Cómo aprovechar los hidrocarburos naturales

CÓMO APROVECHAR LOS RECURSOS ENERGÉTICOS

RECURSOS ORGÁNICOS:

4.CONCEPTO

2. TIPOS



• CONCEPTO

Son aquellos que se forman como consecuencia de la
acumulación de la degradación y evolución de los propios restos
orgánicos de estos organismos.



2. TIPOS

* El carbón.
* Los hidrocarburos naturales:
- El gas natural.
- El crudo o petróleo líquido.
- Los hidrocarburos sólidos


HIDROCARBUROS NATURALES

1. CONCEPTO

2. COMPOSICIÓN MOLECULAR

3. ORIGEN

4. TIPOS:
- GAS NATURAL
- EL CRUDO O PETRÓLEO LÍQUIDO
- HIDROCARBUROS SÓLIDOS

5. APLICACIÓN



1. CONCEPTO

* Se incluyen aquí fundamentalmente el carbón
y los hidrocarburos naturales (petróleo y gas),
que se forman no como consecuencia de la
acumulación de los restos inorgánicos de
organismos sino de la acumulación, degradación
y evolución de los propios restos orgánicos de
estos organismos. La principal diferencia entre
los tipos señalados es que el carbón se forma
fundamentalmente a partir de restos de vegetales
superiores (hojas, tallos, troncos...), mientras que
petróleo y gas se forman a partir de microorganismos (plancton,
algas, bacterias...).



2. COMPOSICIÓN MOLECULAR

1. Hidrocarburos saturados (50-60%)
1. n-alcanos (15-20%)

gaseosos: C1 a C4

líquidos: C5 a C15

sólidos: C=>16

2. Isoalcanos (10-20%)
3. Cicloalcanos (20-40%)
1. Hidrocarburos no saturados (25-40%)
2. Resinas o asfaltenos (0-40%)

3. ORIGEN
- Los Hidrocarburos naturales se originan como un paso intermedio de
la degradación de la materia orgánica, en medio anaerobio, y en un
rango concreto de presiones y temperaturas. El producto intermedio
que da origen a estos productos, a partir de las rocas que lo contienen,
recibe el nombre de kerógeno.

Los hidrocarburos se forman en rocas arcillosas
que contienen este kerógeno (rocas madre).
Sin embargo, para poder ser explotables
(extraíbles por bombeo), estos hidrocarburos
han de migrar a rocas porosas y permeables
(las rocas almacén) y quedar atrapados por algún
mecanismo que impida que la migración los lleva
hasta la superficie: las trampas petrolíferas.
Estas pueden ser de muy diversos tipos, aunque las más comunes
corresponden a pliegues anticlinales.

4. TIPOS
Los hidrocarburos en la naturaleza aparecen en tres formas principales:

* Como gas natural

* Como petróleo crudo, líquido

* Hidrocarburos sólidos:

-Arenas asfálticas (tar sands)

- Pizarras bituminosas (oil shales).


5. APLICACIÓN

- La principal aplicación del crudo es para obtención de energía, a
través de sus productos refinados: gasolina, gas-oil (diesel), fuel-oil,
keroseno, etc.

- Otros usos: materia prima para la industria petroquímica
(polímeros, etc.); materia prima para lubrificantes (aceites y grasas
para motores); aglomerantes asfálticos (fracciones pesadas).


El petróleo y el gas natural, los hidrocarburos fósiles, están
constituidos casi exclusivamente por hidrocarburos, es decir,
compuestos orgánicos, más o menos complejos, de Carbono e
Hidrógeno, mezclados en proporciones diversas entre sí, y con
otros compuestos químicos.


Gas Natural

- El gas natural se encuentra en dos tipos de yacimientos:
* Yacimientos de gas individualizado
* Yacimientos asociados a los de petróleo, en las zonas altas de los mismos,
o en disolución en la fase líquida.

- Los yacimientos de gas natural están compuestos fundamentalmente por
metano, que llega a constituir hasta el 100% de los mismos (gas seco).

- Además, puede incluir otros hidrocarburos gaseosos, como etano, propano,
butano, etc

-Otros constituyentes, minoritarios pero frecuentes, son:H2S, N2, He,Ar, etc.

- Su poder calorífico constituye la base de su interés económico. Es variable,
según la composición específica del gas.

- El valor medio es de 38 a 40 megajulio/Kg, ó 9.500-10.000 Cal/gr.


El Crudo o Petróleo líquido

- Está constituido por hidrocarburos líquidos fundamentalmente, y puede tener
en solución hidrocarburos gaseosos (los denominados crudos ligeros), o sólidos
(crudos pesados).

- Otros constituyentes pueden ser: compuestos sulfurados en diversas formas
orgánicas, compuestos nitrogenados, también de carácter orgánico, y
compuestos oxigenados, como los ácidos grasos. Sus características físicas y
económicas están muy relacionadas con la composición.

- El carácter más importante de los crudos es su densidad, ya que es un reflejo
directo de su composición química. Aumenta con el porcentaje de hidrocarburos
y productos pesados, en especial de resinas y asfaltenos. Disminuye con la
temperatura a la que se encontraba el petróleo en su ambiente de generación, lo
que implica que los yacimientos profundos, enterrados a mayores profundidades,
contendrán crudos menos densos.

El Crudo ó Petróleo líquido
La densidad se expresa en gr/ml, o en gr/cm3, o, más comúnmente, en grados
API, que evolucionan inversamente.

Este parámetro es un criterio muy representativo de la calidad económica del
crudo, y se utiliza para fijar su precio. Los términos comerciales que se utilizan
son: crudos ligeros (31.1ºAPI); medios (22.3-31.1ºAPI); pesados (10-22.3ºAPI) y
extrapesados (<10ºAPI).

Por otra parte, su principal característica desde el punto de vista económico es
su poder calorífico, que hace que sean utilizables como fuentes de energía.
Este parámetro varía en función de la densidad, y, por tanto, de la composición
química concreta.

Así, el poder calorífico es mayor para los crudos ligeros que para los pesados.

Como comparación, una hulla presenta un poder calorífico entre 5.600 y 8.000
cal/gr, con lo que, a efectos de poder calorífico:
1,5 t carbón = 1 t petróleo = 1.000 m3 gas

- La densidad se expresa en gr/ml, o en gr/cm3, o, más comúnmente, en grados
API, que evolucionan inversamente.

- Este parámetro es un criterio muy representativo de la calidad económica del
crudo, y se utiliza para fijar su precio. Los términos comerciales que se utilizan
son: crudos ligeros (31.1ºAPI); medios (22.3-31.1ºAPI); pesados (10-22.3ºAPI) y
extrapesados (<10ºAPI).

- Por otra parte, su principal característica desde el punto de vista económico es
su poder calorífico, que hace que sean utilizables como fuentes de energía.
Este parámetro varía en función de la densidad, y, por tanto, de la composición
química concreta.

- Así, el poder calorífico es mayor para los crudos ligeros que para los pesados.

- Como comparación, una hulla presenta un poder calorífico entre 5.600 y 8.000
cal/gr, con lo que, a efectos de poder calorífico:
1,5 t carbón = 1 t petróleo = 1.000 m3 gas




La principal aplicación del crudo es para obtención de energía, a través de sus
productos refinados: gasolina, gas-oil (diesel), fuel-oil, keroseno, etc.

Otros usos:

- Materia prima para la industria petroquímica (polímeros, etc.);
- Materia prima para lubrificantes (aceites y grasas para motores);
- Aglomerantes asfálticos (fracciones pesadas).



Los Hidrocarburos sólidos
Se incluyen aquí los hidrocarburos naturales de carácter sólido. Pueden ser de
dos tipos diferentes:

- Los hidratos de metano: son poco abundantes, aunque actualmente se han
localizado acumulaciones importantes en el límite plataforma continental –
talud, cuya importancia económica y posibilidades de explotación aún están
por determinar.

- La familia de los bitúmenes: es más importante,
ya que aparece en dos tipos de yacimientos
ya bien conocidos: arenas asfálticas (tar sands),
y pizarras bituminosas (oil shales).




- Los bitúmenes se pueden definir, desde el punto de vista de explotación:

* Mezclas viscosas naturales de hidrocarburos de molécula muy pesada.

* Productos sulfurosos minoritarios.

- Su alta densidad y viscosidad impide su explotación convencional por
bombeo.



Los hidrocarburos semirrefinados que se pueden extraer de los bitúmenes
reciben el nombre de crudos sintéticos. Las rocas que contienen
proporciones
importantes de estos bitúmenes pueden ser de dos tipos:

* Arenas asfálticas: son rocas sedimentarias de tipo arenas gruesas, bien
clasificadas, porosas y permeables, que contienen productos petrolíferos
pesados, en las que el bitumen representa del orden del 18 al 20% en peso
de la roca. Su viscosidad es muy elevada.
- Formadas fundamentalmente por asfaltenos y productos complejos ricos en
nitrógeno, azufre, oxígeno, frente a productos saturados y ligeros.

* Pizarras bituminosas: son rocas sedimentarias pelíticas (arcillosas),
carbonatadas (margas), ricas en kerógeno y pobres en bitumen (0.5-5%), y
capaces de producir hidrocarburos por pirólisis, a unos 500ºC.
-Ocasionalmente reciben la denominación de "esquistos bituminosos".
- Está formada por restos de algas lacustres o marinas.


GAS NATURAL

1. CONCEPTO

2. LOCALIZACIÓN

3. COMPOSICIÓN

4. USOS


GAS NATURAL

1. CONCEPTO

El gas natural es una de las varias e importantes fuentes de energía
no renovables formada por una mezcla de gases ligeros que se
encuentra en yacimientos de petróleo, disuelto o asociado con el
petróleo o en depósitos de carbón.

GAS NATURAL:

2. LOCALIZACIÓN

El gas natural se encuentra en dos tipos de yacimientos:

* Yacimientos de gas individualizado
* Yacimientos asociados a los de petróleo, en las zonas altas de los
mismos, o en disolución en la fase líquida.

Los yacimientos de gas natural están compuestos fundamentalmente por
metano, que llega a constituir hasta el 100% de los mismos (gas seco).
Además, puede incluir otros hidrocarburos gaseosos, como etano,
propano, butano, etc., en proporción decreciente con el número de
Carbonos. Otros constituyentes, minoritarios pero frecuentes, son: H2S,
N2, He, Ar, etc.

Su poder calorífico constituye la base de su interés económico. Es
variable, según la composición específica del gas. El valor medio es de 38
a 40 megajulio/Kg, ó 9.500-10.000 Cal/gr.


GAS NATURAL

2. COMPOSICIÓN
- Aunque su composición varía en función del yacimiento del que se saca,
está
compuesto principalmente por metano en cantidades que comúnmente
pueden superar el 90 ó 95% (p. ej., el gas no-asociado del pozo West Sole en
el Mar del Norte), y suele contener otros gases como nitrógeno, CO2, H2S,
helio y mercaptanos. Como ejemplo de contaminantes cabe mencionar el gas
no-asociado de Kapuni (NZ) que contiene hasta 49% de CO2. Como fuentes
adicionales de este recurso natural, se están investigando los yacimientos de
hidratos de metano que, según estimaciones, pueden suponer una reserva
energética muy superiores a las actuales de gas natural.

- Puede obtenerse también con procesos de descomposición de restos
orgánicos (basuras, vegetales - gas de pantanos) en las plantas de
tratamiento de estos restos (depuradoras de aguas residuales urbanas,
plantas de procesado de basuras, de desechos orgánicos animales, etc.). El
gas obtenido así se llama biogás.


GAS NATURAL

3. USOS

Para uso doméstico, al igual que al butano, se le añaden trazas de
compuestos de la familia de los mercaptano entre ellos el metil
mercaptano, para que sea fácil detectar una fuga de gas y evitar su
ignición espontánea.


PETRÓLEO
1. CONCEPTO

2. COMPOSICIÓN

3. ORIGEN

4. CLASIFICACIÓN

5. PROCESO TRANSFORMADOR DEL PETRÓLEO
– EXTRACCIÓN
– REFINADO
– DESTILACIÓN FRACCIONADA DEL PETRÓLEO
– MÉTODOS DE MEJORAMIENTO DE OCTANAJE

6. USOS

7. EFECTOS QUE PRODUCE: CONTAMINACIÓN

PETRÓLEO
1. CONCEPTO
- Es un recurso natural no renovable y actualmente también es la
principal fuente de energía en los países desarrollados. El petróleo
líquido puede presentarse asociado a capas de gas natural, en
yacimientos que han estado enterrados durante millones de años,
cubiertos por los estratos superiores de la corteza terrestre.

-En condiciones normales es un líquido bituminoso que puede
presentar gran variación en diversos parámetros como color y
viscosidad (desde amarillentos y poco viscosos como la gasolina
hasta líquidos negros tan viscosos que apenas fluyen), densidad
(entre 0,75 g/ml y 0,95 g/ml), capacidad calorífica, etc. Estas
variaciones se deben a la diversidad de concentraciones de los
Hidrocarburos que componen la mezcla.


PETRÓLEO

2. COMPOSICIÓN

Es un recurso natural no renovable y actualmente también es la
principal fuente de energía en los países desarrollados. El petróleo
líquido puede presentarse asociado a capas de gas natural, en
yacimientos que han estado enterrados durante millones de años,
cubiertos por los estratos superiores de la corteza terrestre.

En los Estados Unidos, es común medir los volúmenes de petróleo
líquido en barriles.

PETRÓLEO

2. COMPOSICIÓN

- El petróleo está formado principalmente por hidrocarburos, que son
compuestos de hidrógeno y carbono, en su mayoría parafinas,
naftenos y aromáticos. Junto con cantidades variables de derivados
saturados homólogos del metano (CH4). Su fórmula general es
CnH2n+2.

- Además de hidrocarburos, el petróleo contiene otros compuestos
que se encuentran dentro del grupo de orgánicos, entre los que
destacan sulfuros orgánicos, compuestos de nitrógeno y de oxígeno.
También hay trazas de compuestos metálicos, tales como sodio (Na),
hierro (Fe), níquel (Ni), vanadio (V) o plomo (Pb). Asimismo, se
pueden encontrar trazas de porfirinas.

PETRÓLEO
3. ORIGEN
* Teorías Sobre el origen inorgánico del petróleo:
La hipótesis del origen inorgánico del petróleo sostiene que el petróleo natural se
forma a partir del metano en las condiciones termodinámicas del manto superior.
La ubicuidad de los hidrocarburos en el sistema solar se toma como evidencia de
que puede que haya mucho más petróleo en la Tierra de lo que se piensa y ese
petróleo puede tener origen en la emigración de los fluidos carboníferos hacia
regiones superiores del manto.

- Algunos geólogos apoyan la hipótesis del origen abiogenético del petróleo y
sostienen que al interior de la tierra existen hidrocarburos de origen
estrictamente abiogenético.

- La hipótesis del origen abiogenético del petróleo es muy minoritaria entre los
geólogos. Sus defensores consideran que se trata de "una cuestión todavía
abierta". La extensiva investigación de la estructura química del querógeno ha
identificado a las algas como la fuente principal del petróleo. La hipótesis del
origen abiogenético no puede explicar la presencia de estos marcadores en el
querógeno y el petróleo, así como no puede explicar su origen inorgánico a
presiones y temperaturas suficientemente altas para convertir el querógeno en
grafito. Esta hipótesis no ha tenido éxito.


PETRÓLEO
4. CLASIFICACIÓN

* La industria petrolera clasifica el petróleo crudo según su lugar de
origen (p.e. "West Texas Intermediate" o "Brent")

* En base a su densidad o gravedad API:
- Ligero
- Medio,
- Pesado
- Extrapesado

* Los refinadores también lo clasifican como "crudo dulce", que significa
que contiene relativamente poco azufre, o "ácido", que contiene mayores
cantidades de azufre y, por lo tanto, se necesitarán más operaciones de
refinamiento para cumplir las especificaciones actuales de los productos
refinados.


* EXTRACCIÓN
- El petróleo se extrae mediante la perforación de un pozo sobre el yacimiento. Si
la presión de los fluidos es suficiente, forzará la salida natural del petróleo a través
del pozo que se conecta mediante una red de oleoductos hacia su tratamiento
primario, donde se deshidrata y estabiliza eliminando los compuestos más
volátiles. Posteriormente se transporta a refinerías o plantas de mejoramiento.
Durante la vida del yacimiento, la presión descenderá y será necesario usar otras
técnicas para la extracción del petróleo. Esas técnicas incluyen la extracción
mediante bombas, la inyección de agua o la inyección de gas, entre otras.

- Los componentes químicos del petróleo se separan y obtienen por destilación
mediante un proceso de refinamiento. De él se extraen diferentes productos, entre
otros: propano, butano, gasolina, queroseno, gasóleo, aceites lubricantes,
asfaltos, carbón de coque, etc. Todos estos productos, de baja solubilidad, se
obtienen en el orden indicado, de arriba abajo, en las torres de fraccionamiento.

- Debido a la importancia fundamental para la industria manufacturera y el
transporte, el incremento del precio del petróleo puede ser responsable de
grandes variaciones en las economías locales y provoca un fuerte impacto en la
economía global.



* REFINADO

- El petróleo es una mezcla de productos que para poder ser utilizado en las
diferentes industrias y en los motores de combustión debe sufrir una serie de
tratamientos diversos. Muy a menudo la calidad de un Petróleo crudo
depende en
gran medida de su origen . En función de dicho origen sus características
varían:
color, viscosidad, contenido. Por ello, el crudo a pie de pozo no puede ser
utilizado
tal cual. Se hace, por tanto, indispensable la utilización de diferentes
procesos de
tratamiento y transformación para la obtención del mayor número de
productos de
alto valor comercial.

- El conjunto de estos tratamientos constituyen el proceso de refino de
petróleo o refinación del petróleo.


* DESTILACIÓN FRACCIONADA DEL PETRÓLEO
El petróleo natural no se usa como se extrae de la naturaleza, sino que se separa
en mezclas más simples de hidrocarburos que tienen usos específicos, a este
proceso se le conoce como destilación fraccionada.
El petróleo natural herviente (unos 400 grados Celsius) se introduce a la parte
baja de la torre, todas las sustancias que se evaporan a esa temperatura pasan
como vapores a la cámara superior algo más fría y en ella se condensan las
fracciones más pesadas que corresponden a los aceites lubricantes.
De este proceso se obtienen las fracciones:
* Gases: metano, etano y gases licuados del petróleo (propano y butano)
* Nafta, ligroína o éter de petróleo
* Gasolina
* Queroseno
* Gasóleo (ligero y pesado)
* Fuelóleo
* Aceites lubricantes
* Asfalto
* Alquitrán
La industria petroquímica elabora a partir del petróleo varios productos derivados,
además de combustibles, como plásticos, derivados del etileno, pesticidas,
herbicidas, fertilizantes o fibras sintéticas.



* Reforming: Es la reformación de la estructura molecular de las naftas.

* Reforming catalítico (sin aditivos antidetonantes): Se deshidrogenan alcanos
tanto de cadena abierta como cíclicos para obtener aromáticos, principalmente
benceno, tolueno y xilenos, empleando catalizadores de platino -renio -alúmina.

* Alquilación: Proceso para la producción de un componente de gasolinas de alto
octanaje por síntesis de butilenos con isobutano. El proceso de alquilación es una
síntesis química por medio de la cual se une un alcano ramificado al doble enlace
de un alqueno, extraído del craking o segunda destilación. Al resultado de la
síntesis se le denomina alquilado o gasolina alquilada, producto constituido por
componentes isoparafínicos.

* Isomerización: Convierte la cadena recta de los hidrocarburos parafínicos en una
cadena ramificada. Se hace sin aumentar o disminuir ninguno de sus componentes.


PETRÓLEO
6. USOS

Algunas de las utilidades y usos del petróleo sus derivados son:

• Industria: Plásticos, fabricación de aceros y electrodos, aislamiento material
eléctrico, cable comunicación y fibra óptica. aceites y lubricantes, etc.
• Alimentación: Colorantes, antioxidantes, conservantes, envasado de
alimentos,
latas, botellas, etc.
• Textil: fibras sintéticas, nailon, tratamiento de pieles, suelas zapatos, etc.
• Limpieza: Champú, Fabricación de detergentes, productos de limpieza, etc.
• Agricultura: Insecticidas, herbicidas, fertilizantes, etc.
• Medicina: Prótesis, implantes de odontología, gafas, pomadas, ungüentos, etc.
• Combustible: Calefacción, automóviles, aviones, etc.
• Construcción: Carreteras, pavimentos, cementos, hormigón, pinturas, etc.
• Muebles: Aglomerados, productos laminados.
• Papel: Libros, tratamiento de papel y cartones.
• Otros productos de uso cotidiano: alfombras, cortinas para baño, bolsas de
basura, fósforos, mangueras, chalecos salvavidas, tiendas de campaña, raquetas
de tenis, juguetes, bolígrafos, pegament


PETRÓLEO
7. AMENAZAS PARA LA SOCIEDAD
Contaminación:
• El petróleo tiene el problema de ser insoluble en agua y por lo tanto, difícil de
limpiar.
• Además, la combustión de sus derivados produce productos residuales:
partículas, CO2, SOx (óxidos de azufre), NOx (óxidos nitrosos), etc.

• En general, los derrames de hidrocarburos afectan
• profundamente a la fauna y vida del lugar, razón
• por la cual la industria petrolera mundial debe cumplir
• normas y procedimientos estrictos en materia de
• protección ambiental.

• Casi la mitad del petróleo y derivados industriales que se vierten en el mar, son
residuos que vuelcan las ciudades costeras. El mar es empleado como un
accesible y barato depósito de sustancias contaminantes.

• Otros derrames se deben a accidentes que sufren los grandes barcos
contenedores de petróleo, que por negligencia transportan el combustible en
condiciones inadecuadas.

CÓMO APROVECHAR LOS RECURSOS
ENERGÉTICOS
PETRÓLEO
De cualquier manera, los derrames de petróleo representan una de las
mayores
causas de la contaminación oceánica. Ocasionan gran mortandad de aves
acuáticas, peces y otros seres vivos de los océanos, alterando el equilibrio
del
ecosistema. En las zonas afectadas, se vuelven imposibles la pesca, la
navegación y el aprovechamiento de las playas con fines recreativos.
Cambio climático

• La combustión de los derivados del petróleo es una de las principales
causas de emisión de CO2, cuya acumulación en la atmósfera genera
el cambio climático.
• [editar] Conflictos geopolíticos

• El control del petróleo se ha vinculado a diversos conflictos bélicos
desde la Segunda Guerra Mundial hasta los más recientes en Iraq
(1991 y 2004).

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