Tecnología

01/07/2013

Nuevo software modela y simula los fluidos del petróleo

Un software para el cálculo y visualización de diagramas de fases fluidas para sistemas binarios, a partir de ecuaciones de estado, en gráficos 2D y 3D fue desarrollado en Córdoba.

El objetivo central es construir herramientas de simulación termodinámica de fluidos aplicadas a reservorios de hidrocarburos. Este simulador, que irá incorporando distintos módulos con distintos “targets”, es una herramienta para la toma de decisiones de ingeniería. Por ejemplo, estimar instalaciones de superficie, saber en qué condiciones de presión/temperatura pueden generarse parafinas, predecir y planificar estrategias de producción,  etc.

Estos diagramas, que representan el “comportamiento de fases” de las mezclas, son muy importantes para la toma de decisiones tecnológicas en distintas industrias, para el diseño de equipos de separación, para el análisis o la selección de solventes, para identificar la temperatura o presión óptimas de operación de un proceso.

La innovación principal que tiene GTEC, tal como fue bautizado, y que hasta el momento no encuentra otro caso equivalente, ha sido el poder construir lo que llamamos diagramas globales, que contienen líneas críticas, trifásicas LLV y azeotrópicas, según el caso.

Hay muchos software en el mundo que calculan y muestran diagramas para sistemas binarios, pero no los globales, sino solamente Pxy (a T constante), Txy (a Pconstante) e isopletas (composición constante). GPEC también hace esto, y muchas veces mejor que los otros programas, ya que parte del conocimiento previo de los límites que fija el global. Para hacer una analogía que lo clarifique, otros programas permiten ver árboles, uno por uno (y a veces no se ven algunas ramas), mientras que GPEC permite ver tanto el bosque en su conjunto como también los árboles particulares y completos.

Además de todo eso, típicamente todos los diagramas en este tipo de software son en 2 dimensiones: P-T, P-x, T-x… pero la versión actual de GPEC permite también visualizar y “rotar” diagramas 3D (P-T-x y P-T-rho) que ayudan mucho para el entendimiento, aprendizaje y análisis de los diagramas de fases fluidas de sistemas binarios.

“Durante el segundo año de mi tesis doctoral, allá por el 2002 entre Bahía Blanca y algunos pasos por Córdoba, me fui fascinando con los tipos de comportamiento de fases fluidas para sistemas binarios a altas presiones, a través de distintos tipos de diagramas de fases en las variables temperatura-presión-composición-densidad, y la idea que todo eso (al menos cualitativamente, y no necesariamente reproduciendo la realidad cuantitativa del sistema) puede en principio calcularse o construirse a partir de una ecuación de estado y un set de valores especificado para sus distintos parámetros. Pero los programas de software conocidos, ya sean comerciales o académicos, sólo permitían generar diagramas puntuales, para una T, P o composición constantes, y no los diagramas globales que contienen líneas críticas, trifásicas, a veces azeotrópicas -y que son los que definen el tipo de comportamiento- que en la clasificación básica de Scott y van Konynemburg van del tipo I hasta el V.

En algunos papers se veían diagramas globales calculados y graficados, pero requiriendo todo un trabajo ‘artesanal’ y a veces tortuoso por parte de los autores, cada uno desarrollando sus propios códigos (de hecho yo viví esas experiencias ‘tortuosas’ con mis primeros intentos). Esto se debía a la complejidad de los cálculos, que implican resolver para cada punto un determinado sistema de ecuaciones muy no lineal, además del hecho de no conocer de antemano cual será el tipo de comportamiento generado, y de la complejidad de algunas líneas que pasan por máximos o mínimos locales en distintas variables.

Pero yo, que también me había entusiasmado mucho con la programación y los algoritmos, empecé a soñar con que algún día podría lograrlo, resolviendo todos los obstáculos intermedios, podríamos tener un programa propio que resuelva la cuestión y automatice la generación de diagramas globales. Durante mis estadías en la DTU en Dinamarca (y luego de regresar), entre otras cosas pude ir resolviendo esos problemas, sobretodo a partir de la colaboración de Michael Michelsen (una eminencia para los grupos termodinámicos de todo el mundo) y todo lo que pude aprender de él, primero tomando su curso de postgrado y luego siendo su ayudante, logrando captar algo de su atención, lo que llevó un tiempo. A partir de eso, y de diseñar algoritmos generales basados en clasificaciones de casos, pude presentar la primera versión del sueño cumplido cuando defendí mi tesis doctoral en marzo de 2006 en el PLAPIQUI (Bahía Blanca), perteneciente al CONICET. Desde ese momento el programa se llama GPEC, por Global Phase Equilibrium Calculations. Para eso también fue importante Diego Núñez, un pasante Bahiense, quien diseño toda la interfase visual. Y eso fue posible gracias al generoso y visionario apoyo de mi Director de Tesis, el Dr. Esteban Brignole, una especie de prócer vivo de la Ingeniería Química y la Termodinámica sudamericanas”, detalla Martín Cismondi en diálogo con EL OTRO MATE.

Parte del equipo de Phasety, emprendimiento de la Incubadora de Empresas de la UNC, desde donde se distribuye y se mantiene actualmente GPEC.

La evolución de GPEC continuó en la Universidad Nacional de Córdoba, desde que él se radicó por el programa PROMEI en noviembre de 2006, aunque manteniendo el eje con Bahía Blanca.

Entre 2010 y 2011 Martín Gaitán diseñó una nueva interface o front-end en Python, en el marco de su tesis de grado en Ingeniería en Computación, siendo responsable de incorporar -entre otras cosas- los diagramas 3D ya mencionados, que no estaban en el primer GPEC.

“Según los expertos que hemos ido conociendo y contactando (y en particular Carlos Canel) hay mucho desconocimiento en la industria local y regional de este tipo de herramientas. Las compañías grandes tienen algunas licencias de software equilante al que queremos construir pero muchas veces no saben usarlo o aplicarlo a sus problemas concretos.

Nosotros queremos recorrer ese camino de ser la pata de apoyo en esta temática, con la ventaja de poder brindar capacitación y soporte con ventajas idiomáticas y culturales,  y particularizar el software para problemas concretos de la industria latinoamericana, aspectos que las compañías internacionales no podrían hacer. La recuperación económica de la última década, la estatización de YPF, el apoyo de la Universidad de Córdoba a través de su incubadora, el desafío tecnológico que significa el “shale-oil”, son todos factores que describen un escenario muy similar y favorable, como el que hizo emerger y consolidar a esas empresas”, apunta Gaitán ante EL OTRO MATE.

La versión actual de GPEC se distribuye gratuitamente desde gpec.phasety.com. Si bien tiene un mercado más sesgado hacia el mundo científico y académico, es una innovación a nivel mundial por su forma de calcular el equilibrio de fases de un sistema binario (una mezcla de 2 compuestos químicos), que sirve por ejemplo para saber qué parte estará en estado gaseoso, cual en líquido, cual es la línea crítica donde cambia de un estado a otro, para distintas presiones, temperaturas y composición (o densidad) de la mezcla.

Los usuarios de España lideran la descarga de este software, secundados por Alemania e Irán, mientras que los argentinos son los cuartos en utilizarlo, numéricamente hablando, quedando Estados Unidos en quinto lugar. Enfocándose en el ámbito desde donde se utiliza este programa, las universidades toman la posta con un 74%, cuando las empresas ocupan el 8% de las descargas.

“Para el mundo petrolero queremos aplicar este conocimiento especializado a un nuevo desarrollo próximo a implementar que llamamos PVTSur, con el que apuntamos a posicionarnos como líderes en esta temática en el país y la región, aportando a la soberanía tecnológica”, pronostica Martín Gaitán.

Nota: Alejandro Mellincovsky / EL OTRO MATE




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