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ASFALTENOS !ASFALTENOS !ASFALTENOS !ASFALTENOS !
PresenciaPresenciaPresenciaPresencia,,,, FloculaciFloculaciFloculaciFloculacinnnn yyyy RepercuciRepercuciRepercuciRepercucinnnn enenenen loslosloslos
CementosCementosCementosCementos AsfAsfAsfAsflticoslticoslticoslticos
Ricardo Bisso FernndezIng. CIP. Petroqumico
Petr
leo Asfalto
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Asfaltenos y las Resinas son dos de los varios, pero importantesorgnicos pesados presentes en fluidos de petrleo.
Sus exactas estructuras moleculares, no son generalmente conocidasen un yacimiento petrolfero particular y ellos podran variar de pozo a
pozo.
ASFALTENOS EN PETRLEO CRUDO
Fuente 1 Fuente 2 Fuente n
Resinas Neutras
Asfaltenos
Acido Asfaltognico.
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PETROLEO:
Los yacimientos petrolferos que contienen crudos que se ubican en la
clasificacin conocida como intermedios y aromticos, cuentan con la
presencia de un compuesto conocido como:
ASFALTENO,
y que stos tienen la propiedad de estar enforma coloidalen el senodel crudo en un equilibrio termodinmico que se logra con lainteraccin de otros componentes del crudo conocidos con el nombre de
RESINAS.
Petrleo Color del Petrleo
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PETROLEO:
Una de las causas que puederomperese frgil equilibrio termodinmico
que mantiene a los Asfaltenos en suspensin en el seno del crudo, la
representa laacidez imperanteen el medio poroso del yacimiento.
Vale decir, que:
A mayor acidez se favorece la Ruptura de la Suspensin de los
Asfaltenosen el crudo y ,
se promueve la formacin de Asfaltenos como Slidos, que bien
podran compararse en su textura a la crema que usamos para dar lustre
a nuestros zapatos.
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(a) Fraccin resina
(b) Fraccin asfalteno detar-sand bitumen
(c) Fraccin asfalteno debitumen de petrleopropuesto por Suzuki(1982)
Modelo de Estructura Molecular Promedio de lasfracciones de un crudo de Athabascar
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Estructuras modelas para Asfaltenos, Resinas, y otras fracciones pesadas,basadas en mtodos fsicos y qumicos.
Los mtodos fsicos:incluyen IR, NMR, ESR, espectrometra de masa, rayo X, ultracentrifucin, microscopia de
electrones, VPO, GPC, etc.
Los mtodos qumicos: implican la oxidacin, hydrogenacin, etc.
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ESTADO COLOIDAL DEL ASFALTENO
Mayor a 1 Micrmetro (10-6 Cm) -----> SUSPENSIONES
Menor a 1 Nanmetro (10-9 Cm) ----> SOLUCIONES
Soluto + Solvente
MolculasNo se distingue aSimple vista
MedioDispersante
*
**
*
*
**
*
**
**
*
*
*
*
**
* *
**
* Partculas Coloidales
(pasan papel filtro)
Dimetro de la partcula
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SISTEMAS COLOIDALES
Fase Dispersa + Medio Dispersante = Sistema
Slido + Lquido = SOL
Lquido + Lquido = Emulsin
SOLES
SOLES (Solucin Coloidal) :
LIOFILOS : Medio dispersantehace funcin de Disolvente(Dispersin o Peptizacin)
LIOFOBOS: Atraccin pequeade las partculas y el lquido enque hallan suspendidas
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SISTEMAS COLOIDALES
Mtodo deDispersin Rompen conjuntos grandes de materiales en partculasde tamao colidal.
Peptizacin
Desintegracin de una sustancia enpartculas colidales mediante elagregado de un agente peptizante quees un lquido en la cual la sustancia esun insoluble y la adsorver.
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PROPIEDADES ELECTRICAS DE SOLES
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Adsorcin Preferencial de IONES(Carga Superficial de la Partcula Coloidal)
PartculaColoidal
(PC)
+
+
+
+
++++
+
+
+
+
+
++
++ +
++
- -
------
--
--
-
----
--
---
--
-
-----
--
--
-- - - -
- ++
-++
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
- +
-
+-+-
+
-
-
-
-
-
PotencialDoble Capa
(Carga Negativa
Libre vs Partcula
Potencial ZETA(Electrocintico)Carga Negativa
vs Solucin
Fomenta que PC serepelen y se mantengan
dispersas
Evita la Flculacin
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Asfalteno+
+
+
++++++
+++
+++
+ + +
++
--------
----
-
------
-----
-
-------
-- -
- - - -
- +
-
+
-+
-
+
-
+
-
+-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
- +
-
+-+
-
+
-
--
-
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FLOCULACION DE ASFALTENO
Es la precipitacin de un coloide originada por aquel ION deun electrlito agregado, que posea carga elctrica de signo
opuesto a la de la partcula coloidal
Electrlito(n-heptano)
MedioDispersante(Maltenos)
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Etapas de floculacin de asfaltenos debido al exceso decantidades de parafinas en la solucin (Ej: n-heptano)
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Los Asfaltenos y su floculacin como agentes activos superficiales
Esta caracterstica de las partculas de asfaltenos fu utilizada por L.Vougn en su tesis de investigacin MSc (desarroll una tcnica
experimental basada en las mediciones de Tensin Superficial de Aceite /Agua, como se ve en la Figura 5 (punto de inicio de precipitacin):
Figura 5: Variacin de las relaciones de Tensin superficiales e interfaciales debido a la adicin de n-heptano al crudo Rangley y descubrimiento del inicio de precipitacin de asfaltenos
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Asfalto
+ n-heptano --------> Flocula / Precipita
+ Xileno ------> Dispersa / No Precipita
Asfaltenos son lioflicos (atraen) con respecto alos aromticos, en el cual ellos se formansoluciones altamente coloidales.
Asfaltenos de peso molecular bajo son liofbicos(repelan) con respecto a parafinas como pentanos ypetrleos crudos.
LOS ASFALTENOS Y SU INFLUENCIA EN LOSCEMENTOS ASFLTICOS
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PRUEBA DE LA MANCHA (Oliensis) - AL ASFALTO:
Existen normas que indica que en la especificacin del CementoAsfltico de Penetracin o viscosidad, se contemple como Punto
de Precipitacin de asfaltenos usando:
< 25% xileno + 80% n- heptano
Este ensayo tiene como objetivo determinar la razn de los constituyentes del asfalto( asfltenos / maltenos) que es fundamental en el comportamiento de los asfaltos.
El procedimiento consiste en disolver 2 gramos de cemento asfltico en presencia de
10,2 ml de una mezcla de n-heptano / xilol en distintas proporciones , en un bao deagua a ebullicin , luego se deja reposar durante unos 15 minutos a 32 C.
Si la mancha producida se presenta con un ncleo, se informa como Positivo, lo quequiere decir que hay sustancia que no se disuelven. A medida el porcentaje de xilolaumente, el ncleo desaparece , solo se permite un proporcin entre 15 y 20 %.
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LOS ASFALTENOS Y SU INFLUENCIA EN LOSCEMENTOS ASFLTICOS
(100-x) % n-heptano
5 % xileno 20 % xileno 25 % xileno 30 % xileno
( + )
( - )
OK !
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Mtodo de la mancha para determinacin de punto defloculacin de asfaltenos
(A)Asfaltenos dispersos,
(B)Asfaltenos comenzando a Flocular y
(C)Asfaltenos Floculados (Precipitados)
(Video)
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CONCLUSIONESCONCLUSIONES
El ensayo de la Prueba de la Mancha u Oliensis
o llamado tambin el de Equivalente Xileno, es
un ensayo selectivo para determinar solo presencia
de materiales craqueados o sobrecalentados en los Asfaltos.
El ensayo de la Mancha no especifica calidad del producto, sinocumplimiento de una especificacin determinada.
La precipitacin de asfaltenos, se debe a un efecto deSOLUBILIDAD de La Fase Asfaltena en la Fase Maltena.
Constituye precipitacin de asfaltenos por presencia dehidrocarburos de cadena parafnica, lo cual distorciona la prueba alagregarse n-heptano.
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GRACIASGRACIASGRACIASGRACIASy !y !y !y !
HastaHastaHastaHasta elelelel PrPrPrPrximoximoximoximo CongresoCongresoCongresoCongreso !!!!
Ricardo Bisso FernndezIng. CIP. Petroqumico