Resumen En el desarrollo del presente documento se describen las características básicas de un sistema de análisis de los derivados del petróleo y la integración de la cromatografía de gases en el proceso de identificación de sus componentes






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fecha de publicación23.06.2015
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APROPIACIÓN TECNOLÓGICA PARA LA IMPLEMENTACIÓN DEL PROCESO DE CROMATOGRAFÍA EN HIDROCARBUROS
Diego Fernando Chivatá Roa, Carlos Enrique Roa Niño

Noviembre de 2010,diegochivata@gmail.com, cernmail@gmail.com



Resumen – En el desarrollo del presente documento se describen las características básicas de un sistema de análisis de los derivados del petróleo y la integración de la cromatografía de gases en el proceso de identificación de sus componentes.
Palabras Clave – Hidrocarburos, Sensor, Instrumentación, Cromatografía.
I. INTRODUCCIÓN
El desarrollo de este documento esta orientado a investigar, caracterizar y apropiar la tecnología necesaria para parametrizar la muestra de un hidrocarburo, de acuerdo a los requerimientos del equipo de cromatografía para asegurar la compatibilidad de la muestra con las características del elemento sensor, con el fin de establecer una cuantificación y cualificación del producto.
II. CONTENIDO
A. El petróleo
El petróleo y sus derivados son usados a nivel mundial como fuente de energía, ya sea como combustibles o lubricantes además de otros usos industriales. El proceso para encontrar petróleo, requiere de una serie de investigaciones y una adecuada infraestructura, debido a la complejidad del mismo.
El petróleo es un mineral combustible líquido el cual se encuentra en la envoltura sedimentaria de la tierra. La palabra petróleo proviene del latín petra (piedra) y olem (aceite). El petróleo es producto de la descomposición de la materia orgánica (vegetales y animales) que quedaron sepultados en las cavidades terrestres por varios cientos de años. La exploración del petróleo se lleva a cabo después de realizar profundos estudios geológicos para luego proceder a la perforación del pozo y posteriormente su extracción, después de esto se conduce por oleoductos y/o barcos, hacia una planta de tratamiento y refinación. Los hidrocarburos pueden estar en estado líquido (crudo) o en estado gaseoso (gas natural).
B. Cromatografía
La palabra Cromatografía significa "Escribir en Colores" ya que cuando fue desarrollada los componentes separados eran colorantes. Este método permite realizar un análisis cuantitativo y cualitativo de mezclas complejas, en la industria del petróleo es de gran ayuda para verificar la composición y volatilidad de los hidrocarburos.
La cromatografía se basa en los fenómenos de adsorción y distribución, a estos procesos se les denomina, cromatografía gas-sólida GSC y cromatografía gas-líquida GLC.




Figura 1. Diagrama de un proceso cromatográfico.
La GSL consiste en que una fase estacionaria, un líquido de muy baja volatilidad, adsorbido en un material de soporte sólido, poroso e inerte, se encuentra empacado dentro de una columna y cuando a través de ésta pasa una muestra que contiene diferentes sustancias, estas son retenidas parcialmente pero a la vez dejadas en libertad por la fase líquida a diferentes velocidades.
La GSC ocurre cuando un sólido, generalmente silica gel, tamices moleculares o carbón, empacado en una columna adsorbe las sustancias contenidas en la muestra gaseosa con diferentes velocidades. Los componentes de la muestra a analizar se mueven a través del sistema cromatográfico únicamente cuando están en la fase móvil.
C. Importancia De La Cromatografía En La Industria Del Petróleo
El crudo a través de un proceso industrial es transformado en productos livianos y productos pesados (hidrocarburos), Los siguientes son algunos derivados del petróleo:
• Gases licuados Butano y Propano

• Gasolinas

• Queroseno (kerosene)

• Diesel Liviano

• Diesel Marino

• Combustóleo (Fuel Oíl o Bunker C)

• Asfalto




Figura 2. Diagrama columna destilación de petróleo.
El análisis completo de un producto petrolífero ligero se hace por cromatografía GSC, los diversos hidrocarburos, arrastrados sucesivamente por una corriente de gas portador, son detectados e identificados a la salida del cromatógrafo, y registrado su volumen relativo.
La cromatografía es empleada en la industria petroquímica principalmente en las plantas de gases, donde se obtienen los productos acabados como son el propano y el butano. En cada uno de estos gases, además de controlar los procesos de obtención en distintos puntos, es de interés conocer el grado de pureza de los mismos una vez acabado dicho proceso, para lo cual por medio de la cromatografía se realiza un análisis cualitativo y cuantitativo de los componentes anterior y posterior de cada uno de ellos.
La aplicación de un proceso de cromatografía de gases implementado en el análisis de de los hidrocarburos requieren la implementación de una infraestructura compleja, la cual se esboza en la siguiente figura.




Figura 3. Diagrama infraestructura columna destilación de petróleo.
A continuación se describen los elementos requeridos para su implementación y su función en el sistema:


  • Sensores de posición

  • Sensores de temperatura

  • Sensores de caudal

  • Sensores de flujo

  • Sensores de presión


Temperatura
Dado que el coeficiente de reparto depende de la temperatura, la columna de separación es a menudo encontrada en un horno de temperatura controlada. El control preciso de la temperatura del horno se puede lograr con las RTDs de platino que son pequeñas en tamaño y tienen una salida muy lineal, repetible y estable.



Presión
Control de presión es especialmente crítico para HPLC (High Performance Liquid Chromatography). En esta aplicación, una alta presión constante se bombea en el sistema para obligar a la fase móvil a través de la columna para lograr una mayor resolución, más rápido el tiempo de análisis, y una mayor capacidad de carga de la muestra.
Caudal
La fase móvil utilizada en la cromatografía de gas requiere un gas inerte, como el helio, nitrógeno, hidrógeno, o argón. Por lo tanto, el caudal debe ser regulado para obtener un resultado inequívoco y reproducible. Los sensores de masa del flujo de aire deben cumplir los requisitos de las aplicaciones para asegurar la compatibilidad de gases múltiples, alta estabilidad, baja histéresis y tiempo de respuesta rápido.
Posición
Existen varios dispositivos de seguridad, así como indicadores de posición para utilizar en los sistemas de separación. Algunos de los más usados son los de efecto Hall, con bases pequeñas y los sensores ópticos funcionan bien en esta faceta de la separación cromatográfica.
III. REFERENCIAS
[1] Adela Londoño Carvajal. “Línea De Profundización-I Ambiental”. Universidad Nacional de Colombia. Sede Manizales.

[2] Honeywell. “Chromatography Note-Application Note-Industry: Instrumentation-Application: Chromatography Equipment”

[3] Harris Daniel C. “Análisis Químico Cuantitativo”. Editorial Reverté.

[4] “Guía De Cromatografía”. Universidad Central de Venezuela - Escuela de Química - Facultad de ciencias - Instrumental Analítico.



2

Recomendaciones del paper:

*aunque se trate de un borrador del paper final no sobra la recomendación  de añadir la parte de resultados y conclusiones
*hace falta la correspondiente señalización de cada cita tomada de las referencias dentro del texto.   
*en cuanto a la nota apreciativa pondríamos un 4.0 
Jeferson Andres Gomez 

Eduin Jose Toro

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