guia de laboratorio de petroleo

7/25/2019 guia de laboratorio de petroleo

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INGENIERIA DE PETROLEO

PROPIEDADES DE LOS HIDROCARBUROS

GUIA TEORICA / PRCTICA

RAFAEL B ACOSTA


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OBJETIVO GENERAL

Caracterizacin fisicoqumica de crudos y derivados, necesaria

para la seleccin de mtodos de tratamientos y control de la calidad de

los mismos.

Analizar el sistema de control de calidad de las refineras

destacando la importancia de los resultados en trminos de calidad de

productos y el rol del laboratorio en las operaciones de refinera.


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OBJETIVOS ESPECIFICOS

1. Realizar la caracterizacin fisicoqumica de crudos y

derivados, mediante la medicin de sus propiedades (gravedad API,

densidad, viscosidad, presin de vapor reid, temperatura de

inflamacin, punto de fluidez y de turbidez)

2. Determinar y cuantificar la presencia de sustancias

contaminantes que afectan el tratamiento de crudos y derivados (agua,

sedimentos, asfltenos, azufre, entre otras.)


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INTRODUCCIN

La industria petrolera nacional se ha esforzado por cumplir los

requerimientos de calidad exigidos por los clientes, lo cual le ha

permitido colocarse a la vanguardia como un suplidor de productos

confiables de alta calidad y ventajas en el mercado nacional e

internacional.

Los mtodos ASTM cubren todos los todos los materiales que se

utilizan en la industria y el comercio. Dentro de la ASTM existen

comits que se especializan en las especificaciones y pruebas que se

refieren a los productos de cada una de las grandes ramas industriales

conocidas industria metalmecnica, industria del cemento y cermica,

industria petrolera entre otras.

En un principio, el mtodo utilizados para medir y controlar la

calidad de los derivados de los derivados del petrleo constituy

procedimientos empricos que se adaptan a las necesidades locales de

una organizacin o de una zona. Luego, con la expansin y

tecnificacin de la industria petrolera se hizo necesario normalizar

dichos mtodos, en forma tal que pudiesen ser utilizados e interpretados

en forma amplia y universal.


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Hoy en da existen organizaciones tcnicas, de reconocimiento

universal, que se ocupan de establecer y redactar los procedimientos

utilizados para tal fin. Entre esas organizaciones, las principales son: Lasociedad Americana de ensayo de materiales (ASTM) de Estados

Unidos y el Instituto de Petrleo (IP) de Inglaterra. Los mtodos que

estudiaremos en el laboratorio han sido elaborados o modificados por la

(ASTM), la cual, en todo caso, los ha aprobado y adaptado

oficialmente. Los comits de la ASTM hacen revisiones y

modificaciones peridicas a estos mtodos.

El comit de la ASTM, que se ocupa de lo concerniente a la

industria del petrleo, se identifica con la letra D, y asi los mtodos

ASTM que se refieran al petrleo se designan de la siguiente manera:

las dos ultiman cifras del ao en que el mtodo fue aprobado o revisado

por ultima vez. Asi por ejemplo, el mtodo que se utiliza para

determinar el numero de octanos Research de las gasolinas se

identifica con las siglas D 2699 82, lo cual significa que fue estudiado

y aprobado por el Comit D, que se le asigno l nmero 2699 y que fue

revisado por ultima vez el ao 1982.


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COMPOSICIN DEL PETROLEO

Para los fines de este curso bien podemos definir al petrleo

como una mezcla de hidrocarburos e impurezas, entre las cuales, las

ms comunes estan constituidas por compuestos orgnicos de azufre,

nitrgeno, oxigeno y metales.

Desde el punto de vista elemental, la mayoria de los petrleos

muestran la siguiente composicin:

Carbono 83.0 a 87.0 % en peso

Hidrgeno 1.4 a 14.0 % en peso

Azufre De 0.5 a 5.0 %

Nitrgeno

Oxigeno

Metales

Entre los compuestos de azufre son significativos: el sulfuro de

hidrgeno (H S), los mercaptanos (RSH), los sulfuros (PSH) y los

disulfuros (R-S-S-R. Estos compuestos de azufre adems de su carcter

corrosivo, poseen un olor sumamente desagradable, indeseable en los

productos del petrleo. Los compuestos de oxgenos (cidos peftenicos)


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y de nitrgenos ( amoniacos, aminas etc.) Tambien contribuyen a

aumentar la acidez y el mal olor de los crudos y productos. Los metales

contenidos en los crudos, dificultan y encarecen los procesos derefinacin a los que son sometidos dichos crudos. Entre los metales

mas frecuentemente presente en los crudos se encuentran el hierro,

vanadio.


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EVALUACIN Y CLASIFICACION DE LOS CRUDOS

La evaluacin consiste en separar al crudo, en fracciones de un

estrecho intervalo de ebullicin, que incluyen desde los gases disueltos

(metano, etano, etc.) hasta los asfaltos ms pesados.

En principio, se analiza cada una de esas fracciones y mediante

ese anlisis se le determinan las caractersticas ms importantes de cadauna de ellas. Simultneamente se calcula el porcentaje que cada una de

ellas representa en relacin al crudo total.

Luego, utilizando parte de esas fracciones se mezclan todos los

productos de petrleo ms comunes y se le determina su calidad,

mediante un anlisis completo de ellos.

Los datos obtenidos durante la evaluacin se presentan en formas

de tablas y grficos que ayudan mucho en el momento de utilizarlos e

interpretarlos. Estos datos se obtienen en equipos de destilacin cuya

eficiencia es equivalente a un mnimo de 15 platos tericos, cuando se

opera a una rata de reflujo de 5/1.

En vista de la inmensa variedad de petrleos crudos conocidos,

se les ha clasificado en cuatro grupos, en funcin de ciertas

propiedades, que los refinadores conocen con el nombre. Cada Grupo


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tiene ciertas caractersticas, y la experiencia nos ha enseado que los

productos que se obtienen de cada grupo de crudo, son apropiados para

ciertos usos especficos.


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CRUDOS DE BASE NAFTNICA

Estos crudos se encuentran generalmente en Rusia, en Per y enlos yacimientos petrolferos de los Estados Unidos en el Estado de

California y en la Costa del Golfo de Mxico. Por lo general, contienen

una proporcin relativamente grande de fracciones voltiles; es decir,

compuestos que se evaporan con facilidad, y en algunos casos aislados

son tan livianos, que son casi gasolina pura. Hablando en trminos

generales, los crudos de Base Naftnica producen buenos combustiblespara motores. En Venezuela la mayoria de los crudos presentan

caractersticas propias de los crudos naftnicos, pero poseen gravedades

mucho ms pesadas que las correspondientes a los Crudos Naftnicos

tpicos. Entre ellos se pueden mencionar el Crudo Quiriquire y el Ta

Juana 102.

CRUDOS DE BASE PARAFNICA

Los yacimientos de Pennsylvania, West Virginia y de la parte

central de los Estados Unidos son ejemplo de esta clase de crudos. Las

parafinas livianas nos dan buenos aceites combustibles para uso

domstico, que no producen humo cuando se queman; otros tienen una

viscosidad casi constante cuando se les somete a severos cambios de

temperatura y, como consecuencia, son especialmente apropiados para

la manufactura de lubricantes, las parafinas ms espesas, contienen

cristales blancos y blandos, que cuando son aislados y refinados,


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forman el producto comn que llamamos cera parafnica. Entre estos

crudos podemos mencionar el Crudo Santa Rosa y el San Joaqun.

CRUDOS DE BASE ASFLTICA

Mxico y Venezuela y tambin algunos yacimientos situados en

California, nos dan los ejemplos ms conocidos de estos crudos.

Tienen una estructura qumica sumamente compleja y no muy bien

entendida y contienen, adems de hidrgeno y carbono, unaconsiderable cantidad de azufre y metales. Su nombre les proviene del

hecho de que los residuos resultantes de la destilacin al vaco de

dichos crudos, constituyen sustancias slidas a temperatura ambiente,

muy parecidas a los alquitranes o asfaltos naturales los cuales se

utilizan en la pavimentacin de carreteras y trabajos de

impermeabilizacin. Es a partir de los crudos asflticos que seobtienen los combustibles residuales utilizados en la calefaccin y

operacin de barcos e instalaciones industriales. Entre los de Base

asfltica podemos mencionar el Boscn, Bachaquero y Ta Juana

Pesado.


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CRUDOS DE BASE MIXTA O INTERMEDIIO

La mayoria de los crudos venezolanos, estn compuestos de

hidrocarburos parafnicos, naftnicos y asflticos, en proporciones tan

balanceadas que sera correcto ponerlos en ninguna de las tres clases

anteriores. Por lo tanto, tenemos un cuarto grupo que se conoce por el

nombre de Crudos de Base Mixta o intermedios.

En el Manual de Inspecciones del Ministerio de Minas eHidrocarburos se contempla una clasificacin, para efectos de

fiscalizacin, basada en la gravedad API a 15,6C (60F) y en el Punto

de Fluidez de los petrleos crudos. Dicha clasificacin contempla las

siguientes variedades de petrleos crudos:

a) CONDENSADOS NATURALES. Que son crudos encuya composicin entran en forma considerable, hidrocarburos

contienen 6 a 7 tomos de carbono y cuya gravedad a 15,6 C (60 F) es

igual o mayor que 50 API.

b) PETROLEO LIVIANO es uno cuya gravedad a 15,6C

(60F), determina mediante el mtodo D-287 de la ASTM (M-11) est

comprendida entre 30,0 y 49,9 API.

c) PETROLEO MEDIANO es uno cuya gravedad a 15,6

AC (60 AF), determina mediante el mtodo D-287 de la ASTM (M-11)

est comprendida entre 23,0 y 29,9 API.


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d) PETROLEO PESADO es uno cuya gravedad a 15,6C

(60F), determina mediante el mtodo D-287 de la ASTM (M-11) esmenor que 23,0 API.

e) PETROLEO PARAFINICO. Es aquel cuyo Punto de

Fluidez, determinado mediante el mtodo D-97 de la ASTM (M-06) es

igual o mayor que 20,0C (68F).

f) PETROLEO INTERMEDIO. . Es aquel cuyo Punto de

Fluidez, determinado mediante el mtodo D-97 de la ASTM (M-06)

est comprendido entre 0C y 20,0C (32 y 65F).

g) PETROLEO NAFTNICO . Es aquel cuyo Punto de

Fluidez, determinado mediante el mtodo D-97 de la ASTM (M-06) es

menor de 0,C (32F)

.


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PRECIOS DEL PETROLEO

Sin considerar los efectos de la ley de la oferta y la demanda, ylas implicaciones de poltica internacional que influyen decisivamente

en este sentido, podramos afirmar que existen tres factores, puramente

tcnicos que influyen en la determinacin del precio que se paga por un

crudo: (a) la calidad y valor en el mercado de los productos que se

pueden obtener del crudo; (b) la cantidad relativa de cada uno de esos

productos; (c) la facilidad con que se presta a la refinacin.

A. Todos los crudos no son iguales en relacin a la calidad y

el valor en el mercado de los productos que se obtienen de ellos. Tal

como se dijo anteriormente, crudos naftnicos producen buenos

combustibles para motores, crudos parafnicos, rinden lubricantes y

aceites combustibles para uso domstico de alta calidad, y los crudos

asflticos, buenos asfaltos y aceites combustibles residuales. La

calidad de los productos que se obtienen de los crudos de base mixta no

sigue ninguna regla fija, pues su composicin tampoco la sigue. Al

considerar este primer factor, y el efecto que tiene sobre los precios del

crudo, hay que recordar que el valor en el mercado se determina no

solamente por la calidad de los productos, sino tambin por la ley de

oferta y demanda con relacin a los mismos.


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B. El segundo factor que afecta el precio de los crudos

depende de la cantidad de gasolina, kerosn, aceite lubricante, aceite

combustible, etc, que se podra obtener de ellos, ya que no existen doscrudos que sean idnticos por lo que respecta a esta caracterstica. En

vista de que los productos obtenibles varan en valor, naturalmente el

precio del crudo tambin vara en esa misma direccin, an cuando no

necesariamente en esa misma proporcin. Por cuanto hoy en da la

gasolina es el producto que tiene ms demanda, y debido a que el

rendimiento de la gasolina es ms lato en los crudos de mayor gravedadAPI (menor gravedad especfica), se ha establecido el concepto, dentro

de la industria, de asignar mayor precio a los crudos de ms lata

gravedad API.

De esta manera, el precio de un crudo en cualquier yacimiento

especfico, es una indicacin aproximada de su contenido en gasolina,

lo cual significa que los crudos ms livianos tienen precios ms altos.

C. El tercer factor que afecta al precio de un crudo con

facilidad, o, contrariamente, la dificultad con que se producirn los

refinados. Esto se determina principalmente por la cantidad y carcter

de las impurezas presentes en el crudo.

Compuestos de azufre, nitrgeno, metales y otros que tambin

son indeseables para estos propsitos, se encuentran en distintas

cantidades en todos los crudos; y cuando la cantidad de esas impurezas


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es grande, estas ocasionan dificultades costosas en el momento de

refinarlos. Cmo cualquier elemento que aumente los costos de

refinacin reduce el margen de ganancia, y por consecuencia el valordel crudo para el refinador, esto resulta en precios ms bajos para tales

crudos.

HIDROCARBUROS

Los hidrocarburos son compuestos formados por varias

combinaciones de tomos de hidrgeno y carbono. De ah el nombre

de Hidro-carburos. Hay miles de combinaciones posibles de hidrgeno

y carbono. Por tanto hay miles de hidrocarburos diferentes. Pero cada

hidrocarburo es una sustancia definida que posee propiedades que lo

distinguen de los dems hidrocarburos.

Los puntos fundamentales que debemos recordar son los

siguientes: (1) que los hidrocarburos estn formados de tomos de

hidrgeno y carbono combinados qumicamente (o unidos

estrechamente); (2) que hay miles de hidrocarburos diferentes; (3) que

cada hidrocarburo tiene propiedades y caractersticas diferentes a las de

los dems; (4) que el petrleo es una mezcla compleja de centenares de

hidrocarburos diferentes; y (5) que prcticamente cada proceso de

refinacin de petrleo supone: a) la separacin de hidrocarburos, y b)


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la transformacin de un hidrocarburo o de un grupo de hidrocarburos

en otros de mayor valor o grado de utilizacin.

CLASIFICACIN DE LOS HIDROCARBUROS

Los tomos de carbono forman el esqueleto de los hidrocarburos.

Su nmero y disposicin o arreglo determinan la clase de hidrocarburosque se tiene.

Los tomos de carbono pueden combinarse en forma de una

cadena larga; en forma de una cadena larga con ramificaciones

laterales; en forma de un anillo de dos o ms anillos; y combinaciones

de cualquiera de estos tipos. Para una mejor comprensin del tema queestudia los hidrocarburos, stos se clasifican en familias o series, de

acuerdo con el arreglo o disposicin que tienen los tomos de carbono

dentro de la molcula de hidrocarburo.


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Las series de hidrocarburos son las siguientes:

Serie de Hidrocarburos Caractersticas distintivas

Parafinas Cadenas no ramificadas de tomos de

carbono

Iso-Parafinas Cadenas ramificadas de tomos de carbono.

Oleofinas Uno o ms pares de tomos de carbonounidos por una doble unin

Cicli-parafinas

(o naftenos)

Tres o ms tomos de carbono en forma de

anillos.

Aromticos Seis tomos de carbono en forma de anillo

con tres ligaduras dobles (doble unin).

Los hidrocarburos de cualquier serie poseen propiedades

similares y se comportan en forma parecida, pero cada uno de los

miembros de la serie sigue siendo diferente a los dems.

HIDROCARBUROS PARAFINICOS

El hidrocarburo ms simple es el Metano, un gas. El gas natural

contiene alrededor de 90% de Metano. El Metano slo tiene un tomo


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de carbono al cual se unen 4 tomos de hidrgeno por medio de enlaces

sencillos.

HIDROCARBUROS CON CADENA RAMIFICADA O

ISO-PARAFINA

El ejemplo ms simple de un hidrocarburo de cadena ramificada

es el que tiene 4 tomos de carbono. Este hidrocarburo se conoce como

iso-butano.

Estos 2 hidrocarburos tienen la misma frmula C4H10, pero es

evidente que tienen estructuras diferentes. Como una consecuencia de

esto, tienen propiedades y usos muy distintos. Estos tipos de

compuestos se llaman isomeros, del latn iso que significa igual.

Tienen la misma frmula y el mismo nmero de tomos de carbono e

hidrgeno, pero dispuestos en forma diferente.

HIDROCARBUROS OLEFINICOS O NO SATURADOS

Los hidrocarburos Oleofnicos son similares a las parafinas, con

la excepcin de que tienen un par de tomos de carbono unidos por una

ligadura doble llamada doble unin. Para explicar el significado de

esto nos referiremos al hidrocarburo oleofnico ms simple, el etileno.

El etileno tiene dos atomos de carbono y cuatro de hidrgeno. Por


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tanto, su formula es C2H4. Los dos tomos de carbono del etileno

estn unidos por una doble ligadura.

DI OLEOFINAS

Hay tambin muchos hidrocarburos que tienen dos uniones

dobles en su estructura. Estos se llaman Di-olefinas. Tambin se

llaman dienos y sus nombres siempre terminan en dieno. Un ejemploes el butadieno que se usa para hacer goma sinttica

CICLO PARAFINAS (O NAFTENOS)

Una cadena de tres o ms tomos de carbono saturados se puede

doblar para formar un hidrocarburo cclico o circular. Estoshidrocarburos se llaman ciclo parafinas, pero tambin reciben el

nombre de naftenos o hidrocarburos naftnicos.

Los hidrocarburos cuyas molculas tienen forma de anillo con 3,

4, 7 y 8 tomos de carbono son muy inestables, y rara vez se

encuentran en el petrleo. Sin embargo, el ciclo-pentano y el ciclo-hexano son hidrocarburos muy estables y una cantidad considerable de

ellos se encuentra presente en el petrleo, especialmente en los

llamados Crudos Naftnicos.


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HIDROCARBUROS AROMTICOS

Los hidrocarburos aromticos son muy importantes, debido a que

poseen un elevado octanaje y sirven para elaborar una diversidad de

productos qumicos. Generalmente los hidrocarburos aromticos se

llaman simplemente aromticos porque tienen olores caractersticos y

adems, sirven para la fabricacin de muchos perfumes aromticos.

Tambin se les llama miembros de la serie bencnica, debido a que el

Benceno es el miembro ms simple de los hidrocarburos aromticos,.

Los hidrocarburos aromticos al igual que el ciclohexano tienen

un anillo de 6 tomos de carbono. La caracterstica distintiva del anillo

aromtico, es las tres uniones dobles que juntan alternadamente pares

de tomos de carbono.

CAMBIO DE ESTRUCTURA MOLECULAR DE LOS

HIDROCARBUROS

Mediante los procesos trmicos y catalticos, es posible cambiar

la estructura molecular de los hidrocarburos. Tal es el caso de la

produccin de aromticos a partir de las parafinas y cicloparafinas.


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CONCEPTOS BSICOS DE REFINACIN

REFINACIN DEL PETROLEO

El petrleo crudo, tal como se obtiene del subsuelo, casi no tiene

uso. Es necesario someterlo a una serie de procesos de separacin y

purificacin, a fin de convertirlo en productos utilizables en

innumerables usos que van desde la simple combustin en una lmpara

del alumbrado hasta en los complicados mecanismos de las turbinas deun avin supersnico. Estos procesos constituyen la esencia misma de

la Refinacin del Petrleo.

PRINCIPALES DERIVADOS DEL PETROLEO

Entre los productos que se obtienen de la refinacin de lospetrleos crudos citaremos los siguientes:

A. GASES DE REFINERA: Compuestos principalmente

de metano, etano, propano y pequeas proporciones de butanos y

pentanos. En las refineras donde existen procesos de descomposicin

trmica o cataltica, los gases de refinera contienen adems,

considerables cantidades de oleofinas de 2, 3 y 4 tomos de carbono.

Mediante separacin posterior de los gases de refinera se obtiene el

etano, el propano comercial, el butano comercial y mezcla de ambos

productos, conocidos comnmente con el nombre de Gases de


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Petrleos Licuados, GPL. Tambin se obtienen fracciones livianas

compuestas predominantemente de hidrocarburos con 5 tomos de

carbono, conocidas con el nombre de concentrados de etanos. Lasoleofinas tambin pueden separarse en varios productos de uso

comercial.

B. NAFTAS,compuestas por hidrocarburos cuyos puntos de

ebullicin estan comprendidos entre 32 y 240C (90 y 464F). Las

naftas vrgenes se redestilan en tres fracciones, conocidas con losnombres de naftas livianas, medianas y pesadas.

Entre las naftas livianas algunas se conocen con el nombre

qumico de los hidrocarburos que predominan en su composicin:

isopentano, concentrados de pentanos, hexanos, heptano, etc. Las

naftas vrgenes constituyen algunos de los componentes bsicos para

las mezclas de gasolinas de aviacin y de motor, para los solventes

industriales y para la alimentacin de muchos procesos de reformacin

cataltica.

C. KEROSEN, es la fraccin de petrleo que se obtiene

entre los 200 y los 285C. Se utiliza como combustible de iluminacin

y de turbinas de aviacin, como solventes industriales y para mezclar

combustibles destilados y residuales.

D. DESTILADOS LIVIANOS, que constituyen aquellas

fracciones cuyos puntos de ebullicin estan comprendidos entre 230 y


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340C. Constituyen la base de los combustibles para la calefaccin y

motores diesel. Se les utiliza adems como alimentacin de procesos

catalticos.

E. DESTILADOS MEDIANOS,cuyos puntos de ebullicin

estan comprendidos entre 340 y 380C. Constituyen la Se les utiliza

como base para combustibles diesel. y alimentacin de procesos

catalticos.

F. DESTILADOS PESADOS, compuestos de

hidrocarburos que destilan entre 380 y 565C. Constituyen los

destilados que se utilizan para la obtencin.

G. RESIDUOS, que son las fracciones que no se evaporan

temperatura igual o menor de 565 C y de los cuales se obtienen los

combustibles residuales y los asfaltos.


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CLASIFICACIN DE LOS PROCESOS DE REFINACIN

Para visualizar un poco mejor los innumerables procesos a que se

someten los petrleos crudos en una refinera, se les ha clasificado en

los siguientes grupos:

a.- Procesos de Separacin.

b.- Procesos de Purificacin.c.- Procesos de Conversin.

d.- Procesos de Mezclas.

Antes de tratar de explicar en lo que consisten estos procesos,

conviene recordar algunos conceptos de Fsica elemental que, sin duda

alguna, nos ayudarn a una mejor visualizacin de esos procesos.

Evaporacin o Volatizacin

La evaporacin o volatizacin es un fenmeno fsico por el cual

un lquido se convierte en vapor, cuando absorbe o se aade calor. As

por ejemplo, cuando calentamos agua hasta una temperatura de 100C,

se observa que de la superficie del lquido empiezan a desprenderse

vapores, los cuales no cesarn de producirse hasta que dejemos de

calentar, o el agua se haya consumido por completo.


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Ebullicin

Ebullicin es, simplemente, una evaporacin rpida.

Condensacin

Se conoce con el nombre de condensacin, el fenmeno fsico

mediante el cual un material en estado gaseoso pasa al estado lquido.Como es fcil deducir, la condensacin es un fenmeno opuesto a la

evaporacin, y por ello siempre va acompaado de un desprendimiento

de calor. Cada compuesto puro se condensa, prcticamente, a la misma

temperatura a la cual se evapora.

Punto de Ebullicin

Cuando calentamos un compuesto puro en estado lquido, llega

un momento en que dicho lquido empieza a desprender vapores, cuya

composicin es exactamente igual de la del lquido que proviene. Como

se trata de un compuesto puro, se mantendr siempre la misma

temperatura, hasta que el lquido se evapore completamente. Esa

temperatura se conoce con el nombre de Punto de Ebullicin.

Cuando el calentamiento se efecta en el vaco, la temperatura

necesaria para que se inicie el desprendimiento de vapores (Punto de


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Ebullicin) es mucho menor por tanto cuando se da el punto de

ebullicin de una sustancia se entiende que l ha sido medido a la

presin atmosfrica.

Margen intervalo de Ebullicin

Cuando calentamos una mezcla de lquidos voltiles, como es el

caso de los hidrocarburos, los vapores que se desprenden del lquido no

tienen la misma composicin de la mezcla lquida, sino que presentanuna composicin en la que predomina el componente ms voltil. A

medida que la evaporacin prosigue, el porcentaje del componente ms

voltil se va haciendo cada vez menor hasta prcticamente desaparecer

por completo. Por otra parte, la temperatura de evaporacin no se

mantiene constante, como en el caso de los compuestos puros, y por el

contrario, vara entre el punto de ebullicin del compuesto ms voltil

hasta el de ms alto punto de ebullicin del compuesto ms voltil

hasta el ms alto punto de ebullicin. Por esta razn, cuando se trata de

mezclas de lquidos voltiles es ms apropiado hablar de margen o

intervalo de ebullicin.


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PROCESOS DE SEPARACIN

Los procesos de separacin son los que se utilizan para separar elpetrleo en fracciones de diferentes puntos de ebullicin o para

liberarlo de otras sustancias extraas, que frecuentemente le acompaan

cuando se obtienen de los yacimientos. Entre esas sustancias, las ms

comunes son: el agua, las sales ms comunes en agua y los sedimentos

slidos solubles en agua.

Conviene mencionar que en muchos casos es difcil distinguir un

proceso de separacin de un proceso de refinacin, ya que en un

proceso de refinacin tambien consiste en la separacin de ciertas

fracciones, que son consideradas como impurezas en el producto que se

refina o purifica, pero que tiene su aplicacin como productos

terminados de extenso uso industrial. Tal es el caso de la extraccin de

solventes a las que se somete la fraccin de lubricantes para aumentar

su indice de viscosidad. En efecto, mediante la extraccin con solvente

se elimina la mayoria de los compuestos naftenicos y aromticos de

bajo indice de viscosidad, contenidos en las fracciones o destilados de

lubricantes. Pero al mismo tiempo, esos compuestos naftenicos y

aromticos recuperados, tienen gran valor como solventes aromticos,

comnmente utilizados en los procesos industriales.

Hecha esta aclaratoria, consideramos en este tema solo dos

procesos autnticos de separacin entre los muchos que pudiesen ser


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considerados como tales en una refinera de petrleo. Estos procesos

son los siguientes:

a. Destilacin

Es un proceso de evaporacin seguido de una condensacin.

Como es de suponer, la destilacin se empleara siempre para separar

compuestos o sustancias voltiles, con diferentes puntos de ebullicin.

En la practica, esto no se hace de esta manera, ya que esto seria

un proceso muy largo y costoso. En una refinera de petrleo, el crudo

se calienta en un horno tubular, hasta una temperatura cercana a los

400 C. Esta temperatura es suficiente para evaporar la mayoria de los

hidrocarburos que se encuentran en el petrleo. No obstante, esos

hidrocarburos voltiles no logran evaporarse en el horno debido a que

se encuentran disueltos en los hidrocarburos no voltiles, por efecto de

la alta presin existente en el interior de los tubos del horno, tal como

pertenece el dixido de carbono (gas carbnico) disuelto en el lquido

de las botellas de bebida gaseosa.

Las fracciones voltiles y medianas de petrleo se separan

mediante un proceso de Destilacin que se efecta a, o muy cerca de,

las presin atmosfrica: en tanto que las fracciones menos voltiles o

ms pesadas se separan mediante Destilacin al vaco.


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b. Decantacin

En una refinera el proceso de decantacin se utiliza para separardel petrleo crudo el agua y los slidos que normalmente contiene en

suspensin. Como ambas sustancias son normalmente ms pesadas que

el petrleo crudo, tienden a sedimentarse cuando este se deja en reposo

por cierto tiempo. La sedimentacin puede acelerarse calentando al

petrleo o mediante el uso de aditivos de emulsionantes.

La necesidad de separar el agua del crudo, se debe a que unarpida evaporacin de ella en los hornos de calentamiento o en las

torres de fraccionamiento, puede dar a lugar a serias explosiones.

PROCESOS DE PURIFICACIN

Los procesos de purificacin son aquellos que se utilizan para

eliminar las impurezas y /o las fracciones indeseables contenidas en

las fracciones provenientes de la destilacin, a fin de hacerlas aptas

para el uso al cual se le destinar.

Por cuanto los procesos de purificacin son muy numerosos y

en muchos casos especficos para ciertos productos los ms utilizados

a manera de introduccin.


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a. Tratamientos Qumicos

En un principio, la refinacin de las fracciones obtenidas delpetrleo crudo por destilacin eran liberadas de sus impurezas mediante

tratamientos con sustancias qumicas, entre las cuales jugaban un papel

preponderante el cido sulfrico y el hidrxido de sodio. Conviene

mencionar adems que esos procesos de purificacin al igual que los

que se usan en la actualidad, estaban dirigidos u orientados a mejorar el

olor y el color de los productos vrgenes obtenidos por destilacin.Los tratamientos qumicos generalmente consisten en lo

siguiente:

a. Contacto del producto a tratar con la sustancia qumica

tratante.

b. Separacin del producto mediante la decantacin

c. Eliminacin de los restos del material tratante en

suspensin o solucin en el producto

d. Re-uso y disposicin del material tratante.

b.- Extraccin con solventes

Los procesos de extraccin con solventes, mencionaremos a

continuacin los procesos utilizados para el tratamiento de las

fracciones pesadas de petrleo, orientadas a producir las bases para los

aceites lubricantes.


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En las fracciones pesadas de petrleo, que se utilizan para

producir los lubricantes, se encuentran presentes tres tipos de

hidrocarburos: los parafnicos, los naftnicos y aromticos. Elprimero de ellos posee un alto ndice de Viscosidad; en tanto que los

naftnicos y aromticos presentan un indice de viscosidad regular y

muy bajo, respectivamente. Existen solventes tales como el Fenol, el

Furfural, el Nitrobenceno, el Chlorex (2,2 diclo - etil - eter), etc. Que

puede disolver selectivamente los naftnicos y los aromticos

contenidos en dichas fracciones dejando en ellas slo los hidrocarburosparafnicos de alto ndice de viscosidad.

c) Extraccin de fracciones de lubricantes

Muy pocas sustancias naturales poseen buenas caractersticas

lubricantes; sin embargo es bastante frecuente encontrar fracciones

pesadas de petrleo con buenas caractersticas de lubricacin. Por otra

parte no siempre es posible obtener esas fracciones de petrleo en

cantidades suficientes como para abastecer la demanda actual de

lubricantes, por lo cual se hace imperativo el desarrollo de procesos y

aditivos que corrijan las caractersticas malas, o mejoren las buenas,

originalmente presentes en esas fracciones de petrleo.


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Para la obtencin de aceites lubricantes a partir del petrleo

crudo, se obtienen del crudo, por destilacin, cortes de viscosidades

apropiadas y se tratan d acuerdo con el uso final del aceite que sedesea preparar.

La temperatura a la cual los cortes normales de aceites

lubricantes destilan del crudo, es suficientemente alta para ocasionar

la degradacin del destilado por desintegracin trmica, si la

destilacin se lleva a cabo a presin atmosfrica. Por tanto, los corteslubricantes se obtienen del petrleo por destilacin al vaco. En general

podramos decir que hasta hace poco los procesos usados para mejorar

la resistencia de un aceite a cambiar su viscosidad con la temperatura,

eran procesos de extraccin. Hoy en da se estn utilizando procesos de

tratamiento con hidrgeno para mejorar el color y l ndice de

viscosidad. Los detalles de los procesos de extraccin varan con el

solvente usado, pero en general el solvente se mezcla con el destilado, a

una temperatura apropiada y en un recipiente especialmente diseado

para permitir el ntimo contacto de los dos lquidos. Luego se permite la

separacin del solvente, el cual se lleva consigo los componentes de

bajo ndice de viscosidad. El aceite ya sometido a extraccin se llama

refinado, y a la solucin de los componentes de bajo ndice de

viscosidad en el solvente, se le conoce con el nombre de Extracto. El

solvente se recupera por destilacin, tanto del refinado como del

Extracto, y se usa nuevamente en una operacin contina.


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d) Desparafinacion de fracciones con lubricantes

El resultado del proceso de extraccin tiene un alto ndice de

viscosidad, pero todava contiene cierto tipo de parafinas con un punto

de congelacin y fluidez muy alto, que causa que el aceite tratado se

solidifique a una temperatura relativamente alta, hacindolo en esta

forma inefectivo como lubricante. Para remover esta parafina, el

refinado es sometido a una operacin de desparafinacin. Nuevamentese hace uso de la propiedad de ciertas substancias de disolver, a bajas

temperaturas, fcilmente el aceite pero no a la parafina. Principalmente

dos tipos de solventes se usan en procesos modernos de

desparafinacion, a saber, el propano y las acetonas, especialmente

cetona metil- etilitica.

Hidro-refinacin

Este proceso es simplemente un tratamiento con hidrgeno de las

fracciones obtenidas del petrleo por destilacin.

Este proceso con pequeas variaciones, puede aplicarse a todas

las fracciones del petrleo producidas en una refinera. Su objeto

principal es el de mejorar el color, el olor, la estabilidad y otras

caractersticas importante de los productos. Tambien se usa para

remover el azufre y los compuestos oxigenados presentes en los

destilados del petrleo.


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La hidro-refinacin se usa principalmente para el tratamiento de

la gasolina (Nafta), aceite diesel y aceite lubricantes, aunque tambienpuede usarse para el tratamiento de kerosn, aceite de calefaccin, gas

oil pesado parafina (cera).

La hidro-refinacin de naftas mejora su estabilidad, eliminando

compuestos oxigenados que forman sustancias gomosas e interfieren en

el proceso de hidroformacion. Tambien disminuye el contenido deazufre de la nafta, lo cual la hace menos corrosiva, ms susceptible al

tetraetilo de plomo y ms susceptible a la hidroformacion.

Proceso de conversin

Los procesos de conversin, son aquellos mediante los cuales se

cambia la estructura molecular de los hidrocarburos, originalmente

presente en el petrleo crudo o sus derivados.

La estructura molecular de los hidrocarburos, puede cambiarse

mediante desintegracin trmica o cataltica, por combinacin o sntesis

de molculas (polimerizacin y alquilacion), o por reformacin

molecular (hidro-formacin).


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Descomposicin trmica

La desintegracin o descomposicin trmica es una de los pocosprocesos que no se valen de un catalizador. En un desintegrador

trmico, el destilado de petrleo se calienta a una temperatura superior

a los 500 C (923 F), mientras se somete a presiones cercanas a las

1000 lb/in2. . En estas condiciones, las molculas de hidrocarburos mas

pesadas se parten en porciones ms pequeas, del tamao de las que se

encuentran en la gasolina.

Descomposicin cataltica

La descomposicin cataltica esta orientada hacia la misma

funcion de la descomposicin trmica, no obstante el uso de

catalizadores permite controlar el proceso hacia la obtencin de

productos con caractersticas mas definidas, y al mismo tiempo se logra

aumentar notablemente la eficiencia del proceso de conversin. El uso

de catalizadores permite adems condiciones de operacin menos

severas que las imperantes en los procesos de desintegracin trmica.


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Reformacin trmica

La reformacin trmica o cataltica es en realidad una variedadde descomposicin, trmica o cataltica respectivamente, que se aplica

a las naftas de bajo octanaje para transformarlas en componentes de

gasolina de alto octanaje.por lo general dichos procesos envuelven la

transformacin de hidrocarburos parafnicos o naftenicos a

hidrocarburos aromticos, con formacin o evolucion de hidrgeno.

Entre estos se encuentran los siguientes procesos normalmentepresentes en la mayoria de las refineras que operan en el mundo:

hidroformacion, platformacion, ciclacion, etc.

Coquificacin

Estos procesos son destinados a obtener el mayor rendimiento de

productos livianos, a partir de los destilados pesados. Durante los

procesos de desintegracin trmica o cataltica siempre se produce

carbn (coque) como resultados de las acciones que tienen lugar en el

proceso. A medida de que avanza el proceso de descomposicin, la

cantidad de coque producido se hace cada vez mayor. En virtud de este

hecho, es posible concebir procesos que den como resultados destilados

livianos de coque. Estos procesos son los que se conocen con el nombre

de coquidificacion o coquizacion.


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Procesos de Mezclas.

Una gran mayoria de los productos que se obtienen en unarefinera de petrleo, son el resultado de mezclas de dos o ms cortes

primarios, provenientes de las plantas de destilacin. Dichas mezclas se

realizan en los tanques de almacenamientos de producto, donde la

homogenizacin se logra, mediante un proceso de recirculacin,

mediante inyeccin de aire, mediante un sistema mecnico rotatorio, o

una combinacin de ellos.

ASFALTENOS:

Los asfaltenos son molculas de hidrocarburos que se encuentran presentes en el

petrleo, poseen un alto peso molecular que vara entre (1000- 50000 Kg/Kmol),

estn compuestos por una cadena carbonada de policclicos aromticos de

estructura amorfa . Se caracterizan por ser insolubles en alcohol y en las fracciones

livianas de hidrocarburos parafnicos como el n-pentano y el n-heptano , son

solubles en solventes aromticos como el benceno, tolueno, xileno y tambin en

cloroformo y bisulfuro de carbono, son ligeramente solubles en ter y acetona. [2]

Se consideran heterocompuestos formados por los fragmentos ms polares del

crudo, no voltiles, muy difciles de craquear y por lo contrario tienden a

polimerizar y a condensar hasta formar coque. Contienen porciones bastante

elevadas de oxgeno y azufre. Es de suma importancia mencionar que la floculaciny la precipitacin de los asfaltenos son dos fenmenos separados ya que es posible

que bajo ciertas condiciones ocurra la floculacin sin que ello d lugar a que las

partculas floculadas lleguen a precipitar.


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Figura 1. Vista 3D de una Molcula de Asfalteno de un Crudo Venezolano

(Cortesa del Prof. J. Murgich)


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Figura 2. Molcula de asfalteno propuesta para un crudo mexicano

RESINAS:

Las resinas son la fraccin de crudo constituidas por agregados de anillos

aromticos fusionados entre s, la cual es insoluble en propano lquido, pero

soluble en n-heptano, sus estructuras son similares a los asfaltenos, pero su

peso molecular es menor. Poseen una relacin ms alta de cadenas parafnicas

y anillos aromticos. [2] Por esta causa cuando los ncleos de asfaltenos, los

cuales tienen una relacin baja de cadenas parafnicas /anillos aromticos, son

recubiertos por las resinas, stas se constituyen en una interfase de transicin

entre el ncleo del asfalteno y el resto de la matriz de crudo, la cual tiene una

relacin alta de parafinas aromticos.

La diferencia existente entre las resinas y los asfaltenos se basa en que stas

son solubles en algunas parafinas normales como el n-pentano, n-hexano y n-

heptano, mientras que, los asfaltenos no lo son.

TEORAS DE PRECIPITACIN DEL ASFALTENO:


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Las investigaciones sobre la composicin qumica de las fracciones pesadas de

petrleo tales como resinas y asfaltenos ha sido muy difcil debido a lo complejode su naturaleza. La primera aplicacin cientfica conocida del asfalteno fue la del

qumico francs Nicforo Nipce (1765-1833). De acuerdo con los expertos del

Instituto de Conservacin Getty, la primera fotografa sobreviviente de Nipce

(1826-1827), actualmente en Austin, Texas fue hecha exponiendo una delgada

capa de bitumen cepillado en un plato de estao. Cuando se expuso por 8 horas en

una cmara oscura la imagen pudo ser producida disolviendo el bitumen no

expuesto en aceite de lavanda. [3]

El concepto de asfalteno se introdujo por J.B Bousssingault en Francia 1837.

Bousssingault describi los constituyentes encontrados en algunos bitmenes del

este de Francia y en el Per. Uno de los primeros modelos ms destacados es de

Hisrschberg y Burke (1984) , quienes realizaron experimentos para determinar el

fenmeno de la precipitacin del asfalteno mediante un equilibrio termodinmico

lquido-lquido de una mezcla de pseudocomponentes, una de los cuales representa

el asfalteno y el otro el resto de las fracciones que constituyen el crudo. Bajo ciertascondiciones de presin y temperatura, el crudo se puede separar en dos fases

lquidas, una de las cuales est formada por el asfalteno y la otra est formada por

ambos componentes. [4]

Kawanaka, Park y Mansoori (1988) modificaron el modelo de Hisrschberg y

Burke, introduciendo la suposicin de que los asfaltenos en solucin son

polidispersos con una distribucin msica discreta de N clases, aunque este modelo

sigue suponiendo que los depsitos estn constituidos por un solo componente. [5]

Ngheem et al. (1989), desarroll un modelo que integra los clculos de solubilidad

termodinmica del asfalteno con los balances de masa de un proceso Flash. Este

modelo consisti en un punto Flash bifsico de vapor lquido con el clculo


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adicional de la solubilidad del asfalteno en el lquido resultante del equilibrio

Vapor-Lquido.

Leontaritis y Mansoori (1987), desarrollaron un modelo coloidal el cual considera

al asfalteno como una partcula coloidal en solucin que se encuentra peptizada de

molculas de resinas que evitan la agregacin del asfalteno. Estos establecen un

equilibrio termodinmico lquido-slido de la misma forma que los modelos

anteriores, pero aplicado a la resina en lugar del asfalteno. Ellos tambin introducen

conceptos como el de potencial qumico o fugacidad crtica para la resina, por

debajo de la cual el asfalteno se agregara. [6]

Molculas Parafnicas, olefnicas y naftnicasMolculas Aromticas

Molculas Asflticas

Molculas de Resinas

Fig 3.Disposicin de asfaltenos en el crudo segn el modelo termodinmico

molecular


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Crudo

Masa deAsfaltenos

Pelcula Resina

Figura 4. Modelo termodinmico coloidal

SOLUBILIDAD DE LOS ASFALTENOS

Los asfaltenos son solubles en solventes aromticos como benceno, tolueno o

xileno y son insolubles en parafinas lineales como n-pentano, n-hexano y n-

heptano, los cuales son considerados como los agentes precipitantes de los mismos.La cantidad de precipitado que se obtiene con cada uno de los agentes

precipitantes difiere. Lo que normalmente sucede es que se obtendran mayor

depsito con n-pentano en vez de con n-heptano. [7]

Es decir, el porcentaje de asfalteno que puede ser precipitado est relacionado con

el tipo de solvente utilizado para su precipitacin. Por medio de experimentos se ha

determinado que el uso de parafinas de cadena lineal y ramificada u olefinas

terminales causan importantes variaciones en el porcentaje de asfaltenos obtenidos

(mayor al 15%).

Tambin se ha determinado que las cicloparafinas tienen un efecto muy marcado

sobre el asfalteno precipitado y los resultados que se obtienen son distintos a los

de cualquier otro solvente hidrocarburo no aromtico. Ejemplo de esto que cuando


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usamos ciclopentano, ciclohexano o sus metil-derivados como precipitantes, slo

cerca del 1% del bitumen permanece insoluble. Esto hace que el poder de solvente

en estos hidrocarburos entre en el rango de poder de solvencia de los aromticos.


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DESCRIPCIN DE LA PRECIPITACIN DE LOS ASFALTENOS

La precipitacin de los asfaltenos no es ms que el fenmeno en el que un crudoreferido bajo ciertas condiciones favorables de presin, temperatura composicin

qumica y rgimen de flujo se separa en una o dos fases fluidas de grandes

proporciones ( gas y/o lquido ) y una fase de menor tamao que es slida que est

constituida principalmente por los asfaltenos ya antes definidos . [8]

Para un crudo definido el porcentaje de precipitado generalmente es mayor a

medida que disminuye la cantidad de tomos de carbono del agente que lo

precipita.

La precipitacin del asfalteno se pone de manifiesto en todas las fases de la

produccin, transporte y procesamiento del hidrocarburo. Por esta razn es

considerado un problema de peso ya que ste puede causar dao a todo el camino

que recorre el crudo afectando a la formacin, pozos, equipos y accesorios de

superficie.

FACTORES QUE INDUCEN A LA PRECIPITACIN DE ASFALTENOS

Bsicamente lo que causa que los asfaltenos sean depositados es un cambio de

solubilidad de los mismos en el crudo, dichos cambios se deben a alteraciones del

balance termodinmico que mantienen las molculas de stos en solucin. La

presin, temperatura y la composicin del crudo son los principales parmetros que

controlan la solubilidad del asfalteno y a su vez stos son afectados por cualquier

accin de naturaleza qumica, elctrica, mecnica presente durante el proceso de

produccin.

Los principales factores que pueden originar la floculacin y precipitacin del

asfalteno son:

Factores termodinmicos


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La presin y la temperatura son las variables operacionales ms importantes del

proceso de produccin y la solubilidad de la molcula del asfalteno se ve afectada

cuando existen cambios graduales en stas, estos cambios estn sujetos a lavelocidad del fluido, a su interaccin con obstrucciones tales como los canales

porosos, perforaciones, vlvulas de subsuelo, conexiones entre tuberas, reductores

etc., que son entes controladores de flujo. Con un buen manejo de estos factores se

pude controlar la precipitacin del asfalteno.

Efecto de la Temperatura:

En el yacimiento las condiciones de flujo son consideradas isotrmicas, por tal el

efecto de la temperatura sobre el comportamiento de los asfaltenos en la formacin

es constante teniendo poca influencia en futuras variaciones. Mientras que en las

tuberas de produccin tanto en el fondo como en la superficie adems de los

equipos de superficie, se ha observado un efecto contradictorio de la temperatura

sobre la solubilidad de los asfaltenos, ya que para ciertos crudos un aumento de sta

favorece la dispersin y en otros ocasiona la precitacin. [9]

Efecto de la Presin:

La presin tiene importante influencia sobre la precipitacin de los asfaltenos, estose debe a la accin que ejercen los gases disueltos y los componentes voltiles de la

mezcla de hidrocarburos. De los distintos estudios realizados el efecto de la presin

sobre la precipitacin del asfalteno el que ms se asemeja a la realidad es de

Hirschberg y colaboradores en 1982, los cuales desarrollaron el modelo

termodinmico molecular, con el que se pueden realizar predicciones sobre el

comportamiento de los asfaltenos en cuanto a su precipitacin.

La figura 5 muestra los resultados arrojados por el modelo de Hirschberg. En la

misma se representa esquemticamente la solubilidad de los asfaltenos de un crudo

en funcin de la presin. El perfil de la curva generalmente es el mismo para

cualquier tipo de crudo asfaltnico y de ella se pueden hacer las siguientes

observaciones:


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P(b)

Presin

T=T (yac)

Solubilidadd

e

asfaltenos

(0,0)

U.S U.I

P(b)

Presin

T=T (yac)

Solubilidadd

e

asfaltenos

(0,0)

U.S U.I

Figura 5. Solubilidad del asfalteno en el yacimiento en funcin de la

presin.

Inicialmente la cantidad de asfaltenos solubles es mxima cuando la presin

de la celda que simula el yacimiento est por encima del punto de burbujeo

y se aproxima a su equilibrio natural y original en le yacimiento.

A medida que la presin disminuye, ocurre lo mismo con la solubilidad delos asfaltenos como consecuencia de la expansin de los componentes

livianos del crudo, los cuales alteran el equilibrio original de la solucin.

La solubilidad de los asfaltenos en el crudo tiene un valor mnimo a la

presin de burbuja, ya que se producen cambios en composicin del crudo.

Por debajo del punto de burbujeo, aparece una capa de gas libre que constituyen los

componentes ms livianos, los cuales son los causantes directos de la precipitacin;por lo que si la presin llegara hasta este punto, a nivel de la celda de laboratorio, el

crudo es capaz de redisolver en su seno, al asfalteno que flocul, es decir el proceso

de floculacin se revierte y parte del asfalteno precipitado es redisuelto por el

crudo. Este estudio ha sido comprobado a nivel de produccin en los campos


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Haasi-Messaoud en Argelia y Ventura Avenue en California. Los problemas por

precipitacin de asfaltenos se detuvieron una vez que la presin del yacimiento fue

menor que la presin de burbuja del crudo presente.

Dicho de otro modo, Hirschberg y colaboradores demostraron que para una

temperatura y composicin constantes, existe un valor de presin a travs del cual

se inicia la floculacin de asfaltenos, el cual es definido como onset o umbral de

floculacin. As en la figura 6 que representa la curva tpica de floculacin,

asfaltenos dispersos vs presin, se puede observar que para este tipo de sistemas

existen dos tipos de umbrales de floculacin, un umbral superior y un umbral

inferior que se encuentran a valores de presin superior e inferior a la presin de

burbuja, respectivamente. Esta curva presenta un mnimo el cual corresponde al

mxima precipitacin de asfaltenos para una composicin y una temperatura

definida. A partir de este valor una disminucin de la presin originar un aumento

de solubilidad de los asfaltenos en crudo.

Con base a estas observaciones se concluy que los problemas de deposicin de

asfaltenos se producen en crudos provenientes de yacimientos sub-saturados en

etapa monofsica lquida, es decir cuando la presin cae desde la presin esttica

del yacimiento hasta la presin de burbujeo del crudo. De Boer, determin que la

variacin de la solubilidad de asfaltenos en un crudo, por unidad de cada de

presin en el caso de crudos livianos sub-saturados ( Py > Pb) es mucho mayor

que en el caso de crudos pesados, los cuales generalmente estn saturados ( Py =

Pb). Este efecto explica el por qu muchos yacimientos de crudos livianos con

porcentajes de asfaltenos insignificantes, causan serios problemas de precipitacin

de asfaltenos, mientras que muchos yacimientos de crudos pesados con contenidos


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de asfaltenos de hasta el orden de 16%, operan en condiciones normales en cuanto

a la estabilidad de los asfaltenos en el crudo.

Pb

%A

SFALTENOSDISUELTOS

MAX.FLOCULACIN

ONSETDEFLOCULACIN

PRESIN

Figura 6. Curva tpica de floculacin de asfaltenos

Efecto de la Composicin.

Con respecto a la composicin del crudo es importante conocer la cantidad de

saturados, aromticos, resinas y asfaltenos que posee el crudo, pues tanto los

saturados como los asfaltenos favorecen la precipitacin, mientras que las

fracciones aromticas como las resinas evitan la precipitacin. Por ejemplo el

crudo Boscn tiene alto contenido de asfaltenos, pero la cantidad de resinas que

posee mantienen los asfaltenos estables. As mismo posee una baja relacin

saturado-aromtico.


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En INTEVEP se caracterizaron 29 crudos de diferentes campos de Venezuela y

graficaron los resultados obtenidos para observar la influencia de las fracciones de

aromticos, saturados, resinas y asfaltenos en la estabilidad de los crudos. Esnotable la influencia de las fracciones de saturados en la inestabilidad de los crudos

asimismo las resinas juegan un papel muy importante en la estabilidad. En la figura

7 se puede observar que el porcentaje de asfaltenos est aproximadamente en el

mismo rango de valores tanto para crudos estables como para los inestables. Es

decir que un pozo con bajo contenido de asfaltenos puede generar ms problemas

que un pozo con alto porcentaje, dependiendo de sus relaciones saturado/aromtico,

resina/asfalteno. . [9]

Asfaltenos

ResinasAArroommttiiccooss

SSaattuurraaddooss

IINNEESSTTAABBLLEE EESSTTAABBLLEE

100

80

60

%

p/p

40

20

0

1 20 3010Crudo

Figura 7. Efecto de la composicin

Factores Qumicos:

Desde el punto de vista qumico, existen diferentes vas por las cuales se puede

provocar cambios en al composicin del crudo y por consiguiente, la floculacin de

asfaltenos. Esta se encuentran asociadas a los casos de contacto ntimo del crudo


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con sustancias no involucradas en el proceso natural de produccin. Los factores

exgenos que ms influencia tienen en la estabilidad de los asfaltenos en el crudo

son:

1. Inyeccin de Gas Natural y Mezcla con Diluentes Condensados y

Livianos:

La precipitacin de los asfaltenos ha sido explicada como un fenmeno de

solubilidad. La dilucin de un petrleo con gases de hidrocarburos y parafinas

livianas, causa la precipitacin de asfaltenos como consecuencia de los cambios

producidos en la composicin del crudo, al disminuir la relacin de carbono

hidrgeno. Si se toman en cuenta los resultados, se podra esperar que la

desgasificacin o liberacin de estos componentes mejore la solubilidad de los

asfaltenos y esto sucede cuando la presin cae por debajo del punto de burbujeo

permitiendo la formacin de la fase gaseosa.

2. Tratamientos de estimulacin con cidos, solventes, surfactantes y

lcalis:

El uso de cidos en tratamientos de estimulacin promueve la formacin depelculas rgidas o viscosas que taponan la cara del pozo y perforaciones, siendo

sumamente difciles de remover, puesto que una vez formado, es muy difcil

conseguir un contacto ntimo entre el solvente y las partculas de asfaltenos.

Asimismo se han presentado casos de taponamiento luego de tratamientos con

solventes con alto contenido de parafinas de bajo peso molecular. ( Ej. kerosn y

diesel utilizados en labores de limpieza) o con tensiones superficiales menores de

25 dinas/cm2 a 25C y por el sobre tratamiento con determinados surfactantes o

lcalis que originan alteraciones en el pH y en la composicin del medio.

3. Mezclas de Crudos de Diferente Origen:


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La mezcla accidental o deliberada de crudos diferentes puede causar la floculacin

y precipitacin de los asfaltenos. Esto sucede por ejemplo, cuando se mezclan

crudos asfaltnicos con crudos parafnicos o condensados muy livianos. Para evitarestos inconvenientes es necesario realizar pruebas de compatibilidad de los crudos,

mezclndolos proporcionalmente segn condiciones operacionales y determinando

la estabilidad de las mezclas .

Factores Elctricos:

Los estudios en cuanto al fenmeno de la precipitacin de asfaltenos a nivel del

medio poroso llevados a cabo por Preckshot et al., Dykstra et al., y continuados por

Lichaa, permitieron determinar que una de las causas de la floculacin de

asfaltenos era la desestabilizacin de estos compuestos por la presencia de un

campo elctrico que se segregaba debido al flujo de los fluidos dentro del medio

poroso.

Asimismo estudios realizados por Leontaritis y Mansoori demostraron que los

asfaltenos poseen una carga elctrica intrnseca. Esta carga ha sido considerada

parcialmente como responsable de la estabilidad de la micela asfalteno resina,

segn el modelo coloidal propuesto por los mismos. La generacin de un potencialde corriente producido por el flujo de fluidos a travs del medio poroso o la

aplicacin de un potencial externo suficientemente grande, puede neutralizar las

cargas elctricas y perturbar el balance de fuerzas entre las micelas causando la

floculacin.

Factores Mecnicos:

Dentro de los factores mecnicos se encuentran los efectos de cizalla por equipos

de bombeo de subsuelo, fuerzas de friccin, fuerzas de impacto entre dos partculas

etc.

Otros Factores :


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Hay evidencia de que cualquier slido suspendido en el crudo ( finos de arcillas o

minerales, limaduras de metales, sedimentos, grava, etc.) a menudo favorecen los

procesos de precipitacin de asfaltenos. Estas partculas suspendidas en el crudo,pueden servir de ncleos o sitios de nucleacin que promueven la adhesin de las

partculas de asfaltenos, formndose as grandes cadenas de molculas o partculas

que tienden a precipitar ms rpidamente de la solucin del crudo. Este efecto

ocurre sobre todo a nivel de las perforaciones y por supuesto ser ms marcado a

nivel de las tuberas donde las rugosidades internas tambin representan sitios de

nucleacin para estos compuestos.

EFECTO DE LA PRESIN DURANTE LA PRODUCCIN DE UN POZO

La terminacin de un pozo se lleva a cabo con la finalidad de establecer

comunicacin entre la formacin y el hoyo del pozo, de tal forma que sea posible

llevar la produccin de fluidos a la superficie. Cualquier tipo de restriccin en la

vecindad inmediata del hoyo, que cause reduccin en la productividad del pozo, se

conoce como dao a la formacin. Durante las operaciones de perforacin,

completacin, reacondicionamiento, estimulacin produccin o inyeccin, ocurrenmovimientos de fluidos hacia fuera y adentro de la formacin que crean un dao

por la restriccin en los canales de flujo.

La presencia de dao en las cercanas del pozo. Ocasiona una cada de presin

adicional cerca del hoyo del pozo donde pone a los asfaltenos en condiciones de

precipitacin. Esta cada de presin est relacionada con las condiciones

termodinmicas ( umbral de floculacin, valor de presin a partir de la cual se

inicia la floculacin de asfaltenos ). Con base a estas observaciones se puede decir

que la deposicin de asfaltenos se produce en crudos provenientes de yacimientos

sub saturados en etapa monofsica lquida, es decir, cuando la presin cae desde la

presin esttica del yacimiento hasta la presin de burbujeo del crudo. Una vez

ocurrida la precipitacin obstruye los poros de la formacin y ocasiona prdida en


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la productividad del pozo , esta cada de presin puede ser tratada como un efecto

inercial turbulento (sturb ). Este factor usualmente se determina mediante pruebas

de restauracin y es equivalente a un factor de pseudodao que abarca:componentes originados por el flujo que no obedece la ley de Darcy y

componentes causados por las condiciones actuales de las perforaciones y sus

alrededores. En general este dao puede eliminarse por medios qumicos, salvo en

algunas ocasiones, que habr que recurrir a medios mecnicos como el

fracturamiento hidrulico de la formacin para sobrepasar la zona daada. Las

reducciones de temperatura o presin asociadas al flujo de petrleo crudo que

contengan cantidades apreciables de material asfltico y parafnico, pueden dar por

resultado una deposicin de estos materiales. Esta deposicin puede reducir la

permeabilidad de la formacin, mediante el bloqueo de los espacios porosos.


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INSTRUCTIVO DE PRCTICAS


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LAS PRACTICAS A REALIZAR SON LAS SIGUIENTES

Prctica N 1: PORCENTAJE DEAGUA Y SEDIMENTOS EN

DERIVADOS DEL PETRLEO.

Prctica N 2: GRAVEDAD API Y DENSIDAD DE CRUDOS Y

DERIVADOS DE PETRLEO.

Prctica N 3VISCOSIDAD SAYBOLT, FAANYCINEMTICA DE

PRODUCTOS DEL PETRLEO.

Prctica N 4: DESTILACIN ATMOSFRICA DE CRUDOS O

DERIVADOS.

Prctica N 5: PUNTO DE INFLAMACIN Y COMBUSTIN EN

PRODUCTOS DE PETRLEO.

Prctica N 6: PUNTO DE ENTURBIAMIENTO Y FLUIDEZ DE

PRODUCTOS DE PETRLEO.

Prctica N 7: PRESIN DE VAPOR REID EN PRODUCTOS DE

PETRLEO.

Prctica N 8: ASFALTENOS MEDIANTE EXTRACCIN CON

SOLVENTE.


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PRCTICA N 1

AGUA Y SEDIMENTOS

ASTM D 96, D 95 Y D 473

Si un combustible de petrleo debe ser quemado en una caldera o

un motor, la materia extraa dentro de el es indeseable. Cantidades

excesivas de estas impurezas como agua o slidos contaminantes,

pueden interrumpir la operacin de la unidad y algunas veses daarla.

En la industria los sedimentos afectan las operaciones de

refinado a las cuales pueden verse sometido un crudo, ya que estos

generan incrustaciones y taponamientos en los tanques de

almacenamientos y lneas de flujo, adems de taponar los quemadores

cuando es usado como combustible directamente o en fracciones

derivadas de este.

A nivel internacional se a establecido que los crudos para poder

ser comercializados deben poseer un porcentaje de agua menor de 1%,

y en crudos destinados a operaciones de refinacin este debe de ser

menor de 0.7%. Aquellos crudos que poseen un porcentaje de agua que


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exceden el 1%, presentan problemas de corrosin en los tanques y

lneas de flujo ya que el agua arrastra sales disueltas como sulfatos y

carbonatos.

El agua y el sedimento, pueden ser determinadas por un

procedimiento de centrifugacin. El agua sola puede ser determinada

con mas precisin por destilacin, mientras que el sedimento puede ser

mediante la extraccin con solvente o por filtracin en caliente.

Las pruebas referidas son las siguientes:

ASTM D 96 agua y sedimentos en petrleos crudos.

ASTM D 95agua en los productos de petrleo y otros

Materiales bituminosos.

ASTM D 473 sedimentos en los petrleos crudos y los aceites

combustibles por extraccin.

AMS 80.61 E (mtodo de laboratorio de Exxon), Sedimentos de los

Combustibles Pesados (Fuel-Oils ) por filtracin en caliente.


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MATERIALES Y EQUIPOS

Centrfuga con velocidad de 1500 rpm; Tubos centrfugos con

capacidad para 100 ml; Bao de circulacin 120 F; Equipo de

destilacin (bao de cuello corto y unin esmerilada con capacidad de

250 ml, trampas de vapor, condensador de reflujo); Manta de

calentamiento; Cilindro de 100 ml; perlas de vidrio.

SUSTANCIAS

Muestra de crudo; solvente (tolueno, xileno, kerosn.


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PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

a) MEDICIN DE AGUA Y SEDIMENTO DEL

PETRLEO CRUDO.

ASTM D 96

1. Se agita la muestra en su envase original con el fin dehomogenizarla.

2. Se agregan 50 ml de muestra y 50 ml de tolueno (solvente) endos tubos centrfugos y se agitan vigorosamente hasta homogenizar lamezcla.

3. Se sumergen en un bao de agua a 120 F por 10 minutos, y seagitan por 10 segundos, luego se colocan en la centrfuga en unavelocidad de 1500 rpm por un tiempo de 10 minutos.

4. Se lee el volumen combinado de agua y sedimento en cada tubo,y se vuelven a centrifugar los tubos. Despus de tres lecturasconsecutivas que den resultados equivalentes (la diferencia entre elladebe de ser menor a una subdivisin del tubo), la suma de losvolmenes de agua y sedimentos de los tubos es reportada como

porcentaje de agua y sedimentos, por el mtodo de centrifugacin.

5. Cuando sea necesario, puede utilizarse un demulsificante parapromover la separacin, el cual deber mezclarse con el solvente.


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b) MEDICIN DE AGUA EN PRODUCTOS DEL

PETRLEO Y OTROS MATERIALES BITUMINOSOS

ASTM D 95/IP 74

1. Agitar la muestra vigorosamente con el fin de homogenizarla.Seleccionar la trampa de vapor dependiendo del % de agua estimado.

2. Si la muestra contiene menos del 10% de agua, aadir 50 ml demuestra en el baln de destilacin. Limpiar los restos de crudo en el

cilindro con 25 ml de solvente y aadir esta porcin al baln; luegorepetir con dos porciones sucesivas de 12.5 de solvente. Agregar unas

perlas de vidrio.

3. Montar el equipo de destilacin, al baln se le adapta la trampade destilacin con un tapn de goma por uno de sus extremos (de sernecesario), la parte esmerilada va unida al condensador. Hacer lasconexiones de agua en el condensador.

4. Calentar la mezcla hasta la ebullicin y que la cantidad dedestilado que se recobre en la trampa sea de 2 a 5 gotas por segundo.La destilacin termina cuando ninguna parte del aparato, a excepcinde la trampa, aparecen gotas de agua.

5. Medir la cantidad de agua en la trampa. El volumen de agua

acumulado multiplicado por cien y dividido por el volumen de la

muestra es reportado como porcentaje de agua en volumen.


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Importancia de los resultados:

Lo mismo que en muchas otras pruebas, la determinacin deagua y sedimento da resultado que debe de ser interpretados con base a

experiencia previas. Es obvio que grandes cantaiades de agua y/o

sedimentos pueden causar problemas en casi cualquier aplicacin. Sin

embargo, las diferentes aplicaciones pueden tolerar concentraciones de

diferentes impurezas. Adems, cantidades de agua y sedimento

determinadas por varios procedimiento de prueba, no son idnticas.

Por consiguiente, para cualquier aplicacin particular es

necesario determinar la relacin entre la tolerancia de la misma

aplicacin y los resultados de una o de ms pruebas. Cuando se han

logrado estas pruebas pueden ser utilizadas como controles para esta

aplicacin.

Sera bueno recordar que todo producto de petrleo pueden estar

limpio cuando sale de la refinera y ser contaminado durante el

almacenamiento y el manejo, inclusive con agua de condensacin. El

agua y el sedimento son recogidos por el aceite en los tanques de los

buques y otros tipos de transporte y almacenamiento.


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Glosario

Agua y Sedimentos: Es la cantidad de agua y sedimento quepermanece en suspensin en el petrleo o sus productos. Esta

catalogado como impureza en suspensin.

Emulsin:Es una mezcla intima de petrleo y agua que se hace

imposible de romper sin un tratamiento adecuado, tal como el uso de

los demulsores. Generalmente agregando unas pocas gotas de demulsores posible romper la emulsin. La emulsin se presenta como una

franja achocolatada entre el nivel superior del agua y el nivel inferior

del petrleo.

El uso de demulsores con solventes se puede permitir siempre

que exista consentimiento mutuo entre las partes involucradas en la

inspeccin y que las pruebas demuestre que no pueden obtener en otra

forma resultados correctos y siempre que el demulsor mismo no

contribuya a incrementar el agua y el sedimento.

Entre los demulsores comerciales se encuentran:

Tetrolite F-46.

Tetrolite C-10.

Fenol.

Bases nitrogenadas.

Acidos Naftnicos.


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Agua Libre: Se le encuentra debajo del petrleo y cuando hay

emulsin, debajo de esta. En algunos crudos se presenta turbia debido a

la suspensin de limo.

Lodo y arena: Es la parte slida que se deposita en el fondo de

probeta. Tambien se acumula en el fondo de los tanques formando

estractos, lo que hace que el fondo del mismo sea bastante irregular. En

muchos casos consiste en granos de arena y, en otros.

Trazas: Si cuando se pruebas a ciertos crudos, en su mayoria

del tipo liviano, el agua y el sedimento que aparecen en cada tubo de

muestreo es inferior a 0,05 ml o sea por debajo de la primera marca, lo

que representa un total combinado menor a 0,10 ml, el resultado se

anotar en la hoja de aforo como trazas y no se deducir cantidad

alguna de agua del volumen de crudo fiscalizado.

Columna de destilacin: Columna de vidrio, en la cual entran

los gases resultado del proceso de calentamiento, los cuales sern

sometidos a un proceso de condensacin a travs del flujo de agua fra

que circula por el espacio anular del condensador.

Tolueno: Solvente, cuya composicin esta libre de agua

suspendida, y se usa como un demulsificante, con el fin de separar el

agua contenida en el crudo.


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Perlas de ebullicin: Pequeas esferas de vidrio que se utilizan

para mantener la temperatura de la mezcla en el baln de destilacin, lomas uniforme posible. Evitar la ebullicin simultanea de dos o ms

componentes de la mezcla que presenten punto de ebullicin bastante

secanos.


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PRCTICA N 2

MEDICIN DE LA GRAVEDAD API Y DENSIDAD DE

CRUDOS Y PRODUCTOS DERIVADOS

Gravedad API - Densidad

ASTM D 287

Parcialmente todos los Productos lquidos de petrleo son

manejados y vendido a base volumtrica por galn, barril, carro-tanque,

etc. Asimismo, en muchos casos, es importante conocer el peso del

producto. La densidad es una expresin que relaciona el peso y el

volumen del producto.

Cualquier producto expande cuando es calentado, reduciendo por

consiguiente el peso por unidad de volumen. Debido a esto, la densidad

es reportada usualmente a una temperatura normal, aunque otras

temperaturas hayan sido usadas en la prueba. Existen tablas que

convierten una temperatura a otra.

El mtodo mas comnmente utilizado para determinar la

densidad, es el mtodo del picnmetro. Se define mediante la

formula:


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= Wop - Wp = ( Masa ) = gr. Vp (Volumen) cc

Donde:

= Densidad del crudo a la temperatura deseada.

Wop = Peso del picnmetro con el crudo (grs).

Vp = Volumen del picnmetro (cc).

Wp = Peso del picnmetro vaci (gra).

La gravedad puede ser expresada en dos escalas. La gravedad

especifica es definida como la relacin del peso del volumen dado a

60 F, con el peso de un volumen igual de agua a la misma temperatura.

Sin embargo, en la industria del petrleo la gravedad API

(American Petroleun institute) es mas usada. Esta es una escala

arbitraria, calibrada en grados y que relaciona la gravedad especifica,

por medio de lasiguiente formula:

Densidad API = 141.5+-

_ 131.5(Grados) Gravedad Especfica


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Como resultado de esta relacin, entre mayor sea la gravedad

especifica de un producto menor sera su gravedad API. Es claro que el

agua, con una gravedad especifica de 1.000 tiene una densidad API de10.0.

La gravedad es determinada por un hidrmetro que flota en un

liquido, el cual indica el punto al cual el nivel del liquido intercepta la

escala del hidrmetro. Algunas correcciones devn ser hechas de

acuerdo con la temperatura de la muestra en el momento de la prueba.

La gravedad API es un factor gobernante en la calidad de un

crudo, puesto que esta puede ser utilizada para dar un indicativo de la

composicin del petrleo y dar una idea de su calor de combustin, asi

como sus caractersticas fisicoqumicas y su posible comportamiento

durante las operaciones en superficie. Por otro lado tenemos en el

mbito industrial los precios del crudo son fijados internacionalmente

a partir de los API que estos tengan, de all la importancia de incluir en

la caracterizacin de un crudo el estudio detallado de su gravedad API,

densidad y densidad relativa.


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Hidrmetros de vidrio con escala en grados API; Termmetrosescala de (-5,+215) F; Cilindro de vidrio, metal o plstico (con

dimetro interno 25 mm mayor que el dimetro externo del

Hidrmetro, y una altura que permita que el Hidrmetro flote por lo

menos a 25 mm del fondo); Picnmetro de vidrio; Balanza analtica.

SUSTANCIAS

Muestra de crudo o producto derivado (heptano, hexano, aceites

lubricanres, naftas, gasolinas).


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A) Medicin de la gravedad API

ASTM D 287

1. Ajustar la temperatura de la muestra en su envase.

2. Colocar el cilindro, limpio, seco y a temperatura ambiente, sobreun plano horizontal libre de corrientes de aire que varen la temperatura

de la muestra por mas de 5 F.3. Aadir muy lentamente la muestra en el cilindro, removiendocualquier burbuja de aire en la superficie de cilindro con papel secante.

4. Introducir el termmetro y agitar cuidadosamente la muestra,manteniendo toda la columna de mercurio sumergida en l liquido.Anotar la lectura una vez estabilizada la temperatura, sacar eltermmetro y eliminar nuevamente cualquier burbuja de aire.

5. Sumergir el hidrmetro en la muestra dejndolo descendersuavemente, cuando ste permanezca en reposo presionarlo para quedescienda dos divisiones de la escala y luego dejarlo que flotelibremente, pero sin que toque las paredes del recipiente. Se mantieneel vstago del hidrmetro seco para evitar lecturas errneas.

6. Leer la gravedad API, anotando la lectura ms prxima alpunto en el cual el nivel del lquido intercepta la escala del hidrmetro.Medir nuevamente la temperatura, introduciendo el termmetro en la

muestra.7. Corregir la medicin de gravedad a la temperatura estndar

de 60 F, utilizando las tablas respectivas de los factores de correccin.

B) Medicin de la densidad


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(mtodo del picnmetro)

1. Pesar el picnmetro vaco, el cual debe de estar seco y limpio.

2. Llenarlo con la muestra y colocar su tapa; el liquido debe de salirpor el orificio de la tapa.

3. Pesar el picnmetro lleno y determinar la densidad del crudo atemperatura ambiente.

4. Colocar el picnmetro con la muestra en un bao de circulacin a

la temperatura deseada (100 y 130 F), limpiar el exceso de muestraque sale por el orificio debido a la expansin de liquido. El picnmetrose mantiene en el bao hasta que alcance temperatura (se observacuando deja de fluir muestra por el orificio). Se deja enfriar y se pesanuevamente.

Importancia de los resultados

La densidad tiene una pequea importancia sobre el punto de

vista de la calidad, aunque es usada en las operaciones de refinera. Su

importancia son los clculos de peso en volumen y viceversa. Estos

datos son muy importantes en los clculos de carga de aviones y

buques, eficiencia de la combustin, etc.

En cierta forma, la densidad sirve para identificar el tipo de

producto de petrleo. Los productos parafnicos tienen gravedad

especificas bajas (altas densidades API) que los productos naftenicos o

aromticos en el mismo rango de ebullicin. Los valores de la densidad


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tambien pueden ser utilizados por los productores o consumidores para

controlar los sucesivos baches de sus productos, como una continuidad

en la composicin del producto.

La densidad es importante en las aplicaciones en los procesos

que dependen en las diferencia de densidad de los materiales usados.

Por ejemplo, los productos del petrleo tienen altas gravedades

especificas mayores de 1.000 son necesario en el campo de la

preservacin de maderas, para permitir la separacin de los materialesrelacionados. El rango de gravedad especificas en los productos del

petrleo oscila entre 0.700 a 1.050.

La densidad es utilizada en estimados empricos del valor

trmico, usualmente en combinacin con el punto de anilina. Con la

excepcion de las aplicaciones anteriores, la densidad no debe usarse

como indice de calidad.


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PRCTICA N 3

DETERMINACIN DE LA VISCOSIDAD ABSOLUTA Y

CINEMTICA DE CRUDOS Y / O PRODUCTOS

ASTM D 88, D 445

.La viscosidad es probablemente la propiedad fsica ms

importante en un aceite lubricante de petrleo. Esta es la medida de la

caracterstica de flujo del aceite, entre ms espeso sea, mayor es su

viscosidad y mayor su resistencia a fluir. El mecanismo para establecer

la adecuada pelcula de lubricante, depende en gran parte de la

viscosidad.

Para el entendimiento del termino de viscosidad cinemtica se

hace necesaria definir el concepto de viscosidad o viscosidad absoluta:

por definicin, la viscosidad es la resistencia que ofrece un fluido a

fluir. De ah que a mayor resistencia mayor viscosidad. Este fenmeno

es atributible a la atraccin entre molculas, y es una medida del

razonamiento interno entre las molculas originadas por cohesin

molecular (fuerza de atraccin entre molculas). Matemticamente la

viscosidad se expresa por la relacin entre el esfuerzo de corte o


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cizallamiento y la taza de corte o cizallamiento = / , por lo

tanto, la viscosidad es directamente proporcional al esfuerzo de corte, o

sea al esfuerzo tangencial que tiende a deformar el elemento fluyente, e

inversamente proporcional a la taza de corte, que es la velocidad con la

cual las particulas de un fluido de una capa individual se mueve

respecto a las capas vecinas.

Procedimiento matemtico para determinar la viscosidad en

el viscosmetro rotacional FANN

= .. .(dv/dr)

= /

Donde:

: esfuerzo cortante

: rata de corte

Para evaluar la viscosidad absoluta de un aceite,

numricamente, cualquiera delas muchas pruebas estndar puede ser

utilizada. Aunque estas pruebas difieren unas de otras en mayor o

menor grado, utilizan bsicamente el mismo principio. Todas ellas

miden el tiempo requerido para que una cantidad especifica de aceite, a


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una temperatura dada, para fluir por accion de la gravedad a travs de

un orificio o estrangulamiento de dimensiones especificadas. Entre ms

espeso sea el aceite, mayor sera el tiempo requerido para que pase.

Es importante tener un control estricto de la temperatura. La

viscosidad de cualquier aceite aumenta cuando es enfriado y disminuye

cuando es calentado. Por esta misma razn, el valor de la viscosidad de

un aceite debe ir siempre acompaado por la temperatura a la cual fue

determinado. El valor de la viscosidad, por si solo, no significa nada.


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a) Viscosmetro Saybolt con orificios Saybolt y/o Furol;corcho con un pequeo cordn (se coloca en la parte inferior del

orificio para prevenir el flujo de muestra antes del comienzo de la

prueba); bao de circulacin (aceite o agua) con agitador y calentadores

controlados por un termorregulador (El nivel liquido en el bao se

puede mantener por debajo de unos 6 mm del borde interior de la

copa); soporte para el termmetro; termmetro; frasco recolector de 60mL; cronmetro graduado en centsimas de segundos.

b) Viscosmetro Fann: especificaciones para el modelo 35

estn en la tabla anexa.

SUSTANCIAS

Aceites lubricantes, muestra de crudos, heptano, hexano, etc.


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VISCOSIDAD SAYBOLT UNIVERSAL Y/O FUROL

ASTM D 88

Se utiliza un orificio Universal para aceites lubricantes que

tengan un tiempo de flujo mayor de 32 segundos y menor de 1000

segundos, con valores bajos y medios de viscosidad. Para aceites muy

viscosos se usa un orificio Furol, con el cual se reduce el tiempo de

flujo.

1) Fijar la temperatura al bao mediante el regulador (temperatura

ambiente, 100 y 130 F), colocando el equipo en un sitio libre decorriente de aire.

2) Seleccionar el tipo de orificio de acuerdo a la muestra.

3) Llenar el tubo con la muestra hasta que sobrepase el bordeinterior del tubo.

4) Agitar la muestra con el termmetro, con movimiento circular,

hasta que adquiera la temperatura del ensayo. Sacar el termmetro yextraer el exceso de muestra hasta que el nivel en la galera quede pordebajo del borde de la copa.


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5) Colocar el frasco recolector debajo del orificio del viscosmetro,centrado su cuello del frasco, con el fin de evitar la formacin deespuma.

6) Quitar el corcho y poner en marcha el cronmetro, de manerasimultnea. Parar el cronmetro en el instante en que el fondo delmenisco alcance la marca grabada en el cuello del frasco recolector(volumen de 60 ml). El tiempo medido se registra dependiendo delorificio como segundos Saybolt Universal, SSU! segundos SauboltFurol, SSF.

VISCOSIDAD FANN A DIFERENTES TEMPERATURAS

1. Aadir 350 ml de muestra al recipiente recolector delviscosmetro Fann.

2. Colocar el recipiente debajo del aparato y sumergir el rotor hasta

la marca de referencia, se arranca el motor dndole agitacin a lamuestra hasta que la temperatura sea uniforme (realizar ensayo atemperatura ambiente, 100 y 130 F).

3. Tomar las lecturas en el dial, comenzando por revoluciones altasy luego se leen los dems.

4. Anotar las desviaciones del dial para las diferentes lecturas.

Utilizar la tabla 1 para hacer los clculos de la viscosidad en centipoise.


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Importancia de los Resultados

La viscosidad es casi siempre la primera consideracin en laseleccin de un aceite lubricante. Para una lubricacin ms efectiva, la

viscosidad debe de estar de acuerdo con la velocidad la carga y la

temperatura de la parte lubricada. Una mquina que traba a alta

velocidad, presiones bajas y temperaturas bajas, debe utilizar un

lubricante con un grado de bajo de viscosidad. Un aceite que es ms

pesado de lo necesario introduce una ficcin fluida excesiva y crea unarrastre innecesario.

Por el contrario, un equipo que trabaja a bajas velocidades y altas

cargas y temperaturas, deber ser lubricado con un aceite de alto grado

de viscosidad. Un aceite muy delgado no provee una pelcula resistente

necesaria para soportar la carga y para dar una proteccin adecuada a

las superficies en contacto. Por estas razones, l

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guia de laboratorio de petroleo