crudo_pesado

8/3/2019 crudo_pesado

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UUNNIIVVEERRSSIIDDAADD NNAACCIIOONNAALLMMAAYYOORR

DDEE SSAANN MMAARRCCOOSS

FACULTAD DE QUMICA EINGENIERA QUMICA

Curso : PROCESAMIENTO DE

HIDROCARBUROS I

Tema : TRATAMIENTO DE CRUDOS

PESADOS.

Profesor : Ing.

Horario : Sbado de 2:00 a 6:00 pm

Alumnos : Huanco Flores, Jorge. 04070087

2011


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INTRODUCCION.

A medida que disminuye el suministro global de crudos livianos y medianos, los depsitos de

crudos pesados cobran importancia, y las compaas petroleras inevitablemente comienzan a

considerar los costos y la logstica para desarrollar esos campos. Los pases andinos poseen unaporcin muy importante de los yacimientos mundiales de crudos pesados. Estos ya se explotan

exitosamente en la Faja Petrolfera del Orinoco de Venezuela, y Colombia en particular viene

promocionando activamente la oportunidad de hacerlo.

Los elementos clave para una operacin exitosa con crudo pesado son varios. Se debe considerar

la cadena de valor completa desde el campo productor hasta el transporte, la comercializacin, el

mejoramiento y la refinacin de este petrleo. Para lograr una recuperacin ptima y xito

econmico, se debe tener la experiencia organizacional y la capacidad para implementar y dirigir

la operacin eficientemente, adems de mejorar y optimizar las operaciones de manera

constante. Todas estas tareas deben ser dirigidas en una forma tal que cumplan con los estndares

y expectativas ambientales.

Desde la dcada de los 70's se tienen reportes de hidrogenacin aplicado al petrleo crudo, en

pases como Mxico se han desarrollado nuevas tcnicas referentes a la mejora de los crudos

pesados, en los que se establece como propsito principal la recuperacin de valiosas fracciones

destiladas con baja concentracin de contaminantes, impurezas y metales, que se satisfagan las

regulaciones ambientales.


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FUNDAMENTO TEORICO.

TECNOLOGIAS PARA LA REFINACION DE CRUDOS PESADOS.

El PETROLEO.

Es una sustancia aceitosa de color oscuro, a la que por sus compuestos de carbono e hidrogeno se

le denomina Hidrocarburo.

Se califica tambin como un lquido oleoso bituminoso de origen natural compuesto por diferentes

sustancias orgnicas; recibe adems los nombres de petrleo crudo, crudo petrolfero o simplente

crudo. En condiciones normales es un lquido bituminoso que puede presentar gran variacin en

diversos parmetros como color y viscosidad (desde amarillentos y poco viscosos como la gasolina

hasta lquidos negros tan viscosos que apenas fluyen), densidad (entre 0,75 g/ml y 0,95 g/ml),

capacidad calorfica, etc. Estas variaciones se deben a la diversidad de concentraciones de los

hidrocarburos que componen la mezcla.

UTILIDADES DEL PETROLEO.

Se emplean para fabricar

Medicinas.

Fertilizantes.

Productos alimenticios

Objetos de plstico

Materiales de construccin

Pinturas

Textiles y para generar electricidad.

TIPOS DE PETROLEO.

La clasificacin ms comn:

Por su composicin qumica.

Por la presencia de Azufre.


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Por su densidad.

1. Por su composicin Qumica.

Parafnico, son muy fluidos y de color claro, proporcionan una mayor cantidad de

nafta( usada para obtener solventes depintura, productos de lavado al seco o

gasolinas) y lubricantes que los otros tipos de petrleo en el proceso de refinacin.

Naftnicos, siendo sus componentes principales los naftnicos y los hidrocarburos

aromticos. Son petrleos muy viscosos y de coloracin oscura. Generan una gran

cantidad de residuos tras el proceso de refinacin.

Mixtos, con presencia de ambos tipos de compuestos.

2. Por la presencia de azufre.

Petrleo dulce, es aquel que contiene menos de 0.5% de contenido sulfuroso, es

decir, con presencia de azufre. Es un petrleo de alta calidad y es ampliamente

usado para ser procesado como gasolina.

Petrleo Agrio, es aquel que contiene al menos 1% de contenido sulfuroso en su

composicin. Debido a la mayor presencia de azufre en su costo de refinamiento

es mayor, razn por la cual es usado mayoritariamente en productos destilados

como el diesel, dado su menor costo de tratamiento.

3. Por su densidad.

La referencia que sustenta esta clasificacin es la gravedad API (del Instituto de Petrleo

Americano). Que es una medida de densidad.


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PETROLEO PESADO.

El petrleo pesado se define como un aceite que tiene una viscosidad de petrleo muerto (dead

oil viscosity), a la temperatura original del yacimiento, mayor a 100 centipoise (cP), o (a falta de

datos de viscosidad) una gravedad API menor a 22,3. Cotiza a un menor precio que los crudos

livianos, especialmente cuando presenta un alto contenido de azufre y metales pesados. As

mismo, la productividad de los pozos es menor y puede dificultar el transporte para su

comercializacin. Por lo tanto, la explotacin exitosa del petrleo pesado requiere planeacin y

ejecucin cuidadosas.

TECNOLOGAS PARA DESARROLLAR YACIMIENTOS DE CRUDO PESADO

El conocimiento de las propiedades de los fluidos pesados es fundamental para decidir los mejores

mtodos de extraccin, produccin y procesamiento de un campo. Las pruebas de laboratorio de

las muestras de fluido brindan valiosa informacin acerca de las propiedades termodinmicas y

fsicas de las reservas de crudo pesado de una compaa. Sin embargo, el equipo de laboratorio

debe ser capaz de recrear condiciones de presin, volumen y temperatura representativas del

ambiente del subsuelo durante la recuperacin. En el caso de los crudos pesados, esto podra


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involucrar presiones y temperaturas elevadas relacionadas con procesos de recuperacin, como la

inyeccin de vapor.

Una caracterizacin fidedigna de los recursos de crudo pesado es vital, sin importar la opcin de

desarrollo que se escoja. Un buen conocimiento geolgico resulta esencial. Tratndose depetrleo pesado se deben estimar cuidadosamente los parmetros importantes de roca y

roca/fluido, que afectan la productividad especialmente la viscosidad del petrleo y su

permeabilidad relativa. Las mediciones adecuadas son difciles y por ello los laboratorios donde

estas se lleven a cabo deben tener experiencia con crudos pesados y deben ser seleccionados

meticulosamente.

1. Recuperacin primariaLa recuperacin primaria se puede aplicar para petrleo de gravedad API muy baja. Por lo general,

es el mtodo preferido, si resulta econmico. Los factores clave para tener una produccin

primaria exitosa son la energa del reservorio (presin del reservorio y cantidad de gas disuelto) y

la movilidad del petrleo (permeabilidad/viscosidad del aceite). Un ejemplo de produccin

primaria exitosa es el campo gigante Boscn en la regin occidental de Venezuela. Este campo ha

producido ms de 1300 millones de barriles de petrleo de 10 API en ms de 50 aos de

operacin.

La aplicacin de tecnologa moderna ha incrementado las opciones para la produccin primaria de

crudos pesados. Un ejemplo es el campo Bare, localizado en la regin del Orinoco en Venezuela. El

yacimiento principal contiene petrleo

de 9 API, tiene una profundidad de 3500

pies (1070 metros), una presin inicial de

1220 psi y una viscosidad mayor a 1000

cP. El desarrollo inicial del campo, a

principios de la dcada de 1980, se

basaba en pozos verticales. Para alcanzar

la productividad deseada del pozo se us

estimulacin cclica con vapor. La

tecnologa de pozos horizontales se


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prob en Bare a mediados de la dcada de 1990. Como consecuencia de la utilizacin de

terminaciones horizontales de 1500 pies (460 metros), se obtuvo una productividad de pozo

mayor a 1000 barriles por da. Esto cambi por completo los planes de desarrollo del campo y

demostr la factibilidad de utilizar pozos horizontales y produccin primaria para el desarrollo

inicial de cuatro proyectos integrados de produccin/mejoramiento en el Orinoco. La capacidad

productiva total de estos proyectos es de aproximadamente 600.000 barriles de aceite por da.

2. inyeccin de agua y mantenimiento de presinLa inyeccin de agua puede ser aplicada en algunos yacimientos de crudo pesado donde los

procesos de recuperacin mejorada de petrleo no son tcnica o econmicamente posibles. Sin

embargo, la inyeccin de agua para la extraccin de crudo pesado mejora marginalmente la

recuperacin final (de 2% a 20%, con respecto a la recuperacin primaria) en comparacin con la

recuperacin mejorada.

Para considerar su aplicacin, los factores clave son la viscosidad del crudo, la heterogeneidad de

la permeabilidad, as como la

continuidad de estratos de alta

permeabilidad dentro del

yacimiento. La viscosidad afecta

fuertemente el escape de burbujas

de agua (water fingering) por

causa de inestabilidades viscosas y,

a su vez, la recuperacin final. De

forma similar, si un yacimiento

tiene un alto grado de variacin en

la permeabilidad, as como

continuidad de estratos de alta permeabilidad entre pozos, la recuperacin ser afectada de forma

adversa y la inyeccin de agua podra no ser factible.

Buena parte de la recuperacin de petrleo ocurre con altos porcentajes de corte de agua. Sin

embargo, la inyeccin de agua puede ayudar a mantener la productividad del pozo y los resultados

pueden ser impresionantes si se presentan condiciones favorables en el yacimiento. Un ejemplo es


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el campo Captain que opera Chevron en el mar del Norte. El petrleo en Captain tiene 20 API con

una viscosidad de petrleo vivo (live oil viscosity) de 88 cP. El campo Captain tiene un yacimiento

con arenas de alta calidad con una porosidad de 30% y 7 Darcies de permeabilidad. El campo ha

mantenido una produccin estable de 50.000 a 60.000 barriles por da mediante el uso de

inyeccin de agua y un cuidadoso manejo del reservorio. El factor de recuperacin actual es mayor

a 20% y se espera que la recuperacin final sea de 30%.

3. Recuperacin mejorada de petrleo: inyeccin de vapor.Las tcnicas de recuperacin mejorada pueden aumentar significativamente la recuperacin final.

En algunos casos, como las arenas bituminosas en Athabasca, Canad, este mtodo puede ser

utilizado cuando la produccin primaria no es factible. Sin embargo, la recuperacin mejorada

involucra inversiones y gastos operativos muy superiores a los requeridos por la produccin

primaria o la inyeccin de agua.

El proceso de inyeccin de vapor es una de las tcnicas dominantes en la recuperacin mejorada

de la extraccin de petrleo pesado. Por lo tanto, la discusin en este trabajo se concentrar en la

recuperacin mejorada por inyeccin de vapor. As, la historia de la produccin del campo Kern

River, en California, muestra que el impacto de la inyeccin de vapor sobre la produccin de este

campo ha sido dramtico. El pico de produccin con inyeccin de vapor fue de aproximadamente

120.000 barriles por da tres veces la produccin mxima alcanzada mediante recuperacin

primaria.

Hay cuatro factores clave para una operacin efectiva y eficiente de recuperacin mejorada:

Generacin eficiente de vapor.

Distribucin efectiva de vapor, en la superficie y en el subsuelo.

Monitoreo efectivo de la produccin.

Monitoreo efectivo del calor y la saturacin en el yacimiento.


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Generacin eficiente de vapor

El vapor se produce por medio de generadores de vapor convencionales de un paso o mediante

instalaciones de cogeneracin, que producen vapor y energa elctrica. Por ejemplo, en el Valle de

San Joaqun de California la empresa Chevron cuenta con un centro de control completamente

integrado para los generadores de vapor, el cual monitorea todas las operaciones de los

generadores de vapor convencionales. Parmetros crticos, como el flujo de gas combustible y aire

para la combustin, el exceso de oxgeno y la calidad del vapor son constantemente medidos y

controlados; as mismo, todos los datos se registran. Los generadores de vapor tienen una

configuracin altamente eficiente con recirculacin de gases de escape y con quemadores de

combustin escalonados para reducir las emisiones de xidos de nitrgeno.

Distribucin efectiva de vapor

El vapor que se inyecta en los campos petroleros es saturado (hmedo) y tiene dos faseslquido y

vapor, lo que lo hace difcil de medir y controlar. Adems, los sistemas de distribucin de vapor

regularmente lo suministran a cientos de pozos de inyeccin. Cuatro problemas interrelacionados

se asocian con esta distribucin.

El flujo de vapor debe ser medido y controlado, tanto en la superficie como en el subsuelo, y la

calidad del vapor (cociente de masa de fase vapor sobre fase lquida) tambin debe ser medida ycontrolada conforme el vapor se distribuye a travs del campo. A lo largo de muchos aos,

Chevron ha desarrollado y optimizado econmicamente soluciones para este tipo de problemas.

El mtodo de estranguladores de orificio fijo en flujo crtico es el preferido para el control y

medicin del flujo de vapor. Su desempeo se basa en las ecuaciones desarrolladas en los

laboratorios de flujo de vapor de Chevron, verificadas en condiciones de campo. La medicin de la

calidad de vapor en el cabezal de pozo se realiza combinando una placa de orificio y un

estrangulador fijo. Las ecuaciones para la combinacin de placa y estrangulador se resuelven

simultneamente para el flujo y la calidad de vapor. La instrumentacin de medicin es simple,

compacta y de bajo costo. Puede ser operada mediante el uso de paneles solares como fuente de

energa y movilizada fcilmente de pozo a pozo por una persona.


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El control de la calidad de vapor en sistemas de distribucin superficiales complejos se realiza

mediante un dispositivo, desarrollado por Chevron, denominado Splitigator. Este dispositivo

suministra el vapor, de una calidad especfica, a los ramales del sistema de distribucin y que se

coloca en las interconexiones de dicho sistema. De esta manera, el dispositivo impactar el

desempeo del yacimiento e influir de forma positiva en la economa del proyecto.

Ahora, considerando el subsuelo, la distribucin apropiada de vapor a las zonas individuales es

importante si se quiere alcanzar una recuperacin y un desempeo econmico ptimo de

inyeccin de vapor en arenas mltiples. Se han desarrollado herramientas de pozo para controlar

la distribucin de calor y el desempeo del campo y se han demostrado los beneficios de una

distribucin apropiada del mismo.

Monitoreo efectivo de la produccin

La optimizacin de procesos costosos de recuperacin mejorada demanda un excelente

monitoreo de produccin. Chevron lleva a cabo aproximadamente 2500 pruebas en pozos

productivos al da para sus operaciones trmicas en California. Estos datos son utilizados para

optimizar el tiempo de las operaciones de remediacin en los pozos y analizar el desempeo del

yacimiento.

Monitoreo en el yacimiento

En el campo Kern River, Chevron tiene aproximadamente 8000 pozos activos y 660 pozos de

observacin. La identificacin del vapor, la saturacin de crudo y los registros de temperatura

provenientes de pozos de observacin se utilizan para desarrollar geomodelos de variaciones

temporales de saturacin de petrleo y temperatura. Esta informacin se utiliza posteriormente

para identificar las reas que necesitan vapor adicional o las que han alcanzado un estado de

maduracin de la inyeccin de vapor. En otros campos, donde resulta apropiado, se han utilizado

mtodos de monitoreo indirecto. Estos incluyen medidores de inclinacin, sensores remotos por

satlite y monitoreo de ssmica 4D.


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NUEVAS TECNOLOGIAS DESARROLLADAS PARA EL MEJORAMIENTO DE CRUDOS PESADOS.

Los crudos pesados que se obtienen de los campos de produccin de petrleo generalmente se

encuentran mezclados con agua en una relacin de 3 barriles de agua por cada barril de crudo,

por lo que deben ser tratados para deshidratarlos y asegurar su fluidez durante su transportedesde las facilidades de produccin hasta los mejoradores de crudo.

Una vez el crudo es deshidratado, se mezcla con diluente para reducir su viscosidad a niveles de

que el crudo pueda ser almacenable y bombeable.

En el mejorador el crudo es tratado para aumentar su gravedad API en los niveles que estos crudos

son requeridos en los centros de refinacin. Esto, mediante la reduccin de su contenido de

hidrocarburos pesados, que son mayormente convertidos en azufre elemental y coque de

petrleo.

Las tecnologas que normalmente se aplican en los mejoradores de crudo son procesos licenciados

por empresas altamente especializadas y entre estas se encuentran las relacionadas con los

procesos de Fraccionamiento, Hidroprocesos y Conversin: Destilacin, Hidrocraqueo,

Hidrotratamiento, Coquificacin retardada y Desasfaltizacin.

Venezuela, Canad y Colombia, son unos de los pases con mayores reservas de crudo pesado en

el mundo y que cuentan con las tecnologas de mejoramiento de crudo ms avanzadas que se

consiguen en el mercado actualmente.

Mtodo para procesamiento de crudos pesados

Mtodo para el procedimiento de crudos pesados, para eliminar los asfaltenos, metales y azufre

presentes en ellos, caracterizado porque comprende las etapas de: .

a) someter el crudo a una etapa de desasfaltado con un solvente parafinico pesado, a presin y

temperatura ambientes,

b) purificar el producto, eliminando el solvente mediante vacio y calor.


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C) someter el crudo desasfaltado a una primera etapa de hidrotratamiento, con un primer tipo

decatalizador, macroporoso, de manera que se obtenga un producto parcialmente desmetalizado

y parcialmente desulfurizado y

d) someter el producto parcialmente desmetalizado y parcialmente desulfurizado a una segundaetapa de hidrotratamiento, con un segundo tipo de catalizador, microporoso. Efectundose ambas

etapas de hidrotratamiento bajo las siguientes condiciones: relacin hidrogeno/crudo entre 800 y

2000 m3 n/m3, temperatura entre 350 y 410c, presin entre 1000 y 2500 psig y velocidad

espacial entre 0,7y 1,5h-1

HIDROTRATAMIENTO DE CRUDO

La evolucin de la industria de la refinacin ha llevado a que la hidrogenacin del petrleo

(HIDROTRATAMIENTO) crudo adquiera una importancia tecnolgica y econmica similar a los

procesos de hidrodesintegracin1 y de reformacin cataltica, ya que permiten aumentar la

calidad del crudo.

La produccin de crudos pesados, extra pesados y la disponibilidad de productos residuales del

petrleo con contenidos elevados de azufre y metales, adems de las exigencias en cuanto al

mejoramiento de los combustibles en su calidad ecolgica, provocan el desarrollo y la expansin

de procesos de hidrogenacin de este tipo de cargas para su refinacin. Desde la dcada de los

70's se tienen reportes de hidrogenacin aplicado al petrleo crudo, en pases como Mxico se

han desarrollado nuevas tcnicas referentes a la mejora de los crudos pesados, en los que se

establece como propsito principal la recuperacin de valiosas fracciones destiladas con baja

concentracin de contaminantes, impurezas y metales, que se satisfagan las regulaciones

ambientales.

Se ve en la necesidad de aplicar el presente proyecto mediante el proceso de Hidrogenacin para

mejorar la calidad del petrleo crudo, para llegar a obtener ventajas comerciales elevando su

precio comercial en el mercado internacional, as como la obtencin de derivados ms limpios,

siendo los objetivos fundamentales:


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a. Diseo de un Reactor Prototipo y Seleccin del catalizador que permita realizar pruebas

referentes al incremento del Grado API, a travs de la tcnica de Hidrotratamiento,

mediante la creacin de un prototipo fsico y un prototipo virtual (simulacin fsico-

matemtica).

b. Analizar las propiedades y el comportamiento del petrleo para ser inyectado en el

reactor y producir fracciones ms livianas.

c. Comprobar, mediante el proceso de simulacin fsico-matemtica y pruebas virtuales, el

buen funcionamiento del diseo y la Ingeniera de detalle del reactor de tal manera que

pueda ser un mdulo real de la Refinera del Pacfico.

1. ANTECEDENTES:

Debido a la gran produccin de crudos pesados, al aumento de ste a futuro y a la gran demanda

de productos limpios es necesario encontrar nuevas alternativas para satisfacer estas exigencias,

de ah, el gran desafo de las refineras es transformar el crudo pesado en fracciones livianas para

la elaboracin de combustibles que satisfagan las regulaciones ambientales.

En base a lo dicho, se ha desarrollado el proyecto Produccin Industrial de Hidrgeno

como Vector Energtico Fase II el cul se est contemplado de varias Fases tales como:

Simulacin Fsico-Qumico de Hidrotratamiento para obtener parmetros de diseo Industrial para

un Reactor; Diseo de un Reactor Prototipo y Seleccin de catalizador, Simulacin y Pruebas

Virtuales para tener valores reales para su aplicacin a nivel Industrial, con el presente proyecto se

desea realizar pruebas que permitan y verifiquen la posibilidad de mejorar la calidad del petrleo

crudo aumentando la gravedad API mediante el proceso de Hidrogenacin.

La evolucin de la industria de la refinacin ha llevado a que la hidrogenacin del petrleo crudo

adquiera una importancia tecnolgica y econmica similar a los procesos de hidrodesintegracin y

de reformacin cataltica, ya que permiten aumentar la calidad del crudo.

La produccin de crudos pesados, extra pesados y la disponibilidad d productos residuales del

petrleo con contenidos elevados de azufre y metales, adems de las exigencias en cuanto al


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mejoramiento de los combustibles en su calidad ecolgica, provocan el desarrollo y la expansin

de procesos de hidrogenacin de este tipo de cargas para su refinacin.

2.- Estado del Arte

El estudio de los procesos fsico- qumicos que suceden en el interior del reactor en el proceso de

disminucin del grado API del crudo por el mecanismo de hidrogenacin a nivel molecular

ayudaran a entender y optimizar el funcionamiento de dicho mecanismo, este estudio por trabajar

a escala atmica que es donde se explican las interacciones, enlaces y reacciones que suceden en

la hidrogenacin, necesita el uso de la mecnica cuntica.

2.1 Por la cantidad de de tomos que intervienen en la reaccin, es indispensable el uso

de herramientas computacionales y programas dedicados a resolver problemas de este tipo, una

de ellas es el software GAUSSIAN 03, Producto de la empresa Gaussian Inc. Es un potente

programa que realiza clculos de la estructura electrnica, mediante variados mtodos tanto ab-

initio como semiempricos, entre los cuales notamos: Hrtree-Fock, Post Hartree-Fock, DFT, adems

del mtodo de mecnica molecular.

GAUSSIAN es un sistema de de programas conectados que ejecutan gran variedad de clculos de

estructura electrnica, es capaz de predecir gran cantidad de reacciones qumicas y propiedades

moleculares, entre ellas: energas y estructuras moleculares, energas y estructuras de estados de

transicin, Frecuencias vibracionales, Energas de reaccin y enlace, caminos de reaccin, etc.

2.2 A pesar de los esfuerzos que la industria del petrleo ha realizado, el impacto

ambiental es todava importante. Aunque es imposible considerar que la extraccin del petrleo

sea algn da libre de contaminacin, se ha iniciado entre los grandes productores una interesante

competencia por producir combustibles y aceites "ms ecolgicos".

Los crudos pesados, debido a que poseen una alta viscosidad hace que sea ms costoso su

transporte hacia centros de refinamiento, adems, stos poseen una gran cantidad de azufre, el

mismo que debe ser reducido en su concentracin ya que provoca la desactivacin de


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catalizadores, interviene directamente en las emisiones de material particulado y provoca la

disminucin de la vida til de las tuberas y equipos de procesamiento.

Todos estos factores hacen que sea de vital importancia operacional y econmica la efectiva

remocin de azufre as como otros contaminantes del crudo pesado y el aumento de su calidad

mediante el proceso de hidrogenacin.

3 Diseo del Reactor

3.1 Culminadas las dos primeras Fases, la simulacin fsico-qumica y el diseo del reactor,

el siguiente paso es la simulacin y las pruebas virtuales, Fase donde ambas Fases previas

convergen. En la simulacin fsico-qumica, realizada en el programa Gaussian, se simula la

interaccin de las molculas del hidrgeno con el crudo y se obtienen datos preliminares de esta

reaccin.

En el diseo del reactor, mediante el programa Algor, se disea un reactor capaz de suportar las

condiciones, ya sea de presin, temperatura, etc., necesarias para que esta reaccin tenga lugar.

3.2 Este periodo es donde ambas simulaciones antes mencionadas se combinan,

brindndonos la oportunidad para poder realizar pruebas virtuales previas a la implementacin

del proyecto, es decir analizamos determinadas condiciones operativas del reactor en sus

diferentes Fases con un modelo de simulacin computacional. Mediante tcnicas virtuales, se

puede simular el proceso en tiempo real y experimentar como funcionara este complejo industrial

cuando se realice la hidrogenacin del crudo.

3.3 La importancia de esta Fase radica en el poder tanto verificar, mejorar e incluso

corregir errores en la ingeniera del proyecto o en los datos fisicoqumicos encontrados que hasta

la esta Fase de simulacin no se los haba hallado. Mediante la simulacin obtenemos datos que

nos ayudan tanto a predecir el xito del proyecto y a la aceptacin del diseo para la

implementacin de este sistema en la refinacin del crudo.

3.4 La toma de decisiones es un factor muy importante pues de las alternativas

presentadas y del estudio cientfico tcnico que se les realice a las mismas, saldr la mejor para


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la ejecucin del proyecto, es importante mencionar que los parmetros que se evaluara cada una

de ellas estn entre otras las siguientes:

La alta eficiencia energtica,

Disminucin de la contaminacin ambiental,

Disminucin del efecto invernadero,

La calidad de petrleo que se va a obtener,

El precio de la refinacin, la tecnologa, el grado API que se tendr, el volumen que se va

poder refinar, entre otras, y sobretodo que cumpla con los objetivos de la misma.

4. OBJETIVOS:

4.1 Diseo de un Reactor Prototipo y Seleccin del catalizador que permita realizar pruebas

referentes al incremento del Grado API, a travs de la tcnica de Hidrotratamiento, mediante la

creacin de un prototipo fsico y un prototipo virtual (simulacin fsico-matemtica).

4.2 Analizar las propiedades y el comportamiento del petrleo para ser inyectado en el reactor

y producir fracciones ms livianas.

Con ayuda del programa computacional GAUSSIAN 03, esperamos simular las principales cadenas

del hidrocarburos presentes en el crudo pesado a las que se quiere procesar, estudiar las energas

de enlace y propiedades termodinmicas y espectroscpicas que arroje el programa y en lo

posible, compararlas con datos medidos experimentalmente. Luego trabajar en la simulacin de

las diferentes reacciones y procesos que tiene lugar dentro del reactor, trabajar en los parmetros

fsicos y qumicos que permita el programa a fin de predecir y optimizar los diferentes procesos a

nivel atmico y molecular.

4.3 Comprobar, mediante el proceso de simulacin fsico-matemtica y pruebas virtuales,

el buen funcionamiento del diseo y la Ingeniera de detalle del reactor de tal manera que pueda

ser un mdulo real de la Refinera del Pacfico.


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El poder de la teora de grupos aplicada a la mecnica cuntica revela ms claramente la anulacin

de algunos elementos matriciales los cuales pueden surgir en la manipulacin de la teora. Se

trabajara con el criterio general para predecir si ciertas integrales o elementos matriciales se

puedan anular.

Debido a que se trabajara con la teora de la simetra aplicada al problema de muchos cuerpos,

entonces se necesitara aplicar la mecnica cuntica a sistemas de n-partculas, esto lo haremos en

el contexto de la segunda cuantizacin en lugar de la funcin de onda, donde adems se necesita

imponer el requerimiento de la simetrizacin para las partculas idnticas. Este principio de

simetrizacin significa que los valores esperados de cualquier observable fsico son inalterables

por el cambio de las marcas de las partculas. En la naturaleza se distinguen dos diferentes

estadsticas:

Bosones: funcin totalmente simtrica con respecto a las marcas de las partculas

Fermiones: funcin totalmente anti simtrica con respecto a las marcas de las partculas

El grupo de simetra que describe a la n-partcula idntica es el llamado grupo simtrico, Sn, que es

el grupo de las n! Biyecciones o permutaciones de {1,2,.......n} a {1,2,........n}

Las ecuaciones de campo que se usaran son:

La ecuacin de Shrdinger que describe la funcin de onda de n-partculas, la ecuacin en

la representacin de Heisenberg en segunda cuantizacin y la ecuacin de Hartree-Fock

que fue inventada para resolver problemas atmicos con muchos electrones.

La ecuacin de Hartree-Fock se obtiene de requerir que el valor esperado de la energa sea

un mnimo con respecto a las variaciones de los orbitales correspondiente a un solo

electrn. Se determinara las diferencias de los niveles de energa de los electrones

atmicos y degeneraciones asociadas a las simetras de los sistemas electrnicos.

Tambin se usara la teora de grupos para obtener propiedades sobre los enlaces entre tomos sin

necesidad de realizar clculos elaborados y en su lugar usar las propiedades de simetras de los

orbitales moleculares para as descubrir las caractersticas de dichos enlaces. Otros usos de la

teora de grupos ser identificar los modos normales de vibracin de las molculas. Esto es un


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clculo clsico, pero los niveles discretos de energa del sistema se obtienen inmediatamente

cuantizando los osciladores desacoplados los cuales constituyen los modos normales. Para

estudiar todo lo antes mencionado se sigue el siguiente orden:

1. Teora bsica de grupos

2. Algunos grupos importantes en qumica y fsica: Grupos de permutaciones grupos

puntuales y especiales.

3. Teora de la representacin

4. Calculo de tablas de caracteres de los grupos puntuales

5. Teora de grupos y mecnica quntica

6. Teora de proyectores y aproximaciones orbitales al enlace qumico

7. Representaciones de los grupos de simetra

8. Segunda cuantizacion de la mecnica cuntica no relativista

9. Mtodo para calcular los modos normales de vibracin de las molculas y vibraciones

moleculares del H2, O2, H2O, Petrleo.


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5.2 Cintica de Reacciones Catalticas

5.2.1 Catlisis heterogneas

Estas involucran el uso de un catalizador en una fase diferente de la de los reactantes tpicos

ejemplos son un catalizador slido con reactantes lquidos o gases. La mayora de reacciones

cataltica heterogneas atraviesan el mismo nmero de etapas:

Uno o ms de los reactantes son adsorbidos en la superficie de catalizador en sitios activos, la

adsorcin se produce cuando una partcula se adhiere a la superficie de una sustancia. No es lo

mismo que la absorcin donde la partcula est dentro de sustancia. Un sitio activo es una parte

de la superficie que es particularmente buena para que molculas se adhieran y reaccionen.

Entre la superficie del catalizador y las molculas reactantes hay algn tipo de interaccin que las

hace ms reactivas. Esto podra involucrar la reaccin con la superficie o un debilitamiento de los

enlaces en las molculas adheridas. La reaccin ocurre. En este punto, ambas molculas

reactantes pueden estar adheridas a la superficie o una puede estar adherida y colisiona con la

otra que se mueve libremente en el gas o lquido. Las molculas producto son desorbidas. La

desorcin simplemente significa que las molculas producto rompen sus enlaces con los sitios

activos. Esto deja un sitio activo disponible para que una nueva molcula de adhiera reaccione.

Un buen catalizador necesita adsorber molculas reactantes lo suficientemente fuerte para que

reaccionen, pero no tan fuerte que las molculas producto queden adheridas permanentemente a

la superficie. Ejemplos de buenos catalizadores son platino y nquel.

La hidrogenacin de enlaces dobles carbn-carbn

El ejemplo ms simple es la reaccin entre etileno e hidrgeno en la presencia de nquel como

catalizador:

Aqu se describe la hidrogenacin de etileno para producir etano. Este tipo de reaccin


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sucede con cualquier compuesto que contiene un doble enlace carbn-carbn. Las molculas de

etileno son adsorbidas en la superficie del nquel. El doble enlace entre

los tomos de carbn se rompe y los electrones son usados para enlazarse con la superficie de

nquel.


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5.2.2 Taza de reaccin

La taza de reaccin para un reactante o producto en una reaccin particular est definida como la

cantidad de producto qumico que es formado o removido (en moles o unidades de masa) por

unidad de tiempo, por unidad de volumen.

En el ejemplo anterior la concentracin de etano est gobernada por una ecuacin de reaccin

k(T ) es el coeficiente de reaccin. Depende de varios factores como temperatura, rea de la

superficie de reaccin o luz irradiada. Los exponentes n' y m' son llamados rdenes y dependen


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del mecanismo de la reaccin. Los coeficientes estequeomtricos y los rdenes de la reaccin son

a menudo iguales, pero solo para reacciones de una etapa.

La ecuacin de reaccin es una ecuacin diferencial y puede ser integrada a fin de obtener un

ecuacin que une las concentraciones de los reactantes o productos con el tiempo.

5.2.3 Reacciones de orden cero

Una reaccin de orden cero tiene una taza que es independiente de la concentracin de

reactantes. Aumentando la concentracin de reactantes no incrementar la taza de reaccin. La

ley de reaccin para una reaccin de orden cero es

donde [A0]representa la concentracin inicial.

5.2.4 Reacciones de primer orden

Estas de particular importancia en este proyecto porque las reacciones que involucran

hidrogenacin pueden ser estudiadas como de primer orden. Una reaccin de primer orden

depende de la concentracin de uno solo de los reactantes. La ley de reaccin es r= k[A], ken una

reaccin de primer orden es una constante que tiene unidades 1/tiempo.

Existen adems reacciones de rdenes superiores.

5.3 Modelizacin de Reactores

La modelizacin de los productos en la reaccin de hidrogenacin de crudo, entre otros, usan

varias reacciones consecutivas agrupando los productos en lumps.


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Si las constantes cinticas para las siguientes reacciones son k1 y k2:

A B C,

Entonces la ecuacin de cambio es:

Si las constantes cinticas para la siguientes reacciones son k1 y k2 :

A B C,

Entonces la ecuacin de cambio es:

Para el reactante A:

Para el reactante B:

Para el reactante C:

Estas ecuaciones diferenciales pueden ser resueltas analticamente (suponiendo que las

concentraciones iniciales de todas la sustancias excepto A son cero):


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5.3.1 Dependencia con la temperatura

Cada coeficiente cintico k (es decir, k1 y k2) tiene una dependencia con la temperatura T, que es

usualmente dada por una ecuacin de Arrhenius:

Ea es la energa de activacin y R es la constante de los gases. Puesto que a temperatura T las

molculas tienen energas dadas por una distribucin de Boltzmann, se puede esperar que el

nmero de colisiones con energa ms grande que Easea proporcional a -E/RT. Los valores de A y

Eadependen de la reaccin.

5.3.2 Para la modelizacin de reacciones de hidrogenacin

Se puede usar la tcnica de lumps donde se considera una particin de las especies

qumicas en pocas clases equivalentes. Estas son los lumps que se consideran posteriormente en

los anlisis como independientes. Existen otras tcnicas ms complejas como mezclas continuas o

eventos individuales. Hay otros modelos que combinan estas dos tcnicas y que dependen de la

disponibilidad de datos experimentales.

Como ejemplo podemos citar el trabajo de S. Snchez donde utilizan un modelo de 5 lumps para

el hidrotratamiento de crudos pesados. Los 5 lumps incluyen residuos, VGO, destilados, nafta y

gases y 10 parmetros cinticos (k1, , k10). Para cada reaccin, una expresin cintica (ri) se

encontr como una funcin de la composicin de los productos (yi) y las constantes cinticas. El

modelo es el siguiente:


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Las tazas de reaccin propuestas son: K{oning

El balance de masa puede ser resuelto por el mtodo Runge-Kutta y si consideramos diferentes

temperaturas las energas de activacin pueden ser determinadas.

UTILIZACION DE LA QUMICA CUANTICA

La modelizacin y simulacin de las molculas de crudo pesado y sus diferentes reacciones en el

proceso de hidrogenacin a fin de subir el gado API sern realizadas mediante el uso de el

programa GAUSSIAN 03.

El Proyecto Diseo de un Reactor Prototipo y Seleccin del catalizador que permita realizar

pruebas referentes al incremento del Grado API tiene una caracterstica interdisciplinaria y tiene

un componente terico y prctico, que consiste en implementar el reactor prototipo en el proceso


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de hidrotratamiento de petrleo crudo, para la obtencin de parmetros de construccin de

futuras refineras.

El Proyecto se desarrollar en cuatro Fases, que son secuenciales y que tienen relacin entre ellas,

para lograr el objetivo planteado:

La Primera Fase.

En sta Fase se recopilar, estudiar y analizar todo el fundamento terico necesario para el

desarrollo del proyecto:

Introduccin.

Descripcin General del Proyecto. Descripcin del Proceso de hidrotratamiento.

Introduccin a teora de Catlisis, Hidrocracking e Hidrogenacin.

La Segunda Fase

En sta Fase se desarrollar el trabajo inicial de investigacin, donde se definir el tipo de crudo a

tratar para conocer la cantidad de olefinas, aromticos y azufre; as como tambin los parmetros

fsicos, qumicos y mecnicos para la implementacin del reactor:

Recoleccin de muestras de crudo pesado y extrapesado del oriente ecuatoriano (campos

Shushufindi, Libertador, entre otros).

Pruebas de Laboratorio.

Caracterizacin del crudo.

Comportamiento del hidrgeno como vector energtico no contaminante.

Seleccin de los parmetros necesarios para el diseo preliminar del reactor.

La Tercera Fase.

En sta Fase se realizar la adquisicin del software para el diseo del reactor prototipo y

simulacin desde un punto de vista de Ingeniera Mecnica y se ajuste a las requerimientos. De

chequeo y verificacin del diseo para tener un estado ptimo.


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Caractersticas de los componentes.

Revisin de software para la simulacin del funcionamiento.

Planos, diagramas de flujo del proceso, especificaciones, manuales operacionales, riesgos

y precauciones (Seguridad Industrial).

Estudio de tipos de alimentacin del hidrgeno.

Pruebas de experimentacin variando parmetros de presin, temperatura, catalizador y

crudo.

Rendimiento del reactor en cuanto a recuperacin de fracciones ligeras y regeneracin

del catalizador.

Costos de Operacin.

Cuarta Fase

En esta Fase se realizar la redaccin del informe final en el cual se expondrn todas las

observaciones tcnicas y econmicas, con las cuales se podrn establecer bajo que condiciones

este proyecto debe ser ejecutado y el reactor construido.

El documento a entregarse para esta ltima Fase constar de lo siguiente:

Evaluacin de la implementacin del reactor prototipo para hidrotratamiento.

Implementacin de un posible software para el control automtico del reactor.

Factibilidad Tcnica.

Factibilidad Econmica.

Conclusiones

Recomendaciones

Quinta Fase

Proceso de Construccin del Reactor, a travs de un proceso de licitacin o de construccin In

House.


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CONCLUSIONES.

La recuperacin primaria puede ser una opcin, incluso para crudos muy pesados, si en el

yacimiento existen condiciones que lo permitan.

La inyeccin de agua y el mantenimiento de presin puede ser aplicable en algunos tipos

de crudos pesados menos viscosos, pero la mayor parte de la recuperacin ocurre con

altos cortes de agua y el incremento en la recuperacin es usualmente marginal en

comparacin con la recuperacin mejorada con vapor.

Las innovaciones tecnolgicas han incrementado las aplicaciones de recuperacin primaria

e inyeccin de agua en yacimientos de crudo pesado.

La aplicacin efectiva de innovaciones tecnolgicas en operaciones de recuperacin

mejorada por inyeccin de vapor provee beneficios econmicos significativos.

El proyecto Diseo de un Reactor Prototipo y Seleccin del catalizador que permitarealizar pruebas referentes al incremento del Grado API, plantea los siguientes puntos

como resultado: Alcanzar estndares altos de productividad y calidad, salvaguardando el

medio ambiente.

Contribuir al desarrollo tecnolgico del pas.

Plantear pruebas de laboratorio que ayuden a obtener parmetros para

futuras refineras o mejoras en ellas.


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BIBLIOGRAFIA.

http://www.patentesonline.com.ve/metodo-para-procesamiento-de-crudos-pesados-

45997.htm.l(16-06-2011, 8:00PM)

http://es.scribd.com/doc/33986985/Crudos-Pesados-y-XP. (16-06-2011, 5:00pm) http://www.definicionabc.com/ciencia/petroleo.php. (16-06-2011, 6:00pm)
http://www.patentesonline.com.ve/metodo-para-procesamiento-de-crudos-pesados-45997.htm.lhttp://www.patentesonline.com.ve/metodo-para-procesamiento-de-crudos-pesados-45997.htm.lhttp://www.patentesonline.com.ve/metodo-para-procesamiento-de-crudos-pesados-45997.htm.lhttp://www.patentesonline.com.ve/metodo-para-procesamiento-de-crudos-pesados-45997.htm.lhttp://www.patentesonline.com.ve/metodo-para-procesamiento-de-crudos-pesados-45997.htm.lhttp://es.scribd.com/doc/33986985/Crudos-Pesados-y-XPhttp://es.scribd.com/doc/33986985/Crudos-Pesados-y-XPhttp://es.scribd.com/doc/33986985/Crudos-Pesados-y-XPhttp://www.patentesonline.com.ve/metodo-para-procesamiento-de-crudos-pesados-45997.htm.lhttp://www.patentesonline.com.ve/metodo-para-procesamiento-de-crudos-pesados-45997.htm.l


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ANEXO

SIMULACION Y PRUEBAS VIRTUALES.

Simulacin es una tcnica numrica para conducir experimentos en una computadora digital.Estos experimentos comprenden ciertos tipos de relaciones matemticas y lgicas, las cuales son

necesarias para describir el comportamiento y la estructura de sistemas complejos del mundo real

a travs de largos periodos de tiempo, la simulacin tambin es el proceso de disear un modelo

de un sistema real y llevar a trmino experiencias con l, con la finalidad de comprender el

comportamiento del sistema o evaluar nuevas estrategias dentro de los lmites impuestos por un

cierto criterio o un conjunto de ellos para el funcionamiento del sistema.

Se utilizar esta herramienta que optimiza recursos y se lo va hacer en las dos reas que

intervienen en el proyecto: la cientfica y la tcnica, por ello dentro de las simulaciones se

establecen dos dominios: el anlisis fisicoqumico y la construccin del reactor.

Como en un proceso fsico-qumico las variables que podemos manipularlas con relativa facilidad

son los valores de presin, temperatura, cantidad de catalizador, tipo de catalizador, etc., es

fundamental encontrar aquellos valores en los que el proceso en el que estamos interesado (el

hidrotratamiento) sea lo ms eficiente posible. Los valores que llevan a la eficiencia sern tomados

para la construccin del reactor, pues en definitiva si el reactor responde a dar las condiciones

fsicas y qumicas ms eficientes el proceso en s ser ptimo.

SIMULACION Y PRUEBAS VIRTUALES EN LA PARTE MECANICA.

Las simulaciones en este mbito estn encaminadas a que arrojen resultados sobre las distintas

variables fsicas y qumicas que determinen el ptimo proceso, en el sentido de que obtengamos

la mayor elevacin del grado API en el crudo.

Se utilizar los anlisis hechos en la simulacin ejecutada en el programa Gaussian de tal forma

que se pueda obtener toda la informacin que colabore con el posterior diseo del reactor. Bajo

los distintos parmetro en los que el reactor funcione existirn distintos resultados en el

hidrotratamiento, es por ello que la simulacin fsico qumica determinar las condiciones

tcnicas bajo las que debe ser construido el reactor.


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Se llevar a cabo el anlisis de los datos que se obtengan de las pruebas virtuales buscando los

valores tales como condiciones termodinmicas que ofrezcan la mejor decisin para la parte

tcnica.

Que en el caso para la simulacin del reactor es necesario conocer parmetros como la cintica de

la reaccin para determinadas condiciones operativas como son presin, temperaturas, velocidad

de reaccin de los componentes, tiempo de permanencia y flujo promedio as como tambin; las

propiedades caractersticas del crudo pesado a mejorar con la inclusin del hidrogeno sometido a

altas presiones por el proceso conocido como hidrogenacin en la cual tambin actan

catalizadores seleccionados donde las pruebas virtuales ayudan a verificar el comportamiento del

diseo propuesto y que las condiciones a verificar satisfagan los objetivos propuestos es as que se

verificara que la reaccin en Fases como en la entrada al reactor de la mezcla crudo hidrogeno y

que seguidamente se realiza las pruebas virtuales de las camas de catalizadores para verificar la

hidro-esmetalizacin (HDM), hidro-desnitrogenizacin (HDN), hidro-desulfurizacin (HDS),

procesos que mejoran la calidad del petrleo crudo inicial. Para estos procesos se necesita un

control estricto y por medio de las pruebas virtuales se llega a las condiciones semejantes a las

reales en donde podremos arrojar valores cambiando a condiciones extremas y optimizando el

diseo del reactor hasta su proceso final, para esto tendremos la ayuda de software ALGOR;

constituye un conjunto de herramientas software en un variado campo del anlisis mecnico o

estructural, basado en el Mtodo de los Elementos Finitos , entre sus principales caractersticas

son:

Anlisis esttico y dinmico lineal, Anlisis multifenmeno que ofrece posibilidades de anlisis

trmico, de fluidos y electroesttico que pueden ejecutarse por separado o en combinacin con

otro tipo de anlisis, de forma que es posible analizar el efecto combinado de varios fenmenos,

simulacin de eventos mecnicos basado en la fsica del slido flexible. Simultneamente puede

reproducir movimiento y flexin para eventos lineales o no lineales, en los que estn incluidos

complejos ensamblajes mecnicos. Se pueden visualizar las tensiones en todo momento del

evento.

La teora de toma de decisiones dispone de muchos caminos, mtodos, modelos y conceptos que

podran ser adaptados al realizar una revisin pormenorizada de los problemas a ser resueltos.

Para poder llegar a una decisin es necesario evaluar las alternativas de acuerdo a los resultados


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previstos. Si slo existiera una posible solucin, esta ser evaluada frente a una alternativa de no

hacer nada.

La caracterstica general de los mtodos tanto lineales como multicriterios es que se trata de

aproximaciones a priori, que permiten a quien debe tomar la decisin organizar la informacin

disponible y evaluar los elementos que le permitan mejorar el proceso de toma de decisin. Los

mtodos ms elementales son aquellos que se centran en la ponderacin de un objetivo. En

general, se trata de mtodos lineales como el anlisis costo-beneficio. El inters que despiertan en

el estudio de las decisiones pblicas es muy limitado ya que la naturaleza de los problemas

pblicos, es altamente compleja. Un modelo lineal resulta poco funcional porque est plagado de

elementos restrictivos. Las restricciones son las tpicas de cualquier regresin lineal. Se dar B slo

si X se mantiene constante. Si se registra una ligera variacin en el modelo, este se torna

inconsistente. Hay una serie de mtodos que ayudan en la toma de decisiones y que se adaptan

mejor a las necesidades de organismos pblicos y sus objetivos. Estos varan en funcin de la

unidad de medida (dinero, tiempo, impacto social, contaminacin, salud, bienestar, equilibrios

polticos) que se quiera considerar.

Si el objetivo es, por ejemplo, el anlisis de la productividad de una empresa pblica y la forma en

que se reparten sus excedentes, se puede utilizar el mtodo Anlisis de excedentes de la

productividad. ste analiza la productividad de una organizacin y la forma como se distribuye

entre los grupos vinculados al servicio. Este tipo de mtodo se limita a introducir el criterio de

rentabilidad combinado con la mejor asignacin de recursos econmicos y materiales.

Existen otros mtodos como el del balance social que tiene como objetivo evaluar el impacto

social al interior y al exterior de la actividad del organismo pblico. Su utilidad estriba en que

incorpora a los balances estrictamente contables otros elementos como la capacitacin, las

actividades culturales, el tratamiento de recursos estratgicos o no renovables, la incidencia sobre

la vida y la salud de la poblacin cercana y el medio ambiente, su instalacin en zonas afectadas

por desempleo o regiones de desarrollo prioritario por razones sociales o estratgicas, o

finalmente porque tengan un efecto multiplicador. Este conjunto de indicadores permite abrir el

nmero de parmetros considerados para evaluar el impacto de una poltica.


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Los mtodos llamados multicriterio vienen a cubrir algunas de las omisiones de los mtodos

basados en un solo criterio. Los principales rasgos de estas aproximaciones a la toma de decisin

son:

Se trata de aproximaciones a priori.

Consideran objetivos mltiples

Jerarquizan y ponderan de manera diferenciada las alternativas.

Minimizan los costos.

Maximizan los impactos positivos que se quieran perseguir.

Se atribuye a cada variable una puntuacin especial en escala predeterminada.

No se califican por criterio nico, consideran el promedio o los requisitos bsicos que

debe satisfacer el curso de accin que se elija. Se establecen candados de proteccin a un elemento minoritario.

La seleccin se hace a travs de un clculo satisfactorio de condiciones mnimas que

arrojan resultados razonables (no existe ptimo). En trminos generales, este tipo de

mtodo distingue entre propuestas aceptables y no aceptables.

Mtodo ELECTRA

Uno de los mtodos multicriterio ms difundidos es el llamado ELECTRA. Se trata de un mtodo

cientfico cuya finalidad es facilitar la seleccin de un objeto. Cuando los criterios o puntos de vista

que deben determinar esa seleccin son mltiples, no agregables y, an llegado el caso,

desprovistos de mtrica. Dicho con otras palabras, ELECTRA es un mtodo que permite tratar de

manera simultnea varios elementos sin perder la integridad de cada uno de ellos. Permite

jerarquizar los cursos de accin posibles y seleccionar a los que renen los criterios de

aceptabilidad. Es un mtodo basado en la ponderacin y agregacin de valores otorgados a cada

uno de los criterios. Para ello, se desarrolla un indicador de concordancia y otro de discordancia,que sern los que finalmente aclaren si una alternativa satisface o no los criterios de aceptabilidad.

ELECTRA es especialmente til en contextos en los cuales las diferencias entre las alternativas no

sean transparentes a simple vista. ELECTRA nos permitir determinar qu distracciones son

aceptables y cules no, de acuerdo con el criterio de ponderacin preestablecido.


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La utilizacin de mtodos computacionales en la modelizacin del crudo pesado, as como la

simulacin de las reacciones y procesos fsico-qumicos que involucran el rompimiento de las

molculas pesadas del crudo por hidrotratamiento, previa la construccin del reactor reducir

costos y tiempo en la investigacin y desarrollo del proyecto, mediante la prediccin de resultados

y optimizacin de parmetros obtenidos en los modelos virtuales.

Mediante la implementacin del proceso de Hidrotratamiento genera una alternativa rentable,

eficiente y viable desde el punto de vista ambiental y econmico para la refinacin de crudos

pesados y extra-pesados al eliminar el azufre, aumentando el grado API y disminuyendo el

contenido de aromticos, mejorando las condiciones operacionales del proceso de refinacin,

aumenta la calidad del crudo y cumpliendo con las legislaciones ambientales vigentes.

Beneficios

Los beneficios de la Fase de simulacin y pruebas virtuales son considerables si analizamos que

podemos tener datos en tiempo real y a bajo costo de todo el proceso que se llevara a cabo en la

realidad. Sin esta Fase, la mayora de los errores en el diseo o en los clculos fsico-qumicos

tendran que ser reparados a la par con la construccin del reactor lo que evidentemente implica

un aumento considerable en el costo del proyecto.

Con el proceso de toma de decisiones ELECTRA, a la vez que consideramos la importancia de la

optimizacin de recursos (maximizar utilidad, minimizar costo y riesgo), tomamos en cuenta varios

factores adicionales que conllevan la implementacin de este proyecto.

Cronograma

A Continuacin se detallan las diferentes actividades que sern desarrolladas por cada

uno de los subgrupos para cumplir con los objetivos propuestos.

Resultados Esperados

Por medio de la modelizacin molecular de nuestro crudo queremos encontrar su estructura as

como las energas de enlace especialmente de las regiones que se espera se rompa con el


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hidrotratamiento, y la informacin termodinmica. Simulando las reacciones y procesos fisico-

quimicos queremos optimizar el proceso rompimiento de los enlaces con las molculas pesadas y

eliminacin de residuos como azufre, modificando parmetros externos de presin y temperatura

o incluso probando la efectividad de diferentes catalizadores.

Mtodo de hidrotratar y beneficiar el petrleo crudo pesado durante la produccin

El petrleo crudo pesado que contiene el mnimo de 1% por peso de agua es sometido a

hidrotratamiento debido al cual esto es beneficiado mientras se realiza su produccin en el fondo

del barreno del pozo de produccin. Durante la produccin el petrleo crudo pesado que contiene

agua es sometido a la accin de energa snica de frecuencia baja de 400hz hasta 10hz en fondo

del barreno en presencia de un catalizador de hidrogenacin metlica que provoca reaccin del

agua que se encuentra en el petrleo crudo y en forma de hidrogeno el cual luego hidrotrata y

beneficia el petrleo crudo durante su produccin. En otras condiciones, cuando el petrleo crudo

pesado no contiene agua, el hidrogeno puede ser formado in-situ poniendo en contacto el

petrleo crudo pesado con un compuesto qumico que contiene aluminio, hidracina y acido

frmico que en presencia de un catalizador de hidrogenacin metlica y de energa snica

provocan la reaccin del compuesto qumico y se forma el hidrogeno el cual luego hidrotrata el

petrleo crudo pesado durante la produccin

Mtodo para la preparacin de un catalizador para el hidrotratamiento de residuos y crudos

pesados

La presente invencin se refiere a mtodo para la preparacin de un catalizador para el

hidrotratamiento de residuos y crudos pesados, caracterizado porque comprende los pasos de:

obtener un material de soporte refractario elegido del grupo consistente de sillico, almina y sus

mezclas, extruir el material de soporte en grnulos, impregnar los grnulos extruidos con una

solucin que contiene un compuesto hidrogenador o un precursor del mismo a manera de formar

estructuras de catalizador; dicho compuesto hidrogenador o precursor del mismo tiene un

componente metlico seleccionado del grupo VIB de la Tabla Peridica, los grnulos extruidos

tienen, antes de la impregnacin sitios de absorcin qumica que absorben irreversiblemente al


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compuesto hidrogenador, los grnulos extruidos tienen un volumen de poro de aproximadamente

0.5 a 1.2 cm cbico/g, y aproximadamente de 40 a 80 por ciento en volumen de poros estando

constituidos de poros que tienen dimetros mayores de 300 Angstroms, dichos poros tienen

dimetros de acuerdo con la siguiente distribucin porcentual aproximada; 30 a 35 por ciento de

poros mayor que 100 Angstroms; 5 a 10 por ciento de pros de 300 a 100 Angstroms, 6 a 11 por

ciento de pros de 150 a 300 Angstroms, 10 a 12 por ciento de poros de 90 a 150 Angstroms, 30 a

40 por ciento de poros de 60 a 90 Angstroms, 1 a 7 por ciento de poros de 30 a 60 Angstroms,

dichos grnulos extruidos tienen una densidad real mayor de 6 gr/cm. cbico lavar las estructuras

de catalizador, calcinar las estructuras de catalizador en una corriente de aire caliente cuya

temperatura vara de 400 a 600 grados C y cuya tasa de flujo es de 40-100 ml/hora g de

catalizador) durante un periodo de entre 1 a 24 horas; y compuesto que contiene azufre

seleccionado de entre los siguientes compuestos, azufre elemental mercaptanos, tiofeno y sulfuro

de hidrgeno, dicha sulfuracin tomando lugar a una temperatura entre 200 a 400 grados C.

crudo_pesado

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