El petroleo – Extracción y transporte

Como ya se ha mencionado, el petróleo deriva de la descomposición de sustancias orgánicas (plantas y animales) en un ambiente geológico reductor. En el origen junto con la materia orgánica, también se depositan arcillas y limos. Con el tiempo, este sedimento rico en carbono e hidrógeno, va quedando enterrado bajo numerosos sedimentos, de forma que la presión y calentamiento que producen las capas superiores completan el proceso de putrefacción bacteriana. El sedimento o roca donde se ha realizado este proceso se denomina roca madre. El petróleo permanece en la roca madre hasta que normalmente por la presión que ejercen los sedimentos superiores, se produce una migración a zonas donde existe menor presión hidrostática. El petróleo queda de esta forma se recoge en las llamadas rocas almacén, que son formaciones rocosas permeables y porosas, como areniscas o calizas muy fracturadas. Para que el petróleo se pueda acumular todo este sistema debe quedar sellado mediante rocas de tipo arcilloso de muy baja permeabilidad. Las diferentes configuraciones geológicas que permiten la acumulación de hidrocarburos en una roca almacén se denominan trampas petrolíferas.
La prospección petrolífera se realiza siempre en regiones donde existen rocas sedimentarias, ya que son las únicas donde hay probabilidad de encontrar petróleo. Una vez que se localiza una trampa, comienza el proceso de sondeo o perforación del terreno hasta llegar a la bolsa. Para ellos se utilizan tubos que, empalmados unos con otros pueden alcanzar grandes profundidades. En el extremo de los tubos está incorporada una broca de gran dureza. Después de llegar hasta el petróleo, los expertos realizan pruebas de producción para determinar el caudal y las variaciones de presión. Se analiza el petróleo y el porcentaje de gas que contiene. Con todos estos datos se determina la viabilidad de la explotación. Una vez evaluada la rentabilidad de la bolsa petrolífera, comienza el proceso de extracción, que puede ser natural o artificial. Cuando la bolsa de petróleo se encuentra a sobrepresión, la extracción será natural, ya que el petróleo asciende espontáneamente por el interior del varillaje de sondeo. Si no existe sobrepresión se inyecta agua a presión a través del varillaje, de esta forma el petróleo se eleva hasta alcanzar la superficie.
Antes de que el crudo petrolífero sea transportado desde los pozos hasta las refinerías, se separa de él el gas natural (metano), el agua, la arena y todas las otras posibles sustancias sólidas que se hayan extraído junto con el petróleo.
El petróleo crudo debe posteriormente someterse a un proceso de elaboración denominado refino. Para ello debe ser previamente transportado a las refinerías, que en muchas ocasiones se encuentran a miles de kilómetros de distancia.

Este transporte es realizado a través de los oleoductos o mediante los barcos petroleros. En la refinerías se produce la destilación y de esta forma obtener los diferentes productos. En este proceso se calienta el petróleo en unos hornos especiales hasta que alcanza una temperatura de unos 400ºC. A esta temperatura la mayor parte del petróleo se transforma en vapor. La mezcla de líquido y vapores se pasa por una columna o torre de fraccionamiento, que está constituida por un gran cilindro que puede alcanzar una altura de 45 metros. Esta torre posee varios pisos o compartimentos. Los vapores del petróleo se van enfriando al ascender por la columna y ese enfriamiento da lugar a que en cada uno de los pisos vayan condensándose los distintos compuestos (gasóleo, queroseno, nafta, gasolina, etc.), cada uno de los cuales posee una temperatura de licuefacción. El éter de petróleo y las gasolinas son extraídas en los niveles superiores.

 

Hasta principios del siglo XX el producto más importante que se extraía del petróleo era el queroseno, el cual se utilizaba principalmente para alumbrado, mientras que la gasolina no tenía ningún valor para este menester debido a su gran volatilidad.
En 1913 se descubrió otro procedimiento denominado cracking térmico que permitía obtener gasolina extraiéndola del crudo. En este proceso las moléculas de los hidrocarburos de más peso se someten a presiones y temperaturas muy elevadas que provocan su ruptura, obteniendo de esta forma carburantes más ligeros. En 1930 se desarrolló el cracking catalítico, que requiere menos energía.

El petroleo – Historia

  • 2400 a.c. En Mesopotamia y en Babilonia se utilizaba el betún que se filtraba de la tierra para calafatear embarcaciones y para impermeabilizar suelos.
  • Siglo VII Se utilizó el nafta para un arma incendiaria denominada el fuego griego en la defensa del imperio bizantino.
  • 1650 aprox. Se sabía que el petróleo se podía destilar en varios productos los cuales se empleaban para lubricar ejes, como base de pinturas y barnices, para curtir cuero, etc.
  • 1850 James Young descubrió que los depósitos de exquisitos o pizarras bituminosas situados en el sudoeste de Escocia proporcionaban un aceite útil para el alumbrado. Al mismo tiempo en EE.UU. se utilizaba un producto líquido denominado queroseno para el mismo fin. Este producto se obtenía calentando rocas asfáltica y posteriormente se condensaban sus vapores.
  • 1859 El norteamericano Drake encontró petróleo en Pensilvania, cuando perforaba un pozo cerca de unos terrenos bituminosos. El petróleo apareció a unos 21 m de profundidad.

El petróleo – Introducción

El petróleo es una aceite mineral, de color variable – amarillo, rojo, pardo, verde oscuro o negro, formado principalmente por carbono e hidrógeno. La palabra petróleo proviene del latín petroleum (petra=piedra; oleum=aceite). En su composición aparecen carburos parfínicos, aromáticos y nafténicos. La densidad del petróleo es inferior a la del agua y puede oscilar entre 0,8 y 0,9. Es un producto de origen orgánico, formado como resultado de la sedimentación de material vegetal y animal en los fondos marinos. Toda esta materia ha ido progresivamente cubriendo de sedimentos, hasta alcanzar unas condiciones de presión y temperaturas adecuadas para que se produzcan unas degradaciones lentas debidas a bacterias aeróbicas y anaeróbicas, dando como resultado el petróleo que queda almacenado en zonas donde las rocas son porosas como la arenisca y la caliza y donde existen alrededor rocas impermeables como la arcilla. De esta forma el petróleo aparece en grandes bolsas donde el agua se almacena en la parte inferior, el petróleo en la parte intermedia y gas en la parte superior.
La situación económica actual depende en gran medida del petróleo. Las repercusiones de las altas y las bajas en el precio del petróleo afectan rápidamente a las economías de todos los países del mundo.

El carbón – El carbón en España

Los recursos de carbón en España se estiman en 4.000 millones de toneladas y al ritmo de consumo actual podrían durar unos 100 años. Se utiliza en las Centrales térmicas (94%) y en industrias como la siderúrgica, química, cementera, que junto con el uso doméstico consumen el 6% del total.

El carbón – Aplicaciones

El carbón en la industria es consumido como:

  1.  Combustible de uso general.- Se utiliza el carbón mineral directamente de la mina. Básicamente se utiliza en las centrales térmicas. En algunas ocasiones se emplea en pequeñas calderas para calefacción de viviendas.
  2. Coque.- El coque se obtiene de la destilación del carbono en primera etapa. Es un producto sólido utilizado como combustible o como reductor de óxidos metálicos, siendo esta última la aplicación más generalizada.
  3. Fabricación de productos químicos.- Entre ellos se pueden considerar la brea o alquitrán a partir de él se obtienen un gran número de productos industriales. Los vapores amoniacales que se obtienen por destilación fraccionada del carbón se obtiene sulfato amónico que se usa como fertilizante.
  4. Gas de aplicación doméstica.- Conocido como gas ciudad. Es un combustible con un poder calorífico de unas 5.000 Kcal/m3. Este gas se esta reemplazando actualmente por el gas natural.

El carbón – Extracción y preparación

Dos son los métodos utilizados para la extracción del carbón:

  • Explotación a cielo abierto.- Cuando el filón se encuentra muy próximo a la superficie terrestre. Las capas más superficiales del terreno se levantan hasta dejar el carbón al descubierto. Mediante el uso de máquinas especiales se rompe el carbón. Hoy en día se tienen muy en cuenta el deterioro ecológico que este tipo de extracción supone debido al deterioro del terreno. Por ello existen leyes que obligan a las empresas extractoras a restituir el material drenado y la vegetación destruida.
  • Explotación subterránea.- Cuando el carbón se encuentra a profundidades elevadas, debe extraerse realizando galerías hasta el lugar donde se encuentra. Este tipo de extracción es mucho más costosa que la anterior, ya que deben diseñarse y fabricarse todo el entramado de galerías y elementos de seguridad para conseguir la extracción. El personal que se encarga de estas labores debe ser especializado y están expuestos a altos índices de peligrosidad. Por todos es conocido el alto nivel de accidentes mortales que se producen anualmente en este sector.

El carbón – Reservas y producción

  • Unión Soviética 45%
  • Estados Unidos 24%
  • China 13%
  • Australia 6%

En términos de producción, Estados Unidos, la antigua Unión Soviética y China producen aproximadamente el 60 % del total mundial. Países como Gran Bretaña, Polonia, Alemania, Sudáfrica y la India producen el 25%.

El carbón – Tipos de carbón

  1. Lignitos.- Son carbones de origen reciente, de muy escaso poder calorífico y producen gran cantidad de cenizas al quemarse. Debido a su bajo poder calorífico sólo es viable su utilización cuando los costes de extracción son bajos, por encontrarse en capas potentes y superficiales, factibles para ser explotadas a cielo abierto.
  2.  Carbones bituminosos o grasos.- A este grupo pertenece la hulla, con un elevado poder calorífico y alto contenido en carbono. La hulla es impermeable y es muy apta para la destilación y para la producción de coque, el residuo carbonoso utilizado para le reducción de óxido de hierro a hierro fundido sin purificar en los altos hornos.
  3.  Antracita.- Es el carbón más antiguo y el que posee el mayor poder calorífico y el mayor porcentaje de carbono (hasta el 95%). Su aspecto es brillante y arde con llama generando pocas cenizas. El problema que presenta es que se encuentra a grandes profundidades y en filones de pequeño espesor.

El carbón – Composición

El carbón está formado en su mayor parte por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y otros componentes como arcilla, sílex, óxidos de hierro, etc. En la combustión estos componentes generan los residuos.

El Carbón – Historia

Aunque al Carbón se le conocía con el nombre de piedra que arde, en un principio no era utilizado como combustible. Fue en la segunda mitad del siglo XVIII cuando fue utilizado con tal fin. En 1792 Murdock descubrió la posibilidad de convertirlo en gas y en 1807 algunas calles de Londres se alumbraban con este gas.
Sin embargo en La Revolución Industrial el Carbón fue el verdadero protagonista, convirtiéndose en el combustible indispensable de la maquinaria industrial, la tracción ferroviaria, la propulsión de barcos y la iluminación de las ciudades.
En 1910 la producción mundial de Carbón era casi de 1.200 millones y el 91% de la energía total consumida procedía del carbón. El principal productor de carbón en esta época era Gran Bretaña, que en 1913 producía más de 100 millones de toneladas. Años más tarde el carbón fue cediendo terreno al petróleo, pero en la actualidad debido al encarecimiento de éste, se vuelve a reconsiderar su potenciación como fuente de energía.