PetróleoPetróleo

Javier Garza Niño

Generalidades• El petróleo es un recurso energético

fósil no renovable.• Etimológicamente, petróleo significa

aceite (oleum) de piedra (petro).• Es un líquido oleoso, de color oscuro,

olor fuerte que flota en el agua.• Se encuentra generalmente en el

subsuelo.• Su principal uso es como fuente de

energía.• Se denomina petróleo crudo,

simplemente crudo u oro negro.

¿Para qué usamos el Petróleo? • Obtención de Energía

(Gasolina)• Lubricantes• Asfalto• Productos Plásticos• Prendas de Vestir• Betún• Calefacción Doméstica o

Industrial• Insectiicidas• Fungicidas• Abonos (urres)• Productos Químicos

La verdad es otra...

• El petróleo es la principal fuente de energía en todos los países.

• Y no viene cubierto de mangueras como en las gasolineras, es un poco más complejo.

• A continuación, vamos a ver los métodos de verlo así: en nuestras manos.

Algo de Historia• Desde la Prehistoria se conocieron

depósitos superficiales de petróleo.• En la Biblia también se menciona

como Betún o alquitrán (Génesis Cap. 6,14;11,3;14,10).

• En un comienzo se uso para el calafateado de barcos y fabricación de antorchas (iluminación).

• Durante el Renacimiento se utilizaba para obtener lubricantes y productos medicinales.

• La verdadera explotación del petróleo comenzó en el siglo XIX.

Causas de la explotación de petróleo

• Los cambios sociales que provocó la Revolución Industrial.

• La invención del automóvil.• Las necesidades energéticas del la I

Guerra Mundial.

Origen del petróleo• Existen varias teorías para explicar

el origen del petróleo.• Las más conocidas son la Hipótesis orgánica de Engler, la Hipótesis inorgánica de Mendeleev y la Hipótesis inorgánica de Thomas Gold.

Hipótesis orgánica de Engler (1911)

• Sugiere que el petróleo se formó tras sucesivas transformaciones que sufrieron los restos de animales y plantas a grandes profundidades de la tierra o del mar, hace millones de años por efecto de las bacterias anaeróbicas, altas presiones y temperaturas.

Hipótesis Inorgánica de Mendeleev • El petróleo se habría originado por

la acción del agua sobre carburos metálicos produciendo metano (CH4) y acetileno (C2H2).

• Los demás componentes se habrían generado por reacciones químicas posteriores.

• Esta teoría no justifica la presencia de restos fósiles en los yacimientos de petróleo.

Hipótesis Inorgánica de Thomas Gold (1986)

• Sugiere que el gas metano (CH4) que suele encontrarse en los yacimientos de petróleo, pudo haberse generado a partir de los meteoritos que cayeron durante la formación de la Tierra hace millones de años.

Composición química del petróleo

• El petróleo es una mezcla de hidrocarburos.

• Los hidrocarburos son compuestos orgánicos formados sólo por átomos de carbono e hidrógeno.

• La composición elemental del petróleo normalmente esta comprendida dentro de los siguientes intervalos

0,2 Nitrógeno

0 – 2 Azufre

11 – 14 Hidrógeno

84 – 87 Carbono

% en masaElementos

Propiedades del petróleo• Estado físico: Líquido • Color: Varía desde el amarillo pardo hasta

el negro. • Solubilidad: Insoluble en agua • Densidad: 0,75 y 0,95 g/mL, por lo tanto, es

menos denso que el agua (densidad 1 g/mL).• En los yacimientos, esta sustancia puede estar

en estado líquido o gaseoso.• En el primer caso, es un aceite y se le llama

“crudo” o “petróleo crudo”.• En el segundo se le conoce como “gas natural”.

Tipos de petróleo• Petróleos del tipo parafínicos:

Son de color claro, fluidos y de baja densidad (0,75 a 0,85 g/mL). De éstos se extrae gran cantidad de gasolina, queroseno y aceites lubricantes.

• Petróleos del tipo asfáltico: Son negros, viscosos y de elevada densidad (0,95 g/mL). De éstos se extrae poca gasolina y aceite combustible (fuel oil). Queda residuo asfáltico.

• Petróleos de base mixta: Tienen características y rendimientos entre las otras dos categorías. Dejan residuo,

asfalto y materias similares

Incoloros

Fáciles de solidificar

Fáciles de evaporar

EspesosMenos pesados que

el agua

ViscososMuy fluidos

Petróleos pesados

Petróleos livianos

Hidrocarburos• Los hidrocarburos se clasifican tomando en cuenta

la forma de la estructura carbonada (el esqueleto de la molécula) y los enlaces simples, dobles o triples que unen a los átomos de carbono. Por consiguiente, hay que distinguir 3 grupos de hidrocarburos: acíclicos o alifáticos, cíclicos y aromáticos.

Hidrocarburos• El hidrocarburo más pequeño que se conoce es el

metano, que se encuentra en forma gaseosa a la temperatura ambiente y cuyas moléculas están constituidas por 5 átomos, 1 de carbono y 4 de hidrógeno (CH4).

CH2 = CH2

Alceno

CH ≡ CH

Alcino

Alcanos

Benceno

Aromáticos

Refinación del petróleo• El petróleo se extrae de las profundidades de

la tierra o del mar mediante perforaciones profundas.

• Una vez que el crudo es extraído, se transfiere a depósitos donde se separa el agua, residuos sólidos y además el gas natural que contiene principalmente metano (80%), etano (10%) y propano más butano (10%). Luego, se transporta hacia las refinerías en camiones, trenes, barcos o a través de oleoductos.

Bombeo Mecánico• Sistema

convencional por el cual asciende el petróleo del subsuelo a la superficie por acción de la diferencia de presiones ejercido por las válvulas que hacen parte de la bomba.

LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL

• Métodos por los cuales se extrae el petróleo del yacimiento a la superficie mediante el uso de una fuente externa de energía.

El concepto es el de un pitillo, que acciona una bomba para que esta

succioneel fluido y lo ascienda hasta la

superficie.

• En las refinerías se efectúan las separaciones en inmensas torres de fraccionamiento, sometiéndolo a destilación fraccionada conocida como proceso de Topping o destilación primaria. El fundamento de estas separaciones es la diferencia en el punto de ebullición de los componentes en una mezcla líquida.

• Casi el total del petróleo que se procesa en las refinerías se destina a ser usado como combustible, es decir, se quema. Entre los combustibles más importantes para la sociedad actual se encuentran la gasolina y el diesel.

Derivados del Petróleo

La gasolina no refinada• Es una mezcla formada por hidrocarburos que tienen

entre 5 y 12 átomos de carbono.• Su cantidad depende si el petróleo es asfáltico o

parafínico.• Es insuficiente para satisfacer el elevado consumo.• Sólo alcanza a tener un índice de octano entre 40 y

60, demasiado bajo para ser usado en motores modernos de combustión interna.

• Frente a estos problemas, los científicos e ingenieros han desarrollado una serie de procesos para producir más y mejores gasolinas a partir de otras fracciones de petróleo destilado. Algunos son:

Cracking• Es la ruptura por medio de la

temperatura de las largas cadenas moleculares que forman los hidrocarburos en otras de menor longitud.

Polimerización• Es la combinación de las moléculas de

hidrocarburos entre sí, para formar cadenas más largas.

Isomerización• Consiste en la obtención de hidrocarburos

ramificados a partir de hidrocarburos lineales.

Índice de octano de una gasolina

• Es una medida de su capacidad antidetonante.• Las gasolinas que tienen un alto índice de octano

producen una combustión más suave y efectiva.• El índice de octano de una gasolina se obtiene por

comparación del poder detonante de la misma con el de una mezcla de isooctano y heptano.

• Al isooctano se le asigna un poder antidetonante de 100 y al heptano de 0. Una gasolina de 97 octanos se comporta, en cuanto a su capacidad antidetonante, como una mezcla que contiene el 97% de isooctano y el 3% de heptano.

Gasolina Comercial• Es una mezcla de gasolina natural con diferentes

porcentajes de gasolina obtenida mediante los procesos mencionados. Para mejorar el octanaje de estas mezclas se agregan compuestos llamados antidetonantes como es el tetraetilplomo (TEP), ampliamente utilizado en los años 70 y 80, pero su elevada toxicidad fue reemplazado por el di-terbutil éter.

• Basta agregar una pequeña cantidad de TEP para elevar el índice de octano en 20 unidades.

• De ahí proviene la nominación de gasolinas con plomo y sin plomo.

Tetraetílplomo

(gasolina con plomo)

Di-t-butil éter

(gasolina sin plomo)

El convertidor catalítico• El hecho de que una gasolina no

contenga plomo, no significa que no sea contaminante. El smog producido en el ambiente proviene principalmente de hidrocarburos no quemados, del monóxido de carbono CO y de los óxidos de nitrógeno NOx. Para reducir la emisión de estos gases, se han incorporado a los automóviles, los convertidores catalíticos cuya misión es transformar estos gases contaminantes en otros gases menos contaminantes entre los cuales están el CO2, H2O y N2.

Combustible diesel• Se obtiene de la fracción destilada del petróleo

denominada gasóleo (15 a 18 átomos de carbono).• El combustible diesel es más pesado y aceitoso, de

hecho, a veces se le denomina aceite diesel.• Se evapora más lentamente y su punto de

ebullición es más alto, incluso supera al del agua.• El petróleo diesel tiene un mejor rendimiento en

Km/L en los motores que la gasolina. • Resulta más económico porque requiere menos

refinación.

Índice de Cetano• Es una medida de la tendencia del diesel a

inflamarse espontáneamente y por lo tanto, del grado de eficiencia de la combustión.

• Este índice cetano está referido a una mezcla de n-hexadecano, llamado también cetano (valor =100) y α-metil naftaleno (valor = 0).

• El índice cetano del diesel varía entre 45 y 55, lo que asegura una buena combustión y baja contaminación ambiental.

La Industria Petroquímica

• Los compuestos químicos que se obtienen del petróleo se llaman productos petroquímicos.

• Aplicando los conocimientos de la química utiliza el petróleo y el gas natural como materia prima para la obtención de muchos productos de uso común, como anestésicos (cloroformo), solventes (benceno), polímeros (PVC), refrigerantes (cloruro de metilo), productos farmacéuticos (aspirina), fibras textiles (nylon), explosivos (TNT) y muchos otros.

El petróleo en el mundo • El petróleo no se encuentra distribuido

homogéneamente en el mundo. El Medio Oriente contiene más del 60% de las reservas mundiales.

• La producción promedio diaria a nivel mundial de petróleo, se encuentra expresada como MBPD (miles de barriles de petróleo diesel).

Petróleo en Chile• Chile no posee yacimientos suficientes para cubrir

las necesidades energéticas del país. Sólo es capaz de hacerlo en un 20%,para ello debe comprar crudo en el mercado internacional, principalmente desde países de la región como Venezuela.

• La empresa encargada de la adquisición, refinación, venta y transporte de productos derivados, como son los combustibles y los productos petroquímicos para la fabricación de plásticos es la ENAP (empresa nacional del petróleo).

ORGANIZACIÓN DE PAÍSES EXPORTADORES DE PETRÓLEO

(OPEP)• Es una organización económica internacional• Sus fines son la unificación y coordinación de las políticas

petroleras de los países miembros, con la defensa de sus intereses como naciones productoras.Fue fundada en Bagdad (1960) con la iniciativa de Venezuela. Incialmente integrada por cinco países (Arabia Saudí, Iraq, Irán, Kuwait y Venezuela), ampliándose posteriormente con seis miembros más: Qatar, Indonesia, Libia, Emiratos Árabes Unidos, Argelia y Nigeria. Fueron miembros Ecuador y Gabón.

• Fue creada como respuesta a la bajada del precio oficial del petróleo, acordado unilateralmente por las grandes compañías distribuidoras en agosto de 1960.Otros países importantes en su producción de petróleo no son integrantes de la OPEP como Canada, México, Noruega, Estados Unidos, Rusia y Omán.

Miembros de la OPEP• Irán (1960)

Iraq (1960)Kuwait (1960)Arabia Saudí (1960)Venezuela (1960)Qatar (1961)Indonesia (1962)Libia (1962)Abu Dhabi (1967)- Emiratos Árabes Unidos (1974)Argelia (1969)Nigeria (1971)Ecuador (1973-1992)Gabón (1975-1995)

Petróleo y medio ambiente

El uso del petróleo no solo produce:• Contaminación del aire• Contaminación del agua, debido a derrames de

crudo en el mar (mareas negras).• Provoca el deterioro de la flora y fauna de los

ecosistemas marinos.

Alternativas al petróleo• Existen 3 razones para pensar en

reemplazar el uso del petróleo como fuente energética:

b) Es un recurso no renovable.c) Su quema produce contaminación.d) Cuando se termine no dispondremos de

los productos derivados de la petroquímica.

Medidas de conservación de la energía

• El recorte, que es prescindir del uso de energía.

• La reforma, el cambio de hábitos de vida y la producción de bienes y servicios.

• La conciencia ambiental que propone el uso racional y eficiente del recurso y la necesidad buscar energías alternativas.

Energías alternativas• Energía solar• Energía eólica (viento)• Biomasa. Se produce a partir de productos

vegetales.• Biogás. Se produce a partir de la

descomposición de la materia orgánica.• Hidrógeno• Metanol