Análisis de Ciclo de Vida en la refinería “Sergio Soto ...

Pensamiento

Facultad Química-Farmacia

Departamento Ingeniería Química

Análisis de Ciclo de Vida en la refinería “Sergio

Soto” del municipio Cabaiguán, provincia Sancti

Spíritus.

Autora: Claudia Rodríguez Consuegra.

Tutora: Dra. Elena Rosa Domínguez.

Consultantes: Liliana Pérez León

Asneyda Madrigal Castro

Miguel Angel Rodríguez Ravelo

2012

Pensamiento

El Análisis del ciclo de vida se está perfilando como la mejor herramienta de gestión

ambiental, capaz de cuantificar cualquier producto, proceso o servicio de forma global, y

planificar estrategias ambientales a medio y largo plazo.

Quark

Dedicatoria

Dedico este proyecto, con todo el amor que merecen:

A mami, por el infinito amor que me brinda, por tantos desvelos, por todos los sacrificios,

preocupación, por haberme educado y mostrado el camino correcto, porque la amo.

A papi, por esa inmensa confianza que ha depositado siempre en mí, por brindarme su

sabiduría, por su comprensión, y porque igualmente lo amo mucho.

A mis hermanas Ale y Adri, por sus sonrisas, por su amor, por esas ganas de verme

llegar a casa, por recibirme siempre con besos y abrazos, por desear seguir mis pasos.

Las quiero mucho mis niñas, lo tienen todo para salir victoriosas en sus estudios y en sus

vidas, ojalá esto les sirva de guía para el largo camino que les queda por recorrer.

A mis abuelos Esperanza, Noel y Emperatriz porque sé que están igual de felices que yo

por haber logrado escalar el primer peldaño en el mundo del saber.

A mi abuelo Orlando, que de estar presente se sentiría muy orgulloso de mí (…), a quien

llevaré en mi alma y en mi corazón la vida entera… que en paz descanse.

A Raúl, por el apoyo que me ha brindado en todo momento, por darme su fuerza, su

amor y su confianza en esta etapa de mi vida. De igual forma a su familia que ya

también es mi familia.

A Lily por haber sido el hada madrina que cayó del cielo cuando esta Cenicienta ya

pensaba no ir al baile.

A Neya porque considero que ha sido una maestra de la vida para mí.

A Ramón porque ha sido un buen ejemplo a seguir para mi desde que entró en mi vida.

Este trabajo es para ustedes.

Agradecimientos

A mis padres por su apoyo, cariño y constante preocupación hacia mí durante

todos estos años, facilitando así que hoy se haga realidad este sueño.

A mi familia por su apoyo incondicional y por estar siempre.

A Raúl por el amor que me brinda cada día, porque sé que siempre está ahí,

dispuesto a ayudarme en lo que yo le pida.

A Lily porque sin ella este proyecto no estaría terminado hoy.

A Neya por darme una mano cada vez que la necesité.

A mi tutora Elena, por brindarme todo el tiempo y el apoyo necesario en la

realización de este trabajo, por su sabiduría, su dedicación y por su carácter

que inspira confianza.

A mis amigas y hermanas de grupo Lianet, Dayana y Yeni por los momentos

compartidos, las alegrías y las tristezas, por saber que aunque estemos lejos

siempre las tendré presente, las quiero mucho.

A mis compañeros y amigos de grupo Oscar, Adriel, Osdeny, Eduardo,

Raykel, El tigre, Pedro y Jorgito por ser tan alegres y tan buenos compañeros,

en fin por ese carácter que los caracteriza y los hace únicos, sigan así.

A todos, muchas gracias.

Resumen

El presente trabajo tiene como objetivo realizar un Análisis de Ciclo de Vida (ACV) en el

proceso de refinación de petróleo en la Refinería ¨Sergio Soto¨ de Cabaiguán, en la provincia

de Sancti Spíritus para obtener los inventarios del ciclo de vida de la planta y determinar los

productos y las etapas que mayor impacto tienen sobre la salud humana el medio ambiente y

los recursos. La aplicación de la metodología del ACV se realiza sobre la base de los

requisitos establecidos por la Norma NC ISO 14040:2006 y se utiliza el software Sima Pro 7.1

empleando el método del Eco-indicador 99. Los resultados muestran que la metodología

utilizada constituye una herramienta valiosa para evaluar el desempeño ambiental de la

refinación de petróleo y se comprueba que la producción por hora en la refinería tiene un

impacto al medioambiente considerable, puesto que la categoría más afectada es la de

respiración de inorgánicos, debido a las emisiones al aire producto del proceso de producción.

Por otro lado se demostró que las categorías de menor impacto son la carcinogénesis,

radiación, respiración de orgánicos, cambio climático, minerales y uso de suelos. Para la

disminución del impacto ambiental se proponen dos medidas como lo son la creación de una

planta de tratamiento de residuales gaseosos para tratar el hidrosulfuro de sodio y otra planta

de tratamiento de residuales líquidos. Finalmente se realiza un estudio del comportamiento de

la refinería en una hora de producción teniendo en cuenta la puesta en marcha de las plantas

propuestas y se arriba a resultados satisfactorios, pues los impactos tienen una disminución

notable quedando solo una categoría con igual afectación que es la de combustible fósil debido

a la extracción de crudo, en la respiración de inorgánicos que tenía un impacto

extremadamente se logra una reducción casi total del mismo.

Abstract

The present work has as objective to carry out an Analysis of Cycle of Life (ACV) in the process

of refinement of petroleum in the Refinery ¨Sergio Soto¨ of Cabaiguán, in the county of Sancti

Spíritus to obtain the inventories of the cycle of life of the plant and to determine the products

and the stages that bigger impact has about the human health the environment and the

resources. The application of the methodology of the ACV is carried out on the base of the

requirements settled down by the Norma NC ISO 14040:2006 and the software Sima Pro is

used 7.1 using the method of the Echo-indicator 99. The results show that the used

methodology constitutes a valuable tool to evaluate the environmental acting of the refinement

of petroleum and he is proven that the production per hour in the refinery has an impact to the

considerable ecosystem, since the affected category is that of breathing of inorganic, due to the

emissions to the air product of the production process. On the other hand it was demonstrated

that the categories of smaller impact are the carcinogens, radiation, breathing of organic, I

change climatic, minerals and use of floors. For the decrease of the environmental impact they

intend two measures as they are it the creation of a treatment plant of residual gassy to treat the

hidrosulfuro of sodium and another plant of treatment of residual liquids. Finally he is carried out

a study of the behavior of the refinery in a hour of production keeping in mind the setting in

march of the proposed plants and you arrives to satisfactory results, because the impacts have

a remarkable decrease being alone a category with same affectation that is that of fossil fuel

due to the extraction of raw, in the breathing of inorganic that had an impact extremely an

almost total reduction of the same one it is achieved.

Tabla de Contenido

Contenido Introducción ................................................................................................................................1

Capítulo 1: Marco teórico y referencial de la investigación. .........................................................4

1.1 Análisis de ciclo de vida (ACV). .........................................................................................4

1.1.1 Antecedentes del Análisis de Ciclo de Vida.................................................................4

1.1.2 Definición del Análisis de Ciclo de Vida. ......................................................................5

1.1.3 Esencia de la metodología del ACV. ...........................................................................9

1.1.4 Eco-Indicadores del ACV. .........................................................................................15

1.2 Refinación de petróleo. ....................................................................................................17

1.2.1 Características del petróleo. ......................................................................................17

1.2.2 Preparación del petróleo crudo cubano para su refinación. .......................................17

1.2.3 Principales usos del petróleo.....................................................................................18

1.2.4 Principales aspectos ambientales en la refinación de petróleo. .................................19

1.2.5 Análisis de Ciclo de Vida en la refinación de petróleo. ..............................................21

1.3 Conclusiones parciales: ...................................................................................................23

Capítulo 2: Análisis del Inventario de Ciclo de Vida (AICV). ......................................................24

2.1 Aplicación de la metodología de Análisis del Ciclo de Vida..............................................24

2.1.1 Definición de Objetivo y alcance. ..............................................................................24

2.1.2 Inventario de Ciclo de Vida. .....................................................................................44

Parámetro .............................................................................................................................59

Unidades ...............................................................................................................................59

Plomo .......................................................................................................................................60

2.1.3 Conformación del inventario. .....................................................................................61


Tabla de Contenido

Capítulo 3: Evaluación del impacto de Ciclo de Vida (EICV). ....................................................65

3.1 Introducción. ....................................................................................................................65

3.2 Análisis del impacto para los productos que se obtienen mediante el proceso de

refinación. ..............................................................................................................................66

3.3 Análisis de la producción de la refinería “Sergio Soto”de Cabaiguán. ..............................69

3.3 Medidas propuestas para contrarrestar los resultados del Análisis de Ciclo de Vida. ......73

3.4 Análisis de Ciclo de Vida comparativo después de tomadas las medidas. .......................83


Conclusiones Generales ...........................................................................................................87

Recomendaciones ....................................................................................................................88

Bibliografía ................................................................................................................................89

Anexos ......................................................................................................................................92

Introducción

1

Introducción

El Petróleo es un líquido oleoso bituminoso de origen natural compuesto por diferentes

sustancias orgánicas. También recibe los nombres de petróleo crudo, crudo petrolífero o

simplemente “crudo”. Se encuentra en grandes cantidades bajo la superficie terrestre y se

emplea como combustible y materia prima para la industria química. Las sociedades

industriales modernas lo utilizan sobre todo para lograr un grado de movilidad por tierra, mar y

aire impensable hace sólo 100 años. Además, el petróleo y sus derivados se emplean para

fabricar medicinas, fertilizantes, productos alimenticios, objetos de plástico, materiales de

construcción, pinturas y textiles, y para generar electricidad.

Este es uno de los recursos naturales de mayor importancia y constituye una de las principales

fuentes de obtención de combustibles y materias primas para la industria química, está dotado

de una serie de propiedades químicas complementadas por otras físicas, las cuales permiten

que se utilice ventajosamente en aplicaciones técnicas e industriales muy versátiles y de

primera magnitud.

En su origen, una refinería era una simple destilería de petróleo crudo, o sea, de separación

física de las distintas fracciones por medio del calor. En la actualidad, sin embargo, alrededor

del 85% de los productos terminados resultan de cambios químicos.

La Refinería “Sergio Soto” de Cabaiguán, por su parte, es un consolidado donde se atiende la

refinación, distribución de combustibles, lubricantes y el transporte, unificación que se efectuó

en 1989. En ella se produce nafta, queroseno, diesel, fuel-oil, materia prima para el craquing

catalítico, corte lubricante y asfalto. Estos productos son obtenidos por medio de la destilación,

la cual permite la separación por fraccionamiento de los componentes de la mezcla en función

de sus temperaturas de ebullición, aprovechando la diferencia de volatilidad presente en la

misma. Además ésta funciona como distribuidora efectuando la distribución mayorista y

minorista de los combustibles, lubricantes y el G.L.P. lo que la diferencia del resto del país.

Los productos que son obtenidos de la refinación son empleados por la población y por

importantes esferas de la economía. La nafta se usa para el limpiado de piezas, motores, etc.

El queroseno se utiliza como combustible doméstico. El diesel es ampliamente utilizado como

combustible en el transporte pesado en maquinarias agrícolas y en algunas calderas de vapor.

El fuel-oil es usado en la combustión de hornos y calderas.

Introducción

2

Durante el proceso de refinación del petróleo se generan vertimientos de sustancias que

provocan graves problemas medioambientales, debido a que en la unidad de destilación al

vacío se generan compuestos aromáticos y nafténicos, dihidrógeno, sulfuro de hidrógeno y

dióxido de azufre, causando este proceso que se produzca un craqueo térmico ligero que

genera gases, hidrocarburos volátiles además, olores desagradables y toxicidad siendo la

causa originaria de enfermedades respiratorias y del agravamiento de las personas que

padecen esta enfermedad.

La refinería en sus orígenes se construyó en las afueras de la zona residencial del poblado de

Cabaiguán, con el desarrollo urbanístico e industrial hoy se localiza dentro de la zona

residencial, las viviendas más cercanas solo distan de ésta 20 ó 30 m, de aquí que las

emanaciones gaseosas que se generan no solo afectan a los trabajadores sino a una

importante masa poblacional lo que ha originado quejas de la población y multas a la entidad

por la contaminación del medio aire, así como la intervención del Ministerio de Salud Pública y

el gobierno con el objetivo de convocar a la empresa a la solución de estos problemas.

Una posible solución a estos problemas podría ser la realización del Análisis de Ciclo de Vida

pues el mismo es una herramienta que identifica el impacto ambiental de la producción y

comercialización de una cadena productiva.

Este Análisis permite evaluar el impacto ambiental de un proceso o producto considerando

todas las etapas que intervienen desde su producción hasta su eliminación, desde la extracción

de los recursos hasta la distribución del producto ya elaborado o el tratamiento de los desechos

derivados. Esto implica identificar y cuantificar la energía, los materiales usados y los

desechos liberados al medioambiente en cada etapa del ciclo de vida de un producto. De este

modo se evalúa el impacto ambiental generado y se hallan las opciones de mejora.

A pesar de los beneficios que trae consigo el a Análisis de Ciclo de Vida de un proceso o

producto, la refinería Sergio Soto no cuenta con inventarios de Ciclo de Vida en el proceso de

refinación de petróleo que permitan aplicar esta herramienta y determinar las etapas que más

impactan sobre el medio ambiente.

Por tanto, teniendo en cuenta lo anterior se formula el siguiente problema científico.

Problema científico:

Introducción

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¿Cuáles son los impactos medioambientales que trae consigo el proceso de refinación de

petróleo de la refinería Sergio Soto ubicada en el municipio de Cabaiguán en la provincia Sancti

Spíritus?

Hipótesis:

Si se realiza un Análisis de Ciclo de Vida en el proceso productivo de refinación de petróleo en

la Refinería “Sergio Soto” de Cabaiguán en la provincia de Sancti Spíritus se puede determinar

las etapas y productos que mayor impacto tienen sobre la salud humana y el ecosistema,

favoreciéndose el proceso de toma de decisiones para obtener un proceso más limpio.

Objetivo general:

Determinar los impactos ambientales asociados al proceso productivo de refinación de petróleo

en la Refinería “Sergio Soto” de Cabaiguán en la provincia de Sancti Spíritus mediante el

Análisis de Ciclo de Vida.

Objetivos específicos:

Definir de acuerdo a las características del proceso el objetivo y alcance del estudio.

Desarrollar balances de masa y energía para obtener los inventarios primarios del

proceso.

Desarrollar el inventario para el Análisis de Ciclo de Vida del proceso productivo.

Evaluar el impacto ambiental del proceso usando la metodología del ACV y auxiliándose

del software Sima Pro 7.1.

Proponer medidas de soluciones más limpias de acuerdo a resultados obtenidos.

Capítulo I: Marco teórico y referencial de la investigación.

4

Capítulo 1: Marco teórico y referencial de la investigación.

1.1 Análisis de ciclo de vida (ACV).

La progresiva constatación de que todas las actividades desarrolladas en el seno de una

empresa producen impactos en el medio ambiente, conlleva a la necesidad de analizar en

detalle cómo reducir el impacto de sus productos, no sólo en su producción o en su eliminación,

sino en todas y cada una de las fases por las que el producto pasa (Conesa, 1995).

El creciente interés por la importancia de la protección ambiental y la posible significación

ambiental de un sistema producto han dado lugar a una mayor atención al desarrollo de

métodos para comprender mejor dicha significación. (ISO/TR 14047:2003).

Además de lo antes expuesto también se encuentran las perturbaciones ambientales de origen

humano que se evidencian en los niveles de contaminación actuales de aire y agua así como

en los niveles de generación de residuos que se han alcanzado, que han llevado a la sociedad

y las industrias a realizar un proceso reflexivo sobre la sostenibilidad del hombre y de la

naturaleza bajo las condiciones actuales de los sistemas productivos. Se ha manifestado una

gran preocupación por la preservación de las generaciones futuras y la forma en que la

interacción actual de los diferentes actores de la sociedad permitirá o no su supervivencia en el

largo plazo. La visión de la contaminación como un hecho puntual de afectación ambiental solo

constituye una porción de los retos de la sociedad para preservar la naturaleza. Se hace

necesario tener en cuenta el aprovechamiento adecuado de los recursos, el empleo de

tecnologías limpias, el uso del bien por parte del consumidor y su disposición una vez ha

finalizado su ciclo de vida útil. La visión sistémica del producto, de los procesos, de la

organización y del consumidor permitirá a los actores de la sociedad tomar acciones eficaces

para la protección de los ecosistemas (Fúquene y Córdoba, 2007).

De esta forma comienza a destacarse el Análisis de Ciclo de vida como una herramienta de

producción más limpia.

1.1.1 Antecedentes del Análisis de Ciclo de Vida.

Los primeros estudios de Análisis de Ciclo de Vida datan de los años „60 y „70. Inicialmente, se

limitó a simples balances de materiales y energía a lo largo del proceso. Dada la relación entre el

consumo energético, de recursos materiales y las emisiones de residuos, no fue difícil evolucionar


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hacia el ACV actual. El primer ACV fue comisionado por la Coca Cola en 1969, para evaluar

diferentes tipos de envases desde el punto de vista del consumo de recursos y generación de

residuos. (INNOVA, 1997; Zaror, 2000).

En los años 60´s los primeros trabajos se enfocaban en la demanda de energía en los sistemas

productivos. Esta clase de estudios relacionados con la energía recibió mayor atención a partir

de la crisis energética en los años 70. El término utilizado fue “Análisis de Perfil Ambiental y de

Recursos”. Los primeros estudios de comparación ecológica de productos, que en ese

entonces eran llamados ecobalance (1974, Suiza), se llevaron a cabo en Europa. Estos

estudios presentaban una metodología que evaluaba las ventajas y desventajas de los

diferentes sistemas de empaque. (Alonso, 2009).

En los últimos años de la década de los ochenta, el concepto de la “administración del ciclo de

vida” llegó a convertirse en un tema estrella, era preciso obtener una herramienta fiable, con la

capacidad para evitar problemas derivados de percepciones subjetivas. Surge así el “Análisis

del Ciclo de Vida” (ACV), que en general se puede definir como: “una aproximación por parte

de la administración de la empresa para reducir el impacto de un producto, paquete o actividad

sobre la salud humana y el medio ambiente. (Henn y Fava, 1994); (Denberg van, 1995).

Los primeros casos de ACV desarrollados en Alemania, datan de 1984/85, y fueron

establecidos para envases de bebidas y papel higiénico. En la segunda mitad de los años 80, el

ACV se había convertido en una herramienta competitiva muy usada en las áreas de

producción y mercadeo. (Companioni, 2009).

El primer taller de metodología de ACV fue iniciado por la Sociedad de Química y Toxicología

Ambiental (SETAC) en Vermont (1990), tomó además la iniciativa para establecer reglas para

el ACV aprobadas internacionalmente y de esta forma se creó el “código de práctica” en 1993

en Sessimbra (Portugal) y en mayo de 1997, el grupo 5 del comité técnico ISO/TC 207 pasó la

norma ISO14040: Análisis del Ciclo de Vida, Principios y Aplicaciones, la cual fue aprobada por

60 países. El ACV es ahora la herramienta de análisis ambiental más utilizada que posee un

estándar internacional. (Companioni, 2009).

1.1.2 Definición del Análisis de Ciclo de Vida.

El Análisis del Ciclo de Vida (ACV) es una herramienta que permite evaluar los impactos

ambientales de productos o servicios de una forma global porque considera todas las etapas


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del ciclo de vida, desde la extracción de las materias primas hasta su disposición final y todos

los vectores involucrados.

El ACV es una técnica para determinar los aspectos ambientales e impactos potenciales

asociados con un producto: compilando un inventario de las entradas y salidas relevantes del

sistema; evaluando los impactos ambientales potenciales asociados a esas entradas y salidas,

e interpretando los resultados de las fases de inventario e impacto en relación con los objetivos

del estudio. ISO 14040 (ISO, 1997).

El ACV es una herramienta de evaluación de impacto ambiental asociado a un producto o

proceso. Comprende etapas que van desde la retirada de materia prima (cuna) hasta la

disposición del producto final después su uso (tumba). Incluye las fases de extracción,

procesamiento de la materia prima, transporte, distribución, uso, reúso, mantenimiento,

reciclaje y disposición final (Ferreira, 2001).

El ACV de un producto es una metodología que intenta identificar, cuantificar y caracterizar los

diferentes impactos ambientales potenciales, asociados a cada una de las etapas del ciclo de

vida de un producto. Básicamente, se enfoca al rediseño de productos bajo el criterio de que

los recursos energéticos y materias primas no son ilimitados y que, normalmente, se utilizan

más rápido de cómo se reemplazan o como surgen nuevas alternativas. Por tal motivo, la

conservación de recursos privilegia la reducción de la cantidad de residuos generados (a través

del producto), pero ya que éstos se seguirán produciendo, el ACV plantea manejar los

residuos en una forma sustentable – desde el punto de vista ambiental-minimizando todos los

impactos asociados con el sistema de manejo (Fórum Ambiental, 2003).

Beneficios para el cliente:

Obtención de la mejor relación entre el beneficio que genera un producto o proceso y su

costo ambiental y energético, respecto al tiempo.

Disminución de los costos y mejora de la imagen pública por elaborar productos y

utilizar procesos amigables con el ambiente, que consuman menos recursos materiales

o energéticos y que tengan una gran parte de componentes reciclados y reutilizados.

Permite que el proceso sea evaluado y las emisiones a los distintos medios sean

consideradas no solamente en los Centros de trabajo en donde se produce, sino

considerando toda la ruta que siguen las materias primas, y los procesos que


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intervienen en su manufactura, lo que permite identificar los procesos o actividades que

generan mayores impactos y priorizar estrategias para minimizarlos.

Detección de oportunidades de mejora de productos y procesos, como son: la

utilización de materiales que impacten menos al ambiente, necesidades de tratamientos

previos o posteriores, etc. para su diseño.

Promoción y manejo de estrategias globales de grupos de cooperación entre varias

industrias o procesos que incidan en un mismo ciclo.

Además el cliente puede comparar los indicadores obtenidos con los de otras empresas

que produzcan el mismo bien nacional o internacional, lo que se conoce como

Benchmarking o mejores prácticas internacionales.

Para el desarrollo de productos o tecnologías se pueden obtener indicadores de la

producción de un mismo bien a partir de conjuntos distintos de operaciones y procesos

unitarios, lo que a su vez permite seleccionar la ruta más limpia y sustentable.

Permite seguir un proceso con indicadores a lo largo de toda la ruta de producción

interna o externa Cuantifica un indicador agregado para el producto o proceso basado

en los distintos comportamientos ambientales y sociales.

Propone estrategias y establece prioridades para minimizar las emisiones a la

atmósfera, agua y suelo, y los impactos sociales en los que se priorice la aplicación de

controles en las etapas que tienen mayor incidencia, convirtiéndolo en una herramienta

idónea para alcanzar un desarrollo sustentable.

Identifica aquellas partes del proceso en las que se produce mayor impacto ambiental o

social.

Promueve la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero.

Alinea los procesos del cliente con Normas internacionales ISO 14040.

Mejora la imagen del cliente ya que es posible elegir el camino de producción del

producto o proceso más sustentable.

Proporcionar herramientas para la toma de decisiones para la adquisición, asimilación,

adaptación y mejora de tecnologías que reduzcan los impactos ambientales y sociales.


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Figura 1.1 Sistemas de producción de ACV. Fuente: Norma ISO 14040:2006.

Características fundamentales de un ACV, según la norma (ISO 14040:2006).

• Considera el ciclo de vida completo de un producto, desde la extracción de materia prima y

adquisición de la energía, producción y manufactura, hasta el uso, tratamiento al final de vida y

disposición final.

• Permite identificar la carga ambiental potencial dentro de las etapas de ciclo de vida, o

procesos individuales, con el fin de poder evitarla.

• Consigna los aspectos e impactos ambientales de un sistema de producción. Los aspectos e

impactos económicos y sociales están fuera del alcance del ACV.

• Es una aproximación relativa, que está estructurada alrededor de la unidad funcional. Esta

unidad funcional define lo que se estudia. Todos los análisis subsecuentes son relativos a esa

unidad funcional.

• Es una técnica iterativa. Las fases individuales de un ACV usan resultados de otras etapas, la

aproximación iterativa dentro y entre las fases contribuye a la comprensión y consistencia del

estudio y de los resultados presentados.

• El ACV considera todos los atributos o aspectos del medio natural, salud humana y recursos.


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• Las decisiones dentro de un ACV se basan fundamentalmente en las ciencias naturales. Si

no existe una base científica o una justificación basada en otros enfoques científicos o en

convenciones internacionales las decisiones se deben basar en juicios valorativos.

El ACV se basa en la descripción de un sistema de producción compuesto por unidades de

proceso, típicamente, compra de materia prima, producción, uso, reciclado/reúso, tratamiento

de residuos, suministro de energía y transporte .Las unidades de proceso están relacionadas

entre sí por flujos de productos intermedios y/o residuos, con otros sistemas de producción por

flujos de producción, y con ambientes por flujos elementales.

Para reducir el impacto ambiental generado por los productos, es necesario analizar las

acciones de mejora en todas sus fases de ciclo de vida desde la entrada de materias primas,

hasta los residuos generados en la etapa final.

1.1.3 Esencia de la metodología del ACV.

Para llevar a cabo una metodología óptima de ACV es necesario tener claro el concepto de

ciclo de vida, este concepto sistémico, constituye la esencia de esta metodología, que ofrece

una estructura que integra todos los impactos ambientales ocurridos a lo largo del ciclo de vida

y los relaciona con problemas ambientales específicos. Con el enfoque “desde la cuna hasta la

tumba”, se define el producto con todas las actividades necesarias para procesar, usar y

disponer del producto y no sólo de los componentes individuales.

La importancia del concepto del ciclo de vida surge de dos conceptos básicos:

• Cuantificar un indicador de impacto ambiental agregado (como una unidad de medida

ambiental), basado en los diferentes problemas ambientales determinados por sus distintas

variables (impactos).

• Establecer prioridades ambientales como base para la planificación del mejoramiento del

desempeño ambiental.

Estructura general de la metodología del ACV.

La estructura de la metodología de ACV está basado en dos conceptos:

a) El inventario del ciclo de vida (“Life Cycle Inventory”) donde se calculan todos los impactos

durante el ciclo de vida.


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b) Modelo de asignación (conocido en la literatura internacional como “Assessment method”),

donde se relacionan los impactos con los problemas ambientales con el fin de obtener un eco-

indicador. Primero se relaciona el impacto con un factor de contribución al problema ambiental

definido y después se prioriza entre los problemas ambientales.

Cuando se aplica la estructura de ACV el valor del indicador ambiental se basa en tres

variables:

a) Valor específico del impacto (inventario). Estos valores se calculan o se miden por proceso

específico, estableciendo las entradas y salidas.

b) Factor de contribución entre el valor del impacto y los problemas ambientales definidos

(caracterización). Los problemas estándares se definen en la metodología.

Los factores de contribución se determinan con base a estudios ecológicos.

c) Prioridades entre los problemas ambientales definidos (evaluación). El valor del impacto

depende de la prioridad entre los problemas. La variación de los problemas ambientales

siempre es una evaluación subjetiva.

La variable (inventario) se especifica por proceso, aplicando balances de materia y energía. Las

variables (caracterización) y (evaluación) están definidas en la metodología de asignación. Con

esta metodología se define la problemática ambiental en un modelo que consiste en una

variedad de problemas ambientales y/o categorías de impactos, buscando abarcar la

problemática integral.

Metodología para realizar el ACV.

De acuerdo con la metodología propuesta por la normativa (ISO 14040) un proyecto de ACV

puede dividirse en cuatro fases: objetivos y alcance del estudio, análisis del inventario, análisis

del impacto e interpretación.


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Figura 1.2 Fases de un ACV. Fuente: norma ISO14040: 2006

a) Objetivo y alcance del estudio.

Es la primera fase del estudio y probablemente la más importante, puesto que en ella se

establecen los cimientos sobre los cuales se construirá el resto del ACV: la definición del

propósito del estudio, la definición del ámbito del estudio, el establecimiento de una unidad

funcional y el establecimiento de un procedimiento para garantizar la calidad de los datos. Cabe

remarcar que, si durante el estudio aparece información que así lo aconseje, estos elementos

se pueden redefinir o reconsiderar.

El alcance incluye el sistema de producción a estudiar, las funciones del sistema de

producción, los sistemas involucrados (en el caso de estudios comparativos), la unidad

funcional, los procedimientos de asignación, las categorías de impacto seleccionadas y la

metodología de evaluación e interpretación de impactos, los datos requeridos, las suposiciones

e hipótesis utilizadas, las limitaciones, la calidad de datos iniciales requeridos, el tipo de

revisión crítica y el tipo y el formato del informe final.

El propósito inicial de una unidad funcional es proveer la referencia respecto a la cual las

entradas y salidas estén relacionadas. Los límites del sistema definen la unidad de producción

a ser incluida en el sistema. Idealmente, el sistema de producción debe ser elaborado de tal

manera que las entradas y salidas, así como los limites, sean flujos elementales. (Panichelli,

2006).


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Propósito del estudio: cuál es la razón para realizar el ACV, qué tipo de decisiones se

tomarán en base a los resultados del ACV, si éstos se utilizarán de manera únicamente interna,

o también externa (por ejemplo, para informar a la opinión pública o a la Administración), son

algunas de las razones que deben considerarse.

Ámbito del estudio: define el sistema, sus límites (conceptuales, geográficos y temporales) y

los parámetros que lo caracterizan (materias primas consumidas, consumo energético,

productos, subproductos, residuos y emisiones). Se deben establecer los requisitos de los

datos que se utilizarán, las hipótesis clave y las limitaciones del estudio.

Unidad funcional: se debe establecer una unidad funcional de cuantificación, basada en la

prestación proporcionada por el servicio o producto.

Metodología utilizada: Se deberá especificar que metodología se ha utilizado.

Procedimiento para garantizar la calidad de los datos: se propone la utilización de

indicadores de calidad que garanticen la fiabilidad de los datos utilizados y en consecuencia, de

las decisiones basadas en ellos.

Formato del informe final: se describirá la estructura e información que contendrá el informe

final así como el soporte físico del informe: informe escrito, soporte informático, conferencia,

etc.

b) Análisis del Inventario (AICV).

El análisis del inventario (AICV) incluye la recolección de datos y procedimientos de cálculo

para cuantificar las entradas y salidas relevantes de un sistema de producción.

Los datos requeridos incluyen por ejemplo el ingreso de energía, el ingreso de materias primas

y entradas auxiliares, productos, co-productos y residuos, emisiones al aire, descargas al agua

y al suelo, y otros aspectos ambientales que constituyen los datos primarios y secundarios.

El cálculo de datos contempla la validación de datos coleccionados, los datos relacionados a la

unidad de producción, y los datos relacionados al flujo de referencia de la unidad funcional.

El AICV es la base para realizar evaluaciones comparativas de impactos ambientales e

identificar oportunidades de mejora. En un AICV se genera una lista con las cantidades de

contaminantes relacionadas con el medio ambiente y la cantidad de materia y energía

consumida.


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El AICV puede ser utilizado de diferentes maneras. Puede servir para hacer comparaciones

entre productos, procesos o actividades o para la inclusión de aspectos ambientales en la

selección de materiales. Además, pueden contribuir a la generación de políticas y como

herramientas de ayuda a la decisión. (Panichelli, 2006).

Para facilitar y clarificar el estudio, se divide el sistema en diversos subsistemas (adquisición de

recursos, fabricación, uso, gestión de residuos y transporte entre etapas), y los datos que se

obtienen quedan agrupados en diversas categorías dentro de una tabla de inventario.

c) Evaluación del impacto (EICV).

La fase de evaluación de impacto ambiental es un proceso que pretende identificar y

caracterizar los efectos sobre el medio ambiente del objeto de estudio, utilizando los resultados

obtenidos durante la fase de inventario.

Alonso, 2009 refiere que para la fase de evaluación de impacto se debe tener en cuenta lo

siguiente:

Clasificación. Los datos procedentes del análisis de inventario son agrupados en diversas

categorías en base al impacto sobre el medio al cual pueden contribuir (p.ej. agotamiento de

recursos, nitrificación del suelo y de las aguas, efecto invernadero, erosión, etc.).

Caracterización. Se produce el análisis/cuantificación y, si es posible, la agregación, del

impacto producido por los agentes contaminantes dentro de una categoría de impacto (p.ej.

¿qué acidifica más, el SO2 o el NO2? y ¿cuánto más?).

Valoración. Los datos de las diferentes categorías de impacto son ponderados (p.ej. cuántas

veces más o menos debe preocupar el impacto de erosión que el de lluvia ácida), para que

puedan ser comparados entre sí, y agregados con la finalidad de obtener un resultado único o

índice ambiental. Es importante que esta fase esté basada en gran parte en informaciones

sobre valores y preferencias sociales.

La EICV constituye el nexo entre el producto o proceso y los potenciales impactos sobre el

ambiente. (Panichelli, 2006).

La estructura general de la EICV está compuesta de elementos mandatarios, de acuerdo a la

NC ISO 14042:2001, que son los siguientes:

• Selección de categorías de impacto, indicadores de categorías y modelos de categorías.


14

• Clasificación. Es la asignación de los resultados del inventario a categorías de impacto, es

decir, los datos del inventario con agrupados en un número de categorías de impacto.

• Caracterización. Es el cálculo de los indicadores de categorías, es decir el análisis y

estimación de la magnitud de los impactos, sobre la salud de los ecosistemas, la salud humana

y la reducción de recursos para cada una de las categorías de impacto.

El indicador resultante para las categorías de impacto en su conjunto, representa el perfil

ambiental para el proceso.

Hay elementos opcionales e información que puede ser utilizada dependiendo del objetivo y

alcance del estudio, los cuales son:

• Normalización. Es el cálculo de la magnitud del indicador de la categoría relativa a un valor de

referencia. Todos los impactos –contribución de un sistema producto a una categoría de

impacto- están relacionados a una situación de referencia.

• Agrupación. Es la agrupación y jerarquización de los indicadores.

• Ponderación. Su objetivo es priorizar y posiblemente la agregación de los resultados del

indicador a categorías de impacto. Es una comparación cuantitativa de la seriedad de los

diferentes impactos potenciales de un sistema producto, en general, con el objetivo de obtener

un índice simple del desempeño ambiental.

• Análisis de datos. Se entiende como la confiabilidad de los resultados del ACV.

Los valores y la subjetividad de cada elemento debe ser transparente para una revisión y

emisión de reportes críticos. (UNEP, 2003).

d) Interpretación del ciclo de vida.

La interpretación del ciclo de vida es la fase del ACV, en la cual se resumen los hallazgos del

análisis del inventario y de la evaluación de impacto. La fase de interpretación brinda resultados

que deben ser consistentes con la meta y el alcance, que permitan conclusiones, que expliquen

las limitaciones y provean recomendaciones.

El informe es una parte integral de un ACV que incluye las diferentes fases del estudio en

consideración.

La revisión crítica es un proceso para verificar si un ACV ha alcanzado los requisitos en

metodología, datos, interpretación e información y la consistencia con los principios.


15

Para el caso de estudios de ACV de productos sustitutos o nuevos productos, se utiliza la

comparación entre sistemas, donde se analiza el impacto ambiental de un producto en

relación a un producto de referencia. (Panichelli, 2006).

1.1.4 Eco-Indicadores del ACV.

En el mundo y en especial en Europa, se han desarrollado diferentes indicadores que miden

cuantitativamente el impacto ambiental para diferentes productos, respaldados por bases de

datos como la de la Oficina Federal Suiza del Medio Ambiente, Bosques y Paisajes

(Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft (BUWAL)), Ecoinvent y otras. (Ecoinvent

Centre, 2003; Fernández y col., 2003; Intxaurraga, 2003).

El Eco-indicador 99 debido a que incluye más aspectos es más complejo que CML 1992, Eco-

indicador 95 y otros usados en la práctica. Es un método de ACV desarrollado por PRé

Consultans en 1999, que ha demostrado ser una poderosa herramienta para los diseñadores a

la hora de interpretar los resultados de los ACV mediante una base de datos validada por

expertos europeos. El mismo considera 11 categorías de impacto agrupadas en tres categorías

de daños (Salud Humana, Calidad del Ecosistema y Recursos). Este indicador refleja el estado

actual de la metodología del ACV y de su aplicación. Esto no significa, desde luego, que se

hayan solucionado todos los problemas. La ciencia ambiental, la tecnología de los materiales y

la metodología del ACV se seguirán desarrollando y deben producir mejoras futuras del Eco-

indicador. (Goedkoop y col, 1999; Rieradevall y Vinyets, 1999; Goedkoop and Spriensma,

2001a, b; PRé Consultants, 2001a,b; Vivancos, 2002; Goedkoop and Oele, 2004).

En el Eco-indicador 99, el sistema de medidas entre los diferentes aspectos ambientales está

dado por la aproximación en función de los daños, es decir, la relación entre el impacto y el

daño a la salud humana, al ecosistema y a los recursos. Aunque este incluye los impactos más

relevantes para cada categoría de daño, existen otros que no han sido incluidos, por lo que el

método no es 100% completo. Pero este mejora la metodología de cálculo del Eco-indicador 95

y amplía la lista de impactos al considerar la disminución de los recursos, el uso del suelo y

radiación de iones, además, el modelo de daños se basa en métodos más científicos y fiables.

Se incluye una base científica mejorada y se incluyen otras importantes mejoras.

En los daños a la salud humana se incluye el número y duración de enfermedades y años de

vida perdidos por causas ambientales. Los principales daños aquí incluidos están dados por:

enfermedades infecciosas, cardiovasculares y respiratorias debidas a cambios climáticos;


16

cáncer por radiaciones iónicas, sustancias cancerígenas y agotamiento de la capa de ozono;

enfermedades respiratorias debido a químicos tóxicos (orgánicos e inorgánicos) y daños a los

ojos debido al agotamiento de la capa de ozono.

La diversidad de las especies, especialmente de plantas vasculares y organismos sencillos, se

usa como un indicador para la calidad del ecosistema. El daño viene expresado como un

porcentaje de especies que se amenazan o desaparecen en un área dada durante un cierto

tiempo. Los efectos vienen dados por: ecotoxicidad (Fracción Potencialmente Afectada (PAF)

de especies expuestas a tensión tóxica), acidificación/eutrofización (se considera que el daño

es causado por un mecanismo bioquímico diferente y complejo) y uso y transformación del

suelo (Fracción Potencialmente Desaparecida (PDF)).

En daños a los Recursos, solo se modelan los recursos minerales y combustibles fósiles, se

incluye la necesidad extra de energía para extraer mineral de baja calidad y recursos fósiles en

el futuro. El uso de los recursos agrícolas se considera que es cubierto adecuadamente en uso

del suelo. Los recursos bióticos que se extraen directamente de la naturaleza, como los peces

y las plantas de reserva o salvajes, no son hasta ahora modelados. No se considera la cantidad

de recursos como tal, sino la estructura cualitativa de éstos.

El Eco-indicador 99 no incluye algunos impactos, que pueden ser relevantes para la Salud

Humana (ruidos, trastornos endocrinos, otros efectos no carcinogénicos y no respiratorios de

algunas sustancias); para la Calidad del Ecosistema (efecto invernadero, disminución de la

capa de ozono [ambos incluidos en Salud Humana] y el efecto de los fosfatos) y para los

Recursos (uso del agua). (Conesa, 1995)

La medida de las categorías de daño, se realiza por modelos de daños complejos que

relacionan los datos de inventario con el impacto que provocan y este con los daños por medio

de análisis de destino, exposiciones, efectos y análisis de daños. De la ponderación de estas

categorías de daño se obtiene el Eco-indicador, expresado en “punto Eco-indicador” (Pt), cuyo

valor no es muy relevante, su principal objetivo es de comparación (1 Pt equivale a la

centésima parte de la carga ambiental anual de un ciudadano europeo medio). (Goedkoop and

Spriensma 2001a, b).


17

1.2 Refinación de petróleo.

1.2.1 Características del petróleo.

El petróleo es una sustancia de origen natural, del cual se dice que es el energético más

importante en la historia de la humanidad; un recurso natural no renovable que aporta el mayor

porcentaje del total de la energía que se consume en el mundo.

Aunque se conoce de su existencia y utilización desde épocas milenarias, la historia del

petróleo como elemento vital y factor estratégico de desarrollo es relativamente reciente, de

menos de 200 años.

El petróleo es un mineral combustible líquido difundido en la envoltura sedimentaria de la tierra.

Por su composición el petróleo representa una mezcla compleja de hidrocarburos y de

compuestos que además de carbono e hidrógeno contienen oxígeno, azufre y nitrógeno. Es un

material combustible más ligero que el agua y casi no se disuelve, en esta. Su viscosidad se

determina por su composición y en todos los casos es mucho más alta que la del agua. El

nombre del petróleo proviene del latín Petra (piedra) y oleum (aceite).

Puesto que el petróleo representa una mezcla de una gran cantidad de sustancias orgánicas

que poseen distinta presión de vapor saturado no se puede hablar sobre la temperatura de

ebullición del petróleo. Sus derivados no vienen caracterizados por las temperaturas de

ebullición, sino por los límites de temperatura del comienzo y del fin de la ebullición, así como

por las salidas de las fracciones individuales que se destilan dentro de unos intervalos

determinados de temperatura. (Erij.V.N, 1988).

1.2.2 Preparación del petróleo crudo cubano para su refinación.

La preparación del petróleo para su refinación consiste en eliminar, del crudo extraído de los

yacimientos gases disueltos, sales minerales, agua e impurezas mecánicas, así como

estabilizar.

La separación de los gases se efectúa en los aparatos separadores especiales en los cuales se

hace descender la presión y la velocidad de movimiento del petróleo, lo que se acompaña de la

desorción de los gases de entubación. Las sales minerales se eliminan durante la desaladura la

cual consiste en lavar varias veces el petróleo con agua tibia. Las emulsiones formadas durante

el lavado, se separan del petróleo al someterlo a un proceso de deshidratación.


18

Esta se puede llevar a cabo mediante una decantación prolongada del petróleo, en este caso

junto con el agua se separan impurezas mecánicas. Como el agua forma emulsiones estables

con el petróleo la deshidratación completa puede realizarse a condición de que se destruyan

las emulsiones introduciendo en el petróleo, antes de calentarlo, desemulsionadores, por

ejemplo sales de sodio de los ácidos nafténicos.

Después de la deshidratación se lleva a cabo la estabilización del petróleo. Este proceso

asegura la reducción de las pérdidas de hidrocarburos ligeros durante la transportación y el

almacenamiento, así como una presión constante del vapor. Consiste en la extracción por

destilación de la fracción de propano-butano de los hidrocarburos y a veces parcialmente de la

fracción de pentano. Las instalaciones de estabilización están equipadas de hornos para el

calentamiento y una columna de rectificación para separar la fracción de propano-butano que

es materia prima valiosa para la industria química. (Mujlionov.I.P, 1985).

1.2.3 Principales usos del petróleo.

El petróleo es ciertamente una de las sustancias más valiosas del que se puede disponer, no

tiene aplicaciones en estado bruto, pero se transporta por diversos medios hasta las refinerías

donde después de llevar todo un proceso para su refinación se obtienen los siguientes

derivados:

Gases: Utilizados para combustible doméstico y de locomoción.

Gasolinas: Utilizadas como combustible para motores industriales y automóviles.

Queroseno: Utilizado como combustible de aviación.

Gas-oil: Utilizado como combustible en motores diesel.

Aceites lubricantes: Utilizados en industria química como engrasado de máquinas o

explosivos.

Asfaltos: Utilizados en la pavimentación de carreteras.

Parafinas y carbón de coque: Utilizados en altos hornos.

Vaselina: Utilizada para pomadas y ungüentos.

Otros subproductos son alcoholes, digerinas, bencenos y taduenos, utilizados en la

fabricación de fibras textiles, plásticos, lacas, colorantes y disolventes.

(http://pedroreina.net/trabalu/19981999/webitos6.htm)

http://pedroreina.net/trabalu/19981999/webitos6.htm


19

Usos del petróleo en la Refinería ¨Sergio Soto¨.

La refinería objeto de estudio está integrada a la economía nacional a través de la Unión

CUPET quien es la comercializadora de los productos obtenidos de la producción de la fábrica:

Nafta, se vende a las FAR para el lavado de piezas.

Diesel y gasolina, para abastecer los Servi-Centros de la provincia centrales.

Fuel – oil, para los grupos electrógenos y calderas de otras empresas.

Asfalto, se vende a la construcción para la pavimentación de carreteras.

Aceite transformador, para los transformadores de hasta 33 KVA de la Empresa Eléctrica.

Aceite I-12, como componente para la fabricación de otros aceites.

Aceite Sigatoka, se utiliza en la agricultura, contra plagas.

Mezclas Diesel-Fuel, se vende a otras empresas para el consumo de calderas que llevan este

combustible.

1.2.4 Principales aspectos ambientales en la refinación de petróleo.

En las refinerías de petróleo son emitidos diversos residuos. Los volúmenes de crudo

procesado son altos, que acarrea tazas de emisión de polución que exigen un control adecuado

del proceso. Cuanto mayor fuera la cantidad de datos disponibles para el estudio y la

simulación, mayores son las posibilidades de reducir los niveles actuales de emisión

contaminantes.

Los contaminantes emitidos de los procesos; sea por vía aérea, vía fluente o mediante residuos

sólidos, son muchos y presentan una amplia línea de variación en función de características

puntuales del proceso. Las emisiones atmosféricas provenientes de las refinerías incluyen

emisiones fugitivas de los compuestos volátiles presentes en el petróleo crudo y en sus

fracciones, las emisiones generadas por la quema de combustibles en las calderas entre otros.

Los efluentes líquidos consisten en aguas de enfriamiento y aguas del proceso, los residuos

sólidos típicamente generados en la industria de refinación de petróleo incluyen la lama de los

separadores de agua y petróleo, los sedimentos del fondo de los tanques de almacenamiento

de crudo y derivados, borras aceitosas, lamas biológicas, lamas de la limpieza de los

intercambiadores de calor y de las torres de enfriamiento, contando con los sólidos

emulsionados en el petróleo. Los residuos generados durante las operaciones de refino varían


20

mucho en cuanto a su composición y toxicidad. Sus características dependen del proceso

productivo que los genera, así como del tipo de petróleo y delos derivados producidos.

(Kindinger y Ugaya, 2002).

Durante la fase de transporte son notorios y de triste actualidad los riesgos y posibles impactos

en los que se incurre mediante el transporte de crudo por vía marítima. La otra opción es su

transporte mediante oleoductos, cuya construcción, explotación y los consumos necesarios de

los equipos de bombeo, escapes y otros eventos asociados provocan un impacto que ha de ser

considerado en su ACV. Posteriormente durante la fase de refinado y transformación del crudo

se incurre en emisión de contaminantes, especialmente en los procesos de destilación

atmosférica y/o de vacío, en los que se emiten COV, y otros subproductos propios de las

distintas etapas del proceso de refinado, como el agua de residuo empleada en procesos de

lavado. (Ruiz, 2003).

Los impactos producidos por estos procesos es necesario imputarlos con criterio (según la

literatura. Finalmente, dentro de los impactos aguas arriba, durante el transporte rodado a los

centros de consumo se pueden producir derrames o evaporaciones normales de los productos,

vertidos y fugas de depósitos que redundan en la emisión de contaminantes gaseosos o

líquidos que pudieran acabar por incorporarse a corrientes de aguas subterráneas. Tras la

combustión de gasolinas y gasoil, los impactos aguas abajo que se producen son

principalmente la emisión de gases y partículas contaminantes. Al margen de sus impactos

sobre la salud humana, estas mismas emisiones finales y algunas de las debidas e inducidas

por el proceso de producción causan sobre el medio ambiente los siguientes efectos:

• Acumulación de gases de efecto invernadero. Los gases emitidos son principalmente CO2, (el

más importante de todos, se considera que su contribución al recalentamiento está en torno al

80%) N2O, CH4, y en menor medida algunos COV, CO y NOx que son precursores de gases

de efecto invernadero al provocar reacciones químicas en la atmósfera que redundan en estos

gases de efecto invernadero. Su importancia puede traducirse directamente en económica toda

vez que se considere la aplicación de sanciones por incumplimiento de los compromisos de

Kioto sobre reducción o contención de emisiones de gases de efecto invernadero.

• Pérdida de visibilidad y calidad paisajística por nieblas, y partículas suspendidas en la

atmósfera.


21

• Deterioro de patrimonio histórico por efecto de lluvias acidificadas ante la presencia de gases

de nitrógeno y azufre, que corroen las estructuras y fachadas, que adicionalmente se ven

ennegrecidas por el depósito de partículas.

• Disminución de rendimientos de cosechas y alteración del crecimiento vegetal, tanto por

causa de obstrucción de la función fotosintética por la presencia de partículas en suspensión,

como por ataque de tejidos vegetales por la lluvia ácida o pérdida de calidad de los terrenos o

corrientes acuáticas subterráneas.

• Deterioro de la capa de ozono por emisión de óxidos de nitrógeno y algunos hidrocarburos

que combinados con derivados del cloro y bromo tienen un alto poder de alteración del

equilibrio oxígeno - ozono en la capa estratosférica.

• Impactos sobre la fauna en cierta forma, análogas a los producidos sobre la población

(Ruiz, 2003).

1.2.5 Análisis de Ciclo de Vida en la refinación de petróleo.

Dentro de las ramas de actividades industriales existentes actualmente, el sector petrolífero es

uno de los más vistos por la sociedad y grupos ambientalistas. La ocurrencia de varios

accidentes graves en tiempos pasados ayuda a entender el origen de este riguroso control.

Problemas con grades barcos petroleros, que pueden derramar millones de metros cúbicos de

aceite en el mar; daños en la fauna y flora próximas a refinerías son algunos ejemplos de

hechos mostrados por imagen de la industria petrolífera. Algunos accidentes tienen origen en

problemas puntuales, como corrosión, falta de mantenimiento, falta de material, así como otros

impactos son generados de modo continuo, en función a las características del proceso de

refinación. La solución para amenizar esos efectos maléficos, producidos continuamente, es

tratar la polución y los residuos. (Moreno, 2009).

Para el tratamiento de estos residuos es de gran ayuda la utilización de una herramienta que

permite cuantificar los impactos medioambientales asociados a un proceso o producto llamada

Análisis de Ciclo de Vida.

El método de ACV, es un método con rigor científico y factible a ser repetido para determinar

los problemas significativos en la industria del petróleo. (Zobel, 2001).


22

Algunas posibles conveniencias del método contextualizando en el día a día en una refinería de

petróleo serian:

1. Planear estrategias ambientales de desenvolvimiento.

2. Dar soporte en decisiones para definir procedimientos de compra.

3. Dar soporte en decisiones de ámbito político.

4. Facilitar el montaje de una historia de niveles de emisión.

Con lo anterior se buscaría auxiliar el control y gerenciamiento de los problemas ambientales

generados durante las etapas de la refinación de petróleo, sirviendo de soporte a los

departamentos de gestión ambiental de las refinerías. (Lie & Henschel, 2004).

En México se realizó el estudio de impactos ambientales de petrolíferos con enfoque en el

ACV para la refinería Miguel Hidalgo, tomando en cuenta la evolución de las políticas

ambientales, se dividió en dos enfoques: en los años 70 y 80 fue de enfoque a la producción y

de los años 90 al 2000 se convierte en enfoque a la producción y el consumo. Para realizar el

ACV el sistema en general lo dividieron en tres etapas, que son del pozo a la refinería, de la

refinería al tanque y del tanque a la rueda, como resultado del ACV se llegó a la conclusión que

su aplicación para el desarrollo del inventario de ciclo de vida para la refinería de tula condujo a

la obtención de índices de emisiones en masa/BPCE a lo largo de todo el ciclo de extracción,

producción y consumo de petrolíferos. (Sosa G., Magdaleno M., Melgarejo E., Gasca R.,

Vega R., Sánchez G & Rivero R.; 2008).

En Brasil el estudio del ACV se realiza por un programa computacional basado en lenguaje

Delhi denominado refACV (análisis de ciclo de vida de proceso de refinación) dando como

resultados en impacto ambientales como agotamiento de energía de 4650,990264 MJ,

agotamiento de la materia prima 6,5418 E-13 kg/petróleo, reducción de ozono de 24 kg de

CFC-11equivalente entre otros. Este análisis fue desarrollado para una refinería de Brasil en el

año 2004 tomando el ACV como herramienta específica para las refinerías de petróleo en la

búsqueda de la excelencia ambiental. (Moreno, 2009).

En la bibliografía revisada no está presente la aplicación del Análisis de Ciclo de Vida en el

proceso de refinación de petróleo en Cuba, pues ésta solo se encuentra aplicada a productos

finales de la industria petrolera. Esta metodología, en nuestro país, se ha aplicado a procesos


23

de producción solo en plantas como “Damují” para la producción de papel en Cienfuegos, en la

arrocera de Granma y con más fuerza en la industria azucarera.

1.3 Conclusiones parciales:

Luego del estudio realizado a la bibliografía que permite la realización de este proyecto

se pudo constatar que el Análisis de Ciclo de Vida es la única herramienta de

evaluación de impactos ambientales que cuenta con Normas ISO y permite la

cuantificación de los impactos ambientales asociados a diferentes categorías.

En la aplicación del ACV a la refinación de petróleo se debe tener en cuenta los

aspectos relacionados con: el establecimiento de los límites del sistema, la unidad

funcional, la asignación de cargas ambientales al proceso y los problemas en la

recopilación de datos.

Son escasos los países en los que se ha aplicado el Análisis de Ciclo de vida en la

industria del petróleo a todo el proceso productivo, pues casi siempre se ha llevado a

cabo la aplicación de esta metodología en los productos finales. México y Brasil son los

únicos países de Latinoamérica en los que se reportan casos en los que el análisis haya

sido aplicado a todo el proceso.

En Cuba se han reportado casos en los que se ha aplicado la metodología del Análisis

de Ciclo de vida como lo son la planta industrial para la producción de papel “Damují” en

Cienfuegos, la empresa arrocera en Granma y la industria azucarera, sin embargo en la

industria petrolera no se reportan casos de este análisis al proceso de producción en su

totalidad, pues solo se ha realizado para productos finales o etapas del proceso.

Capítulo 2: Análisis del Inventario de Ciclo de Vida (AICV).

24


La herramienta de gestión ambiental del Análisis del Ciclo de Vida (ACV) se utiliza para evaluar

el impacto ambiental, para ello se definen cada una de las fases de la metodología. En este

capítulo se presentan el objetivo, el alcance del estudio y el análisis del inventario de ciclo de

vida. El estudio se realizará sobre la base de los requisitos establecidos en la NC ISO

14040:2006.

2.1 Aplicación de la metodología de Análisis del Ciclo de Vida.

2.1.1 Definición de Objetivo y alcance.

Objetivo.

El estudio tiene como objetivo identificar y cuantificar las cargas ambientales que tienen lugar

durante todo el ciclo de vida del proceso de refinación de petróleo en la refinería “Sergio Soto”

de Cabaiguán, perteneciente a la provincia Sancti Spíritus.

Alcance del estudio.

Unidad funcional

Para este estudio se consideró como unidad funcional la cantidad de nafta, queroseno, diesel,

fuel oil, diesel de vacío, aceite transformador o sigatoka, fuel medio o fuel ligero y asfalto o fuel

pesado obtenidos de la refinería en una hora. Estas cantidades son:

Nafta: 2063.054 kg/h

Queroseno: 8073.4 kg/h

Diesel: 5923.2 kg/h

Fuel oil: 13314.94 kg/h

Residuo: 102.708 kg/h

Diesel de vacío: 5130.33 kg/h

Aceite transformador o sigatoka: 249.53 kg/h

Fuel medio o Fuel ligero: 3383.62 kg/h


25

Asfalto o Fuel pesado: 12007.38 kg/h

a) Descripción del sistema producto que se estudiará.

A continuación se muestran los diagramas de bloques pertenecientes a la sección de

Destilación Atmosférica, a la sección de Destilación al vacío, y al proceso de refinación de

petróleo en su totalidad realizado en la Refinería “Sergio Soto” de Cabaiguán; estos se reflejan

en las figuras 2.1, 2.2 y 2.3 respectivamente. El estudio incluye los sistemas auxiliares que

garantizan la correcta operación de la planta.

(Ver anexo 1) Diagrama de flujo del proceso de refinación de petróleo.

Figura 2.1 Diagrama de bloques la sección “Destilación Atmosférica”.

TratamientoPrevio

Tratamiento

Lavado

Banco deintercambio

Horno F-101

DestilaciónAtmosférica

Despojación

Intercambio

Enfriamiento

Tratamiento

Almacenaje

MP

Disolván

Agua

Vapor

Sosacaústica Carbonato

Crudo tratado

Crudo T=270-320oC

Crudo T=190oC

VaporFuel

Vapor

Crudo Crudo

Agua Agua

Sosacaústica

P.F Diesel

Despojación

Intercambio

Enfriamiento

Almacenaje

Queroseno

Vapor

Crudo Crudo

Agua Agua

P.F Queroseno

Diesel

Condensación

Nafta+Aguay vapores

Separaciónpor

Decantación

P.F Nafta

SosaCaústica

Enfriamiento

Tratamiento

Almacenaje

AguaAgua

Reflujo deNafta


26

Figura 2.2 Diagrama de bloques de la sección “Destilación al Vacío”.

Destilación

Atmosférica

Fuel-Oil

Horno F-102

Destilación

al

Vacío

Despojación

Almacenaje

Enfriamiento

Intercambio

Intercambio

Enfriamiento

Almacenaje

Crudo

R2

Vapor

Crudo Crudo

Agua Agua

P.F

Fuel Medio (PCM)

Fuel Ligero (PCL)

Crudo Crudo

Agua Agua

P.F

Asfalto o

Fuel Pesado

T=390-400 0C

R1

Reflu

jo a

l Fo

nd

o

R3

Separación

por

Decantación

Intercambio

Enfriamiento

Crudo

Agua Agua

Diesel de Vacío

Reflujo D/3

Despojación

Intercambio

Vapor

Crudo Crudo

Enfriamiento

Almacenaje

P.F

Aceite Transformador

Aceite I-12

Aceite Sigatoka

AguaAgua


27

Figura 2.3 Diagrama de bloques del proceso de refinación de petróleo en la Refinería ¨ Sergio Soto ¨ de Cabaiguán.


28

Descripción del proceso de refinación de petróleo en la Refinería “Sergio Soto” de

Cabaiguán en la provincia de Sancti Spíritus.

Destilación atmosférica.

El petróleo crudo procedente de los tanques de almacenamiento es bombeado por la bomba P-

105 A o B a través de los intercambiadores de calor E-203 A, B, C, D, E, F, G y H. En estos

intercambiadores el crudo se calienta por el calor cedido por las corrientes anteriores hasta una

temperatura alrededor de 190 °C.

El petróleo crudo se divide en dos ramas y entra al horno F-101 donde se eleva la temperatura

hasta 320 – 340 °C. El crudo parcialmente vaporizado entra en la zona de alimentación de la

torre T-101. La parte vaporizada asciende y el líquido cae en la zona de despojamiento la que

posee tres platos de copas en el fondo de la torre.

Los vapores despojados en el fondo más la parte vaporizada del crudo y el vapor de agua

ascienden en la zona de rectificación, compuesta por 15 platos de copas y un plato de malla.

Por los platos 7 y 9 se extrae el corte de diesel por cajas de extracción parcial. Este producto

entra a la torre despojadora T-103 que posee 3 platos de copas donde se despoja de los

productos más ligeros ajustando el punto de inflamación mediante la inyección de vapor de

agua al fondo de esta torre. El corte despojado es bombeado por la bomba P- 102 B a través

del intercambiador de calor E-203 C y siempre que presente la acidez por encima del valor

establecido (0.6) se envía al tratamiento con sosa cáustica y posteriormente es enviado al

tanque de producción #43.

El queroseno se extrae de los platos 13, 14, 15 y 16, este producto entra a la torre despojadora

T-102 que posee tres platos de copas donde se despoja de los productos más ligeros

ajustando el punto de inflamación mediante la inyección de vapor de agua al fondo de esta

torre. El corte despojado es bombeado por la bomba P- 102 A, a través del intercambiador de

calor E-203 B y el enfriador E-105 B y posteriormente es enviado a los tanques de

almacenamiento.


29

El solvente se extrae por los platos 16, 17 y 19 por cajas de extracción parcial, pasando a

enfriarse en uno de los bancos de condensadores de tope y de ahí se envían por gravedad a

sus respectivos tanques de almacenamiento.

Por el tope de la torre T-101 salen los gases, el vapor de agua, vapores de nafta y reflujo tope

pasando a los condensadores E-103 A y B, E-103 C y D donde se enfrían y condensan estos

vapores, de aquí pasan al tambor separador de tope D-103. En este tambor ocurre la

separación de los gases no condensables, nafta y agua. Parte de la nafta se retorna a la torre

T-101 mediante la bomba P-101 A o B como reflujo al tope y el resto de la nafta se envía al

enfriador E-105 A y al tanque (19) de tratamiento con sosa, pasando por reboso a su tanque de

almacenamiento (64), siempre que su destino sea para la producción de gasolina, de lo

contrario se enviaría para el tanque de producción (18) como reductor de viscosidad sin

pasarla por dicho tratamiento. El agua es drenada a la zanja y los gases no condensables se

envían junto a la nafta a tanque de producción.

El crudo reducido que sale del fondo de la T-101 es bombeado con la bomba P-109 A, B o C,

gobernada por un control de nivel ubicado en el fondo, y se muestra el flujo por un indicador de

flujo FI12, llegando al horno F-102 donde se calienta hasta 370-409 º C, en dependencia de la

operación, vaporizándose parcialmente. En la zona de radiación del horno se puede introducir

vapor de agua recalentado con vistas a evitar la formación de coque en los tubos del mismo.

Destilación al vacío.

El producto pasa a la zona de alimentación de la torre T-201, entre los platos 3 y 4, que se

encuentra a una presión por debajo de la presión atmosférica ocurriendo el flasheo del

producto. La torre T-201 está diseñada con 27 platos distribuidos de la siguiente manera:

Fondo 3 platos (plato perforado)

Zona de lavado 5 platos (4 copas y 1 malla)

Zona rectificación 19 platos (17 válvulas y 2 colector)

En esta separación inicial los vapores ascienden en la torre y el líquido cae al fondo. El fondo

de la torre mantiene su nivel con un lazo en el autómata (LIC-01), accionando la neumática

existente en las bombas P-201 (A o B) y es bombeado a través de los intercambiadores E-203


30

H siempre que no se utilice para plato 5 y E-203 F donde le ceden calor al crudo inyectado a la

parte atmosférica, posteriormente pasa al enfriador E-204 A de donde una parte va al fondo de

la torre T-201 como reflujo frió, con vistas a que la temperatura del fondo esté por debajo de

343 °C, la otra parte se envía a asfalto o puede pasar por un mezclador donde se le adiciona

queroseno, diesel o ambos para producir petróleo combustible, en dependencia de la

operación.

El líquido que abandona el plato 5 es tomado por la bomba P-205 A o B quien lo bombea,

gobernado por el control de nivel (LIC-05) situado en el plato, a través del intercambiador E-

203 H, de donde una parte (de ser necesaria) es enviada a la succión de la bomba P-109, para

ser reprocesado y el resto pasa al enfriador E-204 E y posteriormente a tanque de petróleo

combustible. Existe la posibilidad de que el producto de plato 5 vaya directamente al enfriador

sin necesidad de entrar al intercambiador, esto se logra sacando de línea en intercambiador por

la parte de plato 5, dando la posibilidad de alinear el mismo para utilizarlo con el fondo de

vacío.

La primera extracción de producto es por el plato 9 que pasa al despojador T-203 donde es

despojado de las fracciones ligeras con vapor de agua. El flujo de producto de la T-201 al

despojador es gobernado por un lazo de control de nivel (LIC-03). De ahí lo toma la bomba P-

203 B o C en cuya descarga está montado el lazo de control de nivel del despojador (FIC-02)

que gobierna la salida de producto. Entre la descarga de la bomba y el control de nivel existe

una línea que se utiliza para mantener un reflujo al plato maya, operándose manualmente y el

resto es bombeado al intercambiador E-203 G donde le cede calor al crudo, de ahí circula al

enfriador E-204 C pasando al manifold de donde puede ser enviado a los diferentes tanques de

cortes de aceites, gasóleo de vacío.

La siguiente salida es por el plato 13, es tomado por la bomba P-204 A y B bombeado al

intercambiador E-203 E y devuelto a la torre en el plato 14. Existe la posibilidad de no utilizar el

reflujo intermedio siempre que en la torre se trabaje con baja carga, dando la posibilidad de

usar el intercambiador E-203E para el enfriamiento del diesel atmosférico.


31

La segunda extracción de producto es por el plato 20, que pasa al despojador T-202, donde es

despojado de las fracciones ligeras con vapor de agua. El flujo de producto de la T-201 al

despojador es gobernado por un lazo de control de nivel (LIC-03). De ahí lo toma la bomba P-

203 A o B en cuya descarga está montado al lazo de control de nivel del despojador (FIC-01)

que gobierna la salida de producto, y es bombeado al intercambiador E-203 D donde le cede

calor al crudo, luego al enfriador E-204 E pasando al manifold donde puede ser enviado a los

diferentes tanques de cortes de aceites, gasóleo de vacío o como PCP.

Existe la posibilidad de usar como reflujo intermedio la salida del despojador T-202,

retornándolo al plato 14, gobernándolo por el sistema de control del reflujo intermedio (TIC-04).

La próxima salida es el reflujo al tope, el cual es un reflujo de intervalo. Se toma por el plato 24

a través de la bomba P-202 (A o B) en cuya descarga tiene el control de cascada de

temperatura (TIC-01) dejando pasar más o menos flujo por la línea del intercambiador E-203 A,

enfriador E-204 B y tope (plato 27) y el producto que pasa por el control de nivel del plato 24

(LIC-02)(exceso) pasa a través del enfriador E-204 F hacia una línea del manifold pudiendo

tirarse a los distintos tanques de corte de aceite así como al diesel y al crudo en caso que no

cumpla especificaciones. Todos los productos son extraídos por cajas de extracciones

parciales. Además, existen conexiones a la descarga de las bombas P-202 A y B que permiten

reflujar producto al plato inferior al 24 y la otra posibilidad es reflujar el producto del plato 24 al

fondo de la torre a través de la línea de reflujo frío. Los vapores no condensados, el aire y el

vapor de agua suministrado durante el proceso, pasan a los condensadores de tope E-201 A,

donde se condensan parcialmente. El líquido formado pasa al tambor D-201 donde se separan

los hidrocarburos del agua, el agua va al drenaje y los hidrocarburos son tomados por la

bomba P-205 B o C y enviados a la línea del exceso de reflujo, al diesel, al crudo o al tanque

37. Los vapores no condensados pasan al eyector primario donde son arrastrados por el vapor

de agua mezclándose con él y pasan al segundo condensador E-202 A, donde se condensa

parte de ellos, de aquí los residuos son arrastrados por el eyector secundario para el

condensador E-202 B, los líquidos condensados en los condensadores E-202 A y B pasan

igualmente al tambor D-201, quedando el aire y un residuo de vapor los cuales antes de ser

expulsados a la atmósfera reciben un tratamiento previo para eliminar el sulfuro de hidrógeno

presente en estos gases.


32

El tratamiento consiste en pasar los gases de vacío a través del eyector 1 inferior o el eyector 2

superior, ambos de acción hidráulica, hasta el reactor TB 1 inferior o TB 2 superior, cada uno

de ellos diseñado para contener sosa líquida con una concentración establecida en un rango de

20 a 30 %, ambos cuentan con conexión de agua y vapor, y ambos se cargan de la solución,

pero solo se utiliza un sistema, cuando se agota la sosa en un reactor, se utiliza el otro, con su

sistema correspondiente. La sosa es bombeada por la bomba P-204 A o P-204 B hasta el

reactor TB1 o TB2, una vez cargados los reactores se comienza a recircular la sosa para lograr

el funcionamiento de los eyectores (el inferior o el superior), estos extraen los gases hasta el

reactor. Aquí reacciona el sulfuro de hidrógeno y los demás gases se expulsan a la atmósfera a

través de una chimenea que sale de los reactores. Al reaccionar el sulfuro de hidrógeno con la

sosa cáustica se forma una solución de hidrosulfuro de sodio la cual posteriormente se bombea

a través de la bomba P-204 A o P-204 B hasta el tanque de almacenamiento. Una vez

terminado el tratamiento se procede a la limpieza del equipamiento y las tuberías a través del

suministro de agua y vapor, para eliminar las tupiciones.

b) Sistemas auxiliares. Interconexiones.

Destilación Atmosférica:

- Sistema de adición de demulsificantes: El crudo es descargado por transporte automotor y se

almacena en un tanque receptor, el cual es bombeado al tanque de tratamiento de crudo

cuando se llena, en el trasiego se le inyecta en línea el demulsificante cuyo objetivo es

reagrupar las pequeñas partículas de agua que se encuentran en emulsión y poder separarlas

posteriormente por decantación en los tanques. Esto se realiza por adición de Solquisa 82-01

(3 litros por tambor) diluido en agua caliente y dosificado de acuerdo al volumen existente. El

crudo tratado pasa por reboso a los tanques de almacenamiento del crudo listo para inyectar a

la planta.

- Tratamiento del crudo con hidróxido de sodio y carbonato de sodio: Antes de enviar el crudo

a calentamiento se le inyecta a la tubería pequeñas cantidades de solución sosa - carbonato

que convierten las sales de calcio y magnesio en sales de sodio que no se descomponen con

el calor a diferencia de las anteriores que se hidrolizan dando ácido clorhídrico y sal del metal.

El objetivo de este tratamiento es disminuir la corrosión del crudo.


33

- Tratamiento del diesel con sosa: Antes de enviar el diesel a tanque de producción pasa por un

previo tratamiento con sosa con el objetivo de disminuir la acidez del mismo, esta tendrá un

valor máximo de 0.50 mg KOH/ g siendo necesario añadir una carga de sosa fresca al

tratamiento de alcanzar este valor. La concentración de la sosa para sus especificaciones

quedará luego de diluida al 25 %.

- Tratamiento de la nafta con sosa: Antes de enviar la nafta a tanque de producción es

sometida a un lavado con sosa con vistas a disminuir la corrosión del producto. Según las

especificaciones de calidad del producto terminado la corrosión ASTM de la nafta debe ser

como máximo de 1.

- Tratamiento al tope de T-101 con inhibidor de corrosión: En el tope de la torre T-101 se

acumulan los componentes más volátiles del crudo, estos son altamente corrosivos y como

medida de prevención y para evitar el deterioro del equipo se efectúa este tratamiento,

consistiendo en la inyección de una mezcla de inhibidor de la corrosión- agua en esa zona.

Para cada liga se adicionan 3L de inhibidor Solquisa 433 y se enraza con agua. El tambor tiene

una capacidad de 355.8 litros y la dosificación se ajusta a razón de que disminuya a 4 cm/h en

la escala de este.

- Sistema de tratamiento de agua: El proceso de tratamiento de agua tiene como objetivo

eliminar la dureza del agua que es utilizada tanto en el proceso como en las calderas para la

generación de vapor. Para el primero se utilizan 20 Kg de Hidrato de cal y 10 Kg de Carbonato

de sodio se pasa al tanque de tratamiento se recircula y se deja en reposo por espacio de 6

horas, permitiendo la decantación de las sales formadas, posteriormente se trasiega al tanque

de almacenamiento de agua tratada y de ahí a la piscina de enfriamiento reponiendo el nivel de

agua que se pierde producto de la evaporación en el intercambio con los destilados, la dureza

de esta agua deberá ser menos de 60 ppm. Para las calderas se requiere que la dureza sea

menor de 10 ppm y para ello se emplean filtros con resina catiónica, que son regenerados con

solución de salmuera para activar la resina en caso que se sature de iones Ca2+ y Mg2+, en el

área de tratamiento existen dos filtros, uno en operación y el otro de reserva de modo que

siempre esté uno disponible para garantizar la calidad del agua de alimentación a los

generadores.


34

- Sistema de generación de vapor: La planta tiene 4 calderas de tubos de fuego, dos de 4.5 T/h,

una de 6.5 T/h y una de 10 T/h. Estas utilizan en la combustión fuel-oil y pueden alcanzar

una presión máxima de 10 kgf / cm² de vapor saturado a una temperatura de 170 °C. El

agua tratada que se alimenta a la caldera debe tener dureza menor o igual a 10 ppm,

alcalinidad de 1200 ppm máximo y 3500 ppm de sólidos disueltos, ésta circula por el exterior de

los tubos de calefacción, bañando el conducto por donde pasan los gases de la combustión,

absorbe el calor necesario para su evaporación hasta convertirse en vapor saturado y el resto

se mantiene en fase líquida en los rangos de niveles permisibles. El elemento de calentamiento

es fuel-oil en un quemador donde se logra la mezcla oxígeno-combustible, los gases de la

combustión circulan por la parte interior de los tubos de calefacción en los que ceden el calor al

sistema y finalmente salen por la chimenea.

Destilación al Vacío:

En esta etapa se destila el crudo reducido (fuel oíl del fondo de destilación atmosférica) con el

incremento de la presión para lograr la ruptura de las cadenas carbonatadas en cadenas

lineales con menor átomos que dan lugar a los productos más ligeros(diesel de vacío, el corte

de aceite que se obtiene por R3, el VGO o fuel ligero que sale por el corte de R2 y finalmente el

corte R1 más pesado cuya composición contempla las cadenas carbonadas con elevado

número de carbono que no se separó en el proceso de destilación).

En esta sección exceptuando el tratamiento a los gases a la salida de los condensadores, no

existe ningún sistema auxiliar. Más adelante, en el epígrafe dedicado a la caracterización de los

residuales gaseosos se explica el funcionamiento de la planta de tratamiento de los mismos.

c) Fenómenos físicos y químicos.

Calderas:

Fenómenos físicos: debido a la transferencia de calor de la combustión de fuel al agua y en el

cambio de fase de la misma.

Fenómenos químicos: debido a la combustión de fuel oil que aporta la energía para formar el

vapor de agua.


35

Hornos:

Fenómenos físicos: transferencia de calor por conducción, convección y radiación, atomización

del fuel.

Fenómenos químicos: combustión del fuel para calentar el crudo.

Despojadores:

Fenómenos físicos: el vapor facilita la separación y vaporización de los compuestos por

diferencia de densidades y temperatura de ebullición.

Torre de destilación:

Fenómenos físicos: ocurre la vaporización, condensación y separación. En ella los vapores se

condensan en diferentes fracciones de acuerdo a la temperatura de ebullición. Las partículas

de vapor al pasar al seno del líquido ceden energía que es aprovechada por otras moléculas

que no pertenecen a esta fracción para revaporizarse.

Condensadores:

Fenómenos físicos: transferencia de calor por conducción y convección, del agua fría a la

mezcla de nafta y vapor para que ocurra la condensación.

Tambor separador:

Fenómenos físicos: separación por decantación de la nafta y el agua por ser líquidos no

miscibles, el agua se extrae por el fondo por tener mayor densidad que la nafta.

Enfriadores:

Fenómenos físicos: transferencia de calor por conducción y convección del agua fría a los

productos: queroseno, diesel, nafta y productos de la torre de destilación al vacío.

Intercambiadores:

Fenómenos físicos: ocurre el fenómeno de conducción y convección.

En la tabla 2.1 se muestran las características físicas de los productos finales que se obtienen

en la primera etapa de refinación de petróleo: Destilación Atmosférica.

Tabla 2.1 Principales datos físicos de los productos.


36

Propiedades UM Nafta Queroseno Diesel Fuel oil

Peso específico

g/cm3 0.68-0.73 0.78-0.84 0.815-0.865 0.95-1.02

Densidad API 60-75 37-50 25-35 7-25

Corrosión LC - 1(máx.) 3h/1000C

1(máx.)

3h/1500C

1(máx.)

2h/1000C

-

Temp.Dest. Fra

0C 55-200 140-300 370(máx) -

T .Inflamación 0C - 38(mín) 52(mín) 62(mín)

Viscosidad mm2/s - 1-1.9(400C) 1.6-5.8(400C) 181-650(500C)

Cap. Calorífica kcal/kg 11000 11000 11200 9600

Fuente: Refinería ¨Sergio Soto¨ de Cabaiguán

Fenómenos químicos.

Reacción química: ocurre en las tuberías al salir el crudo de los tanques, donde se le inyecta en

pequeñas cantidades sosa y carbonato para convertir las sales de calcio y magnesio en sales

de sodio que no se descomponen con el calor, que a diferencias de las sales de calcio y

magnesio se hidrolizan dando como resultado ácido clorhídrico y sal del metal (calcio y

magnesio).

Combustión: ocurre en los hornos específicamente en los quemadores donde el fuel oil es

combustionado incompletamente, este es introducido con vapor para lograr mayor

pulverización y desprendimiento energético.

En la tabla 2.2 se muestran las características químicas de los productos finales que se

obtienen en la primera etapa de refinación de petróleo: Destilación Atmosférica.


37

Tabla 2.2 Principales datos químicos de los productos.

Sustancia Composición

Nafta Cadena de carbón del 5-9.

Parafinas, oleofinas, naftenos y aromáticos.

Ciclopentanos, 2 y 3 metilpentanos, hexanos, ciclohexano

y metilciclopentanos.

Contenido de azufre 0.05%(máx.).

Queroseno Cadena de carbono del 10-14.

Predominan hidrocarburos parafínicos (ramificados) y naftenos.

Contenido de azufre 0.25%?(máx.).

Diesel Predomina cadena de carbono de 16.

Parafínicos, junto a los más ligeros y pesados.

Fuel oil Hidrocarburos pesados, parafínicos, nafténicos y aromáticos, otros compuestos del carbono e hidrógeno, nitrogenados, sulfurados, oxigenados y algunos metales.


Las especificaciones de calidad del producto terminado así como de las materias primas

utilizadas en el proceso se muestran en el anexo 2.

d) Influencia de algunas variables de operación. (Ver Anexo 3).


- Flujo de inyecto a los hornos: influye directamente en la estabilidad del horno, lo cual

repercute en la estabilidad de los parámetros de calidad de todos los productos.

Si el flujo aumenta por encima del rango normado (20 spm) trae como consecuencia que la

temperatura de salida del horno no sea la requerida debido a que circulará un mayor volumen

de producto y será insuficiente el intercambio de calor en el hogar del horno.

Si el flujo disminuye la temperatura de salida aumenta por encima de lo establecido, trayendo

consigo que ocurra la descomposición térmica de algunos componentes del crudo provocando


38

el aumento de presión en la torre de destilación atmosférica debido al incremento de los gases

en la zona flash.

- Temperatura de salida de los hornos: al no estar esta variable entre el rango establecido (270

– 320 0 C), trae consigo que el proceso de destilación no ocurra eficientemente y por tanto los

productos no se obtendrán con los índices mínimos de calidad.

- Nivel en el fondo de la torre T-101: al variar este parámetro fuera del rango establecido (180

mmHg) origina que se desestabilice el flujo de inyecto al horno F-102 (lo que trae como

consecuencia lo explicado ya en esta variable) y provoca que varíe el flujo de inyecto a la torre

T-201, causando que los productos no se obtengan con la calidad requerida y aumente la

presión del vacío.

Si sube el nivel puede haber un arrastre hacia los platos superiores provocando que se

manchen los destilados y afecten sus especificaciones.

Si baja el nivel del fondo puede provocar que la torre se quede sin producto en el fondo, se

eleve la presión lo que causa defectos mecánicos, deformándose la estructura.

- Temperatura del tope de la torre T-101: Esta temperatura debe estar en el rango de 80 -130

0C para que se mantenga el gradiente de temperatura y presión en la torre, buscando una

estabilidad en el fraccionamiento del crudo en sus cortes y el buen funcionamiento del proceso.

Destilación al Vacío:

En esta etapa la influencia de las variables de operación se van a comportar como en la

sección de Destilación Atmosférica.

-Control de temperatura en el tope de la T-201.

-Control de nivel en el plato 24.

-Control de nivel en la T-202 (R3).

-Control de nivel en la T-203 T-203.

-Control de flujo en la fracción R3.

- Control de flujo en la fracción R2.

-Control de nivel en fondo de T-201.


39

e) Análisis de la instrumentación del proceso.


Esta planta cuenta con un autómata programable. Con este equipo se logra aún más

automatizar los procesos, cuenta además con alarmas que no estaban funcionando lo que

mejora la seguridad de la planta.

Este equipo controla generalmente siete lazos:

1. Temperatura del tope de la torre.

2. Temperatura a la salida del horno F-101, esta se toma con un termopar.

3. Temperatura a la salida del horno F-102. Idéntico al lazo 2.

4. Flujo de queroseno a tanque: este flujo se controla a la salida del despojador y es medido

por la placa orificio y el transmisor de presión diferencial.

5. Flujo de diesel al tanque (idéntico al lazo 4).

6. Emboladas de la bomba de inyecto al horno F-101.

7. Control del nivel del fondo de la torre de destilación atmosférica.

En esta planta tanto dentro como fuera de los lazos de control del proceso existen instrumentos

de medición necesarios en el chequeo de la presión, temperatura y flujo.

Si se analiza una etapa del proceso compuesta por: bombas de inyecto, intercambiadores de

calor, hornos y torre de destilación atmosférica podemos definir:

Bombas de inyecto:

Está instalada una válvula de control neumático que permite abrir o cerrar el lazo de control de

acuerdo a la necesidad en el instante y obtener una estabilidad en el inyecto de crudo a los

hornos. El sensor en estos lazos es el detector de proximidad inductivo colocado en las

bombas, quien cuenta las emboladas por minuto enviando la señal a través de la barrera de

seguridad al F.C quien lo compara con el setting del lazo, enviando una señal al posicionador

SIPART-PS en la válvula neumática situada en la línea de vapor a la entrada de la bomba.

Intercambiadores de calor:


40

En ellos se mide constantemente con los termopares del tipo CrKo, que constituyen entradas

analógicas al autómata y se logra que salga el crudo a la temperatura de 120 a 190 0C

respectivamente (aquí se mide pero no se controla).

Hornos:

Para mantener el equilibrio térmico dentro de ellos se miden las temperaturas con termopares

del tipo CrKo, que constituyen entradas analógicas al autómata, estas señales se utilizan para

el lazo de control de temperaturas que varían según el producto final a obtener y oscilan entre

270-4100C.

En la chimenea se chequea y controla de forma manual la temperatura de salida de los gases a

través del Damper, esta que varía entre 360 - 460 0C.

Torre de destilación atmosférica:

En la entrada a la zona flash se censa la temperatura constantemente con un termopar. En el

tope la temperatura se toma con un termopar, el cual envía la señal al autómata SITRANS-T y

este controla la temperatura mediante el control del reflujo al tope, esta temperatura oscila

entre 80-1200C y se logra mantener en esta torre el gradiente de temperatura y el equilibrio

térmico entre la temperatura de la zona flash y la del tope, para garantizar la eficiencia y

calidad de los productos en el fondo de la torre, se controla la temperatura también con un

termopar.

f) Caracterización de las principales sustancias tóxicas existentes, incidencia y

prevención.

A continuación se muestran las sustancias tóxicas con mayor incidencia en el proceso, así

como las acciones que se llevan a cabo para su prevención.

Tabla 2.3 Sustancias toxicas con mayor incidencia en el proceso.

Materias primas/ insumos

Características Peligrosidad

Petróleo crudo (Cuenca central)

Gravedad específica: 0.9214

Viscosidad a 40 °C (mm²/s): 29.35

No de acidez (mg KOH/g): 5.51

Azufre (% m/m): 2.5

Extremadamente inflamable


41



Contenido de sales (mg/l): 120

Contenido de agua (% v/v): 0.2

Inhibidor de Corrosión

(Solquisar 433).

Densidad a 20 °C (g/cm³): 0.926

Viscosidad a 20 °C (cP): 21.3

Punto de congelación (°C):0

Temperatura de descomposición (0C): 320

Contenido de N2 (% masa): 1.7

Demulsificante

(DP- 98015)

Densidad a 20 °C (g/cm³): 0.950

Viscosidad a 0 °C (cP): 75

Viscosidad a 20 °C (cP): 45

Punto de inflamación (°C): - 10

Miscibilidad: Miscible en agua, hidrocarburos y alcohol.

Hidróxido de Sodio

(NaOH)

http://www.mtas.es/insht/images/fisq/80.gif

-Sólido blanco, delicuescente en diversas formas e inodoro.

-Es una base fuerte, reacciona violentamente con ácidos y es corrosiva en ambientes húmedos para metales tales como cinc, aluminio, estaño y plomo originando hidrógeno (combustible y explosivo).

-Ataca a algunas formas de plástico, de caucho y de recubrimientos.

-Absorbe rápidamente dióxido de carbono y agua del aire.

-No combustible.

-Corrosivo: es muy corrosivo en ojos, piel y el tracto respiratorio. Corrosivo por ingestión.

-El contacto con la humedad o con el agua, puede generar el suficiente calor para producir la ignición de sustancias combustibles.

Corrosivo

Puede ser peligrosa para el ambiente;

debería prestarse atención especial a los organismos acuáticos.

http://www.mtas.es/insht/images/fisq/13.gifhttp://www.mtas.es/insht/images/fisq/87.gif

Cloruro de sodio (NaCl)

Características del componente

Peso Molecular: 58,44

Familia Química: Haluro, Sal inorgánica









http://www.mtas.es/insht/images/fisq/80.g

















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Grado de riesgo:

Salud: ligero

Inflamabilidad: ninguna

Reactividad: ninguna

Cristal incoloro o Polvo blanco o blanco pálido, inodoro.

Efectos para la salud

Puede provocar náuseas y vómito. Puede llegar a provocar acidez estomacal. Irritación y ardor en los ojos, en la piel y en las vías tracto-respiratorias.

Sulfuro de hidrógeno

[H2S (g)]

-Es un gas incoloro, tiene olor a huevo podrido, crea una llama azul cuando quema y crea un gas tóxico: el dióxido de azufre (SO2), a concentración de 10 ppm se puede distinguir por el olfato.

-La densidad del gas H2S es de 1,192, más alta que la del aire.

-A temperatura normal, la molécula de H2S es muy estable, pero a alta temperatura se descompone fácilmente.

-Respirar o tener contacto con el H2S es muy peligroso, la concentración máxima permitida de H2S en lugares de trabajo es de menos de 10 ppm.

-El H2S tiene carácter corrosivo, especialmente en las condiciones de alta temperatura y presión. Puede corroer los equipos de metal, y cuando se quema produce gas SO2, aún más peligroso.

Tóxico

Corrosivo

Hidrosulfuro de sodio (NaHS)

-Es un líquido que puede ser de color amarillo hasta rojo, también verde oscuro hasta negro.

-Huele similar al sulfuro de hidrógeno (huevo podrido).

-Producto corrosivo.

-Peligroso para la salud humana y el ambiente acuático.

Su contacto provoca quemaduras dérmicas

Tóxico

Es peligroso para el ambiente; debería

prestarse atención especial a los organismos acuáticos.











43



y oculares.

-El incendio puede producir gases venenosos e irritantes.

-El polvo puede formar una mezcla explosiva con el aire chispas y llamas.

-Puede ser fatal al ingerir o tragar.

-En las condiciones húmedas o ligeramente mojadas, el producto reaccionará con la humedad en el aire para producir el gas tóxico de sulfuro de hidrógeno.

Corrosivo

Cal Hidratada Vías de exposición: La sustancia se puede absorber por inhalación, a través de la piel y por la ingestión.

Posibles efectos en la salud:

-El contacto ocular puede causar irritación o inflamación inmediata o demorada, con grandes cantidades de polvo seco o con cal hidratada húmeda puede causar irritación ocular moderada, quemaduras químicas o ceguera.

-Una exposición de duración suficiente en las zonas húmedas del cuerpo puede causar daños graves y potencialmente irreversibles en los tejidos de la piel, los ojos, las vías respiratorias y el tracto digestivo debido a quemaduras químicas (cáusticas), incluidas quemaduras de tercer grado.

- La respiración del polvo puede causar irritación en la nariz, la garganta o los pulmones, e incluso asfixia, según el grado de exposición. La inhalación de altas concentraciones de polvo puede causar quemaduras químicas en la nariz, la garganta y los pulmones.

- La cal hidratad no figura como cancerígena en las listas de IARC y NTP, no obstante la cal hidratada contiene vestigios de sílice cristalina que está clasificada por IARC NTP como cancerígeno humano conocido.







44

g) Definición de las condiciones de frontera.

Límites del sistema producto.

La asignación de las cargas ambientales se realiza de acuerdo a Masa según lo establecido en

el requisito de los procedimientos de asignación de la NC ISO 14041:2000.

Tanto las operaciones unitarias que se realizan en todo el proceso productivo, como los

procesos de tratamiento y de transporte de combustibles se consideran dentro de los límites del

sistema.

Figura 2.4 Límites del sistema

Tipos de impacto y la metodología de evaluación del impacto y la interpretación

subsecuente que se usará.

Para el análisis del ACV se utilizará el programa Sima Pro 7.1 de Pre Consultant empleando

el método del Eco-indicador 99 que tiene en cuenta 11 categorías de impacto y tres categorías

de daños, para de esta forma demostrar cuales son los productos y operaciones de mayor

influencia en el impacto del proceso.

2.1.2 Inventario de Ciclo de Vida.

En el análisis del inventario se encuentran presentes la recolección de datos y los

procedimientos de cálculo para cuantificar las entradas y salidas pertinentes de un sistema


45

producto. Es válido destacar que estas entradas y salidas pueden incluir el uso de recursos y

descargas al aire, al agua y al suelo asociados con el sistema.

Para obtener los datos de inventario en la sección de Destilación Atmosférica fue necesario

realizar balances de masa y energía para obtener los datos primarios, así como una

investigación que recogió una serie de datos que ya estaban registrados en la fábrica y que son

considerados como datos secundarios..

Para contar con los datos de inventario en la sección de Destilación al Vacío fue necesario

llevar a cabo una investigación, mediante la cual se pudo obtener todos estos datos, los cuales

estaban registrados de una forma u otra en la refinería, y se pueden considerar como datos

secundarios.

a) Balances de masa y energía realizados en los distintos equipos que componen la

sección “Destilación Atmosférica”

Los datos que permitieron realizar los balances de masa y energía fueron obtenidos en la

refinería analizada.

Balance de energía en calderas

En la refinería existen 4 calderas de generación de vapor, dos de 4.5 ton/h, una de 6.5 ton/h, y

otra de 10 ton/h. Actualmente solo se utiliza una de 4.5 ton/h de las dos existentes, debido al

deterioro de la restante, por lo que se encuentra fuera de servicio.

Datos

T1 =60 0C Entrada de agua Salida de agua (vapor sat.)

T2 =100 0C Tea =600C Tvs =1700C

T3 =170 0C Pea =10 kgf/cm2 Pvs =10 kgf/cm2

VCS =-40780.08 kJ/kg Hl =251.12 kJ/kg Hvs =2752.3 kJ/kg

=0.8

Para una caldera de 4.5 ton/h

Qg =Ma*(Hvs -Hl) Qg + Qc = 0 Qc =Mcomb.*VCS


46

Qg =4.5*103 *(2752.3 – 251.12) Qc =-Qg/ Mcomb. =Qc/VCS

Qg =11255310 kJ/h Qc =-11255310/0.8 Mcomb. =-13978125/-40780.08

Qc =-14069137.5 kJ/h Mcomb. =345 kg/h

Para una caldera de 6.5 ton/h

Qg =Ma*(Hl – Hvs) Qg + Qc = 0 Qc =Mcomb.*VCS

Qg =6.5*103 *(2752.3 – 251.12) Qc =-Qg/ Mcomb. =Qc/VCS

Qg =16257670 kJ/h Qc =-16257670/0.8 Mcomb.= -20322087.5 /-40780.08

Qc =-20322087.5 kJ/h Mcomb. =498.33 kg/h

Para una caldera de 10 ton/h

Qg =Ma*(Hl – Hvs) Qg + Qc = 0 Qc =Mcomb.*VCS

Qg =10*103 *(2752.3 – 251.12) Qc =-Qg/ Mcomb. =Qc/VCS

Qg =25011800 kJ/h Qc =-25011800/0.8 Mcomb. =-31264750/-40780.08

Qc =-31264750 kJ/h Mcomb. =766.66 kg/h

Trabajando todas las calderas de la industria excepto una de 4.5 ton/h, que está fuera de

servicio, el consumo total de combustible es:

Consumo total de combustible =345 kg/h + 498.33 kg/h + 766.66 kg/h =1610 kg/h.

Producción de vapor en las calderas= 21 ton vap. /h = 21000 kg vap/h

Balances de masa y energía en intercambiadores

Datos generales

ρ.c =0.9171 g/cm3

ρ. queroseno= 0.8175 g/cm3

ρ. diesel =0.8540 g/cm3

ρ. nafta =0.7228 g/cm3

ρ. gas =0.9558 g/cm3


47

ρ. fuell =0.9753 g/cm3

Mc =22.64 m3/h = 20860 kg/h

η =0.9

De queroseno

Entrada de crudo Entrada de quero

Qg + ηQc =0 Qc = - Qg/η

Tec=40 0 C Teq=168 0 C

Qg = Mc*(Hsc-Hec) Qc = - 324952.44 kcal/h

Hec=17.52 kcal/h Heq=86.75 kcal/h Qg =292457.2 kcal/h

Salida de crudo Salida de quero Qc = Mq*(Hsq-Heq)

Tsc= 70 0 C Tsq=95 0 C Mq =Qc/ (Hsq-Heq)

Hsc =31.54 kcal/kg Hsq =46.5 kcal/kg Mq =8073.4 kg/h

De diesel

Crudo CrudoTec = 70 0C

Tsd = 1740C

Tsc = 90 0C

Ted = 235 0C

Diesel

Diesel

Crudo CrudoTec = 40 0C

Tsq = 950C

Tsc = 700C

Teq = 168 0C

Queroseno

Queroseno


48

Entrada de crudo Entrada de diesel Qg + ηQc = 0

Tec = 70 oC Ted = 235 oC Qg =Mc*(Hsc-Hec)

Hec =31.54 kcal/kg Hed =127.63 kcal/kg Qg =204010.8 kcal/h

Salida de crudo Salida de diesel Qc =-Qg/η

Tsc = 90 oC Tsd = 174 oC Qc = -226679 kcal/h

Hsc =41.32 kcal/kg Hsd = 89.36 kcal/kg

Qc =Md*(Hsd-Hed)

Md =Qc/(Hsd-Hed)

Md =5923.2 kg/h

Consumo de vapor en el horno

Horno F-101

Datos:

VCS = -10846 kcal/kg

Mc =20860 kg/h

Hsl =178.03 kcal/kg

Hsv =232.2 kcal/kg

T chimenea =464 0C, 10% de aire en exceso

c. aprovech. =f (T chimenea, % de aire en exceso) =9219 kcal/kg

η = c. aprovech/c. disponible =9219 / 10846 =0.85

efic. quemador =0.95

Entrada de crudo Salida de crudo

ρec =0.9171 Kg/L ρsc =0.90 kg/L

Hec =95.24 kcal/kg

Mc=20860 kg/h /0.9171 Kg/L = 22745.6 kg/L = 227.45 % vol.

Crudo(liq)

Crudo (mezclaliq-vapor)

Tec = 190 oC Tsc = 320 oCF-101


49

N+Q+D+G = 47.24% vol.

X = (N+Q+D+G) /C= 0.21

Y =1-x= 0.79

Qabs =Mc* (Hsl*y + Hsv*x – Hec)

Qabs =20860*(178.03*0.79 + 232.2*0.21 – 95.24)

Qabs =1964296.5 kcal/h

qc =VCS*efic. quemador =-Qabs/( qc*Mfuel )

qc =-10846*0.95 Mfuel =-Qabs/( qc* )

qc =-10303.7 kcal/kg Mfuel = -1964296.5/(-10303.7*0.85)

Mfuel =224.28 kg/h

Según datos del área técnica el consumo de vapor en el horno es aproximadamente 0.4 kg de

vapor/ Kg de fuel:

Mvapor =0.4*Mfuel

Mvapor =0.4*224.28

Mvapor =89.71 kg de vapor/h

Balance de energía en la torre de destilación atmosférica

Datos:

Análisis de laboratorio correspondientes al crudo en mezcla constituida por 8% Santa Cruz,

18% Varadero y 74% Pina. :

Nafta -------------- 9.89% (del volumen de crudo)

Queroseno -------13.17%

Diesel---------------12.37%

Gases---------------0.78%

Fuel -oil-------------63.83%


50

Nota: Las masas de nafta, de los gases y de fuel fueron calculadas teniendo como referencia

los % que representan del vol de crudo (para 20860 kg. /h).

Ejemplo: Cálculo de la masa de fuel (Mf)

56.58 % de Fuel para 20860 kg. /h de crudo

20860 – 100 % Mf = 13314.94 kg/h

X – 63.83 %

Tec =300 0C Mc =20860 kg/h Hcl =164.2 kcal/kg Hcv =220.13 kcal/kg

Tev =170 0C Mv =210 kg/h Hv =658.4 kcal/kg

Tsn =104 0C Mn =2063.054 kg/h Hn =54.47 kcal/kg

Tsq =178 0C Mq =8073.4 kg/h Hq =93.56 kcal/kg

Tsd =266 0C Md =5923.2 kg/h Hd =147.86 kcal/kg

Tsf =290 0C

Mf =13314.94 kg/h

Hf =152.86 kcal/kg

Tsg =96 0C Mg =162.708 kg/h

Hg = 114.53 kcal/kg

Qc =Mc*(Hcl*x + Hcv*y)

Qc =20860*(164.2*0.21+220.13*0.79)

Qc =4346806.8 kcal/h

Qv =Mv*Hv

Qv=210*658.4

Qv=138264kcal/h

Qn =Mn*Hn

Qn =2063.054*54.45

Queroseno(Q)

Diesel(D)

Vapor (V)

Crudo (C)

N G

Ref. Nafta(R)

Fuell (F)


51

Qn =112374.55 kcal/h

Qq =Mq*Hq Qd =Md*Hd Qf =Mf*Hf Qg =Mg*Hg

Qq =8073.4 *93.56*114.53 Qd =5923.2 *147.86 Qf =13314.94 *152.86 Qg =162.708

Qq =755347.3 kcal/h Qd =875804.35 kcal/h Qf =2035321.73 kcal/h Qg =18634.95 kcal/h

Reflujo de nafta

Ter =40 0C Qsr – Qer =Qc + Qv – (Qn + Qq + Qd + Qf + Qg)

Tsr =104 0C Qr = Qc + Qv – (Qn + Qq + Qd + Qf + Qg)

Her =20.04 kcal/kg Qr = 687587.92 kcal/h

Hsr = 54.47 kcal/kg

Mr =

Qr =Mr* (Hsr - Her)

Mr =Qr/ (Hsr – Her)

Mr =687587.92 / (54.47 – 20.04)

Mr = 19970.6 kg/h

Balances de masa y energía en despojadores

De queroseno

Datos

Q = 8073.4 kg/h

efic. despojador =0.82

Quero (Q)Vapor

(V1)

Quero Pesado

(Qp)

Reflujo de Quero

Ligero (QL)


52

Qp = Q * efic. Despojador

Qp =8073.4* 0.82

Qp =6620.19 kg/h

Según datos del área técnica el consumo de vapor en el despojador de queroseno es

aproximadamente de 0.05 Kg de vapor/kg de queroseno:

V1 =0.05*Q

V1 =0.05*8073.4

V1 =403.73 kg de vapor/h

Q + V1 =QL+ QP

QL = Q + V1 - QP

QL = 8073.4 + 403.67 – 6620.19

QL =1856.88 kg/h

De diesel

Datos

D =5923.2 kg/h

efic. despojador = 0.82

Dp = D* efic. despojador

Dp = 5923.2*0.82

Dp = 4857 kg/h

Según datos del área técnica el consumo de vapor en el

despojador de diesel es aproximadamente de 0.05 kg de vapor/kg de diesel:

V2 =0.05*D D + V2 =DL + DP

V2 =0.05*5923.2 DL =D + V2 - DP

V2 =296.16 kg de vapor/h DL =5923.2 + 296.16 – 4857 = 1362.3 kg/h

Diesel(D)

Vapor (V2)

Diesel Pesado(Dp)

Reflujo de DieselLigero (DL)


53

Consumo de vapor en las bombas

P-105 A y B (bombas de inyecto)

Datos

D=355 mm (diam. del pistón) n=36 strok/min (# de carreras dobles del pistón por min)

d=50 mm (diám. del émbolo) W=2.621 Kg/m3 (peso específico del vapor)

L=305 mm (carreras)

Q= V*W

Para un pistón Q=nлL (D2 – d2/2)*W

Vp=лLD2/4 + лLD2/4 – лLd2/4 Q=11.275 Kg/min*60 min/1h

Vp=лL (D2/2 – d2/4) Q=676.5 Kg/h

Para dos pistones Para las dos bombas: Q=1353 kg/h

Vp=2лL (D2/2 – d2/4)

Vp=лL(D2 – d2/2)

Para un minuto

Vp=nлL(D2 – d2/2)

P-106 A (bomba de insumo fuell a hornos)

Datos

D=133 mm (diám. del pistón) n=72 stroke/min(# de carreras dobles del pistón por min)

d=19 mm(diám. del émbolo) W=2.621 kg/m3(peso específico del vapor)

L=127 mm (carreras)

Q=V*W

Q=nлL (D2 – d2/2)*W

Q=79.05 kg/h


54

b) Datos de las entradas y salidas en cuanto a productos, a la sección de Destilación

al Vacío obtenidos por la investigación realizada en la fábrica.

Tabla 2.4 Entradas y salidas (solo productos) de la sección de Destilación al Vacío.

Flujo másico

Unidades kg/h Tn/año

Fuel oil (entrante) 13314.94 116638.87

Diesel de vacio 5130.33 44941.69

Aceite transformador 249.53 2185.88

Fuel medio o Fuel

ligero

3383.62 29640.51

Asfalto o Fuel pesado 12007.38 105184.64

c) Manejo de agua.

El suministro de agua es diario y se recibirá a través de la empresa de acueducto y

alcantarillado del municipio de Cabaiguán. De acuerdo a esta situación el agua va a tener

varias utilidades. En la tabla 2.5 se muestra el consumo de agua para cada utilidad.

Tabla 2.5: Requerimientos de agua para el proceso.

kg/h tn/año m3/h m3/año

Agua para generación de vapor

2842.48 24900.12 24960 218649600 Agua tratada para consumir como vapor.

Agua para condensar 1530.39 13406.21 13440 117734400 Agua de enfriamiento.

Agua para desalar 358.36 3139.23 3150 27594000 Agua para desalar el crudo.

Total de agua 4731.08 66345.68 41550 363978000



55

d) Manejo de la energía. Cantidad de vapor total.

La energía consumida en la planta será suministrada por la empresa eléctrica del municipio,

esta será suministrada por una línea directa de 33000 KVA con un banco de transformadores

exclusivos. Dispone de 2 Hornos con una capacidad de 1000 ton/día con eficiencia de 0.75. El

consumo de combustible está dado por un índice de 39.3537 miles de ton de crudo/ton de fuel

oil.

Índice de electricidad: 12.3907 miles de ton de crudo/KWh

Tabla 2.6 Cantidad de vapor total.

kg/h Tn/año

Lavado 100 876

Vapor fondo T101 209.5 1835.22

Vapor horno F101 116.4 1019.66

Vapor despojados de diesel

torre T102

185 1620.6

Vapor despojador Quero 302.94 2653.75

Vapor horno F102 97.2 851.47

Vapor torre 201 252 2207.52

Vapor despojador de R3

(Aceite)

420 3679.2

Vapor despojador de R2 (fuel

medio o ligero)

290 2540.4

Vapor total 1973.3 17283.82


e) Emisiones al aire.

El crudo refinado en esta instalación presenta altos contenidos de azufre, ya que son crudos

nacionales. Las fuentes principales de emisiones estacionarias a la atmósfera en la refinería

son los equipos de combustión (hornos y calderas) que utilizan fuel oil y mezclas de estos con


56

diesel en el proceso de generación de vapor. Estas pueden contener como contaminantes

fundamentales:

- Compuestos Sulfurosos.

- Compuestos Nitrogenados.

- Compuestos Orgánicos Volátiles.

- Partículas Suspendidas.

- Monóxido de Carbono.

- Dióxido de Carbono.

Las emisiones de hornos y calderas de la refinería se muestran en la siguiente tabla. Los

niveles de concentración de partículas son mucho mayores que el valor dado como límite que

no se debe exceder en chimeneas de calderas y hornos para este contaminante. Los niveles de

CO, aunque no se regulan en esta norma, resultan elevados y denotan combustión deficiente.

Tabla 2.7 Caracterización de emisiones gaseosas originadas por combustión en hornos

y calderas de Refinería Sergio Soto.

Hornos y calderas

SO2 (mg/m3)

CO % CO2 % Flujo (Nm3/h)

Partículas Suspendidas

(mg/m3)

Horno F-101 2165 0.11 16.4 41297 267

Horno F-102 2166 0.10 16.7 34584 177

Caldera B-607 2176 0.09 16.4 31196 176

Caldera B-606 2159 0.09 16.6 31205 150


Tabla 2.8 Emisiones de partículas e hidrocarburos aromáticos en las calderas y hornos.

HC

Aromáticos

Partículas

Suspendidas


57

(mg/m3) (mg/m3)

41 241

38 385

31 340

37 322

- 100


En las refinerías donde existen unidades de destilación al vacío se producen en el proceso

gases, hidrocarburos volátiles, aromáticos, nafténicos, dihidrógeno y dióxido de azufre, en esta

empresa estos productos son enviados a la atmósfera aumentando la contaminación ambiental

en el municipio de Cabaiguán. El olor desagradable unido a la toxicidad de estos compuestos

pueden ser una de las causas por las cuales aparezcan en la población enfermedades

respiratorias o se agudicen las mismas, sin embargo no existe ningún estudio científico que

evidencie las principales categorías de impacto relacionadas con estos contaminantes.

Los gases producidos por el craqueo tienen la composición siguiente en % volumen:

Sulfuro de hidrógeno ---------- 6.66

Dinitrógeno------------------------ 5.19

Monóxido de carbono------------ 8.34

Dióxido de carbono-------------- 1.41

Hidrocarburos hasta C5---------- 78.4

Las concentraciones máximas ocurren a 240 metros aproximadamente y para los compuestos

orgánicos volátiles 1.51 mg/m³.

En la Refinería” Sergio Soto” se refina crudo procedente de los yacimientos de occidente y

como se ha expuesto anteriormente, estos crudos tienen alto contenido de azufre y en el

proceso se emanan a la atmósfera gases con alto contenido de sulfhídrico.


58

Tabla 2.9 Concentración de Contaminantes en emisiones de aire de la refinería Sergio

Soto de Cabaiguán.

Gases Unidad Cantidad

SO2 mg/m3 15171

CO mg/m3 0.39

CO2 mg/m3 115.6

HC mg/m3 226

H2S mg/m3 90000


f) Emisiones al agua.

La preservación de la calidad de las aguas terrestres adquiere cada vez mayor importancia por

lo que implican para la sociedad las pérdidas por concepto de deterioro de aquella, desde los

puntos de vista higiénico - sanitario, económico, ambiental, social, estético y cultural.

Tan solo los riesgos que para la salud del hombre representa el consumo de aguas

contaminadas, justifica se regulen el vertimiento de residuales a los cuerpos receptores.

Téngase en cuenta que un grupo numeroso de patologías en el hombre tienen origen hídrico.

Estas pueden ir desde las enfermedades entéricas hasta las derivadas de la ingestión de

elementos tóxicos contenidos en las aguas.

Por otra parte, existe una amplia gama de usos del agua, cada uno de los cuales tiene

requisitos específicos que cumplir, por lo que una norma que regule el vertimiento de residuales

con el objetivo de preservar la calidad de las aguas terrestres tendrá tanto, requerimientos

generales como específicos.

La norma es un instrumento legal para garantizar la calidad de las aguas terrestres mediante la

regulación de las descargas de residuales a éstas, lo que a su vez servirá de base para la

elaboración de estrategias de saneamiento. Ella ayudará a la protección de las fuentes de

abasto a la población, los cursos naturales de las aguas, las aguas subterráneas y las obras e

instalaciones hidráulicas.


59

En la Refinería Sergio Soto existe un sistema para el tratamiento de estos residuales líquidos

consistentes en tres trampas recolectoras localizados estratégicamente en los lugares por

donde se vierte agua al exterior:

La trampa de residuales está localizada en el área de salida de la refinería y es la encargada

de recepcionar los desechos y fluviales de las áreas: Chucho Reca, Chucho Corrales, Trampa

Central y la planta de destilación al Vacío.

Trampa del 46 se encuentra ubicada al lado del tanque del mismo nombre recibe los

residuales provenientes de una parte del área de tanques, los del taller, el cargadero y las

aguas pluviales de Planta de Aceites.

Es válido destacar que este tratamiento no es del todo efectivo, pues con solo tratar al residual

con estas trampas no se le puede eliminar al mismo todos lo parámetros con los que cuenta de

forma alterada, lo que hace que este sea vertido al medio aun con niveles notables de

hidrocarburos, entre otras sustancias dañinas al ambiente.

Los residuales líquidos a verter al sistema de alcantarillado deben cumplir con las

concentraciones relacionadas en la tabla 2.10.

Tabla 2.10 Límites Máximos Permisibles Promedio (LMPP) para los parámetros de los

residuales líquidos.

Parámetro

Unidades LMPP

Temperatura C < 50

PH Unidades 6-9

Sólidos Sedimentables mL/L <10

Grasas y Aceites mg/L <50

Conductividad S/cm. <4000

DBO5 mg/L <300

DQO (Dicromato) mg/L <700

Fenoles mg/L <5

Sustancias activas al azul de metileno

(SAAM)

mg/L <25

Aluminio mg/L <10.0

Arsénico mg/L <0,5


60


Tabla 2.11 Caracterización de los residuales líquidos provenientes del proceso de

refinación de petróleo en la Refinería Sergio Soto de Cabaiguán.

Parámetros Unidades Cantidad

pH 7.40

Conductividad eléctrica S/cm. 1578

Sólidos totales mg/L 1202

Sólidos totales fijos mg/L 950

Sólidos totales volátiles mg/L 252

Sólidos Sedimentables mg/L 0

Grasas y aceites mg/L 32

Nitrógeno amoniacal 8.4

Hidrocarburos mg/L 8

DQO mg/L 115.2

Fuente: Análisis realizados en el CEQA

Cadmio mg/L <0,3

Cianuro mg/L <0,5

Cobre mg/L <5,0

Cromo hexavalente mg/L 0,5

Cromo total mg/L 2,0

Mercurio mg/L 0,01

Plomo mg/L 1,0

Zinc mg/L 5,0

Sulfuros mg/L 5,0

Hidrocarburos mg/L 0


61

g) Análisis del proceso del transporte.

Se realizó un análisis de la cantidad de rutas recorridas para el traslado del crudo, desde el

lugar de su extracción hasta la refinería Sergio Soto de Cabaiguán.

Del crudo que entra como materia prima fundamental a la destilación atmosférica con una

cantidad de 20860 kg/h:

En Pina se extrae el 20 %, lo que representa 4172 kg/h, y el total de km recorridos es 70.

En Varadero se extrae el 60 %, lo que representa 12516 kg/h, y el total de km recorridos es

260.

En Santa Cruz se extrae el 20 %, lo que representa 4172 kg/h, y el total de km es 400.

Se obtuvo como resultado el siguiente:

Total de km. recorridos por cantidad de crudo transportado teniendo en cuenta las tres

provincias de las que se extrae este producto utilizado como materia prima principal en el

proceso de refinación: 5215000.

2.1.3 Conformación del inventario.

Para la conformación del Inventario es necesario expresar todas las entradas y salidas en

función de la unidad funcional. Los resultados aparecen en la tabla 2.12 y 2.13

respectivamente. Es válido destacar que muchos de los datos que aparecen en las siguientes

tablas fueron obtenidos mediante balances de masa y energía, pero otros fueron obtenidos

mediante registros que aparecían en la fábrica.

Tabla 2.12 Entradas

Productos Unidad Cantidad Ton/Año

Crudo Kg/h 20860 182733.6

Agua Kg/h 4731.08 41444.26

Aire Kg/h 10039.55 87946.45

Vapor Kg/h 1973.3 17286.10

Electricidad KW/h 12.39

Sosa caustica Kg/h 46.13 404.09


62

Carbonato Kg/h 1.22 10.68

Inhibidor de la corrosión Kg/h 0.30 2.62

Hidrato de cal Kg/h 0.73 6.39

Sal común Kg/h 5.78 50.63

Transporte t*Km 5215000 45683400

Terreno m2 40000

Tabla 2.13 Salidas

Productos Unidad Cantidad Ton/Año

Queroseno Kg/h 8073.4 70722.98

Nafta Kg/h 2063.05 18072.35

Residuo Kg/h 162.70 1425.32

Diesel Kg/h 5923.2 51887.23

Fuel Oil Kg/h 13314.94 116638.87

Asfalto o Fuel pesado Kg/h 12007.38 105184.64

Diesel de vacío Kg/h 5130.33 44941.69

Fuel medio o Fuel ligero Kg/h 3383.62 29640.51

Aceite transformador Kg/h 249.53 2185.88

Emisiones al Agua

pH 7.40

Conductividad eléctrica S/cm. 1578

Solidos totales mg/l 1202

Solidos totales fijos mg/l 950


63

Solidos totales volátiles mg/l 252

Solidos sedimentables mg/l 0

Grasas y aceites mg/l 32

Nitrógeno amoniacal 8.4

Hidrocarburos mg/l 8

DQO mg/l 115.2

Emisiones al Aire

SO2 mg/m3 15171

CO mg/m3 0.39

CO2 mg/m3 115.6

HC mg/m3 226

H2S mg/m3 90000

Para la introducción de los datos en el programa Sima Pro planteo el proceso para cada

producto de acuerdo a la asignación de cargas ambientales considerada, incluyendo todos los

flujos comunes a los mismos.


Los procesos de transporte, generación de electricidad, extracción de crudo y

combustible se encuentran en el background y la sección de destilación atmosférica y al

vacío unido a los tratamientos de residuales se incluyen en el foreground, todo esto está

ubicado en la fase de definición de objetivo y alcance dentro de los límites del sistema.

Se obtiene el inventario de ciclo de vida del proceso de producción de la refinería

“Sergio Soto” de Cabaiguán considerando como unidad funcional múltiple la salida de

todos los productos obtenidos tanto en la Destilación Atmosférica como la Destilación al

Vacío, así como teniendo en cuenta datos obtenidos tanto por balances de materiales y

energía realizados y por reportes técnicos de la fábrica para los procesos


64

contemplados en el foreground y a través de la base de datos ecoinvent para los

procesos del background.

Para la aplicación de la metodología se consideró la asignación de cargas al proceso de

refinación de acuerdo a masa.

Capítulo 3: Evaluación del impacto de Ciclo de Vida (EICV).

65


3.1 Introducción.

A partir de los resultados del inventario, se realiza la evaluación de los impactos ambientales

del proceso de refinación de petróleo en la refinería “Sergio Soto” mediante el software Sima

Pro 7.1 empleando el método del Eco-indicador 99; se tiene en cuenta todo el Ciclo de Vida

del proceso y las fronteras, aspectos expuestos en el capítulo 2.

A continuación se presenta la figura 3.1, en ella se muestra la red del proceso para uno de los

nueve productos considerados (fuel oil), las flechas rojas indican los impactos ambientales

perjudiciales para el medio ambiente (mientras más gruesa sea la flecha mayor es el impacto).

Se puede observar que el proceso que más impacta es extracción de crudo, otros impactos de

menor medida se corresponden al proceso de generación de vapor, la electricidad, el hidróxido

de sodio, la cal hidratada, el cloruro de sodio y la transportación. Los mayores impactos

corresponden a las emisiones, lo cual es reflejado en el termómetro del propio proceso.

Figura 3.1 Árbol del proceso para uno de los productos de la refinería.

5.53E3 kg Crude oil transport

N-America S

1.31E3 Pt

1.53 kg Sodium chloride, brine solution, at

plant/RER S

0.0148 Pt

12.2 kg Sodium hydroxide,

50% in H2O, mercury cell, at

0.617 Pt

0.193 kg Lime, hydrated,

packed, at plant/CH S

0.00489 Pt

11.8 MJ Electricity, medium voltage, production PT, at grid/PT S

0.133 Pt

1.38E3 tkm Transport, lorry

16t/CH S

47.4 Pt

523 kg Steam, for chemical

processes, at

11.2 Pt

1.33E4 kg fuel oil

5.99E3 Pt


66

3.2 Análisis del impacto para los productos que se obtienen mediante el proceso

de refinación.

Fuel oil .

En la figura 3.2 mostrada a continuación se puede observar la influencia de la obtención del

fuel oil en cada categoría de impacto, la extracción de crudo influye en un 100 % en la

categoría de impacto capa de ozono, con un 96.5 % en combustible fósil, con 83.5 % en

radiación, con un 77.5 % en cambio climático, con un 75 % en uso de suelo, con un 70 % en

ecotoxicidad, con un 65 % en carcinogénesis, 31 % en respiración de orgánicos y 29 % en

minerales. Luego se puede ver que el propio proceso de operación influye con un 69 % en

respiración de orgánicos, con un 99 % en respiración de inorgánicos, con un 98 % en

acidificación y eutroficación y un 1 % en cambio climático. Seguidamente se puede observar la

influencia de la transportación con un 65 % en minerales, un 28 % en carcinogénesis, un 25 %

en ecotoxicidad, un 23 % en uso de suelo, un 16 % en cambio climático, un 12.5 % en

radiación, un 2.5 % en combustible fósil y un 2 % en acidificación y eutroficación. Por otra parte

en menor medida se puede ver el proceso de generación de vapor, con un 4.5 % en cambio

climático, con un 4 % en las categorías de carcinogénesis y ecotoxicidad y un 1 % en uso de

suelo y minerales. Por último, en un muy bajo por ciento de influencia se puede observar el

hidróxido de sodio con un 4 % en minerales y un 3 % en radiación, la electricidad con un 1 %

en las categorías de carcinogénesis, cambio climático, radiación, ecotoxicidad, uso de suelo y

minerales, la cal hidratada con un 1 % en carcinogénesis y en minerales, así como el cloruro de

sodio que también influye con un 1 %, pero este en las categorías respiración de inorgánicos y

combustible fósil.


67

Figura 3.2 Contribución de la obtención de fuel oil a cada categoría de impacto.

En la figura 3.3 se muestran los valores ponderados del impacto ambiental provocado por cada

uno de los procesos considerados en la refinación del petróleo observándose que el propio

proceso de operación tiene un mayor impacto en la categoría de respiración de inorgánicos,

con 4.3 (kilo puntos kPt), seguido por acidificación y eutroficación con 0.3 kPt. Por otro lado,

con menor impacto ambiental se encuentra la extracción de crudo que unida al proceso de

generación de vapor y la transportación tienen influencia en la categoría de combustible fósil, la

primera con 1.24 kPt, la segunda con 0.08 Pt y la última con 0.03 kPt. De igual forma existe

impacto también por parte de la transportación y la extracción de crudo en la categoría de

minerales con 0.05 kPt y 0.01 KPt respectivamente. Por último se puede ver que la extracción

de crudo tiene un impacto de 0.02 kPt en la categoría capa de ozono y 0.03 en respiración de

inorgánicos.

Method: Eco-indicator 99 (H) V2.04 / Europe EI 99 H/H / CharacterizationAnalyzing 1.33E4 kg 'fuel oil';

fuel oil Crude oil transport N-America S Steam, for chemical processes, at plant/RER SElectricity, medium voltage, production PT, at grid/PT S Sodium hydroxide, 50% in H2O, mercury cell, at plant/RER S Lime, hydrated, packed, at plant/CH SSodium chloride, brine solution, at plant/RER S Transport, lorry 16t/CH S

Carcinogens Resp. organics Resp. inorganics Climate change Radiation Ozone layer Ecotoxicity Acidification/ Eutrophication

Land use Minerals Fossil fuels

%

100

95

90

85

80

75

70

65

60

55

50

45

40

35

30

25

20

15

10

5

0


68

Figura 3.3 Análisis de los procesos que más impactan en la producción de fuel oil en

una hora de operación.

En la figura 3.4 se muestra un análisis de la ponderación para 1 hora de producción de fuel oil

por categorías. Teniendo en cuenta esto se puede analizar que el propio proceso de operación

representa para categoría de respiración de inorgánicos 4.32 kPt debido a la generación de

gases de combustión, y para la acidificación y eutroficación 0.38 kPt. Además de este análisis

se puede observar también que la extracción de crudo representa para la categoría de

combustible fósil 1.22 kPt, los otros procesos presentan puntuaciones poco significativas en las

demás categorías, como son respiración de inorgánicos, cambio climático y combustible fósil.

Method: Eco-indicator 99 (H) V2.04 / Europe EI 99 H/H / Single scoreAnalyzing 1.33E4 kg 'fuel oil';

Carcinogens Resp. organics Resp. inorganics Climate change Radiation Ozone layer EcotoxicityAcidification/ Eutrophication Land use Minerals Fossil fuels

fuel oil Crude oil transport N-America S

Steam, for chemical processes, at plant

Electricity, medium voltage, production

Sodium hydroxide, 50% in H2O, mercur

Lime, hydrated, packed, at plant

Sodium chloride, brine solution, at

Transport, lorry 16t/CH

kPt

4.6

4.4

4.2

4

3.8

3.6

3.4

3.2

3

2.8

2.6

2.4

2.2

2

1.8

1.6

1.4

1.2

1

0.8

0.6

0.4

0.2

0


69

Figura 3.4 Ponderación para 1 hora de producción de fuel oil.

Los demás productos como nafta, queroseno, diesel, diesel de vacío, aceite transformador, fuel

medio o fuel ligero, así como el asfalto o fuel pesado se comportan de manera general con

iguales resultados que el fuel oil, incidiendo de manera significativa en la respiración de

inorgánicos, siendo esta la categoría más impactada y resaltando como punto rojo la emisión

de gases contaminantes.

3.3 Análisis de la producción de la refinería “Sergio Soto”de Cabaiguán.

En esta figura se muestra el impacto total del proceso (2.26E4 Puntos), la mayor proporción

corresponde a la producción de fuel oil (5.99E3 Puntos), mientras que el otro impacto de mayor

incidencia es el de la obtención de asfalto (5.43E3 Puntos); a la par de dichos productos,

también con alto nivel de impacto se encuentra la extracción de crudo (4.96E3 Puntos).

Method: Eco-indicator 99 (H) V2.04 / Europe EI 99 H/H / WeightingAnalyzing 1.33E4 kg 'fuel oil';

fuel oil Crude oil transport N-America S Steam, for chemical processes, at plant/RER SElectricity, medium voltage, production PT, at grid/PT S Sodium hydroxide, 50% in H2O, mercury cell, at plant/RER S Lime, hydrated, packed, at plant/CH SSodium chloride, brine solution, at plant/RER S Transport, lorry 16t/CH S



kPt

4.2

4

3.8

3.6

3.4

3.2

3

2.8

2.6

2.4

2.2

2

1.8

1.6

1.4

1.2

1

0.8

0.6

0.4

0.2

0


70

Figura 3.5 Árbol del Proceso en estudio.

2.09E4 kg Crude oil transport

N-America S

4.96E3 Pt

5.22E3 tkm Transport, lorry

16t/CH S

179 Pt

8.07E3 kg Keroseno

3.63E3 Pt

2.06E3 kg Nafta

927 Pt

103 kg residuos

58.8 Pt

5.92E3 kg Diesel

2.66E3 Pt

1.33E4 kg fuel oil

5.99E3 Pt

1.2E4 kg Asfalto

5.4E3 Pt

5.13E3 kg Diesel de vacio

2.31E3 Pt

3.38E3 kg fuel medio

1.52E3 Pt

250 kg Aceite

transformador

111 Pt

1 p Refineria de cabaiguan

2.26E4 Pt


71

Caracterización.

a) Caracterización del proceso de producción de la refinería.

A continuación se muestra la contribución del proceso a cada una de las categorías de impacto

establecidas en la metodología del Eco-indicador 99.

Figura 3.6 Perfil ambiental por categoría impacto de la producción de la refinería en una

hora.

En la figura 3.6 antes presentada, se puede observar que las categorías de impacto más

afectadas son la respiración de inorgánicos con 16.2 kPt, en menor medida la categoría de

combustible fósil con 4.9 kPt, seguida de esta, con una mínima influencia, pero destacada aún,

se observa la acidificación y eutroficación con 1.2 kPt, y por último con un impacto casi

imperceptible esta la categoría de cambio climático.

En la figura 3.7 se puede observar en todos los productos que las mayores afectaciones están

concentradas en la salud humana debido fundamentalmente a la respiración de inorgánicos,

Method: Eco-indicator 99 (H) V2.04 / Europe EI 99 H/H / WeightingAnalyzing 1 p 'Refineria de cabaiguan';

Diesel Diesel de vacio fuel oil fuel medio Keroseno Nafta residuos Aceite transformador Asfalto



kPt

16

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0


72

que está dado por las emisiones al aire, por otra parte existen afectaciones en la categoría de

recursos y se puede ver que el fuel oil reporta en esta una puntuación elevada en relación a la

que representa el diesel, diesel de vacío, fuel medio, queroseno, nafta y asfalto. Por último se

puede apreciar la influencia de los productos en la categoría de ecosistema, lo cual está

marcado de forma diferente, pues las puntuaciones en su totalidad son muy bajas,

obteniéndose valores sobre los 0.5 kPt de diesel, fuel oil, queroseno y asfalto.

Figura 3.7 Perfil ambiental de la producción de la refinería expresado en categorías daño

b) Impacto total que se produce en una refinería en una hora de trabajo.

En la figura 3.8 se observa el impacto total que produce en una refinería en una hora de trabajo

por categoría de impacto, la categoría que más se ve afecta es la de respiración de

inorgánicos, debido a los gases producto tanto de la combustión, como de las torres de

destilación atmosférica y vacio, como lo son el dióxido de azufre, entre otros , otra de las

Method: Eco-indicator 99 (H) V2.04 / Europe EI 99 H/H / WeightingAnalyzing 1 p 'Refineria de cabaiguan';

Diesel Diesel de vacio fuel oil fuel medio Keroseno Nafta residuos Aceite transformador Asfalto

Human Health Ecosystem Quality Resources

kPt

16

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0


73

categorías que incide es la de combustible fósil, y la respiración de orgánicos, que aunque es

muy importante reporta un porciento pequeño comparado con la de respiración de inorgánicos.

Figura 3.8 Impacto total que produce una refinería en una hora de trabajo.

3.3 Medidas propuestas para contrarrestar los resultados del Análisis de Ciclo de

Vida.

En los resultados obtenidos del Análisis de Ciclo de Vida se puede observar que una de las

categorías que más afectada se encuentra es la de respiración de inorgánicos, esto se debe a

los gases producto tanto de la combustión, como de las torres de destilación atmosférica y

vacío, como lo son hidrocarburos volátiles, aromáticos, nafténicos, el dióxido de azufre, el

monóxido y dióxido de carbono, el sulfuro de hidrogeno, entre otros. La mayor parte de estos

contaminantes, como lo son los hidrocarburos volátiles y los aromáticos, mencionados

anteriormente se pueden eliminar condensando los vapores y gases más pesados, así como

todos los aromáticos que vierten a la atmósfera. Para su eliminación total es necesaria la

combustión de los gases incondensables en los hornos. En esta empresa todos estos

Method: Eco-indicator 99 (H) V2.04 / Europe EI 99 H/H / Single scoreAnalyzing 1 p 'REFINERIA DE CABAIGUAN';


Refineria de cabaiguan

kPt

22

21

20

19

18

17

16

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0


74

residuales son enviados al ambiente aumentando la contaminación en el municipio de

Cabaiguán. El olor desagradable unido a la toxicidad de estos compuestos pueden ser una de

las causas por las cuales aparezcan en la población enfermedades respiratorias o se agudicen

las mismas. Estas enfermedades pueden ser la intoxicación, de manera general, que presenta

síntomas como: náusea, vómito, diarrea, irritación de la piel, lagrimeo, falta de olfato, fotofobia y

visión nublada; la intoxicación aguda, que presenta taquicardia o bradicardia, hipotensión,

cianosis, palpitaciones, arritmia cardiaca; además, puede presentarse respiración corta y

rápida, edema bronquial o pulmonar, depresión pulmonar y parálisis respiratoria. Los efectos

neurológicos en estos casos son irritabilidad, vértigo, cansancio, confusión, delirio, amnesia,

dolor de cabeza y sudoración; se presentan también calambres musculares, temblores,

salivación excesiva, tos, convulsiones y coma. Al tener contacto con los ojos se produce

irritación de la conjuntiva, provocando fotofobia, queroconjuntivitis y vesiculación del epitelio de

la córnea, aún a concentraciones de 20 ppm o más bajas, por algunas horas; si la exposición

es repetida se presentan adicionalmente, lagrimeo, dolor y visión nublada. Igualmente puede

presentar efectos crónicos, pues las exposiciones severas que no resultan en muerte pueden

causar síntomas a largo plazo tales como pérdida de la memoria, parálisis de músculos

faciales, o daño del tejido fino del nervio; el sobre-exposición crónico puede causar daño de ojo

permanente. Entre los residuales gaseosos mencionados anteriormente, se encuentra el

sulfuro de hidrogeno, el cual es ferozmente dañino para el ambiente y las personas, más aún

que cualquier otro, pues es el mayor causante de todas las enfermedades acabadas de

mencionar, por eso es de vital importancia tener un control extremo con este residual, o sea,

tratarlo para que no cause ningún impacto al medio ambiente. Los demás gases generados,

además de no ser tan dañinos al ecosistema y al hombre, cuentan con una forma de

eliminación realizable con mayor facilidad y resultados sin tener que acudir al diseño de una

planta de tratamiento para ellos.

En menor medida, pero de forma notable también, estos resultados demuestran, que otra de

las categorías afectadas es la acificación /eutroficación, provocado también por la emisión de

residuales gaseosos por un lado y por la contribución de los residuales líquidos que se obtienen

del proceso de refinación de petróleo en su totalidad, que aunque en su mayoría cumplen con

la norma tienen un impacto significativo en el medio ambiente, pues la cantidad de

hidrocarburos que contiene el residual líquido de esta fábrica supera lo que está establecido en

la norma, que es 0. En las refinerías se realizan un sin número de operaciones las cuales llevan

implícitas tratamientos donde está presente el agua y esta, unida a diferentes sustancias,


75

forman el agua residual, siendo vertida al medio, lo que provoca la contaminación de las aguas

superficiales, las aguas subterráneas y los suelos, trayendo como consecuencia la eliminación

de muchos microorganismos que se encuentran en este, lo que podría provocar problemas de

salud que en el mundo entero afectan a casi todo lo vivo. El impacto de estos vertidos

industriales depende no sólo de sus características comunes, como la demanda bioquímica de

oxígeno, sino también de su contenido en sustancias orgánicas e inorgánicas específicas. La

Refinería de petróleo Sergio Soto desde su fundación en 1949 no contaba con muros de fuegos

en los tanques, y el producto se cargaba y descargaba directamente de los tanques, lo que

traía consigo derrames de productos al manto freático, durante el paso de los años estos

derrames y salideros se han ido eliminando, pero en la actualidad persisten algunos de ellos.

Todos estos hidrocarburos han pasado a las diferentes capas de la corteza terrestre y en la

actualidad en una zona aledaña a la empresa se han realizado excavaciones donde se han

obtenidos pozos con productos ligeros del petróleo, los que se han ido agotando. Se han

realizado varias acciones dentro de la Refinería para eliminarlos como: pruebas hidráulicas y

mediciones de tanques, reparación de tanques, tapado de excavaciones, encuentros con los

vecinos para explicarles los peligros etc. También la contaminación de las aguas superficiales y

subterráneas por desborde de las trampas en épocas de lluvias, la contaminación de las aguas

subterráneas por infiltraciones de agua con alto contenido de hidrocarburos, la contaminación

química del suelo por presencia de hidrocarburos en el área de tanque de depósito por

salideros y filtraciones en las tuberías soterradas del drenaje, dañan nuestro medio ambiente.

El quehacer diario de la refinería ha traído pérdidas y contaminación química del suelo en el

área de llenado y descargue de los vagones de ferrocarril ocasionado por derrames constante

de crudo, pérdida (deforestación) y afectación a la vegetación por la construcción de tanques

de almacenamiento, construcciones administrativas y por seguridad de la planta; afectaciones a

los cultivos por alto contenido de los hidrocarburos en las aguas utilizadas para regadíos;

afectaciones (pérdida de ejemplares) y emigración de la fauna por la contaminación de las

aguas con hidrocarburos; empobrecimiento de la calidad del aire al aumentar el transporte

terrestre, contaminación química del suelo por desborde de las trampas, contaminación de las

aguas superficiales por vertimiento directo a los ríos de aguas residuales utilizadas en el lavado

de equipos y motores. Por eso debe tenerse en cuenta las tres opciones más comunes que

existen para controlar dichos vertidos, una es que puedan tener lugar allí donde se generan

dentro de la planta, otra, que puedan tratarse previamente y descargarse en el sistema de


76

depuración urbana, o la última, que consiste en que puedan depurarse por completo en la

planta y ser reutilizadas.

Por todo lo expuesto anteriormente es de vital importancia eliminar cualquier residual, ya sea

gaseoso o líquido proveniente del proceso de refinación de petróleo en la refinería ¨Sergio

Soto¨ de Cabaiguán. Para esto, se hace a continuación, la propuesta de dos plantas de

tratamiento de residuales, una primera para los gases y una segunda para los líquidos, con el

fin de disminuir todo tipo de impacto ambiental generado por el vertido de dichas sustancias al

ambiente.

a) Descripción del funcionamiento de la planta de tratamiento de los gases de vacío,

principalmente el sulfuro de hidrógeno.

El residuo de fondo de la torre de destilación atmosférica pasa a la zona de alimentación de la

torre T-201, que trabaja a una presión por debajo de la presión atmosférica ocurriendo el

flasheo del producto.

La torre T-201 está diseñada con 27 platos distribuidos de la siguiente manera:

Fondo 3 platos (plato perforado)

Zona de lavado 5 platos (4 copas y 1 malla)

Zona rectificación 19 platos (17 válvulas y 2 colector)

En esta separación inicial los vapores ascienden en la torre y el líquido cae al fondo.

Los productos son extraídos por cajas de extracciones parciales. Los vapores no condensados,

el aire y el vapor de agua suministrado durante el proceso, pasan por el condensador de tope

E-201 A, donde se condensan parcialmente. El líquido formado pasa al tambor D-201 donde se

separan los hidrocarburos del agua, el agua va al drenaje y los hidrocarburos son tomados por

la bomba P-205 B o C y enviados a la línea de crudo o a TK producción como solvente. Los

vapores no condensados pasan por el eyector primario donde son arrastrados por el vapor de

agua mezclándose con él y pasan al segundo condensador E-201 B, donde se condensa parte

de ellos, de aquí los residuos son arrastrados por el eyector secundario para el condensador E-

201 C, los líquidos condensados en los enfriadores E-201 B y C pasan igualmente al tambor D-

201, quedando el aire y un residuo de vapor los cuales antes de ser expulsados a la atmósfera

reciben un tratamiento previo para eliminar el sulfuro de hidrógeno presente en estos gases.


77

Siendo este el objetivo de la planta de tratamiento propuesta a continuación como una medida

para contrarrestar los resultados del ACV: eliminar el sulfuro de hidrógeno.

El tratamiento consiste en pasar los gases resultantes del proceso de destilación a través del

eyector 1, de acción hidráulica, hasta el reactor TB 1, diseñado para contener sosa líquida con

una concentración establecida en un rango de 20 a 30 %, cuenta con una conexión de agua y

vapor. La sosa es bombeada por la bomba P-204 A hasta el reactor TB1, una vez cargado el

reactor se comienza a recircular la sosa para lograr el funcionamiento del eyector, este extrae

los gases hasta el reactor. Aquí reacciona el sulfuro de hidrógeno con el hidróxido de sodio y

los demás gases se expulsan a la atmósfera a través de la chimenea situada en la parte

superior del reactor. Como resultado de la reacción que tiene lugar se forma una solución de

hidrosulfuro de sodio la cual posteriormente se bombea utilizando la propia bomba P-204 A

hasta el tanque de almacenamiento. Una vez terminado el tratamiento se procede a la limpieza

del equipamiento y las tuberías a través del suministro de agua y vapor, para eliminar las

tupiciones, se carga nuevamente el sistema y se pone en funcionamiento el tratamiento. Ver

anexo 9 para observar diagrama de flujo de esta planta propuesta.

Figura 3.9: Representación simplificada de la salida de los gases de la torre de vacío

hasta el tratamiento.

T-201

Agua

D-201

Planta de tratamiento

de Gases de Vacío

Eyector

Tambor separador

Eyector

Torre de Vacío

Gases

Condensador

Gases

Tratados

Chimenea

Chimenea


78

Figura 3.10: Diagrama de bloques de la planta de tratamiento de residuales gaseosos

propuesta.

Análisis económico para la planta de tratamiento de residuales gaseosos propuesta.

Costo de adquisición del equipamiento

En la determinación del costo de adquisición del equipamiento, fue necesaria la búsqueda de

información en Internet (Matches Provides, 2002) y la consulta de libros y revistas. Los datos

de costos encontrados en la bibliografía son de mediados de 2002, por lo que es necesaria su

actualización a través de la siguiente ecuación:

Original

ActualOriginalActual

Indice

IndiceCostoCosto siendo el índice original de 448.2 para el año 2002 y el

índice actual de para el año 2012 es 594 (Chemical Engineering, Diciembre 2010).

Procedimiento para la determinación del costo de adquisición del equipamiento

El costo de adquisición fue determinado por Internet consultando catálogos de diferentes firmas

comerciales. El mismo tiene un valor de $ 130 900. A partir de este valor se estima la inversión

total.

Cálculo de la ganancia (G)

Preparación de

la soluc. NaOH

Reacción

Química

Almacenamiento

Gases

NaHS+H2O

Aire

Gases disueltos

en NaOH

Extracción

NaOH (ac)

Gases (H2S)

NaOH 47%

Soluc NaOH 30%


79

Ganancia (G) = Valor de la Producción (VP) – CTP

G = VP – CTP

Para ello es necesario el cálculo preliminar del valor de la producción.

Valor de la producción (VP), se asume que se podrá vender el NaHS a $500/t, a partir de

referencias en la bibliografía. (Catálogos en Internet)

En resumen, los principales resultados del análisis económico se brindan a continuación:

Costo total de Inversión: 220 598.2 $

Costo de adquisición: 130 900$

Costo total de Producción: 46 891.3 $/a

Valor de la producción: 100 000 $/a

Ganancia: 53 108.7 $/a

Período de recuperación de la Inversión: 4 años

Indicadores Dinámicos Económicos

Los resultados del análisis se muestran en los anexos. En la figura a continuación se puede

observar una comparación entre el PRD con y sin considerar las externalidades, es decir se

está realizando el análisis de factibilidad económica para una planta de tratamiento de

residuales por lo que es importante considerar los daños evitados a la salud de las personas y

al medio ambiente de aquí que sin considerar las externalidades el proyecto no es factible pues

el PRD da de 11años, sin embargo considerando las externalidades el proyecto se hace

factible con un VAN de $133 714 y una TIR de 32% y el PRD de 5 años.

Figura 3.11: Representación gráfica del PRD

Calculo del PRD

-$250,000

-$200,000

-$150,000

-$100,000

-$50,000

$0

$50,000

$100,000

$150,000

$200,000

0 2 4 6 8 10 12

Años

Flu

jo d

e C

aja

Acu

mu

lad

o

Sinexternalidades

Con externalidades


80

Se realizó además un análisis de sensibilidad a la inversión, pues en esta entidad se cuenta

con equipos que pueden ser utilizados en este proyecto por lo que no habría que comprarlos,

entonces para la disminución de la inversión en un 50% el análisis quedaría como se muestra a

continuación.

Figura 3.12: Representación gráfica del PRD para un 50% menos de la inversión.

b) Descripción del funcionamiento de la planta de tratamiento de residuales líquidos.

Debido a la limpieza en las plantas de destilación atmosférica y al vacío, a los tratamientos

químicos que se le hacen al crudo y a los productos terminados, los tratamientos al agua para

el proceso, para calderas, los gases, a la purga de los tanques, al derrame de hidrocarburos,

etc., se genera un volumen de residual líquido, para el cual se hace necesario la aplicación de

un tratamiento.

El diseño propuesto, está constituido por un sistema de tratamiento que consta de tres etapas

fundamentales; el tratamiento preliminar, el primario, el secundario y el terciario. Como en todo

proceso se hace necesario medir el caudal de afluentes que entra a la planta, es por ello que a

la entrada de la misma se realiza esta operación. Una vez medido el flujo de entrada del

residual este se hace pasar por una cámara de rejillas, con el propósito de eliminar los sólidos

suspendidos de mayor tamaño que contenga el agua, seguido de un separador API para así

lograr la separación del hidrocarburo y el agua por diferencia de densidades. Luego el residual

pasa a un filtro de aserrín para eliminar los restos de hidrocarburos que puedan quedar y la

eliminación de la mayor cantidad de sólidos totales. Los hidrocarburos separados se mandan a

un tanque slop y se reutilizan en el proceso. Después el agua se vierte en un humedal,

saliendo el efluente con un contenido menor de materia orgánica y siendo este bombeado a un

tanque de almacenamiento. De este tanque el efluente será recirculado impulsado por otra

Calculo del PRD

-$150,000

-$100,000

-$50,000

$0

$50,000

$100,000

$150,000

$200,000

$250,000

$300,000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Anos

Flu

jo d

e c

aja

acu

mu

lad

o

Considerando -50% de

la Inversion


81

bomba hasta la planta para la utilización en el lavado del crudo, así como en la limpieza de los

locales. Ver diagrama de flujo de esta planta en el anexo 10.

Figura 3.13: Diagrama de bloques de la planta de tratamiento de residuales líquidos propuesta.

Análisis económico para la planta de tratamiento de residuales líquidos propuesta.

Costo de adquisición del equipamiento.

En la determinación del costo de adquisición del equipamiento, fue necesaria la búsqueda de

información en Internet (Matches Provides, 2002) y la consulta de libros y revistas. Los datos

de costos encontrados en la bibliografía son de mediados de 2002, por lo que es necesaria su

actualización a través de la siguiente ecuación:


82

Original

ActualOriginalActual

Indice

IndiceCostoCosto siendo el índice original de 448.2 para el año 2002 y el

índice actual de para el año 2011 es 594 (Chemical Engineering, Diciembre 2011).

Procedimiento para la determinación del costo de adquisición del equipamiento

El costo de adquisición fue determinado por Internet.

Cálculo de la ganancia (G)

Ganancia (G) = Valor de la Producción (VP) – CTP

G = VP – CTP

Se asume que las ganancias del proceso se registran por los daños que se evitan al medio

ambiente. En bibliografías consultadas un estimado de los daños evitados por residuales

líquidos es de aproximadamente 20300 $/año.

Período de pago (P)

G

CTIP , el período de pago sería de aproximadamente 4 años.

Según los cálculos realizados anteriormente se asume que el proyecto de inversión de la planta

de tratamiento residuales líquidos es posible, pues el tiempo de recuperación es de 4 años.

En resumen, los principales resultados del análisis económico se brindan a continuación:

Costo total de Inversión: 74 347.13 $

Costo de adquisición: 122 000 $

Costo total de Producción: 19 001.80 $/a

Período de recuperación de la Inversión: 4 años

Ingresos considerando las externalidades por daños evitados: 50 000 $?a

Los valores de la rentabilidad para esta planta son:

VAN: $ 25 702.52

TIR: 31 %


83

A continuación se muestra el periodo de recuperación al descontado que se obtiene a partir de

la acumulación de los flujos de cajas descontados acumulados, se observa que la recuperación

se recupera en 3 años.

Figura 3.14 Período de recuperación al descontado.

3.4 Análisis de Ciclo de Vida comparativo después de tomadas las medidas.

Una vez puestas en marcha las plantas propuestas de tratamiento de residuales tanto

gaseosos como líquidos se eliminaría en un por ciento elevado la contaminación al medio

ambiente que provocan dichas sustancias. Esto se ve reflejado en la figura 3.14, la cual

muestra cómo se comportarían los procesos que se llevan a cabo en la Refinería ¨Sergio Soto¨

en cuanto al impacto que tienen estos sobre las categorías que más se encontraban afectadas

antes de tomarse las medidas. El resultado que se aprecia finalmente en esta figura denota que

si se logra la inversión en estas instalaciones se reduciría a un valor casi imperceptible el

impacto de estos productos o procesos sobre la categoría de respiración de inorgánicos, que

era la más afectada debido a los gases provenientes tanto de la combustión como de la

destilación atmosférica y al vacío que se emitían al ambiente. De igual forma vemos una

reducción de los impactos a la categoría de acidificación y eutroficación. Solo no se presentan

cambios en la influencia que tiene los procesos de refinación en la categoría de combustible

fósil.

Flujo de caja acumulado

0 1

2 3


84

Figura 3.14: Comparación de los perfiles ambientales antes y después de tomar las

medidas.

En la figura 3.15 se muestra de forma general, a modo de conclusión, el impacto total que

produce la refinería una vez tomadas las medidas en una hora de trabajo por categoría de

impacto, con respecto a la influencia que tiene esta empresa en dichas categorías antes de

poner en marcha las plantas propuestas. El resultado que se aprecia definitivamente es que los

impactos en general tienen una disminución notable en la refinería al poner en marcha las

medidas, pues solo queda una categoría viéndose afectada de igual forma y es la de

combustible fósil debido a la extracción de crudo, pero la respiración de inorgánicos que era la

que más se veía afectada por el impacto de los productos y procesos que intervienen en la

refinación de petróleo presenta valores casi imperceptibles, pues su valor de impacto disminuyó

en un 99 % aproximadamente.

Method: Eco-indicator 99 (H) V2.04 / Europe EI 99 H/H / WeightingComparing 1 p 'Refineria de cabaiguan' with 1 p 'Refineria de cabaiguanMEDIDAS';

Refineria de cabaiguan Refineria de cabaiguanMEDIDAS



kPt

16

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0


85

Figura 3.15: Comparación del impacto total expresado en puntos antes y después de

tomadas las medidas.


Se obtuvo el perfil ambiental del proceso de refinación de petróleo, donde en la

producción de diesel, nafta, fuel oíl, queroseno, diesel de vacío, aceite transformador,

fuel medio o fuel pesado y asfalto el proceso que más impacta es la extracción del

crudo reportándose en un 100% en la categoría de impacto capa de ozono y con por

cientos más elevados entre 60 y 90 y menos elevados entre 20y 30 en las categorías de

combustible fósil, radiación, cambio climático, uso de suelo, ecotoxicidad,

carcinogénesis, respiración de inorgánicos y minerales respectivamente. Además se

puede observar la influencia del propio proceso de obtención de fuel oil con altos por

cientos en respiración de inorgánicos y acidificación y eutroficación.

Los productos como el fuel oil, el asfalto, el diesel y el queroseno son los que mayor

impacto tienen en las categorías de combustible fósil y de respiración de compuestos

inorgánicos.

Method: Eco-indicator 99 (H) V2.04 / Europe EI 99 H/H / Single scoreComparing 1 p 'Refineria de cabaiguan' with 1 p 'Refineria de cabaiguanMEDIDAS';


Refineria de cabaiguan Refineria de cabaiguanMEDIDAS

kPt

22

21

20

19

18

17

16

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0


86

La más afectada de las tres categorías de daño del Eco-indicador 99 es la de la salud

humana, reportando una puntuación por encima de los 16 KPt del impacto total del

proceso debido a la respiración de inorgánicos.

A pesar de que los impactos ocasionados a los recursos y el ecosistema son mínimos si

se comparan con los impactos a la salud humana, estos representan aún valores

considerables en el orden de magnitud por lo que deben ser tomados en consideración

para el establecimiento de medidas.

Fueron propuestas dos medidas para contrarrestar los resultados del Análisis Ciclo de

Vida, estas fueron la puesta en marcha de dos plantas de tratamiento de residuales,

una para los líquidos y otra para los gaseosos, esta última con el objetivo específico de

eliminar el sulfuro de hidrógeno que es tan dañino para el ambiente como para el

hombre.

Las plantas de tratamiento de residuales propuestas son económicamente factibles. Los

resultados para la planta de tratamiento de los gases considerando las externalidades

muestran un VAN=$133.714,71 y una TIR=32% y sin considerar las externalidades el

VAN es $229.626,98 y la TIR=67, el período de recuperación es de 4 años. La planta

de tratamiento de los residuales líquidos considerando las externalidades tiene un VAN

de $25702.52 y una TIR de 31 siendo el periodo de recuperación de 3 años.

Se realizó un Análisis de Ciclo de Vida comparativo después de tomadas las medidas y

el mismo arrojó excelentes resultados en cuanto a la disminución del impacto de las

categorías que más influencia tenían en la refinería como por ejemplo la respiración de

inorgánicos, solo una de las categorías quedó sin disminución en cuanto a impacto y

esta fue la de combustible fósil.

Conclusiones Generales

87

Conclusiones Generales

1. Mediante el Análisis de Ciclo de Vida se obtuvo el Inventario de Ciclo de Vida y el perfil

ambiental para la producción por hora en la refinería “Sergio Soto” de Cabaiguán de

acuerdo a las categorías de impacto y daño del Eco-indicador 99, mediante el uso del

software Sima pro 7.1, con lo que se determinó que la extracción de crudo es la que

tiene mayor contribución al impacto total del proceso.

2. La mayor contribución del proceso se aprecia en la categoría de respiración de

inorgánicos, debido a los gases generados fundamentalmente en la sección de

Destilación al Vacío.

3. El impacto total determinado de más de 16 KPt para una hora ocasionado a la salud

humana se considera elevado, comparado con los ocasionados a los recursos y el

ecosistema, debido a los danos a la salud debido a la respiración de inorgánicos

fundamentalmente.

4. Una vez Aplicado el Análisis de Ciclo de Vida se proponen medidas para contrarrestar

sus resultados, estas son la puesta en marcha de dos plantas de tratamiento, una para

los residuales gaseosos (para eliminar el sulfuro de hidrógeno), y otra para los

residuales líquidos. Las plantas de tratamiento propuesta son económicamente

factibles.

5. Se llevó a cabo un Análisis de Ciclo de Vida comparativo luego de aplicadas las

medidas dando este resultados satisfactorios. El impacto total del proceso se reduce en

un 99 %.

Recomendaciones

88

Recomendaciones

Continuar investigando el tema para completar los inventarios en la demás secciones de

la refinería, que aunque ya no son propias del proceso de refinación de petróleo

también necesitan de este análisis porque contribuyen al impacto ambiental en gran

medida.

Poner en marcha las plantas propuestas como mediadas para contrarrestar los

resultados del Análisis de Ciclo de Vida.

Bibliografía

89

Bibliografía

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40. VERDE, R. P. 1961. Tecnología Moderna del Petróleo en Cuba.

Anexos

Anexos

Anexo 1: Diagrama de flujo del proceso de refinación de petróleo en la Refinería

“Sergio Soto” del municipio de Cabaiguán en la provincial de Sancti Spíritus.

Anexos

Anexo 2: Especificaciones de Calidad

Especificaciones de Calidad de la materia prima.

Crudo Densidad(°API) Azufre(ppm) Sales(ppm) Agua y Sedimento(%v)

Pina 22 2.2 120 2

Cojímar 19 3.65 205 2

Santa Cruz 18 6.3 150 2

Especificaciones de Calidad de los productos terminados.

Producto

Documento que ampara su producción

Características

Unidad de

medida

Requisito

Método de Ensayo

Nafta Esp. “B”

NC 33-92:88.

Industria del Petróleo.

Nafta Esp.

Especificaciones de Calidad

Catálogo de Especificaciones

Ramal.Para productos terminados ,

(combustible),vigente desde 97.07.01

1.Densidad 15°C

2.Corrosión CL

3 horas, 100°C 3. Temp.destilac

T.Inicial T.Final 4.Contenido de

Azufre Total

5.Contenido de

Agua e Impur.

mecánicas

g/cm³

°C

% m/m

0.734 máx

1.0 máx

55 máx

72máx

200 máx

0.05 máx

Ausencia

ASTM D 1298

ASTM D 130

ASTM D 86:82

ASTM D 1266

Visual

Anexos

Índice de Calidad Gasolina Especial Gasolina Superespecial

N° de Octano 90 mín 94 mín

Conten. de Plomo 0.5 máx (1)

Producto

Documento que ampara su producción

Características

Unidad de

medida

Requisito

Método de Ensayo

Queroseno

“B”

NRIB 048:86.

Industria del Petróleo Queroseno.

Especificaciones de Calidad

Modificada por hoja de especificaciones

vigente a partir de 97.05.01

1.Densidad 15°C 2.Corrosión LC

3 horas, 100°C 3.Temp.destilac.

-T.Inicial -10 % Rec.

-T.Final 4.Contenido de

Azufre Total 5. Contenido de Azufre Mercapt. 6.Temp.Inflamac 7.Color Saybol

8.Punto de Humo 9.Viscosidad 40 °C

g/cm³

-

°C

% m/m % m/m

°C -

mm

mm²/s

Determ.Oblig

. 1.0 máx

140 mín 205 máx 300 máx 0.25 máx 0.03 máx

38 mín 16 mín 20 mín

1.0-1.9

ASTM D 1298 ASTM D 138

ASTM D 86:82 ASTM D 1266 NC 33-12:83

ASTM D 56 NC 33-03:82 NC 33-26:84

NC 33-10:86

Combustible Diesel

Regular

NRIB 038: Petróleo y sus

derivados. Combustible Diesel

Regular.Especificaciones de

Calidad.Modificada en catálogo de

especificaciones , vigente a partir de

l 97.07.01

1.Temp.Dest. -Temp.Inicial -50 % Rec -90 % Rec

-Temp.Final 2.Temp.Inflamac

3.Azufre Total 4.Índice Cetano

5.Viscosidad 40 °C 6.N°.Neutralización

7.Color ASTM

8. Corrosión LC 3 horas, 100°C

9.Cenizas 10. Carbón Conrad. 11.Densidad 15°C

12. Agua y sed.

°C

°C % m/m

- mm²/s

mg

KOH/g

- -

% m/m % m/m

g/ml

Determ.Oblig 235-300 máx

360 máx Determ.Obli.

52 mín 0.8 máx 43 mín 1.6-5.3

0.6 máx

3.5 máx 1 máx

0.01 máx 0.10 máx

0.815-0.865

ASTM D 86

ASTM D 93 ASTM D 1266 ASTM D 976

NC 33-19:84

ASTM D974

ASTM D 1500 ASTM D 130 NC 33-16:84 NC 33-31:85


Anexos

% v/v

0.05 máx

Petróleo

Combustible Ligero

NRIB 384:84.

Petróleo Combustible Ligero.

Especificaciones de Calidad.

Modificada por catálogo ramal de especificaciones

vigente a partir de : 97.07.01

1.Viscosidad 50°C

2.Contenido de Azufre Total

3. temp.Inflamac. 4.Cenizas

5.Carbón Conrad. 6.Valor Calor. Neto 7.Densidad 15°C 8.Agua x destilac.

9.Sed. x Extracción

mm²/s

% m/m

°C

% m/m % m/m

kcal/kg

g/cm3 % v/v

% m/m

180 máx

2.5 máx

62 mín

0.10 máx 12.0 máx 9 200 mín

Deter.Obl. Ausencia

0.15 máx

ASTMD445/2161

ASTM D 1551

ASTM D 93 NC 33-06 :83 NC 3331 :85

ASTMD240/ 4868

ASTM D 1298 NC 33-20:84

ASTM D 473

Petróleo

Combustible Mediano

Catálogo de

Especificaciones Ramal.Para productos

terminados , (combustible),vigente

desde 97-05-15

1.Viscosidad 50°C



5.Carbón Conrad. 6.Valor Calor. Neto 7.Densidad 15°C

8.Gravedad a 15°C 9.Agua x destilac.

10.Sed. x Ext .

mm²/s

% m/m

°C

% m/m % m/m

kcal/kg

g/cm3 º API

% v/v

% m/m

181-350

3.0 máx

62 mín

0.10 máx 12.0 máx.

9 200 mín

0.9854 máx

12 mín

2.0 máx

0.15 máx

ASTMD445/2161

ASTM D 1551

ASTM D 93 NC 33-06 :83 NC 33-31 :85

ASTMD240/4868 ASTM D 1298

ASTMD1298/287 NC 33-20:84 ASTM D 473

Petróleo

Combustible Pesado

Catálogo de

Especificaciones Ramal.Para productos

terminados , (combustible),vigente

desde 97-05-15

1.Viscosidad 50°C



5.Carbón Conrad. 6.Valor Calor. Neto 7.Densidad 15°C

8.Gravedad a 15°C 9.Agua x destilac.

10.Sed. x Ext .

mm²/s

% m/m

°C

% m/m % m/m

kcal/kg

g/cm3 º API

% v/v

% m/m

351-650

4.0 máx

62 mín

0.10 máx 12.0 máx

9 200 mín

0.9854 máx

12 mín

2.0 máx

0.15 máx

ASTMD88-D 666


NC 33-06 :83 NC 33-31 :85

ASTMD240/4868

ASTM D 1298 ASTMD1298/287

NC 33-20:84 ASTM D 473

Anexos

Anexo 3: Variables operacionales del proceso, rangos más probables y normas de calidad

Equipos Variables Rango Norma de Calidad

Calderas

-Presión de vapor en calderas

-Temperatura de los gases

-Temp. del fuel

-Dureza del agua

-Extracciones

-Presión general vapor

5.6-10 kgf/cm²

180-220 °C

Dep. de la visc.

0-10 ppm

1-2 por turnos

6 kgf/cm²

10 kgf/cm²

180 °C

Dep. de la visc.

0 ppm

Dep de sólidos

6 kgf/cm²

Horno

-Temp. de entrada F-101

-Temp. de salida F-101

-Flujo de crudo

110-180 °C

270-320 °C

8-20 S/min

149 °C

288-400 °C

Torre Dest.

T-101

-Temp.de salida nafta(tope)

-Temp. de salida diesel

-Temp. de salida kero

-Temp. zona flash

80-130 °C

280-290 °C

180-215 °C

320-335 °C

115 °C

305 °C

227 °C

320 °C

Tambor

Separador

-Temp.del D-103

-Presión del D-103

30-85 °C

1.13-2 kgf/cm²

85°C

1.8 kgf/cm²

Anexos

Anexo 4: Posibles riesgos y medidas de seguridad en el proceso de refinación de petróleo.

Normas de protección e higiene del trabajo.

Las normas de protección e higiene juegan un papel importante en este tipo de industria por el alto grado

de peligrosidad, con lo que asociado a una alta disciplina del personal, disminuye la probabilidad de

accidentes que conlleven a pérdidas humanas, materiales y daños en el entorno ecológico de los

alrededores.

LEYES APLICABLES A LA EMPRESA EN MATERIA DE SST

(Seguridad y Salud en el Trabajo).

1- Ley 13/77. Ley de Protección e Higiene del Trabajo.

2- Ley 49/. Código del Trabajo.

3- Ley 1268/74. Sistema de Prevención y Extinción de incendios.

4- Ley 24. Seguridad Social.

5- Ley 62. Código Penal.

6- Ley 60.Código de Vialidad y Tránsito.

7- Ley 181. Medio Ambiente

8- Ley 59. Código Civil.

DECRETOS LEY APLICABLES A LA EMPRESA EN MATERIA DE SST.

1- Decreto Ley 101/82. Reglamento general de la Ley de Protección e Higiene del Trabajo.

2- Decreto Ley. 170/97. Sistema de Medidas de la Defensa civil.

3- Decreto Ley 137.Reglamento para la seguridad de transportación de las sustancias radiactivas.

Decreto Ley 142. Reglamento para el trabajo con sustancias radiactivas y otras fuentes de radiaciones

ionizantes

NORMAS CUBANAS APLICABLES A LA REFINERÍA EN MATERIA DE SST.

1- NC 18002:2003. Sistemas de gestión de la seguridad y salud en el trabajo. Directrices para la

implantación de la Norma NC 18001.

2- NC 18000:2003. Sistemas de gestión de la seguridad y salud en el trabajo. Vocabulario.

3- NC 19011:200. Directrices generales para la evaluación de sistemas de gestión de seguridad y

salud en el trabajo. Proceso de auditoría.

Anexos

Específicamente, dentro de las ya mencionadas, encontramos las siguientes normas:

1.1 Normas Nacionales

1.1.1 Acuerdo 4076 del Consejo de Ministros sobre la Protección Contra Incendios.

1.1.2 Grupo 19 de Normas Técnicas de Protección e Higiene del Trabajo

1.1.3 Grupo 96 de Normas Técnicas de Protección Contra Incendios

1.1.4 Grupo de Normas Técnicas Ramales del MINBAS.

La violación de las normas anteriormente expuestas puede provocar riesgos en los diferentes puestos de

trabajo como accidentes, incendios, afectaciones en vías respiratorias etc.

Para dar cumplimiento a lo mencionado anteriormente se han tomado numerosas medidas tanto

personales como de seguridad y protección.

Personales:

Cascos de protección cefálica.

Espejuelos contra ácidos y productos químicos

Máscaras.

Guantes.

Botas de goma

Botas de piel con casquillo.

Orejeras.

Delantal contra productos químicos.

Máscara anti-polvo.

Seguridad y protección:

Personal altamente calificado para extinguir un incendio.

Garantizar la eliminación de riesgos de incendios.

Se prohíbe fumar en áreas no autorizadas.

Antes de efectuar reparaciones, limpiar los equipos que hayan contenido líquidos inflamables o

combustibles.

Se prohíbe el tránsito de personal ajeno al centro en el área de proceso

Anexos

Anexo 5: Análisis de ciclo de vida (ACV)

Fuente: CNPLM, 2001. Centro Nacional de Producción Más Limpia. Seminario sobre

perspectivas del sector industrial en los mercados verdes.

Producto

Explotación minera

Combustibles Electricidad Agua Insumos

Emulsiones Vertimientos Residuos sólidos

Disposición

final

Transporte

Fabricació

n

Empaqu

e

Insumos Residuos sólidos

Combustibles Insumos

Materia prima Combustibles Electricidad Agua Insumos

Emulsiones Vertimientos Residuos sólidos

Uso Air

e

Vertimientos

Instalación Insumo

s

Material empaquetado Empaque

Transporte Combustible Insumos

Insumos

Residuos

MEDIO AMBIENTE

RECURSO

NATURAL

RESIDUO SÓLIDO

Anexos

Anexo 6: Algunas etiquetas ecológicas que utilizan el Análisis de Ciclo de Vida (ACV) para

establecer sus criterios.

Anexos

Anexo 7: Elementos considerados como obligatorios y opcionales de la EIAC.

Fuente: Norma ISO 14042:2000

Resultado de los indicadores de categoría

(perfil EICV)

Elementos obligatorios

Selección de las categorías de impacto, indicadores de

categorías

Asignación de los resultados del AICV,

Clasificación

Cálculo de indicadores de categoría,

Caracterización

*Obligatorio en análisis comparativos

Elementos opcionales Normalización

Agrupación Ponderación

Análisis de la calidad de los datos*

Anexos

Anexo 8: Tablas que muestran los resultados del Análisis de Ciclo de Vida.

Contribución a cada categoría

Calculation: Analyze

Results: Impact assessment

Product: 1 p Refineria de cabaiguan (of project refineria cabaiguan)

Method: Eco-indicator 99 (H) V2.04 / Europe EI 99 H/H

Indicator: Weighting

Unit: %

Skip categories: Never

Exclude infrastructure processes: No

Exclude long-term emissions: No

Per impact category: Yes

Sorted on item: Impact category

Sort order: Ascending

Anexos

Impact category Unit Total Diesel

Diesel de vacio fuel oil

fuel medio Keroseno Nafta Residuos

Aceite transformador Asfalto

Total Pt 22604,20 2662,77 2305,63 5987,85 1521,26 3630,23 926,77 58,78 110,76 5400,14

Carcinogens Pt 4,53 0,53 0,46 1,20 0,31 0,73 0,19 0,01 0,02 1,08

Resp. organics Pt 13,44 1,58 1,37 3,56 0,90 2,16 0,55 0,03 0,07 3,21

Resp. inorganics Pt 16346,70 1925,64 1667,36 4330,24 1100,13 2625,28 670,21 42,50 80,10 3905,23

Climate change Pt 40,88 4,82 4,17 10,83 2,75 6,56 1,68 0,11 0,20 9,77

Radiation Pt 0,48 0,06 0,05 0,13 0,03 0,08 0,02 0,00 0,00 0,11

Ozone layer Pt 2,58 0,30 0,26 0,68 0,17 0,41 0,11 0,01 0,01 0,62

Ecotoxicity Pt 13,39 1,58 1,37 3,55 0,90 2,15 0,55 0,03 0,07 3,20

Acidification/ Eutrophication Pt 1258,80 148,29 128,40 333,46 84,72 202,16 51,61 3,27 6,17 300,73

Land use Pt 9,35 1,10 0,95 2,48 0,63 1,50 0,38 0,02 0,05 2,23

Minerals Pt 2,09 0,25 0,21 0,55 0,14 0,34 0,09 0,01 0,01 0,50

Fossil fuels Pt 4911,96 578,63 501,02 1301,18 330,58 788,86 201,39 12,77 24,07 1173,47

Anexos

Perfil por cada categoría de daños.



Product: 1 p Refineria de cabaiguan (of project refineria

cabaiguan)



Unit: kPt


Exclude infrastructure processes: No


Per impact category: No

Sorted on item: Damage category


Damage category Unit Total Diesel

Diesel de

vacio fuel oil fuel

medio Kerosen

o Nafta residuo

s

Aceite transformado

r Asfalto

Total Pt 22604,2

0 2662,77 2305,63 5987,85 1521,26 3630,23 926,77 58,78 110,76 5400,14 Human Health Pt

16408,61 1932,93 1673,68 4346,64 1104,30 2635,22 672,75 42,67 80,40 3920,02

Ecosystem Quality Pt 1281,54 150,97 130,72 339,48 86,25 205,82 52,54 3,33 6,28 306,16

Resources Pt 4914,06 578,88 501,23 1301,73 330,72 789,20 201,48 12,78 24,08 1173,97

Anexos

Fuel oil.



Product: 13314.94 kg fuel oil (of project refineria cabaiguan)



Unit: kPt

Skip categories: Never Exclude infrastructure

processes: No





Anexos

Impact category Unit Total fuel oil

Crude oil transport

N-America S

Steam, for chemical

processes, at

plant/RER S

Electricity, medium voltage,

production PT, at

grid/PT S

Sodium hydroxide,

50% in H2O,

mercury cell, at

plant/RER S

Lime, hydrated, packed,

at plant/CH

S

Sodium chloride,

brine solution,

at plant/RER

S

Transport, lorry

16t/CH S

Total Pt 5987,85 4614,30 1314,19 11,2115 0,1332565 0,61656049 0,00489 0,014813 47,38603

Carcinogens Pt 1,20 0,00 0,78 0,0462 0,000815 0,01856703 1,40E-05 0,000446 0,355029

Resp. organics Pt 3,56 2,46 1,08 0,0010 1,39E-05 7,95E-05 1,41E-06 1,79E-06 0,023383

Resp. inorganics Pt 4330,24 4285,40 33,75 0,6131 0,0361357 0,13972466 0,000479 0,002556 10,29847

Climate change Pt 10,83 0,13 8,35 0,4979 0,0084569 0,04971622 0,000607 0,000651 1,796926

Radiation Pt 0,13 0,00 0,11 0,0008 1,59E-05 0,00442898 2,68E-06 3,33E-05 0,016151

Ozone layer Pt 0,68 0,00 0,68 0,0003 2,53E-06 1,52E-05 2,08E-07 2,30E-07 0,001425

Ecotoxicity Pt 3,55 0,00 2,47 0,1479 0,0041168 0,0254447 1,46E-05 0,001498 0,900178

Acidification/ Eutrophication Pt 333,46 326,32 5,45 0,0631 0,0042509 0,01427809 5,16E-05 0,000201 1,60321

Land use Pt 2,48 0,00 1,85 0,0450 0,0014613 0,01236192 0,000111 0,000701 0,564603

Minerals Pt 0,55 0,00 0,16 0,0069 0,0004209 0,02195832 7,90E-06 0,001744 0,361833

Fossil fuels Pt 1301,18 0,00 1259,51 9,7891 0,0775666 0,32998588 0,0036 0,006981 31,46483

Anexos

Calculation: Compare


Product 1: 1 p Refineria de cabaiguan (of project refineria cabaiguan)

Product 2: 1 p Refineria de cabaiguanMEDIDAS (of project refineria

cabaiguan)


Indicator: Single score

Unit: kPt


Exclude infrastructure

processes: No





Impact category Unit Refinería de cabaiguan

Refinería de cabaiguan MEDIDAS %

Total Pt 22604,20 5185,19 22,94

Carcinogens Pt 4,53 4,53 100,00

Resp. organics Pt 13,44 4,17 31,03

Resp. inorganics Pt 16346,70 169,28 1,04

Climate change Pt 40,88 40,40 98,83

Radiation Pt 0,48 0,48 100,00

Ozone layer Pt 2,58 2,58 100,00

Ecotoxicity Pt 13,39 13,39 100,00

Acidification/ Eutrophication Pt 1258,80 26,94 2,14

Land use Pt 9,35 9,35 100,00

Minerals Pt 2,09 2,09 100,00

Fossil fuels Pt 4911,96 4911,96 100,00

Anexos

Anexo 9: Diagrama de flujo del proceso de tratamiento de los gases generados por el proceso

de refinación del petróleo en la unidad de destilación al vacío en la Refinería ¨Sergio Soto¨ de

Cabaiguán.

VaporReactor

Agua

Zanja

Reactor

Gases del

proceso

Eyector

P-204

Tanque

de NaOH

Tk 35

Tanque

de NaHS

Tk 7

Agua

Gases sin H2S

Aire

Anexos

Anexo 10: Diagrama de flujo del proceso de tratamiento de los residuales líquidos provenientes

del proceso de refinación en la Refinería ¨Sergio Soto¨ de Cabaiguán.

CONESA, V. 1995. “Guía metodológica para evaluación de impacto ambiental”, España.

Análisis de Ciclo de Vida en la refinería “Sergio Soto ...

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