asfalteno

2.2.1 Definición de asfaltenos

Los asfaltenos típicamente son definidos como la fracción de crudo insoluble en solventes alifáticos de bajo peso molecular, como n-pentano y n-heptano, sin embargo, son solubles en tolueno. Otra definición considera que los asfaltenos son moléculas planas, poliaromáticas y policíclicas que contienen heteroátomos como azufre, nitrógeno, oxígeno y vanadio, queexisten en un estado de agregación en suspensión y están rodeados y estabilizados por resinas (agentes peptizantes); no son puros, ni son moléculas idénticas, se sabe que tienen una carga eléctrica, y se piensa que están polidispersos. (http://www.firp.ula.ve/archivos/cuadernos/5369pp_asfaltenos.pdf, 2004, p.3).


Figura 2.1. Representación esquemática de una molécula de asfalteno. (Fuente:página web http://www.firp.ula.ve/archivos/cuadernos/5369pp_asfaltenos.pdf)
2.2.2 Composición de los asfaltenos

La composición elemental de los asfaltenos muestra que las cantidades de Carbono e Hidrógeno usualmente varían en un estrecho rango; así se tiene lo siguiente: carbono: 82 3%, hidrógeno: 8,1  0,7%, heteroátomos: 1 %.

La casi constancia de la relación H/C es sorprendente cuando elnúmero de posibles permutaciones moleculares que involucran los heteroelementos presentes en la estructura. De hecho, esta propiedad más que cualquier otra cosa es la causa de la creencia generalizada de que los asfaltenos no alterados de un crudo virgen tienen una composición definida y que son precipitados por solventes hidrocarburos, debido a esta composición. Sin embargo, notables variacionesocurren en la proporción de los heteroelementos, en particular en las proporciones de oxígeno y azufre. Los contenidos de oxígeno varían desde 0,3% al 4,9%, tal que las relaciones O/C varían desde 0,003 a 0,045, los contenidos de azufre varían desde 0,03% a 10,3%, lo que indica relaciones S/C en el rango de 0,001 a 0,049 en contraste, el contenido de nitrógeno de los asfaltenos, parece permanecerrelativamente constante; la cantidad presente varía desde 0,6% a 3,3% con relaciones N/C que usualmente está alrededor de 0,0150,008. (Hadid y Toledo, 2010, p.8).


2.2.3 Disposición de los asfaltenos en el crudo

2.2.3.1 Teoría molecular

Estudios realizados por Hirschberg y colaboradores (1984) propusieron un modelo que explica el proceso de la precipitación de asfaltenos mediante elequilibrio termodinámico líquido-líquido de una mezcla de dos seudocomponentes (asfalteno-crudo) donde los asfaltenos se consideran moléculas polidispersas en el crudo, tal como se muestra en la figura 2.


Figura 2.2. Disposición de los asfaltenos en el crudo según el modelo termodinámico molecular.
Fuente: GARCÍA M. & Rodríguez M. (2005).

Este modelo considera la teoría de Flory-Hugginspara describir el comportamiento molecular de los asfaltenos. Un claro avance del modelo descrito fue planteado por Kawanaka y Mansoori, dichos autores consideraron la fase de asfaltenos como un sólido, es decir, estableció un equilibrio sólido-líquido. Además de usar la teoría de Scott y Magat para describir el comportamiento molecular, los modelos de Hirschberg y Kawanaka–Mansoori, consideran elproceso de la precipitación de asfaltenos como reversible. Algunas limitaciones de estos modelos son:

No consideran el efecto de las resinas sobre el comportamiento de los asfaltenos. El fenómeno de la precipitación de asfaltenos es tratado como un proceso reversible. (Hadid y Toledo, 2010, p.11).
2.2.3.2 Teoría coloidal

Esta teoría ha sido propuesta por Leontaritis y Mansoori en 1987; ellaconsidera que los asfaltenos se encuentran suspendidos coloidalmente en el crudo, debido a una capa estabilizante de resinas altamente polares que actúan como agentes peptizantes rodeando su superficie, con lo cual impiden que los asfaltenos se unan entre sí y precipiten. Ellas son adsorbidas por los asfaltenos y actúan como capas protectoras. Estas resinas y asfaltenos juntos son llamadas...