REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN UNIVERSITARIA, CIENCIA Y TEGNOLOGÍA INSTITUTO UNIVERSITARIO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO “SANTIAGO MARIÑO” EXTENSIÓN COL -SEDE CIUDAD OJEDA
EMULSIÓN EN LA INDUSTRIA PETROLERA
Autores: Yecebel Medina Arles Rodríguez Rodríguez Astri Piña Piña
Profesor académico: Ing. Diego Rojas
Ciudad Ojeda, Agosto 2017
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ÍNDICE GENERAL P.p
INTRODUCCI N………………………………………………………3
Emulsiones…………………………………………………………….. 4 Formación……….……………………………………………………...6 Acción mecánica……………………………………………………….6 Acción sobre la energía de superficie …..…………………………...6 Tensión superficial.…………………………………………………….6 Tipos...………………………………………………………….……….7 Emulsiones directas…………….……………………………………..7 Emulsiones inversas…………………………………………………...7 Emulsiones múltiples…………………………………………………. 7 Factores que influyen en la estabilidad de una emulsión ………… 7
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INTRODUCCIÓN
Dentro de la industria petrolera específicamente en los pozos se presentan las llamadas emulsiones, las cuales en fluidos de perforación es una dispersión de un líquido inmiscible en otro mediante el uso de una sustancia química que reduce la tensión interfacial entre los dos líquidos para lograr estabilidad. En recuperación mejorada del petróleo es un tipo de daño en el cual hay una combinación de dos o más fluidos inmiscibles, entre ellos gas, que no se separan en componentes individuales.
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EMULSIONES
La emulsión es un proceso que consiste en la mezcla de dos líquidos diferentes que no se puedan mezclar, es decir, que sean inmiscibles entre sí. Uno de los líquidos se encontrará formando la fase, conocida con el nombre de dispersa, que se encontrará constituida por el líquido que será dispersado dentro del otro líquido que conforma la mezcla, el cual será el formador de la fase conocida como, continua, o también, dispersante. Gran parte de las emulsiones se hacen entre el agua y el aceite, u otras grasas de uso común, como es el caso de la mayonesa, la leche y su crema, la mantequilla y la margarina, etc. Por ejemplo, en el caso de la mantequilla/margarina, la grasa se encuentra rodeando las gotas de agua, por lo que en parte es una emulsión del agua en aceite. El magma también es una emulsión, donde en algunos casos, encontramos gotas o glóbulos de ferroníquel en estado líquido, dispersos dentro del silicato líquido, que es el constituyente de la fase continua en dicha mezcla. El proceso en el cual se realizan las emulsiones, se conoce con el nombre de emulsificación. Las emulsiones forman parte también, de un grupo más grande de materia que se divide al igual, en dos fases, dentro de la química coloidal. Así, es frecuente que los términos coloide y emulsión, se suelan confundir, no son lo mismo, pues cuando hablamos de emulsiones, nos estamos refiriendo a una mezcla donde las dos fases se implican en conseguir una mezcla lo más homogénea posible, y en el caso de los coloides, aunque también formados por dos fases con igual nombre, la fase continua en este caso suele ser fluida y en cambio la fase dispersa, es sólida, encontrándose siempre en menor cantidad. Podemos distinguir tres tipos de emulsiones:
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Floculación: emulsión inestable donde las partículas se unen formando una masa.
Cremación: emulsión inestable donde las partículas tienden a concentrarse en mayor medida en la superficie de la mezcla que se forma,
aunque
manteniéndose
separados
(también
pueden
acumularse en el fondo de la mezcla).
Coalescencia: (unión), es el tipo de emulsión inestable, donde las partículas que la constituyen, se funden pasando a formar una capa líquida.
Cuando hablamos de emulsiones de agua en aceite (muy frecuentes), o viceversa, influye en gran medida el volumen de cada fase, así como el tipo de emulsificador utilizado. Así, se suele aplicar una regla conocida con el nombre de “regla de Bancroft”, donde los emulsificadores, así como las partículas emulsificadas, suelen tender a incrementar la dispersión de la fase en la cual no se suelen realizar una disolución óptima. Un ejemplo clásico para este tipo de emulsiones, puede ser el caso de las proteínas, las cuales se disuelven fácilmente en agua, pero no en aceite, por lo cual tienen a formar emulsiones de aceite en el agua. El color que suelen tener las emulsiones, es el blanco. Cuando una emulsión es diluida, la luz se dispersa, siguiendo el efecto Tyndall.
En el
caso de que estemos hablando de un concentrado, el color más frecuente será el amarillo, pues el color se habrá distorsionado hacia este tono. Hablamos de emulsionantes, también conocidos como emulgentes, cuando nos referimos a una sustancia que consigue estabilizar a una emulsión, generalmente se trata de sustancias surfactantes.
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FORMACIÓN
A cc ión mecánic a Para interponer una sustancia en otra se precisa de una fuerza exterior que se aplica normalmente mediante agitación. Con ello se pretende aumentar la superficie de contacto de las dos fases de forma que la fase discontinua quede finamente dividida en el seno de la fase continua, formándose un sistema homogéneo.
A cc ión s obre la energ ía de s uperfici e Las gotas en la emulsión además de estar sometidas a la fuerza de la gravedad y a una inercia estática que las separa y hace que dos líquidos inmiscibles estén separados, están sometidas a una energía de superficie. Para que las dos fases se unan hay que vencer esa energía de superficie bien agitando (mecanicamente) o bien con un tensioactivo (este disminuirá la tensión superficial).
Tensión superficial Es lo que hay que vencer para que dos líquidos inmiscibles se hagan miscibles. No se mezclan porque hay una repulsión entre ellas al mezclarse por la existencia de una tensión interfacial. Al agitar se pretende aumentar la superficie de contacto de la fase externa con la fase interna. Esta superficie de contacto se puede aumentar, bien aumentando la energía o bien disminuyendo la tensión superficial. La tensión superficial se consigue disminuir añadiendo un tensioactivo.
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TIPOS
E muls iones Directas
Son aquellas en las que la fase dispersa es una substancia lipofílica (grasa o aceite) y la fase continua es hidrofilia (normalmente agua). Estas emulsiones suelen denominarse L/H o O/W. Ejemplos son además de las emulsiones bituminosas, la leche, la mayonesa, algunos tipos de pinturas, y muchos productos alimentarios y fitosanitarios.
E muls iones Invers as Por el contrario son las que la fase dispersa es una substancia hidrofilia y la fase continua es lipofílica. Estas emulsiones suelen denominarse con la abreviatura H/L o W/O. (Como ejemplos pueden citarse las margarinas, fluidos hidráulicos y la mayoría de las cremas cosméticas)
E muls iones Múltiples Son las que como fase dispersa contiene una emulsión inversa y la fase continua es un líquido acuoso. Estas emulsiones se conocen como H/L/H o W/O/W. (Este tipo de emulsiones es utilizado básicamente en farmacia, al permitir obtener una liberación retardada de los medicamentos).
Factores que Influyen en la Estabilidad de una Emulsión.
La concentración del agente emulsionante es variable, pero en la práctica existen dos límites. Debajo de una concentración mínima del orden de 0,1%, no hay suficiente emulsionante para estabilizar la emulsión. Más allá de algunos porcentajes (5% por ejemplo), no tiene sentido aumentar la concentración del tenso activo. En las aplicaciones vinculadas a la industria 7
petrolera se encuentra una concentración de emulsionante en el rango 0,2 3%. Si la emulsión contiene gotas de aceite (O) dispersadas en agua (W), se le llamará emulsión O/W. En las aplicaciones petroleras la fase continua es el aceite (O) y la fase dispersa es el agua (W), formando una emulsión del tipo W/O, para la elaboración de una emulsión se emplean diferentes técnicas y equipos, los más comúnmente utilizados son los mezcladores de hélice o turbina. Un mezclador tiene esencialmente dos funciones: primero promover cerca del impulsor un rápido movimiento del fluido de tal forma que el mismo esté sometido a un campo de cizallamiento intenso; por otra parte, el impulsor debe provocar dentro del tanque un movimiento de circulación conectiva global, de tal forma que todo el fluido pase a través de una zona de cizallamiento. Los tensoactivos son sustancias que poseen a la vez un grupo polar y un grupo apolar. Pertenecen a la clase de las sustancias anfífilas. Un anfífilo es una sustancia química cuya molécula posee una afinidad a la vez por las sustancias polares y por las sustancias apolares. En todos los casos se prepararon emulsiones del tipo W/O (agua en aceite) al 30 % de fase dispersa, dando seguimiento a su comportamiento, en cuanto a estabilidad, durante períodos lo suficientemente prolongados para que se produjera la total separación de las fases. La velocidad de agitación utilizada fue de 300 rpm. Durante la elaboración de las emulsiones se tomaron en cuenta diferentes aspectos como la formación de espuma cuando se agita la mezcla durante un período de tiempo prolongado. Este fenómeno aunque influye positivamente en la estabilidad de las emulsiones (las hace más estables), no resulta conveniente para la industria petrolera debido a que en aplicaciones como el trasiego del crudo por oleoductos aumenta las probabilidades de ocurrencia de cavitación e implosión en los equipos de bombeo. La formación de espuma tiene lugar
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debido a las interacciones termodinámicas entre las fases líquidas y la gaseosa en sistemas abiertos.
Bibliografía
http://quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/emulsion#ixzz4qZojIjDc file:///C:/Users/Usuario/Downloads/499-1276-1-PB%20(1).pdf http://www.elergonomista.com/galenica/formacion.htm http://ateb.es/index.php/sample-sites/shop
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