Características físico-químicas del residual petrolizado almacenado (página 2)

Características Técnicas del tanque
de almacenamiento No 5.

Figura 1: Residual petrolizado depositado
en el fondo del tanque de almacenamiento.

La figura (1), muestra un recipiente con una altura de
(35 cm) de un líquido en reposo altamente viscoso llamado
residual petrolizado depositado en el fondo del tanque de
almacenamiento de petróleo, que por sus
características a presión y temperatura ambiente no
puede ser extraído.

Extrayendo las muestras por el método tradicional
de picos y palas, fue envasada en un recipiente plástico
negro de diez litros de capacidad, posteriormente para
homogenizarla se utilizó uno de los equipos de
agitación del banco de ensayo de los agitadores
mecánicos del laboratorio de la Empresa Comandante Ernesto
Che Guevara, quedando lista para determinarles las propiedades
físicas, químicas y reológicas en el ensayo
de las técnicas analíticas de Absorción
Atómica, Conradson, Gravimetría, Punto de
inflamación y el Reómetro Tubular en los
laboratorios químicos del Centro de Investigaciones del
Níquel, Empresa Comandante Ernesto Che Guevara y del
Instituto Superior Minero Metalúrgico de Moa, certificados
por la ISO 2000.

Determinación
de la cantidad de residual depositado en el fondo del
tanque

El tanque podría describirse
geométricamente como un cilindro circular recto, por lo
que el volumen del residual depositado puede calcularse por la
ecuación 1.

Materiales y
métodos para caracterizar las propiedades químicas
del residual

La base del método, es la medición de la
Emisión Atómica, por una técnica de
Espectroscopia Óptica. La porción de ensayo es
nebulizada, el aerosol producido es transportado al plasma, y se
produce la excitación. Las líneas atómicas
características del espectro de emisión son
producidas por un plasma inductivamente acoplado por el equipo de
Espectrofotometría de Absorción
Atómica.

Los espectros son dispersados por un
espectrofotómetro de red y las intensidades de las
líneas son monitoreadas por los detectores. Las
señales procedentes de los detectores son procesadas y
controladas por una computadora, determinando el contenido de
elementos químicos como son: contenido de aluminio,
cobalto, cobre, cromo, manganeso, níquel, sodio,
sílice, y hierro, empleando la normas que rigen este
proceso en el laboratorio químico del Centro de
Investigaciones del Níquel.

1- Análisis del contenido de los elementos
químicos disueltos en el residual: Utilizando el
método analítico de espectrofotometría por
absorsorción atómica, con el empleo de la norma NC:
33 – 31: 1985. Se pesan 0.5 g de la muestra, tratada con
una dilución de ácido clorhídrico y
ácido nítrico en proporción 3:1, la misma se
lleva a sequedad y luego se disuelve con ácido
clorhídrico al 1:1 y luego se determina porciento del
contenido de elementos químicos disueltos en el residual,
representada en la ecuación 1.

(2)

Materiales y
métodos para caracterizar las propiedades físicas
del residual

Para el análisis de las propiedades
físicas del residuo orgánico es necesario
determinar: contenido de cenizas, punto de inflamación,
carbón conradson, porciento de asfáltenos y otros.
Los cuales necesitan de un equipamiento en específico y el
uso de las normas que rigen estos procesos.

1- Análisis del contenido cenizas: Utilizando el
método analítico por gravimetría, con el
empleo de las normas (NC: 33-16:1986) y los equipos de balanza,
crisoles de porcelana y plancha. Se toma un papel de filtro del
tipo Whatman de 125 mm, luego se coloca el en fondo del crisol de
porcelana, pesando seis gramos (6 g) de la muestra
aproximadamente, se traslada sobre una plancha con temperatura de
1100C, encendiéndose la muestra juntamente con el papel
mas los 10 ml de ácido clorhídrico.(1:1) y cuando
todo el papel se halla quemado, se coloca en una mufla a 9000C
por un tiempo de una hora (1 h), se baja, se enfría y
finalmente se determina el porciento de ceniza por diferencia de
pesada en el laboratorio de la Empresa Comandante Ernesto Che
Guevara.

2.- Análisis del contenido de carbón
conradson: A través del método analítico de
conradson, con la norma cubana NC: 33-16:1985, utilizando el
equipo de conradson. Se procede a la toma de un crisol de
porcelana con capacidad de 50 ml se tara (se lleva a cero la
balanza) y luego se pesa un gramo (1 g de la muestra
(petróleo) en crisol colocándolo en el equipo de
carbón conradson por espacio de 30 minutos, finalmente se
enfría, se pesa y se determina el porciento de
carbón conradson por diferencia de pesada en el equipo de
carbón conradson del laboratorio de la Empresa Ernesto Che
Guevara.

3.- Análisis del contenido de asfaltenos:
Utilizando el método analítico por
gravimetría, con el empleo de las normas cubana NC: IP
143/90BSI2000: 199333-16:1984, y los equipos de reflujo con
n-heptano y balanza. Se procede a pesar un gramo (1 g) de la
muestra (petróleo) en un Beaker de 250 ml
añadiéndole 100 ml de n-heptano para disolver mejor
la muestra y después envasarla en un Matraz aforado de 500
ml que se coloca en una plancha de calentamiento
conectándole un serpentín en la parte superior,
durante el proceso de reflujo por espacio de una (1 h), luego se
enfría, se lava la muestra con 40 ml de n-hectano y luego
se coloca durante una hora el crisol con el contenido de la
muestra en una estufa a 1100C, se enfría y finalmente se
determina el porciento de asfalteno en el laboratorio de la
Empresa Comandante Ernesto Che Guevara.

4- Análisis del punto de inflamación:
Utilizando el método analítico del punto de
Inflamación, con el empleo de la norma cubana
NEIB01– 12 – 21: 1982 y el equipo del punto de
inflamación a copa abierta. Se procede encendiendo el
equipo (Cleveland – semiautomático), la muestra es
colocada en el porta muestra a través de una
cápsula de platino que contiene una marca estándar
para la cantidad de muestra a analizar, se enciende el equipo y
juntamente con el una plancha de calentamiento durante 5 ó
10 minutos, se coloca un termómetro dentro de la muestra
para ir midiendo desde la temperatura ambiente hasta que aparezca
la primera señale de humo (gases) y con un chispero
(encendedor) se comienza a flamear la muestra cada un minuto,
para observar en qué instante de temperatura se enciende
el combustible, determinando así el punto de
inflamación en el laboratorio de la Empresa Comandante
Ernesto Che Guevara.

Resultados
experimentales y discusión

El volumen de los tanques para almacenar las diferentes
sustancias en los estados sólido, líquido y
gaseoso, se determinan según su forma geométrica.
El epígrafe 2.3, describe geométricamente al tanque
como un cilindro circular recto, donde se encuentra depositado el
residual petrolizado, por lo que el volumen total se
determinó por la ecuación 2.1.

Donde el resultado del volumen total de residual
depositado en el fondo del tanque N0 5 en la base de
petróleo de la empresa Puerto de Moa, es de 48.6 m3,
disminuyendo la capacidad de diseño del tanque.

Especificaciones de
las características químicas

La determinación de los elementos químicos
disueltos en el residual, se determinó por
espectrofotometría de absorción atómica como
se muestra en la figura 2, donde se observa que el hierro, el
aluminio y el silicio arrojaron los valores más altos
contenidos en el residual. Sobre la base de estos resultados, se
puede afirmar que este residual contiene un alto porciento de
elementos metálicos, que afectan la capacidad de
diseño del tanque.

Figura 2.- Representa el porciento de
elementos químicos en el residual.

Especificaciones de
las características físicas

Los valores obtenidos dentro de la composición
física se encuentran lo determinado en el análisis
de asfáltenos, como se muestran a continuación en
la figura 3, donde se observa que las muestras se encuentran en
un rango de 40 a 46 por ciento de asfáltenos, lo que
afirma que en este residual se pierde un (46 %) de
asfáltenos, que no se aprovecha en el combustibles al no
ser recuperado.

Figura 3. Comportamiento del porciento de
asfálteno contenido en el residual.

Una característica fundamental dentro de la
composición física determinada al residual, es el
punto de inflamación que índica la temperatura de
inflamación del combustible y nos permite conocer los
rangos de temperaturas durante el proceso de calentamiento, donde
debe ser tratado, transportado y almacenado evitando cualquier
negligencia que produzca un incendio. Los valores obtenidos se
muestran a continuación en la figura 4, donde se pudo
demostrar que la muestra número uno con el menor valor de
110 %, representa el punto de inflamación y que se
deberá tener muy en cuenta, a la hora de calentar o
transportar el residual.

Figura 4. Comportamiento del punto de
inflamación contenido en el residual.

Otra característica fundamental dentro de la
composición física determinada al residual, es el
porciento de carbón conradson, que interviene
negativamente en la calidad del residual y provoca el desgaste de
equipos en la base de petróleo, mediante la
formación de piedras como impureza mecánica. Los
valores obtenidos se muestran en la figura 5, donde se pudo
demostrar que la muestra número uno con el mayor valor de
34.69 %, representa un valor alto de impureza en el
residual.

Figura 5. Comportamiento del porciento de
carbón conradson contenido en el residual.

La última característica fundamental
dentro de la composición física determinada al
residual, es el contenido de cenizas, que interviene
negativamente en la calidad del residual debido a la presencia de
impurezas minerales (compuestos de aluminio, hierro, calcio,
silicio y otras) depositada en el residual, cuya cantidad no solo
dependen de las impurezas minerales, sino también de los
elementos altamente corrosivos que la acompañan en la
zonas bajas temperaturas. Los valores obtenidos se muestran en la
figura 6, donde se pudo demostrar que la muestra número
dos con el mayor valor de 12.72 %, representa un valor alto de
impureza en el residual.

Figura 6. Comportamiento del porciento de
cenizas contenido en el residual.

Los resultados analíticos obtenidos, demuestran
que el residual petrolizado depositado en el fondo del tanque
numero cinco de la base de petróleo de la Empresa Puerto
Moa, es homogeneo en la totalidad de su composición y
posee un promedio alto de asfaltenos, lo que pudiera ser
recuperado, tratado y posteriormente ser utilizado en los
procesos de producciones en las entidades del
territorio.

Valoración
Económica

Al abordar la valoración técnica
económica del proceso de formación de residuales
petrolizados durante el almacenamiento de los diferentes tipos de
petróleo, se tiene en cuenta el precio del petróleo
en el mercado internacional. La importancia del almacenamiento de
estos tipos de combustibles tiene como ventaja que garantiza un
periodo largo de trabajo.

Pero tiene las desventajas de.

• Formación de lodos en los tanques de
  almacenamiento por incompatibilidad o envejecimiento de los
  combustibles.

• Disminución en los rating de descarga por
  altas viscosidad y la obstrucción de
  líneas.

• Pérdidas en las capacidades de
  almacenamiento.

Costo promedio del
barril de petróleo en el mercado
internacional

Para la estimación de los costos no sea empleado
ninguna metodología de cálculo existente,
más bien se ha tenido presente el precio del barril de
petróleo y las pérdidas del volumen contenido de
residual petrolizado almacenado en el tanque durante tres
años.

Tabla 3.2. Precios del barril de petróleo actual
en UDS.

Así, determinamos las perdidas de petróleo
contenida en 48.6 m3 de residual depositado en el fondo del
tanque de almacenado.

1 m3 = 1000 litro y 1 Barril = 158.98 litros.

Una vez calculados los gasto de petróleo
contenido en el residual depositados en el fondo del tanque No.5
de la base de combustibles de la Empresa Puerto Moa. Podemos
asegurar que con la recuperación del volumen de este
residual se ahorrarían 24456 USD, por barril en espacio de
tres años, solamente en el tanque de menor capacidad de la
base de combustibles de seis disponibles.

3.5- Identificación de los peligros que
producen los residuales petrolizados en el medio
ambiental.

• Riesgos para el medio ambiente: Es un producto
  nocivo para el medio ambiente, se debe evitar su vertido en
  agua o tierra.

• Medidas a tomar en caso de vertido
  accidental:

Derrames: Evitar la extensión de la fuga.
Bombear, si es posible a un tanque de recogida. Mezclar con
restos de arena, tierra, aserrín y pasar a contenedor
cerrado. (Utilizar equipo protector).

• Medidas de protección para
  personas:

Utilizar equipo de protección adecuados gafas,
guantes impermeables, ropa y botas impermeables, y si es
necesario, mascarilla respiratoria adecuada.

Conclusiones

• 1. Se pudo demostrar, que los residuales
  petrolizados depositados en los fondos de los tanques de
  almacenamientos en la Empresa puerto Moa se encuentran poco
  estudiados durante el desarrollo del marco teórico de
  la investigación

• 2. Los métodos y técnicas
  experimentales empleadas en el desarrollo de la
  investigación, están fundamentados a partir del
  problema planteado.

• 3. Se determinaron las propiedades
  físicas y químicas del residual de
  petróleo almacenado en la Empresa Puerto
  Moa.

• 4. Según los datos de los resultados
  analíticos obtenidos, podemos asegurar que este
  residual de petróleo almacenado posee homogeneidad en
  la totalidad de su composición físico –
  química y bajo porciento de elementos
  contaminantes.

• 5. Podemos asegurar, que con la
  recuperación del volumen de este residual se
  ahorrarían 24456 USD, por barril por espacio de tres
  años.

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Autor:

Ing. Andrés Duran Reyes

Msc. Rafael Castillo

Enviado por:

Liobanis Rubio