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ORIMULSIÓN

Combustible fósil no convencional altamente energético no explosivo que resulta de combinar 70% de bitumen (hidrocarburo pesado) y 30% de agua con una mezcla especial de sulfactantes (menos de un 1%). La orimulsión es una emulsión estable de bitumen en agua, lo cual en términos sencillos podría decirse que es la suspensión de partículas infinitesimalmente pequeñas de bitumen en agua.

Nació en los años ochenta frutos de las investigaciones de INTEVEP, S.A. Es una marca registrada que se utilizó para designar a un combustible desarrollado conjuntamente por las empresas petroleras Corpoven, Lagoven e Intevep, la filial de investigación y desarrollo de Petróleos de Venezuela S.A. (PDVSA) para usos industriales, continuando una previa colaboración de emulsiones de British Petroleum (BP). El nombre Orimulsión es una contracción gramatical que proviene de combinar el nombre de la región de Venezuela de donde se extrae el hidrocarburo (Orinoco) con la denominación técnica del producto (emulsión). Los primeros esbozos investigativos referidos a la tecnología de emulsiones los lideró el químico venezolano Ignacio Layrisse en los años 1978-79. En 1985 se reunieron los grupos de Intevep para estudiar la factibilidad de usarlo como combustible. En 1988 la comercialización de este producto estuvo a cargo de la empresa Bitúmenes del Orinoco, S.A. (BITOR), filial de PDVSA. Finalmente, ese mismo año se exporta el primer cargamento a escala comercial, dirigido a la planta eléctrica Chubuelectric, en Japón. Todo el modelo fue desarrollado por venezolanos y representa uno de los inventos más significativos del siglo XX, a pesar de que se basaba en el hecho de vender ese petróleo extra-pesado a precio de carbón. Como su nombre lo indica, este combustible estaba formulado a base de una emulsión del hidrocarburo encontrado extensamente en el megayacimiento que conforma la reserva petrolífera más grande de Venezuela y del hemisferio occidental: la faja del Orinoco; hidrocarburo este que — durante la década de 1980, cuando este combustible fue desarrollado— estaba clasificado como bitumen puesto que, en la superficie, a temperatura ambiente y presión atmosférica, su consistencia es semi-sólida, similar a la del bitumen, si bien dentro del yacimiento es un líquido. Dicha clasificación suscitó una controversia técnica que desembocó en la ulterior reclasificación de este hidrocarburo como petróleo crudo extrapesado También cabe destacar que API American Petroleum Institute Posee rangos de clasificación para los distintos tipos de crudos existentes en el mundo, de manera que agrupa un conjunto de características, viscosidad, punto cedente, modelos reológicos, los cuales facilitan obtener una data que permite Identificar y describir que tipo de petróleo o crudo es. Dada la gran cantidad de reservas de petróleos no convencionales con los que cuenta el país en la Faja del Orinoco (estimación de reservas recuperables de 236 MMMB), es indudable que la explotación de estos recursos puede ser de vital importancia para el futuro de la República.

Cabe destacar que la economía venezolana es altamente dependiente de los ingresos del petróleo, y por ende, vulnerable a la volatilidad de los precios del barril de crudo. Esto ha supuesto el desastre económico en etapas anteriores debido a los síntomas de la “enfermedad holandesa”. En cambio, el negocio de la Orimulsión está enfocado principalmente hacia el sector de la electricidad, cuyos precios son mucho menos volátiles (Rodríguez, 2004), y en consecuencia podría suponer el desarrollo de un modelo de negocio estable que contribuyese a ingresar divisas de forma regular y relativamente independiente de los precios del petróleo convencional. Por otro lado, la Orimulsión, como producto desarrollado por la industria nacional y cuyo éxito en el mercado ha sido notable, ha representado un hecho histórico muy relevante en la evolución de la técnica venezolana en materia de hidrocarburos, proporcionando el reconocimiento nacional e internacional de las capacidades técnicas de la industria petrolera venezolana.

 Características de la Orimulsión Los hidrocarburos de la faja del Orinoco, en estado natural, tiene una altísima densidad, de entre ocho (8) y diez (10) grados API a temperatura ambiente y por ello es inconveniente para usarse directamente como combustible. La Orimulsión se obtenía mezclando este hidrocarburo con aproximadamente treinta por ciento (30%) de agua fresca y una pequeña cantidad de tensoactivos. El resultado era un combustible fósil no convencional altamente energético que se comportaba de manera similar a la gasolina, con la ventaja adicional de que no era explosivo. Los tensoactivos a base de fenoles fueron reemplazados por una segunda generación a base de alcoholes, mejorando las propiedades de transporte de este combustible y eliminando así los problemas de salud asociados al grupo de los tensoactivos a base de fenoles.

Parámetros

Rango

Contenido de Petróleo (p/p) %

72± 2

Contenido de Agua (p/p) %

28± 2

Tamaño medio de la gota (mm)

17± 3

Para una Orimulsión con 71% Petróleo Viscosidad Dinámica (100 s-1 ) mPa Contenido20°C de metales 80°C vanadio

800-1200 400-600 (ppm) 280-350

Calor Total de Níquel Combustión (Kcal/Kg) 7e103 68-80 –7.5e3

Análisis Elemental

(p/p) %

Carbono

59-60

Hidrógeno

7-8

Azufre

2-3

hierro

12-17

Nitrógeno

0.4-0.6

sodio

40-70

Oxigeno

0.5-0.6

Cenizas

0.07-0.1

Prueba de Combustión de la Orimulsión

 

Las propiedades de manejo, inflamabilidad y del gas de combustión de la Orimulsión han sido ampliamente evaluados en Venezuela en las instalaciones de combustión del INTEVEP en el Japón, en el centro Nagasaki de investigación y desarrollo de la Mitsubishi Heavy Industries y en Estados Unidos en el Desarrollo de Ingeniería de Combustión Keinsinger. Fue logrado inicialmente la ignición estable y la combustión limpia de la Orimulsión con configuraciones de combustión convencional y de bajo Nox. La Temperatura óptima para la combustión es de 65°C con una tasa de consumo de chorro de vapor del 6%. Fueron obtenidos excelentes resultados de la combustión con un exceso de oxígeno en los gases de combustión del 1,5%.

 Eficiencia de la Combustión de la Orimulsión La eficiencia de la combustión de la orimulsión esta cerca del 99.99%, indiferente del hecho de que se trate de un hidrocarburo extra pesado. La razón de esta buena combustibilidad es debido al tamaño de las gotas del hidrocarburo y a la presencia del agua, la cual actúa como un agente de encendido efectivo. La perdida de calor del agua es cerca del 2.2% para una emulsión con un 27% de agua.

 Factores que Determinan la Estabilidad de la Orimulsión Los factores más importantes que afectan la estabilidad de la orimulsión son los siguientes: 

Temperatura: es necesario evitar temperaturas cercanas a los puntos de ebullición y de congelación del agua, por razones obvias. La fase continua de la emulsión se congela a 0 °C y se evapora a una temperatura de 100 °C, en sistemas presurizados ocurre una completa

desestabilización a 120 °C. Por encima de los 80 °C el fluido se acerca a la llamada zona de inversión de fases, asociada con el punto de nube del surfactante utilizado y este presenta menor efectividad, por lo que las pequeñas gotas de bitumen comienzan a coalescer, incrementado su tamaño. Igualmente, a temperaturas inferiores a los 30 °C, la viscosidad del producto aumenta a valores inaceptables para su manejo. 

Esfuerzo cortante: Elevadas tasas de corte disminuyen el tamaño de las gotas de bitumen, incrementando su área superficial. Cuando la cantidad de surfactante no es suficiente para cubrir este incremento de superficie, la emulsión una peligrosa desestabilización, lo cual, en casos extremos, podría originar la ruptura de la misma. Asimismo, se deben evitar tasas de cote mayores de 500 s-1 o bombas con capacidades superiores a los 1800 rpm, afin de prevenir la reducción en el tamaño de las gotas y la ruptura de la emulsión.



Caída de presión: Se deben evitar abruptas caidas de presión, superiores a los 100 psi, con la finalidad de prevenir una disminución en el tamaño de gotas y la desestabilización de la orimulsión. Esto es extremadamente importante a través de válvulas, filtros o cambios en el diámetro de la tubería.



Contaminación: Usualmente ocurre cuando la orimulsión es almacenada en tanques que contenían previamente petróleo pesado o agua. Los tanques o líneas de tubería deben ser drenados o purgados antes de su utilización con el mencionado combustible. No obstante, contaminantes con cantidades pequeñas de menos de 3% de destilados o combustibles de petróleo pesado son aceptables.

 Ventajas de la Orimulsión Ventajas:      

Como combustible para la generación de electricidad, Orimulsión poseía ciertas propiedades que la hacían muy ventajosa con respecto a otros combustibles fósiles: Las reservas probadas de la materia prima para su elaboración (entonces catalogado como bitumen, hoy crudo extrapesado) son muy elevadas. Se comercializaba a un precio competitivo (para el comprador) con respecto a otros combustibles, como el carbón. Su producción era un proceso relativamente simple. Su transporte, maniobra y almacenaje se podían realizar con un elevado nivel de seguridad. Se podía utilizar en centrales termoeléctricas destinadas a utilizar carbón o combustible pesado, con correspondientes modificaciones de relativa sencillez.

Desventajas: 

 

Quemándose así directamente el crudo extrapesado sin más tratamiento previo, resultaba en la generación de residuos gaseosos contaminantes. Años posteriores de investigación en INTEVEP produjeron soluciones tecnológicas que permitían filtrar y limpiar esos gases lo suficiente como para cumplir con las estrictas regulaciones ambientales vigentes en los países consumidores. El costoso flete que se pagaba por el transporte marítimo del 30% de agua que Orimulsión contenía, cuyo valor calorífico es ciertamente nulo. Se vendía a precio de carbón siendo en realidad petróleo.

 Ventajas Medio-Ambientales de la Orimulsión     

Menores emisiones de azufre y alto valor calórico. Menores emisiones de óxido de nitrógeno. Las plantas generadoras de electricidad que emplean orimulsión producen un 20% de dióxido de carbono que las plantas que utilizan otros combustibles. Las emisiones de partículas de ceniza son de 0.2 a 0.3% menores que los del carbón. Prevención de los residuos de acidez.

 Las Ventajas de la Orimulsión en Comparación a otras Fuentes Energéticas son:    

Contiene un valor calorífico muy comparable al del carbón fósil. Después del gas, es el combustible mas limpio; bajas emisiones de co2. Es un combustible liquido que puede ser transportado fácilmente. Grades reservas en la faja petrolífera del orinoco.

 Utilización a Nivel Mundial La explotación del hidrocarburo primario, así como la producción, manejo de Orimulsión y la construcción de las instalaciones físicas necesarias para dichas actividades, fueron realizadas por las antiguas filiales operadoras de PDVSA Corpoven y Lagoven para BITOR, empresa que llevaba a cabo directamente la comercialización del combustible. Orimulsión se utilizó como combustible para alimentar las calderas en centrales termoeléctricas en todo el mundo

 Fin de la Orimulsión Puesto que el concepto de Orimulsión fue desarrollado siguiendo un criterio que clasificaba al crudo extra-pesado utilizado en su producción como "bitumen natural", el ulterior análisis económico llevado a cabo por el Ministerio de Energía y Petróleo de Venezuela concluyó que su producción no era el uso más apropiado de los crudos extra-pesados venezolanos; en diciembre de 2003 dicho Ministerio determinó que las reservas existentes en el área asignada a BITOR, filial de

PDVSA, eran de crudos extra-pesados y en consecuencia, las reclasificó de esa manera. Por esta misma razón se eliminó toda referencia a los bitúmenes en la subsecuente reforma a la Ley Orgánica de Hidrocarburos. Una vez aclarado que la materia prima era la misma, también se estableció que el mejoramiento de los crudos extra-pesados e, incluso, las mezclas de los crudos extra-pesados con crudos más livianos, resultan en una mayor valorización del recurso natural que la transformación del mismo en Orimulsión. Por esta razón, BITOR cerró su planta de Orimulsión en Morichal (estado Monagas) y ha terminado todos los convenios de suministro existentes. La Asociación Sinovensa -Asociación entre China y Venezuela a través de sus estatales petroleras, China National Petroleum Corporation (CNPC) y CVP, filial de Petróleos de Venezuela S.A. (PDVSA), respectivamente- a su vez, dejó de producir Orimulsión. Esta Asociación se reestructuró como empresa mixta dentro del marco establecido por la nueva Ley Orgánica de Hidrocarburos para producir mezclas de los crudos extra-pesados con crudos más livianos y, en cuanto estén disponibles las capacidades correspondientes, para mejorarlos.

 Medidas Ecológicas La tecnología actual de control de calidad de emisiones atmosféricas puede limitar los contaminantes provenientes del uso de Orimulsión a niveles considerados como "la mejor tecnología de control disponible", tal y como fuera definida por la agencia estadounidense de protección ambiental (EPA por sus siglas en inglés).