Petróleo y Gas Natural

Introducción:

El petróleo es la fuente de energía más importante de la sociedad actual, si nos ponemos a pensar qué pasaría si se acabara repentinamente, enseguida nos daríamos cuenta de la dimensión de la catástrofe: los aviones, los automóviles y autobuses, gran parte de los ferrocarriles, los barcos, las máquinas de guerra, centrales térmicas, muchas calefacciones dejarían de funcionar; además de que los países dependientes del petróleo para sus economías se hundirían en la miseria caso de Venezuela el gas natural es un compuesto dulce que nos permite embombonar combustible, es importante recalcar que no se esta explotando este recurso en su totalidad porque es mucho el que se pierde. Dicho esto veamos ahora cómo se obtienen sus derivados, definiciones de gas natural y petróleo sus relaciones, orígenes, reservas, yacimientos, productos derivados composiciones etcetera.El Petróleo Definición:

La palabra petróleo proviene del latín "petroleum", que significa "aceite de piedra". Es una mezcla de hidrocarburos que se encuentran en fase sólida, líquida y gaseosa, que reciben su nombre por estar constituidos principalmente por átomos de carbón e hidrógeno, que también incluyen en algunas de sus moléculas porciones pequeñas de otros elementos como el nitrógeno, azufre, oxígeno y algunos metales. su color varía entre ámbar y negro.

La definición de hidrocarburo se relaciona con el carbono y el hidrógeno (elemento descubierto por cavendish en 1781), un cuerpo simple, un gas, que participa en la composición del agua. es catorce veces más liviano que el aire, inflamable y arde con una llama pálida.

El petróleo es una sustancia combustible, líquida a temperatura y presión normales.

Al lado de los hidrocarburos se encuentran también en los petróleos diferentes componentes oxigenados, entre ellos ácidos nafténicos, y otros ácidos orgánicos, fenoles, aldehídos y substancias asfálticas; las combinaciones que contienen azufre existen siempre en pequeña cantidad. todos los petróleos, además, contienen nitrógeno, y los más ricos en este elemento, son los que proceden de california, que llegan a contener un 2% ; la mayor parte de este nitrógreno se encuentra en forma de bases orgánicas.

Petróleo Propiedades:

Son líquidos insolubles en agua y de menor densidad que ella. dicha densidad está comprendida entre 0.75 y 0.95 g/ml.

• sus colores varían del amarillo pardusco hasta el negro.

• algunas variedades son extremadamente viscosas mientras que otras son bastante fluidas.

Es habitual clasificar a los petróleos dentro de tres grandes tipos considerando sus atributos específicos y los subproductos que suministran:

Petróleo Aspectos Fundamentales:

El petróleo es una mezcla compleja de hidrocarburos, en la que predominan los alcanos, los cicloalcanos y los aromáticos.

• origen: animal - vegetal (teoría actual).

• aplicaciones: principal fuente para la obtención de combustibles gaseosos y líquidos.

• gas natural: porción gaseosa que acompaña al petróleo (metano y pequeñas cantidades de otros hidrocarburos).

• los principales componentes del gas licuado son el propano y el butano.

• separación de los componentes del petróleo: por destilación.

• cracking o pirólisis: procedimiento que permite aumentar y mejorar el rendimiento de un petróleo en naftas.

• índice de octanos: capacidad de una nafta para el buen funcionamientos de un motor de combustión interna (antidetonancia). se lo mejora por procesos de isomerización, alquilación y aromatización.

• poder calorifico del petróleo: 11.500 kcal/kg (aproximadamente).

los derivados no combustibles del petróleo se utilizan para la síntesis de gran cantidad de productos: alcoholes, caucho, acetona, plásticos, colorantes, disolventes (petroquímica).

Petroleo Origen:

Existen muchas teorías sobre el origen del petróleo. La más aceptada es la teoría orgánica, que dice que hace millones de años, los restos descompuestos de varios seres vivos se fueron depositando en el fondo del mar o lagos y poco a poco los sedimentos los fueron cubriendo y presionando y así con el paso del tiempo se formó el petróleo. Esta teoría es apoyada por los creyentes de la Biblia pues explica todo lo que le sucedió a los animales de Edén (pues en medio oriente se encuentra el 70% de todas las reservas mundiales de petróleo y por ahí se supone estaba el árbol de la vida).

También esta la teoría inorgánica (apoyada por los soviéticos) que sostiene que el petróleo se originó a partir de unos meteoritos que cayeron en la tierra hace millones de años; esta teoría se basa en que se han encontrado en varios meteoritos más de 40 productos químicos similares al kerógeno (supuestamente el precursor del petróleo), y también que en las atmósferas de varios planetas (según la NASA) se ha encontrado un alto contenido de metano.

Petróleo Extracción:

Primero que nada se debe buscar un yacimiento de petróleo. Se hace un sondeo en algún lugar que se cree tenga posibilidades de contener petróleo (según las formaciones rocosas, disposición de estratos etc.)Y aunque se descubriera un yacimiento (que se encuentra en uno de cada 10 pozos de exploración) hay una posibilidad de 1 a 100 de que sea lo suficientemente grande como para que valga la pena hacer una extracción.

La Extracción, del petróleo se hace de acuerdo con las características propias de cada yacimiento. . Se monta una torre metálica de 40-50 metros de altura que sostendrá los equipos, y el subsuelo se taladra con un trépano que cumple una doble función: avance y rotación.

Tanto el trépano como la barra que lo acciona tienen conductos internos para que circule una suspensión acuosa de Bentonita -arcilla amarillenta de adhesividad apropiada-.

Esa suspensión enfría el trépano y arrastra el material desmenuzado hacia la superficie.

Los pozos tienen generalmente una profundidad de 1000 a 5000m(y hasta de 8000m).. Antes se perforaba verticalmente pero ahora se trabaja en cualquier dirección usando barras articuladas.

Estos dispositivos permiten "dirigir" al trépano, sorteando obstáculos.

A medida que progresa la perforación se insertan caños de acero, adosados al terreno con cemento, para impedir desmoronamientos e infiltraciones de agua. En la proximidad del yacimiento escapan gases. Entonces se extreman las precauciones. En algunas oportunidades la gran presión de dichos gases origina la surgencia natural, espontánea y descontrolada, con riesgos de inflamación, se reduce convenientemente su volatilidad para que inflamen después de ser calentados. La temperatura de inflamación ha sido reglamentada y siempre será mayor de 40°C.
Después el petróleo fluye lentamente siendo conducido a depósitos. Cuando la presión natural disminuye el petróleo se bombea mecánicamente.

Petróleo refinamiento:

Después de ser extraído, el crudo se transporta a una refinería para separarlo en las fracciones que lo conforman. Como está compuesto por más de 1000 hidrocarburos diferentes no se intenta separar cada uno de ellos individualmente, sino que se le separa en varias grandes fracciones, cada una con propiedades y composición constantes.

Para hacer esto primero se pasa el crudo por la etapa de refinación primaria (o topping) en donde se le calienta a 350°C y se envía vaporizado a una torre de fraccionamiento(metálica, de 50 m de altura aunque varía)en cuyo interior hay numerosos “platos de burbujeo”(que son chapas, perforadas, montadas horizontalmente en la que en cada orificio tiene un pequeño tubo con capuchón) , de tal modo que cuando el crudo gaseoso va subiendo por dentro de la torre, este se va enfriando y los platos van reteniendo el líquido que se va condensando (como diferentes fracciones del petróleo se condensan a diferentes temperaturas hay platos que los separan a diferentes alturas conforme se va enfriando).

Las fracciones del petróleo resultantes reciben nombres genéricos y tienen características bien definidas (la cantidad de cada una en el crudo depende de varias cosas como la antigüedad de este o el tamaño d la torre de fraccionamiento etc).Estas fracciones del petróleo son:

• Los gases de refinería(que no se condensaron) se separan después en gas licuado(LP) y gas seco (metano y etano).

• Las gasolinas(o naftas) con una densidad de 0.75 g/cm3 se condensan a los 175°C.

• Las kerosinas con una densidad de 0.8 g/cm3 se condensan entre los 175 y 275°C.

• El gasóleo que es un poco más denso(y aceitoso);=0.9 g/cm3 , y se condensa entre los 275 y 325°C.

• El gasóleo pesado(o residuo) que no se vaporizó se le pueden dar usos tal cual o se puede volver a refinar al vacío(pero eso lo mencionaremos más adelante).

Gas Natural Definición:

El gas natural es un combustible que se obtiene de rocas porosas del interior de la corteza terrestre y se encuentra mezclado con el petróleo crudo cerca de los yacimientos. Como se trata de un gas, puede encontrarse sólo en yacimientos separados. La manera más común en que se encuentra este combustible es atrapado entre el petróleo y una capa rocosa impermeable. En condiciones de alta presión se mezcla o disuelve aceite crudo.

El gas natural arrastra desde los yacimientos componentes indeseables como son: el ácido sulfhidrico (H2S), bióxido de carbono (CO2) y agua en fase gaseosa, por lo que se dice que el gas que se recibe es un gas húmedo, amargo e hidratado; amargo por los componentes ácidos que contiene, húmedo por la presencia de hidrocarburos líquidos e hidratado por la presencia de agua que arrastra desde los yacimientos.

Existen diversas denominaciones que se le al gas natural y por lo general se asocia a los compuestos que forman parte de su composición. Por ejemplo cuando en el gas natural hay H2S a nivel por encima de 4 ppm por cada pie cúbico de gas se dice que es un gas “amargo” y cuando la composición desciende a menos de 4 ppm se dice que es un gas “dulce”.

Gas Natural Componentes:

No existe una composición o mezcla que se pueda tomar para generalizar la composición del gas natural. Cada gas tiene su propia composición, de hecho dos pozos de un mismo yacimiento puede tener una composición diferente entre si. También la composición del gas varia conforme el yacimiento va siendo explotado, es por eso que se deberá hacer un análisis periódico al gas que es extraído, para adecuar los equipos de explotación a la nueva composición y evitar problemas operacionales.

Cuando el gas natural es extraído de los yacimientos presenta impurezas las cuales hay que eliminar ya que pueden provocar daños al medio ambiente, corrosión en equipos o disminuir el valor comercial del gas. Normalmente se compone de hidrocarburos con muy bajo punto de ebullición. El Metano es el principal constituyente de este combustible, con un punto de ebullición de -154°C, el etano con un punto de ebullición de -89°C, puede estar presente en cantidades de hasta 10%; el propano cuyo punto de ebullición es de hasta -42°C, representa un 3%. El butano, pentano, hexano y octano también pueden estar presentes.

La composición de una mezcla de gas natural puede ser expresada tanto en fracción mol, fracción volumen o fracción peso de sus componentes, aunque también puede ser expresada en porciento mol, en porciento volumen o porciento peso.

Productos derivados del petróleo y gas natural

Propeno. Butano. Etileno. Propileno. Butadieno. Isoperno. Benceno. Toluen. Xilenos. Estireno. Naftenos. Acetona. Alcohol metílico. Alcohol etílico. Fenol. Alcohol isopropílico. Ácidos nafténicos. Acetato de etilo.

Nylon, polietileno y otros plásticos. Aspirina. Celofán. Cosméticos. Fungicidas. Anestésicos. Detergentes. Productos farmacéuticos. Cauchos. Fibras sintéticas. Perfumes. Herbicidas. Insecticidas. Sacarina. Combustibles. Lacas y pinturas.

Solventes y resinas. Productos para fotografía. Explosivos. Anticongelantes.

El Cracking: Llamado también desintegración térmica o pirólisis, consiste en fraccionar las grandes moléculas de los hidrocarburos de peso molecular elevado en otras de menor peso molecular empleando únicamente calor y presión.

El cracking catalítico: Consiste en adicionara el petróleo destilable un catalizador lo que permite disminuir la presión o la duración de la operación y orientar la descomposición para obtener productos más deseables. Estos métodos de cracking (craqueo) han aumentado a más del doble el rendimiento en gasolina del petróleo crudo.

La isomerización tiene gran importancia comercial. Consiste en la transformación de una molécula de cadena recta en otra ramificada y por este procedimiento se obtienen gasolinas de alta calidad (alto índice de octano u alto octanaje) para aviones y automóviles con motores de lata compresión.

Problemas ambientales en el uso del petróleo y el gas natural

Estos combustibles causan contaminación tanto al usarlos como al producirlos y transportarlos. Uno de los problemas más estudiados en la actualidad es el que surge de la inmensa cantidad de CO2 que estamos emitiendo a la atmósfera al quemar los combustibles fósiles. Como estudiamos con detalle, este gas tiene un importante efecto invernadero y se podría estar provocando un calentamiento global de todo el planeta con cambios en el clima que podrían ser catastróficos.

Otro impacto negativo asociado a la quema de petróleo y gas natural es la lluvia ácida, en este caso no tanto por la producción de óxidos de azufre, como en el caso del carbón, sino sobre todo por la producción de óxidos de nitrógeno. Los daños derivados de la producción y el transporte se producen sobre todo por los vertidos de petróleo, accidentales o no, y por el trabajo en las refinerías.

Reservas de Petróleo y de Gas Natural

Se puede encontrar petróleo y gas natural en todos los continentes distribuidos de forma muy irregular. Enormes campos petrolíferos que contienen alrededor de la mitad del petróleo mundial se encuentran en el Oriente Próximo. También existen grandes cantidades de petróleo en el Golfo de México, Mar del Norte y el Artico (tanto en Alaska como en Rusia).

Se piensa que debe haber notables reservas en las plataformas continentales, aunque por diversos problemas la mayoría de ellos no están todavía localizados y explotados. Es muy difícil estimar para cuantos años tenemos petróleo y gas natural. Es difícil hacer este cálculo porque depende de muchas variables desconocidas.

No sabemos cuantos depósitos nuevos se van a descubrir. Tampoco cual va a ser el ritmo de consumo, porque es probable que cuando vayan escaseando y sus precios suban se busque con más empeño otras fuentes alternativas de energía y su ritmo de consumo disminuya. Por esto las cifras que se suelen dar son muy poco fiables.

En 1970 había reservas conocidas de petróleo para unos 30 años (hasta el año 2000) y de gas natural para unos 40 años. En cambio en 1990 había suficientes depósitos localizados de petróleo para otros 40 años (hasta el 2030) y de gas natural para unos 60 años; es decir, en estos años se ha descubierto más de lo que se ha consumido. Por todo esto se puede decir que hay reservas para un tiempo comprendido entre varias decenas y unos 100 años.

Otro importante problema relacionado con el petróleo es que se consume mayoritariamente en regiones donde no se produce. Así entre Estados Unidos y Europa occidental se consume casi la mitad del petróleo mundial. Los países del Golfo Pérsico que sólo consumen el 4,5% mundial producen, en cambio, el 26%.

Esta diferencia se agravará en el futuro porque la mayor parte de las nuevas reservas se están descubriendo en los países menos consumidores. Así se calcula que Estados Unidos tiene reservas para unos 10 años u Europa para unos 13, mientras que los países del Golfo acumulan el 57% de las reservas conocidas.

Conclusión:

Tenemos que la vida seria muy diferente si no existiera el petróleo ni el gas natural, puesto que son unas fuentes de energías “casi gratuitas” , es imposible imaginar el mundo sin plástico, si fósforos, sin automóviles etcétera, estas fuentes de energía hay que cuidarlas y aprovecharlas al máximo nunca desperdiciarlas; El petróleo y derivados forma parte de la naturaleza que se ofrece al hombre para ser transformada en su beneficio y la petroquímica es un gran invento del ser humano, por el cual éste pone la naturaleza a su servicio. Un invento que a cada paso marca una huella de bienestar y progreso.