25 abr 2007

Concepto, Composición, Origen y Clasificación

EL PETRÓLEO

Es un compuesto químico complejo en el que coexisten partes sólidas, líquidas y gaseosas. Lo forman, por una parte, unos compuestos denominados hidrocarburos, formados por átomos de carbono e hidrógeno y, por otra, pequeñas proporciones de nitrógeno, azufre, oxígeno y algunos metales. Se presenta de forma natural en depósitos de roca sedimentaria Y solo en los lugares en los que hubo mar.

Su color es variable, entre el ámbar y el negro y el significado etimológico de la palabra petróleo es aceite de piedra, por tener la textura de un aceite y encontrarse en yacimientos de roca sedimentaria.

Es un recurso natural no renovable, y actualmente también es la principal fuente de energía en los países desarrollados. El petróleo líquido puede presentarse asociado a capas de gas natural, en yacimientos que han estado enterrados durante millones de años, cubiertos por los estratos superiores de la corteza terrestre.

Composición

El petróleo está formado por hidrocarburos, que son compuestos de hidrógeno y carbono, en su mayoría parafinas, naftenos y aromáticos. Junto con cantidades variables de derivados hidrocarbonados de azufre, oxígeno y nitrógeno. Cantidades variables de gas disuelto y pequeñas proporciones de componentes metálicos. También puede contener, sales y agua en emulsión o libre. Sus componentes útiles se obtienen por destilación en las refinerías de petróleo. Los componentes no deseados: azufre, oxígeno, nitrógeno, metales, agua, sales, etc., se eliminan mediante procesos físico-químicos.
La composición elemental del petróleo normalmente está comprendida dentro de los siguientes intervalos:

Elemento
Peso

-Carbón
84 - 87

-Hidrógeno
11 - 14

-Azufre
0 - 2

-Nitrógeno
0.2

Ese hidrocarburo puede estar en estado líquido o en estado gaseoso. En el primer caso es un aceite al que también se le dice crudo. En el segundo se le conoce como gas natural.

ORIGEN
Factores para su formación:

-Ausencia de aire
-Restos de plantas y animales (sobre todo, plancton marino)
-Gran presión de las capas de tierra
-Altas temperaturas
-Acción de bacterias

Los restos de animales y plantas, cubiertos por arcilla y tierra durante muchos millones de años; sometidos por tanto a grandes presiones y altas temperaturas; junto con la acción de bacterias anaerobias (es decir, que viven en ausencia de aire) provocan su formación. El hecho de que su origen sea muy diverso, dependiendo de la combinación de los factores anteriormente citados, provoca que su presencia sea también muy variada: líquido, dentro de rocas porosas y entre los huecos de las piedras; volátil, es decir, un líquido que se vuelve gas al contacto con el aire; semisólido, con textura de ceras. En cualquier caso, el petróleo, de por sí, es un líquido y se encuentra mezclado con gases y con agua.

Esa teoría enseña que el petróleo es el resultado de un complejo proceso físico-químico en el interior de la tierra, en el que, debido a la presión y las altas temperaturas, se produce la descomposición de enormes cantidades de materia orgánica que se convierten en aceite y gas.
Esa materia orgánica está compuesta fundamentalmente por el fitoplancton y el zooplancton marinos, al igual que por materia vegetal y animal, todo lo cual se depositó en el pasado en el fondo de los grandes lagos y en el lecho de los mares.

Junto a esa materia orgánica se depositaron mantos sucesivos de arenas, arcillas, limo y otros sedimentos que arrastran los ríos y el viento, todo lo cual conformó lo que geológicamente se conoce como rocas o mantos sedimentarios, es decir, formaciones hechas de sedimentos.

Entre esos mantos sedimentarios es donde se llevó a cabo el fenómeno natural que dio lugar a la creación del petróleo y el gas natural.

Clasificación

El Petróleo es clasificado en liviano, mediano, pesado y extrapesado, de acuerdo a su medición de gravedad API.
1. Crudo liviano: es definido como el que tiene gravedades API mayores a 31.1 °API
2. Crudo mediano: es aquel que tiene gravedades API entre 22.3 y 31.1 °API.
3. Crudo Pesado: es definido como aquel que tiene gravedades API entre 10 y 22.3 °API.
4. Crudos extrapesados: son aquellos que tienen gravedades API menores a 10 ° API. a estos crudos también se les denomina bitumenes.

¿Cómo explorarlo o detectarlo?

¿Cómo explorarlo o detectarlo?
La ciencia de la exploración consiste básicamente en identificar y localizar esos lugares, lo cual se basa en investigaciones de tipo geológico.
Uno de los primeros pasos en la búsqueda del petróleo es la obtención de fotografías o imágenes por satélite, avión o radar de una superficie determinada. Esto permite elaborar mapas geológicos en los que se identifican características de un área determinada, tales como vegetación, topografía, corrientes de agua, tipo de roca, fallas geológicas, anomalías térmicas...
Esta información da una idea de aquellas zonas que tienen condiciones propicias para la presencia de mantos sedimentarios en el subsuelo.
También se utilizan sistemas magnéticos y gravimétricos desde aviones provistos de magnetómetros y gravímetros, con lo cual se recoge información que permite diferenciar los tipos de roca del subsuelo.
Asimismo los geólogos inspeccionan personalmente el área seleccionada y toman muestras de las rocas de la superficie para su análisis. En este trabajo de campo también utilizan aparatos gravimétricos de superficie que permiten medir la densidad de las rocas que hay en el subsuelo.
Con estos estudios se tiene una primera aproximación de la capacidad de generación de hidrocarburos y de la calidad de rocas almacenadoras que pueda haber en un lugar.
Pero el paso más importante en la exploración es la sísmica. Es lo que permite conocer con mayor exactitud la presencia de trampas (zonas en las cual no puede salir el petróleo, quedando almacenado) en el subsuelo.
Métodos Más Comunes de Exploración
- Método geológico: El primer objetivo es encontrar una roca que se haya formado en un medio propicio para la existencia del petróleo, es decir, suficientemente porosa y con la estructura geológica de estratos adecuada para que puedan existir bolsas de petróleo. Hay que buscar, luego, una cuenca sedimentaria que pueda poseer materia orgánica enterrada hace más de diez millones de años. Para todo ello, se realizan estudios geológicos de la superficie, se recogen muestras de terreno, se inspecciona con Rayos X, se perfora para estudiar los estratos y, finalmente, con todos esos datos se realiza la carta geológica de la región que se estudia. Tras nuevos estudios “sobre el terreno” que determinan si hay rocas petrolíferas alcanzables mediante prospección, la profundidad a la que habría que perforar, etc., se puede llegar ya a la conclusión de si merece la pena o no realizar un pozo-testigo o pozo de exploración. De hecho, únicamente en uno de cada diez pozos exploratorios se llega a descubrir petróleo y sólo dos de cada cien dan resultados que permiten su explotación de forma rentable.

- Método geofísico: Cuando el terreno no presenta una estructura igual en su superficie que en el subsuelo (por ejemplo, en desiertos, en selvas o en zonas pantanosas), los métodos geológicos de estudio de la superficie no resultan útiles, por lo cual hay que emplear la Geofísica, ciencia que estudia las características del subsuelo sin tener en cuenta las de la superficie.

Extracción

Extracción
La extracción, producción o explotación del petróleo se hace de acuerdo con las características propias de cada yacimiento.
Para poner un pozo a producir se baja una especie de cañón y se perfora la tubería de revestimiento a la altura de las formaciones donde se encuentra el yacimiento. El petróleo fluye por esos orificios hacia el pozo y se extrae mediante una tubería de menor diámetro, conocida como "tubing" o "tubería de producción".
Si el yacimiento tiene energía propia, generada por la presión subterránea y por los elementos que acompañan al petróleo (por ejemplo gas y agua), éste saldrá por sí solo. En este caso se instala en la cabeza del pozo un equipo llamado "árbol de navidad", que consta de un conjunto de válvulas para regular el paso del petróleo.
Si no existe esa presión, se emplean otros métodos de extracción. El más común ha sido el "balancín" o "machín", el cual, mediante un permanente balanceo, acciona una bomba en el fondo del pozo que succiona el petróleo hacia la superficie.
El petróleo extraído generalmente viene acompañado de sedimentos, agua y gas natural, por lo que deben construirse previamente las facilidades de producción, separación y almacenamiento.
Una vez separado de esos elementos, el petróleo se envía a los tanques de almacenamiento y a los oleoductos que lo transportarán hacia las refinerías o hacia los puertos de exportación.
Métodos de Extracción
- Método de rotación: Consiste en un sistema de tubos acoplados unos a continuación de otros que, impulsados por un motor, van girando y perforando hacia abajo. En el extremo se halla una broca o trépano con dientes que rompen la roca, cuchillas que la separan y diamantes que la perforan, dependiendo del tipo de terreno. Además, existe un sistema de polea móvil del que se suspende el conjunto de los tubos que impide que todo el peso de los tubos; los pozos tienen profundidades de miles de metros; recaiga sobre la broca.

- Método del encamisado: Para evitar que las paredes del pozo se derrumben durante la perforación y, al mismo tiempo, la estructura de los estratos del subsuelo permanezca inalterada, según se va perforando el pozo, éste va siendo recubierto mediante unas paredes o camisas de acero de un grosor de entre 6 y 12 milímetros.
Estos pozos petroleros tienen grandes probabilidades de presentar dificultades para ser extraídos de las profundidades terrestres. Aún no existen los avances suficientes como para extraer el total de petróleo deseado. De hecho se calcula que en casa pozo solo se consigue extrae de forma efectiva alrededor del 50% del total de contenido del yacimiento.

Refinación

Refinación del Petroleo

El petróleo finalmente llega a las refinerías en su estado natural para su procesamiento. Aquí prácticamente lo que se hace es cocinarlo. Por tal razón es que al petróleo también se le denomina "crudo".

Una refinería es un enorme complejo donde ese petróleo crudo se somete en primer lugar a un proceso de destilación o separación física y luego a procesos químicos que permiten extraerle buena parte de la gran variedad de componentes que contiene.

El petróleo tiene una gran variedad de compuestos, al punto que de él se pueden obtener por encima de los 2.000 productos. El petróleo se puede igualmente clasificar en cuatro categorías: parafínico, nafténico, asfáltico o mixto y aromático.

Los productos que se sacan del proceso de refinación se llaman derivados y los hay de dos tipos: los combustibles, como la gasolina, ACPM, etc.; y los petroquímicos, tales como polietileno, benceno, etc.

Las refinerías son muy distintas unas de otras, según las tecnologías y los esquemas de proceso que se utilicen, así como su capacidad. Las hay para procesar petróleos suaves, petróleos pesados o mezclas de ambos. Por consiguiente, los productos que se obtienen varían de una a otra. La refinación se cumple en varias etapas. Es por esto que una refinería tiene numerosas torres, unidades, equipos y tuberías. Es algo así como una ciudad de plantas de proceso.

En términos sencillos, el funcionamiento de una refinería de este tipo se cumple de la siguiente manera:

El primer paso de la refinación del petróleo crudo se cumple en las torres de "destilación primaria" o "destilación atmosférica".En su interior, estas torres operan a una presión cercana a la atmosférica y están divididas en numerosos compartimientos a los que se denominan "bandejas" o "platos". Cada bandeja tiene una temperatura diferente y cumple la función de fraccionar los componentes del petróleo.El crudo llega a estas torres después de pasar por un horno, donde se "cocina" a temperaturas de hasta 400 grados centígrados que lo convierten en vapor. Esos vapores entran por la parte inferior de la torre de destilación y ascienden por entre las bandejas. A medida que suben pierden calor y se enfrían.

Cuando cada componente vaporizado encuentra su propia temperatura, se condensa y se deposita en su respectiva bandeja, a la cual están conectados ductos por los que se recogen las distintas corrientes que se separaron en esta etapa. Al fondo de la torre cae el "crudo reducido", es decir, aquel que no alcanzó a evaporarse en esta primera etapa.

Se cumple así el primer paso de la refinación. De abajo hacia arriba se han obtenido, en su orden: gasóleos, acpm, queroseno, turbosina, nafta y gases ricos en butano y propano. Algunos de estos, como la turbosina, queroseno y acpm, son productos ya finales. Las demás corrientes se envían a otras torres y unidades para someterlas a nuevos procesos, al final de los cuales se obtendrán los demás derivados del petróleo. Así, por ejemplo, la torre de "destilación al vacío" recibe el crudo reducido de la primera etapa y saca gasóleos pesados, bases parafínicas y residuos.

La Unidad de Craqueo Catalítico o Cracking recibe gasóleos y crudos reducidos para producir fundamentalmente gasolina y gas propano.

Las unidades de Recuperación de Vapores reciben los gases ricos de las demás plantas y sacan gas combustible, gas propano, propileno y butanos.

La planta de mezclas es en últimas la que recibe las distintas corrientes de naftas para obtener la gasolina motor, extra y corriente.

La unidad de aromáticos produce a partir de la nafta: tolueno, xilenos, benceno, ciclohexano y otros petroquímicos.

La de Parafinas recibe destilados parafínicos y nafténicos para sacar parafinas y bases lubricantes.

De todo este proceso también se obtienen azufre y combustóleo. El combustóleo es lo último que sale del petróleo. Es algo así como el fondo del barril.

En resumen, el principal producto que sale de la refinación del petróleo es la gasolina motor. El volumen de gasolina que cada refinería obtiene es el resultado del esquema que utilice. En promedio, por cada barril de petróleo que entra a una refinería se obtiene 40 y 50 por ciento de gasolina.
El gas natural rico en gases petroquímicos también se puede procesar en las refinerías para obtener diversos productos de uso en la industria petroquímica.

Destilación, Craqueo y Coking

Destilación
La destilación es la operación fundamental para el refino del petróleo. Su objetivo es conseguir, mediante calor, separar los diversos componentes del crudo. Cuando el crudo llega a la refinería es sometido a un proceso denominado “destilación fraccionada”. En éste, el petróleo calentado es alimentado a una columna, llamada también torre de fraccionamiento o destilación.

El petróleo pasa primero por un calentador que alcanza una temperatura de 370ºC y posteriormente es introducido en una torre, donde comienza a circular y a evaporarse. De esta forma se separan los productos ligeros y los residuos.
Craqueo
Es un proceso químico en el cual se logran quebrar las moléculas, obteniendo así moléculas más sencillas. En el tratado del petróleo es un proceso muy utilizado y ampliamente perfeccionado en el cual se emplea un catalizador (craqueo catalítico) cuya función principal es separar el carbón que viene con el petróleo y quemarlo para eliminarlo durante el proceso de refinación.
Mejoramiento o "Coking"
En pocas palabras, el hidrocarburo es una cadena de átomos de carbón e hidrógeno. Cuando hay muchas cadenas largas, el hidrocarburo es más pesado. El asfalto, por ejemplo, tiene cadenas larguísimas, mientras que la gasolina no. Como la gasolina es mejor negocio, se diseñaron varias técnicas para "mejorar" el crudo, rompiendo cadenas y eliminando carbón del hidrocarburo. El carbón que se elimina se llama "coke", y por eso hay varias técnicas de mejoramiento de crudos que incluyen en su nombre el término de "coking".

Derivados: Función

Derivados del Petróleo, Función

Los siguientes son los diferentes productos derivados del petróleo y su utilización:

· Gasolina motor corriente y extra. Para consumo en los vehículos automotores de combustión interna, entre otros usos.

· Gasolina de aviación. Para uso en aviones con motores de combustión interna.

· ACPM o Diesel. De uso común en camiones y buses.

· Queroseno. Se utiliza en estufas domésticas y en equipos industriales. Es el que comúnmente se llama "petróleo".


· Gas propano o GLP. Se utiliza como combustible doméstico e industrial.

· Combustóleo o Fuel Oil. Es un combustible pesado para hornos y calderas industriales.

· Disolventes alifáticos. Sirven para la extracción de aceites, pinturas, pegantes y adhesivos; para la producción de thinner, gas para quemadores industriales, elaboración de tintas, formulación y fabricación de productos agrícolas, de caucho, ceras y betunes, y para limpieza en general.


· Asfaltos. Se utilizan para la producción de asfalto y como material sellante en la industria de la construcción.

· Bases lubricantes. Es la materia prima para la producción de los aceites lubricantes.

· Ceras parafínicas. Es la materia prima para la producción de velas y similares, ceras para pisos, fósforos, papel parafinado, vaselinas, etc.

· Polietileno. Materia prima para la industria del plástico en general

· Tolueno. Se usa como disolvente en la fabricación de pinturas, resinas, adhesivos, pegantes, thinner y tintas, y como materia prima del benceno.

· Xilenos mezclados. Se utilizan en la industria de pinturas, de insecticidas y de thinner.

· Alquilbenceno. Se usa en la industria de todo tipo de detergentes, para elaborar plaguicidas, ácidos sulfónicos y en la industria de curtientes.

El azufre que sale de las refinerías sirve para la vulcanización del caucho, fabricación de algunos tipos de acero y preparación de ácido sulfúrico, entre otros usos. En Colombia, de otro lado, se extrae un petróleo pesado que se llama Crudo Castilla, el cual se utiliza para la producción de asfaltos y/o para mejoramiento directo de carreteras, así como para consumos en hornos y calderas.

Producción

Producción del Petróleo
La Organización de Países Exportadores de Petróleo (OPEP) fue creada en 1960, con sede en Viena. Nació de unas reuniones en Bagdad entre los países árabes productores y exportadores más Venezuela para agruparse y, de este modo, establecer una política común a la hora de fijar un precio y unas cuotas de producción para el petróleo, aunque recientemente haya perdido la fuerza que tenía en los años de la gran crisis surgida del conflicto en Oriente Medio en 1974.
La distribución de la producción de crudo y de su consumo por áreas geográficas, es la siguiente:
Zona
Producción % s/total
Consumo % s/total

Oriente Medio
29,6
28,8
Europa Y Euroasia
22,1
30,1
América del Norte
18,2
25,9
África
10,8
5,9
Asia Pacífico
10,2
3,3
Sur y Centro América
9,2
6,0

Importancia y Ventajas

Importancia del Petróleo en la Economía
Desde el último tercio del siglo XIX, el petróleo es la energía primaria más importante del mundo. Prácticamente todas las actividades económicas, en todo el mundo, se sustentan en el petróleo como fuente energética, representando alrededor del 40% de las necesidades energéticas mundiales.
El petróleo es un aceite mineral inflamable. Es un recurso natural no renovable, por lo que existe la posibilidad del agotamiento de las reservas en el futuro. Según unos estudios basados en el análisis de la producción y las reservas, se estima que las reservas durarían unos 40 años, si se mantiene el ritmo de extracción actual. De todas formas, se piensa que aún hay una gran cantidad de yacimientos por descubrir, que puede, incluso, superar a los ya localizados.

Ventajas que Ofrece el Petróleo

- ABUNDANCIA: Es una fuente abundante (aunque limitada, como se ha señalado anteriormente), y su producción está bastante diversificada: alrededor de 50 países producen más de un millón de toneladas al año, y unos 25 países producen más de diez millones de toneladas.
BAJO COSTE: El coste de extracción es relativamente bajo, situándose alrededor de los seis o siete dólares el barril.
- FÁCIL DE TRANSPORTAR: El transporte del petróleo es relativamente fácil, aunque con frecuencia se infravaloran las consecuencias del impacto medioambiental que este transporte implica.

Reservas Mundiales

Reservas Mundiales

Finales de 2003, las reservas mundiales probadas de petróleo ascendían a 157.000 millones de toneladas, equivalentes a 1,15 billones de barriles.

Por países, El 77% de esas reservas se encuentran en los 11 países pertenecientes a la Organización de Países Productores de Petróleo (OPEP), entre Arabia Saudí, Argelia, Emiratos Árabes Unidos, Indonesia, Irak, Irán, Kuwait, Libia, Nigeria, Qatar y Venezuela.

Paises y su porcentaje sobre el total de reservas mundiales
-Arabia Saudita: 22,9
-Irán: 11,4
-Irak: 10
-Emiratos Árabes Unidos: 8,5
-Kuwait: 8,4
-Venezuela. 6,8
-Rusia: 6
-Libia: 3,1
-Estados Unidos: 2,7
-China: 2,1
-México: 1,4

Mercados Petroleros

¿Cuáles son los mercados petroleros?
Existen dos mercados petroleros de gran influencia:
1. la OPEP: mercado por el cual se rigen todos los países pertenecientes a la organización; el cual fija unos costos del crudo.
2. El Brent: es el mercado por el cual se rigen los países europeos. En él se definen precios del crudo también, pero con cierta dependencia del manejo de los precios estimados en la OPEP.
3. El Texas oil: es otro mercado que regula los precios y producción del crudo pero a menor escala y que opera en Norteamérica principalmente.

Alternativas Energéticas

Alternativas Energéticas Exixtentes

Como sustancias alternativas a los combustiblesderivados del petróleo se encuentran el biodiésel, aceite combustible con características comparables al diésel que se extrae principalmente de las semillas oleaginosas de diferentes plantas y el bioetanol, alcohol procedente de restos vegetales, que se puede utilizar mezclándolo con otros combustibles o para la fabricación de éteres, que son bases para fabricar combustibles más ecológicos.