jueves, 6 de marzo de 2008

--- Quimica 08 ---

Investigación de CTA

1. METANO:

FORMULA QUIMICA: CH4

El metano es el hidrocarburo alcano más sencillo, es un gas. Su fórmula química es CH4.

Cada uno de los átomos de hidrógeno está unido al carbono por medio de un enlac covalente. Es una sustancia no polar que se presenta en forma de gas a temperaturas y presiones ordinarias. Es incoloro e inodoro y apenas soluble en agua en su fase líquida.

Fuentes del metano:

Los orígenes principales de metano son:

  • Descomposición de los residuos orgánicos
  • Fuentes naturales (pantanos): 23%
  • Extracción de combustibles fósiles: 20% (el metano tradicionalmente se quemaba y emitía directamente. Hoy día se intenta almacenar en lo posible para reaprovecharlo formando el llamado gas natural).
  • Los procesos en la digestión y defecación de animales. 17%. (Especialmente del ganado).
  • Las bacterias en plantaciones de arroz: 12%
  • Digestión anaeróbica de la biomasa

RESERVAS EN EL MUNDO:

El metano se produce por la descomposición de substancias vegetales, principalmente celulosa, por la acción de microorganismos, y se desprende del cieno de algunos pantanos, por lo que también suele denominarse gas de los pantanos.

El metano se desprende también, más o menos puro, de los volcanes de fango y de algunas aguas y fuentes no cenagosas.

Se produce asimismo en las minas de carbón de piedra y de lignito, por descomposición lenta de las materias orgánicas, acumulándose en las hendeduras y cavidades mezclado con nitrógeno y anhídrido carbónico. Este compuesto al contacto con el aire, gas grisú, produce terribles explosiones, que causan numerosas muertes entre los trabajadores del sector minero, a pesar del uso de la lámpara de seguridad Davy y del metanómetro.

Yacimientos:

En algunos lugares mana naturalmente de la tierra, como en Italia, Irán, la República Popular China, América del Norte, etc.

Los Fuegos Sagrados de Baku (en el mar Caspio) no son más que metano que arde y que va mezclado con nitrógeno, gas carbónico y vapores de petróleo.

Asimismo por formar parte del petróleo y del gas natural se encuentra en todos aquellos lugares ricos en dichos compuestos.

2. ETANO:

El etano es un hidrocarburo alifático alcano con dos átomos de carbono, de fórmula C2H6. A condiciones normales es gaseoso y un excelente combustible. Su punto de ebullición está en -88 °C.

PROPIEDADES

Físicas:

El punto de fusión y el punto de ebullición en los hidrocarburos depende de la longitud de la cadena, debido a las fuerzas de Van Der Waals. Debido a ésto, al ser el metano el hidrocarburo más sencillo sus puntos de fusión y ebullición son relativamente bajos, situándose el primero en -183ºC y el segundo en -162ºC.

Su estado natural es gaseoso, al igual que el etano, el propano y el butano; y a diferencia de los alcanos desde C5 hasta C16 que son líquidos; de ahí en adelante son sólidos de aspecto céreo.

Al ser un compuesto prácticamente no polar resulta insoluble en agua, pero sí en disolventes apolares como el benceno, éter, tetracloruro de carbono, etc.

Químicas:

La mínima polaridad de los enlaces de los hidrocarburos saturados es la causa de su inercia química, razón por la cual han sido llamados parafinas (poca afinidad). Únicamente dan reacciones de tipo radical, generalmente de sustitución.

Halogenación: si se expone una mezcla de cloro y metano a la luz solar se produce una reacción muy violenta. La luz violeta o ultravioleta escinde la molécula Cl2 en 2Cl, que son las que inician la reacción en cadena.

Pirólisis o Craqueo: es la descomposición de un compuesto por el calor. Cuando se calienta el metano a unos 600ºC en ausencia de aire tienen lugar rupturas de las uniones C-H.

Nitración: se realiza la reacción con ácido nítrico en fase de vapor a temperaturas superiores a 400ºC, produciéndose la sustitución de un hidrógeno del alcano por un grupo nitro.

Combustión: si se aporta energía suficiente para iniciar la reacción, todos los alcanos arden en aire u oxígeno formando agua y anhídrido carbónico, desprendiendo gran cantidad de calor. La oxidación controlada de hidrocarburos constituye un método industrial de obtención de alcoholes y ácidos orgánicos.

3. PROPANO:

El propano es un gas incoloro e inoloro. Pertenece a los hidrocarburos alifáticos (los alcanos). Su fórmula química C3H8.

Formula semidesarrollada: CH3CH2CH3

USOS Y APLICACIONES:

El principal uso del propano es el aprovechamiento energético como combustible. Debido al punto de ebullición más bajo que el butano y el mayor valor energético por gramo, a veces se mezcla con este o se utiliza propano en vez de butano. En la industria química es uno de los productos de partida en la síntesis del propeno. Además se utiliza como gas refrigerante (R290) o como gas propulsor en el aerosol.

También se usa en la industria automotriz como combustible alternativo, el cual se le denomina con el nombre de GLP (gas licuado de petróleo)

También se usa en las cocinas como gas para encender las hornillas; también en secadoras de ropa.

4. ETENO:

El etileno o eteno es un compuesto químico orgánico formado por dos átomos de carbono enlazados mediante un doble enlace

Fórmula molecular: C2H4

Obtención:

La industria petroquímica obtiene el etileno a partir del reformado catalítico de naftas o a partir de gas natural (Oxidative Coupling of Methane, OCM).

APLICACIONES:

La mayor parte del etileno se emplea para la obtención de polímeros. Mediante reacciones de polimerización se obtiene el polietileno de alta densidad y el de baja densidad. También se obtiene dicloroetileno, intermedio para la síntesis de cloruro de vinilo, que se polimeriza a cloruro de polivinilo, y otros hidrocarburos clorados. Además se puede hacer reaccionar con benceno para dar etilbenceno, que puede polimerizarse dando poliestireno.

5. PROPENO:

El propeno (H2C=CH–CH3) es un hidrocarburo perteneciendo a los alquenos, incoloro e inodoro. Es un homólogo del etileno. Como todos los alquenos presenta el doble enlace como grupo funcional.

Propiedades Fisio-quimicas:

  • Fórmula: C3H6
  • Masa molecular: 42,1 g/mol
  • Punto de fusión: –185,3 ºC
  • Punto de ebullición: –48 ºC
  • Temperatura de ignición: 460 ºC
  • Presión de vapor a 20 ºC: 10.200 hPa
  • Nº CAS: 115-07-1
  • Concentración máxima permitida en los lugares de trabajo: 5 ppm (15 mg/m3).
  • Límites de explosividad: 2,0 - 11,1% de propeno en el aire.

APLICACIONES:

El propeno es el producto de partida en la síntesis del polipropileno. La polimerización se puede llevar a cabo de forma radicalaria aunque en la polimerización catalítica se obtienen productos con mejores calidades que además son mejor controlables. Los catalizadores empleados eran originalmente del tipo Ziegler-Natta. Actualmente se están sustituyendo por otros sistemas basados en zirconocenos.

La adición de agua en condiciones polares da iso-propanol que puede ser oxidado a la acetona. En condiciones radicalarias se obtiene n-propanol.

6. ETINO:

El acetileno o etino es el alquino más sencillo. Es un gas, altamente inflamable, un poco más ligero que el aire e incoloro. Produce una llama de hasta 3.000º C, la mayor temperatura por combustión hasta ahora conocida.

Aplicaciones y usos:

El etino arde al aire con una llama caliente y brillante. Antiguamente se utilizaba como fuente de iluminación, pero hoy en día se emplea principalmente en la soldadura oxiacetilénica, en la que el etino se quema con oxígeno produciendo una llama muy caliente que se usa para soldar y cortar metales. El acetileno también se utiliza en los procesos de síntesis química, y en especial en la fabricación del cloroetileno (cloruro de vinilo) para plásticos, del etanal (acetaldehído) y de los neoprenos de caucho sintético.

Bibliografía:

Esta información ha sido extraída de las siguientes páginas Web:

http://www.bp.com/liveassets/bp_internet/lpg/bp_lpg_spain/STAGING/local_assets/downloads_pdfs/seguridad_propano.pdf

http://es.encarta.msn.com/encyclopedia_761553033/etino.html

http://es.wikipedia.org/wiki/Acetileno

http://es.wikipedia.org/wiki/Propeno

http://es.wikipedia.org/wiki/Eteno

http://es.wikipedia.org/wiki/Propano

http://es.wikipedia.org/wiki/Etano

http://es.wikipedia.org/wiki/Metano

CUADRO COMPARATIVO DE LOS PRINCIPALES COMPUESTOS ORGÁNICOS

CRITERIO

METANO

ETANO

PROPANO

ETENO

PROPENO

ETINO

Propiedades Físicas

- Punto de fusión: -183ºC

– Punto de ebullición: -162ºC

- Estado: gaseoso

- Es incoloro e inodoro y apenas soluble en agua en su fase líquida.

- Es menos denso que el agua y soluble en disolventes apolares.

- Punto de fusión: -183 °C

- Punto de ebullición: -88,5 °C

- Estado: gaseoso

Se encuentra en estado gaseoso a temperatura ambiente.

- Tiene un índice de octanage superior al de la gasolina y tiene una presión de vapor inferior, resultando en menores emisiones evaporativas.

- Punto de fusión: - 187,85 °C °

- Punto de ebullición: -41,95 °C

- Estado: gaseoso

– Es incoloro e inodoro. - Tiene 4 átomos de carbono

- Punto de fusión: -169,04 °C

- Punto de ebullición: -103,54 °C

- Estado: gaseoso

- Es incoloro

- Punto de fusión: –185,3 ºC - Punto de ebullición: –48 ºC - Estado: gaseoso - Es incoloro e inodoro.

- Estado: gaseoso

- Es altamente inflamable

- Es un poco más ligero que el aire

- Es incoloro y tóxico

Propiedades Químicas

- Es bastante inerte debido a la elevada estabilidad de los enlaces C-H y a su baja polaridad.

- No se ve afectado por ácidos o bases fuertes ni por oxidantes como el permanganato.

- Por combustión, formación de gases tóxicos.

- Su estructura es única ya que existe una sola manera de unir los átomos de carbono en estas moléculas.

- No se ve afectado por ácidos o bases fuertes ni por oxidantes como el permanganato.

- Posee baja polaridad.

- No se ve afectado por ácidos o bases fuertes ni por oxidantes como el permanganato.

- A altas presiones y con un catalizador metálico (platino, rodio, níquel) se puede hacer reaccionar con hidrógeno molecular para dar etano.

- También se puede adicionar agua (reacción de hidratación) para dar etanol; se emplea un ácido como el ácido sulfúrico o el ácido fosfórico como catalizador. La reacción es reversible.

- Es el producto de partida en la síntesis del polipropileno.

- La adición de agua en condiciones polares da iso-propanol que puede ser oxidado a la acetona.

- En condiciones radicalarias se obtiene n-propanol.

- El etino arde al aire con una llama caliente y brillante.

Uso y aplicaciones

- El metano es el componente primordial del gas natural. - Puede ser usado como combustible. Alrededor del 60 por ciento de las emisiones mundiales de metano proceden de fuentes antropogénicas (generadas por el hombre), enumeradas a continuación: vertederos, minas, operaciones con gas y petróleo y la agricultura.

* Se puede utilizar de dos maneras:

1. Como mezcla con la gasolina con el objetivo de un aumento del octanage de la gasolina. 2. Como etano puro, compuesto de etano hidratado, a 95,5 GL. - El etano es un excelente combustible automotriz. - Actualmente, este combustible se encuentra disponible para todos los motores con sistemas a inyección electrónica. – Constituye hasta el 97% del gas natural.

- Es un buen sustituto del gas obtenido por destilación seca de la hulla.

- Una vez extraído el crudo se procede a un tratamiento de refino para obtener los distintos productos que provienen de este aceite, entre ellos el gas propano.

- Su principal aplicación es servir de combustible en hogares, comercios e industrias y en secadoras de ropa.

- Además se utiliza como gas refrigerante (R290) o como gas propulsor en el aerosol.

- La mayor parte del eteno se emplea para la obtención de polímeros.

- Mediante reacciones de polimerización se obtiene el polietileno de alta densidad y el de baja densidad.

- También se obtiene dicloroetileno, intermedio para la síntesis de cloruro de vinilo, que se polimeriza a cloruro de polivinilo, y otros hidrocarburos clorados. - El eteno o etileno es un gas de olor agradable que se emplea como anestésico y para acelerar el proceso de maduración de las frutas y verduras. También se usa como materia prima para fabricar muchos productos.

- Es utilizado para generar la síntesis del polipropileno.

- También sirve para poder hacer plásticos.

- Antiguamente se utilizaba como fuente de iluminación.

- Hoy en día se emplea principalmente en la soldadura oxiacetilénica, en la que el etino se quema con oxígeno produciendo una llama muy caliente que se usa para soldar y cortar metales.

- También se utiliza en los procesos de síntesis química, y en especial en la fabricación del cloroetileno (cloruro de vinilo) para plásticos, del etanal (acetaldehído) y de los neoprenos de caucho sintético.

- También se usa como materia prima.

Reservas

- Se encuentra en los pantanos. - En algunos lugares mana naturalmente de la tierra, como en Italia, Irán, la República Popular China, América del Norte. - Asimismo por formar parte del petróleo y del gas natural se encuentra en todos aquellos lugares ricos en dichos compuestos. - Los Fuegos Sagrados de Baku (en el mar Caspio)

- Descomposición de los residuos orgánicos

- Fuentes naturales (pantanos): 23%

- Extracción de combustibles fósiles: 20% (el metano tradicionalmente se quemaba y emitía directamente.

- Hoy día se intenta almacenar en lo posible para reaprovecharlo formando el llamado gas natural).

- Los procesos en la digestión y defecación de animales. 17%. (Especialmente del ganado).

- Las bacterias en plantaciones de arroz: 12%

- Se obtiene en yacimientos subterráneos de petróleo.

- En el Perú encontramos reservas en Camisea (Cuzco).

- También en La Tortuga (Sechura).

- Las reservas del eteno se encuentran en la industria petroquímica, se obtiene a partir del reformado catalítico de naftas o a partir de gas natural.

PREGUNTAS DE ECÓLOGOS:

1. ¿Qué es el petróleo?

El petróleo es una sustancia oleosa de color muy oscuro compuesta de hidrógeno y carbono, y se lo llama hidrocarburo. Puede hallarse en estado líquido o en estado gaseoso. En estado líquido es llamado aceite "crudo", y en estado gaseoso, gas natural.

OTRA DEFINICIÓN: Es un líquido oleoso bituminoso de origen natural compuesto por diferentes sustancias orgánicas. Se encuentra en grandes cantidades bajo la superficie terrestre y se emplea como combustible y materia prima para la industria química.

2. Orígenes del petróleo: teorías (para esto estudiar capas geológicas de la tierra)

Su origen es de tipo orgánico y sedimentario.

Se formó como resultado de un complejo proceso físico-químico en el interior de la tierra, que, debido a la presión y las altas temperaturas, se van descomponiendo las materias orgánicas que estaban formadas especialmente por fitoplancton y el zooplancton marinos, así como por materia vegetal y animal, que se fueron depositando en el pasado en lechos de los grandes lagos, mares y océanos. A esto se unieron rocas y mantos de sedimentos. A través del tiempo se transformó esta sedimentación en petróleo y gas natural.

El petróleo se forma bajo la superficie terrestre por la descomposición de organismos marinos. Los restos de animales minúsculos que viven en el mar se mezclan con las arenas y limos que caen al fondo en las cuencas marinas tranquilas. Estos depósitos, ricos en materiales orgánicos, se convierten en rocas generadoras de crudo. El proceso comenzó hace muchos millones de años, cuando surgieron los organismos vivos en grandes cantidades, y continúa hasta el presente. Los sedimentos se van haciendo más espesos y se hunden en el suelo marino bajo su propio peso.

A medida que van acumulándose depósitos adicionales, la presión sobre los situados más abajo se multiplica por varios miles, y la temperatura aumenta en varios cientos de grados. El cieno y la arena se endurecen y se convierten en esquistos y arenisca; los carbonatos precipitados y los restos de caparazones se convierten en caliza, y los tejidos blandos de los organismos muertos se transforman en petróleo y gas natural.

Una vez formado el petróleo, éste fluye hacia arriba a través de la corteza terrestre porque su densidad es menor que la de las salmueras que saturan los intersticios de los esquistos, arenas y rocas de carbonato que constituyen dicha corteza. El petróleo y el gas natural ascienden a través de los poros microscópicos de los sedimentos situados por encima. Con frecuencia acaban encontrando un esquisto impermeable o una capa de roca densa: el petróleo queda atrapado, formando un depósito. Sin embargo, una parte significativa del petróleo no se topa con rocas impermeables sino que brota en la superficie terrestre o en el fondo del océano.

Entre los depósitos superficiales también figuran los lagos bituminosos y las filtraciones de gas natural.

TEORÍAS:

1. La Teoría de Engler:

Las teorías originales, en las que se atribuyó al petróleo un origen inorgánico (Berthelott y Mendeleyev) han quedado descartadas.

Uno de los supuestos acerca del origen del Petróleo lo constituye la Teoría de Engler (1911):

1ª etapa Depósitos de organismos de origen vegetal y animal se acumulan en el fondo de mares internos (lagunas marinas).

Las bacterias actúan, descomponiendo los constituyentes carbohidratos en gases y materias solubles en agua, y de esta manera son desalojados del depósito.

Permanecen los constituyentes de tipo ceras, grasas y otras materias estables, solubles en aceite.

Fig. 1- El petróleo se habría originado por la depositación de minúsculos animales y sustancias vegetales que se fueron acumulando en el fondo lacustre y marino.

Fig. 2- Ante el paso del tiempo la materia orgánica se descompone y va

quedando en profundidad por los sedimentos que la van cubriendo.

2da etapa

A condiciones de alta presión y temperatura, se desprende CO2 de los compuestos con grupos carboxílicos, y H2O de los ácidos hidroxílicos y de los alcoholes, dejando un residuo bituminoso.

La continuación de exposiciones a calor y presión provoca un craqueo ligero con formación de olefinas (protopetróleo).

Fig. 3- Los factores de presión, temperatura y procesos químicos y físicos, ayudados por la carencia de oxígeno, posibilitaro la formación de petróleo líquido y del gas.

3er etapa

Los compuestos no saturados, en presencia de catalizadores naturales, se polimerizan y ciclizan para dar origen a hidrocarburos de tipo nafténico y parafínico. Los aromáticos se forman, presumiblemente, por reacciones de condensación acompañando al craqueo y ciclización, o durante la descomposición de las proteínas.

Por otra parte, existen otras teorías, de formulación más reciente, que sostienen que el petróleo es de origen inorgánico o mineral. Los científicos rusos son los que más se han preocupado por probar esta hipótesis aunque estas proposiciones no han sido aceptadas en su totalidad.

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.

2. Teoría Inorgánica: Según los trabajos de Berthelot (1886), Mendeleieve (1897) y Moissan (1902), la formación de los aceites minerales se debería a la descomposición de carburos metálicos por la acción del agua. Las aguas de filtración, en contacto con los carburos metálicos contenidos en las profundidades del suelo, darían hidrocarburos acetilénicos de cadena corta, que se transformarían en hidrocarburos saturados, cada vez más complejos, por polimerización y condensación.

3. Teoría Orgánica: Según el naturalista alemán Hunt, los petróleos se habrían formado en el curso de los siglos por descomposición de plantas y de animales marinos. En apoyo de esta hipótesis se invoca generalmente la presencia de sal gema y de restos orgánicos en los sondajes petrolíferos. La destilación bajo presión del aceite de hígado de bacalao o de cuerpos grasos provenientes de animales marinos mostraría, según el químico Egler, que los petróleos se originan por la acción del calor central, ejercido bajo fuertes presiones, sobre los cadáveres fósiles de estos animales.

4. Teoría Microorgánica: Sería muy posible que la génesis de los petróleos derivase, al menos en parte, de formas animales y vegetales de organización muy primitiva, como las algas, las diatomeas, los protozoarios (foraminíferas). La descomposición por el agua de plancton marino, y sobre todo del Faulschlamm, limo de las profundidades constituido por plantas y animales microscópicos, podría proporcionar petróleo en ciertas condiciones. Lo que parece confirmar esta idea es la coexistencia de antiguas líneas costeras o de formaciones marinas, con ciertos yacimientos.

5. Origen Químico:
Esta teoría nos dice que el petróleo y el gas natural son producto de la mezcla de uno o varios minerales con el agua.

6. Origen Volcánico:
Esta teoría nos trata de explicar que el petróleo y el gas natural, se formaron por la actividad de algunos volcanes

*En la actualidad se acuerda más crédito a la hipótesis orgánica. Además, varias comprobaciones dan a esta hipótesis cierto grado de verosimilitud:

  • La ubicación de los yacimientos, casi siempre en las vecindades de las plataformas continentales, actuales o pretéritas.
  • La presencia de agua salada en la mayoría de los mismos.
  • La existencia en ellos de sustancias de indudable origen animal.
  • La elaboración artificial de mezclas similares a los petróleos, obtenidas sometiendo grasas de peces a presiones y temperaturas elevadas.

En conclusión la teoría más aceptada sobre el origen del petróleo y del gas natural es de tipo orgánico y sedimentario. Esa teoría enseña que el petróleo es el resultado de un complejo proceso físico-químico en el interior de la tierra, en el que, debido a la presión y las altas temperaturas, se produce la descomposición de enormes cantidades de materia orgánica que se convierten en aceite y gas.

Geología del petróleo:

El petróleo no se encuentra distribuido de manera uniforme en el subsuelo hay que tener presencia de al menos cuatro condiciones básicas para que éste se acumule:

Debe existir una roca permeable de forma tal que bajo presión el petróleo pueda moverse a través de los poros microscópicos de la roca.

La presencia de una roca impermeable, que evite la fuga del aceite y gas hacia la superficie.

El yacimiento debe comportarse como una trampa, ya que las rocas impermeables deben encontrarse dispuestas de tal forma que no existan movimientos laterales de fuga de hidrocarburos.

Debe existir material orgánico suficiente y necesario para convertirse en petróleo por el efecto de la presión y temperatura que predomine en el yacimiento.

Capas de la Tierra

Desde el exterior hacia el interior podemos dividir la Tierra en cinco partes:

Atmósfera: Es la cubierta gaseosa que rodea el cuerpo sólido del planeta. Tiene un grosor de más de 1.100 km, aunque la mitad de su masa se concentra en los 5,6 km más bajos.

Hidrosfera: Se compone principalmente de océanos, pero en sentido estricto comprende todas las superficies acuáticas del mundo, como mares interiores, lagos, ríos y aguas subterráneas. La profundidad media de los océanos es de 3.794 m, más de cinco veces la altura media de los continentes.

Litosfera: Compuesta sobre todo por la corteza terrestre, se extiende hasta los 100 km de profundidad. Las rocas de la litosfera tienen una densidad media de 2,7 veces la del agua y se componen casi por completo de 11 elementos, que juntos forman el 99,5% de su masa. El más abundante es el oxígeno, seguido por el silicio, aluminio, hierro, calcio, sodio, potasio, magnesio, titanio, hidrógeno y fósforo. Además, aparecen otros 11 elementos en cantidades menores del 0,1: carbono, manganeso, azufre, bario, cloro, cromo, flúor, circonio, níquel, estroncio y vanadio. Los elementos están presentes en la litosfera casi por completo en forma de compuestos más que en su estado libre.

La litosfera comprende dos capas, la corteza y el manto superior, que se dividen en unas doce placas tectónicas rígidas. El manto superior está separado de la corteza por una discontinuidad sísmica, la discontinuidad de Mohorovicic, y del manto inferior por una zona débil conocida como astenosfera. Las rocas plásticas y parcialmente fundidas de la astenosfera, de 100 km de grosor, permiten a los continentes trasladarse por la superficie terrestre y a los océanos abrirse y cerrarse.

Manto: Se extiende desde la base de la corteza hasta una profundidad de unos 2.900 km. Excepto en la zona conocida como astenosfera, es sólido y su densidad, que aumenta con la profundidad, oscila de 3,3 a 6. El manto superior se compone de hierro y silicatos de magnesio como el olivino y el inferior de una mezcla de óxidos de magnesio, hierro y silicio.

Núcleo: Tiene una capa exterior de unos 2.225 km de grosor con una densidad relativa media de 10. Esta capa es probablemente rígida y su superficie exterior tiene depresiones y picos. Por el contrario, el núcleo interior, cuyo radio es de unos 1.275 km, es sólido. Ambas capas del núcleo se componen de hierro con un pequeño porcentaje de níquel y de otros elementos. Las temperaturas del núcleo interior pueden llegar a los 6.650 °C y su densidad media es de 13.

El núcleo interno irradia continuamente un calor intenso hacia afuera, a través de las diversas capas concéntricas que forman la porción sólida del planeta. La fuente de este calor es la energía liberada por la desintegración del uranio y otros elementos radiactivos. Las corrientes de convección dentro del manto trasladan la mayor parte de la energía térmica de la Tierra hasta la superficie.

3. Tipos de petróleo: Características

a) POR SU COMPOSICIÓN QUIMICA:

El petróleo se puede clasificar en ácido, parafínico, nafténico, asfáltico o mixto.

Petróleo ácido:

Crudo que contiene gran cantidad de compuestos de azufre.

Petróleo mixto:

Petróleo en el que no predominan los hidrocarburos de la serie parafínica ni de la cicloparafínica. Tiene proporcines aproximadamente iguales de ambas bases.

Petróleo nafténico:

Contiene una base predominante de hidrocarburos de la serie cicloparafínica.

Petróleo parafínico:

Contiene una base predominante de hidrocarburos de la serie parafínica. También hay petróleos aromáticos y sulfurosos.


b) POR SU DENSIDAD :


La referencia que sustenta esta clasificación es la gravedad API, que es una medida de densidad.


Aceite crudo

Densidad(g/cm3)(mide la cantidad de masa contenida en un determinado volumen

Gravedad API(comparación de la densidadde petroleo y la densidad de agua)

Extrapesado

> 1.0

10

Pesado

1.0 – 0.92

10.0 – 22.3

Mediano

0.92 – 0.87

22.3 – 31.1

Ligero

0.87 – 0.83

31.1 - 39

Superligero

<>

> 39



c) POR LA PRESENCIA DE AZUFRE:

Petróleo dulce (Sweet Crude Oil): Es aquel que contiene menos de 0.5% de contenido sulfuroso, es decir, con presencia de azufre. Es un petróleo de alta calidad y es ampliamente usado para ser procesado como gasolina.


Petróleo Agrio (Sour Crude Oil): Es aquel que contiene al menos 1% de contenido sulfuroso en su composición. Debido a la mayor presencia de azufre su costo de refinamiento es mayor, razón por el cual es usado mayormente en productos destilados como el diesel, dado su menor costo de tratamiento.




4. REFINACION DEL PETROLEO:

DEFINICIÓN:

La refinación es el proceso que se encarga de la transformación de los hidrocarburos en productos derivados.


La refinación comprende una serie de procesos de separación, transformación y purificación, mediante los cuales el petróleo crudo es convertido en productos útiles con innumerables usos, que van desde la simple combustión en una lámpara hasta la fabricación de productos intermedios, que a su vez, son la materia prima para la obtención de otros productos industriales.


La función de una refinería es transformar el petróleo en productos derivados que satisfagan la demanda en calidad y cantidad. Cabe destacar que tal demanda es variable con el tiempo, tanto en el volumen total de derivados como en su estructura por productos.


Los derivados, son los productos obtenidos directamente por destilación del petróleo. Una refinería fabrica tres clases de derivados:


I) Productos terminados, que pueden ser suministrados directamente al consumo
II) Productos semiterminados, que pueden servir de base a ciertos productos después de mejorar su calidad mediante adictivos
III) Subproductos o productos intermedios, como la nafta virgen, que sirve como la materia prima petroquímica.

La refinación del petróleo empieza con la destilación o fraccionamiento del petróleo crudo en grupos de hidrocarburos separados. Los productos resultantes están directamente relacionados con las características del crudo procesado. La mayor parte de los productos destilados se convierten posteriormente en otros productos más utilizables cambiándoles el tamaño y estructura de las moléculas de sus hidrocarburos a través del rompimiento (“cracking”), reformado y otros procesos de conversión.

Estos productos convertidos son sujetos a varios tratamientos y procesos de separación como la extracción, hidrotratamiento y endulzamiento para remover constituyentes indeseables y para mejorar la calidad del producto. Las refinerías integradas incorporan el proceso de fraccionamiento, tratamiento de conversión y operaciones de mezclado y pueden incluir también el procesamiento de los petroquímicos.

Operaciones en la refinación:

Los procesos y operaciones de refinación de petróleo pueden separarse en cinco áreas básicas:

Fraccionamiento

El fraccionamiento (o destilación) es la separación del petróleo crudo usando torres atmosféricas y de vacío en grupos de compuestos hidrocarburos de distintos rangos de punto de ebullición llamados fracciones o cortes.

Conversión

Los procesos de conversión cambian el tamaño y/o estructura de las moléculas de hidrocarburos. Estos procesos incluyen:

- Descomposición (division) por “cracking” térmico y catalítico
- Unificación (combinación): alquilación y polimerización
- Alteración (rearreglo): isomerización y reformado catalítico


Tratamiento

Los procesos de tratamiento buscan preparar las corrientes de hidrocarburos para procesos adicionales y para preparar productos finales. El tratamiento puede incluir la remoción o separación de aromáticos y naftenos, así como impuresas y contaminantes indeseables. El tratamiento puede involucrar separaciones físicas o químicas como: disoluciones, absorciones o precipitaciones usando una variedad e incluso combinaciones de procesos como: desalamiento, secado, hidrodesulfuración, refinación por solventes, endulzamiento, extracción con solventes y eliminación de ceras con solventes (“dewaxing”).

Formulación y mezclado

La formulación y mezclado es el proceso de combinar fracciones de hidrocarburos, aditivos y otros componentes para producir productos terminados con propiedades de específicas en cuanto a su desempeño .

Otras operaciones en la refinación

Dentro de las otras operaciones que se llevan a cabo en refinerías, se encuentran la recuperación de ligeros, "stripping" de agua ácida, tratamiento de deshechos sólidos y de agua, tratamiento y enfriamiento de agua de proceso, almacenamiento, manejo y transportación de productos, producción de hidrógeno, tratamiento de ácidos y “colas”, y recuperación de azufre.

Las operaciones e instalaciones auxiliares incluyen la generación de energía y vapor, sistemas de agua contra incendio y de proceso, sistemas de relevo, hornos y calentadores, bombas y válvulas, suministro de vapor, aire, nitrógeno y otros gases, alarmas y sensores, controles de ruido y contaminación, muestreo, pruebas, inspección, laboratorio, cuarto de control, mantenimiento, e instalaciones administrativas.

IMÁGENES:

5. Principales empresas multinacionales petroleras:

El petróleo constituye una de las más importantes materias primas que se negocian, con precios regulados internacionalmente.

Podemos distinguir entre las empresas privadas y las públicas. En 2005, las petroleras privadas más importantes son, por este orden, Exxon Mobil (EE.UU.), BP (Reino Unido), Royal Dutch Shell (Holanda y Reino Unido). A un poco más de distancia se sitúan Total (Francia), ChevronTexaco (EE.UU.) y Conoco Phillips (EE.UU.). Hay también otras más pequeñas como Repsol YPF (España y Argentina), ÖMV (Austria) ó Neste (Finlandia).

Sobre las petroleras estatales se puede citar a Pemex (México), Gazprom (Rusia), PDVSA (Venezuela), Petrobras (Brasil), ENAP (Chile), Petronas (Malaysia), Petrochina (China), Ente Nazionale Idrocarburi (Italia),siendo más conocida fuera de Italia su marca comercial Agip. Además de las que tienen los países árabes y de Oriente Medio.

6. Reservas petrolíficas nacionales y mundiales:

En el Perú existe en Piura, en lugares como Talara, El alto, Tumbes, Sechura y en Loreto en Iquitos.

A nivel mundial los principales productores son el Reino Unido, Noruega, México, Rusia y Estados Unidos, que es el mayor consumidor. Los países árabes tienen una gran reserva petrolífera, que está en la mira de los países "desarrollados".

Las reservas mundiales de crudo —la cantidad de petróleo que los expertos saben a ciencia cierta que se puede extraer de forma económica— se estiman en 1 billón de barriles.

7. Derivados y aplicaciones del petróleo:

Los siguientes son los diferentes productos derivados del petróleo y su utilización:

1. Gasolina motor corriente y extra - Para consumo en los vehículos automotores de combustión interna, entre otros usos.

2. Turbocombustible o turbosina - Gasolina para aviones jet, también conocida como Jet-A.

3. Gasolina de aviación - Para uso en aviones con motores de combustión interna.

4. ACPM o Diesel - De uso común en camiones y buses.

5. Queroseno - Se utiliza en estufas domésticas y en equipos industriales. Es el que comúnmente se llama "petróleo".

6. Cocinol - Especie de gasolina para consumos domésticos. Su producción es mínima.

7. Gas propano o GLP - Se utiliza como combustible doméstico e industrial.

8. Bencina industrial - Se usa como materia prima para la fabricación de disolventes alifáticos o como combustible doméstico

9. Combustóleo o Fuel Oil - Es un combustible pesado para hornos y calderas industriales.

10. Disolventes alifáticos - Sirven para la extracción de aceites, pinturas, pegantes y adhesivos; para la producción de thinner, gas para quemadores industriales, elaboración de tintas, formulación y fabricación de productos agrícolas, de caucho, ceras y betunes, y para limpieza en general.

11. Asfaltos - Se utilizan para la producción de asfalto y como material sellante en la industria de la construcción.

12. Bases lubricantes - Es la materia prima para la producción de los aceites lubricantes.

13. Ceras parafínicas - Es la materia prima para la producción de velas y similares, ceras para pisos, fósforos, papel parafinado, vaselinas, etc.

14. Polietileno - Materia prima para la industria del plástico en general.

15. Alquitrán aromático (Arotar) - Materia prima para la elaboración de negro de humo que, a su vez, se usa en la industria de llantas. También es un diluyente.

16. Acido nafténico - Sirve para preparar sales metálicas tales como naftenatos de calcio, cobre, zinc, plomo, cobalto, etc., que se aplican en la industria de pinturas, resinas, poliéster, detergentes, tensoactivos y fungicidas.

17. Benceno - Sirve para fabricar ciclohexano.

18. Ciclohexano - Es la materia prima para producir caprolactama y ácido adípico con destino al nylon.

19. Tolueno - Se usa como disolvente en la fabricación de pinturas, resinas, adhesivos, pegantes, thinner y tintas, y como materia prima del benceno.

20. Xilenos mezclados - Se utilizan en la industria de pinturas, de insecticidas y de thinner.

21. Ortoxileno - Es la materia prima para la producción de anhídrico ftálico.

22. Alquilbenceno - Se usa en la industria de todo tipo de detergentes, para elaborar plaguicidas, ácidos sulfónicos y en la industria de curtientes.

El azufre que sale de las refinerías sirve para la vulcanización del caucho, fabricación de algunos tipos de acero y preparación de ácido sulfúrico, entre otros usos. En Colombia, de otro lado, se extrae un petróleo pesado que se llama Crudo Castilla, el cual se utiliza para la producción de asfaltos y/o para mejoramiento directo de carreteras, así como para consumos en hornos y calderas.

El gas natural sirve como combustible para usos doméstico, industriales y para la generación de energía termoeléctrica.

En el área industrial es la materia prima para el sector de la petroquímica. A partir del gas natural se obtiene, por ejemplo, el polietileno, que es la materia prima de los plásticos.

Del gas natural también se puede sacar gas propano. Esto es posible cuando el gas natural es rico en componentes como propanos y butanos, corrientes líquidas que se le separan.

Estos combustibles causan contaminación por la producción, por el transporte y por el uso, y se ha alertado sobre los peligros de la lluvia ácida, el efecto invernadero y los vertidos en los mares u océanos.

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NAFTA:

Es la gasolina conocida así en Argentina y Uruguay, en Chile como bencina, es una mezcla de hidrocarburos derivada del petróleo que se utiliza como combustible en motores de combustión interna con encendido a chispa.

Tiene una densidad de 720 g/L (un 15% menos que el gasoil). Un litro de Gasolina tiene una energía de 34,78 Megajulios, aproximadamente un 16% menos que el gasoil, que posee una energía de 40,9 megajulios por litro de carburante.

PARAFINA:

Parafina es el nombre común de un grupo de hidrocarburos alcanos de fórmula general CnH2n+2, donde n es el número de átomos de carbono. La molécula simple de la parafina proviene del metano, CH4, un gas a temperatura ambiente; en cambio, los miembros más pesados de la serie, como el octano C8H18, se presentan como líquidos. Las formas sólidas de parafina, llamadas cera de parafina, provienen de las moléculas más pesadas C20 a C40. La parafina fue identificada por Carl Reichenbach en esta forma, en 1830.

Parafina, o hidrocarbono de parafina, es también el nombre técnico de un alcano en general, aunque en la mayoría de los casos se refiere es pecíficamente a un alcano lineal o alcano normal — si posee ramificaciones, los isoalcanos también son llamados isoparafinas.

El nombre se deriva del latín parum (= apenas) + affinis aquí utilizado con el significado de "falta de afinidad", o "falta de reactividad".

FABRICACIÓN: Generalmente se obtiene a partir del petróleo, de los esquistos bituminosos o del carbón. El proceso comienza con una destilación a temperatura elevada, para obtener aceites pesados, de los que por enfriamiento a 0° C, cristaliza la parafina, la cual es separada mediante filtración o centrifugación. El producto se purifica mediante recristalizaciones, lavados ácidos y alcalinos y decoloración. Las refinerías de petróleo normalmente producen parafina.

CITAS Y REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

Esta información ha sido extraída de las siguientes páginas Web:

http://www.educar.org/inventos/petroleo.asp

http://www.monografias.com/trabajos10/petro/petro.shtml

http://www.monografias.com/trabajos/petroleo2/petroleo2.shtml

http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/39/html/sec_10.html

http://www.elchenque.com.ar/eco/petro/glosdefi.htm

http://es.wikipedia.org/wiki/Refiner%C3%ADa

http://www.quiminet.com.mx/ar8/ar_×ß°ñ¸•.htm

http://es.wikipedia.org/wiki/Parafina

MAPA CONCEPTUAL:

Etanol:


¿Combustibles del futuro?

Hoy en día crece la tendencia a utilizar alcoholes mezclados con gasolina como combustibles alternativos y por eso es conveniente conocer las ventajas y las desventajas, tanto ecológicas como económicas, de lo que posiblemente sea un importante energético del futuro para los automóviles.

Ventajas novedosas: Algunas ventajas del etanol como combustible para auto son:

* Se pueden producir a partir de fuentes y residuos renovables como pasto, bagazo de caña de azúcar, hojarasca, etc.

* Generan menor contaminación ambiental.

* Para que el parque vehicular utilice este combustible sólo se necesita cambiar las partes plásticas del circuito de combustible.

Características y usos del etanol: El también conocido como alcohol etílico o de grano, se obtiene a partir de tres tipos de materia prima: los productos ricos en sacarosa, como la caña de azúcar, la melaza y el sorgo dulce; las fuentes ricas en almidón, como cereales (maíz, trigo, cebada, etc.) y tubérculos (yuca, camote, papa); y mediante la hidrólisis de los materiales ricos en celulosa, como la madera y los residuos agrícolas.

El etanol es un líquido inflamable, incoloro y es el alcohol de menor toxicidad. Se utiliza en las bebidas alcohólicas, al igual que como desinfectante o disolvente. Posee un alto octanaje y una mayor solubilidad en gasolina que el metanol.

En Brasil, más de 4 millones de automóviles funcionan con etanol gracias a un programa gubernamental que tiene por objetivo obtener un combustible alternativo proveniente de la caña de azúcar. Un derivado del etanol se utiliza como aditivo para oxigenar la gasolina, lo cual ayuda a producir una combustión mejorada y más limpia.

ECONOMÍA:

Casi cualquier país con suficiente terreno en su territorio puede producir etanol para su uso como combustible. A diferencia del petróleo, que debe ser extraído de unos yacimientos no existentes en todas las regiones.

El etanol es pues una alternativa interesante, que puede incluso ayudar a mitigar las tensiones internacionales derivadas de la dependencia y adicción de algunos países por el petróleo. Aunque en realidad todo esto depende del balance energético (no del económico), ya que el cultivo y procesado de agro-combustibles se realiza actualmente con petróleo por el uso de agroquímicos y maquinaria, por lo que en el mejor de los casos el proceso equivale a un pequeño aumento del rendimiento energético del petróleo si el balance energético es positivo; pero en caso de incluir el ciclo de vida completo, incorporando por ejemplo la energía necesaria para producir y reparar la maquinaria agrícola y la usada en el proceso de destilación y fermentación, entonces hace aparición el balance negativo, es decir, consume más energía fósil que la renovable que produce.

Contaminación del aire:

El etanol es una fuente de combustible que arde formando dióxido de carbono y agua, como la gasolina sin plomo convencional. Para cumplir la normativa de emisiones se requiere la adición de oxigeno para reducir emisiones del monóxido de carbono. El aditivo metil tert-butil éter actualmente se está eliminado debido a la contaminación del agua subterránea, por lo tanto el etanol se convierte en un atractivo aditivo alternativo. Como aditivo de la gasolina, el etanol al ser más volátil, se lleva consigo gasolina, lanzando así más compuestos orgánicos volátiles (VOCs Volatil Organic Compounds).

El uso de etanol puro en lugar de gasolina en un vehículo aumenta las emisiones totales del dióxido de carbono, por cada kilómetro, en un 6%. Si de algún modo se reduce la emisión total, pudiera deberse al proceso agrícola que se necesita para crear el biofuel que produce ciertas emisiones del CO.

Considerando el potencial del etanol para reducir la contaminación, es igualmente importante considerar el potencial de contaminación del medio ambiente que provenga de la fabricación del etanol. En 2002, la supervisión de las plantas del etanol reveló que lanzaron VOCs en una tasa mucho más alta que la que se había divulgado anteriormente. Se producen VOCs cuando el puré fermentado de maíz se seca para venderlo como suplemento para la alimentación del ganado. Se pueden unir a las plantas oxidantes termales u oxidantes catalíticos para consumir los gases peligrosos.

Recurso renovable:

El etanol puede convertirse en una opción interesante a medida que la humanidad se acerque al fin de otras fuentes como el petróleo o el gas natural.

De todas formas para que pueda considerárselo un recurso realmente renovable el balance energético debe ser positivo. Es importante que en los debates aún abiertos las versiones pesimistas advierten del uso de pesticidas y fertilizantes. De todas formas la cantidad de pesticidas utilizados varía mucho de si el maíz va dirigido a las personas o a los motores, ya que es en la primera opción en el que se hace un uso más intenso de los pesticidas.

ETANOL (ELEMENTO):


El compuesto químico etanol, o alcohol etílico, es un alcohol que se presenta como un líquido incoloro e inflamable con un punto de ebullición de 78 °C. Al mezclarse con agua en cualquier proporción, da una mezcla azeotrópica.
Su fórmula química es CH3-CH2-OH, principal producto de las bebidas alcohólicas.


PROPIEDADES FISICAS:

Estado: liquido

Apariencia: incolora

Punto de fusión: -114 ºC

Punto de ebullición: 78,6 ºC

PROPIEDADES QUIMICAS:

Acidez (pKa): 15,9
Solubilidad en agua: Miscible


MAPA CONCEPTUAL:




APUNTES SOBRE EL VIAJE A LA REFINERÍA DE TALARA:

La refinería de Talara cuenta con un terreno de 129 hectáreas cuadradas con relleno industrial y tiene 100 años de antigüedad, esta procesa 62 mil barriles por día, y almacena más de 100 millones de refinado, la capacidad del horno es de 90 mil barriles por día.

Posee 2 muelles de carga líquida de venta, dos en talara y uno en Piura.

Esta refinería es la mayor productora del país, abastece a más del 32% del país.

Produce los siguientes compuestos:

- GLP (gas licuado de petróleo)

- Gasolinas de 89, 90, 95, 97 octanos

- Combustible de avión

- Kerosene

- Diesel 2

- Asfalto

Hacen proyección social, ayudando a los pobres y necesitados de la región, colaboran con colegios y donaron un terreno para albergar a personas pobres.

En 1863 en la localidad de Zorritos se perfora el primer pozo petrolero en el Perú.

En 1859 en la ciudad de Pensilvania se perfora el primer pozo petrolero en el mundo.

Cuando encuentran yacimiento de petróleo lo que se extrae del subsuelo es de la siguiente manera:

Antes el petróleo en nuestro país era conocido con el nombre de “cope o copey”.

*Etapas del petróleo:

- Exploración

- Producción

- Transporte

- Refinación

En las baterías se destila el petróleo y el gas.

TRES TORRES IMPORTANTES:

1. UDP à Unidad de destilación primaria llega hasta 400ºF

2. UDS à Unidad de destilación secundaria

3. Crackeo catalítico

Ecuador, Venezuela y E.E.U.U. venden petróleo a Petroperu para llenar la carga y sustentar a todo el Perú.

Destilación de petróleo:

La destilación es el proceso que separa los diversos componentes de una mezcla líquida basándose en las diferencias de sus puntos de ebullición. La destilación es una operación de separación física. La separación se efectúa llevando el crudo a la temperatura de ebullición de los hidrocarburos que es de 655º F.

OLEODUCTOS:

Se denomina oleoducto a la tubería e instalaciones conexas utilizada para el transporte de petróleo, sus derivados y biobutanol, a grandes distancias. La excepción es el gas natural, el cual, a pesar de ser derivado del petróleo, se le denominan gasoductos a sus tuberías por estar en estado gaesoso a temperatura ambiente.

Fueron pioneros en el transporte por medio de oleoductos las compañías de Vladímir Shújov y Branobel, a finales del siglo XIX.

CONSTRUCCIÓN:

Los oleoductos son la manera más económica de transportar grandes cantidades de petróleo en tierra. Comparados con los ferrocarriles, tienen un costo menor por unidad y también mayor capacidad.

A pesar de que se pueden construir oleoductos bajo el mar, el proceso es altamente demandante tanto tecnológica como económicamente; en consecuencia, la mayoría del transporte marítimo se hace por medio de buques petroleros.

Los oleoductos se hacen de tubos de acero o plástico con un diámetro interno de entre 30 y 120 centímetros. Donde sea posible, se construyen sobre la superficie. Sin embargo, en áreas que sean más desarrolladas, urbanas o con flora sensible, se entierran a una profundidad típica de 1 metro.

Operación

El petróleo se mantiene en movimiento por medio de un sistema de estaciones de bombeo construidas a lo largo del oleoducto y normalmente fluye a una velocidad de entre 1 y 6 m/s. En ocasiones se utiliza el oleoducto para transportar dos productos distintos o más, sin hacer ninguna separación física entre los productos. Esto crea una mezcla en donde los productos se unen llamada la interfaz. Esta interfaz debe retirarse en las estaciones de recepción de los productos para evitar contaminarlos.

El petróleo crudo contiene cantidades variables de cera o parafina la cual se puede acumular dentro de la tubería. Para limpiarla, pueden enviarse indicadores de inspección de oleoductos, también conocido como pigs por su nombre en inglés, mecánicos a lo largo de la tubería periódicamente.


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