lunes, 12 de octubre de 2009

El petróleo.

El petróleo, un recurso natural para el desarrollo económico de un país.

I Hipótesis.

II ¿Qué es el petróleo?

II.1 Estructura molecular del petróleo.

II.2 La importancia del petróleo en la economía mundial.

III Historia del petróleo.

III.1 Como se formo el petróleo.

III.1 El petróleo ¿enriquece o empobrece?

III.2 ¿Quién lo controla?

IV. ¿Cómo se refina?

IV.1 Costos por refinamiento del petróleo.

IV.2 Petróleo de Referencia.

I Hipótesis.

El petróleo es un recurso natural, no renovable, el cual pude provocar el desarrollo o el desplome económico de un país.

A través de la historia nos hemos percatado como muchos países han crecido económicamente gracias a este recurso proporcionado por la naturaleza. El petróleo es una fuente de energía natural que en muchos países desarrollados se encuentra, y éstos han sabido aprovecharla gracias a que cuentan con un capital, suficiente, de inversión y con la infraestructura para su extracción.

Los países en vías de desarrollo, los cuales por no contar con capital e infraestructura propios debido al atraso y la corrupción que priva en la mayoría de ellos, han hecho alianzas con compañías de capital extranjero para la extracción y refinación del petróleo; en la que la inmensa mayoría de los beneficios son para dichas compañías, quienes, dicho sea de paso, cuentan en estos países con beneficios fiscales y mano de obra barata.

El oro negro, como algunos lo llaman, ha llegado, incluso, a ocasionar golpes de Estado y ha sido, incluso, provocador de conflictos bélicos.

Antes de entrar en detalles sobre nuestro tema central, vamos a explicar qué es el petróleo y a conocer un poco sobre su historia.

II ¿Qué es el petróleo?

El petróleo es un recurso natural no renovable que aporta el mayor porcentaje del total de la energía que se consume en el mundo.

Cualquiera que tenga un cierto sentido de observación puede describir el petróleo como un líquido viscoso cuyo color varía entre amarillo y pardo obscuro hasta negro, con reflejos verdes. Además tiene un olor característico y flota en el agua. Esto en cuanto a sus características físicas[1]. El petróleo es la fuente de energía más importante de la sociedad actual[2].

II.1 Estructura molecular del petróleo[3].

El petróleo es una mezcla de hidrocarburos, compuestos que contienen en su estructura molecular carbono e hidrógeno principalmente.

El número de átomos de carbono y la forma en que están colocados dentro de las moléculas de los diferentes compuestos proporciona al petróleo diferentes propiedades físicas y químicas. Así tenemos que los hidrocarburos compuestos por uno a cuatro átomos de carbono son gaseosos, los que contienen de 5 a 20 son líquidos, y los de más de 20 son sólidos a la temperatura ambiente.

El petróleo crudo varía mucho en su composición, lo cual depende del tipo de yacimiento de donde provenga, pero en promedio podemos considerar que contiene entre 83 y 86% de carbono y entre 11 y 13% de hidrógeno.

Mientras mayor sea el contenido de carbón en relación al del hidrógeno, mayor es la cantidad de productos pesados que tiene el crudo. Esto depende de la antigüedad y de algunas características de los yacimientos. No obstante, se ha comprobado que entre más viejos son, tienen más hidrocarburos gaseosos y sólidos y menos líquidos entran en su composición.

Algunos crudos contienen compuestos hasta de 30 a 40 átomos de carbono.

En la composición del petróleo crudo también figuran los derivados de azufre (que huelen a huevo podrido), además del carbono e hidrógeno.

Además, los crudos tienen pequeñas cantidades, del orden de partes por millón, de compuestos con átomos de nitrógeno, o de metales como el fierro, níquel, cromo, vanadio, y cobalto.

Por lo general, el petróleo tal y como se extrae de los pozos no sirve como energético ya que requiere de altas temperaturas para arder, pues el crudo en sí está compuesto de hidrocarburos de más de cinco átomos de carbono, es decir, hidrocarburos líquidos. Por lo tanto, para poder aprovecharlo como energético es necesario separarlo en diferentes fracciones que constituyen los diferentes combustibles como el gas-avión, gasolina, turbosina, diesel, gasóleo ligero y gasóleo pesado.

II.2 La importancia del petróleo en la economía mundial[4].

Pensar en qué pasaría si se acabara repentinamente hace llegar a la conclusión de que se trataría de una verdadera catástrofe: los aviones, los automóviles y autobuses, gran parte de los ferrocarriles, los barcos, centrales térmicas, muchas calefacciones... dejarían de funcionar.

Todo el mundo necesita del petróleo. En una u otra de sus muchas formas lo usamos cada día de nuestra vida. Proporciona fuerza, calor y luz; lubrica la maquinaria y produce alquitrán para asfaltar la superficie de las carreteras; y de él se fabrica una gran variedad de productos químicos.

Además, los países dependientes del petróleo para sus economías entrarían en bancarrota. La importancia del petróleo no ha dejado de crecer desde sus primeras aplicaciones industriales a mediados del siglo XIX, y ha sido el responsable de conflictos bélicos en algunas partes del mundo (Oriente Medio). La alta dependencia que el mundo tiene del petróleo, la inestabilidad que caracteriza al mercado internacional y las fluctuaciones de los precios de este producto, han llevado a que se investiguen energías alternativas, aunque hasta ahora no se ha logrado una opción que realmente lo sustituya.

Actualmente, el agotamiento de las reservas de petróleo constituye un grave problema, pues al ritmo actual de consumo las reservas mundiales conocidas se agotarían en menos de 40 años. Por ello, los países desarrollados buscan nuevas formas de energía más barata y renovable como la energía solar, eólica, hidroeléctrica..., mientras que los países productores de petróleo presionan para que se siga utilizando el petróleo pues si no sus economías se hundirían. Aún así, a medio plazo, la situación no parece tan alarmante, pues hay que tener en cuenta que los pozos no descubiertos son sustancialmente más numerosos que los conocidos. En zonas no exploradas como el mar de China, Arafura, Mar de Béring, o la plataforma continental Argentina podrían encontrarse grandes reservas.

III Historia del petróleo[5].

El petróleo se conoce desde la prehistoria. La Biblia lo menciona como betún, o como asfalto. Por ejemplo vemos que en el Génesis, capítulo 11 versículo 3, se dice que el asfalto se usó para pegar los ladrillos de la torre de Babel; asimismo el Génesis, capítulo 4 versículo 10, nos describe cómo los reyes de Sodoma y Gomorra fueron derrotados al caer en pozos de asfalto en el valle de Siddim.

También los indígenas de la época precolombina en América conocían y usaban el petróleo, que les servía de impermeabilizante para embarcaciones.

Durante varios siglos los chinos utilizaron el gas del petróleo para la cocción de alimentos.

Sin embargo, antes de la segunda mitad del siglo XVIII las aplicaciones que se le daban al petróleo eran muy pocas.

Fue el coronel Edwin L. Drake quien perforó el primer pozo petrolero del mundo en 1859, en Estados Unidos, logrando extraer petróleo de una profundidad de 21 metros.

También fue Drake quien ayudó a crear un mercado para el petróleo al lograr separar la kerosina del mismo. Este producto sustituyó al aceite de ballena empleado en aquella época como combustible en las lámparas, cuyo consumo estaba provocando la desaparición de estos animales.

III.1 Como se formo el petróleo[6].

Existen varias teorías sobre la formación del petróleo. Sin embargo, la más aceptada es la teoría orgánica que supone que se originó por la descomposición de los restos de animales y algas microscópicas acumuladas en el fondo de las lagunas y en el curso inferior de los ríos.

Esta materia orgánica se cubrió paulatinamente con capas cada vez más gruesas de sedimentos, al abrigo de las cuales, en determinadas condiciones de presión, temperatura y tiempo, se transformó lentamente en hidrocarburos (compuestos formados de carbón e hidrógeno), con pequeñas cantidades de azufre, oxígeno, nitrógeno, y trazas de metales como fierro, cromo, níquel y vanadio, cuya mezcla constituye el petróleo crudo.

Estas conclusiones se fundamentan en la localización de los mantos petroleros, ya que todos se encuentran en terrenos sedimentarios. Además los compuestos que forman los elementos antes mencionados son característicos de los organismos vivientes.

Ahora bien, existen personas que no aceptan esta teoría. Su principal argumento estriba en el hecho inexplicable de que si es cierto que existen más de 30 000 campos petroleros en el mundo entero, hasta ahora sólo 33 de ellos constituyen grandes yacimientos. De esos grandes yacimientos 25 se encuentran en el Medio Oriente y contienen más del 60% de las reservas probadas de nuestro planeta.

Uno se pregunta entonces: ¿Cómo es posible que tantos animales hayan muerto en menos del 1% de la corteza terrestre, que es el porcentaje que le corresponde al Medio Oriente?

Indudablemente que la respuesta a esta pregunta, si la teoría orgánica es válida, sólo se puede encontrar en la Biblia, donde se describe al Edén como un lugar rodeado por cuatro ríos (siendo uno de ellos el Éufrates), en cuyo centro se encuentra el "Árbol de la Vida".

Esta respuesta probablemente no suena muy científica, pero ¿acaso no justifica el hecho de que el Medio Oriente contenga el cementerio de animales más grande del mundo, origen de sus reservas petroleras, si la teoría orgánica es cierta?

Naturalmente que existen otras teorías que sostienen que el petróleo es de origen inorgánico o mineral. Los científicos soviéticos son los que más se han preocupado por probar esta hipótesis. Sin embargo estas proposiciones tampoco se han aceptado en su totalidad.

Una versión interesante de este tema es la que publicó Thomas Gold en 1986. Este científico europeo dice que el gas natural (el metano) que suele encontrarse en grandes cantidades en los yacimientos petroleros, se pudo haber generado a partir de los meteoritos que cayeron durante la formación de la Tierra hace millones de años.

Los argumentos que presenta están basados en el hecho de que se han encontrado en varios meteoritos más de 40 productos químicos semejantes al kerógeno, que se supone es el precursor del petróleo.

Y como los últimos descubrimientos de la NASA han probado que las atmósferas de los otros planetas tienen un alto contenido de metano, no es de extrañar que esta teoría esté ganando cada día más adeptos.

Podemos concluir que a pesar de las innumerables investigaciones que se han realizado, no existe una teoría infalible que explique sin lugar a dudas el origen del petróleo pues ello implicaría poder descubrir los orígenes de la vida misma.

IV. ¿Cómo se refina?[7]

¿Cómo se puede separar en diferentes fracciones el petróleo? El sentido común dice que hay que calentarlo. Así, a medida que sube la temperatura, los compuestos con menos átomos de carbono en sus moléculas (y que son gaseosos) se desprenden fácilmente; después los compuestos líquidos se vaporizan y también se separan, y así, sucesivamente, se obtienen las diferentes fracciones.

En las refinerías petroleras, estas separaciones se efectúan en las torres de fraccionamiento o de destilación primaria.

Para ello, primero se calienta el crudo a 400 °C para que entre vaporizado a la torre de destilación. Aquí los vapores suben a través de pisos o compartimentos que impiden el paso de los líquidos de un nivel a otro. Al ascender por los pisos los vapores se van enfriando.


Principales fracciones del crudo


Este enfriamiento da lugar a que en cada uno de los pisos se vayan condensando distintas fracciones, cada una de las cuales posee una temperatura específica de licuefacción.

Los primeros vapores que se licúan son los del gasóleo pesado a 300 °C aproximadamente, después el gasóleo ligero a 200 °C; a continuación, la kerosina a 175 °C, la nafta y por último, la gasolina y los gases combustibles que salen de la torre de fraccionamiento todavía en forma de vapor a 100 °C. Esta última fracción se envía a otra torre de destilación en donde se separan los gases de la gasolina.

Ahora bien, en esta torre de fraccionamiento se destila a la presión atmosférica, o sea, sin presión. Por lo tanto, sólo se pueden separar sin descomponerse los hidrocarburos que contienen de 1 a 20 átomos de carbono.

Para poder recuperar más combustibles de los residuos de la destilación primaria es necesario pasarlos por otra torre de fraccionamiento que trabaje a alto vacío, o sea a presiones inferiores a la atmosférica para evitar su descomposición térmica, ya que los hidrocarburos se destilarán a más baja temperatura.

En la torre de vacío se obtienen sólo dos fracciones, una de destilados y otra de residuos.

De acuerdo al tipo de crudo que se esté procesando, la primera fracción es la que contiene los hidrocarburos que constituyen los aceites lubricante y las parafinas, y los residuos son los que tienen los asfaltos y el combustóleo pesado.

Los gases incondensables y el gas licuado (LP) se encuentran disueltos en el crudo que entra a la destilación primaria, a pesar de que se suele eliminarlos al máximo en las torres de despunte que se encuentran antes de precalentar el crudo de fraccionadores.

De los gases incondensables el metano es el hidrocarburo más ligero, pues contiene sólo un átomo de carbono y cuatro de hidrógeno. El que sigue es el etano, que está compuesto por dos de carbono y seis de hidrógeno.

El primero es el principal componente del gas natural. Se suele vender como combustible en las ciudades, en donde se cuenta con una red de tuberías especiales para su distribución. Este combustible contiene cantidades significativas de etano.

El gas LP es el combustible que se distribuye en cilindros y tanques estacionarios para casas y edificios. Este gas está formado por hidrocarburos de tres y cuatro átomos de carbono denominados propano y butano respectivamente.

La siguiente fracción está constituida por la gasolina virgen, que se compone de hidrocarburos de cuatro a nueve átomos de carbono, la mayoría de cuyas moléculas están distribuidas en forma lineal, mientras que otras forman ciclos de cinco y seis átomos de carbono. A este tipo de compuestos se les llama parafínicos y cicloparafínicos respectivamente.

Esta gasolina, tal cual, no sirve para ser usada en los automóviles.

La fracción que contiene de 10 a 14 átomos de carbono tiene una temperatura de ebullición de 174 a 288 °C, que corresponde a la fracción denominada kerosina, de la cual se extrae el combustible de los aviones de turbina llamado turbosina.

La última fracción que se destila de la torre primaria es el gasóleo, que tiene un intervalo de ebullición de 250 a 310 °C y contiene de 15 a 18 átomos de carbono. De aquí se obtiene el combustible llamado diesel, que, como ya dijimos, sirve para los vehículos que usan motores diesel como los tractores, locomotoras, camiones, tráileres y barcos.

De los destilados obtenidos al vacío, aquellos que por sus características no se destinen a lubricantes se usarán como materia prima para convertirlos en combustibles ligeros como el gas licuado, la gasolina de alto octano, el diesel, la kerosina y el gasóleo.

El residuo de vacío contiene la fracción de los combustóleos pesados que se usan en las calderas de las termoeléctricas.

De todo lo que hemos descrito en este capítulo, se ve claramente cómo casi el total de cada barril de petróleo que se procesa en las refinerías se destina a la fabricación de combustibles. La cantidad de gasolina virgen obtenida depende del tipo de petróleo crudo (pesado o ligero), ya que en cada caso el porcentaje de esta fracción es variable.

Como dijimos al principio, la gasolina es el combustible que tiene mayor demanda; por lo tanto, la cantidad de gasolina natural que se obtiene de cada barril siempre es insuficiente, aun cuando se destilen crudos ligeros, que llegan a tener hasta 30% de este producto. Además, las características de esta gasolina no llenan las especificaciones de octanaje necesarias para los motores de los automóviles.

Para resolver estos problemas los científicos han desarrollado una serie de procesos para producir más y mejores gasolinas a partir de otras fracciones del petróleo.

IV.1 Costos por refinamiento del petróleo[8].

El petróleo se puede clasificar principalmente de acuerdo a su densidad y de acuerdo a su contenido de azufre.

La densidad mide la cantidad de masa en determinado volumen. Los crudos livianos o ligeros tienen menor densidad, mientras que los crudos pesados tienen mayor densidad. Los costos de refinación y de extracción de los crudos ligeros son menores que los costos de los crudos pesados, por lo que su precio es mayor.

Con respecto al contenido de azufre, este es otro determinante del precio del crudo: mientras mas azufre contenga el crudo, mayores serán los costos de refinamiento y por lo tanto mientras más azufre contenga el crudo, menor será su precio. De acuerdo al contenido de azufre, el petróleo puede clasificarse en petróleo dulce (Sweet Crude Oil) y petróleo agrio (Sour Crude Oil). El petróleo dulce tiene menos de 0.5% de contenido sulfuroso, mientras que el petróleo agrio tiene al menos 1% de contenido sulfuroso. El petróleo dulce es más utilizado para la producción de naftas, mientras que el agrio es más utilizado para la producción de diesel.

IV.2 Petróleo de Referencia[9].

De cada zona de producción de petróleo se extrae crudo con diferentes características (densidad, contenido de azufre, composición química, etc.), pero su precio se determina en relación a algún petróleo de referencia, cuyas características son conocidas. Los dos petróleos de referencia mas utilizados son el West Texas Intermediate (WTI) y el Brent. Estos dos son petróleos livianos y con bajo contenido de azufre, por lo que son de elevada calidad, pero el WTI es más liviano y con menor contenido de azufre que el Brent, por lo que su precio es mayor.

El petróleo de Venezuela tiene un alto contenido de azufre, por esto su precio es bajo. Petróleos de elevada calidad son el petróleo de Irak, el de Arabia y el de Texas (USA).

Evolución del Precio del Petróleo
evolución del precio del petróleo
Rojo: Petróleo Brent
Azul: Petróleo WTI



[1] Chow Pangtay, S. (s.f.). Petroquímica y Sociedad. Recuperado el 10 de octubre de 2009, de http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/39/html/sec_8.html

[2] muchapasta.com. (s.f.). Recuperado el 8 de octubre de 2009, de

http://www.muchapasta.com/b/var/Importancia%20petroleo.php

[3] Chow Pangtay, S. (s.f.). Petroquímica y Sociedad. Recuperado el 10 de octubre de 2009, de http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/39/html/sec_8.html

[4] muchapasta.com. (s.f.). Recuperado el 8 de octubre de 2009, de http://www.muchapasta.com/b/var/Importancia%20petroleo.php

[5] Chow Pangtay, S. (s.f.). Petroquímica y Sociedad. Recuperado el 10 de octubre de 2009, de http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/39/html/sec_8.html

[6] Chow Pangtay, S. (s.f.). Petroquímica y Sociedad. Recuperado el 10 de octubre de 2009, de http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/39/html/sec_8.html

[7] Chow Pangtay, S. (s.f.). Petroquímica y Sociedad. Recuperado el 10 de octubre de 2009, de http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/39/html/sec_8.html

[8] ZE, Zona Económica. (s.f.). Recuperado el 26 de septiembre de 2009, de http://www.zonaeconomica.com/petroleo

[9] ZE, Zona Económica. (s.f.). Recuperado el 26 de septiembre de 2009, de http://www.zonaeconomica.com/petroleo