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  • 1. Este documento es de distribución gratuita y llega gracias a“Ciencia Matemática” www.cienciamatematica.com El mayor portal de recursos educativos a tu servicio!
  • 2. www.cienciamatematica.com EL PETRÓLEO.CONTENIDOS. 1.- Naturaleza y composición del petróleo. 2.- Obtención del petróleo. 3.- Petroquímica. 3.1. Destilación. Productos que se obtienen. 3.2. Cracking. 4.- Aplicaciones materiales y energéticas del petróleo. 5.- Impacto medioambiental. 6.- Aspectos socioeconómicos.NATURALEZA Y COMPOSICIÓN DEL PETRÓLEO.Naturaleza. El petróleo es un líquido de origen natural. Está formado de una serie decompuestos orgánicos que se descompusieron anaeróbicamente por la acción depresiones y temperaturas elevadas. Se localiza bajo la corteza terrestre. Se encuentra generalmente en los anticlinales, lejos de la superficie, entre lossedimentos procedentes entre el silúrico inferior y el holoceno. Se formó gracias a la descomposición de organismos marinos. Estos pequeñosorganismos generaron, junto con las arenas finas y los limos que cayeron a las cuencasmarinas, la formación del petróleo. Este fue un proceso muy lento que comenzó hacemillones de años. Estos sedimentos formados fueron aumentando de densidad y de peso,por lo que se hundieron en la cuenca marina lo que provocó un aumento de presión en losmateriales situados en el fondo; también se produjo un aumento considerable detemperatura. Durante este proceso el cieno y la arena se endurecieron; los carbonatosprecipitados y los restos de caparazones se convirtieron en caliza, y los organismos másblandos son los que se convirtieron en petróleo. Una vez formado fluyó hacia arriba,debido a su menor densidad hasta encontrar una capa impermeable donde quedóatrapado formando un depósito. El petróleo puede encontrarse impregnando las mismas rocas madres en que se haformado. Pero de ordinario ha emigrado, debido a las grandes presiones, a ciertas rocasporosas (areniscas, margas y cretas) llamadas rocas almacenes, las cuales llevan encimaotras rocas impermeables, rocas de cobertura, que impiden nuevas emigraciones delpetróleo. En las rocas almacenes el petróleo está siempre acompañado de aguas saladas yde gases. Si la roca está plegada el petróleo ocupa las anticlinales y el agua lossinclinales. Su densidad es variable (0,8 a 0,95), por lo que flota sobre el agua salada, loque impide su dispersión hacia el fondo. El gas se sitúa en la parte alta del anticlinal. El90% del petróleo aparece en areniscas y carbonatos en proporciones similares. Lapresión del gas natural que lo acompaña le obliga con frecuencia a brotarespontáneamente en las perforaciones recién abiertas.
  • 3. www.cienciamatematica.comComposición del petróleo El petróleo es una mezcla de hidrocarburos. Su composición química es: 83%-87%de carbono, 11%-15% de hidrógeno, 0-6% de azufre, 0-0,5% de oxígeno. El petróleo contiene elementos gaseosos, líquidos y sólidos. Su consistencia varíadesde un líquido tan poco viscoso como la gasolina hasta uno tan espeso que apenasfluya. Los hidrocarburos pueden ser: • Hidrocarburos líquidos, que forman la parte principal. • Hidrocarburos gaseosos, especialmente metano, acetileno, y butano, que se suelen encontrar almacenados en el subsuelo a enorme presión. • Hidrocarburos sólidos, como el asfalto y betunes disueltos en los hidrocarburos líquidos, los únicos que impregnan las rocas superficiales, cuando los demás, mucho más volátiles, se disipan en la atmósfera. Hay diferentes tipos de crudo con composición bastante variable, según sean máso menos ricos en hidrocarburos saturados (parafinas), hidrocarburos insaturados(olefinas), hidrocarburos cíclicos saturados, o hidrocarburos aromáticos. Ademáscontienen diferentes cantidades de otras sustancias que es preciso eliminar: gas, azufre,agua, restos de metales…OBTENCIÓN DEL PETROLEO. La obtención del petróleo o crudo consta de diferentes fases:Prospección Ante todo antes de someter el petróleo a los diferentes procesos por los que pasadebe ser extraído de bajo tierra. Para encontrar petróleo los arquitectos deben encontraruna cuenca sedimentariarica en materia orgánicaque lleve suficientetiempo enterrada comopara haberse formado elpetróleo. Hoy en díaexisten métodos para lalocalización de lacuencas petrolíferas(como la prospecciónsismica). Una vez selocaliza la cuenca seprocede a la perforacióny extracción. Ladistribución del petróleo
  • 4. www.cienciamatematica.comes bastante desigual, ya que la mayor parte se encuentra en unos pocos pozospetrolíferos de gran tamaño, que tienen varias sucapas, es decir depósitos apilados unosencima de otros.Producción primaria La técnica de perforaciónmás utilizada es la de rotación.Para disponer de este tipo deperforación hay que contar conuna torre, que sostiene a lacadena de rotación. La cadenade rotación son unos tubosensamblados unos con otrosque giran, y mediante una granbroca excavan la superficieterrestre hasta llegar a la cuenca petrolífera. El petróleo se extrae hasta la superficiedebido al la presión del gas que ejerce sobre él; cuando no llega suficiente cantidad depetróleo es preciso instalar una bomba, o bien se procede a la inyección de agua o devapor.Perforación submarina El método de perforación submarina tiene las mismas características que el deperforación en tierra, salvo que la torre está dispuesta en una plataforma que se sitúa avarios kilómetros de la costa. Está plataforma está anclada al formo marino, osimplemente flotando, y resiste a las adversidades producidas por el tiempo, como granoleaje, viento, y en las regiones árticas, el hielo.Transporte Cuando ya se ha extraído el crudo se le aplican productos químicos y agua paraeliminar los productos más sólidos y separarlo del gas natural. Más tarde se transportarámediante camiones, barcos, tren o un oleoducto hasta una refinería.
  • 5. www.cienciamatematica.comPETROQUÍMICA La industria petroquímica se ocupa de los procesos de obtención de los productosorgánicos derivados del petróleo o de los gases naturales. Esta industria fue desarrolladaa principios de este siglo, y desarrollada más tarde durante la II Guerra mundial.Actualmente está en pleno auge debido a que del petróleo se pueden obtener infinidad deproductos por ejemplo plásticos, fibras textiles, caucho, detergentes, derivados delpetróleo son de primera necesidad y se explotan más de cien millones de toneladas alaño. Comprende todas las etapas situadas entre las materias primas obtenidas de ladestilación y los usos finales. El 60% del valor de los productos que se encuentran en elmercado procede de la petroquímica. Los procesos a que se somete el petróleo bruto son fundamentalmente dos:destilación y cracking o craqueoDestilación fraccionada Las instalaciones empleadas para la destilación fraccionada están compuestas por: • Horno tubular, donde el crudo se vaporiza en parte al someterlo a elevadas temperaturas. • Torre de fraccionamiento, se lleva a cabo la separación de los productos de forma que los vapores más ligeros salen primero (propano, butano, y en general los gases ligeros) y a continuación pasan a un condensador. Las fracciones intermedias son evacuadas lateralmente (gasolinas, gas-oil, naftas o cicloalcanos, queroseno o petróleo lampante). El residuo permanece en el fondo (fuel). Cada fracción se enfría y se traslada mediante una bomba hasta un
  • 6. www.cienciamatematica.com tanque de almacenaje, en donde se obtienen los siguientes productos: Gas calefacción, petróleo ligero, nafta, gasolina, queroseno, aceite lubricante y por último residuos sólidos (asfalto). Gracias a la destilación se pueden separar las distintas fracciones del petróleo. Sesomete a tres operaciones fundamentales: • Separación de las fracciones de hidrocarburos. • Depuración de los elementos indeseables. • Se sintetizan los nuevos compuestos, en distintas refinerías: unos sirven para elaborar los distintos tipos de carburantes y Película de vídeo otros se dedican para aceites lubricantes, betunes y parafinas.Cracking o craqueo térmico. El craqueo térmico es también conocido como pirólisis a presión. Para ello, secalientan vapores del petróleo a alta presión, para que así se rompan las cadenas máslargas de átomos de carbono, y obtener un mayor porcentaje de fracciones ligeras, talescomo la gasolina o el queroseno, sustancia con una mayor demanda. En las refinerías, primero se somete a un proceso de destilación fraccionada. Acontinuación, las fracciones más pesadas se someten a craqueo, estas fraccionesdescienden al fondo de la torre de destilación, y las más volátiles ascienden. Losproductos producidos por el craqueo contienen un 50 % de gasolina, que más tarde serántratados con procesos de hidrogenización y reforming. El resto está compuesto porcomponentes ligeros, de esta forma consiguen aumentar el rendimiento de la producción.Finalmente, se obtienen, asfaltos, fuel-oil, gasoil, queroseno, gasolina y gas.APLICACIONES MATERIALES Y ENERGÉTICAS DEL PETRÓLEO. El petróleo se lleva utilizando desde hace siglos, en la medicina y construcción,pero la verdadera explotación se produjo en este siglo utilizándolo como productoenergético, comenzando en Pensilvania (Estados Unidos). La industria petrolera creció deforma desmesurada en todo el mundo, explotando en un principio el queroseno comoprincipal producto, que era empleado como combustible para las lámparas. Con la llegadadel automóvil se produjo una expansión de la industria petrolera, haciendo crecer elmercado de petróleo. Otro factor que también lo hizo importante fue el uso del gasóleo enlas calefacciones, que comenzó a sustituir al carbón. Aunque en la actualidad el petróleo tiene diversas aplicaciones materiales talescomo la producción de plásticos, fertilizantes, medicamentos, asfaltos, ceras, aceiteslubricantes, etc, el conjunto que se dedica a tales aplicaciones ronda únicamente el 10 %del petróleo. El 90 % restante, en sus diferentes fracciones, se quema par producirenergía.IMPACTO MEDIAMBIENTAL. La explotación del petróleo ha producido muchos daños a la tierra. Empezando porlo más inmediato e inevitable como es la perforación de la superficie terrestre, aunque
  • 7. www.cienciamatematica.comvisto desde un punto de vista más técnico no es tan perjudicial como la extracción delcarbón. Otro problema que presenta es la eliminación de los desechos procedentes de ladestilación y el craqueo. Pero fundamentalmente los daños son causados por fallos humanos, como losvertidos del petróleo. Estos vertidos pueden producirse como consecuencia de la roturade un oleoducto o el encallamiento o hundimiento de un barco petrolero. Esto destruye lazona afectada produciendo la muerte de la flora y la fauna que allí habitaba, comoconsecuencia, las economías de las zonas también quedan afectadas. Tardarán muchosaños en volver a recuperarse de este dañino impacto. Por otro lado, están los daños que producen los derivados del petróleo, como lagasolina, a la capa de ozono, o los plásticos que tardarán mucho tiempo en eliminarse. Elproblema de los plásticos, junto con las emisiones de los gases producto de la combustióndel petróleo afectan al medio ambiente. Así, el CO2 el gas obtenido en mayor proporciónproduce por el llamado “efecto invernadero” un sobrecalentamiento del planeta que puedeafectar a muchos ecosistemas. Además, otros gases producidos bien, por la malacombustión tales como el monóxido de carbono e hidrocarburos de cadena corta que sonmuy tóxicos, así como por la combustión de otras sustancias que se encuentran en elpetróleo como el azufre que produce óxidos de azufre los cuales provocan la lluvia ácida.Alternativas al petróleo Las energías limpias procedentes de recursos naturales como pueden se la eólica,solar, etc. están muy poco desarrolladas y la eficiencia que producen aún es muy baja,aunque el los últimos años cada vez están teniendo una importancia cada vez mayor.Energía solar ía El punto a favor de la energía solar frente al petróleo es que es inagotable. Laenergía solar es aprovechable: • Como calefacción. • Técnicas solares pasivas. Estas técnicas se basan en el diseño de edificios que aprovechan la energía del sol invernal y quedan protegidos del él en verano. • Técnicas activas. El sol actúa directamente sobre unos tubos calentando el agua que mas tarde se distribuirá por el edificio. • Como generación de electricidad.Biomasa Son combustibles derivados de la biomasa. Se pueden destacar los derivados delalcohol, estiércol y leña. El precio de estos materiales frente al del petróleo es muyreducido por lo que muchos países en vías de desarrollo y países desarrollados se haninteresado por este tipo de energía.Energía geotérmica La energía geotérmica basa su funcionamiento en el estado de calentamientoterrestre. Para producir energía calorífica se tendría que conducir agua bajo la superficie
  • 8. www.cienciamatematica.comterrestre para que se caliente y de nuevo llevarla al exterior. Otro método seríaaprovechar el vapor de agua atrapado bajo la corteza terrestre y que al liberarlo movierauna turbina para generar electricidad. Pero el inconveniente es que el calor subterráneono está distribuido por igual y en algunas zonas no es rentable excavar tanto paraaprovechar este tipo de energía.Energía eólica La energía eólica basa su funcionamiento en el viento. Al igual que la energía solarel inagotable. Para su obtención se utilizan molinos muy grandes que al girar generanelectricidad. El problema que presenta es su localización puesto que las plantas deenergía eólica deben situarse lugares donde sople el viento con gran fuerza y continuidadpara que sean rentables. Un ejemplo es Navarra donde una planta de energía eólica estásuministrando energía eléctrica para medio millón de personas.ASPECTOS SOCIOECONÓMICOS El desarrollo del petróleo se produjo conjuntamente con el desarrollo económico ysocial, lo que aumentó su consumo. Pero el problema que desencadenó el petróleo fue laprogresiva desaparición del carbón como fuente energética. A principios de los años setenta la demanda de petróleo fue mayor que la ofertaprovocando una subida impresionante del precio por barril. Tras la crisis energética secreó la OPEP (organización de países exportadores de petróleo) con objeto de estabilizartanto la producción como el precio del crudo. Sin embargo, hoy en día, el derrocheenergético de petróleo sigue siendo muy alto, lo que ha producido una disminución derecursos considerable. Se calcula que las reservas actuales ascienden a 700.000 millones de barriles, delos cuales 360.000 millones se encuentran en Oriente Próximo. El sistema productivo de un país desarrollado depende de la energía. Por esotodos ellos tienen la necesidad de ordenar la producción y el consumo de la misma. Lacivilización occidental actual no es concebible sin el consumo masivo de la energía. Dichoconsumo puede considerarse como un indicador del desarrollo económico, asociándoseal nivel de vida de un país, a su potencial industrial y a su capacidad económica. Otro aspecto a tener en cuenta es que la población mundial aumenta rápidamentey sólo un tercio de la dicha población tiene un nivel de vida aceptable. Para promover lamecanización y demás avances tecnológicos en los países menos desarrollados seríanecesario consumir más energía todavía. Como las reservas de energía conocidas se acabarán pronto, la única alternativaes encontrar energía alternativas tales como la fusión nuclear o las renovables, así comominimizar el consumo.