CT&F - Ciencia, Tecnología y Futuro

PRE-STACK SEISMIC INVERSION BASED ON A GENETIC ALGORITHM: A CASE FROM THE LLANOS BASIN (COLOMBIA) IN THE ABSENCE OF WELL INFORMATION

The Llanos basin is the most prolific of the Colombian basins; however few stratigraphic plays have been explored due to the uncertainty in determining the lithology of the channels. Inside a migrated 2D section, a wide channel was identified inside a prospective sandy unit of the Carbonera Formation, composed by intercalations of sand and shale levels, and considered a main reservoir in this part of the basin. However, the lithology filling the channel was unknown due to the absence of wells. To infer the channel lithology, and diminish the prospective risk a model based pre-stack seismic inversion was proposed. However, without well logs available along the line, the uncertain initial model diminishes reliance on the inversion. To circumvent this impasse, a seismic inversion with a genetic algorithm was proposed. The algorithm was tested on synthetic seismograms and real data from an area of the basin, where well logs were available. The error analysis between the expected and the inverted results, in both scenarios, pointed out a good algorithmic performance. Then, the algorithm was applied to the pre stack data of the 2D line where the channel had been identified. According to the inverted results and rock physics analysis of wells near the seismic line with comparative geology, classified the channel was described as to be filled by silt, shale and probably some levels of shaly sands, increasing the exploratory risk because this lithology has low porosity and permeability, contrary to the producing reservoirs in neighbor fields, characterized by clean sands of high porosity. The algorithm is useful in areas with few or no borehole logs.

La cuenca Llanos es la más prolífica de Colombia, sin embargo pocos "plays" estratigráficos han sido explorados debido a la incertidumbre en determinar la litología en esos canales. En una sección 2D migrada se identificó un canal ancho en una unidad arenosa prospectiva de la Formación Carbonera que está compuesta de intercalaciones de arenas y lutitas, y es considerada un importante reservorio en esta parte de la cuenca. Sin embargo la litología del canal era desconocida debido a la ausencia de pozos. Para inferir la litología del canal y aminorar el riesgo exploratorio se propuso una inversión pre apilada basada en modelo. Sin embargo, sin registros de pozo sobre la línea, el incierto modelo inicial disminuía la confiabilidad en el resultado de la inversión. La solución alterna fue usar un algoritmo genético para la inversión de datos sísmicos pre-apilados. El algoritmo se probó con sismogramas sintéticos y datos sísmicos de otra zona de la cuenca que tenía registros de pozo. El análisis de error entre los valores esperados y observados de la inversión, en ambos escenarios, indicó un buen desempeño. Luego se aplicó en la inversión de los datos sísmicos de la zona 2D donde se identificó el canal. De acuerdo con los resultados de la inversión y el análisis de física de rocas en pozos cercanos que poseen una geología comparable, se discriminó la litología del canal como limolitas y lutitas, con probables niveles de arenas con alto contenido de arcilla. Este resultado señala un incremento del riesgo exploratorio ya que estas litologías se caracterizan por su baja porosidad y baja permeabilidad, lo que contrasta con los reservorios productores en los campos cercanos que están compuestos por arenas limpias de alta porosidad. El algoritmo es útil en zonas con escasa o nula información de pozo.

Abacia Llanos é a mais prolífica da Colômbia, entretanto poucos "plays" estratigráficos têm sido explorados devido à incerteza em determinar a litologia nesses canais. Em uma seção 2D migrada identificou-se um canal largo em uma unidade arenosa prospectiva da Formação Carbonífera que está composta de intercalações de areias e xistos, e é considerada um importante reservatório nesta parte da bacia. Porém a litologia do canal era desconhecida devido à ausência de poços. Para inferir a litologia do canal e diminuir o risco exploratório se propôs uma inversão pré-empilhada baseado em modelo. Entretanto, sem registros de poço sobre a linha, o incerto modelo inicial diminuía a confiabilidade no resultado do investimento. A solução alterna foi usar um algoritmo genético para a inversão de dados sísmicos pré-empilhados. O algoritmo provou-se com sismogramas sintéticos e dados sísmicos de outra zona da bacia que tinha registros de poço. A análise de erro entre os valores esperados e observados da inversão, em ambos cenários, indicou um bom desempenho. Logo se aplicou na inversão dos dados sísmicos da zona 2D onde se identificou o canal. De acordo com os resultados da inversão e a análise de física de rochas em poços próximos que possuem uma geologia comparável, discriminou-se a litologia do canal como siltitos e xistos, com prováveis níveis de areias com alto conteúdo de argila. Este resultado sinala um incremento do risco exploratório já que estas litologias se caracterizam pela sua baixa porosidade e baixa permeabilidade, o que contrasta com os reservatórios produtores nos campos próximos que estão compostos por areias limpas de alta porosidade.

A KINETIC STUDY OF ESTERIFICATION OF NAPHTHENIC ACIDS FROM A COLOMBIAN HEAVY CRUDE OIL

This article presents the kinetic study of the esterification reaction of naphthenic acids from a Colombian heavy crude oil, with a Total Acid Number (TAN) of 7,33 mgKOH/g, in a batch type reactor. Temperature was changed between 150 - 250°C while the ratio moles of methanol per mole of carboxylic groups, remained constant in 20:1. The reaction time was varied from 0 - 600 minutes. Reduction in the concentration of naphthenic acids in the reactor is determined by the measurement of Number Total Acid (TAN), ASTM D 664. Naphthenic acids were extracted from the crude and structurally characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Nuclear Magnetic Resonance (NMR) and Gel Permeation Chromatography (GPC). The esterified oil was analyzed by FTIR, to identify the variation of the main functional groups. After determining the activation energy, frequency factor and, reaction order, a kinetic law was proposed for the esterification of naphthenic acids in Colombian heavy oil. Finally, it was evaluated the effect of esterification of naphthenic acids on the corrosion of steel ASTM A106 Gr.B. The corrosion of steel was reduced from 34,16 to 3,08 mils per year, (mpy), after esterification of naphthenic acids.

En este artículo se presenta el estudio cinético de la reacción de esterificación de los ácidos nafténicos de un crudo pesado colombiano, con un Número Total Ácido (TAN) de 7,33 mgKOH/g, en un reactor de mezcla completa en operación por lotes. La temperatura de reacción se varió entre 150 - 250°C, y el tiempo entre 0 - 600 minutos. La reacción se llevó a cabo con un exceso molar de metanol de 20 moles por cada mol del grupo carboxílico. Los ácidos nafténicos fueron extraídos del crudo de alta acidez y caracterizados estructuralmente mediante Espectroscopia de Infrarrojo con Transformada de Fourier (FTIR), Resonancia Magnética Nuclear (RMN) y Cromatografía de Permeación en Gel (GPC). Se evaluó la reducción de la acidez del crudo esterificado por titulación potenciométrica siguiendo la norma ASTM D 664. El crudo esterificado fue analizado con FTIR, con el fin de identificar la variación de los principales grupos funcionales. A partir de la determinación de la energía de activación, el factor de frecuencia y el orden de la reacción, se propuso la ley de velocidad para la esterificación de ácidos nafténicos de un crudo pesado colombiano, en un reactor de mezcla completa en operación por lotes. La cinética de esterificación se ajustó a una ley de velocidad de segundo orden con respecto a la concentración de ácidos nafténicos. La energía de activación de la reacción de esterificación fue calculada en 72,27 kJ/mol. Finalmente, se evaluó el efecto de la esterificación de los ácidos nafténicos del crudo pesado sobre la corrosión de un acero ASTM A106Gr.B. La velocidad de corrosión del acero disminuyó de 34,16 a 3,08 milésimas de pulgada por año (mpy), después de la esterificación de los ácidos nafténicos.

Neste artigo apresenta-se o estudo cinético da reação de esterificação dos ácidos naftênicos de um cru pesado colombiano, com um Número Total Ácido (TAN) de 7,33 mgKOH/g, em um reator de mistura completa em operação por lotes. A temperatura de reação variou-se entre 150 - 250°C, e o tempo entre 0 - 600 minutos. A reação realizou-se com um excesso molar de metanol de 20 moles por cada mol do grupo carboxílico. Os ácidos naftênicos foram extraídos do cru de alta acidez e caracterizados estruturalmente mediante Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Ressonância Magnética Nuclear (RMN) e Cromatografia de Permeação em Gel (GPC). Avaliou-se a redução da acidez do cru esterificado por titulação potenciométrica seguindo a norma ASTM D 664. O cru esterificado foi analisado com FTIR, com a finalidade de identificar a variação dos principais grupos funcionais. A partir da determinação da energia de ativação, o fator de frequência e a ordem da reação, propôs-se a lei de velocidade para a esterificação de ácidos naftênicos de um cru pesado colombiano, em um reator de mistura completa em operação por lotes. A cinética de esterificação ajustou-se a uma lei de velocidade de segunda ordem com relação à concentração de ácidos naftênicos. A energia de ativação da reação de esterificação foi calculada em 72,27 kJ/mol. Finalmente, avaliou-se o efeito da esterificação dos ácidos naftênicos do cru pesado sobre a corrosão de um aço ASTM A106 Gr.B. A velocidade de corrosão do aço diminuiu de 34,16 a 3,08 milésimas de polegada por Ano (mpy), depois da esterificação dos ácidos naftênicos.

EFFECT OF PITCH PETROLEUM OXIDATION ON MESOPHASE PRODUCTION

This study used two Colombian petroleum pitches (an asphalt and a precipitate) to determine their capacity as precursor of carbonaceous materials. In order to obtain the mesophase, pitches were oxidized at temperature of 350°C and oxidation times of 2; 3 and 5 hours. Oxidized pitches were fractioned with toluene using a ratio of 20 mL Toluene/g of oxidized bitumen. Insoluble material in Toluene (IT) and Tetrahydrofurane (ITHF) were carbonized with nitrogen at 400°C. For the identification of the mesophase, specimens were fabricated with the material obtained from carbonization. For the quantification of the mesophase, a microscope with polarized light filter was used. A total of 500 points were counted. The results showed that the asphalt treated with the longest oxidation time, contained higher concentration of mesophase. By contrast, the precipitate treated with the shortest oxidation time produced higher concentration of mesophase.

Este trabajo usó dos breas de petróleo colombianas (un asfalto y un precipitado) con el fin de determinar su capacidad como precursor de materiales carbonosos. Para la obtención de la mesofase, las breas se oxidaron con aire a la temperatura de 350°C y a tiempos de oxidación de 2; 3 y 5 horas. Las breas oxidadas se fraccionaron con tolueno usando una razón de 20 mL Tolueno/g de brea oxidada. El material Insoluble en Tolueno (IT) y en Tetrahidrofurano (ITHF) se carbonizó en atmósfera de nitrógeno a 400°C. Para la identificación de la mesofase se fabricaron probetas con el material obtenido de carbonización. Para la cuantificación de la mesofase se utilizó un microscopio con filtro de luz polarizada. Un total de 500 puntos fueron contados. Los resultados mostraron que el asfalto presentó alta concentración de mesofase usando altos tiempos de oxidación. Por el contrario, el precipitado produjo altas concentraciones de mesofase a bajos tiempos de oxidación.

Este trabalho usou dois breus de petróleo colombianos (um asfalto e um precipitado) com a finalidade de determinar a sua capacidade como precursor de materiais carbonosos. Para a obtenção da mesofase, os breus se oxidaram com ar na temperatura de 350°C e a tempos de oxidação de 2; 3 e 5 horas. Os breus oxidados se fracionaram com tolueno usando uma razão de 20 mL Tolueno/g de breu oxidado. O material Insolúvel em Tolueno (IT) e Insolúvel em Tetrahidrofurano (ITHF) se carbonizou em atmosfera de nitrogênio a 400°C. Para a identificação da mesofase se fabricaram provetas com o materia obtido de carbonização. Para a quantificação da mesofase se utilizou um microscópio com filtro de luz polarizada. Um total de 500 pontos foi contado. Os resultados mostraram que o asfalto apresentou alta concentração de mesofase usando altos tempos de oxidação. Pelo contrário, o precipitado produziu altas concentrações de mesofase a baixos tempos de oxidação.

DETERMINATION OF MOLECULAR MASSES FOR PETROLEUM DISTILLATES BY SIMULATED DISTILLATION

Determination of Molecular Mass (MM) for petroleum distillates is explored for selected samples via High Temperature Simulated Distillation (HTSD). MM is determined as a by-product from routine HTSD carried out using open wall capillary columns coated with apolar stationary phases. No sample pre-separation into hydrocarbon group-types is required. Determined MM values were validated with results achieved via correlations based on specific gravity and refractive index. Furthermore, determined MM with the former methodologies were found to match mass spectrometric determinations carried out for the basic polar components present within the studied samples. Moreover, HTSD analyzed petroleum distillates are proposed as more representative calibration standards for size exclusion chromatographic separations, thus opening the feasibility of extrapolating MM determination for non volatile petroleum residua.

La determinación de Masa Molecular (MM) de destilados de petróleo es investigada para muestras selectas mediante Destilación Simulada de Alta Temperatura (iniciales en inglés: HTSD). La MM se obtiene como producto colateral de la práctica rutinaria de HTSD efectuada con columnas capilares tubulares revestidas con fase estacionaria apolar. La preseparación de muestra en grupos de hidrocarburos no es requerida para el análisis. Los resultados de MM son validados mediante comparación con los obtenidos mediante correlaciones basadas en gravedad específica e índice de refracción. Adicionalmente, se corroboró que las MMs obtenidas comparan con aquellas determinadas para los componentes básicos-polares de las muestras estudiadas, determinadas mediante espectrometría de masas. Los destilados de petróleo analizados se proponen como patrones para calibración de la Cromatografía de exclusión molecular (SEC, por las iniciales anglosajonas), extendiéndose de tal forma la posibilidad del análisis a fracciones residuales -no destilables- de petróleo.

Adeterminação de Massa Molecular (MM) de destilados de petróleo é investigada para amostras seletas mediante destilação simulada de alta temperatura (iniciais em inglês: HTSD). A MM se obtém como produto colateral da prática de rotina de HTSD efetuada com colunas capilares tubulares revestidas com fase estacionária apolar. A pré-separação de amostra em grupos de hidrocarbonetos não é requerida para a análise. Os resultados de MM são validados mediante comparação com os obtidos mediante correlações baseadas em gravidade específica e índice de refração. Adicionalmente, corroborou-se que as MMs obtidas comparam com aquelas determinadas para os componentes básico-polares das amostras estudadas, determinadas mediante espectrometria de massas. Os destilados de petróleo analisados se propõem como padrões para calibração da cromatografia de exclusão molecular (SEC, pelas iniciais anglo-saxônicas), estendendo-se de tal forma a possibilidade da análise a frações residuais -não destiláveis- de petróleo.

PREDICTION OF DENSITY AND VISCOSITY OF COLOMBIAN CRUDE OILS FROM CHROMATOGRAPHIC DATA

The aim of our work was to analyze the use of Gas Chromatographic (GC) data for correlating bulk properties of Colombian crude oils. Multivariate statistics regressions were applied on a set of 57 Colombian crude oil chromatograms to correlate both density and kinematic viscosity (Vk); this last one property in terms of the Refutas viscosity index (V50). Principal component analysis applied to the GC signals indicated that the responses for the more volatile compounds, which elute up to 5 min of recorded retention times, can be excluded from the data analysis to get better distribution of the score and loading plots. Principal Component Regression (PCR) and Partial Least Squares (PLS) methods were applied to the GC signals pre-processed with different strategies. Strategy of total area normalization applied on the chromatograms without the first 5 min of the recorded times produced the best performance for predicting density and V50 in both PCR and PLS (strategies named as PCR2-5 and PLS2-5, respectively). The density models using PLS2-5 required just one PC for explaining 88,6% of the total variance. However, this model generated appreciable errors compared to those reported by the Near Infrared models and the reproducibility and repeatability reported in the ASTM D5002. PLS2-5 also yielded large errors when calculating Vk from the regression of V50. Through the inclusion of the chromatographic Distillable Fraction (DF) and some mathematical transformations, the accuracy for the predictive model of Vk was improved. Notwithstanding this, performance of the regression based on GC data was lower compared to the corresponding Nuclear Magnetic Resonance models. Validations of the regressions with PLS2-5 reported average relative errors for density and kinematic viscosity (predicted in terms of DF*Ln(Vk)) of 1,4 and 29%, respectively, which are surprisingly low given the appreciable amount of chromatographic residue in several crudes. Despite having a higher experimental error in the chromatographic method in comparison to that found when using spectroscopic method in chemo-chemistry, the regression models proposed in this work can provide useful preliminary information for assay evaluation and have the potential to be improved and extended to crude oil fractions using the same FID signal recorded from the crude.

El objetivo de nuestra investigación es analizar el uso de la cromatografía de gases en la correlación de propiedades de crudos colombianos. Diferentes análisis de estadística multivariada fueron aplicados a 57 cromatogramas de fase gaseosa de crudos colombianos para correlacionar datos de densidad y viscosidad cinemática (Vk); esta última propiedad en términos del índice Refutas (V50). Resultados del análisis por componentes principales mostraron que las señales para los componentes más volátiles, extraídos en los primeros 5 min, pueden ser descartadas del análisis para mejorar la distribución y la correlación de los datos en los cromatogramas. Regresiones por Componentes Principales (PCR) y por Mínimos Cuadrados Parciales (PLS) fueron aplicadas a los datos de los cromatogramas preprocesados con diferentes estrategias. La estrategia de la normalización del área de los cromatogramas sin los 5 primeros minutos reportó los mejores desempeños en la predicción de la densidad y el V50 en las regresiones PCR y PLS. El modelo de densidad construido mediante la estrategia PLS2-5 explicó el 88,6% de la varianza total con el primer componente principal. Sin embargo, los errores obtenidos con este modelo fueron superiores a los reportados la espectroscopia del infrarrojo cercano y con la reproducibilidad y repetibilidad definidas en la norma ASTM D5002. PLS2-5 también reportó grandes errores para Vk a través de la predicción de V50. La predicción de Vk fue mejorada con la inclusión del parámetro DF y diferentes transformaciones matemáticas. No obstante esta mejora, el desempeño del modelo basado en datos cromatogáficos no alcanzó el desempeño reportado para los modelos basados en las pruebas Resonancia Magnética Nuclear. Las validaciones aplicadas a la regresión denominada PLS2-5 reportaron errores relativos promedio para la densidad y Vk (utilizando la transformación DF*Ln(Vk)) de 1,4 y 29%, respectivamente, los cuales son sorpresivamente bajos teniendo en cuenta que varios crudos presentaron una cantidad importante de residuos cromatográficos. A pesar de que los errores obtenidos con los análisis quimiométricos basados en cromatografía de gases fueron mayores a los reportados con los procedimientos quimiométricos en señales espectroscópicas, los modelos de regresión propuestos en este trabajo pueden suministrar información preliminar útil para la evaluación de assay y tienen el potencial de ser mejorados y extendidos a las fracciones usando la misma señal del FID que se adquiere para el crudo.

Objetivo da nossa pesquisa é analisar o uso da cromatografia de gases na correlação de propriedades de crus Colombianos. Diferentes análises de estatística multivariada foram aplicadas a 57 cromatogramas de fase gasosa de crus Colombianos para correlacionarem dados de densidade e viscosidade cinemática (Vk); esta última propriedade em termos do índice Refutas (V50). Resultados da análise por componentes principais mostraram que os sinais para os componentes mais voláteis extraídos nos primeiros 5 min, podem ser descartados da análise para melhorar a distribuição e a correlação dos dados nos cromatogramas. Regressões por Componentes Principais (PCR) e por mínimos quadrados parciais (PLS) foram aplicadas aos dados dos cromatogramas pré-processados com diferentes estratégias. A estratégia da normalização da área dos cromatogramas sem os 5 primeiros minutos reportou os melhores desempenhos na predição da densidade e o V50 nas regressões PCR e PLS. O modelo de densidade construído mediante a estratégia PLS2-5 explicou o 88,6% da variação total com o primeiro componente principal. Entretanto, os erros obtidos com este modelo foram superiores aos reportados com a análise (NIR) e com a reprodutibilidade e repetibilidade definidas na norma ASTM D5002. PLS2-5 também reportou grandes erros para Vk através da predição de V50. A predição de Vk foi melhorada com a inclusão do parâmetro DF e diferentes transformações matemáticas. Não obstante esta melhora, o desempenho do modelo baseado em dados cromatográficos não alcançou o desempenho reportado para os modelos baseados nas provas (NMR). As validações aplicadas à regressão denominada PLS2-5 reportaram erros relativos média para a densidade e Vk (utilizando a transformação DF*Ln(Vk)) de 1,4 e 29%, respectivamente, os quais são surpresamente baixos tendo em conta que vários crus apresentaram uma quantidade importante de resíduos cromatográficos. Apesar de ter um maior erro experimental neste método cromatográfico ao compará-lo com o encontrado quando se usam métodos espectroscópicos em quimiometria, os modelos de regressão propostos neste trabalho pode subministrar informação preliminar útil para a avaliação de assay de crus e têm o potencial de ser melhorados e estendidos às frações de cru usando o mesmo sinal do FID que se adquire para o cru.

LAMINAR FLAME SPEED OF SOY AND CANOLA BIOFUELS

In this article, the flame speed values determined experimentally for laminar premixed flames of the vapors of two biofuels in air are presented. The laminar flame speed is a fundamental thermochemical property of fuels, and is essential for analyzing the flame propagation in practical devices, even those employing turbulent flames. The fuels obtained from transesterification of soy and canola oils are tested. Also, the diesel flames are studied to serve as a baseline for comparison. The experiments are performed with a tubular burner; pre-vaporized fuel is mixed with hot air and is ignited. The flame speed is determined at fuel-equivalence ratios of 1; 1,1 and 1,2 by recording the geometry of the flame. The experimental results show that the flame speed of biofuels is lower by about 15% than that of diesel. Also, the maximum value of flame speed is obtained at an equivalence ratio of approximately 1,1.

En este artículo, se presentan los valores de la velocidad de llama determinada experimentalmente para llamas premezcladas de vapores de dos biocombustibles. La velocidad de llama laminar es una propiedad termodinámica fundamental de los combustibles, y es esencial para analizar la propagación de la llama en dispositivos prácticos, incluso en los que trabajan con llamas turbulentas. Los combustibles obtenidos mediante el proceso de transesterificación de soya y canola son probados. También, las llamas producidas por combustible diesel son estudiadas para servir de base de comparación. Los experimentos son desarrollados en un quemador tubular, donde combustible pre-vaporizado mezclado con aire caliente es encendido. La velocidad de llama es determinada mediante un análisis geométrico a factores de aire (relación aire combustible) de 1; 1,1 y 1,2. Los resultados experimentales muestran que las velocidades de llama de los biocombustibles son alrededor de 15% más bajas de las del diesel. También que el máximo valor de velocidad de llama es encontrado cuando el factor de aire es de 1,1.

Neste artigo, apresenta-se os valores da velocidade de chama determinada experimentalmente para chamas pré-misturadas de vapores de 2 biocombustíveis. A velocidade de chama laminar é uma propriedade termodinâmica fundamental dos combustíveis, e é essencial para analisar a propagação da chama em dispositivos práticos, incluso nos que trabalham com chamas turbulentas. Os combustíveis obtidos mediante o processo de transesterificação de soja e canola são provados. Também, as chamas produzidas por combustível diesel são estudadas para servir de base de comparação. Os experimentos são desenvolvidos em um queimador tubular, onde combustível pré-vaporizado misturado com ar quente é aceso. A velocidade de chama é determinada mediante uma análise geométrica a fatores de ar (relação ar combustível) de 1;1,1 e 1,2. Os resultados experimentais mostram que as velocidades de chama dos biocombustíveis são ao redor de 15% mais baixas que as de diesel. Também que o máximo valor de velocidade de chama é encontrado quando o fator de ar é de 1,1.

RESEARCH ON ENERGY INDEXES OF COGENERATED PLANTS WITH GAS TURBINES AND HEAT RECUPERATOR STEAM GENERATORS

The main objective of this paper is the experimental investigation of the energy indexes of a cogeneration plant with Gas Turbines (GT) and Heat Recuperator Steam Generators (HRSGs) while changing its operational load. The energy indicators were determined using the following International Standards and Codes: ASME PTC1, ASME PTC 22 and ASME PTC 4.4. The results of energy calculations indexes are in the form of curves. The mathematical equations of the curves corresponding to the real energy indexes are obtained applying multivariate regression. The main research results correspond to a process plant with nominal capacity of 4800 kW. The range of lower energy consumption values obtained for the HR of the turbine are around 13000 kJ/kW·h, while for the Heat Rate of the plant is 7000 kJ/kW·h. For these values of the Heat Rate (HR), the electrical output remains in the environment of 3500 kW. It was found that the thermal efficiency of HRSGs varies from 50 to 60% with very high values of sensible heat losses in flue gases due to the operation with high excess air and high temperatures of the gases at the outlet of HRSGs. The contributions of this research are used in operational management in order to reduce fuel consumption and environmental impact on the generation of electricity and heat cogeneration plant evaluated. The results of this research in the plant have been implemented to monitor the transaction on the basis of the variation in real-time energy indexes evaluated, besides the traditional control of the parameters only, which is more effective.

El objetivo principal del artículo es la investigación experimental de los índices energéticos de una planta cogeneradora con Turbinas a Gas (TG) y generadores de vapor recuperadores de calor (HRSGs) al variar su carga operacional. Los indicadores energéticos se determinaron aplicando las Normas y Códigos Internacionales siguientes: ASME PTC1, ASME PTC 22 y ASME PTC 4.4. Los resultados de los índices energéticos calculados se presentan en forma de curvas. Las ecuaciones matemáticas de las curvas correspondientes a los índices energéticos reales se obtienen aplicando la regresión lineal múltiple. Los principales resultados de la investigación, corresponden a una planta con capacidad nominal de 4800 kW. El rango de menor consumo energético se obtiene para valores del Heat Rate de la turbina que están alrededor de los 13000 kJ/kW·h, mientras que para el Heat Rate de la planta es de 7000 kJ/kW·h. Para estos valores del Heat Rate, la potencia eléctrica generada se mantiene en el entorno de los 3500 kW. Se obtuvo que la eficiencia térmica del HRSGs varía del 50 al 60%, con valores muy altos de las perdidas por calor sensible en gases de chimenea debido a la operación con elevados excesos de aire y altas temperaturas de los gases a la salida del HRSGs. Los aportes de esta investigación se utilizan en la gestión operacional con el propósito de disminuir el consumo de combustible y el impacto ambiental en los procesos de generación de energía eléctrica y térmica de la planta de cogeneración evaluada. A parir de los resultados de esta investigación en la planta se ha implementado el monitoreo de la operación sobre la base de la variación en tiempo real de los índices energéticos evaluados, además del control tradicional sólo de los parámetros, lo cual resulta más efectivo.

Objetivo principal do artigo é a pesquisa experimental dos índices energéticos de uma planta co-geradora com Turbinas a Gás (TG) e geradores de vapor recuperadores de calor (HRSGs) ao variar a sua carga operacional. Os indicadores energéticos se determinaram aplicando as Normas e Códigos Internacionais seguintes: ASME PTC 1, ASME PTC 22 e ASME PTC 4.4. Os resultados dos índices energéticos calculados apresentam-se em forma de curvas. As equações matemáticas das curvas correspondentes aos índices energéticos reais se obtêm aplicando a regressão lineal múltipla. Os principais resultados da pesquisa correspondem a uma planta com capacidade nominal de 4800 kW. A categoria de menor consumo energético se obtém para valores do Heat Rate da turbina que estão ao redor dos 13000 kJ/kW·h, enquanto que para o taxa de calor da planta é de 7000 kJ/kW·h. Para estes valores do taxa de calor, a potência elétrica gerada se mantém no entorno dos 3500 kW. Obteve-se que a eficiência térmica do HRSGs varia de 50 a 60%, com valores muito altos das perdas por calor sensíve em gases de chaminé devido à operação com elevados excessos de ar e altas temperaturas dos gases na saída do HRSGs. Os aportes desta pesquisa se utilizam na gestão operacional com o propósito de diminuir o consumo de combustível e o impacto ambiental nos processos de geração de energia elétrica e térmica da planta de co-geração avaliada. A partir dos resultados desta pesquisa na planta se tem implementado o monitoramento da operação sobre a base da variação em tempo real dos índices energéticos avaliados, além do controle tradicional só dos parâmetros, o qual resulta mais efetivo.