CONTAMINACIONES EN UN OLEODUCTO: INTERFASES.

Dr. D. Carlos Cubillo Losada.

Oilgas, ,1990

Un poliducto consiste básicamente en un sistema de tuberías colocadas a lo largo del

terreno y cuyo fin es el transporte de más de un producto petrolífero, crudo y/o sus derivados del

mismo, los cuales son impulsados por bombas situadas en una o varias instalaciones.

El transporte por este medio se realiza introduciendo sucesivamente los cargamentos de

productos en tandas o paquetes, unos a continuación de otros sin ninguna separación física

efectiva. Los productos van generalmente desde los depósitos de almacenamiento a la estación de

entrada a oleoducto por colectores individuales. Los paquetes se van introduciendo en línea uno

detrás de otro. De esta manera el último paquete que entra empuja a los que ya están en línea

delante de él haciéndolos salir por alguno de los terminales del oleoducto en servicio, en donde se

separan mediante colectores independientes reciñéndose productos puros en los correspondientes

depósitos receptores de las instalaciones de almacenamiento conectadas a los terminales del

oleoducto.

De las tres ideas que prácticamente rigen la explotación de un oleoducto: la calidad, la

cantidad y el coste del transporte, probablemente la calidad es la más importante de ellas. Es

evidente que de nada serviría sacrificar esta en aras de cualquiera de las otras dos o de ambas.

Sin embargo el sentido de calidad que se tiene en un oleoducto es bastante diferente que

el entendido por otras reas que producen, transportan, almacenan o comercializan derivados del

petróleo. Un oleoducto suele considerar que un producto petrolífero es puro a aquella mezcla de

productos procedentes del petróleo que presenta unas características dentro de unas

especificaciones pactadas para antes y después de su transporte. Esto es debido sin duda, a que

esta actividad a diferencia de las demás es, en un sentido interno, contaminante. Es decir, que

produce inevitablemente unas mezclas que generalmente presentan unas características fuera de

las especificaciones fijadas para los productos después de su transporte como consecuencia de su

forma de transportar secuencialmente productos totalmente miscibles entre sí.

Por lo general, un oleoducto acostumbra expedir a las instalaciones conectadas a sus

terminales productos dentro de las especificaciones de salida acordadas con los clientes por lo que

es corriente separar estas contaminaciones en depósitos destinados a contener estos productos

para su posterior tratamiento y recuperación, eliminación o reenvío a una refinería.

Sin intención alguna de magnificar este hecho, la acumulación de estas contaminaciones

en estos depósitos podría dar lugar en un caso límite a un bloqueo de la operatividad del oleoducto

o a perjudicar gravemente la calidad de los productos transportados.

Por otra parte, aunque el grado de contaminación no es considerable, ya que representa

un bajo porcentaje con respecto a las cantidades bombeadas, este tema tiene una gran

significación económica ya que existe una transformación de productos clasificados como puros en

contaminados, y estos, dependiendo del destino que se les dé, en otros puros produciéndose una

ganancia o pérdida en los valores de los productos. El balance económico final puede alcanzar en

uno o otro sentido magnitudes superiores que las gastadas en energía destinada al bombeo.

Estas contaminaciones proceden en su mayoría de las interfases formadas en la línea, y

en una menor proporción de purgas, derrames, vaciados de líneas, recuperación de "pigs",

rascadores, esferas, etc. . En la figura 1 se representa esquemáticamente un oleoducto, en el cual

se indica las fuentes de contaminados más corrientes.

INTERFASES.

Como hemos indicado anteriormente, los productos se introducen unos a continuación de

los otros sin que medie separación física efectiva. Este hecho da a lugar lo que se conoce en el

lenguaje de oleoducto como interfases, las cuales consisten en mezclas que se producen entre los

extremos de los distintos paquetes que se bombean y en consecuencia, se tratan generalmente de

productos que presentan unas características diferentes a las que poseían sus progenitores.

Estas interfases líquido-líquido comienzan a crearse desde el momento en que se ponen

en contacto en cabecera del oleoducto, continuando la difusión molecular y turbulenta a lo largo del

mismo hasta la recepción de la mezcla en un terminal. Estas interfases siempre están formadas

por la cola de un producto y la cabeza del producto que les sigue.

TAMAÑO DE LAS INTERFASES.

 El tamaño de una interfase parece depender principalmente de la velocidad de difusión

molecular entre los productos puestos en contacto por lo que, de acuerdo con la Ley de Fick, su

crecimiento está básicamente relacionado con:

-                       El tiempo durante el cual los productos están en contacto,

-                       La superficie de contacto (sección de la tubería),

-                       La diferente naturaleza de los productos en contacto (densidad y

viscosidad) y,

-                       La distancia de separación entre los productos.

El resultado es que cuanto mayor es el tiempo en que los productos están en contacto,

mayor sea la superficie de contacto y mayor sea la diferencia entre las características de los

productos mayor ser el tamaño de una interfase. Sin embargo, según el tiempo transcurre la

velocidad de difusión disminuye como consecuencia de que aumenta la distancia de separación

entre los productos por lo que, a pesar de que el crecimiento de la interfase continúa, este ya no es

tan rápido como en su inicio.

 

Todo esto está bastante de acuerdo con la realidad como puede observarse en las figuras

2 y 3 en las que hemos representado el tamaño de diferentes interfases frente el tiempo

transcurrido desde su formación:

Si elegimos cualquiera de las curvas se observa que el tamaño de la interfase crece con el

tiempo, si bien la velocidad de crecimiento disminuye con el tiempo. En los primeros momentos las

interfases evolucionan muy deprisa hasta que, más tarde su crecimiento se hace más lento.

Ahora bien, si comparamos el crecimiento entre dos interfases que se han desarrollado en

tuberías de diferente diámetro, resulta, como ya se ha indicado, que la de mayor tamaño es la que

ha evolucionado en la línea de mayor diámetro (figura 2).

Por último, si relacionamos los tamaños de dos interfases producidas en una tubería de

igual sección en las que se diferencian únicamente en los productos que la forman se ve que la

que muestran una mayor diferencia entre las densidades su tamaño es mayor (figura 3).

Tradicionalmente se viene considerando que algunas condiciones operacionales

intervienen en el desarrollo de las interfases, aunque en nuestro criterio, algunas de ellas no dejan

de ser expresiones distintas de los factores anteriormente enunciados. Así, como la disminución de

la presión del sistema de bombeo hasta el punto de que la piezométrica corte en algún lugar el

perfil del terreno o la ampliación del número de paradas los cuales pueden considerarse como un

aumento anormal de la superficie o del tiempo de contacto entre los productos, respectivamente.

Cuantitativamente, existen fórmulas relativamente complejas, como las de

Taylor, Spenister, Paul Lefévre, que permiten el cálculo teórico de la longitud de una interfase. Sin

embargo en la explotación normal de un oleoducto, las condiciones de funcionamiento se alejan

bastante de la idealidad requerida de los modelos matemáticos mencionados y en consecuencia,

las desviaciones entre los resultados obtenidos por cálculo y la realidad son significativas. Por ello,

se suelen emplear fórmulas empíricas simplificadas que permiten predecir con aproximación

aceptable el volumen de la mezcla o longitud de la interfase en un terminal. Las fórmulas (I) y (II)

más utilizadas presentan las estructuras siguientes:

x = a tb                                                (I)

x = a ebt                                               (II)

 en donde:

x es la longitud de la interfase, en metros

t, el tiempo transcurrido en horas desde la formación de la interfase hasta su medición y,

a y b, constantes que dependen de la naturaleza de los productos que forman la interfase,

de las características del sistema de bombeo y del tamaño inicial de la interfase.

Partiendo de estas fórmulas se han establecido otras más o menos prácticas adaptadas a

la forma usual de funcionamiento de los sistemas que las han adoptado, como las empleadas en

sus oleoductos por la PLANTATION PIPELINE Co. para interfases formadas entre gasolinas-

gasolinas de diferente octanaje o composición (III) y para otras mezclas (IV) y por TRAPIL (V).

x = 0,99 L0,482                                                   (III)

x = 1,10 L0,592                                                   (IV)

V = c D2L0,5                                                                                                          (V)

siendo x es la longitud de la interfase, en metros V, el volumen de la interfase, en m3, L, la

longitud de la conducción, en metros, D, el diámetro  de la tubería, y c, una constante.

 

CONTROL DE LAS INTERFASES.

En base a todo esto y con el fin de controlar el tamaño de las interfases que se desarrollan

en un oleoducto así como, el volumen total de las contaminaciones segregadas se han extraído las

siguientes consideraciones en la explotación de un oleoducto:

1) Basadas en el tiempo de contacto entre los productos:

-          Tener el menor tiempo posible en línea más de un producto. Esto sugeriría

efectuar el bombeo al máximo caudal posible sin embargo, este modo de operar

compite con los costes de energía y con la capacidad de recepción o de

almacenamiento de las instalaciones conectadas al oleoducto, las cuales no

están proyectadas para recibir grandes volúmenes en un espacio de tiempo

pequeño sino que por el contrario, por razones financieras desearían aún que

las entregas fueran pequeñas y continuas lo que les permitiría una disminución

de capacidades y sobretodo, de stocks.

-          Intentar que exista un único producto en línea cuando se realicen paradas

prolongadas del bombeo.

2) Relacionadas con la formación de la interfase:

-          Generar la mínima interfase inicial. Esto se puede conseguir reduciendo al

mínimo posible el caudal de bombeo a la hora de efectuar el cambio de

producto en la instalación cabecera. Se conoce normalmente como cambio de

producto a una operación del oleoducto por la cual, sin parar el bombeo, se

introduce un nuevo producto dejando de bombear el que estaba en curso. Esta

operación corrientemente se realiza abriendo la válvula del colector del

producto al que se cambia cerrándose a continuación la del producto que se

estaba bombeando. El tamaño inicial de la interfase depende pues, del caudal

al que se bombea en ese momento, tiempo de apertura y cierre de válvulas

implicadas en el cambio de productos y del tiempo de desfase entre la apertura

y el cierre de válvulas. Normalmente, estos tiempos están determinados por los

tipos de actuadores de válvula que se tienen instalados por lo que el único

medio de reducir el tamaño inicial de la interfase es operar sobre el caudal de

bombeo.

3) En función de las características de los productos que generan la interfase:

-          Programar los batchings de bombeo de forma que las especificaciones entre

los dos paquetes que prevé que se pondrán en contacto sean las menores

posibles.

-          Seleccionar antes de efectuar un cambio de producto los depósitos de

almacenamiento a la cabecera del oleoducto de los que se van a continuar el

bombeo de manera que la diferencia entre las características de los productos

contenidos y las del que se esta bombeando sean lo más próxima del rango

mínimo de detección de la característica que se utiliza para determinar la

interfase.

-          Disminuir la sección del colector de entrada. Esta modificación en el diseño del

colector de entrada, además de reducir adicionalmente el tamaño inicial de la

interfase, produce una mayor homogeneización de la misma por lo cual, se

podría decir que genera un buffer (pequeño paquete) de un producto de

características intermedias entre los paquetes que van en cabeza y cola por lo

que se reduce la velocidad de difusión en la primera etapa de la creación de la

interfase como consecuencia de la menor diferencia entre la naturaleza de los

productos puros introducidos en línea con la interfase.

4) Basadas en la superficie de contacto entre los productos:

-          Disminuir la superficie de contacto entre los paquetes mediante la utilización

de esferas de separación. Sin embargo, el coste de esta técnica, que se

compone de un conjunto de operaciones como introducción, lanzamiento,

seguimiento, recepción, extracción de esferas, reposición al lugar de

lanzamiento y renovación de las deterioradas, suele ser bastante costoso por

lo que generalmente no suele compensar salvo en oleoductos de gran

diámetro y sin instalaciones intermedias de bombeo.

-          Mantener las contrapresiones suficientemente para que no existan ruptura de

la vena de fluido.

5) En cuanto al volumen total de las contaminaciones por interfase:

-          Generar el menor número de interfases en línea desarrollando una política de

aprovisionamientos eficaz y una planificación efectiva del transporte por

oleoducto.

-          En lo posible cortar las interfases en el terminal más lejano, ya que la

extracción de una interfase de la línea genera consecuentemente otra y, en

suma el volumen total de la contaminación sería mayor que el se habría

obtenido si se hubiese recibido una sola interfase dada la r pida evolución que

presentan estas en su primera etapa de desarrollo.

Se conoce con el nombre de corte de una interfase limpia a una operación del oleoducto

por la cual se separa los productos puros, situados en cabeza y cola de una interfase sin parar el

bombeo. Para ello, cuando las características del producto puro que precede a la interfase

empiezan a modificarse (primera indicación del comienzo de la interfase) se abre la válvula del

colector que va a un depósito de contaminados cerrándose a continuación la válvula del producto

puro que se estaba expidiendo a la instalación conectada al terminal. La separación del producto

que situado a la cola de la interfase se comienza cuando las características del producto puro que

se analizan presentan estabilidad, entonces se apertura la válvula del colector de este producto

cerrándose a continuación la del colector del contaminado. Existen otros cortes de interfase algo

más complejos en los cuales la interfase puede enviarse a más un tanque de contaminados

segmentándose así la contaminación en calidades diferentes y más selectivas. También se

realizan cortes de interfase en las que no se segrega la contaminación de la línea sino que se

absorbe en uno de los productos puros o entre ambos. En la figura 4 se indican los diferentes

cortes señalados.

Es fácil de comprender que para que este tipo de operación se haga de forma precisa es

necesario aminorar la velocidad con que se recibe para ello, se suele disminuir el caudal de

bombeo antes de alcanzar la interfase el terminal aumentando la contrapresión en el mismo o

reduciendo el número de grupos de bombeo en utilización.

El corte de una interfase en un terminal trae además consigo un cambio de productos y por

tanto, obliga a preparar circuitos y depósitos receptores, etc. con antelación suficiente. Por ello, se

determina previamente cuando se va a recibir una interfase en un terminal por lo que se suele

tener localizados todos los frentes de las interfases que existen en la línea. El posicionamiento de

cada una de ellas se realiza conociendo los volúmenes introducidos y extraídos del sistema desde

su formación. La previsión de la llegada de una de estas interfases a una instalación se determina

calculando el tiempo tardar en alcanzar esta posición el frente, el cual se obtiene dividiendo el

volumen que falta por desplazarse en la línea hasta ese punto por caudal medio previsto de

bombeo. En la figura 5 se incluye un gráfico de seguimiento de interfases.

Otro aspecto importante de conocer de las interfases es su evolución en línea, ya que

puede producirse sobre alargamientos inesperados lo que podría llevar a desbordamientos en los

depósitos de contamina dos o causar graves contaminaciones en los productos expedidos a las

instalaciones receptoras en el caso de que una fracción de la interfase fuera absorbida en un

producto puro por falta de capacidad en tanques de contaminados. Esta evolución se controla

haciendo un seguimiento de la misma al paso de las interfases por instalaciones intermedias en

donde se las detecta y se determina su tamaño y desarrollo.

 

La detección y valoración se efectúa determinándose de forma continúa si es posible, una

o varias características del producto que circula por la línea. Lacaracterística más tradicional y útil

que se suele medir es la densidad, aunque también se ha usado el color, la viscosidad e incluso, el

punto de inflamación. En la figura 6 se presenta en desarrollo de la densidad de una interfase.

Por último, indicaremos en esta parte, es interesante conocer la composición de las

mezclas segregadas en los depósitos de contamina dos, especialmente a efectos de contabilidad.

La fracción fB de un producto B de densidad δB en una disolución de densidad δ en un producto de

densidad δA viene dada por la relación VI:

                                      (VI)

El volumen del producto B (VB) contenido en unA porción de interfase entre dos puntos

determinada por los tiempos t1 y tn, viene dado por la expresión siguiente VII:

                      (VII)

 

en donde δ(t) es la densidad de la interfase en función del tiempo, Q(t), el caudal al cual se

detecta la interfase en el momento t y t el diferencial de tiempo en el cual se mantiene ese caudal.

Sin embargo, en la práctica la densidad se suele tomar a cada cierto de tiempo por lo que el

volumen de uno de los productos que constituye la interfase se puede calcular mediante la

expresión VIII:

                                 (VIII)

Cuando la toma de densidades se realiza a intervalos de tiempo iguales manteniendo un

caudal constante durante el paso de la interfase por un punto la expresión

VIII puede simplicarse como IX, la cual es una aplicación del método de integración numérica

conocido por el de la fórmula de los trapecios:

                                             (IX)

Obviamente, el contenido del producto A en la fracción de interfase medida es la diferencia

entre el volumen de esta y el calculado para el producto B.

RECUPERACION CONTAMINACIONES EN UN OLEODUCTO.

Dr. D. Carlos Cubillo Losada.

Oilgas,  Noviembre (1990)

 

La creación de contaminados en poliducto es consustancial con este medio de transporte

de múltiples productos petrolíferos. Estas contaminaciones proceden en su mayoría de las

interfases, mezclas que se generan en la línea como consecuencia del contacto entre el producto

que se bombea delante y el que a continuación le empuja (véase OILGAS número 263 págs. 49-

56). También, aunque en bastante menor proporción, otras contaminaciones se originan de purgas,

derrames, vaciados de líneas, recuperación de "pigs" (rascadores, esferas), etc. En la figura 1 se

representa esquemáticamente un oleoducto, en la cual se indica las fuentes de contaminados más

corrientes.

De las tres ideas fundamentales que prácticamente rigen la explotación de un poliducto: la

calidad, la cantidad y el coste del transporte, incuestionablemente la calidad es la más importante

de ellas, puesto que de nada serviría evidentemente sacrificar esta en aras de cualquiera de las

otras dos o de ambas. Por ello, durante la explotación normal de estos se acostumbra entregar a

los depósitos de almacenamiento conectados a sus terminales productos que cumplen las

especificaciones acordadas con los clientes por lo que, es corriente cortar las interfases

enviándolas a tanques destinados a almacenar transitoriamente estas mezclas para su

subsiguiente tratamiento y recuperación, eliminación o reenvío a una refinería aunque, lo más

habitual es que los mismos explotadores de los oleoductos las restablezcan como productos puros

con el propósito de garantizar la cantidad global entregada para su transporte y así, además,

ahorrar los extracostes en los que se incurrirían si se eliminaran o se devolvieran a una refinería

para su readaptación.

La recuperación de los contaminados generados a productos dentro de especificaciones es

por tanto, uno de los objetivos primordiales de la gestión de un oleoducto tanto por su incidencia

económica como operativa. El hecho es que, desde el punto de vista operacional, la acumulación

de estas mezclas podría ocasionar, en un caso extremo, un bloqueo de la operatividad del

oleoducto o a perjudicar gravemente la calidad de los productos transportados y que,

económicamente, dependiendo del destino que se las dé como productos puros se producir una

ganancia o pérdida en los valores de los productos que las componen, cuyo balance final puede

alcanzar, en uno u otro sentido, magnitudes superiores que las gastadas en energía destinada al

bombeo. En este sentido, indicaremos que los actuales márgenes entre los precios de venta y

compra de los productos bombeados son suficientemente amplios como para que unos pocos litros

transformados compensen el coste del transporte de unaTm.

CALIDAD DE LOS PRODUCTOS.

Independientemente del procedimiento de mezcla de los contaminados con los productos

puros, el principal problema de la recuperación de los contaminados, como el de cualquier blending

de productos, reside en determinar de una forma r pida, fácil, fiable y económica las cantidades

que hay que reinyectar en cada producto. Estas cantidades dependen básicamente de las

características y especificaciones de los productos que se expidan por los terminales del oleoducto.

Para evaluarlas hay que tener en cuenta los requisitos exigidos a estos productos y las

leyes de aditividad de las características principales puestas en juego. Por lo que describiremos

brevemente las especificaciones más importantes de los productos petrolíferos claros que se

bombean por poliductos. Esencialmente transportan gasolinas de diferente denominación

comercial, gasóleos de automoción y combustibles de aviación y de uso doméstico. Las

especificaciones de estos productos suelen fijarse en función de los requerimientos exigidos para

el destino al que se van aplicar, de la facilidad de manipulación, de la seguridad de transporte,

manipulación y almacenamiento, de la protección de los materiales con los que están en contacto,

de aspectos ecológicos y sindicales, etc. Sin embargo, solo referiremos los requisitos más

fundamentales.

Gasolinas de automoción.

Las exigencias principales de las gasolinas de automoción se pueden resumir en:

Que su combustión sea homogénea dentro de la cámara de explosión al ocurrir su ignición

mediante la chispa de la bujía por lo que, su composición en hidrocarburos debe ser de tal forma

que, con arreglo a la relación de compresión del motor donde va a ser utilizada, no se produzca el

llamado fenómeno de detonación y por otro lugar, no dé lugar a la dilución del aceite del cárter.

Que su volatilidad sea suficiente para que en el sistema de carburación se formen

fácilmente mezclas con el aire, aunque por otro lado esta volatilidad no sea excesiva, ya que habría

una considerable pérdida de producto en el almacenamiento y además, se podría producir

fácilmente el fenómeno del vapor lock, es decir, burbujas en el circuito de alimentación de los

motores con la consiguientes interrupciones en la marcha de los mismos.

Estos requisitos esenciales de las gasolinas se controlan, para el primero, determinando

las características antidetonantes expresadas por el número de octanos y, para el segundo, su

volatilidad, estudiando su curva de destilación y la presión de vapor Reid, aunque esta última, no

se suele considerar como crítica por los oleoductos en la recuperación de contaminados.

Combustibles de Aviación.

Los requerimientos de los combustibles de aviación son, como consecuencia de la

seguridad exigidas en los vuelos aéreos, numerosos y estrictos. Las especificaciones para estos

productos consideran principalmente el contenido total de energía con respecto al peso (densidad y

poder calórico), volatilidad (curva de destilación y punto de inflamación), su calidad de combustión

(punto de humo), propiedades a bajas temperaturas (punto de cristalización y viscosidad) y a altas

temperaturas (estabilidad térmica), composición química, tolerancia al agua, etc. Por esto, los

oleoductos no se suelen arriesgar en ningún momento a contaminar estos productos por lo suelen

preservarlos de cualquier tipo de contaminación mediante cortes limpios de interfase a producto

puro. Sin embargo, mientras que el keroseno de aviación clasificado como JETB (JP-4) puede

admitir en cierto grado la mezcla con el JET-A1 (RD-2494) y pequeñas proporciones de gasolinas y

de gasóleos sin que sus características se vean gravemente deterioradas, el JET-A1 solo admite

pequeñas cantidades de JET-B, puesto que su presencia hace descender su punto de inflamación.

En cualquier caso, este tema siempre ha levantado numerosas controversias a la hora de fijar los

criterios de actuación sobre estos productos.

Gasóleos de Automoción.

Los gasóleos de automoción, combustibles de motores diesel o de combustión interna,

debe entrar fácilmente en ignición espontánea, arder satisfactoriamente en las condiciones

existentes en la cámara de combustión. También debe ser de fácil manejo, fluido, estable, no

corrosivo y seguro en manipulación y almacenamiento. Para asegurar estas propiedades se

determinan numerosas características tales como, la calidad de ignición, volatilidad, viscosidad,

densidad y otros como, el punto de nube y congelación, filtrabilidad, contenido de azufre, etc. El

riesgo de que se produzca un incendio durante el transporte, manipulación y almacenamiento se

limita prescribiendo un punto de inflamación para estos combustibles relativamente elevado.

 

 

Combustible para calefacción

Los actuales gasóleos de calefacción se diferencian esencialmente de los de automoción

en la composición, vienen a parecerse a fueloleos ligeros. Frecuentan tener una mayor proporción

de gasoil pesado, lo cual lo valoriza económicamente y modifica algunas de las características en

relación a los de automación, como la densidad, viscosidad, curva de destilación, etc.

Análogamente a los gasóleos de automoción, el riesgo de un incendio en el almacenamiento,

manipulación y transporte de los gasóleos de calefacción se limita mediante el punto de

inflamación.

CALIDAD DE LAS MEZCLAS.

En general, salvo en el caso de algunos fuelóleos, los productos petrolíferos acostumbran

a ser totalmente miscibles entre sí. Dependiendo de los productos que se mezclan, la presencia de

uno en el otro puede dentro de unos límites, pasar de ser beneficiosa a ser gravemente perjudicial

para el uso al que se destina el producto petrolífero. Así, mientras que la presencia de petróleo

corriente o de JET-A1 en los gasóleos mejoran la bondad de estos combustibles, basta una

pequeña cantidad de gasolina ploma da en las naftas para que estas no puedan ser usadas en la

petrolquímica. Por ello, se intenta que los productos que se van a bombear presenten unas

características tales que puedan admitir pequeñas cantidades de otros de tal manera estos cuando

salgan por un terminal del oleoducto tengan estas dentro de las especificaciones fijadas. Esto

podría sugerirnos que estos productos deberían poseer inicialmente unas características

especiales pero, en la práctica solo es necesario que unas pocas muestren alguna holgura con

respecto al límite marcado por la especificación de entrega a la instalación conectada al terminal de

oleoducto. En la tabla 1 se indican las características de los principales productos petrolíferos

claros que se bombean en los poliductos españoles que son sensibles por la presencia de otro.

Como se observa no se ha incluido en la relación de productos el JET-A1 por los motivos de

calidad indicados anteriormente.

 

PORCENTAJE DE ADMISION.

La capacidad de recuperar los contaminados en productos puros se determina por la

cantidad de producto que puede admitir sin que las características de aquellos se salgan fuera de

las especificaciones fijadas. Se denomina porcentaje de admisión de un producto en otro a

cantidad máxima de producto que puede absorber otro sin que este se salga fuera de

especificaciones. Este porcentaje depende de las características de los productos y de la

especificación final del producto resultante.

Los porcentajes de admisión se establecen mediante estudios de mezclas entre productos

refinados que se transportan por oleoducto. En general, los porcentajes de admisión de otros

productos petrolíferos o de los contaminados en gasolinas se pueden determinar en función de sus

curvas de destilación e índices de octano mientras que en los gasóleos en base a sus puntos de

inflamación y curvas de destilación.

Curva de destilación.

 En relación a la volatilidad de los productos, la determinación de los porcentajes de

admisión se basa en análisis de las curvas de destilación TBP (True BoilingPoint) pues, parece ser

que, cuando se trabaja con mezclas, son las únicas curvas de destilación que presentan la

propiedad aditiva cuyo principio puede enunciarse como:

"A una temperatura dada t, la cantidad de hidrocarburos destilados de una mezcla

(VM, t) es igual a la suma de las cantidades (Vi, t) de cada una de las fracciones con

temperatura de ebullición inferior a t"

Este atributo de las curvas de destilación TBP puede representarse matemáticamente para

una mezcla de dos productos petrolíferos A y B, de fracciones volumétricas fA y 1-fA,

respectivamente, según la expresión I:

VM, t = VB, t + fA (VA, t -VB, t)                                             (I)

Por lo que el porcentaje de admisión de un producto A en otro B puede obtenerse

multiplicando por 100 la mayor fracción volumétrica del producto A (fA) que consiga que, para toda

la destilación, la curva de la mezcla resultante este dentro de los límites de la especificación

requerida (VE, t) para el producto B, es decir, que VM, t ≤ VE, t.

En general, la curva de destilación TBP es poco operativa para delimitar la composición de

un combustible por lo que se establecido emplear otros métodos de destilación para fijar sus

especificaciones como los descritos en las normas ASTM D-86, IP 136, INTA 15.02.27E, UNE

51011, etc. Afortunadamente para el estudio de mezclas de fracciones petrolíferas, las curvas

obtenidas siguiendo estos procedimientos no son del todo independientes y existen correlaciones

que permiten estimar con una buena precisión las de TBP a partir de las ASTM, etc. como la

descrita por W. E. Edmister, y viceversa.

En base a todo esto, a partir de las curvas de destilación de un contaminado y una gasolina

puede hallar el porcentaje de admisión sin recurrir a procedimientos de laboratorio. Para ello, es de

gran utilidad el empleo de ordenadores.

Esta propiedad de las curvas de destilación TBP permite así mismo determinar, a partir de

las curvas de destilación modales de los productos petrolíferos que se bombean por un oleoducto,

el máximo contenido de uno en otro sin que la especificación de destilación este fuera de norma.

Así, por ejemplo, los máximos porcentajes de admisión de un JET A1 en gasolinas y de gasóleo C

en el A en función a sus curvas de destilación es de un 3%.

Índice de Octano.

El valor del porcentaje de admisión en función del índice de octano se fundamenta en que

índice resultante de una mezcla es ligeramente inferior al obtenido de la ponderación volumétricas

de los índices de octano de los productos que la constituyen, por lo que se suele utilizar esta ley de

aditividad en función de los porcentajes volumétricos puesto que al subestimar el valor real da un

margen de seguridad a la operación.

Para un oleoducto, generalmente, el problema radica en conocer con prontitud y

económicamente el índice de octano de los contaminados segregados. Obviamente, esta cuestión

se resolvería mediante la determinación directa de los índices de octano de los contaminados en

motores CFR. Sin embargo, económicamente, tener un motor de ensayo en cada uno de los

terminales en donde se reinyecta contaminados a las gasolinas no sería rentable. Por ello, algunos

oleoductos suelen recurrir a clasificar los contaminados de tal forma que estén constituidos por

mezclas binarias entre productos de distinta familia; v. g.: GNA 97/ JET-A1, GNA 92/JET-A1, etc.

De esta manera, y considerando que, en general, las características de los productos que se

bombean desde un origen no varían sustancialmente en el tiempo, establecen correlaciones entre

los índices de octano y curvas de destilación de los contaminados binarios.

Punto de inflamación.

En cuanto a la determinación de los porcentajes de admisión del punto de inflamación de

los productos resulta ser algo más complicado que los dos casos anteriores puesto que la

aditividad del punto de inflamación de las mezclas muestra desviación sobre la linealidad.

Esta desviación parece depender de la diferencia entre los puntos de inflamación de los

componentes petrolíferos.

Aunque estas desviaciones han sido ampliamente estudiadas (véase Nelson; Oil and Gas

J., 14 de junio de 1951, p. 108), el problema de mezclas entre productos se resuelve en el ámbito

particular de cada oleoducto implantando sus propias leyes empíricas de aditividad mediante

fórmulas empíricas o índices de mezcla.

Un aspecto particular de este tema es la clasificación de aquellos productos y

contaminados con puntos de inflamación inferiores a la temperatura ambiente. Obviamente, se

puede determinar por procedimientos de laboratorio pero son algo engorrosos y lentos, téngase en

cuenta que el punto de inflamación de una gasolina es inferior de los 30 ºC bajo cero. Esto se

elude utilizando otros métodos que aunque menos exactos presentan una buena precisión.

Un procedimiento sería el calcularlo mediante la fórmula II:

t = 0,64 T-62                                                    (II)

en donde t es el punto de inflamamibilidad en ºC y T, la temperatura media del intervalo de

destilación entre los puntos 0 y 10% ASTM. El valor obtenido por este camino suele ser algo

inferior al real ya que para un mismo punto inicial, el intervalo de ebullición del corte e incluso el

punto final de la destilación tiene una ligera influencia sobre este punto, el cual se incrementa al

aumentar el rendimiento en el corte considerado.

Por ello y puesto que una gran proporción de los contaminados producidos en un oleoducto

se recuperan en gasóleos, los oleoductos intentan mejorar su capacidad de recuperación utilizando

otros métodos más precisos. Uno de los procedimientos empleados para clasificar contaminados

consiste en determinar los puntos de inflamación de mezclas al 1% y 2,5% de contaminado en un

gasóleo base de punto conocido. En función de estos tres puntos se difiere el valor del

contaminado.

A título informativo, indicaremos que los actuales gasóleos pueden admitir del orden del

30% de JET A1 sin que su punto de inflamación se salga fuera de especificaciones lo que

contrasta con los bajos porcentajes de admisión de las gasolinas en los gasóleos, el cual es de un

0,25%, aproximadamente.

 

CLASIFICACION DE LOS CONTAMINADOS.

Por todo lo anterior, los contaminados suelen dividirse en función del destino que se les da

más corrientemente en:

Contaminados Ligeros:

Se incluyen como tales, a mezclas binarias de gasolinas y kerosenos provenientes de las

interfases formadas por los paquetes de estos productos, caracterizándose por tener un punto de

inflamación muy bajo y un relativo índice de octano por lo que su recuperación suele llevarse a

cabo principalmente en gasolinas (menos densos), aunque también puede hacerse en gasóleos y,

Contaminados Pesados:

Se entienden como tales a todas aquellas mezclas de formadas por cualquier tipo de

producto, gasolinas, kerosenos y gasóleos que provengan tanto de la línea (interfases) o de

cualquier otro origen, red de purgas, derrames, etc. por lo que, debida a su variada composición,

su recuperación se recomienda que solo se realice en gasóleos (más densos).

READAPTACION DE LOS CONTAMINADOS.

Los contaminados normalmente se readaptan mezclándolos en productos puros en

proporciones iguales o inferiores al porcentaje de admisión correspondiente al contaminado y

producto puro al que se le va adicionar. La mezcla se suele realizar generalmente introduciendo el

contaminado mediante una bomba dosificadora en el paquete que circula por línea aunque también

puede hacerse en el tanque receptor del paquete. La primera operación se conoce como

reinyección de contaminado se efectúa con aquellos contenidos en los tanques de purga o de

contaminado y se requiere una buena homogeinación del producto final. La segunda se produce

cuando la interfase se corta de forma que sea absorbida en uno o en ambos paquetes que la

generaron. Este último método se suele utilizar en aquellos casos en que el porcentaje de admisión

es relativamente alto y el volumen de producto que se recibe en un tanque es grande.

La reinyección de contaminados normalmente se realiza a través de la bomba dispuesta

para ello, consiguiendo una presión de salida superior a la que tenga la línea principal regulándose

el caudal de reinyección de forma que la cantidad de contaminado a mezclar con el producto puro

se distribuya por igual a lo largo del todo paquete lográndose así, de una manera continua, una

buena homogenización del contaminado en el producto resultante. Sin embargo, a veces esta

operación se tiene que realizar de forma discontinua e intermitente, especialmente cuando la

bomba dosificadora actúa por debajo del caudal mínimo de trabajo. Esto ocurre cuando la cantidad

de contaminado a inyectar es muy pequeña en relación al volumen del paquete o cuando el caudal

de la línea es relativamente bajo. Este procedimiento se suele realizar reinyectando a cada hora la

parte correspondiente de contaminado al producto bombeado al caudal mínimo operativo de la

bomba de reinyección.

Aunque, como se ha indicado anteriormente, la readaptación de los contaminados depende

básicamente de las características y especificaciones de los productos bombeados, también influye

los recursos empleados, en especial el número depósitos, ya que cuanto más tanques se dispone

para recibir los contaminados más se puede segmentarlos en diferentes calidades, lo que permite,

además de facilitar la operativa, una mejor aplicación de estos a productos puros. En general, se

admite que el número mínimo de tanques a utilizar en un terminal para recibir y almacenar

transitoriamente los contaminados producidos en línea y de la red de purgas es de dos. En la figura

2 se representa un circuito de reinyección de un terminal con dos tanques de recepción de

contaminados y dos de servicio.

De todo lo anteriormente expuesto podemos resaltar que los poliductos, a diferencia de

otros medios de transporte, generan habitualmente contaminaciones entre los productos

bombeados, las cuales se suelen segregar de los productos puros; y que, al objeto de garantizar la

calidad y cantidad de los productos bombeados y al mismo tiempo reducir los posibles extracostes

que pudieran incurrirse en su devolución a una refinería o su eliminación, los explotadores de estos

las recuperan mezclándolas con productos puros que circulan por la línea. Esta recuperación se

realiza reinyectándolas en proporciones tales que el producto resultante se encuentra dentro de las

especificaciones exigidas para su entrega. Dichas proporciones depende básicamente de los

productos bombeados, de sus bondades y de sus especificaciones. Los procedimientos

normalmente empleados por los oleoductos en la recuperación de los contaminados no varían

sustancialmente con los descritos si bien, cambian los tipos y naturaleza de los contaminados así

como, los métodos de clasificación y de determinación de los porcentajes de admisión, los que se

fundamentan en las propiedades aditivas de unas pocas características de los productos

bombeados.