WorksheetsEvaluación Unidad II - Refinación
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Durante el proceso de deshalado del crudo, la inyección controlada de agua dulce es una etapa crítica. ¿Cuál es el mecanismo principal por el cual esta operación permite reducir el contenido de sales en el petróleo?
El agua dulce actúa como agente dispersante, fragmentando las gotas de agua salada para facilitar su evaporación en el horno.
La inyección de agua dulce incrementa la viscosidad del crudo, permitiendo que las sales sedimenten por gravedad antes de ingresar al deshalador.
El agua dulce disuelve las sales presentes en el agua emulsionada del crudo, formando una fase acuosa más diluida que luego puede separarse mediante campos eléctricos o métodos gravitacionales.
La incorporación de agua dulce provoca una disminución del punto de ebullición del crudo, permitiendo que las sales precipiten por diferencias térmicas durante el calentamiento.
En una refinería, los procesos fundamentales de separación, conversión, tratamiento y mezclado y formulación de productos operan de manera integrada para transformar el crudo en combustibles comerciales. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe correctamente la función técnica de cada etapa dentro del esquema global de refino?
La separación modifica la estructura molecular de las fracciones para mejorar su volatilidad; la conversión elimina impurezas como azufre y nitrógeno; el tratamiento combina fracciones mediante aditivos; y el mezclado ajusta los puntos de ebullición por craqueo.
La separación fracciona el crudo según rangos de ebullición sin alterar su composición; la conversión transforma fracciones pesadas en productos más valiosos mediante reacciones químicas; el tratamiento elimina contaminantes como azufre, nitrógeno y metales; y el mezclado y formulación combina fracciones tratadas y aditivos para cumplir especificaciones de calidad.
La separación utiliza reacciones catalíticas para dividir las cadenas carbonadas; la conversión opera exclusivamente por cambios físicos de fase; el tratamiento ajusta la presión de vapor de los combustibles; y el mezclado selecciona únicamente fracciones aromáticas y parafínicas.
La separación concentra impurezas en fracciones pesadas; la conversión aumenta la densidad de combustibles livianos; el tratamiento incorpora olefinas para incrementar el octanaje; y el mezclado se limita a ajustar el punto de congelación de diésel.
Considerando las principales refinerías operativas en Bolivia, ¿cuál de las siguientes afirmaciones describe correctamente la ubicación y la capacidad de procesamiento de estas instalaciones?
La Refinería Guillermo Elder Bell, ubicada en Cochabamba, es la de mayor capacidad del país con aproximadamente 40.000 BPD, mientras que la Refinería Oro Negro en El Alto procesa cerca de 3.500 BPD.
La Refinería Gualberto Villarroel, situada en Santa Cruz, tiene una capacidad de alrededor de 24.000 BPD, y la Refinería Oro Negro ubicada en Cochabamba procesa cerca de 1.000 BPD en reformación catalítica.
La Refinería Guillermo Elder Bell, ubicada en Santa Cruz, procesa entre 24.000 y 24.600 BPD, mientras que la Refinería Gualberto Villarroel en Cochabamba posee la mayor capacidad del país con aproximadamente 39.750 BPD.
La Refinería Oro Negro, localizada en El Alto, es la segunda más grande de Bolivia con 25.000 BPD, seguida por la refinería Gualberto Villarroel en Santa Cruz con 12.000 BPD.
Durante la operación de una columna de destilación de crudo, el principio de equilibrio líquido-vapor (LV) y el flujo contracorriente entre las fases determinan la eficiencia de separación. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe con mayor precisión cómo ambos fenómenos permiten obtener fracciones con rangos de ebullición definidos?
El equilibrio LV se logra cuando el vapor alcanza una temperatura mayor que la del líquido, lo que obliga al líquido a ascender mientras el vapor desciende; este intercambio directo genera la separación por diferencia de densidades.
La destilación se basa en que el vapor asciende y el líquido desciende en contracorriente; en cada bandeja ambos alcanzan equilibrio LV, permitiendo que el vapor se enriquezca en componentes más pesados y el líquido en componentes más livianos.
El flujo contracorriente fuerza que el líquido y el vapor se mezclen completamente en toda la columna, alcanzando un único equilibrio global que permite separar los pseudocomponentes en función de sus presiones críticas.
El vapor ascendente, al contactar con el líquido descendente en cada bandeja, establece un equilibrio LV local: el vapor se enriquece en componentes más volátiles y el líquido en componentes menos volátiles; este equilibrio repetido a lo largo de la columna permite separar cortes según su volatilidad.
En el diseño y análisis de columnas de destilación, se emplea el concepto de platos teóricos para representar la eficiencia de separación. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones explica con mayor precisión por qué estos platos se consideran “teóricos”?
Porque representan bandejas de diseño ideal donde el vapor asciende sin pérdidas de presión y el líquido desciende sin arrastre, reproduciendo exactamente las condiciones industriales de operación.
Porque describen un nivel de contacto vapor–líquido en el que la mezcla alcanza equilibrio líquido–vapor perfecto, aun cuando ninguna bandeja real puede lograr ese equilibrio absoluto debido a limitaciones físicas y operativas.
Porque corresponden únicamente a bandejas equipadas con campanas (bubble caps), las únicas capaces de garantizar una transferencia de masa completa entre fases.
Porque su presencia se verifica únicamente mediante simulaciones computacionales avanzadas, no pudiendo representarse en una columna real dada la variabilidad térmica del proceso.
En una refinería, la destilación atmosférica y la destilación al vacío se aplican de acuerdo con las características térmicas de las fracciones del crudo. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe correctamente cuándo se utiliza cada tipo de destilación?
La destilación atmosférica se aplica únicamente a fracciones con puntos de ebullición superiores a 450 °C para evitar su degradación térmica, mientras que la destilación al vacío se usa para fracciones livianas que requieren menor presión parcial para separarse eficientemente.
La destilación atmosférica se utiliza para separar fracciones que pueden vaporizarse sin descomponerse a temperaturas inferiores a 370-400 °C, mientras que la destilación al vacío se aplica al residuo atmosférico para disminuir su punto de ebullición y evitar la craqueo térmico no deseado de fracciones pesadas.
La destilación atmosférica se reserva para fracciones muy pesadas con alto contenido de asfaltenos, y la destilación al vacío se aplica a gases y naftas para mejorar el rendimiento por reducción de presión.
La destilación atmosférica se emplea cuando el crudo tiene bajo contenido de azufre, mientras que la destilación al vacío se utiliza exclusivamente cuando el crudo contiene altos niveles de metales y agua residual.
En los procesos de craqueo térmico y catalítico, los enlaces C–C pueden romperse mediante distintos mecanismos. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe con mayor precisión la diferencia fundamental entre ruptura homolítica y ruptura heterolítica dentro del contexto del craqueo?
En la ruptura homolítica, ambos electrones del enlace se transfieren al mismo átomo generando un carbocatión, mientras que en la ruptura heterolítica cada átomo queda con un electrón formando radicales libres.
La ruptura homolítica ocurre en el craqueo catalítico por acción de zeolitas, mientras que la heterolítica es propia del craqueo térmico debido a la elevada energía térmica que concentra cargas opuestas.
La ruptura homolítica, típica del craqueo térmico, genera radicales libres porque cada átomo conserva un electrón del enlace; en cambio, la ruptura heterolítica, típica del craqueo catalítico, genera iones (carbocationes y aniones) ya que ambos electrones se quedan en uno de los átomos.
La ruptura homolítica solo se produce en enlaces C–H debido a su menor energía de disociación, mientras que la ruptura heterolítica solo afecta enlaces C–C presentes en aromáticos.
En el craqueo térmico, los enlaces C-C y C-H de los hidrocarburos se rompen cuando la energía térmica suministrada al sistema es suficientemente alta. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe con mayor precisión el principio físico-químico que permite esta ruptura?
La ruptura ocurre cuando la temperatura del sistema iguala la temperatura crítica del hidrocarburo, lo que induce una redistribución espontánea de electrones en el enlace.
La ruptura se produce cuando la energía térmica de las moléculas excede la energía de disociación del enlace, aumentando la vibración molecular hasta superar la barrera energética y generar radicales libres.
Los enlaces se rompen cuando la presión parcial del hidrocarburo disminuye, reduciendo la fuerza del enlace por la menor densidad electrónica.
La ruptura se inicia cuando el enlace absorbe energía mecánica proveniente del choque entre moléculas pesadas, independientemente de su energía de disociación.
Los hidrocarburos presentes en el petróleo están formados por átomos de carbono e hidrógeno unidos mediante un tipo específico de enlace químico. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe con mayor precisión la naturaleza de estos enlaces y su implicancia en los procesos de refinación?
Los hidrocarburos están unidos principalmente por enlaces iónicos C–H, lo que explica su alta reactividad frente a disoluciones acuosas y su facilidad para disociarse en procesos de destilación.
Los hidrocarburos presentan enlaces covalentes C–C y C–H, donde los átomos comparten electrones; esta alta estabilidad hace que la ruptura de dichos enlaces requiera aportes significativos de energía térmica en procesos como el craqueo.
Los enlaces presentes en los hidrocarburos son metálicos debido a la movilidad de electrones entre cadenas carbonadas, facilitando su ruptura a bajas temperaturas.
Los hidrocarburos están formados por enlaces dipolares permanentes, lo que permite su separación por afinidad química sin necesidad de procesos térmicos.
Dentro de una refinería, el proceso de reformado catalítico se aplica a fracciones de nafta para modificar su estructura molecular. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe con mayor precisión el propósito fundamental de llevar a cabo este proceso?
Reducir la volatilidad de las naftas pesadas para mejorar su combustión mediante la saturación de los compuestos aromáticos presentes.
Convertir olefinas ligeras en parafinas lineales de bajo octanaje para estabilizar la mezcla base de gasolina.
Reconfigurar internamente la estructura de las moléculas de nafta mediante reacciones como ciclización, isomerización y aromatización para incrementar el índice de octano y producir hidrógeno como coproducto valioso.
Romper completamente las cadenas largas de parafinas para generar principalmente GLP y gasolina ligera mediante radicales libres.
En una refinería moderna, la unidad de alquilación desempeña un papel crucial en la obtención de gasolinas de alta calidad. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe con mayor exactitud la función principal del proceso de alquilación dentro del sistema de refino?
Romper moléculas grandes de hidrocarburos pesados para generar fracciones más ligeras mediante radicales libres, aumentando el rendimiento total de gasolina.
Reorganizar internamente la estructura de las naftas para aumentar el índice de octano mediante ciclizacíon, deshidrogenación e isomerización.
Combinar olefinas ligeras (C3–C5) con isobutano para formar isoparafinas ramificadas de alto octanaje, conocidas como alquilato, que se emplean como componente premium de la gasolina.
Saturar compuestos aromáticos mediante hidrogenación catalítica para reducir la formación de emisiones contaminantes y mejorar la estabilidad del combustible.
Dentro de las corrientes generadas en los procesos de conversión (como el FCC o el craqueo térmico), ciertas fracciones contienen olefinas, compuestos altamente reactivos y esenciales para procesos como la alquilación. ¿Cuál de los siguientes cortes corresponde específicamente a olefinas?
Propano y butano saturados provenientes del GLP
Etileno, propileno y butenos generados principalmente en procesos de craqueo
Naftas ligeras ricas en iso-parafinas
Gasóleos medios con alto contenido de aromáticos
En una refinería, diversas unidades contribuyen al aumento del octanaje de las gasolinas mediante modificaciones estructurales de los hidrocarburos. ¿Cuál de las siguientes combinaciones corresponde específicamente a procesos diseñados para incrementar el octanaje?
Hidrotratamiento, desalado y coquización, que eliminan impurezas y reducen la formación de compuestos pesados.
Destilación atmosférica, reformado catalítico e hidrodesulfuración, que separan fracciones y remueven compuestos inhibidores del octanaje.
Isomerización, alquilación y reformado catalítico, que generan isómeros ramificados, isoparafinas de alto octano y aromáticos estables.
FCC, hidrofinación y destilación al vacío, que incrementan la volatilidad y reducen la densidad del pool de gasolinas.
El RON (Research Octane Number) es un parámetro fundamental para evaluar la calidad de las gasolinas. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe con mayor precisión el significado y la forma de determinación del RON?
El RON mide la cantidad de energía liberada durante la combustión y se determina comparando el poder calorífico de la gasolina frente a una mezcla patrón de etano e isobutano.
El RON expresa la resistencia de la gasolina a autoencenderse bajo condiciones severas de operación del motor, evaluada mediante una prueba a alta velocidad del pistón en el motor.
El RON cuantifica la capacidad antidetonante de la gasolina bajo condiciones moderadas de operación, comparando su desempeño en un motor a inyección con mezclas patrón de iso-octano y n-heptano.
El RON determina el contenido de aromáticos presentes en la gasolina mediante un análisis cromatográfico que correlaciona linealmente los picos de compuestos ramificados.
Los carburantes comerciales requieren la incorporación de diversos aditivos para mejorar su desempeño y cumplir especificaciones técnicas. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe con mayor precisión la función principal de los aditivos utilizados en gasolinas y diésel?
Los aditivos se incorporan para incrementar la presión de vapor absoluta del combustible, permitiendo una vaporización más rápida y reduciendo el consumo en motores a combustión interna.
Los aditivos permiten controlar propiedades como la corrosión, la estabilidad oxidativa, la limpieza del sistema de inyección y la conductividad, mejorando el rendimiento y la protección del motor sin alterar significativamente la composición base del combustible.
La función principal de los aditivos es aumentar la densidad del carburante para elevar su poder calorífico y reducir emisiones, modificando la estructura molecular de las fracciones ligeras.
Los aditivos se usan para disminuir el punto de ebullición del combustible, facilitando su separación en las unidades de fraccionamiento y elevando el octanaje sin necesidad de procesos de conversión.
El etanol anhidro es un componente ampliamente utilizado en la formulación de gasolinas modernas. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe con mayor precisión su función e impacto en los carburantes?
El etanol anhidro se incorpora principalmente para aumentar la densidad energética de la gasolina, ya que contiene más poder calorífico por litro que los hidrocarburos convencionales.
El etanol anhidro actúa como aditivo antidetonante al elevar el número de octano, mejora la combustión al favorecer una mezcla más oxigenada y reduce parcialmente las emisiones de CO en motores a gasolina.
La función principal del etanol anhidro es disminuir la volatilidad de la gasolina, reduciendo la presión de vapor absoluta y evitando pérdidas por evaporación en climas cálidos.
El etanol anhidro se utiliza para reemplazar al diésel en motores de compresión, ya que su alto índice de cetano favorece la ignición por compresión.
La calidad de los carburantes comercializados en Bolivia se encuentra normada por un marco regulatorio específico. ¿Cuál de los siguientes decretos supremos establece las especificaciones técnicas obligatorias para la calidad de gasolinas y diésel en el país?
Decreto Supremo N.º 1499, que regula exclusivamente la mezcla de etanol anhidro en gasolinas.
Decreto Supremo N.º 28701, que establece los lineamientos generales para la nacionalización de hidrocarburos y fija parámetros de comercialización.
Decreto Supremo N.º 4718, que define las especificaciones técnicas para la calidad de carburantes líquidos comercializados en Bolivia.
Decreto Supremo N.º 2248, que regula únicamente la calidad del GLP y las mezclas de butano-propano en el mercado interno.
En los procesos de conversión del crudo, la formación de coque es un fenómeno asociado a condiciones severas de operación. ¿En cuál de los siguientes tipos de craqueo se genera la mayor cantidad de coque como resultado inherente del proceso?
Craqueo catalítico FCC, debido a la fuerte acidez de las zeolitas que promueven la deshidrogenación intensiva.
Craqueo térmico por viscorreducción, donde las temperaturas moderadas facilitan la polimerización parcial de las fracciones pesadas.
Coquización retardada (delayed coking), en la que temperaturas elevadas y tiempos largos de residencia promueven reacciones de condensación y formación extensiva de coque.
Hidrocraqueo, debido a los altos niveles de hidrógeno que favorecen la ruptura completa de las cadenas carbonadas y el depósito masivo de coque sobre el catalizador.
En una refinería, la unidad de isomerización transforma fracciones ligeras para mejorar su calidad como componentes de gasolina. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe con mayor precisión la función principal del proceso de isomerización?
Convertir olefinas ligeras en aromáticos pesados mediante reacciones de ciclización para aumentar la densidad energética del combustible.
Romper cadenas largas de parafinas pesadas para obtener gasolina ligera y GLP mediante un mecanismo radicalario.
Reorganizar la estructura de parafinas lineales C₅–C₆ para formar isómeros ramificados de mayor octanaje, sin modificar significativamente el número de carbonos.
Eliminar impurezas como azufre, nitrógeno y metales presentes en la nafta ligera para aumentar su capacidad de mezcla en gasolinas comerciales.
En una refinería de petróleo, la destilación y los procesos de conversión generan productos que se clasifican en distintos grupos según su rango de ebullición y propiedades físicas. ¿Cuál de las siguientes clasificaciones corresponde correctamente a los productos típicos de cada grupo?
Gases (GLP y gas seco), líquidos livianos (diésel y gasóleo), líquidos medianos (nafta y querosén), líquidos pesados (GLP residual), sólidos y semisólidos (gasolina base y asfalto).
Gases (metano, etano, propano y butano), líquidos livianos (naftas y gasolinas), líquidos medianos (querosén y diésel), líquidos pesados (gasóleos pesados y residuo atmosférico), sólidos y semisólidos (coque, asfaltos y ceras).
Gases (propano y diésel vaporizado), líquidos livianos (aromáticos pesados), líquidos medianos (fuel oil), líquidos pesados (gasolina estabilizada), sólidos y semisólidos (asfalto y GLP cristalizado).
Gases (olefinas C₆–C₉), líquidos livianos (aceites lubricantes), líquidos medianos (asfalto diluido), líquidos pesados (gasolina virgen), sólidos y semisólidos (naftas craqueadas).
