Resumen de Propiedades y Caracterización de Hidrocarburos

## Introducción El petróleo es una mezcla compleja de hidrocarburos y heteroátomos que se utiliza como materia prima básica en la industria energética y petroquímica. Sus propiedades físicas y químicas dependen de la composición y del rango de ebullición de sus fracciones. Este material explica conceptos esenciales para la caracterización del petróleo: curvas de destilación, puntos de ebullición promedio, gravedad API, densidad, factores de caracterización y ejemplos prácticos. > Definición: El petróleo crudo es una mezcla natural de hidrocarburos (alcanos, naftenos y aromáticos) junto con heteroátomos como azufre, nitrógeno y oxígeno, y compuestos metálicos en trazas. ## 1. Destilación y temperatura de ebullición Las mezclas complejas no presentan un punto de ebullición único; por eso se caracterizan por una curva de destilación que indica temperaturas a fracciones específicas de destilado (por ejemplo: T10, T30, T50, T70, T90). ### Métodos normalizados - **ASTM D86**: Destilación a presión cercana a la atmosférica, común para productos ligeros y medios. - **ASTM D2892**: Destilación TBP (True Boiling Point), usada en fraccionamientos más detallados. - **ASTM D1160**: Destilación a vacío, para fracciones pesadas. > Definición: La presión de vapor es la presión ejercida por el vapor en equilibrio con su fase líquida a una temperatura dada. ### Slope (SL) o pendiente de destilación La pendiente entre T10 y T90 da una idea del rango de ebullición: $$SL = \frac{T_{90} - T_{10}}{90\%\text{vol} - 10\%\text{vol}} = \frac{T_{90} - T_{10}}{80\%\text{vol}}$$ Un SL pequeño indica una fracción de ebullición estrecha. Fun fact: ¿Sabías que la refinería más grande del mundo procesa más de un millón de barriles por día en una sola instalación combinada? ## 2. Puntos de ebullición promedio (ABP) Se usan para correlacionar propiedades físicas. Los tipos más empleados son: - **VABP** (Volume Average Boiling Point) o Temperatura Media Volumétrica - **MABP** (Molal Average Boiling Point) o Temperatura Media Molar - **WABP** (Weight Average Boiling Point) o Temperatura Media Gravimétrica - **CABP** (Cubic Average Boiling Point) o Temperatura Media Cúbica - **MeABP** (Mean Average Boiling Point) o Temperatura Promedio Medio > Definición: Las temperaturas promedio de ebullición son valores representativos calculados a partir de la curva de destilación para caracterizar mezclas de hidrocarburos. ### Cálculo a partir de curva ASTM D86 Cuando no se conocen fracciones molares o en masa, los ABP se estiman usando las temperaturas T10, T30, T50, T70 y T90 obtenidas por ASTM D86. Por ejemplo, la MeABP suele aproximarse al T50 cuando SL < 0.8. Ejemplo práctico: para una muestra con T ASTM (10,30,50,70,90) = (261.7, 270, 279.4, 289.4, 307.2) °C, MeABP ≈ 279 °C, cercano a T50 = 279.4 °C. Aquí SL = 0.57 (indicando fracción estrecha). ## 3. Gravedad específica y gravedad API La densidad relativa (gravedad específica, sg) se define como el cociente entre la densidad del fluido y la densidad del fluido de referencia (agua a 4 °C o convencionalmente a 15.56 °C). La gravedad API relaciona la ligereza del crudo: $$\text{API} = \frac{141.5}{\text{sg}} - 131.5$$ > Definición: La gravedad API es una medida utilizada para clasificar la densidad del petróleo crudo en relación con el agua; valores mayores indican crudos más ligeros. Tabla de referencia (ejemplo de crudos mexicanos): | Crudo | API | | --- | ---:| | Olmeca | 39.3 | | Istmo | 33.6 | | Maya | 22.0 | | KMZ | 13.0 | ### Reglas de mezclado Para mezclas por volumen con fracciones $X_i$ y API de cada componente, la mezcla se puede calcular usando la relación entre sg y API de cada componente y promediando según fracción volumétrica. ## 4. Densidad y su dependencia con la temperatura La densidad disminuye al aumentar la temperatura. Para hidrocarburos se usan correcciones tabuladas para llevar densidades medidas a una referencia (p. ej. 15.56 °C o 20 °C). > Definición: Densidad relativa a 15.56