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Inversión profunda

Premio de la Petrobras revela nuevos sistemas y nuevos profesionales para la industria petrolífera

Petrobras alcanzará este año la autosuficiencia en la producción de petróleo. La meta, perseguida hace tiempos por la empresa, es fruto entre otras cosas de la inversión en investigación y desarrollo (I&D) de nuevas tecnologías, que le permitió perfeccionar las técnicas de prospección y explotación petrolífera. Este año, la compañía va a invertir mil millones de relaes en I&D y seguirá manteniendo estrecho contacto con universidades e institutos de investigación en todo Brasil. Como reconocimiento a la importancia de la academia para el fortalecimiento de la industria del petróleo, Petrobras instituyó en 2005 el Premio Petrobras de Tecnología, dirigido a estudiantes de graduación, maestría y doctorado. Además de proporcionar el surgimiento de nuevos métodos y procesos tecnológicos de interés de la compañía, el concurso también incentiva el surgimiento de profesionales especializados no solamente en el área petrolífera sino también en la producción de energía en varios segmentos como el gas natural, el biodiesel y el hidrogeno.

Divido en nueve categorías, la primera edición del premio Petrobras contó con la participación de 335 alumnos inscriptos, oriundos de 18 estados brasileños. “El objetivo fue dar un alcance nacional, y la intensa participación más la calidad de los trabajos superaron nuestras mejores expectativas”, destaca Carlos Tadeu de la Costa Fraga, gerente ejecutivo del Centro de Investigaciones de la Petrobras (Cenpes). Los autores de los trabajos vencedores recibieron 20 mil reales en la categoría de doctorado, 15 mil reales, en la de maestría y 10 mil reales, en la de graduación, además de una beca de estudios del Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq) en las modalidades de maestría, doctorado o post-doctorado.

Líder mundial en la explotación en aguas profundas y ultraprofundas, la Petrobras retira cerca del 70% de su producción de esos pozos, situados a profundidades arriba de 400 metros entre la superficie de la capa de agua y el suelo marino. El proyecto vencedor en la categoría Tecnología de Producción contempla exactamente esa área de explotación. El trabajo, de la autoría de Jorge de Almeida Rodrigues Júnior, del Instituto de Química de la Universidad Federal de Río de Janeiro (UFRJ), tuvo como objetivo el desarrollo de nuevos fluidos de perforación para pozos localizados a grandes profundidades. Esos fluidos son responsables, entre otras funciones, de la lubricación de las rocas, lo que facilita la perforación. Al mismo tiempo, ellos deben presentar elevada viscosidad en los momentos de pausa de la perforación, impidiendo la deposición de cascajos generados en el proceso y que pueden causar la obstrucción del pozo. Sin embargo, en razón de los diferentes tipos de formación geológica y de las condiciones de temperatura y presión existentes a lo largo del proceso, la perforación es hecha en fases y el fluido necesita ser cambiado en cada etapa del trabajo.

El producto formulado por el investigador de la UFRJ, bajo la orientación de las profesoras Regina Sandra Veiga Nascimento y Elizabeth Roditi Lachter, mostró, en el laboratorio, ser adecuado para la perforación de todas las fases del pozo con la ventaja de ser menos agresivo al ambiente y más barato que los fluidos utilizados comercialmente. “El fluido será patentado y las pruebas en campo serán la próxima etapa del proyecto”, dice Rodrigues Júnior. Para el desarrollo de la investigación, el equipo contó con el apoyo financiero de la Fundación de Amparo a la Investigación del Estado de Río de Janeiro (Faperj) y de la Agencia Nacional de Petróleo (ANP).

El trabajo vencedor en la categoría Tecnología de Productos fue realizado por el ingeniero químico Manoel Orlando Alvarez Méndez en los laboratorios de la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp) y de la Universidad Metodista de Piracicaba (Unimep). “Nuestro proyecto es sobre un problema de la industria, que es la generación de coque, un residuo con un alto contenido de carbón y bajo contenido de cenizas resultante de la refinación del petróleo. Nuestra intención fue utilizarlo como materia prima para la fabricación de los llamados materiales carbónicos activados (MCA), que tienen una amplia aplicación industrial”, dice Méndez.

Presión baja – Los MCA presentan una elevada área superficial, gran cantidad de poros en su estructura y son utilizados en varios procesos de adsorción (retención de moléculas de una sustancia en la superficie de un sólido), como la purificación de gases y agua. Además de eso, esos materiales también pueden ser empleados en el almacenamiento de gas natural. “Rellenamos un tanque de almacenamiento con coque de petróleo activado y rellenamos el espacio libre con gas natural, que será adsorbido por el coque. Con eso, aumentamos la densidad del gas y podemos trabajar con una presión menor que lo usual. Con la presión más baja, es posible construir tanques más ligeros, de paredes más finas. Esa es una ventaja del uso del coque en esos procesos de almacenamiento”, dice el investigador, resaltando que, con la colocación del coque, la capacidad de almacenamiento de gas caería por la mitad. La investigación aún está en la fase de laboratorio. “Sabemos que existen pocos grupos de investigación en el exterior trabajando en esa misma línea de estudio (transformación de coque en MCA), pero hasta ahora nadie consiguió avanzar hasta una escala comercial.”

En la categoría Tecnología de Gas, el proyecto vencedor salió del Laboratorio de Materiales Cerámicos de la Escuela de Ingeniería de la Universidad Federal de Río Grande del Sur (UFRGS). Firmado por los alumnos Márcio Dias Lima, Mônica Jung de Andrade y Renato Bonadiman, el trabajo trató de la síntesis de nanotubos de carbono que son una nueva clase de materiales que miden de 1 a 50 nanómetros – 1 nanómetro es igual a 1 milímetro dividido por 1 millón de veces – de diámetro y hasta 1 milímetro de longitud. Ellos son formados por una camada de átomos de carbono enrollados como un cilindro. “Los estudios muestran que ese material puede alcanzar una altísima resistencia a la ruptura bajo tracción, cerca de cien veces superior al de aceros de alta resistencia”, afirma Bonadiman. La innovación del grupo gaucho fue el uso de gas natural para vehículos (GNV) en el proceso de síntesis de los nanotubos de carbono por el método CCVD (Catalytic Chemical Vapor Deposition o deposición química de vapor catalizada, en portugués), técnica para la producción de nanotubos a gran escala.

“Normalmente, la fuente de carbono utilizada en la síntesis de nanotubos, por medio de la técnica CCVD, es el gas metano. Nosotros propusimos el empleo de GNV como fuente de carbono por ser un gas muy barato comparado con el metano puro. El cambio de materia prima puede reducir los costos de producción”, afirma Bonadiman. “Ese es un trabajo de desarrollo continuo y aún estamos evolucionando en los métodos de síntesis, como también en la aplicación de los nanotubos.” Actualmente están en estudio muchas aplicaciones para ese material, como en compuestos para la industria aeronáutica y automotriz, dispositivos electrónicos, pantallas de computadores y sistemas de almacenamiento de hidrogeno.

Orientado por el profesor Liacir dos Santos Lucena, el físico potiguar Deilson Tavares, del Centro Interdisciplinario de Estudos Avanzados sobre Sistemas Complejos en Petróleo y Gas de la Universidad Federal de Río Grande del Norte, llevó el primer premio en la categoría Tecnología de Explotación. El trabajo presentó varios métodos para mejorar la resolución de imágenes del subsuelo en la exploración de petróleo. Ese tipo de imagen, llamada sísmica, es materializada a partir de la reflexión de ondas sonoras producidas por una determinada fuente sonora. Para sondeos en tierra, se utilizan explosivos y, en el mar, son empleados cañones de aire.

“Sensores distribuidos en la superficie captan a reflexión de las ondas sonoras y, a partir de esos datos, se elaboran las imágenes del subsuelo”, dice Tavares. Esas imágenes son fundamentales para el descubrimiento de nuevos yacimientos de petróleo. Técnicas que involucran el procesamiento de imágenes sísmicas son el medio más económico para la obtención de visualizaciones a gran escala del subsuelo. “El método que desarrollamos, bautizado como WTDecon, posibilita la elaboración de una imagen mucho más bien definida con menor error en la posición de las estructuras, así como la visualización de detalles que son imperceptibles cuando se usan otros métodos”, dice Tavares, que ya tuvo su trabajo publicado en la revista científica Integrated Computer-Aided Engeneering. Dado el éxito de la innovación, la Petrobras está incorporando ese nuevo método al arsenal tecnológico utilizado en la explotación de petróleo.

En la categoría Energía el vencedor fue Wagner Pinheiro, del Instituto Militar de Ingeniería, con el proyecto Construcción de un equipamiento de sublimación en espacio reducido para la fabricación de células solares de película fina de bajo costo. Eduardo Abreu, de la Universidad del Estado de Río de Janeiro, venció en la categoría Recuperación de Petróleo con el proyecto Desarrollo de nuevas estrategias para la recuperación avanzada de hidrocarburos en reservorios de petróleo. En la categoría Refino y Petroquímica, los vencedores fueron Edson Silveira, Marcos Gelesky, Carla Scheeren y Glédison da Fonseca, todos de la UFRGS. El nombre del proyecto de ellos fue Nanopartículas de metales de transición en líquidos iónicos: síntesis, caracterización y aplicación en reacciones de hidrocarburos.

En la categoría Seguridad Operacional y Preservación Ambiental, el vencedor fue Fabio Coimbra de Macedo Soares, de la UFRJ, con el proyecto Dispersión atmosférica de gas natural por la ruptura en un ducto submarino bajo presión y con válvula. Los ganadores en la categoría Transporte de Petróleo y Derivados fueron Marco Antonio Rosa, Joanes Dias, Julio César Grion, Leandro Lima y Nelson Soares Júnior, de la Pontifícia Universidade Católica de Río de Janeiro, con el proyecto Análisis del desempeño de una reparación en un ducto corroído utilizando multicamadas metálicas pegadas.

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