Control de Calidad Del Petróleo Crudo Para La Comercialización

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA

CONTROL DE CALIDAD DEL PETROLEO CRUDO PARA LA COMERCIALIZACION

CONTROL DE CALIDAD DEL PETRLEO CRUDO PARA LA

COMERCIALIZACIN.

WALTER MESONES CAMPOS

ALBERT HERRERA JUAREZ

BRAYAN HERRERA CASTILLO

MARIO MENDOZA MONTERO

HOBER SURITA ALVERCA

JIM MEJIA NAVARRO



INTRODUCCIN: El siguiente trabajo tiene como objetivo dar a conocer los diversos parmetros de calidad del petrleo crudo para as poder comercializarlo, para lo cual se necesitan conocer los mtodos para determinar dicha calidad.

Primero daremos a conocer un poco de historia, hablando acerca del origen del petrleo y los aparatos utilizados primitivamente para explotar la materia prima.

Posteriormente analizaremos adems uno por uno de los mtodos para determinar su calidad tomando en cuenta las normas ASTM (American Society for Testing Materials), normas que mejoran el rendimiento para as ayudar a todos a tener confianza en las cosas que compran y usan.

Para finalmente dar a conocer el impacto que podra sufrir nuestro medio ambiente al no tener conocimiento de estas pautas.



RESUMEN:

Evaluar la calidad de un crudo significa encontrar la funcionalidad que rige el comportamiento termodinmico y cintico de los distintos parmetros que determinan el espectro de alternativas de utilizacin de cada crudo y de las posibles mezclas a refinar.

Para ello se siguen normas especializadas creadas por organizaciones mundiales como la ASTM como son:

ASTM D-1298, ASTM D-4007, ASTM D-3230, ASTM D-97, ASTM D-445, ASTM 4294, ASTM D-482, ASTM D-323.

PALABRAS CLAVE:

Calidad: conjunto de propiedades inherentes a una cosa que permite caracterizarla y valorarla con respecto a las restantes de su especie.

ASTM: American Society for Testing Materials.

API: American Petroleum Institute.

BSW: Basic Sediment Wter.

PTB: Pound Total Barrel (LIBRA POR 1000 BARRILES) Azufre: Los compuestos de azufre determinan la corrosividad potencial del crudo

Dixido de azufre: es un contaminante atmosfrico mortal para los seres humanos y para la vida en general.

Viscosidad: Es una medida de la resistencia a fluir de un lquido.

Escurrimiento: Fluidez del petrleo a temperaturas muy bajas. Presin de Vapor: Refleja un valor resultante de las distintas presiones de vapor de las fracciones que la forman.

Carbn Conradson: Determinacin de la cantidad de residuos de carbono.



EL PETRLEO EN LA ANTIGEDAD: Las primeras referencias que se tienen del petrleo en la antigedad es la presencia de emanaciones de gases espontneamente inflamadas desde el suelo. En otras oportunidades, el petrleo se manifestaba en corrientes de agua, siendo recogido y empleado en diversos usos como ungento para curar las heridas, enfermedades de la piel o dar masaje a los msculos reumticos. Fueron los egipcios los primeros en darle uso medicinal, ocupndolo tambin en embalsamientos y como aceite para las ruedas de sus carruajes. En Babilonia fue utilizado como combustible y para unir mosaicos y piedras en sus construcciones. La existencia de asfalto en el Mar Muerto es mencionada por primera vez por Moiss en sus escritos

De igual modo, el historiador Plinio mencion el manantial de Agrigento, que suministraba el aceite mineral de Sicilia para lmparas y Marco Polo, en la narracin de sus viajes, describi el empleo del petrleo para el alumbrado, que era transportado en camellos hasta Bagdad.

En el ao 100 antes de Cristo, los chinos se convirtieron en los primeros exploradores de petrleo. Buscaban en el lugar que les pareca adecuado y perforaban con taladros de bamb.

En Mxico los antiguos pobladores tenan conocimiento de esta sustancia, pues fue empleada de diversas formas entre las cuales se cuenta la reparacin de embarcaciones para la navegacin por los ros haciendo uso de sus propiedades impermeabilizantes.

Sin embargo las primeras tentativas importantes de perforar en busca de petrleo no se realizaron hasta mediados del siglo XIX. En 1859 Edwin Drake tuvo el primer xito al encontrar el oro negro en Pennsylvania, Estados Unidos, a una profundidad de 21 metros solamente. Otros le emularon, primero en Estados Unidos, despus en Sudamrica, Rusia, el Lejano Oriente y el Oriente Medio. Se establecieron

muchas compaas con el objeto de producir, transportar y comercializar esta nueva mercanca. Desde entonces el hidrocarburo se ha encontrado en todos los continentes, excepto la Antrtida.

Hoy da, en las etapas de prospeccin propiamente dicha se utilizan tcnicas sofisticadas, como mediciones ssmicas, de microorganismos e imgenes de satlite. Potentes computadoras asisten a los gelogos y geofsicos para interpretar sus descubrimientos. A pesar de ello, esta actividad est plagada de incertidumbres, mxime si se tiene en cuenta que slo quedan por explorar aquellas reas denominadas marginales puesto que los yacimientos "ms fciles" de ubicar ya han sido descubiertos y explotados. Finalmente, slo la perforacin puede determinar si existe o no petrleo bajo la superficie.



CALIDAD DEL PETRLEO: El petrleo crudo es la sustancia lquida que se produce naturalmente en y debajo de la superficie de la tierra que es resultado de muchos aos de calor y presin. Pero no todo el petrleo crudo sale de la tierra misma. Algunos son de una calidad superior a los dems, por lo que los expertos de la industria petrolera utilizan varios mtodos para realizar las pruebas que determinan la calidad real de la nueva crudo.

No hay crudo idntico a otro en otros lugares, por lo que los laboratorios de petrleo usan diversos mtodos para determinar si un petrleo en bruto en particular ser adecuado para una refinera o producto en particular. El anlisis tambin informa a la compaa si el uso de esta materia prima dara lugar a posibles problemas relacionados con la produccin o el medio ambiente. Los resultados son muy importantes para fines de marketing ya que potenciales compradores suelen buscar crudo de calidad particular para satisfacer sus propsitos.

Los mtodos utilizados en este control se basan en experiencias estadsticas y teora de los promedios. Existen normas de diferentes orgenes para la obtencin de una muestra representativa de petrleo crudo tales como las normas ASTM.

NORMAS ASTM:

La ASTM international fue fundada en el ao 1898 como la seccin Americana de la Asociacin Internacional para el Ensayo y Materiales (IATM) por iniciativa de Charles

Benjamin Dudley, entonces responsable del control de calidad de Pennsylvania Railroad.

En 1902, la seccin americana se constituye como organizacin autnoma con el nombre de American Society for Testing Materials, que se volver universalmente conocida en el mundo tcnico como ASTM.

Consolidndose as como la organizacin de normas internacionales que desarrolla y publica, acuerdos voluntarios de normas tcnicas para una amplia gama de materiales, productos, sistemas y servicios.

MTODOS PARA DETERMINAR LA CALIDAD DEL PETRLEO CRUDO:

Gravedad API ASTM D-1298:

Este mtodo cubre la determinacin de la densidad, densidad relativa (gravedad especfica) o gravedad API del petrleo, sus productos y otros que no son del petrleo pero que normalmente son manejados como lquidos y tienen presin de vapor.

Uno de los mtodos principales que los expertos usan para determinar la calidad del petrleo crudo es una prueba de gravedad API. API, siglas de Instituto Americano Petroqumica, es el estndar que la industria del petrleo utiliza para determinar la densidad del petrleo crudo. Entre ms denso es el petrleo crudo, menor es la gravedad API. El crudo con una densidad de ms de 40 API se considera crudo ligero, lo cual es preferible. El crudo pesado es ms difcil de manejar y puede ser demasiado grueso para el bombeo. Tambin es ms caro de refinar.



Una exacta determinacin de la densidad, densidad relativa (gravedad especfica) o gravedad API del petrleo crudo y sus productos, es necesaria para la conversin de volmenes medidos a volmenes y/o masas a la temperatura de prueba estndar que son los valores con los que est legalmente permitida la venta de productos del petrleo. Cada uno de los productos del petrleo maneja un rango de densidad y gracias a la gravedad API podemos saber de manera rpida y eficaz si el producto est contaminado con otros de mayor o menor densidad, es decir, nos da una primera inspeccin de la calidad del producto.

La gravedad API est graduada en grados F en un instrumento de hidrmetro y fue diseada de manera tal que la mayora de los valores quedaran entre 10 y 60 de gravedad API. La frmula arbitraria utilizada para obtener este efecto es: Gravedad API = (141,5/GE a 60 F) - 131,5; donde GE es la gravedad especfica del fluido.

TIPOS DE CRUDO

DENSIDAD API

condensado A partir de 42 Liviano Ms de 30 Mediano De 22,0 hasta 29,9 pesado De 10,0 hasta 21,9 extrapesado Hasta 9,9 Bitumen Promedio 8,2

Contenido de agua y sedimentos (BSyW) ASTM D-4007: Sedimento: Contaminante slido que acompaa al combustible que puede estar en suspensin o separado. Son procedentes de la roca almacn.

Agua: Un alto contenido de agua puede originar precipitacin de carbonatos de Ca y ocasionar taponamiento en las tuberas.

Un conocimiento del contenido de agua en los productos es importante en el refinado, venta, transferencia de productos y su disposicin final. El agua en estos productos puede resultar peligrosa y adems restar eficiencia en el proceso mismo de la combustin. Por ejemplo, combustibles para caldera (Crudos, Fuel Ol) que tengan cantidades considerables de aguas pueden causar que se presenten explosiones dentro de la caldera y por ende afectar el funcionamiento de esta, otro ejemplo resulta cuando se presenta agua en el combustible para turbinas (Jet A1), debido a las bajas temperaturas que alcanzan los aviones cuando estn en vuelo, si este contiene agua, se puede congelar obstruyendo los conductos que dan paso al combustible del tanque de almacenamiento a la turbina.

Esta prueba determina el contenido de agua y sedimentos por el mtodo de la centrifuga. Este es considerado el mtodo ms practicado en el campo para la determinacin de agua y sedimentos.

La determinacin de la cantidad de agua y sedimentos es requerida para determinar exactamente el volumen neto del petrleo crudo involucrado en ventas, impuestos, cambios e inventarios. Adems una cantidad excesiva de agua y sedimentos en el petrleo es daina porque puede causar corrosin y fallas en los equipos, problemas en procesamiento y transporte, y pueden darse violaciones a legislaciones estatales, o regulaciones municipales.



Punto de Escurrimiento ASTM D-97:

Este mtodo est destinado para la determinacin del punto de fluidez del petrleo crudo, algunos de sus productos, como diesel, aceites lubricantes, fuel oil, entre otros.

El punto de fluidez est definido como la temperatura ms baja a la cual la muestra pierde su capacidad de flujo o ya no puede verterse. Esta prueba es un indicativo que permite establecer condiciones de operacin para estos productos, por ejemplo en el caso del trasporte del crudo, el oleoducto atraviesa por distintas regiones con diferentes climas y al pasar por una regin cuya temperatura este por debajo del punto de fluidez del crudo este perder toda su capacidad de flujo causando obstrucciones o un taponamiento al oleoducto. Otro claro ejemplo es para los combustibles de calderas, si el rango de temperatura desde donde se almacena el combustible hasta las boquillas en la caldera es muy bajo, est puede dejar de fluir en algn punto y como consecuencia se detiene la operacin.

Contenido de Azufre ASTM D-4294: Este mtodo cubre la determinacin del contenido del azufre en el petrleo crudo y sus productos, como aceites lubricantes, fuel oil, grasas lubricantes y otros. Este mtodo es aplicable a cualquier producto del petrleo suficientemente bajo en voltiles que pueda ser pesado con precisin en un recipiente abierto y que contenga al menos 0.1% de azufre.

La determinacin del contenido de azufre en estos productos permite saber de manera indirecta la cantidad de dixido de azufre que puede producirse cuando estos se someten a combustin, este producto (dixido de azufre) es un contaminante atmosfrico mortal para los seres humanos y para la vida en general. Un contenido alto de azufre tambin lleva al desgaste temprano de los equipos y tanques donde se almacena el producto ya que la corrosin ataca todo metal, esto amplia costos de mantenimiento y operacin.

Es importante porque la complejidad y costos de la operacin en refineras se incrementan proporcionalmente con el incremento del contenido de azufre en el crudo. Las cantidades presentes en crudo varan desde prcticamente nada hasta algunos porcentajes importantes. En el caso de las naftas dichos compuestos tienen accin corrosiva.

Actualmente se utiliza la tcnica de quimioluminiscencia. La radiacin caracterstica derivada a partir de una fuente de Rayos X, es comparada con la de muestras patrn, cuyo contenido de azufre (% en peso) es conocido. La determinacin de mercaptanes se efecta por medicin de la cantidad de nitrato de plata que se combina con ellos.

PETROLEO DULCE. Contiene pequeas cantidades de sulfuro de hidrogeno y dixido de carbono. Es considerado un petrleo de alta calidad por lo que tiene alta demanda a nivel mundial. El porcentaje de azufre que contiene es inferior a 0,42%.

PETROLEO AMARGO. Tiene un porcentaje de azufre superior al 5%. Es toxico y sumamente corrosivo, por lo que debe ser tratado antes de ser transportado.



Carbn Conradson ASTM D 482:

Este mtodo cubre la determinacin de la cantidad de residuos de carbono, luego de la evaporacin y pirolisis de un petrleo, y el objetivo es proporcionar una indicacin de la sustancias con tendencia a la formacin de coque. El residuo carbonoso guarda una relativa proporcin con la cantidad de asfalto duro presente en el petrleo.

El trmino residuo de carbono se utiliza en este mtodo de ensayo para designar el residuo carbonoso formado despus de la evaporacin y pirolisis de un producto de petrleo en las condiciones especificadas en este mtodo de ensayo. El residuo no se compone enteramente de carbono, pero es un coque que se puede cambiar adicionalmente por pirolisis. El trmino residuo de carbono se contina en este mtodo de ensayo slo en deferencia a su amplio uso comn.

Este mtodo de ensayo es generalmente aplicable a productos derivados del petrleo relativamente no voltiles que se descomponen parcialmente en la destilacin a presin atmosfrica. Productos derivados del petrleo que contienen componentes que forman cenizas segn lo determinado por la norma ASTM D 482 o IP Mtodo 4 tendr un residuo errneamente alto contenido de carbono, dependiendo de la cantidad de ceniza formada.

Los valores obtenidos por este mtodo de ensayo no son numricamente iguales a los obtenidos por el mtodo de prueba D 524. Correlaciones aproximadas se han derivado, pero no tiene por qu aplicarse a todos los materiales que se pueden probar porque la prueba de residuos de carbono se aplica a una amplia variedad de productos derivados del petrleo.

en el combustible diesel, la presencia de nitratos de alquilo, tales como el nitrato de amilo, nitrato de hexilo, octilo o nitrato provoca un valor residuo mayor que la observada en el combustible sin tratar, que puede conducir a conclusiones errneas en cuanto a la formacin de coque propensin del combustible. La presencia de nitrato de

alquilo en el combustible puede ser detectado por el Mtodo de Ensayo D 4046.

Presin de Vapor ASTM D-323:

En un producto de petrleo, la presin de vapor refleja un valor resultante de las distintas presiones de vapor de las fracciones que la forman. La presin de vapor de un lquido es una medida de su tendencia a vaporizarse, debido a la presin ejercida por las molculas del lquido en su superficie libre. Para un lquido dado esta presin es solamente funcin de la temperatura. La presin de vapor del agua a su temperatura de ebullicin es 14,7 psi que es la presin atmosfrica.-

En el laboratorio se determina la Tensin de vapor REID (T.V.R.), segn la norma A.S.T.M. D-323 en una bomba de doble cmara a una temperatura de 37,8C

Esta TVR es algo menor que la presin de vapor verdadera (8 a 9%), est en funcin de las variables que intervienen y es solo un camino aproximado a fin de obtener el valor correcto.

El dato obtenido se utiliza para el diseo de tanques de almacenaje Este mtodo de prueba cubre la determinacin de la presin de vapor en gasolina de aviacin, vehicular y en general combustibles que se usan en motores de combustin interna.

La operacin de esta clase de motores necesita que el combustible se evapore rpida y completamente en el aire. Si la presin de vapor es demasiado baja, es muy



difcil y a veces hasta imposible que el motor arranque, especialmente a bajas temperaturas. Si la presin de vapor es demasiado alta, sin embargo, el exceso de gases dentro de la bomba de combustible y en las tuberas reduce y hasta interrumpe el flujo de combustible, lo cual causa burbujas de gas que causan repentinas explosiones. Debido a esto es importante saber el rango de presin de vapor del combustible para ayudar en la eficiencia del motor.

Viscosidad:

Es una medida de la resistencia a fluir de un lquido. La viscosidad de los crudos vara ampliamente desde fluidos como el agua hasta slidos que no pueden movilizarse sin calentamiento. Una baja viscosidad indica generalmente alto rendimiento en nafta o diesel, y una alta viscosidad indica alto rendimiento en asfalto, pero en ningn caso da indicacin de calidad.

El parmetro de viscosidad se utiliza en el diseo de tuberas de yacimientos y los ductos y bombas entre el almacenaje en refineras y las instalaciones de procesamiento.

Existen diferentes mtodos de laboratorio para determinar este parmetro, y se trabaja a distintas temperaturas, teniendo en cuenta que el flujo del fluido sea constante y no obture los tubos.

Actualmente se utiliza ms la viscosidad cinemtica (A.S.T.M D-445), pues existe una relacin lineal entre el logaritmo de la

inversa de la temperatura y el logaritmo de la viscosidad a dicha temperatura, que permite inferir tericamente datos, si se cuenta con dos puntos de dicha recta (Ley de Walther). La viscosidad cinemtica se determina con pipetas viscosimtricas que se suspenden directamente en un bao de temperatura constante. La serie de pipetas cubre un amplio rango de viscosidad. Estas pipetas tienen mayor exactitud, usan una pequea cantidad de muestra, pero deben estar bien calibradas.

Los mtodos ms tradicionales son:

La viscosidad SAYBOLT UNIVERSAL es el tiempo medido en segundos para el flujo de 60 c.c. de muestra contenida en tubo, a travs de un orificio calibrado, a temperatura constante.

La viscosidad SAYBOLT FUROL es determinada exactamente igual, salvo que el orificio es mayor pues es para lquidos ms viscosos.

Existen factores de conversin a travs de tablas y bacos para el pasaje de una viscosidad a otra.

Viscosidad Cinemtica de Lquidos Transparentes y Opacos ASTM D-445:

Este mtodo cubre la determinacin de la viscosidad cinemtica de productos lquidos derivados del petrleo, estos pueden ser transparentes u opacos, por ejemplo, aceites lubricantes, aceites trmicos, aceites hidrulicos, diesel, combustible para turbina de aviacin, entre otros.

Tantos productos del petrleo como aquellos que no, son usados como lubricantes para cojinetes, engranajes, cilindros de compresin, equipos hidrulicos, etc. La adecuada operacin de estos equipos depende en gran parte de la viscosidad cinemtica o viscosidad del fluido que se est usando. Por tanto, como todos los productos varan su viscosidad con cambios en temperatura, una apropiada medicin de



est es esencial para establecer especificaciones de operacin para dichos productos, por ejemplo, para flujo de combustibles a travs de tuberas, determinacin del rango de temperatura ptimo para la operacin adecuada del combustible en calderas.

Viscosidad Saybolt ASTM D-88:

Este mtodo de prueba cubre la medicin de la viscosidad Saybolt del petrleo y algunos de sus productos, como fuel oil y aceites.

La viscosidad de un lquido es la medida de su friccin interna, o sea de su resistencia a fluir. La viscosidad es una propiedad muy importante, por ejemplo en el caso de los lubricantes el establecimiento de una pelcula lubricante apropiada depende primordialmente de la viscosidad. Para obtener la lubricacin ms eficiente, la viscosidad debe adaptarse a los requisitos de velocidad, carga, y condiciones de temperatura de cualquier mecanismo que se est lubricando. Un aceite ms viscoso de lo necesario, origina excesiva friccin en el lquido, la cual causa perdida de potencia, y produce un arrastre innecesario. Tambin como en la prueba para Viscosidad Cinemtica de Lquidos Transparentes y Opacos ASTM D 445, est indica condiciones de operacin ptimas para el producto.

Determinacin de sales (PTB) ASTM D3230:

Es importante su determinacin por los problemas de corrosin que puedan originar. Generalmente se determinan como cloruros realizando una extraccin con agua y determinando en el extracto la cantidad de cloruros presente por cualquier mtodo volumtrico.

Los procesos de desalado se basan en el ingreso al petrleo de agua dulce, en porcentajes que van del 5 al 10%, para proceder a la deshidratacin posterior con algunos de los sistemas conocidos. Conviene realizar este proceso en yacimientos pues se evitan procesos corrosivos en caeras y fondo de tanques de almacenaje; pero en la mayora de los casos, los yacimientos no poseen agua dulce y se limitan a deshidratar solamente.-

Las ventajas que origina el desalado del crudo pueden enumerarse:

- Incremento de la economa de combustible.

- Reduccin de las tareas de limpieza.-

- Reduccin de las tareas de mantenimiento.

- Menor consumo de NH3.

- Aumento de la vida til del catalizador.

- Aumento de la eficiencia operativa de la destilera.

- Reduccin de la corrosin por sulfuro.

Actualmente se utiliza el mtodo ASTM D-3230 que es un mtodo potenciomtrico.



Conclusiones:

El ensayo de petrleo crudo es el anlisis qumico que los expertos del petrleo llevan a cabo en el crudo para determinar su composicin. No hay crudo idntico a otro en otros lugares, por lo que los laboratorios de petrleo usan este mtodo para determinar si un petrleo en bruto en particular ser adecuado para una refinera o producto en particular. El anlisis tambin informa a la compaa si el uso de esta materia prima dara lugar a posibles problemas relacionados con la produccin o el medio ambiente. Los resultados son muy importantes para fines de marketing ya que potenciales compradores suelen buscar crudo de calidad particular para satisfacer sus propsitos.



Recomendaciones:

El muestreo es una operacin que permite obtener una cantidad de material que represente lo ms aproximadamente posible a la masa global del mismo y saber de qu calidad es la misma, debido a que dicha muestra se utilizara para realizar las pruebas o ensayos cuyos resultados decidirn su futuro empleo. Por lo tanto, se justifica tomar las precauciones necesarias que contribuyan a que la misma represente lo mejor posible al material en su totalidad.

- Se debe obtener una muestra representativa de la produccin del yacimiento previamente relevado. Suele ser una pequea porcin del material del total del volumen (Por ej. tanques, contenedores, oleoductos) obtenida con una precisin igual o mayor a la del mtodo de laboratorio con la cual ser analizada

- Las muestras de petrleo solo deben ser utilizadas para ser examinadas en diferentes test de laboratorio (caractersticas fsicas y qumicas). El resultado podr determinar un negocio de transferencia y hasta valorizar por precio un crudo.

- Los mtodos solo se efectan segn mtodos estandarizados, y de la forma que sea considerada ms conveniente en cada caso en particular.

- Es necesario tambin que los aparatos de laboratorio se encuentren previamente estandarizados y con la calibracin adecuada a cada caso.

- Se deber contener toda aquella informacin que se considere necesario para tener en cuenta en el momento de la evaluacin de los resultados.

Referencias:

- http://www.monografias.com - http://www.astm.org/ABOUT/history_book.html - http://www.ehowenespanol.com/metodos-determinacion-calidad-del-petroleo-

info_307064/ - http://www.unalmed.edu.co/labcryde/servicios.htm - http://www.rigaku.com/es/products/xrf/nexqc/app18 - http://gustato.com/petroleo/analisiscrudos.html - http://www.sencamer.gob.ve/sencamer/normas/2056-93.pdf

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