Unidad Didáctica: ENERGÍAS NO RENOVABLES

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1 INSTITUTO DE ENSEÑANZA SECUNDARIA VILLA DE MAZO CONSEJERÍA DE EDUCACIÓN CULTURA DEPORTE GOBIERNO DE CANARIAS DEPARTAMENTO DE TENOLOGÍA. IES VILLA DE MAZO Unidad Didáctica: ENERGÍAS NO RENOVABLES 3.2. EL PETRÓLEO (Ver infografía) El petróleo es una mezcla natural de hidrocarburos y, en menor proporción, por otros elementos, como azufre, oxígeno y nitrógeno. Su color es pardo oscuro y tiene una densidad que varía entre 0,8 y 0,95 kg/dm 3 y no es soluble en agua ORIGEN DEL PETRÓLEO La formación del petróleo es análoga a la del carbón. Grandes cantidades de materia vegetal y animal (especialmente plancton marino) fueron sepultadas por sedimentos; posteriormente, de manera gradual y en determinadas condiciones de presión y temperatura, se originó el petróleo gracias a dos tipos de descomposición: Inicialmente, la descomposición se llevó a cabo mediante bacterias aerobias (que necesitan oxígeno). Posteriormente, a medida que se iban depositando más sedimentos y ya no había oxígeno, aparecieron bacterias anaerobias. Estas bacterias convirtieron la materia orgánica en hidrocarburos, que se almacenaron en lugares donde la roca era porosa y en cuyo alrededor había roca impermeable (arcilla) que evitaba que, por efecto de la presión de los gases, saliese al exterior. Se forman así bolsas importantes de petróleo. Estas bolsas normalmente se encuentran formadas por agua en su parte inferior y petróleo y gas natural en su parte superior. LOCALIZACIÓN DEL YACIMIENTO Y EXTRACCIÓN DEL PETRÓLEO La localización y extracción del petróleo o crudo no es una tarea sencilla. Se necesita personal muy cualificado y equipos muy costosos. Por ello es necesario, antes de proceder a la perforación, hacer un estudio de las características del terreno. Existen varios métodos para la localización de bolsas petrolíferas, pero el que mayor número de datos aporta de la estructura del subsuelo es el denominado método sísmico. Su principio es el mismo que el empleado para determinar el origen, hipocentro o epicentro de los terremotos naturales. Este registro permite conocer, sin necesidad de perforar el suelo, la existencia de estratos subterráneos, su orientación e inclinación, así como la presencia de pliegues y fallas que son «trampas» del petróleo. Una vez localizado el posible pozo de petróleo (algo que nunca se conoce con certeza) se procede a la perforación.

2 La perforación o sondeo se realiza normalmente mediante torres llamadas Derrick que van acoplando tubos de 4m de longitud a una broca o trépano y los hace girar para llegar a profundidades de hasta 7 Km. Para extraer los trozos de roca arrancados y refrigerar el trépano se introduce una corriente de lodo. Para los yacimientos que se encuentran bajo el mar, se construyen plataformas sobre flotadores que se sujetan mediante cables a grandes bloques de hormigón en el fondo. El crudo suele encontrarse introducido en roca porosa y exteriormente rodeado por los siguientes elementos: Parte superior: gas natural y otros hidrocarburos gaseosos. Parte inferior: agua salada. Laterales: roca impermeable (arcilla) y depósitos de sal. Todo este conjunto se halla en el interior de roca impermeable (arcilla). comprimidos. Si el tubo perforador llega a la bolsa de gas y se detiene, sin llegar a la capa de petróleo, subirá un chorro violento de gas. Si, por el contrario, el extremo del tubo penetra en el petróleo, éste ascenderá empujado por el gas y el agua Cuando se alcanza la bolsa, la presión interior impulsa al petróleo y al gas natural, y al equilibrarse la presión al poco tiempo, se introducen bombas para extraer el crudo obteniendo una producción primaria con la que sale el 25 % del petróleo. Cuando el petróleo no fluye hasta la bomba, se obtiene una producción secundaria inyectando agua y vapor desde la superficie para hacerlo más fluido; aún así, sólo se extrae hasta el 60 % del petróleo total del yacimiento, y el resto se queda en la roca. Por último se realiza una producción terciaria que se obtiene excavando minas de galerías inclinadas por las que rezuma el petróleo restante. Una vez extraído, se elimina el gas y el agua que salen con el petróleo. A partir de este momento al producto se le llama crudo, y se almacena a la espera de su transporte. TRANSPORTE A continuación se transporta el crudo hasta las refinerías, donde se obtendrán productos derivados. Esto se puede hacer: a.- Mediante oleoductos de 80 cm de diámetro y 20 mm de espesor, con estaciones de bombeo cada km, a velocidades de varios km/h, muy controladas para evitar calentamientos excesivos y explosiones.

3 b.- Mediante el uso de barcos petroleros de hasta toneladas. REFINADO El petróleo o crudo, como también se le llama, no se utiliza directamente tal y como se extrae del yacimiento, sino que al estar compuesto por numerosos hidrocarburos de distintas características, previamente debe sufrir un proceso de destilación en las refinerías, con objeto de separar los distintos compuestos que finalmente utilizarán las industrias y máquinas térmicas. Esta técnica de refinado consiste en calentar el crudo hasta la evaporación y seguidamente condensar, por enfriamiento, con el fin de recoger la sustancia anteriormente evaporada. Si la mezcla se compone de un sólido y un líquido; al evaporarse el líquido, en el recipiente quedará solamente el sólido. Si ese gas evaporado se enfría en otro lugar, será posible recuperarlo. Si está compuesto por varios líquidos, el más volátil se evapora antes, recogiéndose en un recipiente al enfriar el gas. La temperatura de la mezcla sigue subiendo hasta que el siguiente líquido más volátil se evapore, recogiéndose en otra mezcla, y así sucesivamente se va elevando la temperatura hasta separar todos los líquidos. Si los líquidos tienen temperaturas de ebullición próximas, parte del segundo es arrastrado por el primero, por lo que a éste hay que volver a destilarlo. A este proceso se le denomina destilación múltiple o fraccionada. Para el petróleo se aplica una destilación de este tipo, debido a la proximidad en algunos puntos de ebullición. El proceso de destilación es el siguiente: 1. Se hace pasar todo el crudo por un horno a una temperatura de unos 360 C, con lo que todo el petróleo se transforma en gas. 2. Este gas se lleva a la parte inferior de la refinería (torre de fraccionamiento). Los gases más ligeros tienden a subir hasta la parte más alta de la torre y los más pesados se condensan en forma líquida a diferentes alturas. La temperatura en la parte inferior es más elevada que en su parte alta. El problema que se presenta es que las temperaturas de ebullición de los distintos hidrocarburos que componen el petróleo están muy próximas. Para evitar que uno de ellos sea arrastrado por el otro, es necesario destilarlo de nuevo (destilación fraccionada o múltiple). En la Figura 5.10 se puede observar la forma interna de la torre de destilación o fraccionamiento. Los gases que ascienden burbujean en el líquido que llena las bandejas o el platillo. Este líquido es más ligero cuanto más alto esté el platillo y, al aumentar su nivel en cada platillo, pasa por el rebosadero y cae en el platillo inferior. Pero al encontrarse con los gases calientes ascendentes, se vaporiza de nuevo en parte, y paso a paso, de escalón en escalón, vuelve a ascender hasta alcanzar la sección de la torre que tiene la temperatura correspondiente a la suya de condensación. Allí, estos gases ascendentes se licuan y salen al exterior de la torre, mediante conductos adecuados.

4 Cuando la necesidad de un producto es mayor que la de otro (como es el caso de la gasolina, que tiene más demanda que el alquitrán), para evitar almacenamientos excesivos, se recurre a un proceso denominado craqueo (en inglés cracking). El craqueo consiste en calentar un hidrocarburo por encima de su temperatura de ebullición con objeto de romper las moléculas complejas (por agitación térmica) y obtener otras de menor peso molecular que coincidan con las de los hidrocarburos de mayor demanda. Después del proceso de refinado los productos obtenidos pueden seguir dos caminos: a) Utilizarlos directamente Gases licuados del petróleo, como son el butano y el propano Combustibles para motores térmicos (gasolina, gasóleo o gas-oil) Combustibles para centrales térmicas (fuelóleo o fuel-oil) Combustibles para aparatos con motores a reacción, básicamente aviones de medio y gran tonelaje (queroseno) Aceites de lubricación para motores y máquinas Asfaltos para revestimientos antihumedades o para pavimentos b) Reelaborados en la industria petroquímica Los derivados del petróleo procedentes de la refinería, generalmente gasolinas, gasóleos o productos más pesados, son la materia prima de la industria petroquímica. Esta materia, mediante diversas operaciones, se transforma en productos que actualmente tienen gran importancia en nuestra sociedad. Algunos de ellos son: Plásticos Fibras sintéticas, como por ejemplo el nylon, el poliéster y las acrílicas. Caucho sintético para la fabricación de neumáticos Abonos para mejorar el rendimiento de los cultivos vegetales Detergentes para limpieza Disolventes y pinturas Medicamentos La composición típica de un litro de crudo después del proceso de refino suele ser la que se muestra en la Figura Los principales productos, además de las impurezas de azufre, son:

5 El propano y el butano se comercializan en botellas de distintos tamaños, a grandes presiones. De esta manera, los gases se convierten en líquidos, recibiendo el nombre de gases licuados del petróleo (GLP). LAS RESERVAS DE PETRÓLEO Los países del mundo con más petróleo en el subsuelo son: País Porcentaje sobre el total de reservas mundiales Arabia Saudí 24,9 Irak 10,7 Emiratos Árabes 9,3 Unidos Kuwait 9,2 Irán 8,5 Venezuela 7,4 Rusia 4,6 EEUU 2,9

6 El asfalto El petróleo, en ocasiones, brota en la superficie de la tierra. Cuando esto sucede, los hidrocarburos líquidos y gaseosos que lo integran se evaporan y pasan al aire, quedando una sustancia de color negro, blanda y pegajosa, conocida desde la antigüedad con el nombre de asfalto. En la actualidad, el yacimiento más importante de asfalto natural se encuentra en el lago de la Brea, en la isla de la Trinidad, descubierto por sir Walter Raleigh hacia el año 1600 Qué es la OPEP? La OPEP es la Organización de Países Exportadores de Petróleo, fundada en septiembre de 1960 Es una organización intergubernamental, con sede en Viena. La OPEP controla aproximadamente el 43% de la producción mundial de petróleo y el 75% de las reservas de petróleo. Los estatutos de la OPEP dicen que su objetivo es coordinar y unificar las políticas petroleras entre los países miembros, con el fin de garantizar unos precios justos y estables para los productores de petróleo, el abastecimiento eficiente, económico y regular de petróleo a los países consumidores y un rendimiento justo del capital de los inversores.

7 PETRÓLEO Y MEDIOAMBIENTE 1. Impacto medioambiental.- Por tratarse de un combustible fósil, de formación análoga al carbón, tiene repercusiones muy semejantes sobre el medio ambiente, las cuales destacamos a continuación: a) Repercusiones sobre el suelo Destaca el efecto de las refinerías, oleoductos y los derrames de productos derivados del petróleo sobre el suelo b) Repercusiones sobre el agua Centrales Térmicas de fuelóleo Refinerías. Debido a su actividad, las aguas se cargan de compuestos contaminantes como fenoles, amoníaco, sulfuros y distintos hidrocarburos, que deben ser eliminados con adecuados tratamientos Petroleros. Debido a la carga y descarga de los mismos y en algunas ocasiones por accidentes, el crudo pasa al agua. Esto supone en parte la destrucción de los ecosistemas marinos y costeros y en algunos casos ésta es irreversible c) Contaminación atmosférica La combustión tan exagerada de derivados del petróleo como se realiza en la actualidad ha originado grandes problemas en la atmósfera: Por la propia combustión se produce CO 2 responsable del efecto invernadero Óxidos de nitrógeno. Proceden del sector del transporte, es decir, de la combustión de gasolinas, gasóleos y querosenos en los vehículos Óxidos de azufre. Aunque la principal fuente de estos óxidos es el carbón, los combustibles líquidos derivados del petróleo, al quemarse, producen estos óxidos causantes de la lluvia ácida. Para paliar parte de los problemas de lluvia ácida y efecto invernadero, últimamente se han tomado las siguientes medidas: - Utilización de gasolina sin plomo. Con ello se reduce la polución por gases a niveles muy bajos, así como la emisión de partículas de plomo. - Utilización de gasóleos libres de azufre. - Sustitución de instalaciones de gasóleo y fuelóleo por otras que utilicen gas natural. Las costas españolas han sufrido bastantes desastres ecológicos derivados de accidentes marítimos. El más reciente ha sido el vertido del petrolero Prestige en las costas gallegas y cantábricas. Para saber más sobre el tema