Tesis EP Ingeniería Química

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Diseño computacional de un hidrociclón para la recuperación de hidrocarburos en residuos oleosos de tanques de almacenamiento de petróleo de la Refinería Talara utilizando la herramienta de simulación ANSYS-CFX 2021 R2
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2024) Flores Fernandez, Maria Fernanda; Fernández Guzmán, Víctor Manuel
Propone el diseño computacional de un hidrociclón para la recuperación de hidrocarburos presente en los residuos oleosos generados en los tanques de almacenamiento de petróleo de la Refinería Talara (Perú). Se utilizó la herramienta de simulación ANSYS-cfx 2021 R2 para analizar la geometría interna del hidrociclón mediante técnicas de dinámica de fluidos computacional (CFD). El dominio fue discretizado en un mallado que pasó por un estudio de independencia y calibración con datos experimentales de separación de agua y arena. Las simulaciones fueron validadas al comparar los valores de recuperación de hidrocarburos del diseño computacional frente a un diseño de hidrociclón convencional. El diseño computacional, se establecieron dos medidas de longitud para el hidrociclón, siendo estas de 750 mm y 800 mm. Posteriormente, se evaluó en un rango de velocidades de entrada al hidrociclón, Vi, para determinar su efecto en la recuperación de hidrocarburos. Se obtuvo información de las características fisicoquímicas de dos muestras de residuos oleosos proporcionadas por el laboratorio de la Refinería Talara. Se determinó que la malla convergió en el estudio de independencia con una recuperación de hidrocarburo de 97,15 %, utilizando 323 958 elementos y un error relativo de 1,04 %, por lo que sí fue factible diseñar un modelo computacional. Los resultados de las simulaciones del diseño del hidrociclón computacional lograron un mayor porcentaje de recuperación de hidrocarburo en el hidrociclón de longitud L2 de 750 mm, alcanzando valores del 99,73 % y 99,21 % a velocidades de 25,32 m/s y 16,00 m/s para la muestra compuesta de grados API 16,60 y la muestra de grados API 30,6, respectivamente. Mientras que el hidrociclón convencional solo logró una recuperación de hidrocarburos de hasta el 91,81 % y 91,52 % a velocidades 20,53 m/s y 25,00 m/s para la muestra de grados API 30,60 y la muestra compuesta de grados API 16,60 respectivamente.
Diseño de un proceso de desorción de aguas residuales en una refinería de petróleo peruana para obtener una calidad de agua reutilizable en torres de enfriamiento utilizando la herramienta de simulación Aspen Hysys V.11
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2026) Huamán Torres, Daniela Isabel; Fernández Guzmán, Víctor Manuel
La gestión eficiente de los recursos hídricos y el tratamiento de aguas residuales son temas que han cobrado relevancia crítica debido a su impacto ambiental y las crecientes exigencias regulatorias (Costamagna, 2021). En este contexto, el objetivo de la presente investigación es diseñar un proceso de stripping de aguas residuales en una refinería de petróleo peruana para obtener una calidad de agua reutilizable en torres de enfriamiento. En la primera etapa se desarrolló el diseño computacional del proceso en estado estacionario mediante el método de simulación con la herramienta Aspen Hysys V.11. obteniendo 31,82 m3/h de agua tratada con 7,85 ppm de NH3 y 0,04 ppm de H2S, en la segunda etapa utilizando el método de punto de pliegue se obtuvo un arreglo que logra disminuir el 46,8% de emisiones de dióxido de carbono derivadas de los servicios calientes, finalmente se desarrolló el análisis financiero mediante el Valor Actual Neto y la Tasa Interna de Retorno, obteniéndose $447 000 y 25,55% respectivamente. En conclusión, el diseño logrado permite obtener una calidad de agua reutilizable en torres de enfriamiento incluyendo una integración térmica de corrientes de proceso que reduce emisiones de dióxido de carbono al ambiente y con indicadores financieros favorables.
Evaluación e Implementación de un Proceso de Decoquizado Térmico para la Limpieza de los Tubos del Horno de una Unidad de Viscorreducción de una Refinería del Perú
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2026) Felix Blas, Adrian Jesús; Fernández Guzmán, Víctor Manuel
La investigación tuvo como objetivo implementar un método de decoking térmico como alternativa para la limpieza de los serpentines de un horno industrial de la unidad de proceso de visbreaking en una refinería de petróleo del Perú, con el propósito de mejorar su desempeño operativo y reducir los costos asociados al mantenimiento. El estudio se desarrolló mediante una metodología estructurada en cuatro fases: el paro de la unidad y acondicionamiento de los equipos, la aplicación de ciclos de choque térmico con arrastre de vapor para la fractura del coque, el quemado controlado de los depósitos carbonosos mediante una mezcla de vapor y aire, y el arranque de la unidad con el monitoreo de los principales parámetros de operación. La evaluación del proceso consideró indicadores como la temperatura de piel de tubos, el coeficiente global de transferencia de calor, la resistencia térmica y la eficiencia de remoción de coque. Los resultados evidenciaron una reducción significativa de la temperatura de los tubos, una elevada eficiencia en la remoción de coque y mejoras en la carga térmica efectiva y en la eficiencia energética del horno. Asimismo, el método implementado permitió incrementar la capacidad operativa del equipo con un costo considerablemente menor al requerido por los procedimientos mecánicos convencionales. Se concluye que el decoking térmico constituye una alternativa técnica y económicamente viable para optimizar el mantenimiento de hornos industriales y mejorar la eficiencia de los procesos de refinación de hidrocarburos.
Evaluación Técnica-Económica del Diseño e Integración de una Columna Pre-Flash con Crudo Brasileño para Incrementar la Producción de Gasolina en una Refinería Peruana, empleando el Software Aspen Hysys
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2026) Cachay Valdivia, Ofelia Milagros; Vargas Sanca, Abel Junior; Fernández Guzmán, Víctor Manuel
La presente investigación analiza la vulnerabilidad operativa de la Refinería Iquitos frente a interrupciones logísticas asociadas a su dependencia del transporte fluvial —evidenciada durante el estiaje de agosto de 2024— y a sus limitaciones tecnológicas, como la operación con una única unidad de destilación primaria, lo que restringe el aprovechamiento del crudo y la producción de gasolinas y destilados, combustibles de mayor demanda regional. En este contexto, se propone la implementación de una columna Pre-flash como alternativa tecnológica para optimizar la separación previa del crudo ligero brasileño, incrementar la producción de gasolinas y mitigar el riesgo de desabastecimiento. El estudio evalúa la viabilidad técnica y económica de la propuesta mediante la simulación del proceso con el software Aspen HYSYS V.15 y la estimación de la inversión fija utilizando el método del costo modular. Los resultados evidencian que la incorporación simulada de la columna Pre-flash incrementa el rendimiento de gasolina de 5,87 % (0,38 MBPD) a 9,79 % (0,82 MBPD), representando una mejora de 3,92 %, además de reducir la carga térmica del horno de 27 143 313 BTU/h a 24 790 000 BTU/h, equivalente a un ahorro energético de 8,67 %. La inversión fija estimada asciende a USD 6 645 011,28 como referencia conceptual, lo que respalda la factibilidad técnica preliminar de la propuesta para fortalecer la eficiencia operativa y la seguridad energética en la región amazónica.

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