La información permitió visualizar
el cambio gradual en cada una de
las propiedades en la medida que
se pasa de un producto a otro.

Nuevo paso para garantizar combustibles con especificaciones

CALIDAD ANTE TUBO

El ICP creó un sistema para monitorear en tiempo real la calidad de los productos que se transportan por los poliductos de Ecopetrol y así asegurar su entrega a los clientes.

Por Leyla Tovar Aguirre, Luz Ángela Novoa y Carlos Alberto Baldrich

Si bien cada producto derivado del petróleo que viaja por el interior de los poliductos de Ecopetrol tiene una característica especial, no siempre resultaba fácil identificarlos cuando realizaban su travesía dentro de los tubos de acero.

Pero ahora sí. Gracias a una serie de estudios realizados por investigadores del Instituto Colombiano del Petróleo (ICP), se descubrió que cada hidrocarburo deja una señal particular cuando es analizado bajo el espectro infrarrojo. La interacción de la radiación infrarroja con las sustancias genera una señal denominada espectro infrarrojo, conocida igualmente como huella digital por ser única para cada sustancia o producto. Es así como una gran cantidad de información de las características de los hidrocarburos está contenida en el espectro infrarrojo, la cual puede ser usada para la medición cualitativa y cuantitativa de corrientes de proceso.

Con base en lo anterior, los investigadores Luz Ángela Novoa y Carlos Alberto Baldrich, en coordinación con personal de la Vicepresidencia de Transporte de Ecopetrol y contratistas, pusieron en marcha un analizador infrarrojo NIR, para el cual elaboraron modelos predictivos de propiedades de gasolinas, turbocombustible de aviación y diesel, así como métodos de caracterización de interfases en un analizador de proceso.

La eficiencia en el transporte de productos requiere un control estricto de la calidad, un manejo óptimo de los criterios de corte o separación y elementos de medición que permitan diferenciar un producto de otro, con el objeto de disminuir al mínimo su degradación y reducir las pérdidas en la economía de la operación.

Ecopetrol ha venido utilizando el control en línea de la densidad como herramienta fundamental para diferenciar productos y definir los puntos de corte de las interfases.

Aunque de gran utilidad, la tecnología que se ha venido utilizando hasta el momento tiene la limitante de que la densidad no permite conocer la proporción de componentes en una interfase compuesta por tres o más componentes, ni es indicativo de la calidad de un producto y, en el caso específico de las gasolinas corriente y extra, en ocasiones se generaba confusión por la muy baja diferencia entre sus densidades.

La tecnología permite garantizar el corte adecuado entre gasolinas para
entregar un producto en especificación al cliente de ecopetrol.

Prueba experimental

El equipo empleado fue un analizador de proceso FT−NIR, modelo InfraSpec NR−800 de la compañía Yokowaga, con un rango de detección espectral entre 11.000 – 4.700 cm−1 (900 nm – 2.100 nm), con detectores de InGaAs. Para la generación de la base de datos espectral y analítica se seleccionaron muestras de los diferentes productos que se manejan en los poliductos de Ecopetrol y para las interfases se prepararon muestras sintéticas a partir de los productos puros.

Los modelos se desarrollaron teniendo como objetivo que la desviación máxima observada en la predicción de las propiedades no fuese mayor al error de reproducibilidad dado por los métodos ASTM (American Standard Testing of Material) de referencia a nivel mundial.

Con el objeto de evaluar el desempeño del analizador y de los modelos desarrollados, se realizó una prueba piloto en la planta de Chimitá (cerca de Bucaramanga). Se probaron los modelos a escala industrial y se comprobó la utilidad de la herramienta para el control en línea de parámetros como el octanaje, punto final de ebullición y la densidad de gasolinas; punto de congelación y contenido de naftalenos para el turbocombustibe; punto de inflamación y densidad para el diesel; y el porcentaje de virgin oil, gasolina y diesel en una interfase gasolina−virgin oil−diesel.

Luego del montaje en el sitio, los diferentes productos puros (gasolina regular, extra, diesel y jet) y sus correspondientes interfases (Gasolina Motor − Virgin Oil− Diesel y Diesel − Jet) fueron monitoreados durante varios días y en tiempo real, desde el múltiple de recibo de la estación.

La información permitió visualizar el cambio gradual en cada una de las propiedades en la medida que se pasa de un producto a otro. Los resultados de la prueba permitieron comprobar las ventajas de esta aplicación para el monitoreo de la calidad de los combustibles transportados por los poliductos, y permitió sustentar el desarrollo de un sistema automatizado para su instalación en forma definitiva en las estaciones más críticas del sistema de transporte de Ecopetrol.

Desarrollo en línea

Luego de la prueba piloto, el equipo de trabajo decidió ejecutar el desarrollo en línea, que consistió en la ejecución de las ingenierías conceptual, básica y de detalle, ejecución de compras y construcción de los diferentes módulos, para el montaje del sistema de medición NIR en línea.

La operación del sistema está totalmente automatizada a través de un PLC (Controlador Lógico Programable). Además, se desarrolló y configuró una interfase hombre-máquina, la cual facilita la operación de la aplicación desde el cuarto de control, posibilitando el control operacional de la estación desde un mismo punto.

La tecnología permite garantizar el corte adecuado entre gasolinas para entregar un producto en especificación al mayorista, al igual que facilita el control del corte de la interfase turbocombustible-diesel para garantizar la calidad del producto entregado.

La implementación de esta tecnología generará ahorros por la optimización del punto de corte de interfases y la reducción de costos de análisis de verificación de calidad de entrega de productos. La información generada por esta técnica reducirá el delta de calidad requerido para el transporte de los destilados, aumentando así el margen de refinación de Barrancabermeja.

Con esta tecnología se aspira a una futura certificación de calidad en línea
en la entrega de productos a mayoristas.

Con esta tecnología, actualmente implementada en la estación del poliducto en Yumbo y a futuro en las estaciones de Puerto Salgar, Mansilla y Sebastopol, se podrá pensar en la posibilidad futura de certificación de calidad en línea en entrega de productos a mayoristas.