CARACTERIZACION Y DETERMINACION DE PARAMETROS FISICO-QUIMICOS DE BETUNES ASFALTICOS MEDIANTE ESPECTROSCOPIA EN EL INFRARROJO CERCANO

Autor: VILLARROYA ANTILLAC IGNACIO
Año: 2000
Universidad: AUTONOMA DE BARCELONA
Centro de realización: ESCUELA DE DOCTORADO Y FORMACION CONTINUADA
Centro de lectura: CIENCIAS
Director: BLANCO ROMIA MARCELO
Tribunal: ITURRIAGA MARTINEZ HORTENSIA , MUÑOZ DE LA PEÑA CASTRILLO ARSENIO , GALBAN BERNAL JAVIER , CALLAO LASMARIAS PILAR , MUÑOZ TAPIA MARIA
Resumen de la tesis

El betún asfáltico es el residuo que se obtiene en la destilación al vacío del crudo de petróleo. Está formado basicamente por un compleja mezcla de hidrocarburos de alto peso molecular y posee una alta viscosidad a temperatura ambiente. Debido a su completa composición química, la caracterizacion de los betunes y la evaluación de las propiedades fisico-quimicas que determinarán el uso del producto se lleva a cabo principalmente a partir de ensayos fisicos mediante metodos normalizados por organismos oficiales como la American Society for Testing Materials(ASTM) o el Institute of Petroleum(IP). Estos métodos tienen el inconveniente de que son muy laboriosos y no pueden ser implementados en continuo, por lo que se retrasa la obtención del resultado final del análisis, y por tanto, la toma de decisiones relativas a la actuación sobre el proceso de producción. En esta tesis se ha estudiado el desarrollo y puesta a punto de nuevas metodologías de análisis basadas en la espectroscopia en el el infrarrojo cercano(NIR) para determinar diferentes propiedades de los betunes asfálticos (penetración, viscosidad, punto de reblandemiento, punto de rotura, densidad y composición quimica). La ausencia de tratamiento de las muestras, la rapidez en el registro de los espectros y la posibilidad de ser implementada en continuo son factores que hacen que la aplicación de la espectroscopia NIR represente una importante ventaja respecto a los metodos tradicionales de analisis. Aunque se han desarrollado metodologías de analisis para productos derivados del petroleo basadas en esta tecnica espectroscópica, en la bibliografia no existen aplicaciones al analisis de betunes asfalticos. Las propias características de los betunes dificultan el registro de los espectros. Se ha desarrollado una metodología que permite registrar espectros NIR de betunes asfálticos por transmisión que puede ser adaptada para su utilización en la línea de producción. A partir de estos espectros, y mediante el uso de las tecnicas de calibración multivariable adecuadas, se han desarrollado modelos de calibración para determinar las propiedades anteriormente mencionadas, siendo diferente la complejidad de los modelos para determinar cada una de ellas. Para construir los modelos de calibración se han utilizado la regresión parcial por mínimos cuadrados (PLS). En la construcción de los modelos para la penetración y la viscosidad se observó una relación no lineal entre estas propiedades y el espectro NIR de los betunes, lo que obligó a realizar una transformación de la propiedad a predecir para obtener buenos modelos. Debido al carácter intrinsecamente no lineal de ambas propiedades, tambien se construyeron modelos de calibración basados en redes neuronales artificiales (ANN). Con esta técnica se han podido establecer modelos de calibración basados en redes neuronales artificiales(ANN). Con esta tecnica se han podido establecer modelos de calibración para determinar simultáneamente tanto parámetros lineales como no lineales. Por otra parte, en la determinación de la penetración se ha observado que los modelos construidos con muestras de un mismo origen geográfico eran más simples y robustos, por lo que se han establecido modelos de clasificación de betunes asfálticos en función de su origen geográfico mediante metodos de reconocimiento de pautas. Para todas las propiedades estudiadas, los valores predichos a partir del espectro NIR son comparables a los valores de referencia determinados a partir de los ensayos normalizados, siendo las nuevas metodologías de análisis mucho más rápidas y susceptibles de ser implementadas en continuo.
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