Predicción Del Análisis Sara De Crudos Colombianos Por Métodos Quimiométricos Utilizando Espectroscopia Infrarroja–ATR

Revista Colombiana de Física, Vol. 43, No. 3 de 2011.

Predicción Del Análisis Sara De Crudos Colombianos Por Métodos
Quimiométricos Utilizando Espectroscopia Infrarroja–ATR
Prediction Of Sara Fractions Of Colombian Crudes Using Chemometrics Methods And InfraredATR Spectroscopy
A. Lache-García1, L. V. Meléndez-Correa1, J. A. Orrego1,2, E. Mejía-Ospino1*, Z. Pachón1, R. Cabanzo1
1Labaratorio de Espectroscopía Atómica y Molecular. Universidad Industrial de Santander, A.A 678Bucaramanga, Colombia.
2
Instituto Colombiano de Petróleo ICP. Piedecuesta. Colombia
Recibido 30.03.10; Aceptado 05.09.10; Publicado en línea 04.10.11.

Resumen
Veintisiete muestras de crudo proporcionadas por el Instituto Colombiano del Petróleo (ICP) previamente caracterizadas
mediante el análisis SARA(composición de saturados, aromáticos, resinas y asfáltenos), fueron analizadas usando la
combinación de espectroscopia infrarroja en la región media (FTIR- MIR) con reflectancia total atenuada (ATR). Los
espectros FTIR-ATR fueron reducidos en su dimensionalidad usando análisis de componentes principales (PCA) para
determinar las regiones con mayor varianza. Estas regiones se usaron en eldesarrollo de cuatro modelos predictivos de la
composición SARA, utilizando regresión de mínimos cuadrados parciales (PLS). Los coeficientes de regresión obtenidos
para cada fracción fueron de 0.99, 0.95, 0.97, 0.98 respectivamente.
Palabras claves: Análisis SARA, Crudos Colombianos, MIR-ATR, PCA, PLS

Abstract
Twenty seven samples of crude from different Colombian petroleum fields characterizedby SARA analysis (Saturated,
Aromatic, Resins and Asphaltenes fractions) at Colombian Petroleum Institute (ICP) were analyzed by infrared
spectroscopy in mid region (FTIR-MIR) trough Attenuated Total Reflectance (ATR). All MIR-ATR spectra were reduced
in its dimensionality by use of Principal Component Analysis (PCA) to determinate the regions of highest variance. These
regions were used inthe development of four predictive models of the SARA fractions by partial least square regression
(PLS-R). The regression coefficients of PLS models were 0.99, 0.95, 0.97 and 0.98 to saturated, aromatic, resins and
asphaltene fractions, respectively.
Keywords: SARA analysis, Colombian crudes, MIR-ATR, PCA, PLS
PACS: 89.30.aj, 82.80.Gk, 78.40.-q, 36.20.Ng, 02.50.-r
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1. Introducción
El estudio de la estructura molecular de los crudos ha
sido muy importante en el campo de la química del
petróleo durante los últimos 100 años, debido a que sus
propiedades
fisicoquímicas
están
profundamente
relacionadas con su composición y su estructura química
* emejia@uis.edu.co

[1,2]. Para caracterizar los crudos y susderivados existen
parámetros como la viscosidad, la gravedad API y el
análisis SARA [3]. Este último consiste en el
fraccionamiento de la muestra en compuestos Saturados,
Aromáticos, Resinas y Asfáltenos por la acción de
solventes como n-heptano, tolueno o diclorometano, y por
la interacción entre la muestra y sólidos superficialmente
activos. El análisis se inicia con la precipitación de losRev.Col.Fís., Vol. 43, No. 3 de 2011.

Colombiano del Petróleo. Los espectros FTIR-ATR fueron
el resultado de la acumulación 32 barridos en el rango
espectral entre 4000-650 cm-1, con velocidad del espejo del
interferómetro de 2,8 mm/s y resolución de 8 cm-1. Para la
obtención de los espectros se empleó una celda PIKE
miracle (Fig. 1) equipada con un cristal de diamante de
reflexiónsimple con índice de refracción de 2,4. El
análisis SARA de las muestras, contenido en la Tabla 1, se
realizó según la norma ASTM D- 4124.

asfáltenos por la acción de n-alcanos como pentano o
heptano. Posteriormente, la fracción desasfaltada, se separa
por cromatografía de elusión, con la ayuda de diferentes
fases estacionarias y solventes de polaridad variada. De
cada fracción eluída se...