minutos, dependiendo de los resultados del paso a), y

d. Extraer el agua tratada por el punto de salida 1 B.

Específicamente, el paso c) del método para el tratamiento de aguas de presente invención comprende una, dos, tres o cuatro de las sub-etapas que precisan a continuación:

Someter el agua a tratar a una sub-etapa de mono campo constante, donde se aplica un valor de campo entre 1 μΤ y 300 μΤ, de forma constante durante un tiempo definido, que oscila entre 5 y 50 minutos, c2. Someter el agua a tratar a una sub-etapa de mono campo oscilante, que consiste en aplicar un valor de campo fijo entre 1 μΤ y 300 μΤ, durante un primer periodo, luego se suspende la aplicación del campo durante un periodo menor a la mitad del primer periodo (por ejemplo se aplica 40 μΤ durante 20 segundos y se suspende durante 5 segundos) y se repite lo anterior sucesivamente hasta completar un tratamiento total de 5 a 50 minutos, c3. Someter el agua a tratar a una sub-etapa de multicampo ascendente, en la cual aplica una serie de CEM's en forma ascendente, donde el valor de dichos campos ascendentes oscila entre 1 μΤ y 300 μΤ, cada CEM puede durar entre 5 - 10 minutos; hasta completar un tratamiento total de 5 a 50 minutos, y/o c4. Someter el agua a tratar a una sub-etapa de multicampo alternado, durante la que se aplican una serie de CEM's en forma alterna, en ella se selecciona un valor fijo entre 1 μΤ y 300 μΤ, se alterna con la aplicación de valores de campo ascendentes entre 1 μΤ y 300 μΤ y se repiten los ciclos. La aplicación de cada CEM, puede durar pocos minutos, hasta completar total de 5 a 50 minutos La secuencia de las etapas y sub-etapas, las potencias de los CEM's y los tiempos de duración de cada etapa, se escogen en función de los resultados obtenidos de las pruebas de laboratorio que se realicen a las muestras de fluido contaminado con bacterias durante la etapa a) del método.

En una modalidad preferida, el valor del campo en la sub-etapa mono campo constante c1) es de 60 μΤ y 80 μΤ y éste permanece constante durante un tiempo de 5 a 50 minutos. Preferiblemente, el valor del campo en esta etapa es 60 μΤ y se aplica durante un tiempo de 20 minutos.

Así mismo, el valor del campo en la sub-etapa mono campo oscilante c2) es de 60 μΤ y 80 μΤ. Este valor se aplica durante 10 a 15 segundos, luego se suspende la aplicación del campo durante 5 a 10 segundos y se repite sucesivamente hasta completar un tratamiento total de entre 25 y 35 minutos. Preferiblemente, el valor del campo en esta sub-etapa es 60 μΤ y se aplica durante 15 segundos, luego se suspende la aplicación del campo durante 5 segundos y así sucesivamente, durante un tiempo total de 5 a 50 minutos. En la sub-etapa multicampo ascendente c3), se aplica una serie de CEM's en forma ascendente. Puede iniciarse con un valor de 40 μΤ, seguido aplicar un valor de campo de 60 μΤ, luego uno de 80 μΤ y finalmente, uno de 100 μΤ, cada CEM, puede durar entre 5 y 10 minutos; hasta completar un tratamiento total de 5 a 50 minutos. En cuanto a los valores de la sub-etapa multicampo alternado c4), se ha determinado que en esta sub-etapa se aplican una serie de CEM's en forma alterna, se escoge un valor determinado entre 1 μΤ y 300 μΤ, se alterna con la aplicación de otros valores de campo ascendentes entre 1 μΤ y 300 μΤ. Por ejemplo, se puede establecer que el valor constante será de 40 μΤ, se aplican valores de campo de 10 μΤ, 20 μΤ , 60 μΤ, 40 μΤ, 80 μΤ, 40 μΤ, 100 μΤ, 60 μΤ, 120 μΤ y así sucesivamente. La duración de cada CEM, puede durar entre 5 y 10 minutos, y estos ciclos se repiten hasta completar un total de 5 a 50 minutos.

El método se fundamenta en el hecho que al atravesar los CEM generados por el paso de la corriente alterna, los microorganismos (bacterias) que trae el fluido, son sometidos a esfuerzos variables, siguiendo la ley de Lorentz.

De acuerdo con la figura 5, para una partícula sometida a un campo eléctrico combinado con un campo magnético, la fuerza electromagnética total o fuerza de Lorentz sobre esa partícula viene dada por la ecuación:

F q (E + v x B) (1)

Dónde: q carga de la partícula

V velocidad de la carga

E vector de intensidad de campo eléctrico.

B vector de inducción magnética.

El tubo en su superficie interior transporta una gran cantidad de electrones (corriente eléctrica alterna entre 5 y 63 amperios), debido a los efectos de las corrientes de Foucault, efecto piel y de doble capa (Helmholtz - Gouy - Chapman - Stern). Por lo que en su parte interna tendrá una gran cantidad de electrones disponibles cerca de la superficie para ser compartidos con las membranas de las bacterias, excitando la superficie de las mismas y produciendo los fenómenos de electroporación (apertura de los poros de la membrana bacteriana) y de lisis (ruptura) los cuales destruyen las membranas de las bacterias.

Por efecto de los CEM, la dirección seguida por las bacterias tendrá una forma helicoidal y tangencial respecto al eje que lleva la dirección de la corriente, siempre y cuando se refuercen los campos magnéticos que se producen al interior de la tubería que conduce el fluido a tratar. En campos magnéticos reforzados (sumados vectorialmente), como los que se logran con el arreglo de la conexión eléctrica de la presente invención, el movimiento de las bacterias será rotacional-helicoidal y entrarán en contacto con las paredes internas de la tubería. La pared interna de la tubería tiene un campo eléctrico con alta carga de electrones (alta corriente). Por la diferencia de potencial entre las paredes internas de la tubería y la membrana de las bacterias, la membrana de las bacterias será sometida a efectos bioeléctricos y de electroporacion. El resultado de lo anterior será la ruptura de la membrana que protege la bacteria. Alrededor de la pared interna de la tubería se forma una capa altamente positiva, lo cual captura la bacteria (la membrana es negativa), como hay cambio de polaridad (corriente alterna de 60 Hz/segundo), la carga de la membrana se altera. Estos cambios, someten a la membrana bacteriana a esfuerzos continuos y la fatigan. Los esfuerzos continuos, pueden producir electroporacion (aumento de los poros). Si la corriente se deja circular un tiempo corto y se suspende, el efecto de electroporacion puede revertirse y la membrana puede recuperar su condición de funcionamiento normal. Si los CEM duran un tiempo prolongado, entre 5 y 30 minutos. La elasticidad de la membrana se pierde y llega a un estado de ruptura (lisis). Al haber lisis, los fluidos internos de la bacteria salen de la membrana y la bacteria muere.

Cabe anotar que la intensidad de corriente más apropiada, en donde se ejerce la mayor relación de fuerza, de acuerdo con los experimentos realizados en el laboratorio, está entre los 10 amperios y 30 amperios.

Para determinar la intensidad de los Campos Eléctricos y Magnéticos (CEM) que se requieren para diseñar un método que realmente elimine las bacterias, se deben hacer pruebas de laboratorio con diferentes intensidades de corriente (amperios) y tiempos. Lo anterior es necesario, debido a que las bacterias tienen diferentes clases de membranas. Generalmente las bacterias Gram positivas tiene una sola membrana (citoplasmática) y las bacterias Gram negativas tienen dos membranas (externa y citoplasmática).

Existen muchos géneros que conviven conjuntamente (Gram positivas y Gram negativas), por ejemplo, en una muestra pueden encontrarse bacterias generadoras de gases (H2S - Desulfovibrio spp), formadoras de biofilm (Pseudomonas spp), formadoras de endoesporas (Clostridium spp) y productoras de ácidos (Thiobacillus spp). Considerando esta variedad de microorganismos, la cuestión no es tratar un solo género, si no todo un conglomerado de bacterias y por lo tanto, las pruebas de laboratorio son esenciales para tener el conocimiento de la intensidad de los CEM que deben usarse para eliminar la carga bacteriana del fluido a tratar.

El aparato desarrollado en la presente invención, permite mantener campos electro-magnéticos (CEM) confinados de alta intensidad, usando corriente alterna de bajo voltaje y baja frecuencia en forma permanente o pulsante, los cuales se aplican al fluido que pasa a través de la tubería sometida a campos electromagnéticos generados por esta invención. Los CEM del método aquí desarrollado, puede aplicarse a fluidos que van a entrar a un proceso o que van a salir de un proceso y que se requiere estén libres de bacterias. Los CEM se aplican a la tubería a través de la cual pasa el fluido a ser tratado en forma permanente o pulsante, según se requiera.

La alta confinación, intensidad y permanencia de los CEM generados, penetra las membranas externas protectoras de las células bacterianas por los efectos de bio- electricidad y electroporación, así los microorganismos quedan desprotegidos y los componentes internos de la célula bacteriana se exponen al fluido que las rodea (lisis), lo cual no le permite sobrevivir a la bacteria. Por lo tanto al no haber microorganismos, no hay fuente de formación de biofilm (ni de H2S) en las paredes internas de las tuberías que transportan el fluido tratado por el sistema aquí descrito. Se recomienda tratar el fluido mediante esta invención antes de ingresar a procesos que puedan ayudar al desarrollo del biofilm.

EJEMPLOS

Ejemplo 1 : Comportamiento de los CEM en una sección del aparato de la presente solicitud.

A fin de demostrar la importancia del arreglo de la conexión, en las figuras 6A a 6E se realiza una representación esquemática del comportamiento de los CEM en una sección del aparato tal como se efectúa en la presente solicitud. En ellas Rt= Resistencia de la tubería, Rc=Resistencia del cable, V=Voltaje, A-B=Conductor eléctrico aislado, C-D=Tubería metálica, l=lntensidad de corriente, B=Campo magnético, E= Campo eléctrico, <S> Fuente de corriente alterna, ...JL... Transformador. La dirección y la potencia de los CEM dependerá de la forma como se conecten el cable conductor y la tubería que transporta el fluido a tratar electromagnéticamente, para controlar su contenido bacteriano. La figura 6A representa una celda (21), donde se muestra el arreglo de la conexión eléctrica del aparato de la presente solicitud. Al aplicar un voltaje de corriente alterna entre los puntos A y D de tal manera que la corriente eléctrica circula por el cable eléctrico aislado (12) entre los puntos A y B a través de la resistencia Re (resistencia del cable), luego la corriente eléctrica circula por la tubería entre los puntos C y D a través de la resistencia Rt (resistencia de la tubería), se obtiene un circuito eléctrico equivalente al que se indica en la figura 6B. La dirección del campo magnético generado por la corriente al pasar por el cable eléctrico aislado (12) que va en el interior de la tubería, es la que se muestra en la figura 6C. La dirección del campo magnético generado dentro de la tubería será la que se muestra en la figura 6-D. Por lo tanto la fuerza tangencial de estos campos magnéticos se refuerza y la resultante de estos campos magnéticos generados por el paso de la corriente eléctrica tendrá la dirección mostrada en la figura 6E. La fuerza neta ejercida por la acción de los CEM generados, será en forma helicoidal- centrifuga hacia la pared interna del tubo.

Cuando las bacterias contenidas en el fluido a tratar, penetran el campo magnético desarrollado, reciben una gran fuerza centrífuga que las empuja hacia la superficie interna del tubo, la cual es muy grande comparada con la superficie externa del cable interno. Cabe anotar que la superficie interna del tubo está bajo un campo eléctrico, ya que el tubo hace parte del circuito eléctrico y por él circulan electrones debido al voltaje aplicado.

Al atravesar los CEM generados por el paso de la corriente alterna, los microorganismos (bacterias) que trae el fluido, son sometidos a esfuerzos variables, siguiendo la ley de Lorentz (ecuación 1). Dichos esfuerzos generan estrés sobre las superficies de las bacterias, generando poros y finalmente, llevando a la lisis celular.

Ejemplo 2: Comportamiento de los CEM en una sección de un aparato existente en el estado de la técnica.

El estado de la técnica más cercano presenta una conexión de la tubería y el cable conductor eléctrico aislado que va en su interior tal y como se presenta en la figura 7A, en ella el circuito eléctrico es equivalente al que se indica en la figura 7B. En este arreglo se invierte el flujo de la corriente a través de la tubería, ya que la corriente eléctrica alterna entra por A, pasa por el conductor eléctrico aislado que va dentro de la tubería hasta B y luego, en C la corriente eléctrica entra al tubo y hace el recorrido por la tubería hasta el punto D. La dirección del campo magnético generado por la corriente al pasar por el cable conductor eléctrico aislado (dentro de la tubería) será la que se muestra en la figura 7C. La dirección del campo magnético generado dentro de la tubería será la que se muestra en la figura 7D. Como se puede observar la fuerza tangencial de estos campos magnéticos se anula y la resultante de los campos magnéticos generados por el paso de la corriente eléctrica tendrá la dirección mostrada en la figura 7E. La fuerza neta ejercida por el campo magnético estará orientada hacia el cable conductor eléctrico aislado que está dentro de la tubería.

Cuando las bacterias contenidas en el fluido penetran el campo magnético desarrollado, sienten una gran fuerza centrípeta que las empuja hacia la superficie del cable conductor eléctrico aislado.

El cable conductor eléctrico interno está aislado, por lo tanto el campo eléctrico no ejercerá efecto sobre las bacterias al ser tocado por estas. Si el cable conductor interno estuviera desnudo (sin aislamiento), el campo eléctrico puede hacer efecto sobre las bacterias, pero ello no es lo usual. Adicionalmente, el área de contacto en este caso con las bacterias es mucho menor comparada con el área interna de la tubería. La figura 8 evidencia la intensidad de los CEM según la conexión de la presente invención, donde intensidades de corriente de 10 a 40 amperios generan campos magnéticos entre 70 μΤ y 100 μΤ, mientras que la aplicación de esta misma intensidad, 10 a 40 amperios, en la conexión existente en el estado del arte, produce inducciones magnéticas que no superan los 1 .5 μΤ.

Ejemplo 3: Prueba de aparato y método a nivel de laboratorio

Para realizar las pruebas del aparato y método en un equipo de laboratorio desarrollado para este invento, se encontró que debido a la baja resistencia del conductor y de la tubería (Rt = 7,2 mQ; Re = 36,65 mQ) y al voltaje aplicado entre 0,21 V y 2,78 V, circula una corriente eléctrica alta, del orden de 5 a 63 amperios, esta corriente genera campos electro-magnéticos (CEM) de alta potencia 51 μΤ a 104 μΤ, los cuáles quedan confinados dentro de la tubería y por fenómenos bioeléctricos y de electroporación, destruyen las membranas de las bacterias que lleva el fluido a tratar.

En el equipo de laboratorio, ver figura 9, se ingresa el fluido contaminado microbiológicamente por la entrada (36) y se asegura que no habrá contaminación del ambiente por medio de la válvula (37). En el depósito (38) permanece el fluido contaminado, listo para ingresar al circuito hidráulico, donde se generan los CEM. La válvula (39), garantiza que no hay mezcla del fluido que está siendo tratado y el fluido que está en espera de ingresar al sistema de tratamiento. Una vez el fluido ingresa a la celda de tratamiento, pasa por la tubería (40, 48), bomba (41 ), accesorios (43) y circula dentro del circuito hidráulico el tiempo que se requiera. Para controlar variables como caudal, hay un medidor de caudal (42), para medir la temperatura hay dos sensores de temperatura (46, 51) uno en la parte superior (46) y otro en la parte inferior (51 ). Para medir la presión, se instalaron dos manómetros, uno en la parte superior (44) y el otro en la parte inferior (49). El flujo tiene la dirección que se indican en las flechas. Hay puntos de dos toma-muestras (56, 57), para extraer fluido sin parar ni destapar el equipo.

Una parte del cable (50) se conecta a un terminal del transformador de corriente eléctrica alterna (55), luego se hace pasar el cable conductor aislado por un prensa estopa (45) y continua su recorrido por la parte interna del tubo (47) y sale por otro prensa estopa (45A) y se conecta a la parte externa del tubo (52). El otro terminal del transformador (55), se conecta en la parte externa de la tubería (53), cerca de la salida del cable (prensa estopa 45A). A este último cable se le coloca un medidor de intensidad de corriente (58). La celda está aislada eléctricamente por juntas de aislamiento eléctrico (59). El transformador (55) está conectado a una fuente de suministro de corriente alterna (60).

Las señales de los sensores de temperatura, presión, caudal, intensidad de corriente, las posiciones de apagado y prendido de la bomba y de la velocidad de la misma, son enviados a una tarjeta de recolección de datos y estos son remitidos a un programa de computador. El programa de computador hace los ajustes necesarios, según los parámetros que se hayan seleccionado para hacer las pruebas. El computador conecta o desconecta las diferentes bobinas del transformador, mediante una serie de relés que son manejados por una tarjeta de control que es accionada por señales provenientes del computador, de acuerdo a la programación de las pruebas. La definición de los parámetros de la prueba, se planea previamente a la ejecución de la operación. Una vez que la prueba haya iniciado, el sistema permite abortar la prueba en caso de emergencia por parte del operador. Mientras se ejecuta la prueba, todas las válvulas permanecen cerradas y la bomba permanece funcionando. Se pueden tomar muestras del fluido que está siendo tratado en los puntos de toma muestras 56 y 57, para verificar la existencia de bacterias. Este procedimiento se hace con jeringas desechables. Toda el área debe estar despejada. Los circuitos de alimentación eléctrica se revisan con anterioridad a la conexión del equipo de laboratorio. Todo lo anterior siguiendo los protocolos de pruebas diseñados previamente, según la prueba a realizar.

A nivel de laboratorio, se han realizado pruebas con aguas de inyección de dos campos Colombianos de petróleo y se han obtenido buenos resultados en el control microbiológico de las Bacterias Sulfato Reductoras (BSR). Después de 14 días de incubación, los viales de cultivo no mostraron presencia de estas bacterias en las aguas de ambos campos, mientras que en este período de tiempo, los viales de control (sin tratamiento con CEM) evidenciaron presencia de las BSR. Los géneros de bacterias sulfato reductoras encontradas en el agua de inyección del primer campo son:

• Desulfovibrio spp,

• Desulfovibrio gigas,

· Desulfococcus spp,

• Desulfovibrio gracilis,

• Desulfobacter spp,

• Desulfovibrio vulgaris,

• Desulfovibrio desulfuricans,

· Desulfovibrio aerotolerans.

Los géneros de bacterias sulfato reductoras encontradas en el agua de inyección del segundo campo son:

• Desulfovibrio vulgaris,

• Desulfovibrio desulfuricans La Tabla 1 muestra el registro de pruebas de laboratorio llevadas a cabo con el equipo generador de CEM, sobre muestras de agua de inyección del primer campo.

La intensidad de los CEM aplicados en este caso fue de 100 μΤ. El voltaje aplicado al circuito tubería - cable conductor eléctrico aislado estuvo en el rango de 0.5 voltios y la intensidad de corriente estuvo entre 38 y 39.2 (ver medidor digital) amperios. Durante el desarrollo de la prueba se tomaron varias muestras del fluido que estaba siendo tratado (8 testigos), en intervalos de tiempos de 6 y 3 minutos y el volumen de cada muestra fue de 2 cm ³ . Un testigo de 1 cm ³ , se dejó a temperatura constante de 37° centígrados (temperatura óptima de crecimiento de las BSR) en una incubadora y el otro testigo de 1 cm ³ , se dejó a temperatura ambiente (22 °C a 30°C). Al observar los resultados de esta prueba después de 14 días de incubación, no se registra crecimiento bacteriano de BSR en los testigos tratados electromagnéticamente con el equipo desarrollado objeto de esta invención.

Tabla 1. Registro de pruebas llevadas a cabo con agua del primer campo

Complementando esta información, la figura 10 muestra los resultados del tratamiento luego de 14 días. Como se puede ver, los viales correspondientes a los testigos T2 a T7 permanecen sin crecimiento bacteriano después de 14 días de realizado el tratamiento. Estos resultados sin lugar dudas evidencian que el efecto de los campos electro magnéticos generados en el aparato de la presente invención y la aplicación del método que aquí se reivindica, garantizan la destrucción o al menos la reducción de la mayoría de las bacterias contaminantes existentes en la muestra.

Ejemplo 4: Pruebas para verificar la influencia del diámetro de la tubería en los resultados.

La prueba descrita en el ejemplo 3 fue evaluada aplicando 1 μΤ en tuberías pequeñas, de un cuarto de pulgada, y con tiempos de 30 minutos, después de 26 días no se detectó crecimiento de BSR.

Cuando se aumentó el diámetro de la tubería a 2 pulgadas, se requirió mayor potencia en los CEM's. En las últimas pruebas estáticas que realizamos en tubería de 4 pulgadas, alcanzamos hasta 300 μΤ y después de 33 días, se detectó crecimiento solamente en los viales de control (0 CEM's) y en el vial de 10 minutos bajo CEM's. En los demás viales (15, 20, 25 y 30 minutos), no crecieron las BSR.

Ejemplo 5: Aplicación a escala industrial del método y aparato en un sistema de control microbiológico en aguas de inyección de un campo petrolero.

A continuación se explican los pasos para el diseño de un sistema de control microbiológico en aguas de inyección para un campo petrolero. Paso 1 . Caracterización del fluido

Con base en pruebas de laboratorio, se determinó que parte de la carga bacteriana del fluido son bacterias sulfato reductoras (BSR): Desulfovibrio vulgaris y Desulfovibrio desulfuricans (productoras de H2S) entre otras.

Paso 2. Pruebas de laboratorio para determinar la intensidad de los CEM. En pruebas de laboratorio con el equipo de laboratorio de esta invención se determinó que las BSR son eliminadas con un CEM de 99 μΤ y con un tiempo de retención de 6 minutos.

Paso 3. Diseño del equipo de campo

Datos: Caudal a inyectar en el pozo: 159 m ³ /día

Tiempo de residencia: 6 minutos

Diámetro externo tubería: 6.0325 cm Sch. 40

Material de la tubería: Acero al carbono

Material juntas de aislamiento: Tubería plástica de 6 cm de diámetro interno con capacidad para soportar presión de 140 kPa (kilopascales) Resultados:

Longitud de la tubería con CEM: 384 metros

Numero de celdas: 32

Longitud de cada celda: 12 metros Número de secciones: 4

Celdas por cada sección: 8

Caída de presión: 64 kpascales

CEM: 99 μΤ

Potencia eléctrica: 10 W/m Frecuencia: 60 Hz

Intensidad: 30 A

Factor de diseño: 1 .2

Energía Eléctrica: 4.2 kWh

Dimensiones equipo según figura 1 : Alto 2.00 metros Ancho 2.50 metros Largo 7.5 metros

Como se puede apreciar en este ejemplo, el equipo para tratar 159 m ³ /día tiene unas dimensiones razonables (ver dimensiones equipo). El costo de control microbiológico del agua usando CEM es de aproximadamente $2.25 millones de pesos colombianos por mes. Al usar biocidas, el tratamiento de esta cantidad de agua por mes está costando alrededor de $12.86 millones de pesos colombianos (marzo/2015). La Tabla 2 muestra el cálculo de estos valores por mes.

Tabla 2. Comparación de costos de operación por mes del control microbiológico, usando CEM y biocidas.

Durante la programación de las pruebas de laboratorio, se seleccionan los amperajes que se van a aplicar en la tubería y en el cable conductor aislado, los tiempos durante los cuales se van a aplicar estas corrientes y el tiempo al cual se debe muestrear (tomar la muestra). El equipo dispone de relés que permiten controlar la salida de diferentes valores de corriente del transformador y estas corrientes, son las que se aplican a la celda de tratamiento. Al aplicar la corriente en la tubería y en el cable conductor aislado y de acuerdo con la conexión de la figura 9 y con base en las pruebas de laboratorio realizadas para construir la figura 8, se van a generar los campos electro magnéticos (μΤ) que van a afectar las bacterias que están en el fluido.

Los valores que se desean aplicar (corriente, tiempo, toma de muestra), se introducen en el programa de computador. El programa ubica estos valores en una base de datos. Una vez iniciada la prueba, el programa se sincroniza con la lectura del tiempo (a través del computador) y se prende la bomba, para poner a circular el fluido a tratar. En el equipo hay una tarjeta de recolección de datos que toma la información de los sensores que están instalados en el equipo y la introduce en la base de datos del computador. El programa compara la información obtenida de los sensores con la que se introdujo en la base de datos antes de iniciar la prueba y hace los ajustes de los relés según el tiempo y el relé programado (amperios). El programa informa sobre el tiempo transcurrido en la prueba y según la programación, informa cuando se debe tomar la muestra del fluido que se está tratando, para verificar la presencia o ausencia de las bacterias. Cuando se cumple el tiempo programado para la prueba, el computador apaga la bomba, cierra la base de datos e informa al operador que la prueba ha finalizado. Para el caso de las bacterias sulfato reductoras, se recomienda usar intensidades de CEM entre 99 μΤ y 100 μΤ (50 a 60 W/celda), campo eléctrico en el tubo 0.24 V/m, para la conexión y dependiendo del contenido de bacterias BSR planctónicas que se encuentren en el fluido a tratar y de la velocidad del fluido al pasar por la tubería en donde se tratará el mismo. La potencia de 16 W/m, puede generar desde 1 .5 μΤ hasta 80 μΤ de CEM, dependiendo de la conexión que se haga entre el tubo y el cable conductor eléctrico aislado, figura 6.

Las tuberías que contienen fluidos contaminados microbiológicamente, que fueron sometidas a CEM presentan superficies internas limpias (sin biofilm) en un 90%; mientras que las tuberías con fluidos con contaminación microbiológica y sin tratamiento, presentan biofilm en su superficie interna en más del 90% del área.