monografia del petroleo

Introducción
El petróleo es un líquido oleoso, más ligero que el agua y de color obscuro y olor fuerte, que se encuentra nativo en lo interior de la tierra y a veces forman grandes manantiales. Es una mezcla de carburos de hidrogeno, que arde con facilidad, y después de refinado tiene diversas aplicaciones.



Cuerpo del trabajo

COMPUESTOS DEL CARBONO
El átomo de carbono, debido a su configuración electrónica, presenta una importante capacidad de combinación. Los átomos de carbono pueden unirse entre sí formando estructuras complejas y enlazarse a átomos o grupos de átomos que confieren a las moléculas resultantes propiedades específicas. La enorme diversidad en los compuestos del carbono hace de su estudio químico una importante área del conocimiento puro y aplicado de la ciencia actual.
Durante mucho tiempo la materia constitutiva de los seres vivos estuvo rodeada de no pocas incógnitas. Frente a la materia mineral presentaba, entre otras, una característica singular, su capacidad de combustión. Parecía como si los únicos productos capaces de arder hubieran de proceder de la materia viviente. En los albores de la química como ciencia se advirtió, además, que si bien la materia procedente de organismos vivos podía degradarse en materia mineral por combustión u otros procesos químicos, no era posible de ninguna manera llevar a cabo en el laboratorio el proceso inverso.
Argumentos de este estilo llevaron a Berzelius, a comienzos del siglo XIX, a sugerir la existencia de dos tipos de materia en la naturaleza, la materia orgánica o materia propia de los seres vivos, y la materia inorgánica. Para justificar las diferencias entre ambas se admitió que la materia orgánica poseía una composición especial y que su formación era debida a la intervención de una influencia singular o «fuerza vital» exclusiva de los seres vivos y cuya manipulación no era posible en el laboratorio. La crisis de este planteamiento, denominado vitalismo, llevó consigo el rápido desarrollo de la química de la materia orgánica en los laboratorios, al margen de esa supuesta «fuerza vital».
En la actualidad, superada ya la vieja clasificación de Berzelius, se denomina química orgánica a la química de los derivados del carbono e incluye el estudio de los compuestos en los que dicho elemento constituye una parte esencial, aunque muchos de ellos no tengan relación alguna con la materia viviente.


Hidrocarburos
Son los compuestos orgánicos más simples y pueden ser considerados como las sustancias principales de las que se derivan todos los demás compuestos orgánicos. Los hidrocarburos se clasifican en dos grupos principales, de cadena abierta y cíclica. En los compuestos de cadena abierta que contienen más de un átomo de carbono, los átomos de carbono están unidos entre sí formando una cadena lineal que puede tener una o más ramificaciones. En los compuestos cíclicos, los átomos de carbono forman uno o más anillos cerrados. Los dos grupos principales se subdividen según su comportamiento químico en saturados e insaturados.
Alcanos
Los hidrocarburos saturados de cadena abierta forman un grupo homólogo denominado alcanos o parafinas. Los primeros cuatro miembros del grupo son gases a presión y temperatura ambiente; los miembros intermedios son líquidos, y los miembros más pesados son semisólidos o sólidos. El petróleo contiene una gran variedad de hidrocarburos saturados, y los productos del petróleo como la gasolina, el aceite combustible, los aceites lubricantes y la parafina consisten principalmente en mezclas de estos hidrocarburos que varían de los líquidos más ligeros a los sólidos.
Alquenos
El grupo de los alquenos u olefinas está formado por hidrocarburos de cadena abierta en los que existe un doble enlace entre dos átomos de carbono. Al igual que los alcanos, los miembros más bajos son gases, los compuestos intermedios son líquidos y los más altos son sólidos. Los compuestos del grupo de los alquenos son más reactivos químicamente que los compuestos saturados.
Alquinos
Los miembros del grupo de los alquinos contienen un triple enlace entre dos átomos de carbono de la molécula. Son muy activos químicamente y no se presentan libres en la naturaleza.

Extracción del petróleo
Sacar petróleo de las entrañas de la Tierra es más fácil que extraer carbón. Se taladra un agujero pequeño y se bombea, o bien se deja que la presión natural, si existe, lo eleve hasta la superficie.
En fin, cuando la perforación ha alcanzado la zona petrolífera, se procede a la puesta en servicio del pozo, operación delicada si se quiere evitar la erupción y a veces incendio.
En la explotación de un yacimiento se distinguen dos periodos que son la recuperación primaria y la recuperación secundaria.
En la recuperación primaria, por el efecto de la presión, el petróleo sube por sí mismo a la superficie: la emanación se debe al drenaje por gravedad o al reemplazamiento del aceite sea por una subida del agua bajo presión (water-drive), sea por la expansión del gas disuelto (depletion-drive), o incluso por la dilatación del gas comprimido que sobrenada el aceite (gas capdrive) o una combinación de estos mecanismos. Por consiguiente, la presión natural que tiene tendencia a bajar con rapidez se intenta restablecer por medio de una inyección de gas comprimido (gas-lift) antes de disolverle en el bombeo con bombas de balancín (cabeza de caballo) cuyo lento movimiento alternativo es transmitido por un juego de tubos al pistón situado en el fondo del pozo. Llegado a la
Superficie, el petróleo bruto pasa a una estación de "limpiado", donde se le extrae primero el metano y los gases licuados (estabilización), electrostática y por fin el sulfuro de hidrógeno de desgasificación a contracorriente (stripping).
Para luchar contra el colmatado progresivo de los poros de la roca petrolífera y restablecer la actividad del yacimiento, es necesario "estimular" periódicamente los pozos por acidificación (inyección de ácido clorhídrico), por torpedeo (perforación con la ayuda de balas tiradas con un fusil especial cuyos explosivos descienden a la altura de la formación o por fracturación hidráulica (potentes bombas de superficie hasta la ruptura brutal de la roca colmatada).
En la recuperación secundaria los métodos procedentes, no permiten, por sí solos, llevar a la superficie más que el 20% aproximadamente del petróleo contenido en el yacimiento; de aquí viene la idea de extraer una gran parte del 80% restante gracias a uno de los artífices siguientes:
• El drenaje con agua (water-drive) por inyección de agua por debajo o alrededor del petróleo;
• Reinyección del gas (gas-drive) por encima o atrás del petróleo;
• Drenaje con agua caliente o con vapor, más costoso, pero permite recuperar el 90% del yacimiento.
Hay diversas formas de efectuar la perforación, pero el modo más eficiente y moderno es la perforación rotatoria o trepanación con circulación de barro. Primero se construye un armazón piramidal de acero o de madera (se suelen hallar muchas en Europa), llamado "torre", de unos veinte o treinta metros de altura, que sirve para sostener la maquinaria necesaria para mover un taladro rotatorio que trabaja como el berbiquí de los carpinteros, y que va entrando en la roca como éste en la madera. Es muy rápido en su trabajo, pues completa la perforación en unas cuantas semanas.
Los pedacitos pulverizados de roca que va cortando, son arrastrados, según desciende la herramienta, por medio de un chorro de agua a presión que los saca del agujero. Al salir este fango a la superficie revela la naturaleza de la roca a través de la cual está pasando la herramienta cortadora. El agujero que practica el taladro se forra con una tubería de hierro. Un pozo de petróleo es, por lo tanto, un tubo fino y largo de hierro que atraviesa la roca hasta llegar al estrato que lo contiene. Generalmente se encuentran capas intermedias de agua, antes de llegar al petróleo. Las perforaciones se hacen mediante trépanos, y las paredes del largo tubo que se forma son mantenidas en su sitio con caños que se introducen más tarde, y por los que salen a la superficie los materiales arrancados del interior de la tierra.
La silueta característica del pozo de perforación es un mástil o estructura piramidal que permite subir y retirar una a una las tuberías de los pozos a fin de recambiar la punta trepanadora usada y llevar a la superficie una muestra de la roca perforada.
Las capas subterráneas ricas en petróleo pueden encontrarse bajo las aguas de los mares o bajo las extensiones yermas de los desiertos, lo mismo que en algunas regiones cubiertas de espesas selvas tropicales.

Ir al Anexo imagen 2 (Extracción de petróleo en el mar)
Composición química y propiedades del petróleo
El análisis químico revela que el petróleo está casi exclusivamente constituido por hidrocarburos, compuestos formados por dos elementos: carbono e hidrógeno. Esta simplicidad es aparente porque, como el petróleo es una mezcla, y no una sustancia pura, el número de hidrocarburos presentes y sus respectivas proporciones varían dentro de unos límites muy amplios. Es químicamente incorrecto referirse al "petróleo", en singular; existen muchos "petróleos", cada uno con su composición química y sus propiedades características. En efecto:
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:
1) Petróleos asfálticos
Negros, viscosos y de elevada densidad: 0,95 g/ml. En la destilación primaria producen poca nafta y abundante fuel oil, quedando asfalto como residuo. Petróleos asfálticos se extraen del flanco sur de San Jorge (Chubut y Santa Cruz).
2) Petróleos parafínicos
De color claro, fluidos y de baja densidad: 0,75-0,85 g/ml. Rinden más nafta que los asfálticos. Cuando se refina sus aceites lubricantes se separa parafina. Mendoza y Salta poseen yacimientos de petróleos parafínicos.
3) Petróleos mixtos
Tienen características y rendimientos comprendidos entre las otras dos variedades principales. Aunque sin ser iguales entre sí, petróleos de Comodoro Rivadavia (Chubut) y de Plaza Huincul (Neuquén) son de base mixta.

Ir a Anexo imagen 3 (comparación de las propiedades del disel del petróleo con los aceites)

Destilación del petróleo
Destilar significa calentar un líquido hasta convertirlo en sus vapores que, cuando son enfriados, retornan al estado inicial. El petróleo se separa en sus diferentes componentes de forma gaseosa y estos después al condensarse vuelven a un estado normal a temperatura ambiente.
En términos generales, el de la destilación primaria del petróleo es un proceso continuo de transformaciones físicas, que se verifican a partir de la vaporización del petróleo crudo sometido a determinadas temperaturas. Este proceso de calentar el crudo se realiza en los hornos que alcanzan temperaturas de hasta 400ºC y lo convierten en vapor. Estos vapores entran por la parte inferior de la torre de destilación y ascienden por los platos separadores o de burbujeo. A medida que suben pierden calor y se enfrían.
Estos vapores, al ser enfriados, se condensan, volviendo al estado liquido en forma de productos como nafta virgen (llamada así porque en esa etapa no a sufrido aún transformación química), queroseno, gas-oil, etc.…
En este proceso, que tiene lugar en la torre fraccionaria, inciden la densidad y el punto de ebullición de los líquidos obtenidos por condensación del vapor; estos líquidos se “fraccionan”, depositándose de arriba hacia abajo y viceversa en platos separadores, del interior de la torre. Arriba, lo hacen los de menor peso (densidad) y punto de ebullición; más abajo aquellos en que estos valores aumentan.
Los subproductos o cortes, como también se los denomina, son extraídos, finalmente, por una de las partes laterales de la torre, a distintas alturas.
Los subproductos más ligeros se obtienen por la parte superior de la torre, en tanto los más pesados son extraídos de la parte media y el fondo. La fracción superior de gas y nafta es sometida a una etapa de enfriamiento para su condensación y separación en el separador de gas, obteniéndose, entonces, gas y nafta virgen (formada por una mezcla de hidrocarburos con cadenas de 4 a 12 carbonos). El reflujo de ésta se utiliza para mantener la temperatura constante, en la parte superior de la torre, función que, a distintas alturas de la misma, cumplen también los otros reflujos de las diversas fracciones obtenidas. Mantener la temperatura constante es una condición necesaria para obtener los subproductos o cortes en la forma deseada, es decir, en forma de naftas, querosenos, gas-oil, etc.…. Descendiendo a niveles inferiores de la torre se extrae el corte denominado queroseno, de mayor densidad que la nafta, compuesto por hidrocarburos de 10 a 17 carbonos de mayor peso molecular.
El queroseno pasa a la torre destiladora donde es sometido a una inyección de vapor con el objeto de arrastrar los hidrocarburos livianos o más ligeros, es decir la nafta, que lleva disueltos todavía. Estos hidrocarburos livianos retornan al nivel superior de la torre.
En el caso del gas-oil, formado por cadenas de hidrocarburos de más de 5 carbonos, se repite la misma operación en la respectiva torre destiladora, para enviar el reflujo de los hidrocarburos más livianos a la parte media de la torre.
En cuanto al crudo reducido (llamado así por que se le han sacado las fracciones más livianas) sale por la parte inferior de la torre debido a que es el de mayor peso, está constituido por una mezcla de hidrocarburos con cadenas de elevado número de carbonos.
El queroseno y el gas-oil van directamente a la venta; el gas se utilizará como combustible y en petroquímica, tras tratamiento posterior, para elaborar moto naftas. El crudo reducido, a su vez, también en otra etapa posterior será utilizado para obtener otros subproductos de refinería como gas licuado, moto naftas, gas-oil, diesel-oil, fuel-oil, asfaltos, carbón, etc.…
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Los productos que se derivan del petróleo
Los derivados del petróleo son los siguientes: Gasolina motor corriente y extra, Turbocombustible o turbosina, Gasolina de aviación, ACPM o Diesel, Queroseno, Cocinol, Gas propano o GLP, Bencina industrial, Combustóleo o Fuel Oil, Disolventes alifáticos, Asfaltos, Bases lubricantes, Ceras parafínicas, Polietileno, Alquitrán aromático, Acido nafténico, Benceno, Ciclo hexano, Tolueno, Xilenos mezclados, Orto xileno y Alquílensenos.
CONTAMINACIÓN POR PETRÓLEO
Los hidrocarburos son un tipo de contaminantes que afectan a la calidad del agua de manera importante. Los derrames de petróleo, cada día son más frecuentes en los océanos, dejan estelas de contaminación de efectos a muy largo plazo. La formación de una película impermeable sobre el agua en las zonas de derrame afecta rápida y directamente a las aves y a los mamíferos acuáticos ya que obstruye el intercambio gaseoso y desvía los rayos luminosos que aprovecha el fitoplancton para llevar a cabo el proceso de fotosíntesis.
La contaminación por petróleo crudo o por petróleo refinado (combustóleo, gasolina, y otros productos obtenidos por destilación fraccionada y procesamiento químico del petróleo crudo) es generada accidental o deliberadamente desde diferentes fuentes. Algunos investigadores consideran que la contaminación por petróleo proviene de los accidentes de los buque-tanques y de las fugas en los equipos de perforación marina, sin embargo, otros consideran que es cuestión de propaganda, ya que casi el 50 % del petróleo que llega a los mares y los océanos proviene de tierra firme, del que es arrojado al suelo por las personas en las ciudades y en zonas industriales que luego son arrastrados por las corrientes fluviales hasta terminar en los océanos.
Una gran proporción de la contaminación del mar se debe a los desechos de millones de barcos que recorren diariamente los mares. Es probable que el desecho más importante de todos ellos sea el petróleo. En 1970, la expedición Ra a través del océano Atlántico reportó que de los 57 días que duró el recorrido, en 43 de ellos el mar estaba visiblemente contaminado con trozos de petróleo solidificado, aceite y otros desechos.
Se calcula que alrededor de 1500 millones de toneladas al año son transportadas a través de los mares y que en el proceso de carga y descarga se pierde el 0.1 % de ese petróleo. Además es práctica común que los tanques cisterna utilicen como lastre agua de mar y la regresen contaminada con petróleo. Otros buque-tanques bombean el petróleo de desecho al mar en forma de desperdicio. Se calcula que por estas dos formas se arrojan al mar 3.5 millones de toneladas de petróleo. Otra forma de contaminación por petróleo del mar proviene de la perforación de pozos de gas y petróleo en las aguas costeras y de las fugas de las tuberías subacuáticas.
En la explotación del petróleo se derrama cerca de la mitad en el área de perforación, lo que implica grandes pérdidas y contaminación del aire, agua y suelo. La manera tradicional de extraer o recuperar el petróleo es mediante bombeo con agua lo cual representa una pérdida considerable de agua.
Algunos investigadores consideran que los accidentes del buque-tanque son responsables solamente del 10 al 15 % del ingreso anual de petróleo al océano, pero los derrames concentrados pueden causar grandes impactos ecológicos y económicos sobre las áreas costeras.
En 1983 ocurrió el mayor accidente en un buque-tanque, el Castillo de Beliver se incendió y derramó cerca de 300 millones de litros de petróleo en el océano, frente a las costas de Ciudad del Cabo, en Sudáfrica.
En marzo de 1989, el buque-tanque Exxon Valdez derramó a las aguas del golfo del Príncipe Guillermo, en Alaska, 41 millones de litros de petróleo crudo. Pero este tipo de tragedias son mucho más comunes de lo que nos imaginamos, pues cada semana ocurren derrames de petróleo o de otras sustancias contaminantes. Por ejemplo, durante los primeros diez meses de 1990, ocurrieron derrames de petróleo crudo por más de 128 millones de litros, lo cual fue superior a lo vertido al mar en la década anterior, que fue de 105 millones de litros.
Se encontró que existe un tipo de bacterias capaces de elaborar una goma conocida como “goma de xantano”, que es un polisacárido muy viscoso que funciona como un eficaz espesante. Por lo que se utiliza mezclado con el agua para extraer el petróleo de los pozos de una manera más fácil y económica. También se utiliza en el proceso de recuperación del petróleo.
Derrame de petróleo en el Golfo pérsico
La liberación de petróleo al mar también puede ser como un acto de terrorismo ambiental o como resultado de la guerra.
En febrero de 1991 ocurrió el peor de los derrames de petróleo, en el Golfo Pérsico durante la guerra entre Irak y una coalición de países encabezados por los Estados Unidos, cinco barcos petroleros kuwaitíes cargados completamente con petróleo crudo fueron arrojados al mar desde la terminal de almacenamiento de petróleo en la Isla del Mar de Kuwait. Cuando se informó del hecho, surgió una controversia acerca de cuánto de ese petróleo derramado fue de manera intencional, en un acto deliberado de terrorismo ambiental, ordenado por Saddam Hussein, y cuánto fue ocasionado por el bombardeo efectuado por las fuerzas armadas de la coalición.
Se estimó que 525 millones de litros de petróleo crudo fue arrojado al Golfo Pérsico, lo que equivale a 1.8 veces el volumen de petróleo derramado en el accidente del buque-tanque Castillow de Beliver, y 13 veces el volumen de petróleo arrojado por el accidente del buque-tanque Exxon Valdez.
Mustafa Tolba, director ejecutivo del Programa Ambiental de las Naciones Unidas (PNUMA, por sus siglas en inglés) informó que, antes de que ocurriera el derrame de 1991, el Golfo Pérsico ya estaba 43 veces más contaminado que cualquier otra área de agua de su tamaño en el mundo.
El Golfo Pérsico es especialmente vulnerable a la contaminación porque tiene poca profundidad (un promedio de 34 metros) y es casi cerrado, por lo que se calcula que para limpiar el Golfo Pérsico se requieren 200 años. Como el golfo no está sujeto a la acción natural de limpieza, que ayudó a reducir los efectos nocivos del derrame del Exxon Valdez, se considera que este trágico derrame de petróleo que devastará los ecosistemas costeros del área y la vida silvestre, que también afectará gravemente a la industria de peces y camarón.
En el Golfo Pérsico hay pantanos de manglares, arrecifes de coral y marismas (terreno bajo formado por acumulación de arena y limos, que se encuentra situado junto a una bahía cerrada o próximo a un estuario) pobladas con gran cantidad de aves, tortugas marinas, peces y mamíferos marinos.
Los efectos de la contaminación por petróleo.
Los efectos del petróleo sobre los ecosistemas marinos dependen de factores como: tipo de petróleo (crudo o refinado), cantidad, distancia del sitio contaminado con la playa, época del año, condiciones atmosféricas, temperatura media del agua y corrientes oceánicas.
Los hidrocarburos forman con el agua una capa impermeable que obstaculiza el paso de la luz solar que utiliza el fitoplancton para realizar el proceso de la fotosíntesis, interfiere el intercambio gaseoso, cubren la piel y las branquias de los animales acuáticos provocándoles la muerte por asfixia.
El petróleo derramado en el mar se evapora o es degradado en un proceso muy lento por bacterias. Los hidrocarburos orgánicos volátiles matan inmediatamente a varios tipos de organismos acuáticos, especialmente en etapa larvaria. En las aguas calientes se evapora a la atmósfera la mayor parte de este tipo de hidrocarburos en uno o dos días, y en Las capas de petróleo en el océano son degradadas por bacterias pero es un proceso lenta en aguas calientes y mucho más lento en aguas frías. Los componentes pesados del petróleo se hunden hasta el fondo del mar y pueden matar organismos que habitan en las profundidades como los cangrejos, ostras, mejillones y almejas. Además los que quedan vivos no son adecuados para su consumo.
La mayoría de los ecosistemas marinos expuestos a grandes cantidades de petróleo crudo requieren unos 3 años para su recuperación. Sin embargo, los ecosistemas marinos contaminados por petróleo refinado, en especial en los estuarios, requieren de 10 años o más para su recuperación. El derrame de petróleo causado por la embarcación Barge Florida en Cabo Cod, en 1969, todavía 20 años después se encontró trazas de petróleo en los sedimentos marinos y en tejidos de algunos animales marinos. Los efectos de los derrames de petróleo en aguas frías causan daños durante más tiempo como se mostró con la Sonda del Príncipe Guillermo, en aguas antárticas de Alaska.
La contaminación de las playas por petróleo causa serios problemas económicos a los habitantes de las costas porque pierden ingresos por la actividad pesquera y la turística. Las playas contaminadas por petróleo requieren de al menos un año para su recuperación, cuando tienen corrientes y olas fuertes, pero las playas que no tienen estas características tardan varios años en recuperarse. Los estuarios y marismas sufren el mayor daño y no pueden limpiarse eficazmente.
También se considera que algunos componentes químicos del petróleo pueden interferir con algunas sustancia químicas como las feromonas que los animales marinos secretan para llevar a cabo procesos vitales y de comunicación. Estos compuestos químicos les sirven para realizar diferentes procesos como escapar de los animales de presa, atracción sexual, selección de su hábitat y la alimentación.
También son vertidos al mar muchos otros contaminantes, de manera deliberada o accidentalmente, como es el caso del derrame de ácido sulfúrico ocurrido en 1993 frente a las costas de Michoacán, México. Guas frías este proceso puede tardar hasta una semana.



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Anexo
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Bibliografía

Paginas Web:
http://www.monografias.com/trabajos5/petroleo/petroleo.shtml?monosearch#DEFI Visitada 7 de mayo
http://www.fisicanet.com.ar/quimica/organica/ap01_carbono.php Visitada 7 de mayo
http://personal.telefonica.terra.es/web/triskydiaz/projecte/interfice/destilacion.htm Visitada 7 de mayo
http://www.info-petroleo.com/productos.html Visitada 7 de mayo

Libros:
Diccionario enciclopédico Salvat. Tomo 9
Petróleo en el mundo
El mundo y los animales

2 comentarios - monografia del petroleo

@Ang412
Forever cabron