PETROLEO
ORIGEN DEL PETROLEO
A.- ETIMOLOGIA DE LA PALABRA
El petróleo (petre: piedra; oleum: aceite) o aceite de piedra, es una mezcla compleja de hidrocarburos gaseosos, líquidos o sólidos.
B.- HISTORIA
La existencia del petróleo y sus derivados fue conocida desde la antiguedad. La Biblia hace mención del asfalto, Noé usó el betún del oriente para impermeabilizar el arca: Este mismo elemento, el betún petrolífero, fué empleado como argemaza en la construcción de la torre de Babel, de las murallas de Nínive y de Babilonia y los Caldeos lo usaban en la construcción de sus residencias. Los mismos caldeos utilizaban las sustancias bituminosas como remedio de las enfermedades de la piel y el reumatismo y para calafatear las embarcaciones, para pavimentos y el alumbrado. Los egipcios empleaban el aceite de rocas, como lo llamaban ellos para embadurnar los cuerpos de los difuntos, para pavimentar sus vias, para lubricar las ruedas y ejes de sus carros de guerra, para embetunar sus murallas y sus fortificaciones, y como combustible. Los fenicios usaban el betún en la fabricación de joyas. Los sirios, los romanos y los bizantinos lo empleaban como combustible y como arma de guerra. Precisamente el pueblo griego que usó tanto el fuego en la antiguedad de las guerras, era una mezcla de azufre, nitrato de potasio, resinas y nafta. Los griegos lo usaban para alimentar la llama olímpica de sus juegos.
Los indios americanos usaban los productos bituminosos para untarse en el cuerpo, quitar el cansancio, fortalecer los musculos, curar las heridas y los parásitos intestinales, para pintarse el cuerpo antes de la guerra, como combustible y en el alumbrado.
Los conquistadores americanos lo usaron para calafatear sus bergantines y champanes y mezclados con aceite de mangle para proteger las maderas de sus embarcaciones contra la bruma. Hasta en la práctica de la hechicería se usó el petróleo en los pueblos antiguos.
C.- ORIGEN
En un tiempo se creyó que el aceite mineral probablemente tuvo un origen inorgánico, es decir, que se formó dentro de la tierra por medios químicos, y no de los medios de antiguas plantas y animales que habían quedado enterrados bajo la tierra en sus diversas etapas. Muy satisfactorio sería el pensar que dicha teoria inorgánica se comprobara, pues podriamos entonces tener esperanzas de que el abastecimiento de aceite natural en la tierra continuara por tiempo indefinido. Desgraciadamente no podemos acariciar esta idea, pues hoy dia los hombres de ciencia han llegado a convenir de manera casi general, en que debemos el petróleo a los tejidos aceitosos o grasos de los seres vivos, por largos siglos sepultados. Hay geólogos que creen en la formación de los depósitos de donde obtenemos el aceite mineral, concurren no solamente las materias vegetales sino también los animales. Hay otros que piensan que únicamente de los restos animales procede el petroleo. Es probable que en algunos lugares el aceite mineral se deba principalmente a restos de animales, mientras que en otros sitios proceda de restos vegetales. Los campos petrolíferos pueden tener diferentes orígenes.
El petróleo que hoy se utiliza en formas tan variadas se produjo en un pasado muy remoto. En ese entonces, la tierra no tenía la configuración actual, ya que durante algun tiempo lo que hoy son mares y lagos eran tierra firme. El mar cubría sitios donde ahora hay altas montañas. Mucho antes de que el hombre habitara el planeta, ya el mar estaba poblado de gran variedad de organismos vivientes. Peces grandes y pequeños, y un sin número de plantas y animales, la mayoría visibles únicamente con la ayuda del microscopio, flotaban errantes en el agua. Al morir estos peces y seres diminutos , sus restos se hundían en la arena y en el barro del fondo del mar.
Los rios cruzaban por todas direcciones arrastrando fragmentos terrestres que el viento, la lluvia y los mismos rios habian despegado de las rocas. Estas partículas se depositaban en el fondo del mar, donde se mezclaban con los restos de los animales y las plantas. Con el paso de millones de años, los fragmentos de roca se iban convirtiendo gradualmente en capas de cientos de metros de espesor. En estos estratos se empezó a formar petróleo de las complejas sustancias de que estaban compuestos los restos de los animales y plantas, en ellos enterrados.
Mientras ocurría el largo proceso durante el cual estos restos de vida se transformaban en petróleo, los rios continuaban arrastrando más fragmentos de tierra hacia el mar. El peso de estas nuevas cargas unido al peso mismo del agua del mar, comprimía fuertemente las capas inferiores ayudando a convertir en roca la arena suelta y el barro.
Este tipo de rocas se conoce con el nombre de sedimentarias. Algunas son impermeables y otras son porosas, es decir, que permiten el paso de los líquidos a través de su estructura. Bajo la presión de las rocas que se iban formando encima, tanto el petróleo como las burbujas de gas y de agua fueron desalojadas de las rocas de grano muy fino, emigraron a las rocas porosas que los podían contener y fluyeron hacia arriba o lateralmente hasta que quedaron atrapados por una obstrucción que produjo el acumulamiento del petróleo.
Entre tanto, la forma de la tierra cambiaba gradualmente. Algunas partes de la corteza terrestre fueron empujadas hacia arriba, otras se hundieron; en regiones y épocas distintas, las capas de roca se comprimieron lateralmente de tal suerte que se plegaron y por último se quebraron. Por medio de este proceso de cambios continuos, la tierra tomó la configuración q’ hoy tiene, con sus continentes y oceanos. Pero muchas de las áreas donde se formaron rocas sedimentarias, que contenían petróleo, se elevaron por encima del nivel del mar. Por esta razón, algunas de las rocas petrolíferas no están actualmente bajo el nivel del mar, sino sobre él.
Con el transcurso del tiempo aparecieron sobre la tierra plantas, animales y por último el hombre, y evolucionaron hasta adquirir el aspecto que hoy presentan. Como muchas otras sustancias preciosas, el petróleo, que había necesitado tanto tiempo para formarse, permanecía oculto bajo la tierra, acumulado en lugares donde había quedado atrapado, y solamente subía a la superficie a traves de grietas en las capas rocosas. Así el hombre lo encontró y aprendió a usarlo. Algunas veces el gas natural que llegaba a la superficie se incendiaba formando el “fuego perpetuo”, que los pueblos antiguos adoraban.
HIPOTESIS
1.- Hipótesis Mineral. (Mendeleieff). Esta teoría se basa el experimento siguiente: tratando los carburos de metales pesados por el agua a la temperatura del rojo se producen hidrocarburos, dando mezclas semejantes a la del petróleo, lo que se produce en los laboratorios pudo producirse en la naturaleza al infiltrarse el agua del mar y encontrarse con los carburos metálicos al rojo en las profundidades del suelo.
2.— Hipótesis Vegetal. (Kramer y Potonié). Sostenían que el petróleo se debia a la descomposición de algas y bosques en el fondo del mar, conjuntamente con el lodo de dicho fondo. En favor de esta hipótesis se anota que la descomposición artificial de la celulosa, produce petróleo sintético y también la presencia de ciertas sustancias de origen vegetal en los petróleos como la clorofila y la fitosterina.
3.— Hipótesis Animal. (Engler). Sostiene que el petróleo se debe a la descomposición de las materias albuminoides, los cadaveres de peces y otros animales en las profundidades del suelo. La destilación de aceites pesados realizada por Engler pareció comprobar la hipótesis, también parecen confirmarla la presencia en los petróleos de restos de animales y de diversas sustancias de origen animal. En realidad, estudios recientes y profundos están acordes en afirmar que la formacion de los petróleos se debe a la transformación o descomposicion de materias animales o vegetales del plantón submarino, bajo la acción combinada del calor, de la presión y quizás bacterias anaerobias.
D.- LA BUSQUEDA DEL PETROLEO
Nadie puede predecir con exactitud el sitio donde se encuentra el petróleo bajo la superficie de la tierra. Hasta ahora, el único método seguro es el de la perforación para averiguar si existe algún yacimiento.
Por espacio de más de cien años el hombre ha estado perforando pozos de petróleo en muchas partes del mundo. Al principio los productores perforaban los pozos cerca de los lugares donde se había encontrado asfalto o petróleo en la superficie. O, con base en conjeturas, empleaban toda clase de aparatos elementales que, según ellos, indicaban la presencia del petróleo. Hoy dia, las compañías petroleras emplean toda clase de métodos científicos antes de escoger el sitio de una nueva perforación, pero aún no existe la certeza del éxito.
1.- Formaciones Geológicas. Debido a los cambios que han ocurrido en las capas rocosas, las formaciones del subsuelo que contienen petróleo pueden ser de muchas clases. Una de ellas es el anticlinal, en el cual las capas rocosas se han arqueado durante un movimiento plegatorio; bajo su cúpula se ha acumulado petróleo con gas natural sobre él y agua por debajo. Una capa de roca impermeable impide que el petroleo se mueva hacia arriba, pero si se perfora un pozo a través de la roca impermeable del anticlinal, se puede llegar hasta él para extraerlo. Por tanto, para encontrarlo se empieza a buscar aquellos sitios bajo la superficie donde existen formaciones que pueden contenerlo. Para ello se emplean numerosos métodos, como la inspección aerofotográfica, la exploración geológica superficial y los métodos geofísicos de exploración bajo la superficie.
2.- Investigaciones Geológicas. En la búsqueda del petróleo, el primer paso es levantar un mapa detallado de toda el área. Frecuentemente la región es salvaje e inexplorada. Por esta circunstancia, resultaría muy costosa y dilatada la confección de un mapa por los métodos ordinarios. En estos casos, para ahorrar tiempo y dinero, se debe recurrir a los métodos aéreos.
Enseguida, los geólogos escogen zonas especiales para llevar a cabo una investigación detallada. Viajando a pie a través de selvas y ciénagas, examinan ellos el terreno cuidadosamente en busca de afloramientos donde las rocas sobresalen del terreno, y de capas de roca Expuestas en los farallones y cañones de los rios. Durante este examen arrancan pedazos de roca para examinarlos, y cavan la tierra para buscar muestras de rocas bajo la superficie. Lentamente los geólogos levantan un mapa detallado de la geología de la zona, registran los tipos, edades de las rocas y forma en que yacen.
3.- Investigaciones Sísmicas. Existen varios métodos, uno de los más usados es enterrar una carga de dinamita y hacerla estallar, con el fin de producir un choque semejante a un pequeño terremoto. Los técnicos estudian las ondas de choque de la explosión, las cuales penetran en la tierra y rebotan en las capas rocosas hasta la superficie. Midiendo el tiempo que toman las ondas para regresar, los geofísicos calculan la profundidad a que estas rocas se encuentran. Por medio de instrumentos especiales, colocados a intervalos en la superficie terrestre, es posible saber si la superficie rocosa presenta alguna inclinación.
Cuando han terminado los mapas, se han examinado las muestras de rocas y se ha completado el informe de los técnicos geofísicos, llega el momento de decidir si los resultados obtenidos justifican la perforación de un pozo de prueba. Si la conclusión es afirmativa, se procede a escoger el sitio exacto en que deberá ser perforado el pozo. El proceso de exploración hasta ahora desarrollado ha requerido gastos considerables que se han hecho durante un lapso apreciable. La perforación implicará costos aún mayores, y tampoco en esta etapa se podrá garantizar si habrá algún descubrimiento.
CLASIFICACION
A.- COMPOSICION QUIMICA
El petróleo contiene:
C : 87%, en forma de hidrocarburos parafínicos esp.
H : 11 a 15%, en forma de hidrocarburos y ácidos.
O : 0 a 3.5%, en forma de asfaltos, fenoles y aldehidos.
S : 0 a 6%, en forma de sulfuros.
N : 0 a 0.5%, en forma de compuestos cíclicos.
Como impurezas puede contener otros elementos como: I, P, As, V, Na y Fe.
B.- CLASIFICACION
De acuerdo con su posición los petróleos se clasifican en: Parafínicas (fluidos), Asfálticos (viscosos), Nafténicos y mixtos.
Petróleos Parafínícos, o de Pensilvania, Estados Unidos, Venezuela y algunos de Colombia, son líquidos, casi opacos, verdes oscuro, por reflexión rojizos, por refracción dicroicos. Tienen una fluorescencia verdosa y son débilmente destrógiros. Su densidad entre 0,78 a 0,73. Estan formados por hidrocarburos saturados y un 8% de cíclicos (sobre todo bencénicos). Los del Canadá son ricos en olefinas. Son ricos en compuestos oxigenados, nitrogenados y sulfurados hasta el 3% de estos últimos. En la destilación dan un 10 a un 20% de bencinas. Se encuentran en arenizcas blandas del primario (devónico y silúrico).
Petróleos Asfálticos, o Rusos, son líquidos más viscosos que los paráfinicos, de color variable pero dominando el rojo oscuro; algunos tienen una débil fluorescencia azul y carecen de dicroismo. Opticamente son inactivos. Densidad 0,85 a0,89. Estan formados por hidrocarburos cíclicos (80%), nafténicos sobretodo (y ciclohexanos y cialopentanos de enlace sencillo ) ; tienen el 10% de H.C. bencénicos. Son ricos en compuestos oxigenados. En la destilación no dan sino el 5% de bencinas. A veces surgen del suelo con gran fuerza en forma de surtidores hasta de 60 m. de altura. Son petróleos más recientes que los americanos y se encuentran en terrenos del período terciario. En Colombia hay algunos de estos petroleos.
Petróleos Mixtos. Son líquidos muy fluorescentes, de un olor bituminoso especial; tiene un color desde el amarillento hasta el pardo rojizo o negro verdoso. Densidad —0,75 a 0,93. En su composición predominan los hidrocarburos acíclicos saturados; tienen un 20% de compuestos cí-clicos ( bencenos, polimetilenos, terpenos ). No contienen olefinas. Son ricos en compuestos nitrogenados y sulfurados. En la destilación dan del 3 al 5% de bencinas.
Petróleo Indio. Es como el Ruso rico en hidrocarburos ciclicos’( bencénicos, naftalénicos, antracénicos, etc.)
Varias Clases de Petróleos. Los petróleos se clasifican -según la composición quimica que domina en ellos; los de base asfáltica, los de base parafínica y los de base naftálica. Los segundos y terceros son mas ricos en nafta y gasolinas. Los que contienen una densidad de 20 o menos grados Baumé se consideran pesados. Los posos suelen producir tres cuartas partes de su rendimiento total en los dos primeros años de su explotación, la cuarta parte restante en 10 o más años, en decrecimiento progresivo. En los -Estados Unidos en donde desde el principio del siglo se han producido las dos terceras partes del petróleo que se consume en el mundo, se teme que antes de 20 años no tendran el suficiente para el consumo nacional. Siguiendo el ritmo de consuma actual, se calcula que dentro de 50 años, o de 80 como máximo se habrá terminado la producción mundial de petróleo.
México es un ejemplo elocuente del agotamiento de los yacimientos petrolíferos. En 1921 ocupaba el primer puesto con los Estados Unidos hoy ocupa el septimo. Su petróleo es denso de base asfáltica y como los posos que estan situados -cerca del mar, la succión constante produce influjo de agua salada.
C.- P R O P 1 E D A D E S
1- PROPIEDADES DEL PETROLEO
Los petróleos son líquidos, aceitosos más o menos delgados o viscosos o más o menos pastosos; en su estado natural, tienen un olor nauseabundo debido a los compuestos sulfurosos que encierran; su color varia: pueden ser casi incoloros o de color marrón, verde, amarillo, ámbar y hasta pardusco o negro.
Solubilidad, el petróleo es insoluble en agua, pero debido a su viscosidad forma emulciones estables con ella; es soluble en éter, bencina, bisulfuro de O, cloroformo. Disuelve el asfalto, la trementica y el caucho en caliente.
Viscosidad, Es la resistencia que ofrecen los petróleos al deslizamiento sobre las paredes del recipiente que los contiene. Esta propiedad es muy importante en algunos derivados del petróleo, los lubricantes por ejemplo, que se utilizan para evitar el desgaste de la piezas metálicas sometidas a rozamiento.
Fluorescencia, Es un reflejo especial que ofrecen muchos petróleos. En los petróleos Rusos es de color azul, y en los de Pensilvania es de color verde. La fluorescencia de los petróleos se debe a la presencia de la fitosterina y la de la colesterina en ellos.
Ebullición, el punto de ebullición de los H y C aumenta con el peso moleculár, pero en los petróleos no puede hablarse propiamente de punto de ebullición, porque este varia según la composición de la mezcla.
Inflamación, Punto de inflamación es la temperatura a la cual los petróleos emiten vapores capaz de formar mezclas explosivas con el aire en contacto, con una llama o chispa eléctrica. Esta propiedad en los petróleos tiene aplicación en los motores de explosión. Si en ésta mezclas el aire está en exceso, el calor producido por la combustión en el momento del encendido, es absorbido por el mismo aire y la explosión no se produce. Si el aire es escaso, la combustión ni es enérgica, ni se propaga; para la explosión se requiere por lo tanto, una determinada relación entre los gases combustibles.
Combustión, Punto de combustion es la temperatura a la cúal el petróleo se enciende y arde sin estallar, porque no está mezclado con el aire sino simplemente en contacto con él. Esta temperatura varia entre 20 y 60 Grados Centigrados sobre la inflamación.
Poder Calorifico. Es la cantidad de calor, expresada en grandes calorias, que producen un kilogramo de petróleo al quemarse. Se determina este poder por medio de un calorimetro o bomba calorímeta ( el de Berthelot por ejemplo ).
Calor de combustión de algunos productos del petróleo:
Petróleo crudo 10.500 calorías
Gas Oil 10.600 " "
Gasolina 11.500 " "
Fuel Oil 10.500 " "
Kerosene 11.000 " "
2- PROPIEDADES DE ALGUNAS FRACCIONES DEL PETROLEO
Rigoleno, esta constituido por H y C (H y C saturados); hierve a 1800, se le usa como anestésico.
Eter de Petróleo, constituído por pentano y hexano; destila entre 40 y 60 grados centígrados; densidad 0,66 a 0,67: no es fluorescente; es muy inflamable y hay que manejarlo con prudencia. Se le usa como anestésico local, como disolvente, en el desengrasado de lanas y en la extracción de aceites y grasas.
Ligroína, está constituída por hexanos y heptanos principalmente, se volatiliza entre 100 y 12000, se le usa como disolvente en la extracción de grasas y en la industria del caucho.
Kerosene, está constituído por hidrocarburos acíclicos desde el C, al C en los rusos. Primitivamente era el producto principal del petróleo, ha decaído mucho su uso. Tiene una densidad de 0,79 a 0,81 y una fluorescencia azulada; no arde directamente empapando una mecha en él. Se le refina tratándolo con HSO para disolver los compuestos sulfurados, los colorantes y las resinas y para esterificar las olefinas de los compuestos aromáticos, hoy se prefiere, el SO líquido, al HSO para esta refinacion. Se le usa en el alumbrado doméstico, en la preparación de cosméticos; como disolvente de linimentos y antisépticos, en la preparación de insecticidas y como tonico para el cabello.
Acedtes para Lámparas, son derivados del kerosene con el cual se confunden; densidad de 0,75 a 0,78.
Gas Oil, (Aceite Gasificable). Destila entre 285 y 30000. Se le usa para motores Diesel, para carburar el gas de agua, en calefacción central y con frecuencia se le somete a cracking para obtener bencinas o kerosene (50%) fuel oil (30%) coke (10%), con algunos residuos.
Aceite Lubricante, tienen una densidad de 0,87 a 0.97; son verdes por reflexión y pardos por refracción; hierven entre 30000. Se lo refina con SO, líquido, éter dicloro etílico, furfurol, fenol etc.
Fuel Oil, (Mazut o alquitrán de petróleo). Es lo que queda del petróleo después de destilar los aceites medios a la temperatura de 30000, queda igualmente como residuo en el king. Se le usa como combustible de calderas en la navegación y también como combustible en usos dométicos.
Vaselina, producto de la destilación del mazut o fuel oil del cual se desprende entre 310 y 35000. Se usa como vehículo de pomadas, engüentos y lubricantes en la preparación de cosméticos, en fijar el cabello, en la fabricación de pólvoras sin humo y debido a su inactividad química para proteger los metales contra la oxidación.
Parafina, se obtíene por cristalización de las fracciones o residuos de los aceites lubricantes y en la destilación del mazut entre 350 y 500 0. Está constituído por O principalmente, si se obtiene del petróleo, pero si viene de la ozoquerita, contiene además, algo de la serie polimetilenica, lo mismo que si se obtiene de los alquitranes bituminosos. Se presenta en masas blancas, translucidas inodoras, untuosas al tacto, funde entre 50 y 60ºC. Tiene una densidad de 0,87 a 0,94. Se refina cuando es líquida, tratándola con HSO concentrado, luego por sosa, después por el agua y por fín se filtra a través de negro animal para descolorarla. La parafina sólida se usa para fabricar bujías y cerillas, luego como aislante, en el apresto de ciertos tejidos, para impermeabilizar los tapones de corcho en los laboratorios, para impregnar maderas, cueros, papel, yeso y tejidos. La -parafina líquida (aceite blanco) se usa como laxante (ablanda heces y lubrica) pero su uso tiende a desaparecer porque interviene en la absorcion intestinal; como disolvente de productos medicinales; timol, alfanformentol, eucaliptol, yodoformo, mercuriales, cosméticos, tónicos para el cabello, cremas para la barba, etc. Para absorver ciertos perfumes y en el laboratorio para baños a temperatura elevada. No hay que confundir la parafina con la ceresina que se obtiene tratando la ozoquerita o cera mineral por el HSO y por decolorantes y que se usa también para la fabricación de bujías, para satinar el papel, fabricar hule y preparar cremas para el calzado. La ceresina es plástica la parafina no.
Coke, es el residuo de la destilación de la brea del petróleo, es un producto residual en el cracking de los petróleos y de la misma destilación del petróleo sin vapor de agua. Se usa como combustible y como reductor.
Brea, residuo del cracking del aceite de parafinas. Se usa para engrase de cojines.
Asfalto, betún de Judea, Brea Mineral, es el producto de la polimerización de los petróleos y simultáneamente de su oxidación y resinificación en contacto con el aire. También resulta de la descomposición pirogenada de la brea de petróleo para obtener aceite de engrase. Se usa para barníces negros, para material aislante, para proteger el interior de ciertos aparatos contra el cloro, para impermeabilizar la madera, para pavimentar, etc. Disuelto en trementina se vuelve insoluble en ella, por la acción de la luz, circunstancia que se aprovecha en fotolitografía.
3- NAFTA Y NUMERO OCTANO
Nafta, compuesto principalmente de pentanos y hexanos pero contiene también heptanos y octanos. Densidad 0,65 a 0,74. Destila entre 70 y 9000; es un líquido mívil, no fluorescente, muy combustible y buen disolvente; la adición de 0,0l% de oleato de magnesio disminuye su inflamabilidad. Se usa como disolvente, en la industria del caucho y para quitar manchas, pero sobre todo como combustible de motores de explosión. Los motores de alta presión son mejores que lo de baja presión pero las gasolinas comúnes no sirven para aquellos. En 1922 se descubrió la gasolina etílica (con tetraetil plomo en disolución) excelente para motores de explosión y posteriormente se descubrió que una mezcla convenientemente graduada de heptano y octanos en la gasolina mejoraba to4avía más las condiciones de ésta para los motores; al isoctano se le atribuye arbitrariamente un poder antidetonante igual a 100 y al heptano, un poder antidetonante igual a 0; se hicieron mezclas tipos de estos dos compuestos con un indice de octano conocido y de acuerdo con estos tipos se determina el indice octano de cualquier otro combustible para motores de explosión. La estabilidad de un combustible a la compresión (grado de compresión a que puede sometérsele antes de encenderse sin que se produzca martilleo en el motor) depende del índice octano que posee. En los 11.0. aromática, mayor todavía en las parafinas e H.C. aromáticos fuertemente arborizados. En general disminuye el poder antidetonante de los H.C al aumentar el peso molecular.
Los productos de cracking son ricos en hidrocarburos no saturados,s obre todo eteno, propeno y buteno, y en H.C. saturados arborizados; tienen índice octano elevado y son de mayor precio en el mercado que las gasolinas simplemente destiladas. Para mejorar el octanaje de las gasolinas se les agrega con frecuencia Pb(CH), tetraetil plomo, pero para que el Pb no se deposite y ensucie, los motores se les agrega además C, H, Br, o CHCL, que al quemarse las gasolinas reaccionan con el tetraetil dando productos volátiles del Pb. La refinación de la gasolina se hace tratándola por arcilla, bórax, Mg (OH) o HSO y destilándola luego al vacío, para suprimir olefinas que al arder la gasolina producen gomas y resinas, por polimerización. Las gasolinas de cracking con frecuencia no exigen la refinación pero en caso de necesitarlo se la realiza por medio del HSO diluído o mejor aún con el HPO o el ZnCl en disolución concentrada.
Número Octano, la calidad de una gasolina depende de su capacidad para dejarse comprimir sin detonar; cuando en un cilindro de un motor de explosión salta la chispa en la bujía, se enciende la mezcla de aire y combustible gasificado previamente comprimida. Ahora bien: si la combustión se propaga de un modo no instantáneo desde la región en que se produce la chispa, toda masa gaseosa, el motor funciona bien pero si la propagación es instantánea se tiene un efecto de detonación perjudicial para el motor y que va en detrimento de la velocidad del vehículo por el impulso.
El número de octano de una nafta es el que indica el porcentaje de éste y heptano que posee las mismas características de detonación que una mezcla de nafta en cuestión. Así que cuando decimos: una nafta con un número de octano 80, queremos decir que esa nafta tiene las mismas características de detonación que una mezcla de 80% de octano y 20% de heptano. Como se comprenderá fácilmente, el número de octanos de una mezcla depende de la composición de la misma. Se ha conseguido dirigir el cracking de modo que se obtienen hoy naftas con calidades antidetonantes superiores al octano mismo. Los antidetonantes más usados son:
C2H5
Pb C2H5 y CH2Br
C2H5 CH2Br
C2H5
Plomo Tetra-Etilo Dibromo-Etano
EXPLOTACION DEL PETROLEO
A. EXPLOTACION DEL PETROLEO
Los trabajos que deben efectuarse para localizar un yacimiento petrolífero y extraer luego el producto, son largos y dispendiosos, y requieren una dirección técnica, compleja y grandes capitales para ser frente a los gastos que son muy elevados.
Las operaciones son las siguientes:
- Exploración aérea, estudios geológicos, estudios geofísicos, perforación de pozos de cateo.
1- Exploración Aérea.
Para el levantamiento de mapas aerofotográficos que permitan estudiar el perfil fotográfico del terreno.
2— Estudios geológicos.
Tiene por objeto localizar dentro de una región de posibilidades petrolíferas, las zonas de características más favorables. Se efectúa por la observación de las rocas, que afloran a la superficie del suelo y si es necesario, por medio de excavaciones y perforaciones de poca profundidad con equipos portátiles de taladro para extraer corazones, todo con el fin de estudiar la posibilidad de los estratos, la sedimentación de los terrenos, la inclinación de los terrenos y los fósiles que pueden contener.
3- Método Rotativo.
Mucho más efectivo universalmente empleado hoy en día, consiste esencialmente en una masa giratoria o rueda dentada, provista de una abertura cuadrada en su centro. Dicha masa se mueve circularmente por un piñón giratorio accionado por un motor mediante este movimiento hace girar el aparejo de perforación consistente en un vástago de sección cuadrada que encaja en la abertura de la mesa y se amordaza a ella, de una serie de barras huecas o tubos que se atornillan a dicho vástago, uno tras otro, a medida que la perforación avanza y de una barra o tubo porta trépano que va unido al tubo inferior y que lleva en su extremidad el barreno que ha de desmenuzar las formaciones que va atravezando.
Para facilitar las operaciones de perforación, sobre el punto preciso donde se va a abrir un nuevo pozo se levanta una torre metálica de 37 a 45 ms. de altura y en forma de piramide truncada. En la base de la torre van montados sobre una plataforma la mesa giratoria con su motor y los demás implementos para poner en funcionamiento el aparejo de perforacion A un lado de la base está el depósito de lodo (bentonita) que se hace circular por el pozo para extraer el material que el barreno va desmenuzando, las mangueras por donde se moviliza dicho lodo fuera del pozo y la criba donde se lo limpia del material que va extrayendo.
El lodo es un elemento fundamental en la perforación de pozos de petróleo y su papel es triple: 1)Lubricar y enfriar el trépano que, por el trabajo de perforación podría calentarse demasiado y romperse; 2) Arrastrar hacia afuera el material destrozado por el barreno; 3) Formar sobre las paredes del pozo una capa impermeable que impida los desmoronamientos y los escapes de agua, petróleo y gas. Este lodo se moviliza por medio de bombas aspirantes e impelentes que lo inyectan por la tubería de perforación y luego lo absorve el fondo del pozo por el espacio anular que queda entre el tubo de perforación y las paredes del pozo ya que el trépano es de diámetro mayor que la tubería de perforación. Ya en la superficie del suelo el lodo pasa por una criba o mesa vibra dora, donde se deja el material estraido y vuelve a movilizarse hacia el interior del pozo en un circuito cerrado e interrumpido mientras dure la perforación del pozo.
Este barro o lodo se prepara especialmente para los fines indicados con una arcilla bentonítica; a esta arcilla se le agregan diversas sustancias que tienen por objeto: unas de controlar su viscosidad y los escapes de gas; otras, de emulsionarlo; algunas, de controlar el estado coloidal del líquido, y otras, de graduar su fluidez y controlar contaminaciones con cal o cemento. Son alrededor de unas veinte sustancias que el ingeniero debe escoger y graduar de acuerdo con la naturaleza de los terrenos donde está realizando la perforacion. La preparación y el manejo de este lodo que en realidad es una composición química muy compleja, es objeto en la ingeniería de petróleos de una preparación importante.
Una vez perforado el pozo se determina, por medio del magnetómetro, la profundidad de los diversos horizontes producto res y luego para mantener abierto el pozo y evitar desmoronamientos hacia su interior, se introduce una tubería metálica de revestimiento de un diámetro de 6% hacia la boca del pozo, pero cuyo diámetro va disminuyendo en relación con la profundidad; algunas veces, cuando los terrenos son suficientemente sólidos y la columna de lodo basta para evitar los desmoronamientos, puede prescindirse de ésta tubería de revestimiento.
Cuando todo está ya listo, se baja hasta los distintos horizontes de almacenamiento de un cañón que dispara lateralmente balas de acero endurecido, y por medio de un control eléctrico exterior, se le dispara para perforar la tubería de revestimiento y dar paso al petróleo que sin esto no podría penetrar a la tubería de producción.
Hecho esto se introduce una tubería de producción de 2" a 2.5" y en su extremidad superior se instalan las válvulas y conecciones para controlar la salida del petróleo.
Una vez perforado el tubo de revestimiento el petróleo fluye por sí mismo empujado por los gases que contiene en diso1ucion o por las masas de agua que a veces se encuentran a mayor nivel del petróleo en los pliegues del terreno que flanquean el pozo. Si no fluye el petróleo por sí mismo, es preciso extraerlo por un sistema de bombeo consistente en una bomba impelente especial, suspendida en el fondo del pozo mediante una sarta de varillas de 5/8” a 3/4”, provista en la superficie al lado del pozo, de un balancín oscilante y un motor que le imprime el movimiento.
El aceite es recogido por la bomba y empujado hacia arriba por la tubería de producción hasta llegar a la cabeza del pozo, de donde arranca una tubería de dos a tres pulgadas, por donde el aceite y el gas extraídos van a una subestación de recolección.
Por flujo espontaneo y por bombeo (recuperación primaria), no se recupera sino el 35% del petróleo almacenado en las formaciones porosas del suelo; para obtener un mayor rendimiento hay que inyectar gas a grandes presiones en los pozos (recuperación por presión) o inyectar agua por algunos pozos para que ésta impulse el remaente de petróleo hacia otros pozos circunvecinos (recuperación secundaria).
El aceite y el gas producidos por el pozo y mezclados en la cabeza de la tubería, van a una subestacion de bomba, empuja dos por la misma bomba que funciona en el fondo del pozo. En dicha subestación, el aceite llega a una serpentina a la cual llegan 8 o 10 pozos más. De la serpentina pasa el aceite a un separador de aceite y gas con el fin de separar el gas liberado a la presión atmosférica.
El gas que se desprende en el separador se extrae por la parte superior del pozo para medirlo en un medidor de orificio instalado en la línea y de allí va a la planta de gas. El aceite se recoge en la parte superior del separador y se pasa un tanque donde mediante la diferencia de niveles se mide la producción diaria. De estos tanques, una vez drenada el agua que se haya depositado en el fondo se bombea a las plantas de deshidratación.
Plantas de Deshidratación.
Son instalaciones donde se le extrae al petróleo el agua salada que ordinariamente lo acompaña en los yacimientos. Estas aguas saladas corroerían las tuberías y los equipos de la refinería. Para la deshidratación y desalación del crudo en la empresa Colombiana de Petróleos se procede asís el aceite bombeado de las subestaciones va un tanque general de una capacidad de 55.000 barriles aprox., pero antes de llegar al tanque, en la línea general de entrada se le inyecta un detergente sulfonado "Tret O Lite", con el fin de romper la emulsión y facilitar la separación del agua y del aceite. En el tanque general gran parte del agua se separa y se asienta en el fondo, de donde se le va drenando por una tubería que sale de dicho fondo.
En esta planta el aceite pasa por unos calentadores de flujo contínuo, donde se caliente hasta 1650F. más o menos. Por acción de este calentamiento y de una nueva inyección del producto químico citado y de agua dulce que se le agregan en el trayecto, del tanque general a los calentadores, se desintegra todavía más la emulsión y las gotas de agua van apareciendo en forma de simple suspensión. Al salir el aceite de las calderas se le somete a la acción de la soda cáustica la cual ayuda a destruir la emulsión y en seguida pasa a un separador de gas-aceite donde se agitan mediante la inyeccion de gas seco.
De los separadores, el aceite pasa unos tanques que contienen viruta de madera que por ser hidroscópíca ayuda a liberar el agua que viene en suspensión. Estos tanques de paja tiene varios fondos cóncavos convexos, donde se va recogiendo el agua separada. De estos tanques de paja pasa el aceite a otros tanques donde sufre un último proceso de separación de agua por decantación, manteniendo el agua en reposo por espacio de 8 horas aproximadamente. De los tanques de decantación final, el aceite bombea ya limpio a grandes tanques de almacenamiento, donde queda listo para entregarlo a la refinería.
Plantas de Gas
Hay en el distrito de Mares 5 plantas destinadas al tratamiento del gas natural que se produce en el campo. Se las conoce con los nombres des El Centro, La Gira, La Horca y la Cira Este. Estas plantas tratan diariamente unos 56000.000 de Pies cúbicos de gas natural, instalaciones para destilación del aceite absorvente que llega a las otras cuatro plantas y para la estabilización de la gasolina natural cruda de la cual se extrae el gas propano.
Tratamiento del Gas
Gas natural es una mezcla de hidrocarburos livianos: aire, etano, metano, propano, butano, isobutano, isopentano, hexano, heptano. Se encuentra en la parte superior de las estructuras petrolíferas y su composición varía de acuerdo con la zona en donde se encuentran localizados.
El gas natural sale de los pozos con el crudo, se separa en las estaciones de bombeo por medio de tanques separadores y de aquí va a las plantas de tratamiento por diferencias de vacío en las tuberías, producido por la fuerza de succión de los compresores.
La gasolina que en forma gaseosa acompaña el gas natural se separa por compresión y absorción. El gas húmedo (con vapor de gasolina) se le somete a la compresión y se lo hace pasar los componentes más pesados.
Para lograr la separación completa de los componentes de la gasolina se utilizan torres de absorción y como material absorbente se suele usar el kerosene. Este despues de enfriado entra por la parte superior de la torre y circula a través de los platos y el gas entra por la parte inferior y circula a contra corriente con respecto al kerosene disolviéndose en ¿1. El kerosene enriquecido se recibe en la parte inferior de la torre de absorción y para recuperar de la gasolina absorbida, se le destila en torres especiales.
El kerosene enriquecido previamente calentado se somete a destilación en presencia del vapor de agua que al reducir la presíón de los hidrocarburos, favorece su separación. La operación se realiza a una presión de 30 a 40 lbs/pulg.2. A esta presión los gases que se desprenden se licúan (gasolina natural cruda). Esta gasolina contiene del 10 al 30% de metano, etano y propano que causan excesiva presión en el vapor de gasolina y que separarlos por medio de estabilizadores.
B.- LA PERFORACION EN BUSQUEDA DEL PETROLEO
El sitio escogido finalmente para el pozo exploratorio puede encontrarse en una ciudad o en el campo, en un pantano, en la selva, en el desierto o en las profundidades del mar. Cáda uno de estos lugares tiene sus propios problemas, pero siempre será necesario instalar un pesado equipo de perforacion en el sitio escogido. En tierra la compañía petrolera puede que se vea precisada a construir largas carreteras de acceso en medio de la selva o el desierto; si el lugar se halla en una remota región, tendrá que hacer los arreglos necesarios para alojar y alimentar al personal que trabajará en la perforación del pozo.
En la actualidad, la mayoría de los pozos se perforan con un equipo rotatorio. Se puede también utilizar una torre de per fonación portátil. Sin embargo, el sistema comúnmente emplea do es el de una torre fija.
Las herramientas de perforación son semejantes al berbiquí y a la broca utilizada por el carpintero por la forma en q’ trabajan. La broca de perforación, compuesta por uñas metálicas, se fija a una tubería, la -a su vez- se atornilla a una barra cuadrada hueca llamada “kelly". Esta barra atraviesa el orificio cuadrado de un disco de acero ubicado en el piso de la torre. UN motor Diesel hace girar la mesa rótatoria de tal manera que la barra también gira, y al hacerlo, la broca perfora las capas terrestres. Cuando la broca penetra por primera vez en la superficie, se dice entonces que se ha iniciado la perforación del pozo. Cuando esta ha alcanzado una profundidad de 8 a 10 metros, se devuelve a la superficie con el fin de agregar un tubo adicional entre la broca y el kelly. Luego se introduce en el pozo y se continúa la perforación. La barra, el tubo y la broca constituyen la columna perforadora.
Mientras la perforación está en progreso, se bombea por los tubos de perforación un lodo especial preparado con arcilla agua y varios productos químicos. El lodo regresa a la superficie por el espacio anular entre la tubería de perforación de la pared del orificio perforado, arrastrando consigo los pedazos de roca cortados por el taladro. Ya en la superficie la corriente de lodo pasa a través de un cedazo con el objeto de retener los pedazos de roca, y continúa hacia la bomba para ser utilizada nuevamente.
Muestras de los pedazos de roca se recogen para ser examinadas, ya que indican la clase de formación que atraviesa el taladro. Estas son examinadas también para buscar vestigios de petróleo o de gas. Algunas de estas muestras se envían al laboratorio para un análisis más detallado.
A medida que la broca penetra en el subsuelo, un mayor número de secciones de tubo se agregan a la tubería de perforación. Despues de algún tiempo, la broca se desgasta y debe ser remplazada por una nueva. Para esto, toda la tubería de perforacion tiene que sacarse a la superficie, desenroscarse en secciones de unos 30 metros a medida que va saliendo, y colocar verticalmente en el piso de la torre. Después de cambiarla broca se enrosca la tubería y se baja de nuevo al pozo, sección por seccion.
La velocidad a la cual se perfora un pozo petrolero varía de acuerdo con la dureza de la roca. Algunas veces la broca puede cortar hasta unos 60 metros por hora; pero si se atraviesa con una capa de roca muy dura, el progreso es mucho más lento y puede llegar a solo 35 cms. por hora. La perforación continúa hasta que se encuentre petróleo, o se abandone la esperanza de encontrarlo. La profundidad de los pozos varia entre 1000 y 13500 metros, aunque en ocasiones ha sido necesario perforar hasta 6500 metros bajo la superficie.
Para taladrar un pozo típico de 3200 metros de profundidad, se necesita una gran cantidad de materiales: un equipo de perforacion con su torre, que pesa cerca de 200 toneladas y cuesta aproximadamente 1’400.000 dólares; hasta 350 toneladas de tubería de acero y de revestimiento; de 500 a 1000 toneladas de lodo de perforación y de 3000 a 5000 barriles de combustible. El transporte, mantenimiento y operación de todos estos materiales es bastante costoso, especialmente en regiones remotas.
En los últimos años se han perforado más y mas pozos en formaciones submarinas. Este tipo de perforación es aún más costosa, ya que ciertos elementos se requieren para mantener el equipo de perforacion en la superficie del mar. Un sistema para lograr esto es mediante la construcción de una plataforma de acero en el mar. Colocando el equipo de perforación sobre su piso levantado. Sin embargo, y cuando se trata de exploracion, se esta perforando muy comúnmente desde una plataforma movible mas bien que desde una fija. Un tipo de plataforma movible es una barcaza plana con un piso levantado,que permanece sobre el agua cuando la barcaza se sumerge para descansar en el fondo del mar. Otro tipo es el de una plataforma movible que flota en el sitio de perforacion y se levanta por encima del agua sobre pilares colocados en sus lados que reposan sobre el lecho del mar. El costo de una de estas plataformas puede fluctuar entre US$80.000 para una plataforma fija y de US$5.600.000 para una plataforma movible. Si se tiene suerte con el pozo exploratorio llegara el dia en que los ingenieros encuentren muestras de petroleo en los pedazos de roca que el lodo ha traido a la superficie.
De lo contrario, el petroleo puede brotar como una enorme fuente y desperdiciarse, tal como sucedio cuando se inicio la perforacion de los primeros pozos. Puede tambien incendiarse y causar graves daños. Como prevencion podemos recurrir a los siguientes procedimientos: a) Por tuberia de perforacion se bombea lodo suficientemente pesado como para contrarrestar la presion del petroleo; b) se cierran, en la parte superior de la tuberi a de revestimiento, unas valvulas especiales que evitan los "reventones".
Pozos de Desarrollo. Cuando el descubrimiento es positivo, es apenas el primer paso. El segundo consistir en determinar la cantidad de petroleo o gas que se ha encontrado. Para tal efecto, se perforan pozos adicionales, denominados de desarrollo, los cuales forman un anillo irregular, cuyo radio de accion puede ser de unos centenares de metros hasta varios kilometros de distancia alrededor del pozo descubridor y dentro de este anillo, los tecnicos pueden determinar, aunque no con certeza absoluta, si cualquier pozo perforado a igual profundidad ser productivo. Se mide entonces el area circundada por el anillo de pozos y se multiplica la cantidad por el promedio del espesor del estrato petrolero que los instrumentos de medicion han registrado, y se obtiene aproximadamente el volumen del petroleo o gas existente en la roca. Luego, valiendose de los analisis de laboratorio en las muestras de rocas extraidas de los pozos, los ingenieros pueden estimar
la cantidad de petroleo o gas contenida en el area. La suma de estos resultados matematicos se denomina "reservas estimadas".
Reservas estimadas y recuperables. El calculo de las reservas estimadas debe hacerse con excesiva precaucion. Por esta razon las decisiones que se adopten tienen que estar basadas en un estimado de las "Reservas Recuperables", en e1 cual se toma en cuenta no solo la porosidad de la roca sino tambien su permeabilidad, o sea, el volumen y la proporcion en que el petroleo o gas puede pasar a traves de la roca. Con frecuencia sucede que la estimacion de las reservas recuperables no justifica los gastos que acarrea todo un proceso de desarrollo. Cuando este sea el caso la compañia interesada suele suspender los trabajos en esta area y emprende una busqueda intensiva en las areas vecinas con la esperanza de hallar otros yacimientos, aun cuando fueren pequeños, que puedan eventualmente conectarse para obtener un rendimiento comercial.
C. DESTILACION.
El petroleo crudo no se da al comercio; despues de la butanizacion o separacion de los gases livianos, de la deshidratacion y de la desalinacion, hay que someterlo a destilacion con el fin de separar una serie de sustancias conocidas comunmente con el nombre de sub-productos o fraccione del petroleo. Posteriormente esos subproductos hay que someterlos a una refinacion especial con el fin de mejorar sus propiedades, eliminando las impurezas que contiene.
Hay destilacion primaria, destilacion conservativa o toping. Enseguida se someten estas fracciones separables a una destilacion fraccionada con el fin de aislar los distintos productos que contienen y que mas o menos corresponden a los que figuran en el cuadro que a continuacion se expone:
DESTILACION FRACCIONADA DE LOS ACEITES LIVIANOS, DE LOS ACEITES MEDIOS Y DE LOS ACEITES PESADOS DEL PETROLEO
Destilacion Fraccionada de los Aceites Livianos.
Rigoleno : hierve entre 130 y 400 °C.
Canadol: hierve entre 40 y 500C.
Eter de petroleo: hierve entre 500 y 7000.
Gasolina: hierve entre 70 y 9000.
Bencina: hierve entre 90 y 11000.
Ligroina: hierve entre 110 y 1200 C.
Aceite quita-manchas, petrolina, putzol o esencias para barnices: hierve entre 12O y 150 °C.
Residuo que se agrega a los aceites medios.
Destilacion Fraccionada de los Aceites Medios.
Aceites lampantes de primera calidad: hierven de 150 a 200 °C.
Aceites lampantes de segunda calidad: hierven de 200 a 250 °C.
Aceites lampantes de tercera calidad: hierven de 250 a 300 °C.
Gas-Oil (C al C).
Residuo que se agrega a los aceites pesados.
Destilacion Fraccionada de los Aceites Pesados.
Aceites lubricates: hidrocarburos C a C hierven entre 300 y e 318 °C; pueden ser de uso con densidad de 0,39-0,90; de maquina con densidad de 0,90-0,92; de cilindro con densidad y de 0,92 a 0,93.
Vaselina o grasa mineral: hierven de 310 a 350 °C.
Parafina: hierven de 350 a 500 °C y coke.
1. CRACKING
El descuido de un obrero en la vigilancia de un aparato donde se destilan aceites pesados, dio lugar al descubrimiento de un importantisimo procedimiento industrial de destilacion, mediante el cual pueda obternerse el petroleo bruto y de los aceites pesados enormes cantidades de productos de bajo punto de ebullicion (naftas o aceites). El primero es "el llamado procedimiento cracking, o destilacion destructiva, porque en ella se obtiene la ruptura de las moleculas pesadas del petroleo en moleculas menores.
Para provocar el cracking hay que someterlos a una temperatura entre 470 a 500 °C, y una presion de 40 a 50 atmosferas.
Si la temperatura no pasa de 6OO °C, se obtienen esencias ligeras y gasolinas, y se verifica entre 650 y 700 °C, se forman principalmente productos benzenicos y a temperaturas entre 780 y 800 °C, aumenta la cantidad de gases de gran poder luminico.
Cracking del Mazut o Fuel Oil y del Gas Oil Da.
Naftas o gasolinas hasta el 70 u 65%.
Aceites por calefacci6n y aceites combustibles pesados.
Combustibles para tractores.
Cocke metalurgico.
Gases que aumentan mas las gasolinas.
ESCALA DE PRODUCTOS DE DESTILACION DEL PETROLEO
EL PETROLEO Y SUS DERIVADOS:
1.
Derivados Combustibles:
Gases no condensables: CH4 y C2H6
Gas liquido mezcla de propano y butano
Aeronafta
Autonafta
Motonafta
Kerosene
Gas Oil
Fuel Oil Livianos
Aceites para maquinas Medios
Pesados
2.- Derivados Lubricantes:
Aceites para turbinas
Aceites para transformadores.
Aceites para maquinas frigorificas.
Gasas lubricantes
3.- Derivados para Uso Farmaceutico:
Vaselina liquida y solida
Parafina liquida y solida
4. - Productos Varios:
Asfalto para pavimento
Disolventes para barnices y caucho
Disolventes para aceites vegetales
Insecticidas
2. EL TOPPING.
El unico proceso primitivo fue la destilacion fraccionada (Topping). Segun vimos en la tabla de composicion del petroleo, las distintas fracciones tienen distintos puntos de ebullicion extremos, y esos puntos sirven de definicion del derivado correspondiente. Asi decimos: es kerosene la fraccion del petroleo cuyos puntos de ebullicion estan comprendidos entre 200 y 300 °C. Estos distintos puntos de ebullicion sirven tambien para separar practicamente las diversas fracciones. Ilustremos esto mediante un ejemplo : supongamos tener un petroleo cuyo rendimiento en nafta y en keroseno queremos saber. Armamos el aparato representado en la figura adjunta. Colocamos dentro del balon unos 300 cms13 de petroleo hacemos circular agua por el refrigerante, y empezamos a calentar el balon. Al marcar el termometro alrededor de 40 °C (esta temperatura varia de un petroleo a otro), comenzamos a recoger el liquido condensando en el refrigerante. Como lo que nos interesa es la nafta, (70-80), despreciamos todo lo que destila hasta 70 °C. Colocamos al final del refrigerante una probeta graduada (1) y recogemos en ella todo lo que o destila hasta los 200 °C. Una vez alcanzada esta temperatura sacamos la probeta (1) y colocamos la (II), en la que recogemos todo lo que destile hasta que el termometro indique o los 375 °C, temperatura a la cual suspenderemos la destilacion En la probeta (1) tendremos la nafta contenida en 200 cms de petroleo en estudio, y en la (II) el kerosene contenido en la misma porcion de petroleo. Midiendo sus volumenes y dividiendolos por dos tendremos los porcentajes de nafta, kerosene del petroleo analizando.
La fraccion recogida en el primer vaso, que hemos descartado es el eter del petroleo. En el balon nos queda, como residuo el gas oil y el mas el fuel-oil. Dicho residuo esta en los aceites lubricantes que pueden obtenerse por una destilacion especial, la parafina, la vaselina. etc.
D.- LA REFINACION DEL PETROLEO
El petroleo crudo que f1uye del pozo parece una miel delgada. Su color varia del amarillo al negro, pasando por el verde, y tiene un olor aceitoso particular. Casi nunca es
posible usarlo en su estado original. Como muchas materias primas, tiene que ser transformado en materias utiles, y este proceso se lleva a cabo en las refinerias.
Una refineria grande puede cubrir muchas hectareas de terreno. Hay numerosos tanques de almacenamiento de diferentes formas, altas torres de acero. Las refinerias pueden tener su propia red de carreteras y ferrocarriles, y generalmente esten situadas al lado del mar. Esta localizacion se dispone con el objeto de que barcos de diferentes tamaños puedan aproximarse a los tanqueros.
Hoy en dia, con la rapida expansion de los oleoductos se estan construyendo refinerias subterraneas, que se alimentan con petroleo que se bombea desde los puertos por oleoductos.
Cuando se calienta agua en una vasija su temperatura se eleva hasta al punto de ebullicion, y de alli en adelante no calienta mas sino que pemanece a la misma temperatura. A medida que el agua hierve, se empieza a convertir en vapor. La destilacion del agua es sencilla por ser un liquido simple. La destilacion del petroleo es un proceso complicado por tratarse de una mezcla de muchos tipos de fluidos. Estos liquidos tienen puntos de ebullicion diferentes, de tal manera que, cuando se calienta el petroleo crudo, algunas partes de este hierven y se evaporan a temperaturas extraordinariamente altas.
Las partes que componen el petroleo se llaman fracciones, y el proceso de destilacion tiene lugar en una torre de fraccionamiento la cual, segun su capacidad, puede ser al mismo tiempo muy alta y de gran diametro. La parte interior est dividida por platos perforados, colocados a intervalos desde la cima hasta el fondo, de tal forma que cada plato es un poco mas frio que el que le sigue hacia abajo. El crudo se calienta primero en un calentador y luego entra a la parte inferior de la torre de fraccionamiento.
Con el fin de que la separacion de las fracciones pueda ser mas exacta, las perforaciones de los platos tienen un cubrimiento especial llamado "campana de burbujeo". Otras fracciones suben un poco mas en la columna, porque tienen condensacion a una temperatura mas baja y se convierten en liquido y en otros platos situados mas arriba. El calor que viene de abajo impulsa hacia el siguiente plato los vapores que se hubieren mezclado en el liquido. Hay tambien tubos por los cuales el exceso de liquido acumulado puede fluir al plato mas bajo para ser recalentado. Aquellas fracciones del crudo que tienen puntos de ebullicion muy altos no se evaporan al entrar en la torre de fraccionamiento, sino que se van al fondo.
Las fracciones se extraen de los platos situados a diferentes niveles, por medio de tubos acoplados a los lados de la torre, de tal manera que el proceso sigue en forma continua. Por este proceso de destilacion las diferentes fracciones se van separando gradualmente, una de la otra, en los platos de fraccionamiento. Los tubos estan colocados en los lados de la torre para sacar las fracciones de los platos a diferentes niveles.
Las fracciones que llegan a la mayor altura de la torre, antes de condensarse, se llaman fracciones ligeras, y aquellas que se condensan en los platos mas bajos se llaman pesadas. Las fracciones mas pesadas tomadas de la cima de la torre constituyen el gas de refineria, una especie de hidrocarburo que permanece en forma de vapor. Este gas puede usarse como combustible en la refineria o puede transformarse por otros procedimientos. Otra fraccion ligera es la gasolina. Una fraccion un poco m s pesada es el kerosene o la parafina. Las fracciones mas pesadas se llaman "Gas Oil" y se usan como combustible Diesel y para calefaccion central. La destilacion es solamente el comienzo del proceso de destjlacion. Algunas de las fracciones necesitan una fraccion mas exacta y puede destilarse por segunda vez. Algunas tienen que ser purificadas o mezcladas con otras sustancias. La destilacion en una torre de fraccionamiento es, sin embargo, el proceso basico al cual se recurre una y otra vez durante todo el complicado complejo de la refinacion.
E- SEPARACION DEL GAS
Los productos quimicos del petroleo se derivan de dos fuentes: la primera y quizas la menos importante es el gas natural, que se obtiene de ciertos pozos; La mas importante es
el gas que se obtiene durante los procesos refinadores del cracking termico y del crackig catalitico.
Anteriormente el gas natural se consideraba como un estorbo y la mayor parte se quemaba en la cabeza del pozo; solo se le encontraba empleo a una pequeña cantidad, como combustible en el campo petrolero o para quemarlo en una forma especial para obtener negro humo. Mas tarde la valiosa gasolina natural contenida en lo que se conoce como gas humedo, empezo a recuperarse para mezclarla con la gasolina de refinaria. El gas que queda despues de extraerle la gasolina se llama gas seco, se compone de propano y butano, que embotellados se emplean como combustible domestico, para refrigeracion, etc., y de metano-etano, que puede utilizarse como combustible en los campos petroleros y que con frecuencia se transporta por "gasoductos", para uso industrial y domestico.
F.- FABRICACION DE ALCOHOLES
Los alcoholes son una clase de compuestos organicos en los cuales el grupo hidroxilo (-OH) es comun a cada miembro. Los alcoholes mas bajos (livianos) son liquidos volatiles.
Los alcoholes se emplean principalmente como disolventes y como intermediarios quimicos. Las principales industrias que emplean alcoholes son: Recubrimiento de superficies (pinturas lacas, barnices), como disolventes y thiners.
Plasticos - Como disolventes, intermediarios y plastificantes.
Medicina y farmacia - Para preparaciones antisepticas y agente de extraccion.
Cosmeticos - Como preservativos y disolventes en preparaciones de tocador.
Ingenieria - Para mezclas anticongelantes y como agente preventivo de congelacion, para elaborar liquidos de frenos y aceites para maquinas.
Alimentos - Para preservativos, extractantes.
G.- CETONAS
Las cetonas son una clase de compuestos organicos, cada uno de los cuales contienen el grupo carbonilo (C=O). Las cetonas mas bajas son liquidos volatiles.
Una de las formas mas usuales para producir cetonas, es mediante la remocion del hidrogeno del alcohol (deshidrogenacion). Esto se logra pasando el alcohol por sobre un catalizador apropiado, lo que hace que se produzca un reajuste de la molecula del alcohol y se desprenda hidrogeno.
Las cetonas pueden usarse como agentes quimicos. pero se emplean principalmente como disolventes en muchas industrias, entre otras las siguientes:
Recubrimiento de superficies (pinturas, lacas, barnices).
Como disolventes y thiners.
Industria Plastica, en la fabricacion de plasticos y resinas y como disolventes.
Rayon, como disolventes en la fabricacion de rayon.
Curtiembre, en el tratamiento natural del cuero; en la fabricacion del cuero artificial.
Fotografia, en la fabricacion de peliculas fotograficas.
Farmacia y cosmeticos, en preparaciones medicinales, perfumes, esmalte para uñas; para la extraccion de aceites esenciales. Sirven tambien para extraerle la cera a los aceites lubricantes (metil-etil-cetona) y para envasar acetileno a presion (acetona).
H.- EL TRANSPORTE DEL PETROLEO
El petroleo que fluye del pozo tiene que efectuar viajes largos y complicados antes de que pueda ser utilizado. En primer lugar, debe transportarse a la refineria para su transformacion en productos del petroleo. En segundo lugar, estos productos deben distribuirse a los consumidores.
En los primeros años de la industria petrolera, el petroleo se empacaba en barriles para su transporte.
En tierra, estos eran transportados en vagones de traccion animal por largos y duros caminos, luego por ferrocarril hasta los puertos maritimos en donde se embarcaba en buques de carga justamente con otras mercancias. Estos metodos no eran satisfactorios para el transporte de las crecientes cantidades de petroleo que se producian a medida que se desarrollaba la industria.
Un oleoducto es simplemente una larga tuberia que puede ser bastante pequeña o de un dimetro hasta de setenta centimetros y que se extiende por largas distacias desde el campo petrolero hasta la refineria o el puerto. Este oleoducto esta construido en largas secciones soldadas, que luego se pintan o cubren con materiales protectores para evitar el deterioro. La instalacion de tales tuberias es una formidable tarea de ingenieria, particularmente en regiones selvaticas e insalubres. Tambien se presenta el problema de cruce de rios y del paso por montañas y selvas densas. La instalacion de los oleoductos es bastante costosa, pero son a menudo los mas aconsejables y muchas veces es el unico vehiculo practico para el transporte del petroleo.
El petroleo crudo de los diferentes pozos de un campo petrolero se recolecta en tanques centrales de almacenamiento, y de ahi se bombea al oleoducto. En este se colocan bombas, a ciertos intervalos, para mantener el petroleo en movimiento a una velocidad de 6 a 7 kms por hora, durante todo su largo recorrido.
El petroleo que ha sido transportado por oleoducto a un puerto puede ser luego bombeado a un tanquero para su transporte a otras refinerias. Los tanqueros son barcos de carga diseñados y construidos especialmente para el transporte del petroleo o sus productos, el espacio destinado al petroleo esta dividido en compartimientos. para evitar un excesivo movimiento en el mar. La chimenea, las maquinas y los camarotes de la tripulacion estan situados en la popa del buque. Esta distribucion, que constituye una precaucion contra los incendios, evita que el eje de propulsion pase a traves de los tanques de petroleo. El cargamento de petroleo queda separado tambien con fines precautelativos de las maquinas, camarotes y depositos, por comportamientos hermeticos, que son, en realidad, espacios de seguridad. El puente con los alojamientos de los oficiales esta situado en la parte delantera del navio; la bodega de popa se usa para almacenamiento general. Los tanqueros mas modernos tienen mas de mil pies de longitud, con capacidad hasta para dos millones de barriles de petroleo o de productos derivados. Pueden desarrollar una velocidad entre 16 y 17 nudos.
I- DISTRIBUCION DE LOS PRODUCTOS DERIVADOS
Finaliza la etapa de refinacion siendo necesario llevar los productos derivados del petroleo hasta los lugares de venta.
Al comenzar este siglo, el negocio de mercadeo de estos productos era muy sencillo. El kerosene fue el derivado de mayor demanda. Normalmente se transportaba desde las refinerias hasta los sitios de consumo en barriles de madera. Era comun que vendedores ambulantes lo llevaran hasta las puertas de las casas‚ en esta clase de barriles de madera, que eran colocados sobre carretas tiradas por caballos. Pero a medida que se les fue encontrando nuevos usos a los derivados del petroleo y que la demanda de estos aumentaba, la labor de suministro cotidiano a los consumidores se volvio compleja.
Hoy, el mercado de estos productos constituye una actividad que se desarrolla en gran escala. Los productos derivados se transportan ordinariamente por oleoductos y barcazas desde las refinerias a los terminales de abastecimiento desde donde son llevados a las plantas de abastos para luego ser entregados a los distribuidores al detal a traves de carrotanques. Son aquellos, quienes finalmente se encargan de venderlos en las estaciones de servicio para atender la demanda de los consumidores.
Las estaciones de servicios se han convertido en la actualidad en una red mundial encargada de satisfacer las necesida des de millones de automoviles y de automovilistas en las calles y carreteras del mundo entero.
EL PETROLEO EN COLOMBIA
A. HISTORIA DEL PETROLEO EN COLOMBIA
En el año de 1536 los capitanes Juan de Junco y Gomez del Corral, compañeros de Jimenez de Quesada encontraron a una jornada de la poblacion de Latora, (Barrancabermeja) en el lugar llamado hoy "El Centro" una fuente de betun que los indigenas de la region usaban para friccionarse el cuerpo y descansar y volver elasticos sus músculos.
En 1866 don Manuel Palacio noto la existencia del petroleo en Tubará en las cercanias de Barranquilla y por medios rudimentarios llego a extraer hasta 50 barriles diarios durante algún tiempo.
En 1887 don Jorge Isaias descubrio yacimientos de petroleo en la region de Uraba durante un viaje de exploracion que hizo por aquellas regiones.
En 1890 el señor Belisario Olózaga trato de interesar capitales españoles para la explotacion del petroleo en Barranca.
En 1904. don Jose Joaquin Bohorquez redescubrio los yacimientos del centro e intereso en el asunto a don Alberto de Marquez, quien en 1905 firmo con el gobierno nacional un contrato para la expotacion del petroleo, asfalto y carbon de aquella region (toda la region del Carare y del Opon).
En 1906 Justo de Laespriella compro la mitad de las acciones de aquella concesion y en 1909 se cancelo‚ el contrato por caducidad, debieron durar hasta 1915 porque se dice que en ese año se dio por caducado el contrato despues de muchos fracasos. Pero don Roberto de Mares, insistio en que esas fuentes de petroleo fueran explotadas, y por medio de don Luciano Restrepo y del señor Jhon Leonard logro interesar en el asunto a unos petroleros de Pittsburgh (EE.UU.), quienes organizaron la Tropical Oil Company para su explotacion. Se obtuvo la revocacion del decreto de caducidad y se les dio a dichos señores un plazo de doce meses para iniciar trabajos de explotacion, en una extension de quinientas docemil hectareas que abarca la concesion. De la Tropical el negocio paso a la Internacional Petroleum Company, pero a nombre de esta, sigui6 la Tropical, su subsidiaria explotandolo.
En junio de 1916 se inicio la perforacion del pozo Infantas No. 1, que hoy ya no produce.
En abril de 1913 empezo a producir el segundo pozo de la concesion.
En julio de 1919 se autorizo definitivamente el traspaso de la concesion a la Tropical. En 1921 se reviso el contrato y se fijo el 25 de agosto como fecha inicial para una duracion de 30 años con reversion a la nacion de la concesion con todos sus haberes. el 25 de agosto de 1951.
Al producirse la reversion, la nueva 'Empresa Colombiana de Petroleos" firmo dos contratos con la International Petroleum Company, casa matriz de la Tropical; 1) Para prestar servicios técnicos por tres años prorrogables por otros dos; 2) para uso y manejo de la refineria de Barranca.
La concesion habia producido un total de 400 millones de barriles. En 1905 (octubre) don Virgilio Barco obtuvo del Gobierno Nacional la Concesion Barco, en el Norte de Santander, con una extension de 186.805 hectareas.
El 1914 el señor Barco transpaso sus derechos a M. Frank Ma. Kisser.
En 1931 (marzo) la concesion paso a manos de las companlas: Colombian Petroleum Company y a la South American Gulf Oil Company, por un contrato que debia durar 50 años. Hoy dia dicha concesion esta en poder de las compañias Socony (el 50%) y la Texas Petroleum Company (50%).
En 1933 se perforo el primer pozo en dicha concesion (Oro No. 1).
En 1939 (abril) se inicio la explotacion comercial de la misma concesion.
En abril de 1938 se firmo contrato con la compañia "El Condor" del Grupo Shell para la explotacion de 47810 hectareas de terrenos petroliferos en Yondo a orillas del Magdalena en el municipio de Remedios departamento de antioquia.
En 1941 se inicio la perforacion del primer pozo de dicha concesion en Casabe.
En 1939 (noviembre) se firmo contrato con "La Estrella de Colombia" subsidiaria de la Shell, para la explotacion de la concesion "El Dificil", de 48.568 hectareas, en el municipio de Plato, departamento de Magdalena.
En junio de 1942 se inicio la perforacion del primer pozo en esta concesion y en 1943 (agosto) la explotacion con el primer pozo productivo.
La Texas Petroleum Company explota en Teran (Guaguaqui - departamento de Boyaca) la concesion "Velasquez" de 162.858 hectareas en terrenos de su misma propiedad.
En explotacion esta actualmente tambien Tetuan en el departamento del Tolima.
B.- POSIBILIDADES PETROLIFERAS DE COLOMBIA.
En Colombia hay 20 millones de hectareas con perspectivas de produccion asi:
El 50% en Llanos Orientales
El 25% en la Costa Atlantica
El 10% en el Valle del Magdalena
El 13% en la Costa del Pacifico
El 2% en la region del Catatumbo
Las zonas de explotacion actualmente son:
Concesion de Mares en Barrancabermeja.
Galan a orillas del rio Magdalena en Barranca.
Casabe en la concesion Yondo del departamento de Antioquia.
Cantagallo 35 kms. al norte de Casabe.
San Pablo a la misma altura de Cantagallo en los limites, entre Antioquia, Boyaca, Santander y Bolivar.
El Dificil en el departamento del Magdalena
Tetuan en el Tolima
Teran - Guaguaqui (concesion Velasquez) en el departamento de Boyaca.
Tibú y La Petrolera en la Concesion Barco en el departamento de Santander del Norte
Trabajan actualmente en la industria del petroleo en Colombia:
La International Petroleum Company
La Esso Colombiana
La Andian National Corporation
La Texas Petroleum Company
La Socony Vacuum. Oil Company
La Concesionaria de Petroleos Shell Condor y la Compañia de Petroleum Shell Colombiana.
Colombian Petroleum Company
La Richemon Petroleum.
C.
REFINERIAS
La de Barranca, la de Cartagena y algunas pequeñas en Petrolea, Tibú, Dorada y Guamo, etc, que en total procesan unos 54.000 barriles diarios; el resto del producto colombiano, es decir de 70 u 8O% se exportaba. En la actualidad estamos importando.
Refineria de Barranca
La refineria elabora cuatro clases de productos;
1. Productos blancos; combustibles y disolventes.
2. Lubricantes: aceites y grasas
3. Asfaltos: liquidos y solidos
4. Miscelaneos: acidos naftenicos y fuel oil
Para estos trabajos cuenta con 12 unidades o plantas:
La Foster Wheeler para produccion de naftas:
Planta estabilizadora
Planta de tratamiento con fenol
Planta de tratamiento con arcilla
Planta de grasas para mezclas y aceites
Planta de asfaltos
Planta de acidos naftenicos
Planta de destilacion primaria
Doble unidad de recuperacion de vapor
Unidad alquilica que produce butano ]
Unidad de recuperacion de acido
Unidad de tratamiento caústico
D. OLEODUCTOS
Actualmente funciona en Colombia el Oleoducto de la Andian de Barranca a Mamonal (538 kms.)
El de Coveñas al Golfo de Morrosquillo (421 kms.)
El de Casabe a Barranca (11 kms.)
El de Cantagallo a Puerto Wilches (2.5 kms.)
El Dificil (85 kms.)
El de Vasquez a Galan (181 kms.) .
El de Barranca a Cantinplora (111 kms.)
El de Puerto Niño a la Dorada (74 kms.)
El de Puerto Salgar a Bogota (200 kms.)
El de Berrio a Medellin
