Clculo diferencial

MONOGRAFIA

IntroduccinPetrleo:OrigendelaPalabra:AmricaPetra(piedra)+Oleum(aceite)Genrico Definicin: Una mezcla lquida de compuestos orgnicos e inorgnicos que estn dominados por hidrocarburos, los alcanos de lo simple a lo complejo de aromticosDefinicin ASTM - Sociedad Americana para Pruebas y Materiales, "El petrleo es una mezcla de origen natural compuesto principalmente de hidrocarburos y derivados orgnicos de azufre, nitrgeno y / o el oxgeno, lo que es o puede ser removida de la tierra en estado lquido" .Petrleo = hidrocarburo + impurezasLa refinacin del petrleo es la serie de procesos mediante los cuales el petrleo se transforma en derivados comercializables. La estructura de cada refinera debe tener en cuenta todas las diferentes caractersticas del crudo. Adems, una refinera debe estar concebida para tratar una gama bastante amplia de crudos. Sin embargo existen refineras concebidas para tratar solamente un nico tipo de crudo, pero se trata de casos particulares en los que las reservas estimadas de dicho crudo son consecuentes.Existen refineras simples y complejas. Las simples estn constituidas solamente por algunas unidades de tratamiento, mientras que las refineras complejas cuentan con un mayor nmero de estas unidades.En efecto, en funcin del objetivo fijado y el lugar en el que se encuentra la refinera, adems de la naturaleza de los crudos tratados, la estructura de la refinera puede ser diferente. De la misma manera, en funcin de las necesidades locales, la refinera puede ser muy simple o muy compleja. A menudo, en Europa, en Estados Unidos y generalmente en las regiones en las que las necesidades de carburantes son elevadas, la estructura de las refineras es compleja. En cambio, en pases menos desarrollados como algunos de frica dicha estructura es bastante simple.En los pases que disponen de ellas, las refineras se instalan preferentemente en las costas, para ahorrar gastos de transporte y construccin de oleoductos

AntecedentesLa refinacin es el proceso que se encarga de la transformacin de los hidrocarburos en productos derivados.La refinacin comprende una serie de procesos de separacin, transformacin y purificacin, mediante los cuales el petrleo crudo es convertido en productos tiles con innumerables usos, que van desde la simple combustin en una lmpara hasta la fabricacin de productos intermedios, que a su vez, son la materia prima para la obtencin de otros productos industriales.La funcin de una refinera es transformar el petrleo en productos derivados que satisfagan la demanda en calidad y cantidad. Cabe destacar que tal demanda es variable con el tiempo, tanto en el volumen total de derivados como en su estructura por productos.Los derivados, son los productos obtenidos directamente por destilacin del petrleo. Una refinera fabrica tres clases de derivados:I) Productos terminados, que pueden ser suministrados directamente al consumoII) Productos semiterminados, que pueden servir de base a ciertos productos despus de mejorar su calidad mediante adictivosIII) Subproductos o productos intermedios, como la nafta virgen, que sirve como la materia prima petroqumica.

ObjetivoLa refinacin es de importancia estratgica para Venezuela. Los ingresos generados por la venta de productos refinados son mayores significativamente en comparacin con los ingresos por la venta de crudo. Por este motivo, el desarrollo tcnico y tecnolgico de las refineras, las inversiones en investigaciones, el mantenimiento, el funcionamiento en general de las plantas y lo concerniente al mercado y a la demanda de productos derivados, deben ser vigilados muy de cerca por quienes estn en la posicin de manejo la industria petrolera y tienen que ser conocidos por los venezolanos, ya que la industria petrolera representa la base de nuestra economa.El trabajo consta de cuatro partes principales: En la primera parte, la sinopsis histrica de la refinacin en Venezuela y como fue el impacto de la nacionalizacin sobre este proceso, en la segunda, una breve descripcin tcnica de los procesos que se llevan a cabo en una refinera, en la tercera parte, conoceremos mas de cerca las Refineras en Venezuela y proyectos importantes desarrollados en stos y en la cuarta parte, explicaremos cuales son los nuevos proyectos de refinacin en Venezuela y las proyecciones y estimaciones futuras.

Marco Terico

UNIDAD TEMTICA 1

INTRODUCCION1.1 Subdivisin de una refinera1 .1 .1 Destilacin primaria de crudoObjetivo.- Esta destilacin es el primer tratamiento a que se somete el crudo despus de su extraccin. Es el que divide la carga en fracciones ms simple o mas estrechas y en Segundo lugar se considera un conversin ms profunda, la extraccin por disolvente (desasfaltado)Se dividen en: Destilacin. Es el primer tratamiento a que se somete el crudo despus de su extraccin. Absorcin. Es igual que la destilacin primaria con la diferencia que permite extraer del mismo destilado pesados que sufrirn transformaciones posteriores o servirn para su empleo como bases de aceite lubricantes. Extraccin.-Permite de recuperar del residuo de vacios los ltimos hidrocarburos que aun son fcilmente transformables. Cristalizacin.- Son la extraccin por disolvente de la baseslubricantes. Adsorcin.- Son los casos de la purificacin del hidrogeno(P.S.A.) o la desmercurizacion del gas natural.

1.1.2 Destilacin al vaciObjetivo.- es que este ltimo permite obtener ms altas temperaturas a muy bajas presiones y lograr la refinacin de fracciones ms pesadas. La carga que entra a la torre de destilacin atmosfrica se somete previamente a temperatura de unos 350 C en un horno especial. El calentamiento del crudo, como se observ en el anlisis hecho por el profesor Silliman, permite que, por orden del punto de ebullicin de cada fraccin o producto, se desprendan de las cargas, y a medida que se condensan en la torre salen de sta por tuberas laterales apropiadamente dispuestas desde el tope hasta el fondo.

1.1.3 HidrodesulfuracinObjetivo.- La hidrodesulfuracin (HDS) o hidrodesulfuracin trmica (HDT) es un proceso destinado a eliminar el azufre(que es una impureza contaminante) que se encuentra en las fracciones del petrleo, luego de diversos procesos, tales como destilacin fraccionada, destilacin por presin reducida, reformado, o desintegracion catalitica.Este azufre se encuentra combinado formando componentes qumicos que, de ser encontrados en los combustibles en el motor en el momento de la combustin, este se corroera y al mismo tiempo, al ser expulsados los gases, contaminaran el ambiente.El nivel de hidrodesulfuracin depende de varios factores entre ellos la naturaleza de la fraccin de petrleo a tratar (composicin y tipos de compuestos de azufre presentes), de la selectividad y actividad del tipo de catalizador utilizado (concentracin de sitios activos, propiedades del soporte, etc.), de las condiciones de reaccin (presin, temperatura, relacin hidrocarburo/hidrgeno, etc.) y del diseo del proceso. Es importante sealar que el H2S debe ser continuamente removido porque es un inhibidor de las reacciones de HDS y envenena el catalizador.ProcesoLos procesos convencionales de hidrodesulfuracin constan bsicamente de un sistema de reaccin donde los compuestos orgnicos de azufre reaccionan con el hidrgeno para obtener compuestos orgnicos y cido sulfhdrico, un sistema de separacin para eliminar los compuestos ligeros (i.e. H2, H2S e hidrocarburos ligeros) del diesel y un sistema de recirculacin, existen diversas tecnologas basadas en esta configuracin.

1.1.4 ReformacinObjetivo.- El objetivo de la unidad de Platforming es transformar naftas pesadas de las Unidades de Topping y Coque en un producto de alto valor octnico.Beneficios Econmicos.- La alimentacin del Reforming de Naftas proviene de las naftas pesadas de Topping y Coque las que son tratadas previamente en las Unidades de Hidrotratamiento de Naftas con el fin de eliminar sus contaminantes. La carga a la Unidad de Reforming ingresa a la seccin de Reaccin que consta de tres reactores en serie. En ellos se desarrollan los diferentes tipos de reacciones qumicas . El producto de salida de los reactores pasa por un separador de alta presin donde se libera el hidrgeno producido por las reacciones.1.1.5 isomerizacinObjetivo.- Incrementa el valor agregado a la corrientes de naftas livianas de Topping obteniendo una nafta isomerada de mayor valor octnico. Es un proceso de reordenamiento molecular de parafinas lineales de pentano y hexano (RON 60) que da como resultado una nafta (isomerado) (RON 82) de mayor valor octnico.La Unidad de Isomerizacin est compuesta por dos secciones :HTN (Hidrotratamiento de naftas) : tiene como objetivo la separacin del corte de pentanos y hexanos de la carga, y su posterior tratamiento con hidrgeno para eliminar los contaminantes del catalizador de la seccin de Penex.PENEX (Reaccin de Isomerizacin): tiene como objetivo la isomerizacin de las parafinas lineales de pentanos y hexanos.PRODUCCIONES NAFTA HIDROTRATADA A PENEX : 554 m3/d NAFTA NO ISOMERIZABLE A USO PETROQUMICO : 250 m3/d CARGAS Y PRODUCCIONESCARGA TOTAL : 1000 m3/d NAFTA LIVIANA DE TOPPING III : 250 m3/d NAFTALIVIANA DE TOPPING IV : 250 m3/d NAFTA LIVIANA DE GASCON: 200 m3/d NAFTA LIVIANA DE TOPPING II : 220 m3/d GASOLINA DE BRIDAS: 80 m3/d

1.1.6 Desintegracin catalticaObjetivo.- La funcin principal de este proceso es la obtencin de gasolina cataltica de alto octano.

1.1.7 AlquilacinObjetivo.- Es un proceso cataltico en el cual se combina una isoparafina(isobutano) y una olefinas (butileno) para producir un compuesto de mayor peso molecular, llamado alkylato, que se encuentra dentro del rango de destilacin de las naftas.

1.1.8 PolimerizacinObjetivo.- La polimerizacin es un proceso qumico por el que los reactivos, monmeros (compuestos de bajo peso molecular) se agrupan qumicamente entre s, dando lugar a una molcula de gran peso, llamada polmero, bien una cadena lineal o una macromolcula tridimensional.Existen muchos tipos de polimerizacin y varios sistemas para categorizarlos. Las categoras principales son:1. Polimerizacin por elasticidad y condensacin.2. Polimerizacin de crecimiento en cadena y en etapas.Polimerizacin por adicin y condensacinUna polimerizacin es por adicin si la molcula de monmero pasa a formar parte del polmero sin prdida de tomos, es decir, la composicin qumica de la cadena resultante es igual a la suma de las composiciones qumicas de los monmeros que la conforman.La polimerizacin es por condensacin si la macromolecula de monmero pierde tomos cuando pasa a formar parte del polmero. Por lo general se pierde una molcula pequea, como agua.La polimerizacin por condensacin genera subproductos. La polimerizacin por adicin no.Polimerizacin por crecimiento en cadena y en etapasEn la polimerizacin por crecimiento en cadena los monmeros pasan a formar parte de la cadena de uno en uno. Primero se forman dmeros, despus trmeros, a continuacin tetrmeros, etc. La cadena se incrementa de uno en uno, monmero a monmero.

1.1.9 CoquizacinObjetivo.- Tiene por funcin procesar crudo reducido proveniente de las Unidades de Topping y/o carga de Vaco Combustibles, por cracking trmico a baja presin.Las molculas de elevado peso molecular son descompuestas trmicamente en otras ms pequeas y de ms bajo punto de ebullicin, buscndose el rendimiento mximo de hidrocarburos que estn en el rango de ebullicin de la nafta, con elevado nmero octnico.La Planta de Coke tiene una capacidad de elaboracin de 3.800 m3. diarios y de ellas se obtienen: gas agrio, corte propano-butano, nafta, gas oil liviano, gas oil pesado y coke.

1.1.10 Recuperacin de azufreObjetivo.- Esto concierne a la recuperacin de azufre del gas acido procedente de la columna de regeneracin de aminas utilizando reactores EuroClaus (reduccin cataltica de SO2) y SuperClaus (oxidacin selectiva). El objetivo de control era mantener la concentracin de SH2 en el gas de cola en el 0.9% volumtrico a la entrada de la etapa SuperClaus, con el fin de maximizar la eficiencia del proceso de recuperacin y minimizar las misiones para cumplir con la regulacin medioambiental.

1.2 Equipo principal en los procesos de una refineraA pesar de las diferencias en funcin, y en los flujos y productos que mane-ja cada uno de los doce procesos esenciales de una refinera el equipo deproceso con que cuenta cada unidad es muy similar. De ah que se puedahacer un listado del equipo principal que se tiene en cada proceso y se pue-den resumir operaciones modulares que sirvan para cualquiera de ellos que son:

Destilacin primaria.- Son la bombas, cambiadores de calor, desaladura, calentador, y torre de fraccionamiento. Destilacin del vaco: Es el calentador, torre de destilacin al vaco, reactor.Hidrodesulfuracin: tanque de carga, bomba, cambiador de calor, calentador, reactor, tanque de vaporizacin instantnea (flasheo), compresor, separador, rehervidor, condensador y acumulador Reformacin: bombas, cambiadores de calor, calentador, reactor, enfriador, tanque de flasheo, compresor, estabilizador, rehervidor, condensador y acumulador.Isomerizacin: calentador, reactor, cambiador de calor, enfriador poraire, tanque deflasheo, compresor y estabilizadorDesintegracin cataltica: reactor, sedimentador, regenerador, separador, rehervidor y torre de destilacin depropanizadora. Alquilacin: reactor-sentador, separador de ismeros, torre de destilacin (depropanizadora), sedimentador, acumulador y regenerador de cido. Polimerizacin: bomba, cambiador de calor, domo de vapor, reactor, torre de destilacin depropanizadora, condensador, receptor y rehervidor.Coquizador: tanques de coque, calentador, torre de fraccionamiento, enfriadores por aire, acumulador, bombas, cambiadores de calor, separador. Recuperacin de azufre: soplador, reactores, condensadores, quemador, fosa y bomba. Mezclado de gasolina: tanques de almacenamiento y bombas. Servicios auxiliares: calderas, bombas, compresor, generador elctrico y sistemas de tratamiento de agua.

1.3 Principio para el anlisis y simulacin de procesos de refinacinAnlisis y simulacin de procesos de refinacin del petrleo Principios para el anlisis y simulacin de procesos de refinacin Desde el punto de vista fsico y qumico la industria del petrleo es la ms compleja de todas las industrias qumicas de proceso. Sin embargo, se puede lograr un entendimiento total de su funcionamiento, sin adentrarse en los problemas de diseo, construccin y funcionamiento, a travs del estudio de los principios o fundamentos en que se basa la operacin de esta industria. Como se ha mencionado la refinacin del petrleo es esencialmente un proceso de separacin que involucra principalmente la destilacin y se-guido de algunas modificaciones qumicas necesarias para poder obtener productos deseables (procesos de reaccin). As, podra asegurarse que esta industria posee dos tipos de procesos: los fsicos y los qumicos. El estudio de estos procesos se puede realizar tomando en cuenta que stos de-ben de cumplir ciertos requisitos fundamentales o principios en los cuales estn basados. Estos principios son:

1.3.1 La conservacin de la materiaObjetivo.- En una reaccin qumica ordinaria la masa permanece constante, es decir, la masa consumida de los reactivos es igual a la masa obtenida de los productos. Una salvedad que hay que tener en cuenta es la existencia de las reacciones nucleares, en las que la masa s se modifica de forma sutil, en estos casos en la suma de masas hay que tener en cuenta la equivalencia entre masa y energa.

1.3.2 La conservacin de la energaObjetivo.- La ley de la conservacin de la energa constituye el primer principio de la termodinmica y afirma que la cantidad total de energa en cualquier sistema aislado (sin interaccin con ningn otro sistema) permanece invariable con el tiempo, aunque dicha energa puede transformarse en otra forma de energa.En resumen, la ley de la conservacin de la energa afirma que la energa no puede crearse ni destruirse, slo se puede cambiar de una forma a otra.

1.3.3 La conservacin del momntumObjetivo.- es una magnitud vectorial, que en mecnica clsica se define como el producto de la masa del cuerpo y su velocidad en un instante determinado.

1.3.4 El principio del incremento de entropaObjetivo.- es una magnitud fsica que permite, mediante clculo, determinar la parte de la energa que no puede utilizarse para producir trabajo. Es una funcin de estado de carcter extensivo y su valor, en un sistema aislado, crece en el transcurso de un proceso que se d de forma natural. La entropa describe lo irreversible de los sistemas termodinmicos.

1.4 Base de datosLas corrientes que se tienen en un proceso qumico llevan a cabo cambios en composicin, temperatura y presin por lo que el problema de mantener un conocimiento total sobre cada una de ellas es complejo. Sin embargo, ya que se ha entendido el cmo cada equipo afecta a cada corriente, el problema se transforma en una manipulacin adecuada de las leyes de conservacin de momentum, materia y energa.

1.4.1 Anlisis termodinmico de los procesos de refinacin1.4.2 La simulacin de los procesos de refinacin1.4.3 Anlisis macroscpico de los fenmenos de transferencia enlos Procesos de refinacin.

UNIDAD TEMTICA 2.

ANALISIS TERMODINAMICO EN LOS PROCESOS DE REFINACION

2.1 Balance de materia2.1.1 Sistemas con reaccin qumicaObjetivo.- Como se ha visto hasta ahora, varias fracciones de la destilacin fracciona-da del crudo necesitan de una modificacin qumica para obtener produc

2.1.2 Sistemas sin reaccin qumicaObjetivo.-

2.1.3 La conservacin de la masaObjetivo.-

2.1.4 La conservacin de masa en procesos en estado no estacionarioObjetivo.-

2.2 Balance de energa y entropa2.2.1 Trabajo2.2.2 Calor2.2.3 Balance de energa2.2.4 Sistemas cerrados2.2.5 compresores y expansores operando en rgimen permanente2.2.6 Balance de entropa2.3 Aprovechamiento y recuperacin de energa2.3.1 El reactor tubular cataltico2.3.2 El regenerador

UNIDAD TEMTICA 3 SIMULACION DE LOS PROCESOS DE REFINACIONPara analizar procesos, buscando mejorarlos, el ingeniero requiere de una descripcin matemtica, es decir; realizar una simulacin, de las innovaciones propuestas. Tradicionalmente, cuando se simula cualquier proceso, el ingeniero inicia con algunas condiciones de entrada y usa los principios fundamentales de las operaciones de transformacin (conservacin de la masa, momentum y energa) para calcular las salidas del primer equipo, unidad o etapa lo cual se debe repetir para cada unidad subsecuente tomando en cuenta que la salida de una unidad ser la entrada para la siguiente.

3.1 Como realizar una simulacinEn el momento de crear una simulacin, el ingeniero deber escribir unidades de cmputo consistentes con el programa ejecutivo seleccionado. La tarea es complicada por la gran cantidad de detalles complejos lo cual requiere del uso de una computadora. El manejo de estos detalles requiere de una planeacin cuidadosa y de un adecuado uso de las horas-hombre.32 Las tcnicas de simulacin digital Como ya se ha hecho mencin para la simulacin de una planta existen tres requisitos: el primero, es un programa ejecutivo, el cual maneja y guarda la informacin numrica, transmite informacin entre las unidades de cmputo y determina la secuencia de los clculos, si sta no se especific por el usuario; el segundo, es un conjunto de unidades de cmputo las cuales describen los tipos de equipos encontrados en la planta y, el tercero, es el conjunto de datos que describen las corrientes iniciales y los parmetros de los equipos que se usan en las unidades de cmputo. Se considera como factor comn de los programas ejecutivos a la serie de programas que tienen las siguientes caractersticas:1. Modularidad con la cual se permite hacer cambios sobre la conexin de las unidades, independientemente de la funcin que realicen, logrando que la informacin sea transmitida entre las unidades en un formato estndar.2. Habilidad para determinar una secuencia de clculo de las unidades de cmputo.3. Facilidad de cambio de los parmetros entre las unidades de cmputo y de la conexin entre las mismas.4. Eficiencia en la solucin que proporciona una respuesta significativa para cualquier caso dado.5. Facilidad de la interpretacin de los resultados de la simulacin.3.3 Diagramas de ProcesoCuando se requiere una simulacin se deber hacer uso de un programa ejecutivo, junto con las unidades de cmputo; sin embargo, existen diversos problemas comunes en una simulacin que se deben principalmente a la existencia de recirculaciones, al anlisis de la informacin del flujo y encontrar el camino adecuado para realizar los clculos. La informacin requerida en una simulacin es un conjunto de valores para las variables de un proceso, necesarias para describir totalmente el estado de las corrientes en cualquier punto del proceso; por ejemplo, la velocidad de flujo, temperatura y presin de un fluido.3.3.1 El problema de reflujo en plantas de refinacinMuchos procesos qumicos tienen reflujos de masa o energa. El reflujo significa que la corriente que sale de una unidad de proceso, afecta una corriente que entra a esa unidad, por ejemplo en la figura 2.5, la corriente de salida del mezclador afecta su corriente de entrada que proviene de la segunda torre porque hay una conexin entre varios equipos. Por lo tanto la salida de una unidad, se puede calcular nicamente si sus corrientes de entrada son conocidas.3.3.2 La unidad de cmputoLas unidades de un proceso pueden ser simuladas por unidades de cmputo; por ejemplo, si se requiere modelar un mezclador de gasolina de una refinera con una unidad de cmputo escrita para este fin, entonces las corrientes de alimentacin en el mezclador contienen informacin sobre el flujo y composicin de cada una de ellas; el mezclador modifica esta informacin y la transmite en la corriente de salida , es importante sealar que si los flujos y composiciones de entrada son conocidos y si la proporcin del flujo total de las corrientes de salida se especifican, entonces los flujos totales de salida son calculados por un simple balance de masa. De tal manera, que las corrientes pueden ser manejadas como transmisoras de informacin y un equipo; por ejemplo, un modificador de informacin.3.3.3 Diagramas de informacin de flujo a partir de informacin de procesoUn diagrama de flujo de proceso describe el equipo y las conexiones que componen una planta. Sin la informacin de un diagrama de flujo no se podr efectuar ninguna simulacin, de tal forma que al hacer un buen diagrama de flujo se asegura la representacin adecuada del proceso y la obtencin de resultados confiables.3.3.4 informacin numrica a partir de diagramas de informacin de flujoLos diagramas de informacin de flujo son codificados normalmente en forma numrica, por facilidad de clculo; en este caso, se trata nicamente de un mtodo de codificacin de informacin denominado la matriz de proceso, ya que sta contiene toda la informacin del diagrama de informacin de flujo.3.4 Base de datosLas propiedades fsicas, termodinmicas, cinticas y de transporte, los parmetros de equipo (tales como, eficiencias, tamaos y configuraciones de equipo) y la informacin de costos son necesarios para todos los problemas de simulacin. Si no se tienen datos precisos los resultados obtenidos sern errneos, a pesar de tener el mejor programa de cmputo para realizar cualquier simulacin.3.4.1 PropiedadesLas propiedades fsicas, termodinmicas y de transporte de componentes puros o mezclas se pueden obtener a partir de mediciones en laboratorio, se pueden encontrar en la literatura abierta; o bien, pueden estimarse partiendo de datos conocidos con algn mtodo de prediccin o correlacin generalizada adecuado. El mtodo elegido, depender del tiempo disponible y de la exactitud requerida en la respuesta final.3.4.2 informacin sobre el equipo Existen dos tipos de informacin sobre el equipo, stas son: las caractersticas fsicas mensurables y la informacin derivada. La nica precaucin es que los datos recopilados sean correctos. Las caractersticas mensurables pueden incluir: tamao de los tubos, espaciamiento de las mamparas y tipo de cambiadores de calor, tipo y altura de columnas empacadas, nmero de platos, potencia y revoluciones por minuto de motores, tipo y caractersticas del catalizador, configuracin geomtrica y altura de interfaces entre lquidos no miscibles. La informacin derivada del equipo incluye eficiencias, capacidad de las bombas, porosidad del empaque, factores de ensuciamiento, seguridad y confiabilidad.3.4.3 informacin sobre costosPuesto que las simulaciones son a menudo utilizadas para sugerir alternativas que incrementen las utilidades se necesitan datos confiables sobre costos. Aunque muchos se obtienen de la misma compaa, algunos valores debern ser obtenidos de referencias especializadas.

3.5 Estrategia en la simulacinLa estrategia para resolver cualquier problema para mejorar una planta es similar a la usada para resolver cualquier tipo del problema de diseo. Polya (1965) sugiere que los pasos usados para resolver cualquier problema sean:1. Definir el problema2. Proponer un plan para resolver el problema3. Llevar a cabo el plan4. Analizar la respuesta, sus implicaciones y su validez3.5.1 La decisin de modelarUna simulacin de un proceso consiste de un conjunto de unidades de cmputo que representan un proceso. Las caractersticas (tal como exactitud, generalidad y capacidad para extrapolar), de la simulacin del proceso completo se pueden distinguir de las caractersticas de las unidades de cmputo individuales que forman parte de la simulacin. La decisin de modelar el proceso completo, puede diferir de las unidades de cmputo individuales; por ejemplo, se puede requerir la simulacin exacta de un proceso para minimizar costos para lo cual se usa una unidad de cmputo individual inexacta que representa un equipo que no tiene efecto significativo en el costo total; es decir, la unidad tiene una contribucin pequea al costo directo y no causa grandes cambios en el costo de las otras unidades o corrientes a travs de cambios en cualquiera de sus parmetros de equipo o variables de salida de las corrientes.3.5.2 EjemplosLa simulacin de una planta completa es un problema complejo en donde se requiere el diagrama de informacin de flujo. Sin embargo, se puede reducir a una serie de problemas de modelacin de equipos individuales. Razn por la cual trataremos de manera general los principios bsicos para modelar equipos individuales. Para desarrollar una unidad de cmputo que simule un equipo de una planta, el programador deber:1. Decidir qu tipo de modelos es requerido considerando el fenmeno que va a ser incluido en el modelo y seleccionar las suposiciones necesarias.2. Formular las ecuaciones del modelo tomando en cuenta las suposiciones hechas, las ecuaciones debern ser matemticamente consistentes, de tal manera que el nmero de variables de salida sea igual al nmero de ecuaciones independientes.3. Obtener los datos requeridos para resolver las ecuaciones, es decir; las propiedades fsicas, termodinmicas y de transporte, las curvas de operacin, datos cinticos, datos de operacin, costos, etctera.4. Elegir el mtodo para resolver las ecuaciones, preparar el programa y tratar de minimizar el tiempo de cmputo. Se debe tener cuidado con las corrientes que entran y salen en el equipo ya que el orden en el cual se colocan en la matriz de proceso determina el orden en que el programa ejecutivo las usar; por supuesto, esto depende de cmo fue diseado el programa ejecutivo. El programador deber incluir todos los comentarios posibles en donde se especifique el significado de las variables y los pasos seguidos en el clculo; por ejemplo, que el programa debe imprimir tambin comentarios de errores cuando las condiciones del proceso estn fuera del intervalo del modelo propuesto.5. Determinar los valores de algunos parmetros desconocidos para adecuar el modelo a la planta y examinar la concordancia entre datos predichos y datos medidos de la planta. El programador deber tambin comprobar los balances de masa en cada unidad de cmputo y cada unidad deber proporcionar valores de salida razonables.

3.5.3 Desarrollo de Un programa para modelar un mezclador de gasA continuacin se muestran los cinco pasos para desarrollar el modelo de un mezclador de gases.1. Eleccin de las suposiciones y del modelo fsico.2. Formulacin de ecuaciones.3. Obtencin de los datos.4. Preparacin del modelo.5. Comparacin con el mezclador operando en la planta.

UNTDAD TEMTICA 4 ANALISIS MACROSOPICO DE LOS FENOMENOS DE TRANSPORTE EN LOS PROCESOS DE REFINACINAdicional al estudio de los tres tpicos (mecnica de fluidos, la transferencia de calor o energa y la transferencia de masa) en forma conjunta existe cada vez ms el creciente inters por estudiar situaciones en donde se presentan los tres fenmenos simultneamente en un proceso qumico, razn por la cual incluimos una descripcin fundamental y sistemtica de los fenmenos encontrados en los procesos de transferencia o conocidos como fenmenos de transporte.4,1 Transporte de momntumLa transferencia de momentum en un fluido involucra el estudio del movimiento de los fluidos y las fuerzas que producen. De la segunda ley de movimiento de Newton se conoce que la fuerza est directamente relacionada con la rapidez con la que cambia el momentum en un sistema con respecto al tiempo.4.1.1 Fluidos en reposoCuando un fluido se encuentra estacionario con respecto a un sistema de coordenadas que tienen una aceleracin absoluta apreciable, el sistema se dice que est en referencia no-inercial; por ejemplo, un tanque con un fluido y que est siendo transportado en un carro de un ferrocarril.4.1.2 Fluidos en movimientoEn un flujo inestable los patrones o formas de las lneas de corriente cambian con el tiempo y por lo tanto la trayectoria que sigue un elemento del fluido ser diferente del de una lnea de corriente a cualquier tiempo. La lnea de corriente es til porque relaciona los componentes de la velocidad del fluido a la geometra del campo en donde se lleva a cabo el flujo.4.1.3 Segunda ley de Newton del movimientoLa segunda ley de Newton del movimiento, puede establecerse en la forma siguiente: la rapidez con que cambia el momentum de un sistema es igual a la fuerza neta que acta sobre el sistema y esa rapidez se lleva a cabo en la direccin de la fuerza neta.4.1 .4 La ecuacin de BernouilliA partir del balance de energa aplicada a un volumen de control con un flujo estable de un fluido incomprensible y con energa interna constante se encuentra la ecuacin de Bernoulli .Estos trminos, en forma individual y en conjunto, indican las cantidades que podran ser convertidas directamente para producir energa mecnica.4.1.5 Flujo en conductos cerradoEn esta parte se aplicarn algunos de los conceptos hasta ahora tratados en una situacin de considerable importancia en la ingeniera de proceso: el flujo de fluidos en rgimen laminar o viscoso o en rgimen turbulento en conductos cerrados. En esta parte se encuentran conceptos como el grupo adimensional nmero de Reynolds (Re) y el factor de friccin de fanning (f). El nmero adimensional Re aparece al manejar las ecuaciones de continuidad y de movimiento en forma diferencial, las cuales se obtienen ms adelante con variables adimensionales tal y como lo sugiere Bird.4.2 Transporte de calorEl resultado que se obtiene del anlisis de un sistema con la primera ley de la termodinmica es slo una parte de la informacin que se requiere para una evaluacin completa de un proceso o una situacin en donde se lleva a efecto una transferencia de energa. El objetivo que se persigue en esta parte es examinar los mecanismos fundamentales de la transferencia de energa y encontrar las ecuaciones fundamentales para evaluar la rapidez con que se transfiere la energa.4.2.1 Conduccin de energaLa transferencia de energa por conduccin se lleva a cabo en dos formas. El primer mecanismo es el de la interaccin molecular en el cual el mayor movimiento de una molcula a un nivel superior de energa (temperatura) transfiere energa a las molculas adyacentes de menores niveles energticos. Este tipo de transferencia est presente, hasta cierto punto, en todos los sistemas en los que existe un gradiente de temperatura y en los cuales estn las molculas slidas, lquidas y gaseosas. El segundo mecanismo de transferencia de calor por conduccin se realiza va electrones libres el que es de importancia fundamental en slidos puros metlicos; la concentracin de electrones libres vara considerablemente en aleaciones y llega a ser muy baja para slidos no-metlicos.4.2.2 Conveccin de energaLa transferencia de calor debido a conveccin involucra el intercambio de energa entre una superficie y un fluido adyacente. Se distinguen dos tipos de conveccin: la conveccin forzada en donde se hace pasar un fluido a travs de una superficie slida por un agente externo tal como una bomba o un ventilador y la conveccin libre o natural en donde el fluido ms caliente (o ms fro), que est cerca de la frontera slida, circula debido a la diferencia de densidad que resulta de la variacin de temperatura que se tiene en una regin del fluido, adems, a la transicin entre ellas se conoce como conveccin mezclada.4.2.3 Radiacin de energaLa transferencia de calor por radiacin se distingue de la conduccin y la conveccin en que sta no requiere de un fluido o de un medio para su propagacin; la experiencia indica que la transferencia de calor por radiacin se hace mxima cuando entre las dos superficies que estn intercambiando calor existe un vaco perfecto. El mecanismo exacto de la transferencia de calor por radiacin no est completamente entendido; sin embargo, un hecho completamente sobresaliente es el de que un proceso tan complejo como la radiacin puede ser descrito por una expresin analtica relativamente simple. La rapidez con la que se emite energa de un irradiador perfecto (llamado cuerpo negro).4.2.4 Mecanismos combinados de transferencia de energaEn situaciones reales es raro el caso en el que se observe un solo mecanismo en la transferencia de energa. Las resistencias trmicas (Rtrmicas), cambian de forma de acuerdo con la geometra del sistema.4.2.5 Equipo industrial de transferencia de energaLos intercambiadores de calor son clasificados en tres categoras:1. Regeneradores2. Intercambiadores de tipo abierto3. Intercambiadores de tipo cerrado o recuperador.Estos ltimos son los que presentan un mayor inters para una refinera de petrleo. Un recuperador se clasifica de acuerdo con su configuracin y al nmero de pasos que realiza cada corriente de fluido conforme atraviesa el intercambiador de calor. Paso sencillo, flujo paralelo o flujo concurrente, flujo a contracorriente, flujo cruzado.

4.2.6 Anlisis de intercambiadores de paso cansilloCuando se analiza un intercambiador de calor de paso sencillo en paralelo o a contracorriente es til graficar la variacin de temperatura experimentada por cada corriente de fluido.

ConclusinDurante los aos de desarrollo de la industria venezolana de los hidrocarburos, 1914-1942, la refinacin de crudos y la manufactura de productos en el pas representaron volmenes y metas muy modestas. A partir de la promulgacin de la Ley de Hidrocarburos de 1943, los sucesivos gobiernos delinearon estipulaciones y futuras obligaciones que deban cumplir las concesionarias en este tipo y parte de las operaciones petroleras. Los resultados logrados durante 1943-1975 fueron halagadores. Posteriormente, 1976-1996, Petrleos de Venezuela y sus filiales han expandido sus operaciones en el pas y en el exterior, de manera que Venezuela ha ganado prestigio en tecnologa y en el comercio petrolero.

Bibliografa

El Pozo Ilustrado. PDVSA. Edit. Foncied.1998.Economa Minera y Petrolera. Cesar BallestriniPgina Internet: www.pdvsa.comPgina Internet: www.petroleo.comRevista Petrleo YV. Varias.

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