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INFORME PRÁCTICA NÚMERO 2

DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE AGUA Y SEDIMENTOS EN EL

PETRÓLEO CRUDO POR EL MÉTODO DE LA CENTRÍFUGA

NORMA ASTM D96-88

Cristian Andrés Hernández Galindo Cod: 20122112820

ADRIANA

ESTEBAN

UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA

FACULTAD DE INGENIERÍA

INGENIERÍA DE PETRÓLEOS

NEIVA

2014

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INFORME PRÁCTICA NÚMERO 2

DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE AGUA Y SEDIMENTOS EN EL

PETRÓLEO CRUDO POR EL MÉTODO DE LA CENTRÍFUGA

NORMA ASTM D96-88

Cristian Andrés Hernández Galindo

20122 112820

ADRIANA

ESTEBAN

Presentado a:

Haydee Morales

Laboratorio de Crudos y Derivados

120668

UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA

FACULTAD DE INGENIERÍA

INGENIERÍA DE PETRÓLEOS

NEIVA

2014

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CONTENIDO

1. OBJETIVOS 4

2. MARCO TEÓRICO 5

3. PROCEDIMIENTO 7

4. TABLA 1 (DATOS DE PRUEBA) 8

5. MUESTRA DE CALCULOS %BSW 9

6. TABLA 2 (%BSW CALCULADOS) 11

7. TABLA 3(% ERROR BSW) 12

8. ANALISIS DE RESULTADOS 13

9. CONCLUSIONES 14

10. BIBLIOGRAFIA 15

11. ANEXOS 16

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1. OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Encontrar el contenido de agua y sedimentos (BSW) en una muestra de crudo

DTS – 113 mediante el método de centrifugación

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Conocer la importancia del proceso de separación del agua y crudo en la

industria petrolera

Identificar los problemas que podría causar una cantidad significativamente

alta de BSW en el crudo en la industria petrolera

Comprender los efectos que posee el desemulsificante y el solvente sobre

la emulsión.

Realizar un uso adecuado de los instrumentos del laboratorio.

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2. MARCO TEÓRICO

El BSW es una propiedad de gran importancia al momento de evaluar la calidad

del crudo. Existen varias maneras para determinarlo, variando en precisión y

validez. La mejor prueba, en cuanto a precisión es por medio del método de

arrastre vapor (destilación). En esta práctica se aplica el método de

centrifugación, que gracias a la centrifuga, uno puede terminar el contenido de

agua y sedimentos en una muestra.

Una centrífuga es un aparato capaz de girar cuatro o menos tubos de centrífuga a

una velocidad controlada. La cabeza de giro, los amortiguadores y las demás

partes de la centrífuga están construidos para que una pequeña fuerza centrífuga

sea distribuida para darle mayor potencia. Su función es acelerar la decantación o

sedimentación de sus componentes por medio de fuerzas centrífugas. Estas

fuerzas deben ser iguales en dirección y magnitud, es por eso que es

recomendable colocar dos tubos iguales de centrífuga en lados opuestos, o

colocar 4 tubos iguales de centrífuga en cualquier orden.

Los tubos de centrífuga son tubos con forma de cono. La precisión de su lectura

depende del grado de conocimiento sobre este aparato. Para tubos de 100 mL se

determina la cantidad de BSW mediante la imagen adjunta en la siguiente página.

Otro dato importante que se debe tener en cuenta es la elección del

desemulsificante apropiado para la muestra de crudo que se tenga. Un

desemulsificante es una sustancia que ayuda a romper y desplazar la película

deagente emulsionante que rodea a la gota de agua, aumentandola tensión

superficial y atracción entre las moléculas de agua propiciando lacoalescencia. Al

escoger un desemulsificante inadecuado, se corre el riesgo de que se mezcle con

la muestra y haga más difícil la determinación de la cantidad de BSW en una

muestra.

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Imagen 1. Procesos para leer agua y sedimentos cuan se usa un tubo

de 100 mL

7

3. PROCEDIMIENTO

La centrifuga se giró a una velocidad de 1600 rpm para ambas pruebas, debido al

cálculo realizado con las ecuaciones enunciadas en la norma para hallar la

velocidad de la centrífuga.

Se utilizó como solvente varsol y para la segunda prueba desemulsificante ―X‖, el

cual de acuerdo a los resultados obtenidos, no era el apropiado para este tipo de

crudo.

De resto se prosiguió de acuerdo a la norma ASTM (D96—88).

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4. TABLA DE DATOS

Tabla 1. Datos de prueba

Prueba no 1 Prueba no 2

Sin rompedor con efecto de la temperatura

Con rompedor “x”

Muestra (zanahorias)

ml de agua Fase emulsionada

ml de agua Fase emulsionada

1 0,1 14,9 0,2 14,8

2 0,3 15,7 1,3 10,7

3 0,5 12 1,5 12,5

4(puro crudo) 0 0 0 0

Total 0,9 42,6 3,0 38,0

9

5. MUESTRA DE CÁLCULOS

Cálculo del BSW primera prueba:

1. Zanahoria 1:

0,2%

2. Zanahoria 2:

0,6%

3. Zanahoria 3 :

1%

4. Zanahoria 4 : 0%

5. Cálculo del BSW segunda prueba:

6. Zanahoria 1 :

10

Zanahoria 2:

7. Zanahoria 3:

8. Zanahoria 4:

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6. TABLA DE RESULTADOS

Tabla 2. Resultados BSW calculados

Zanahorias

BSW %

Prueba 1 (ml)

%BSW Prueba 2

(ml)

%BSW

Zanahoria 1 0,1 0,2 1.5 0,4

Zanahoria 2 0,3 0,6 1.2 2.6

Zanahoria 3 0,5 1 1.3 3,0

Zanahoria 4 (crudo puro sin varsol)

0 0 0 0

Total 0,9 1,8 4,0 6

Porcentaje de error; el valor estimado de %BSW para el crudo pj-10 era

aproximado a 28%, como nos damos cuenta esto no ocurrió debido a

errores y variables adversas mencionados posteriormente.

% Error para la prueba 1:

% Error para la prueba 2:

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7. TABLA DE RESULTADOS

Tabla 3. Porcentajes de error

Prueba %BSW Porcentaje de

Error

Prueba 1 1,8 93,6%

Prueba 2 6 78,6%

13

8. ANÁLISIS DE RESULTADOS

Se puede calificar como fatal esta prueba debido a los porcentajes tan altos de

error. De acuerdo a la tabla expuesta en el laboratorio, para el crudo PJ-10 existe

un %BSW del 28%, que en nuestro caso, el que más se aproxima, es el de la

segunda prueba. Las razones posibles por las cuales la diferencia entre en el

valor real y el valor experimental sea tan grande son:

Un mal proceso de calentamiento debido a incremento y/o decrementos de

la temperatura en forma brusca.

Una elección errónea de desemulsificante

Una mala lectura del BSW en las zanahorias

El estado de la muestra de crudo, en el laboratorio debido que se

encuentra en forma estática lo que ocasiona una separación de la fase

agua con la fase de crudo en el recipiente , haciendo que cuando

tomemos la muestra a analizar solo tomemos la fase de crudo.

En el proceder de la segunda prueba, se debía escoger el desemulsificante

adecuado para poder eliminar las emulsiones y así poder leer de mejor

manera la interfaz agua – aceite. Se procedió con el desemulsificante ―X‖ y

al cabo del proceso de centrífuga, se notó que hubo una mejoría en el

momento de la separación pero se pudo haber elegido un rompedor de

mejor acción , se recomienda tener información adecuada del

desemulsificante

Debido a que este proceso es de mucho cuidado y atención, es de menor

precisión que el de determinación del BSW por el método de arrastre vapor.

Al efectuar más pasos, se incrementa el porcentaje de error. De todas

formas, es un proceso válido en la determinación del BSW si se hace los

pasos correctamente,

14

9. CONCLUSIONES

Se encontró el contenido de agua y sedimentos en una muestra de crudo

PJ-10 mediante el método de centrifugación de manera poco acertada debido

a las posibles causas descritas en el análisis de resultados

Se conoció la importancia del proceso de separación de agua y crudo en la

industria petrolera debido a que el BSW es una propiedad importante en los

crudos que regula tanto su calidad como su precio.

Se aprendió y comprendió los efectos que posee el desemulsificante y el

solvente sobre la muestra. Al ser una sustancia que ayuda en la determinación

del BSW.

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10. BIBLIOGRAFIA

ASTM .Standard Test Method for Water and Sediment in Crude Oil by

Centrifuge Method (FieldProcedure) ASTM (D96-88)

http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/leip/alva_d_mm/capi

tulo4.pdf

www.insht.es

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11. ANEXOS

CUESTIONARIO

1. ¿Qué efectos tiene el desemulsificante y el solvente sobre la emulsión?

RTA/ Los efectos del desemulsificante sobre la emulsión en esta práctica son:

Promover la separación del agua de la muestra

Evitar que el agua de la muestra se aferre a las paredes de las zanahorias.

Mejorar el carácter distintivo de la interfaz agua – aceite.

El desemulsificante es muy importante ya que ayuda a romper y desplazar la

película deagente emulsionante que rodea a la gota de agua, aumentandola

tensión superficial y atracción entre las moléculas de agua propiciando

lacoalescencia; otrapropiedad importante de los agentes desemulsificantes es la

capacidadpara humectar los sólidos presentes en la emulsión, para que

seanincorporados al agua separada.

El solvente disuelve los hidrocarburos en la muestra, con el objetivo de reducir la

viscosidad y haciendo más viable la separación del agua en el momento de la

centrifugación.

2. ¿Tiene alguna importancia la escogencia del desemulsificante

apropiado? ¿Por qué?

RTA/ Por supuesto que es de gran importancia el escoger el desemulsificante

apropiado, ya que, en un contexto industrial, se obtendrá aceite crudo a

condiciones apropiadas y agua residual de mejor calidad, reduciendo los costos de

tratamiento y evitando posibles sanciones de empresas reguladoras. Para la

práctica de laboratorio, el desemulsificante apropiado ayudará a reducir la interfaz

aceite – agua, posibilitando una buena lectura del BSW en la muestra.

3. ¿Por qué se sumerge la zanahoria en el baño de temperatura hasta la

marca de 100 mL?

RTA/ Al sumergir la zanahoria completamente y con los tapones aflojados, permite

que la distribución de calor en la muestra sea homogénea sin que influya la

presión de los vapores de las sustancias volátiles sustancialmente, con el fin de

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obtener una mejor separación de agua gracias a que el calor ayuda a un

rompimiento más eficiente de emulsiones y a la disminución de la densidad y

viscosidad de la muestra, haciéndola más ligera y fácil de separar.

4. ¿Por qué la cantidad de agua detectada por el método de centrifugación

es casi siempre menor que el contenido de agua real?

RTA/ El mejor método, en cuanto a precisión, para calcular la cantidad de BSW en

una muestra de crudo, es la separación por arrastre vapor. El método de

centrífuga es válido para ese objetivo, pero posee una mayor cantidad de pasos y

por consiguiente, mayor porcentaje de error al momento de la lectura. Por paso, se

refiere por ejemplo, al desemulsificante que se deba utilizar, a la eficiencia de la

centrífuga, a la velocidad de rotación que se calcule para la separación; todo esto

influye en la muestra y es por eso que casi siempre la lectura del agua por el

método de centrífuga es casi siempre menor que el contenido de agua real.

5. ¿Por qué no se debe adicionar mucha cantidad de desemulsificante a la

muestra?

RTA/ Lo permitido en la práctica de laboratorio es de dos gotas por zanahoria. La

razón de esto es la solubilidad de la mezcla. Si se sobresatura con

desemulsificante, puede presentarse como un componente inmiscible, generando

una lectura errónea del BSW.

6. ¿Cuál es la aplicabilidad industrial de esta práctica?

RTA/ El principal objetivo de esta práctica es la determinación del BSW en una

muestra de crudo, debido a que este influye en la calidad y precio del crudo. Por

BSW se refiere a la cantidad de agua y sedimentos que van una muestra de crudo

desde el yacimiento y que en la industria petrolera son productos indeseables por

muchas razones. Algunas de ellas son por ejemplo, la corrosión que pueden

generar las sales inmersas en el agua, la disminución de la gravedad °API debido

al contenido del agua, afectando el precio de venta, los elevados costos de

refinería que puede generar un crudo con alto contenido de BSW, la depositación

de elementos inorgánicos que puedan disminuir el flujo en la tubería, entre otras.

La industria petrolera regula la cantidad de BSW permitido para los diferentes

procesos por el cual debe pasar el crudo. Si se infringe las normas, por ejemplo,

en el transporte de crudo, que el BSW no debe ser superar el 1%, se puede

sancionar económicamente a la empresa.

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Por todo esto, es muy importante la realización de esta práctica y la de

determinación del BSW por destilación.

7. ¿Qué sucede si la centrífuga se coloca desbalanceada?

RTA/ Si la centrífuga se coloca desbalanceada, se tiene más posibilidades a sufrir

accidentes como el rompimiento de una zanahoria, debido a que se trabajan con

fuerzas centrifugas que deben ser iguales en magnitud y dirección. Por eso es

recomendable trabajar con 4 tipos iguales de zanahoria; si no es posible, es mejor

colocar dos iguales en lados opuestos que trabajar con un número impar y

diferente de ellas.

8. ¿Cuáles son los rasgos de calibración de los tubos de centrífuga?

Requerimiento de graduación mínima y tolerancia de calibración

máxima para 203 mm (8-in). Tubos en forma cónica

RANGO, mL SUBDIVISIÓN, mL TOLERANCIA AL VOLUMEN, mL

0-0.1 0.05 ±0.02

>0.1 – 0.3 0.05 ±0.03

>0.3 – 0.5 0.05 ±0.05

>0.5 – 1.0 0.10 ±0.05

>1.0 – 2.0 0.10 ±0.10

>2.0 – 3.0 0.20 ±0.10

>3.0 – 5.0 0.50 ±0.20

>5.0 – 10 1.0 ±0.50

>10 – 25 5.0 ±1.0

>25 – 100 25 ±1.0

Requerimiento de graduación mínima y tolerancia de calibración

máxima para 167 mm (6-in). Tubos en forma cónica

RANGO, mL SUBDIVISIÓN, mL TOLERANCIA AL VOLUMEN, mL

0-0.1 0.05 ±0.02

>0.1 – 0.3 0.05 ±0.03

>0.3 – 0.5 0.05 ±0.05

>0.5 – 1.0 0.10 ±0.07

>1.0 – 1.5 0.10 ±0.10

>1.5 – 2.0 0.10 ±0.20

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>2.0 – 3.0 0.20 ±0.30

>3.0 – 5.0 0.50 ±0.50

>5.0 – 10 1.0 ±0.75

>10 – 25 5.0 ±1.0

>25 – 100 ±1.5

9. A una batería de recolección llegan 950 BPD del pozo 5 con un BSW de

28% y una temperatura de 90°F y con él, se mezclan 1530 BPD de otros

pozos con un BSW de 49% y una temperatura de 95°F

a) ¿Cuál es el BSW de la mezcla?

b) Si tenemos en el pozo 5 (A) una gravedad específica a la temperatura

de 90°F de 0.893 en los otros pozos (B) a una gravedad específica de

0.873 a la temperatura de 95°F, determinar cuál es la gravedad API de

la mezcla

c) ¿Cuánta agua hay que retirar para dejar la mezcla de crudos a

condiciones de refinería?

Muestra Tx (°F)

Volumen (barriles)

VTx Fv V60°F

Crudo A 90 950 0.9879 939

Crudo B 95 1530 0.985458 1508

Total 60 2447

Tabla de datos obtenidos

Muestra Tx (°F)

Volumen (barriles) G. Específica °API VTx V60°F Xi GeTx Ge60°F Xi*Ge

Crudo seco A

90 684 676 0.4678 0.893 0.9041 0.4229 25

Crudo seco B

95 780 769 0.5322 0.873 0.886 0.4715 28.21

Total 60 1445 1 0.8945 26.7

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I. Crudo Seco A

Ge60°F α (10-5) Ge90°F

0.85 68 0.8387

X 0.893

0.95 66 0.939

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II. Crudo Seco B

Ge60°F α (10-5) Ge95°F

0.85 68 0.8368

X 0.873

0.95 66 0.9372

°API83°F Fv60°F

28 0.9855

28.21 Y

29 0.9853

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a)

b)

c)

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