El gas natural y el petróleo son las fuentes más comunes de combustibles, pero más importante aún, es que ellos son una fuente de materias primas para la quimica de los hidrocarburos, que se está consumiendo rápidamente. Los descubrimientos de las nuevas fuentes de gas natural y petróleo no corresponden a las cantidades utilizadas, lo cual está afectando nuestro sistema de vida.
2 Gas natural
El gas natural es una mezcla de hidrocarburos (compuestos formados únicamente por carbono, C, e hidrógeno, H), tanto gaseosos como vapores que se encuentran en formaciones porosas de la corteza terrestre. Con frecuencia acompaña al petróleo, pero también existen importantes yacimientos de gas libre (gas sin petróleo).
2.1. Composición
El gas natural es en su mayor parte (alrededor de un 88,7%) gas metano, CH₄, El otro 9,0% del gas natural lo constituyen hidrocarburos cuyas moléculas contienen entre 2 y 7 átomos de carbono. Un tipo de gas natural normal o promedio posee la composición indicada en la Tabla 1.
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| Composición de un gas natural normal o promedio |
NOTAS
¶ En algunos casos el gas natural está formado por un 97% de metano.
¶ n, significa normal, cadena lineal cadena recta.
¶ Vapor, sustancia que ordinariamente es líquido o sólido, pero bajo ciertas condiciones existe como gas.
¶ El 2,3% que falta para completar la composición del gas natural, corresponde gas nitrógeno (N₂).
2.2. Procesamiento del gas natural, usos y transporte.
Los diferentes hidrocarburos que forman gas natural poseen distintos puntos de ebullición (ver Tabla 1), por lo tanto se pueden separar mediante destilación fraccionada (ver Sección 7). La fracción propano-n-butano se separa por licuación, se comprime en cilindros y se vende como gas licuado o gas embotellado para ser usado como combustible. También se emplea como gas directo.
Los vapores de los hidrocarburos que tienen entre 5 a 7 átomos de carbono por molécula (fraccion n-C5H12, n-C6H14, n-C7H16) son condensados y se utilizan como solventes o en la gasolina.
El gas natural también se consume en grandes cantidades en la industria química, como producto de partida para la sintesis de un gran número de productos quimicos orgánicos. En la industria petroquimica el metano contenido en el gas natural, se utiliza para obtener amoníaco (NH3) y como combustible de los hornos.
El Complejo Criogenico de Oriente, General de División José Antonio Anzoátegui, ubicado en Jose, entre Puerto Píritu y Barcelona, procesa el gas natural baja temperatura, convirtiéndolo en líquido (Liquido de Gas Natural LGN), de gran utilidad comercial e industrial, tales como propano, n-butano gasolina natural.
En la actualidad está en ejecucion el Proyecto Cristóbal Colón, al Norte de Península de Paria, donde hay grandes yacimientos de gas natural.
En Venezuela existen varios gasoductos que conducen gas natural desde los campos petroleros, hasta los centros consumidores. Entre ellos tenemos el que desde Las Mercedes, en el Estado Guárico va a Catia la Mar por un lado y a Valencia y Moron por el otro. También el que parte de los campos petroleros del Estado Monagas y conduce el gas natural hasta el Complejo Criogénico de Oriente.
3. Petróleo
El petroleo es un liquido aceitoso, inflamable, cuyo color varía de incoloro a negro y está formado por una mezcla de hidrocarburos, principalmente de alcanos de cadena recta. El número de átomos de carbono de estos hidrocarburos llega a pasar hasta de 70 (combustibles pesados y asfalto).
Otras veces contiene pequeñas cantidades de compuestos orgánicos que poseen nitrógeno, oxigeno o azufre. También se han encontrado metales como el vanadio.
La composición del petróleo varía de un lugar a otro, e inclusive de un pozo a otro. Algunos petroleos contienen cicloacanos, que en la industria petrolera se conocen con el nombre de naftenos.
La palabra petróleo proviene del vocablo latino petroleum, el cual, a su vez, está formado por dos términos, petra que significa piedra y oleum que traduce aceite; en resumen, petróleo significa aceite de piedra (aceite de roca).
En nuestro pais, los indios conocian la existencia del petróleo, a través de afloramientos naturales, a los cuales, les dieron el nombre de Menes. En la actualidad, la principal industria en Venezuela es la industria del petróleo.
4. Origen del gas natural y del petróleo
No se sabe con certeza como se formaron el gas natural y el petróleo. Para explicar el origen del gas natural y del petróleo se han propuesto teorías, una basada en procesos inorgánicos (actualmente desechada) y otra de una fuente orgánica. La teoría actual de origen orgánico recibe unánime aceptación, tanto por parte de los químicos, como de los geólogos e ingenieros de petróleo. Esta teoría indica que el gas natural y el petróleo provienen de la descomposición (especificamente fermentación) anaeróbica (en ausencia de oxígeno) microbiana de grandes masas de plancton (plantas y animales marinos microscópicos), que existieron hace millones de años (durante el período carbonifero, hace 280 a 345 millones de años), los cuales quedaron atrapados en formaciones rocosas en el fondo de mares antiguos, bajo la acción de las altas presiones ejercidas por los sedimentos acumulados sobre ellos y a altas temperaturas. El gas natural y el petróleo producidos, o se quedaron en el lugar donde se formaron (roca madre) originando un yacimiento primario o, atravesaron rocas porosas y se acumularon en depósitos subterráneos, formando los yacimientos secundarios.
Esta teoría en los momentos se apoya en el hecho de que los fangos colectados en las partes más profundas del Mar Negro, contienen hasta un 25% de materia orgánica y el 10% de esta ya ha sido transformada en hidrocarburos pesados solubles en benceno. Además, la solución obtenida es verde y contiene indicios de clorofila.
5. Acumulación del gas natural y el petróleo
Los lugares donde suele encontrarse el gas natural y el petróleo, se llaman cuencas sedimentarias (antiguos mares o donde desembocaban ríos). En Venezuela existen cuatro cuencas sedimentarias, las cuales se señalan en la Tabla 2 y en la Figura 1.
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| Figura 1. Cuencas sedimentarias en Venezuela |
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| Figura 2 y Figura 3, en ambas de muestran yacimientos de petróleo |
Observando las figuras anteriores se puede apreciar que en un yacimiento se tiene en la parte superior gas natural, en la zona media petróleo y en la parte inferior agua salada; esto se debe a las diferentes densidades de estas sustancias.
El gas natural y/o el petróleo que se acumula en una roca de un yacimiento, no se encuentra en forma de una gran bolsa o lago de petróleo, sino que está diseminado en los espacios porosos de la roca6..
6. Extracción del petróleo
La perforación es el único medio que garantiza si existe petróleo en el subsuelo. Para ello se perfora un orificio con una barrena de hierro, a la cual se le van enroscando tubos de acero. Cuando el pozo hace contacto con el yacimiento, el petróleo asciende violentamente por la tuberia debido a la presión del gas. Junto con el petróleo sale cierta cantidad de gas disuelto y algo de agua salada. Esto es lo que constituye la extracción natural. (Ver Figura 4.).
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| Figura 4. Extracción natural del petróleo |
Cuando la presión del gas en el yacimiento se hace muy baja, el petróleo deja de fluir por la tubería, entonces se procede a la extracción artificial por medio del bombeo mecánico (utilizando bombas de balancín) y el bombeo neumático.
7. Refinación del petróleo
El petróleo extraído de los yacimientos a través de los pozos, se le denomina crudo. En esta forma no puede utilizarse. Como ya sabemos el petróleo es una mezcla de hidrocarburos y para transformarlo en los productos que derivan de él, hay que aplicarle un conjunto de procesos, a los cuales se les da el nombre de refinación. Estos procesos se realizan en complejos industriales, llamados refinerías, una de las cuales, es la refinería de Amuay en el estado Falcón.
Los crudos se clasifican atendiendo a su peso específico. Para ello se usa una unidad internacional llamada El Grado A.P.I. (American Petroleum Institute). Ver Tabla 3.
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| Tabla 7.3. Tipos de Crudos |
El proceso inicial y fundamental de la refinación es la destilación fraccionada, la cual se ejecuta en una columna de destilación fraccionada. El crudo se calienta a 460°C y se hace entrar en la columna de fraccionamiento, la cual está dividida internamente en pisos o platos. Como cada componente del crudo posee su propio punto de ebullición, los más volátiles se separan y ascienden por la columna. A medida que van alcanzando cierta altura, se van condensando en los respectivos platos y se extraen por tuberías laterales. De esta forma, se logran separar los diferentes componentes del crudo como gases (metano, etano, propano y butano), gasolina, kerosén, gasoil, combustible pesado entre los cuales se tienen aceites combustibles y asfalto. (Ver Figura 5).
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| Tabla 4. Fracciones obtenidas de la refinación del petróleo |
En la Tabla 4 se indican las fracciones obtenidas del petróleo, después del proceso de refinación.
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| Tabla 4. Fracciones obtenidas de la refinación del petróleo |
8. Contaminación causada por la industria petrolera
Los derrames de petróleo en los mares, rios y zonas internas de los continentes producen contaminación ambiental (daños a la fauna, en la vegetación y en las aguas). Asimismo, los productos de desechos gaseosos expulsados en las refinerias ocasionan la alteración, no sólo de la atmósfera, sino de las aguas, tierras, vegetación y animales
Se han elaborado normas y procedimientos para evitar los derrames de petróleo, ya sea en los oleoductos o en los tanqueros y supertanqueros (estos últimos no pueden anclar en todos los puertos). Cuando se produce un derrame de petróleo, se procede inmediatamente a su recuperación para evitar los daños correspondientes. En las refinerías se procede a instalar filtros que absorben o disminuyen la cantidad de gases nocivos que emiten al ambiente.
Preguntas de control
1. ¿Qué es el gas natural? ¿Cuál es su composición?
2. Explica cómo se procesa el gas natural, cuáles son sus usos y cómo se transporta.
3. ¿Qué es el petróleo?
4. Brevemente señala el contenido de la teoría que explica más satisfactoriamente el origen del gas natural y del petróleo.
5. ¿Qué es una cuenca sedimentaria? Indica las cuencas sedimentarias en Venezuela y sus características.
7. ¿Cómo se extrae el petróleo?
8. ¿Qué se entiende por refinación del petróleo?
9. Clasifica los crudos atendiendo a su valor en Grados A.P.I.
10. ¿En qué consiste la destilación fraccionada del petróleo?
6. ¿Qué es un yacimiento de petróleo? ¿Cómo está conformado?
11. Señala algunas fracciones y subfracciones obtenidas de la refinación del petróleo. Indica además sus usos.
12. ¿Cómo se produce la contaminación causada por la industria petrolera? Explica cómo se trata de evitar.
