Petróleo Unidad 4 Profesor: Jorge Díaz Galleguillos

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.

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.

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.

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.

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 .

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.

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 (CH 4 ) y acetileno (C 2 H 2 ). Los demás componentes se habrían generado por reacciones químicas posteriores. Esta teoría no justifica la presencia de restos fósiles en los yacimientos de petróleo.

El petróleo se habría originado por la acción del agua sobre carburos metálicos produciendo metano (CH 4 ) y acetileno (C 2 H 2 ).

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 (CH 4 ) 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.

Sugiere que el gas metano (CH 4 ) 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 masa Elementos

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

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” .

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 Espesos Menos pesados que el agua Viscosos Muy fluidos Petróleos pesados Petróleos livianos

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.

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 .

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 (CH 4 ). CH 2 = CH 2 Alceno CH  CH Alcino Alcanos Benceno Aromáticos

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 (CH 4 ).

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.

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.

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 .

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:

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.

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.

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.

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.

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)

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 .

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.

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.

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.

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.

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).

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).

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 .

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 )

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.

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: Es un recurso no renovable. Su quema produce contaminación. Cuando se termine no dispondremos de los productos derivados de la petroquímica.

Existen 3 razones para pensar en reemplazar el uso del petróleo como fuente energética:

Es un recurso no renovable.

Su quema produce contaminación.

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.

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

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