ESQUEMA DE PROCESO DE UNA

REFINERÍA.

Tal como se muestra en la figura 1 anexa, en términos

generales las refinerías se integran de cuatro grandes

bloques:

- La sección de Destilación atmosférica y de vacío, donde se recibe el crudo y otros

insumos que deban someterse a una separación física para obtener las principales

corrientes intermedias y/ o componentes de los productos finales de refinación

- La sección de Tratamiento y Conversión, donde se transforman y/ o se tratan las

corrientes intermedias provenientes de las unidades de separación física para lograr

los requerimientos de calidad y cantidad del mercado. Algunas refinerías reciben en

esta sección insumos a procesos tales como isobutano, destilados de vacío (VGO) e

hidrógeno que requiere para alimentar los procesos de conversión o para convertir o

valorizar las cargas a estas unidades.

- La sección de Mezcla y Despacho, donde se mezclan todos los componentes y

corrientes finales obtenidas en las distintas unidades de procesos de la refinería para

lograr las especificaciones requeridas en las recetas de Gases Licuados del Petróleo

(GLP), gasolinas, destilados, residuales y productos de especialidades. En esta

sección también pueden recibirse insumos a mezcla (como p.e. butanos, naftas y

gasolinas naturales) que permitan valorizarlos al mezclarlos con componentes

obtenidos en la refinería.

- Otras Instalaciones, equipos y Servicios, constituida por los servicios básicos,

como son fuerza y luz eléctrica, gas, agua, vapor, aire, refrigeración y calor y de

tratamiento de efluentes líquidos, gaseosos y sólidos, deben funcionar

confiablemente, y las otras áreas de soporte como talleres centrales, bomberos,

almacenes y laboratorio. En tal sentido en la mayoría de las refinerías estos

servicios son exclusivos, propios o suministrados por terceros, a fin de garantizar

una operación segura, ambientalmente integrada, confiable y continua de sus

procesos de manufactura.

Observamos que el ESQUEMA DE PROCESO DE UNA REFINERÍA

está formado por un cierto número de distintas unidades o plantas (bastante

próximas en la práctica con el objetivo de economizar calor y evitar la producción de

excedentes invendibles), cuyas capacidades están ajustadas unas a otras. La

integración de los procesos se basa en la cantidad y calidad de los productos que el

mercado exige y en las materias primas disponibles.

El crudo después de eliminarle impurezas deshidratándolo y desalando en

unidades de sedimentación, se procesa en unidades de separación física y los

productos resultantes constituyen a su vez alimentación a los procesos de conversión

y de tratamiento (purificación que dependiendo del tipo de corriente se hará previo o

posterior a al procesamiento en unidades de conversión), para finalmente ir a los

tanques de mezcla y almacenaje de los productos finales.

Las plantas de destilación atmosférica separan al crudo en productos

destilados y residuo (el cual es a veces llamado residuo largo); los destilados,

generalmente después de tratamiento son destinados a la elaboración de productos

convencionales.

Cuando la relación entre naftas y aceites combustibles obtenida por

destilación primaria es menor que la requerida en el programa del mercado, se

utilizan plantas de conversión para convertir productos pesados como gasóleos y

combustibles pesados en gasolina, kerosén o gasóleos más livianos con la ventaja de

que estos después de tratados tiene mayor calidad.

Si se requiere manufacturar kerosén para iluminación o combustible para

turbinas de aviación de primera calidad, es necesario instalar una planta de

extracción con cáustico o una unidad de hidrotratamiento, para mejorar ciertas

propiedades tales como mejor iluminación y mínimo desprendimiento de humo.

El residuo largo puede ser destilado de nuevo, esta vez a presión reducida,

en una planta de destilación al vacío, y los destilados de esta planta pueden ser

usados como materiales para la elaboración de aceites lubricantes, como

alimentación para plantas de craqueo catalítico, o como componentes para

residuales.

La manufactura de aceites lubricantes requiere la instalación de plantas

para la extracción con solventes de los hidrocarburos que afectan el índice de

viscosidad y el punto de fluidez (plantas de desaromatización y de desparafinación),

dependiendo naturalmente, estas plantas de la clase de destilado de vacío disponible

y de los requerimientos específicos del mercado. También en este campo se está

aplicando el hidrotratamiento.

El residuo de la planta de alto vacío llamado también residuo corto, puede

ser usado según las demandas del mercado, en mezclas de aceites combustibles

residuales o, cuando proviene de crudos apropiados, como material de base para la

elaboración de asfaltos o de ciertos grados de aceites lubricantes viscosos, conocidos

como ¨bright stocks¨ (lubricantes residuales). También es usado como alimentación

a las plantas reductoras de viscosidad o de conversión profunda de residuales (p.e.

coquificación retardada y flexicoquización).

Una vez que han sido planeadas las unidades de procesamiento primario, se

deben estudiar las propiedades de cada producto que se va a manufacturar para

determinar las plantas de procesamiento secundario que harán falta para que los

productos cumplan las especificaciones exigidas; por ejemplo, podría ser necesario

mejorar el número de octano de la fracción de nafta, obtenida de la destilación

atmosférica del crudo. Esto puede ser hecho por medio de la reformación catalítica

o para obtener isómeros de un hidrocarburo dado como se hace en los procesos de

isomerización de butano, pentanos o gasolinas livianas. Así p. e. la reformación

catalítica, además de mejorar el número de octano de las naftas, produce también

olefinas que pueden ser convertidas mediante procesos de alquilación, manufactura

de oxigenados (MTBE/TAME) y de polimerización en valiosos componentes de

buenas propiedades antidetonantes.

El tratamiento, y más particularmente el hidrotratamiento de las fracciones

vírgenes y craqueadas de destilados livianos y pesados, permite por su parte

asegurar que los productos derivados del petróleo no ofrezcan dificultades durante su

utilización y también para mejorarles el color, y la estabilidad a la oxidación durante

su almacenamiento, y puedan cumplir las estrictas especificaciones del mercado,

tanto nacional como internacional que incluyen especificaciones técnicas y de

conservación ambiental.

Otras instalaciones, Equipos y Servicios de Refinería

Junto a las plantas de procesamiento, la refinería incluye otras instalaciones,

diversos equipos y servicios sin los cuales no puede funcionar adecuadamente.

A continuación se describen los principales:

* Patios de Tanques y de Red de Tuberías

Toda refinería tiene diversos patios de tanques; como regla general hay uno

para almacenar los distintos crudos (con capacidad para 8 a 10 días de proceso), otro

para almacenar los productos intermedios y un tercero, para almacenar los productos

finales (con capacidad para almacenar 10 a 15 días de producción).

Un complejo sistema de tuberías, de todos los diámetros, comunica entre sí

las diferentes plantas de la refinería y permite que el crudo y los productos circulen

entre las plantas, los tanques de almacenamiento y los muelles.

Por otras tuberías circulan agua, vapor de agua, aire y combustible.

Para contar con un volumen adecuado de crudos y otros hidrocarburos

líquidos, que garantice el funcionamiento continuo de las plantas por un cierto

número de días, toda refinería dispone de un almacenamiento apropiado, constituido

por tanques y/ o embalses. Los tanques y embalses alimentan diariamente a la

refinería y lo sustraído se repone con las entregas provenientes de los centros de

suministros (campos petroleros, terminales u otras refinerías), de manera que

siempre hay un volumen adecuado por si en casos de fuerza mayor se demora la

entrega o recibo de los crudos y otros hidrocarburos requeridos. En el caso de un

gasoducto que alimenta a una refinería con gas para uso como combustible, siempre

se prevé que dicho gasoducto forme parte de una red que tiene suficiente flexibilidad

para hacer reajustes entre los diferentes sitios de abastecimiento (yacimientos de gas)

para cumplir con la entrega diaria de gas a la refinería. Sin embargo, en casos

extremos, los excedentes de gas de las mismas operaciones de las plantas pueden ser

usados en caso de emergencias o puede apelarse también al uso de combustibles

producidos por la misma refinería. Otro aspecto del almacenamiento es el requerido

por los diversos productos (gasolinas, kerosén, combustibles pesados, lubricantes,

asfalto, azufre, etc.), que diariamente produce y despacha la refinería hacia los

diferentes centros de consumo, nacionales y/ o extranjeros. De todo esto se puede

apreciar que el recibo de hidrocarburos que llegan para la refinería y de despacho de

productos desde la refinería hacia los centros de consumo son dos actividades diarias

que involucran modalidades técnicas y procedimientos muy eficaces para manejar

volúmenes de miles y miles de barriles continuamente veinticuatro horas al día.

* Facilidades de recibo y despacho

La mayoría de las refinerías están situadas en vías acuáticas donde cargan/

descargan tanqueros transoceánicos y de cabotaje. Debido a las precauciones

especiales que deben observarse, generalmente estos puertos están siempre

separados de los puertos comerciales.

Además de las instalaciones para recibir y despachar a granel, las refinerías

deben tener medios para entregar a camiones – cisterna (gasolinas, kerosén,

gasóleos, residuales y asfaltos), para despachar productos envasados (principalmente

aquellas que manufacturan lubricantes terminados) y para el llenado de cilindros de

gas (propano y/ o butano).

* Equipos Automáticos y salas de control

En la refinería y área portuaria hay instalados modernos equipos automáticos

para la regulación y control de la circulación del crudo y derivados, así como para

controlar temperaturas, presiones y niveles, a fin de garantizar la uniformidad de

funcionamiento y el exacto sometimiento a las especificaciones requeridas. Varios

sistemas de cables y de tuberías conectan las plantas con los controles e instrumentos

automáticos.

Todos los procesos y funcionamiento de las instalaciones de la refinería

requieren de controles apropiados para realizar automáticamente medidas de presión,

de vacío, de temperaturas, de dosificación de cargas y aditivos, de niveles, de

volúmenes, de funcionamiento correcto de equipos o sus componentes, de alerta, de

alarma, de interrupción de operaciones, de incendios y de todas aquellas otras

señales que indiquen a los operarios la marcha de las operaciones. El avance

tecnológico y las contribuciones obtenidas a través de la electrónica, la computación

y la telemetría permiten un control central de las más importantes y delicadas

operaciones en las plantas y sistemas de servicio en las llamadas SALAS DE

CONTROL. También existen controles mecánicos y neumáticos, pero cada vez más

en desuso, para equipos cuyo funcionamiento requiere menos vigilancia. Toda la

gama de instrumentación aplicada se ha convertido en una especialidad que requiere

de ingenieros, técnicos y operarios especializados para que el funcionamiento de

toda la red sea mantenido a la más alta confiabilidad. Todos los aspectos de

transmisión, recopilación, lectura, interpretación, graficación y almacenamiento/

rescate de datos de cualquier género y de cualquier magnitud pertenecen ya al vasto

imperio de la comunicación moderna llamada informática, cuyos ejemplos más

esenciales hoy son los satélites, las computadoras, los teléfonos celulares, Internet, la

radio, la televisión y la prensa.

* Servicios Industriales

Como se menciono anteriormente para funcionar confiablemente las

refinerías requieren contar con los siguientes servicios básicos:

- Suministro de Electricidad

Muchas grandes refinerías, para disponer de una fuente de energía confiable,

tienen sus propias plantas generadoras de electricidad. Los generadores de

la planta eléctrica son movidos por turbinas a vapor, gas y/ o gasóleo.

Una red subterránea de cables suministra la electricidad para el alumbrado y

la energía para las numerosas bombas que hacen circular el crudo y sus

derivados a través de toda la refinería.

- Agua

Se requieren cantidades enormes de agua para enfriamiento (en las refinerías

costeras se emplea mayormente agua salada), y una pequeña cantidad de

agua dulce como alimentación a las calderas. El agua para calderas es

necesaria para la producción de vapor. Generalmente las refinerías tienen

plantas de purificación y/ o ablandamiento del agua dulce.

- Vapor

En el proceso de destilación se usa una gran cantidad de vapor (ejemplo: en

los despojadores), para impulsar maquinaria (bombas, eyectores), para

calentar productos con elevado punto de solidificación (combustibles

pesados, residuos, asfaltos) y para otros fines similares.

-Alivio de Gases (Sistema de Mechurrio)

Este es un sistema de seguridad y de protección a las plantas de la refinería.

Toda planta que produzca vapores está conectada al sistema del Mechurrio.

Este sistema, totalmente independiente, permite que los vapores sean

rápidamente descargados cuando la planta tenga serias dificultades o deba

pararse bruscamente (parada de emergencia), por ejemplo en el caso de

reventón de un tubo.

A través de este sistema los vapores y gases pasan, vía trampas líquidas, al

Mechurrio donde son incendiados y consumidos por una llama permanente.

- Tratamiento de Efluentes y Disposición de Desechos

Son medios adecuados y procedimientos establecidos para combatir la

contaminación del agua y del aire; también se dispone de lugares seguros

para depositar los desechos industriales.

- Equipos Contra-Incendios

En las refinerías existe un sistema separado de agua para combatir los

incendios y un cuerpo de bomberos especialmente adiestrado y equipado

para el combate de este tipo de emergencias.

* Laboratorio

Es la última barrera entre la refinería y el mercado, el lugar donde se

efectúan análisis rutinarios y/ o especiales sobre crudos, materias primas y corrientes

intermedias, almacenadas en el patio de tanques y/ o en proceso entre plantas

(análisis de identificación), y sobre productos elaborados, almacenados en tanques

de despacho, antes de ser entregados a los compradores (control de calidad).

Para realizar sus funciones el laboratorio mantiene estrecha relación con las

organizaciones de mercadeo, suministro, operaciones de procesos, instalaciones

industriales y tecnología debe detectar los errores y/ o desviaciones de la refinería,

ya que de lo contrario, si estos son detectados por el cliente, pueden ocasionar

pérdidas económicas y de imagen a la empresa.

* Talleres Centrales

Las refinerías suelen contar con talleres centrales para realizar soportar el

mantenimiento preventivo y correctivo de equipos y sistemas tanto mecánicos, como

eléctricos y de instrumentación.

* Almacenes

En las refinerías existe un conjunto de depósitos donde se almacenan los

químicos, catalizadores, repuestos, piezas y partes de los distintos equipos, procesos

y sistemas que la integran.

ECONOMIA Y MARGEN DE REFINACION.

Para una mejor comprensión de la importancia de las refinerías en la logística

comercial de los hidrocarburos, es conveniente explicar que las refinerías son

propiamente transformadoras de crudos en una multiplicidad de productos de

mayor demanda en el mercado que los crudos mismos; lo cual permite a su

vez disponer de una mayor producción de crudos. Cardón, por ejemplo,

procesa alrededor de 12 crudos, los cuales convierte en 200 productos o

formulaciones de crudos. Las refinerías son instalaciones de plantas

complejas, diseñadas para procesar crudos de densidad específica dentro de

ciertos rangos y por el valor agregado que adquieren los crudos. En sus

operaciones son importantes la seguridad y confianza en el suministro

continuo de los insumos, es decir, crudos.

Los procesos básicos de la industria petrolera son seis: exploración,

perforación, producción, transporte, refinación y mercadeo. A los tres

primeros se les llama comúnmente de "upstream" o aguas arriba del negocio,

y al resto "downstream" o aguas abajo.

Procesos de la Industria Petrolera

El petróleo crudo, tal como se presenta al salir del subsuelo, rara vez es

adecuado para su empleo inmediato. Debe ser transformado, con ayuda de

diferentes métodos físicos y/ o químicos, en fracciones de comportamiento

físico - químico análogo. Este mejoramiento es lo que se conoce con el

nombre de refinación. Los métodos que para ello se emplean serán descritos

en los capítulos siguientes.

El objetivo final de la refinación es obtener del petróleo natural, y de una

manera racional, la mayor cantidad posible de productos para satisfacer las

necesidades del mercado. Para ello, los productos obtenidos tienen que ser, en

primer lugar, valiosos atendiendo a su calidad, y al mismo tiempo, producirse

en cantidades tales que satisfagan la demanda existente.

En la figura anexa se presenta el comportamiento que se observa en la variación

histórica del precio del crudo. El margen de refinación y de mercadeo tanto por

la estacionalidad del consumo de cada tipo de producto (p.e. mayor consumo de

gasolinas y diesel en verano y de aceites combustibles pesados y de calefacción

en invierno), como por los efectos asociados a la fluctuación de los mismos con

la oferta y la demanda.

En efecto, como puede observarse este ciclo se caracteriza por amplias

variaciones no sincronizadas de los precios del crudo, los márgenes de

refinación y los márgenes de mercadeo, correspondiendo los puntos altos de los

precios del crudo a los menores valores del margen de refinación, lógicamente

asociados a que un aumento en el precio del crudo no se trasmite

inmediatamente al producto final, y lo opuesto con mayores márgenes de

refinación cuando los precios del crudo disminuyen. Por su parte los márgenes

de mercadeo presentan variaciones menores pues esta parte de la cadena es la

que suele ser más estable e independiente de las variaciones del mercado.

De su análisis puede concluirse que para poder estabilizar los márgenes e

ingresos asociados a la creación de valor en la cadena del negocio petrolero se

requiere:

-Una participación óptima en los distintos segmentos de la cadena, que

permita aprovechar los intercambios, dotar de mayor flexibilidad

operacional y minimizar la inversión

- Una Adecuada diversificación geográfica, que de fácil y eficiente acceso a

los mercados finales de crudos y productos.

Integración que permite captar el máximo valor a lo largo de la cadena,

garantizando una estabilización del flujo de caja resultante de la participación

en el negocio compensado los efectos de alza y baja de los ciclos de precio del

crudo y márgenes de refinación y mercadeo.

Todas las operaciones petroleras están relacionadas entre sí por el aspecto

económico: inversiones, ingresos, costos, rendimiento, productividad,

rentabilidad. La diferencia positiva entre egresos e ingresos es el termómetro

indicador de la gestión administrativa.

La gama de productos que salen de la refinería (rendimiento) tiene cierto precio

unitario en el mercado, que si se multiplican por los volúmenes de cada uno y

se suman representa el total de Ingresos por Productos (Ip).

Por otra parte, la refinería compra un determinado volumen de crudo(s) e

insumo (s) que requiere diariamente, cuyo costo total es la sumatoria de sus

volúmenes por los costos de cada uno de ellos (Costo total por Insumos = Ci),

resultando que la Ganancia Bruta de la refinería (GB) en $ es:

GB = Ip- Ci

Como se aprecia en la figura, los precios de venta de los productos, y el costo

de los crudos e insumos que alimentan a la refinería, son los renglones que

influyen sobre la ganancia bruta de las operaciones.

Si se divide esta Ganancia Bruta en $ por el volumen de crudos e insumos

procesados por la refinería en el tiempo considerado se obtiene el MARGEN

BRUTO DE REFINACIÓN (MBR) expresado en $/Bbl tal como se muestra

en la figura siguiente.

El MBR es utilizado por los refinadores para medir el valor agregado en

$/Bbl a las materias primas que se alimentan a la refinería y mide el

rendimiento o eficiencia de la refinería considerada.

Para evaluar la eficiencia operacional de las refinerías se suele comparar el

MBR realmente obtenido con el que se hubiera obtenido si todas las plantas

hubieran operado al nivel de proceso, rendimientos y calidades de productos

esperado y si las mezclas de las corrientes y componentes se hubieran hecho

todas cumpliendo las especificaciones sin ningún desperdicio.

Al Margen Bruto de Refinación que se hubiera obtenido en esta forma, que se

calcula normalmente a partir de una corrida de las condiciones ideales en el

modelo de programación lineal de la refinería evaluada, se le conoce como

Ideal y a la relación porcentual resultante de dividir el MBR real por el ideal

como CAPTURA DEL MARGEN expresado en %.

Este indicador se utiliza para evaluar la eficiencia de las refinerías ya que es

un fiel reflejo del desempeño operacional, se adoptó desde 1989 como el

principal índice de gestión del sistema de refinación de PDVSA. En la medida

que su valor se acerca más a cien más eficiente será la refinería,

considerándose que valores superiores a 95% corresponden a un desempeño

superior.

Para evaluar la Ganancia Neta (GN) de una refinería deben deducirse los

Costos de Refinación (CR) de la Ganancia Bruta (GB) obteniéndose entonces

en $ que GN =GB- CR. Si los resultados obtenidos no arrojan una cifra

positiva de este indicador, no habrá cómo satisfacer las expectativas de

retribución de los accionistas y la capacidad futura de las operaciones.

Si se divide esta Ganancia Neta en $ por el volumen de crudos e insumos

procesados por la refinería en el tiempo considerado se obtiene el MARGEN

NETO DE REFINACIÓN (MNR) expresado en $/Bbl tal como se muestra

en la figura. El MNR es utilizado por los refinadores para medir su viabilidad

económica y refleja valor agregado neto a las materias primas en $/ Bbl que se

alimentan a la refinería.

Dr. Ing. Fco Javier Larrañaga 060212