Indice
1.
Introducción
2. Hidrocarburos
3. Petróleo
4.
Bibliografía
1. Introducción
Problemática
Es posible reparar los daños que causa el petróleo
de forma natural? ¿o son irreversibles? ¿necesita
el hombre
intervenir para solucionar estos daños?
Hipótesis
En menor grado los daños causados por el petróleo
pueden ser reparados en forma natural si los niveles son
elevados, en este caso se necesitaría la
intervención de la mano del hombre. Esto
también se debe a la disposición del
petróleo en el medio.
Objetivos
Ver los daños que ocasiona el petróleo en los seres
vivos y su medio
ambiente.
Ver sus posibles soluciones a
este problema ambiental.
Este trabajo fue realizado íntegramente por una investigación bibliográfica, basada
en Internet y en
enciclopedias. Este trabajo fue encarado para ver una
problemática desde el punto de vista ambiental en cuanto
incluye al petróleo, con su contaminación en los fluidos del mundo,
viendo así los problemas que
acarrea en el ecosistema que
es afectado, también presentamos sus propiedades para
entender esta cuestión.
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 cíclicos. 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.
Es un líquido oleoso bituminoso de origen natural
compuesto por diferentes sustancias orgánicas. Se
encuentra en grandes cantidades bajo la superficie terrestre y se
emplea como combustible y materia prima
para la industria
química.
El petróleo y sus derivados se emplean para fabricar
medicinas, fertilizantes, productos alimenticios, objetos de
plástico,
materiales de
construcción, pinturas o textiles y para
generar electricidad.
Características
Todos los tipos de petróleo se componen de hidrocarburos,
aunque también suelen contener unos pocos compuestos de
azufre y de oxígeno. El petróleo contiene
elementos gaseosos, líquidos y sólidos. La
consistencia varía desde un líquido tan poco
viscoso como la gasolina hasta un líquido tan espeso que
apenas fluye.
Existen categorías de petróleos crudos los de tipo
parafínico, los de tipo asfáltico y los de base
mixta.
Formación
El petróleo se forma bajo la superficie terrestre por la
descomposición de organismos marinos. Los restos de
animales
minúsculos que viven en el mar se mezclan con las arenas y
limos que caen al fondo en las cuencas marinas tranquilas. Estos
depósitos, ricos en materiales orgánicos, se
convierten en rocas generadoras
de crudo. El proceso
comenzó hace muchos millones de años, cuando
surgieron los organismos vivos en grandes cantidades, y
continúa hasta el presente. Los sedimentos se van haciendo
más espesos y se hunden en el suelo marino bajo
su propio peso. A medida que van acumulándose
depósitos adicionales, la presión sobre los
situados más abajo se multiplica por varios miles, y la
temperatura aumenta en varios cientos de grados. El cieno y la
arena se endurecen y se convierten en esquistos y arenisca; los
carbonatos precipitados y los restos de caparazones se convierten
en caliza, y los tejidos blandos
de los organismos muertos se transforman en petróleo y
gas
natural.
Una vez formado el petróleo, éste fluye hacia
arriba a través de la corteza terrestre porque su densidad es menor
que la de las salmueras que saturan los intersticios de los
esquistos, arenas y rocas de carbonato que constituyen dicha
corteza. El petróleo y el gas natural
ascienden a través de los poros microscópicos de
los sedimentos situados por encima. Con frecuencia acaban
encontrando un esquisto impermeable o una capa de roca densa: el
petróleo queda atrapado, formando un depósito. Sin
embargo, una parte significativa del petróleo no se topa
con rocas impermeables sino que brota en la superficie terrestre
o en el fondo del océano. Entre los depósitos
superficiales también figuran los lagos bituminosos y las
filtraciones de gas natural.
Prospección
Para encontrar petróleo bajo tierra, los
geólogos deben buscar una cuenca sedimentaria con
esquistos ricos en materia
orgánica que lleven enterrados el suficiente tiempo para que
se haya formado petróleo (desde unas decenas de millones
de años hasta 100 millones de años). Además,
el petróleo tiene que haber ascendido hasta
depósitos porosos capaces de contener grandes cantidades
de líquido. La existencia de petróleo crudo en la
corteza terrestre se ve limitada por estas condiciones, que deben
cumplirse. Sin embargo, los geólogos y geofísicos
especializados en petróleo disponen de numerosos medios para
identificar zonas propicias para la perforación. Por
ejemplo, la confección de mapas de
superficie de los afloramientos de lechos sedimentarios permite
interpretar las características geológicas del
subsuelo, y esta información puede verse complementada por
datos
obtenidos perforando la corteza y extrayendo testigos o muestras
de las capas rocosas. Por otra parte, las técnicas
de prospección sísmica —que estudian de forma
cada vez más precisa la reflexión y
refracción de las ondas de sonido propagadas
a través de la
Tierra— revelan detalles de la estructura e
interrelación de las distintas capas subterráneas.
Pero, en último término, la única forma de
demostrar la existencia de petróleo en el subsuelo es
perforando un pozo. De hecho, casi todas las zonas petroleras del
mundo fueron identificadas en un principio por la presencia de
filtraciones superficiales, y la mayoría de los
yacimientos fueron descubiertos por prospectores particulares que
se basaban más en la intuición que en la
ciencia.
Un campo petrolero puede incluir más de un yacimiento, es
decir, más de una única acumulación continua
y delimitada de petróleo. De hecho, puede haber varios
depósitos apilados uno encima de otro, aislados por capas
intermedias de esquistos y rocas impermeables. El tamaño
de esos depósitos varía desde unas pocas decenas de
hectáreas hasta decenas de kilómetros cuadrados, y
su espesor va desde unos pocos metros hasta varios cientos o
incluso más. La mayoría del petróleo
descubierto y explotado en el mundo se encuentra en unos pocos
yacimientos grandes.
Producción primaria
La mayoría de los pozos petroleros se perforan con el
método
rotatorio. En este tipo de perforación rotatoria, una
torre sostiene la cadena de perforación, formada por una
serie de tubos acoplados. La cadena se hace girar
uniéndola al banco giratorio
situado en el suelo de la torre. La broca de perforación
situada al final de la cadena suele estar formada por tres ruedas
cónicas con dientes de acero endurecido.
La roca se lleva a la superficie por un sistema continuo
de fluido circulante impulsado por una bomba.
El crudo atrapado en un yacimiento se encuentra bajo
presión; si no estuviera atrapado por rocas impermeables
habría seguido ascendiendo debido a su flotabilidad hasta
brotar en la superficie terrestre. Por ello, cuando se perfora un
pozo que llega hasta una acumulación de petróleo a
presión, el petróleo se expande hacia la zona de
baja presión creada por el pozo en comunicación con la superficie terrestre.
Sin embargo, a medida que el pozo se llena de líquido
aparece una presión contraria sobre el depósito, y
pronto se detendría el flujo de líquido adicional
hacia el pozo si no se dieran otras circunstancias. La
mayoría de los petróleos contienen una cantidad
significativa de gas natural en solución, que se mantiene
disuelto debido a las altas presiones del depósito. Cuando
el petróleo pasa a la zona de baja presión del
pozo, el gas deja de estar disuelto y empieza a expandirse. Esta
expansión, junto con la dilución de la columna de
petróleo por el gas, menos denso, hace que el
petróleo aflore a la superficie.
A medida que se continúa retirando líquido del
yacimiento, la presión del mismo va disminuyendo poco a
poco, así como la cantidad de gas disuelto. Esto hace que
la velocidad de
flujo de líquido hacia el pozo se haga menor y se libere
menos gas. Cuando el petróleo ya no llega a la superficie
se hace necesario instalar una bomba en el pozo para continuar
extrayendo el crudo.
Finalmente, la velocidad de flujo del petróleo se hace tan
pequeña, y el coste de elevarlo hacia la superficie
aumenta tanto, que el coste de funcionamiento del pozo es mayor
que los ingresos que
pueden obtenerse por la venta del crudo
(una vez descontados los gastos de
explotación, impuestos,
seguros y
rendimientos del capital). Esto
significa que se ha alcanzado el límite económico
del pozo, por lo que se abandona su
explotación.
Recuperación mejorada de petróleo
En el apartado anterior se ha descrito el ciclo de producción primaria por expansión
del gas disuelto, sin añadir ninguna energía al
yacimiento salvo la requerida para elevar el líquido en
los pozos de producción. Sin embargo, cuando la
producción primaria se acerca a su límite
económico es posible que sólo se haya
extraído un pequeño porcentaje del crudo
almacenado, que en ningún caso supera el 25%. Por ello, la
industria petrolera ha desarrollado sistemas para
complementar esta producción primaria que utiliza
fundamentalmente la energía natural del yacimiento. Los
sistemas complementarios, conocidos como tecnología de
recuperación mejorada de petróleo, pueden aumentar
la recuperación de crudo, pero sólo con el coste
adicional de suministrar energía externa al
depósito. Con estos métodos se
ha aumentado la recuperación de crudo hasta alcanzar una
media global del 33% del petróleo presente. En la
actualidad se emplean dos sistemas complementarios: la
inyección de agua y la
inyección de vapor.
Inyección de agua
En un campo petrolero explotado en su totalidad, los pozos pueden
perforarse a una distancia de entre 50 y 500 metros, según
la naturaleza del yacimiento. Si se bombea agua en uno de cada
dos pozos, puede mantenerse o incluso incrementarse la
presión del yacimiento en su conjunto. Con ello
también puede aumentarse el ritmo de producción de
crudo; además, el agua
desplaza físicamente al petróleo, por lo que
aumenta la eficiencia de
recuperación. En algunos depósitos con un alto
grado de uniformidad y un bajo contenido en arcilla o barro, la
inundación con agua puede aumentar la eficiencia de
recuperación hasta alcanzar el 60% o más del
petróleo existente. La inyección de agua se
introdujo por primera vez en los campos petroleros de Pensilvania
a finales del siglo XIX, de forma más o menos accidental y
desde entonces se ha extendido por todo el mundo.
Inyección de vapor
La inyección de vapor se emplea en depósitos que
contienen petróleos muy viscosos. El vapor no sólo
desplaza el petróleo, sino que también reduce mucho
la viscosidad (al
aumentar la temperatura del yacimiento), con lo que el crudo
fluye más deprisa a una presión dada. Este sistema
se ha utilizado mucho en California, Estados Unidos, y
Zulia, Venezuela,
donde existen grandes depósitos de petróleo
viscoso. También se están realizando experimentos para
intentar demostrar la utilidad de esta
tecnología para recuperar las grandes acumulaciones de
petróleo viscoso (bitumen) que existen a lo largo del
río Athabasca, en la zona centro-septentrional de Alberta,
en Canadá, y del río Orinoco, en el este de
Venezuela. Si estas pruebas tienen
éxito,
la era del predominio del petróleo podría
extenderse varias décadas.
Perforación submarina
Otro
método para aumentar la producción de los campos
petroleros —y uno de los logros más impresionantes
de la ingeniería en las últimas
décadas— es la construcción y empleo de
equipos de perforación sobre el mar. Estos equipos de
perforación se instalan, manejan y mantienen en una
plataforma situada lejos de la costa, en aguas de una profundidad
de hasta varios cientos de metros. La plataforma puede ser
flotante o descansar sobre pilotes anclados en el fondo marino, y
resiste a las olas, el viento y —en las regiones
árticas— los hielos.
Al igual que en los equipos tradicionales, la torre es en esencia
un elemento para suspender y hacer girar el tubo de
perforación, en cuyo extremo va situada la broca; a medida
que ésta va penetrando en la corteza terrestre se van
añadiendo tramos adicionales de tubo a la cadena de
perforación. La fuerza
necesaria para penetrar en el suelo procede del propio peso del
tubo de perforación. Para facilitar la eliminación
de la roca perforada se hace circular constantemente lodo a
través del tubo de perforación, que sale por
toberas situadas en la broca y sube a la superficie a
través del espacio situado entre el tubo y el pozo (el
diámetro de la broca es algo mayor que el del tubo). Con
este método se han perforado con éxito pozos con
una profundidad de más de 6,4 km desde la superficie del
mar. La perforación submarina ha llevado a la
explotación de una importante reserva adicional de
petróleo.
Refinado
Una vez extraído el crudo, se trata con productos
químicos y calor para
eliminar el agua y los elementos sólidos y se separa el
gas natural. A continuación se almacena el petróleo
en tanques desde donde se transporta a una refinería en
camiones, por tren, en barco o a través de un oleoducto.
Todos los campos petroleros importantes están conectados a
grandes oleoductos.
Destilación básica
La herramienta básica de refinado es la unidad de destilación. El petróleo crudo
empieza a vaporizarse a una temperatura algo menor que la
necesaria para hervir el agua. Los hidrocarburos con menor masa
molecular son los que se vaporizan a temperaturas más
bajas, y a medida que aumenta la temperatura se van evaporando
las moléculas más grandes. El primer material
destilado a partir del crudo es la fracción de gasolina,
seguida por la nafta y
finalmente el queroseno. En las antiguas destilerías, el
residuo que quedaba en la caldera se trataba con ácido
sulfúrico y a continuación se destilaba con vapor
de agua. Las zonas superiores del aparato de destilación
proporcionaban lubricantes y aceites pesados, mientras que las
zonas inferiores suministraban ceras y asfalto.
Craqueo térmico
El proceso de craqueo térmico, o pirólisis a
presión, se desarrolló en un esfuerzo para aumentar
el rendimiento de la destilación. En este proceso, las
partes más pesadas del crudo se calientan a altas
temperaturas bajo presión. Esto divide (craquea) las
moléculas grandes de hidrocarburos en moléculas
más pequeñas, lo que aumenta la cantidad de
gasolina —compuesta por este tipo de
moléculas— producida a partir de un barril de crudo.
No obstante, la eficiencia del proceso era limitada, porque
debido a las elevadas temperaturas y presiones se depositaba una
gran cantidad de coque (combustible sólido y poroso) en
los reactores. Esto, a su vez, exigía emplear temperaturas
y presiones aún más altas para craquear el crudo.
Más tarde se inventó un proceso de
coquefacción en el que se recirculaban los fluidos; el
proceso funcionaba durante un tiempo mucho mayor con una
acumulación de coque bastante menor. Muchos refinadores
adoptaron este proceso de pirólisis a
presión.
Alquilación y craqueo catalítico
Existen otros dos procesos
básicos, la alquilación y el craqueo
catalítico, que aumentaron adicionalmente la gasolina
producida a partir de un barril de crudo. En la
alquilación, las moléculas pequeñas
producidas por craqueo térmico se recombinan en presencia
de un catalizador. Esto produce moléculas ramificadas en
la zona de ebullición de la gasolina con mejores
propiedades (por ejemplo, mayores índices de octano) como
combustible de motores de alta
potencia, como
los empleados en los aviones comerciales actuales.
Esto permite la producción de muchos hidrocarburos
diferentes que luego pueden recombinarse mediante
alquilación, isomerización o reformación
catalítica para fabricar productos químicos y
combustibles de elevado octanaje para motores especializados. La
fabricación de estos productos ha dado origen a la
gigantesca industria petroquímica, que produce alcoholes,
detergentes, caucho sintético, glicerina, fertilizantes,
azufre, disolventes y materias primas para fabricar medicinas,
nylon, plásticos,
pinturas, poliésteres, aditivos y complementos
alimenticios, explosivos, tintes y materiales aislantes.
La
contaminación con plaguicidas, los derrames de
petróleo en el mar, los peligros de la radiación
nuclear y los incendios
forestales amenazan a los ecosistemas de
la Tierra. Es esencial para la defensa de la vida en el planeta
que se difundan y analicen los errores que han llevado a
situaciones de grave daño ecológico.
Los derrames de petróleo
Una de las mayores causas de la contaminación
oceánica son los derrames de petróleo. El 46% del
petróleo y sus derivados industriales que se vierten en el
mar son residuos que vuelcan las ciudades costeras. El mar es
empleado como un muy accesible y barato depósito de
sustancias contaminantes, y la situación no
cambiará mientras no existan controles estrictos, con
severas sanciones para los infractores.
El 13% de los derrames se debe a accidentes que
sufren los grandes barcos contenedores de petróleo, que
por negligencia de las autoridades y desinterés de las
empresas
petroleras transportan el combustible en condiciones inadecuadas.
En los últimos años, algunos de los más
espectaculares accidentes fueron el del buque-tanque
Valdés de la Exon, ocurrido frente a las costas de Alaska
el 24 de marzo de 1989, y el del petrolero Mar Egeo, el 3 de
diciembre de 1992, frente a la entrada del puerto de La
Coruña, en España.
Otro 32% de los derrames proviene del lavado de los tanques de
los grandes buques que transportan este combustible.
Tanto los derrames de petróleo como los incendios
forestales afectan gravemente las cadenas tróficas de los
ecosistemas.
Los derrames ocasionan gran mortandad de aves
acuáticas, peces y otros
seres vivos de los océanos. Esto altera el equilibrio del
ecosistema y modifica la cadena trófica. En las zonas
afectadas, se vuelven imposibles la pesca, la
navegación y el aprovechamiento de las playas con fines
recreativos.
En los incendios forestales los árboles
no son los únicos perjudicados: muchos animales quedan
atrapados en el humo, mientras que otros migran.
Internet.
Encarta 97
Autor:
María Incaurgarat
18 Años
Polimodal 3 Año