ÍNDICE

DESARROLLO…………………………………………………….….........................1.1. Importancia del Petróleo en Nuestro País.1.2. La O.P.E.P.1.3. El Petróleo.1.4. Origen del Petróleo.1.5. Exploración, Explotación y Transporte del Petróleo.1.6. Tratamientos en el Yacimiento.1.7. Composición del Petróleo.1.8. Análisis para su Caracterización.1.9. La Separación de Agua y Sales.1.10. Procesos de Destilación: Conservativo, Destructivo, Reformativos y

Regenerativos.1.11. Combustibles.1.12. Detonancia y su Efecto en los Motores.1.13. Numero de Octano.1.14. Numero de Cetano.

IMPORTANCIA DEL PETROLEO EN NUESTRO PAIS Y SU RELACION CON EL MUNDO.

A partir del inicio de la explotación petrolera se abre un nuevo periodo de la historia venezolana, durante el cual se opera un conjunto de transformaciones significativas en los distintos aspectos de la vida social, que han permitido superar el estancamiento característico de la Venezuela agropecuaria y conformar la compleja realidad económica, social y política de lo que hoy es nuestro país.

El sector petrolífero en Venezuela es la industria más grande en el país y también provee mucho petróleo para el resto del mundo, Venezuela es el noveno más grande productor del petróleo y también, más del 60% del petróleo en Venezuela esta exportado, Venezuela es el 6to más grande exportador del petróleo después de Arabia Saudita, Noruega, Irán, los Emiratos árabes unidos y Rusia.

La economía de Venezuela depende mucho del petróleo y es importante en las políticas y la cultura. Nuestro país es uno de los mejores económicamente en América latina, las grandes reservas de petróleo y el incremento en demanda mundial por el petróleo se traduce en más dinero y éxito para el país.

A nivel mundial contamos con las más grandes reservas de petróleo extraíbles con las tecnologías actuales, se cuenta con grandes recursos materiales con ventajas comparativas que constituyen una excelente base para el desarrollo económico sustentable y del bienestar social ampliado sin embargo de manera paradójica en el lugar de progresar económicamente y de elevar el nivel de vida de nuestros ciudadanos, venimos padeciendo un empobrecimiento progresivo y creciente, que abarca cada vez más a mas sectores de nuestra población.

LA OPEP

Constituye hoy uno de los principales agrupamientos mundiales cuya acción determina en cierta manera, el curso de los acontecimientos económicos de los países de occidente. El control que ejerce sobre los precios del petróleo la unidad que hasta el momento han tenido sus decisiones, lo han convertida en un poderoso instrumento de defensa de los intereses de los países productores de petróleo.

La organización de países exportadores de petróleo es una organización intergubernamental con sede en la ciudad de Viena (Austria). Fue creada por grandes compañías distribuidoras en agosto de 1960, por parte Irán, Irak, Kuwait, arabia saudita y Venezuela. Los cinco miembros fundadores, más tarde se unieron nueves miembros: Qatar (1961), Indonesia (1962) suspendió su membrecía a partir de enero del 2009 Libia popular y socialista árabe libia (1962) Emiratos árabes unidos (1967) Argelia (1969) Nigeria (1971) Ecuador (1973) suspendido su membrecía de diciembre de 1992 – Octubre 2007, Angola (2007) y Gabón (1975 – 1994). La Opep tuvo su sede en Ginebra Suiza en los primeros cinco años de sus existencia, este se trasladó a Viena, Austria el primero de septiembre de 1965.

- Objetivos de la OPEP:

Los objetivos de la OPEP es que las políticas de petróleo deben coordinarse y unificar entre sus países miembros, a fin de asegurar precios justos y estables para los productores de petróleo, un suministro eficiente, económico y regular de petróleo a las naciones consumidoras y un rendimiento justo del capital a los que invierten en la industria.

- Misión de la OPEP:

La misión de la Organización de países exportadores de petróleo (OPEP) es coordinar y unificar las políticas petroleras de sus países miembros y asegurar la estabilización de los mercados del petróleo con el fin de garantizar un suministro eficiente, económico y regular de derivados del petróleo a los consumidores como un ingreso estable a los productores y un rendimiento justo del capital de los que invierten en la industria petrolera.

- Secretaria:

La secretaria de la OPEP, es el órgano ejecutivo de la organización de los países exportadores de petróleo situado en Viena, que también funciona como la sede de la organización, de conformidad con las disposiciones del estatuto de la OPEP.

Es responsable de la ejecución de todas las resoluciones aprobadas por la conferencia y lleva a cabo las decisiones tomadas por la junta de gobernadores. La secretaria está compuesta por el secretario general, quien es el jefe de la organización ejecutivo, asi como el personal que sea necesario para las operaciones de la organización, además consta de la oficina del secretario

general, la oficinas jurídica, la dirección de investigación y la división de servicios de apoyo.

La división de investigación cuenta con los servicios de datos, estudios del petróleo, estudios de la energía, la división de servicios y soporte técnico que incluye de relaciones públicas e información, finanzas, recursos humanos y administrativos.

La OPEP controla aproximadamente dos tercios de la exportación mundial de petróleo, aunque sus comienzos no tuvieron fuerza suficiente para ser frente a las políticas de las multinacionales, a partir de 1971 la OPEP decidió nacionalizar las empresas de explotación situadas en su territorio, y 1973 inicio exportaciones subidas en los precios. A partir de entonces la OPEP ocupo el primer plano de la actividad económica mundial, porque sus decisiones en materias de precios afectan directamente la economía occidental.

También hay otros países productores de petróleo a los que se les llama “independientes”, entre los que se destacan; el Reino Unido, Noruega, México, Rusia y EEUU, este último es el mayor consumidor de petróleo pero al mismo tiempo es uno de los grandes productores.

- Causas de la creación de la OPEP:

Las causas en cuestión derivan del hecho de que todos sus integrantes son países subdesarrollados, exportadores de un recurso natural no renovable; con intereses básicamente comunes; que dependen de gran medida de los ingresos petroleros para el financiamiento de sus presupuesto y programas de desarrollo económico, y que tiene que enfrentarse a las mismas compañías matrices de las empresas concesionarias que operaban en cada uno de sus territorios.

- OPEP y el precio internacional del petróleo:

Un alto porcentaje del petróleo comercializado internacionalmente, proviene de la OPEP, de allí que esta ejerce una fuerte influencia en el mercado petrolero mundial, especialmente sus decisiones de reducir o incrementar sus niveles de producción hacen subir o bajar los precios del petróleo crudo. A partir de marzo de 1999 la OPEP acordó recortes en la producción de petróleo por el orden de 3,1 millones de barriles por día, buscando un aumento de los precios internacionales del crudo, que en ese periodo se encontraban los niveles más bajos en más de una década sin embargo en el año 2000 también la OPEP acordó cuatro

aumentos de la producción, para llevar el precio del petróleo en el mercado a un nivel promedio de 25 dólares por barril.

La disminución del precio internacional del petróleo constituye un estímulo muy importante para los países importadores netos, pero genera problemas macro y micro económicos en los países exportadores, en la medida en que afecta la cuenta corriente de su balanza de pago, disminuye su capacidad adquisitiva y de endeudamiento, reduce los ingresos fiscales, provoca problemas de liquides en sus empresas estatales petroleras y afecta los programas de inversión, necesarios para el desarrollo de la industria.

- Precio del petróleo Venezolano

El precio del petróleo venezolano subió esta semana 0,84 centavos de dólares para cerrar en 98,61 dólares el barril. "Los precios del petróleo se fortalecieron en la semana apuntalados por la demanda de combustible para calefacción en Estados Unidos, las interrupciones de suministro en Libia y el debilitamiento del dólar", señala el Menpet.

Aunque la cotización venezolana ha venido aumentando por segunda semana consecutiva, los precios del barril venezolano aún se mantienen por debajo de los 100 dólares que el Gobierno estableció "como precio justo" para acometer las inversiones en la industria.

EL PETRÓLEO

La palabra petróleo proviene del latín petro: Piedra óleum: aceite que significa aceite de piedra. El petróleo es una mezcla compleja de hidrocarburos líquido compuesto en mayor medida de carbono e hidrogeno, con pequeñas cantidades de nitrógeno, oxígeno y azufre, cuyo color varía entre amarillo, verde, marrón, rojo, azul y negro.

Entre los tipos de petróleo más comunes encontramos:

PETRÓLEO EXTRA PESADO: Es un hidrocarburo líquido de peso específico menor a 10°API.

PETRÓLEO LIVIANO: Es un hidrocarburo líquido de peso específico igual o mayor a 30°API.

PETRÓLEO MEDIANO: Es un hidrocarburo líquido de peso específico comprendido entre los 22,1 y 30° API.

PETRÓLEO PESADO: Es un hidrocarburo líquido de peso específico comprendido entre los 10,1 y 22,1° API.

PETRÓLEO RECONSTRUIDO: Es el resultante de la mezcla entre crudos y productos con el objeto de mejorar sus propiedades conformes a los requerimientos necesarios.

ORIGEN DEL PETRÓLEO

TEORÍA DE ORIGEN INORGÁNICO: Según esta teoría, el petróleo se formaría por la acción del agua sobre carburos metálicos, el agua se filtraría a las profundas capas terrestres y allí daría por reacciones químicas hidrocarburos de cadenas cortas, que luego por reacciones de polimerización darían hidrocarburos cada vez más complejos.

TEORÍA DE ORIGEN ORGÁNICO: Esta teoría trata de explicar el origen del petróleo por descomposición de plantas y animales marinos, los cuales sometidos a presiones y temperaturas enormes durante siglos se convirtieron en petróleo. Tanto el gas natural como el petróleo se encuentran en depósitos (bolsadas) en los terrenos porosos de la corteza terrestre, estas bolsas están aprisionadas por rocas, y están rodeadas de agua.

EXPLORACIÓN, EXPLOTACIÓN Y TRANSPORTE DEL PETRÓLEO

Exploración: Previamente hay que ejecutar inúmeras tareas de estudio de terreno en la busca y exploración de yacimientos de petróleo, aunque no se disponga de un método científico riguroso. Según el tipo de terreno están disponibles los métodos geológicos o geofísicos.

LOS MÉTODOS GEOFÍSICOS: Son pruebas realizadas para la determinación de las características geotécnicas de un terreno, como parte de las técnicas de reconocimiento de un reconocimiento geotécnico.

Intentan evaluar las características del terreno basándose en la medida de ciertas magnitudes físicas tomadas generalmente en la superficie del terreno. Si las características de los terrenos son tales que las magnitudes físicas medidas son bastante diferentes entre sí, es posible localizar los contactos entre las

distintas capas de terreno. Sin embargo, esto no siempre sucede así, por lo que estos métodos tienen serias limitaciones.

No obstante, gracias a su rapidez y economía, están especialmente indicados para investigar áreas extensas o alineaciones de gran longitud entre sondeos que se encuentren alejados, y de esta forma poder interpolar los resultados obtenidos en las prospecciones extremas, o establecer, en su caso, la necesidad de realización de sondeos intermedios.

Los métodos geofísicos deben ser considerados siempre como métodos complementarios de reconocimiento, debiendo estar acompañados por prospecciones directas como sondeos, y los datos obtenidos mediante estos sistemas refrendados y contrastados por los resultados de dichos sondeos.

Los trabajos de campo e interpretación de las medidas deben estar realizados por personal altamente cualificado y con experiencia en la ejecución y procesamiento de resultados.

LOS MÉTODOS GEOQUÍMICOS: Son una herramienta esencial utilizada en los programas de exploración en todas sus etapas, desde los trabajos iníciales de reconocimiento hasta los de detalle cuando el yacimiento ya ha sido localizado. Los métodos geoquímicos también se utilizan para identificar las prolongaciones de los yacimientos ya conocidos o en explotación y como ayuda en la toma de decisiones en la selección de áreas de interés para llevar a cabo la perforación como etapa final en la localización de yacimientos minerales.

 

Explotación del petróleo: La extracción, producción o explotación del petróleo se hace de acuerdo con las características propias de cada yacimiento. Para poner un pozo a producir se baja una especie de cañón y se perfora la tubería de revestimiento a la altura de las formaciones donde se encuentra el yacimiento. El petróleo fluye por esos orificios hacia el pozo y se extrae mediante una tubería de menor diámetro, conocida como "tubería de producción".

Si el yacimiento tiene energía propia, generada por la presión subterránea y por los elementos que acompañan al petróleo (por ejemplo gas y agua), éste saldrá por sí solo Si no existe esa presión, se emplean otros métodos de extracción. El más común ha sido el "balancín", el cual, mediante un permanente balanceo, acciona una bomba en el fondo del pozo que succiona el petróleo hacia la superficie.

El petróleo extraído generalmente viene acompañado de sedimentos, agua y gas natural, por lo que deben construirse previamente las facilidades de producción, separación y almacenamiento. Una vez separado de esos elementos, el petróleo se envía a los tanques de almacenamiento y a los oleoductos que lo transportarán hacia las refinerías o hacia los puertos de exportación.

El gas natural asociado que acompaña al petróleo se envía a plantas de tratamiento para aprovecharlo en el mismo campo y/o despacharlo como "gas seco" hacia los centros de consumo a través de gasoductos. En el caso de yacimientos que contienen únicamente gas natural, se instalan los equipos requeridos para tratarlo y enviarlo a los centros de consumo.

Transporte del petróleo: En el mundo del petróleo los oleoductos y los buques banqueros son los medios por excelencia para el transporte del crudo. El paso inmediato al descubrimiento y explotación de un yacimiento es su traslado hacia los centros de refinación o a los puertos de embarque con destino a la explotación.

Para ello se construye un oleoducto, trabajo que consiste en unir tubos de acero a lo largo de un trayecto determinado, desde el campo productor hasta el punto de refinación y/o de embarque. La capacidad de transporte de los oleoductos varía y depende del tamaño de la tubería. Es decir, entre más grande sea el diámetro, mayor la capacidad. Estas líneas de acero pueden ir sobre la superficie o bajo tierra y atraviesan la más variada topografía.

En la parte inicial del oleoducto una “estación de bombeo” impulsa el petróleo y, dependiendo de la topografía por donde éste pase, se colocan estratégicamente otras estaciones para que le permitan superar sitios de gran altura.

Los oleoductos disponen también de válvulas que permiten controlar el paso del petróleo y atender oportunamente situaciones de emergencia. EL gas natural se transporta en idénticas circunstancias, pero en este caso la tubería se denomina “gasoducto”. Hay ductos similares que cumplen funciones específicas: poliductos para gasolina y otros derivados; propano ductos para gas propano, etc.

Los buque - tanque son enormes barcos dotados de compartimientos y sistemas especialmente diseñados para el transporte de petróleo crudo, gas, gasolina o cualquier otro derivado. Son el medio de transporte más utilizado para el comercio mundial del petróleo. La capacidad de estas naves varía según el tamaño de las mismas y de acuerdo con el servicio y la ruta que cubran. Algunas pueden transportar cientos de miles de barriles e incluso millones.

TRATAMIENTO EN LOS YACIMIENTOS

En cuanto se localiza un yacimiento, se perfora el terreno, cavando un pozo, hasta llegar al petróleo. En ese instante se instala una torre metálica de unos 50 metros de altura aproximadamente para avanzar en la extracción del petróleo. Las medidas que suele tener el petróleo se realizan a través de los barriles, que aproximadamente contienen unos 160.000 litros.

Si no hay ningún problema, lo normal es que el oleoducto que se conecta a través del pozo permita la obtención de la materia para su tratamiento. Una vez se ha conseguido la extracción, viene el proceso de eliminación de compuestos innecesarios, y que obstaculizan la formación del petróleo, por lo que hay que usar unas técnicas determinadas para ello, como la extracción mediante bombas, inyección de agua o de gas. Además, hay otras técnicas menos utilizadas, pero que son útiles para este proceso.

Los componentes que forman el petróleo se separan, y dan lugar a muchos otros productos, que son de baja solubilidad. En la explotación de un yacimiento se distinguen dos periodos que son la recuperación primaria y la recuperación secundaria.

En la recuperación primaria, por el efecto de la presión, el petróleo sube por sí mismo a la superficie: la emanación se debe al drenaje por gravedad o al reemplazamiento del aceite sea por una subida del agua bajo presión (wáter-drive), sea por la expansión del gas disuelto (depletion-drive), o incluso por la dilatación del gas comprimido que sobrenada el aceite (gas capdrive) o una combinación de estos mecanismos. Por consiguiente, la presión natural que tiene tendencia a bajar con rapidez se intenta restablecer por medio de una inyección de gas comprimido (gas-lift) antes de disolverle en el bombeo con bombas de balancín (cabeza de caballo) cuyo lento movimiento alternativo es transmitido por un juego de tubos al pistón situado en el fondo del pozo. Llegado a la superficie, el petróleo bruto pasa a una estación de "limpiado", donde se le extrae primero el metano y los gases licuados (estabilización), electrostática y por fin el sulfuro de hidrógeno de desgasificación a contracorriente (stripping)

Para luchar contra el colmatado progresivo de los poros de la roca petrolífera y restablecer la actividad del yacimiento, es necesario "estimular" periódicamente los pozos por acidificación (inyección de ácido clorhídrico), por torpedeo (perforación con la ayuda de balas tiradas con un fusil especial cuyos explosivos descienden a la altura de la formación o por fracturación hidráulica (potentes bombas de superficie hasta la ruptura brutal de la roca colmatada).

En la recuperación secundaria los métodos procedentes, no permiten, por sí solos, llevar a la superficie más que el 20% aproximadamente del petróleo contenido en el yacimiento; de aquí viene la idea de extraer una gran parte del 80% restante gracias a uno de los artífices siguientes:

Bombeo del petróleo: Éste método se usa en caso de que no exista presión subterránea en el yacimiento el cual, mediante un permanente balanceo, acciona una bomba de balancín (cabeza de caballo) cuyo lento movimiento alternativo es transmitido por un juego de tubos al pistón situado en el fondo del pozo. Llegado a la superficie, el petróleo bruto pasa a una estación de limpiado. El petróleo extraído generalmente viene acompañado de sedimentos, agua y gas natural, por lo que deben construirse previamente las facilidades de producción, separación y almacenamiento.

Inyección de agua: El drenaje con agua (wáter-drive) por inyección de agua por debajo o alrededor del petróleo. Para aumentar la rentabilidad de un yacimiento se suele utilizar un sistema de inyección de agua mediante pozos paralelos. Mientras que de un pozo se extrae petróleo, en otro realizado cerca del anterior se inyecta agua en la bolsa, lo que provoca que la presión no baje y el petróleo siga siendo empujado a la superficie, y de una manera más rentable que las bombas.

Este sistema permite aumentar la posibilidad de explotación de un pozo hasta, aproximadamente, un 33% de su capacidad. Dependiendo de las características del terreno, esta eficiencia llega al 60%.

Inyección de vapor: Drenaje con agua caliente o con vapor, más costoso, pero permite recuperar el 90% del yacimiento.

En yacimientos con petróleo muy viscoso (con textura de cera) se utiliza la inyección de vapor, en lugar de agua, lo que permite conseguir dos efectos:

1.) Por un lado, se aumenta, igual que con el agua, la presión de la bolsa de crudo para que siga ascendiendo libremente.

2.) Por otro, el vapor reduce la viscosidad del crudo, con lo se hace más sencilla su extracción, ya que fluye más deprisa.

Extracción en el mar: El avance en las técnicas de perforación ha permitido que se puedan desarrollar pozos desde plataformas situadas en el mar (off-shore), en aguas de una profundidad de varios cientos de metros.

En ellos, para facilitar la extracción de la roca perforada se hace circular constantemente lodo a través del tubo de perforación y un sistema de toberas en la propia broca.

En la exploración de los recursos petroleros costeros se utilizan plataformas flotantes y barcos para perforar pozos, y la tecnología para hacerlo está limitada a una profundidad máxima de un máximo de unos 450metros. Con ello, se han conseguido perforar pozos de 6.400 metros de profundidad desde el nivel del mar, lo que ha permitido acceder a una parte importante de las reservas mundiales de petróleo.

COMPOSICIÓN DEL PETRÓLEO

El petróleo está formado principalmente por hidrocarburos, que son compuestos de hidrógeno y carbono, en su mayoría parafinas, naftenos y aromáticos. Junto con cantidades variables de derivados saturados homólogos del metano (CH4). Su fórmula general es CnH2n+2.

• Cicloalcanos o cicloparafinas-naftenos: hidrocarburos cíclicos saturados, derivados del ciclopropano (C3H6) y del ciclohexano (C6H12). Muchos de estos hidrocarburos contienen grupos metilo en contacto con cadenas parafínicas ramificadas. Su fórmula general es CnH2n.

• Hidrocarburos aromáticos: hidrocarburos cíclicos insaturados constituidos por el benceno (C6H6) y sus homólogos. Su fórmula general es CnHn.

• Alquenos u olefinas: moléculas lineales o ramificadas que contienen un enlace doble de carbono (-C=C-). Su fórmula general es CnH2n. Tienen terminación -"eno".

• Dienos: Son moléculas lineales o ramificadas que contienen dos enlaces dobles de carbono. Su fórmula general es CnH2n-2.

• Alquinos: moléculas lineales o ramificadas que contienen un enlace triple de carbono. Su fórmula general es: CnH2n-2. Tienen terminación -"ino".

Además de hidrocarburos, el petróleo contiene otros compuestos que se encuentran dentro del grupo de orgánicos, entre los que destacan sulfuros orgánicos, compuestos de nitrógeno y de oxígeno. También hay trazas de compuestos metálicos, tales como sodio (Na), hierro (Fe), níquel (Ni), vanadio (V) o plomo (Pb). Asimismo, se pueden encontrar trazas de porfirinas.

ANALISIS PARA LA CARACTERIZACIÓN DEL CRUDO

Evaluar un crudo significa encontrar la funcionalidad que rige el comportamiento termodinámico y cinético de los distintos parámetros que determinan el espectro de alternativas de utilización de cada crudo y de las posibles mezclas a refinar.

En la misma se pretende unir en una frase los dos caminos que convergen en la evaluación tecnológica de un petróleo crudo, el de la ingeniería de productos con su objetivo de calidad y el de la ingeniería de procesos con las realidades que impone la existencia de tecnologías o el costo de procesamiento. Acondicionamiento de un Crudo para su Evaluación:

Lo que se ha dado en llamar acondicionamiento del crudo, comprende:

Elevamiento del Yacimiento: Consiste en detectar los aportes al oleoducto en estudio, determinando las corrientes principales y actualizando datos de producción al momento del estudio.-Esta etapa finaliza cuando, previa ubicación geográfica de la cuenca a la que pertenece el crudo se está en condiciones de llegar a un esquema de aportes, donde se encuentra identificada la producción de la zona, en lo que al origen de los aportes y al peso relativo de los mismos.

Muestreo: Obtener una muestra representativa de la producción del yacimiento previamente relevado. Las muestras de petróleo son utilizadas para ser examinadas en diferentes test de laboratorio (características físicas y químicas). El resultado podrá determinar un negocio de transferencia y hasta valorizar por precio un crudo.

Muestra representativa: Es una muestra que representa una pequeña porción del material del total del volumen (Por ej. tanques, contenedores, oleoductos) obtenida con una precisión igual o mayor a la del método de laboratorio con la cual será analizada.

Muestra oficial  es una muestra tomada en el punto acordado para transferencia de petróleo crudo y usado para realizar determinaciones que afecten la relación contractual acordada.

El tratamiento de crudos (TC) es un proceso industrial que abarca el diseño y la operación de instalaciones de superficie para el logro técnico y económico de la entrega de crudo en especificación (atributo de calidad contractual) y de una densidad (relativa) mejor paga posible. Para ello el productor recurre a dos procesos: Desmasificación y Desalado. El objetivo de un programa de

demulsificación es remover el agua coproducida emulsionada (el agua libre se separa al ingreso de la planta de tratamiento de crudo (PTC) para evitar el manejo de grandes volúmenes de agua, mediante un F.W.K.O. o separador trifásico). El objetivo de un programa de desalado es remover las sales existentes en el crudo hasta valores de especificación.

Un óptimo programa de D y D debe resultar en:

1) Un mínimo costo de procesamiento: consumos de químicos, combustibles y/o electricidades óptimas.

2) Un crudo de la mejor densidad posible de venta (evitar pérdida de livianos por excesivo calentamiento del crudo lo que redunda en un aumento de densidad del mismo y un menor precio de venta).

3) Un crudo en especificación del contenido de agua y sales para la venta.

4) Un manejo óptimo de las instalaciones de tratamiento minimizando: fondos de tanques, depósitos orgánicos/inorgánicos en calentadores, excesivas interfaces (pads) en tanques de tratamiento, etc.

5) La entrega de un agua de purga de calidad aceptable para disposición final o inyección a reservorio.

Para caracterizar el crudo y sus fracciones es necesario realizar una serie de análisis físicos y químicos, sencillos. Los análisis más comunes que se llevan a cabo rutinariamente son medición de la gravedad API, determinación de las curvas de destilación TBP (True Boiling Point) del crudo o fracción, destilación ASTM (D86, u otras), viscosidad contenido, contenido de azufre, nitrógeno, sales, metales y carbón, punto de escurrimiento, entre otros.

Con esta información se puede estimar entonces el punto de ebullición promedio, la gravedad específica de la mezcla, el peso molecular promedio, el factor de caracterización, y el índice de viscosidad.

La gravedad API del petróleo y sus fracciones se puede medir experimentalmente de una manera sencilla. Es una propiedad no aditiva y está relacionada con la gravedad específica que si es una magnitud aditiva.

DENSIDAD: Los crudos pesados y extrapesados pesan más que el agua, mientras que los crudos livianos y medianos pesan menos que el agua.

La densidad, la gravedad API o los grados API (American Petroleum Institute) denotan la relación entre el peso específico y fluidez de los crudos respecto al

agua, en forma más clara es una medida que describe que tan pesado o liviano es el petróleo comparándolo con el agua. La gravedad API también puede ser usada para comparar fracciones de petróleo.

OLOR: El crudo al contener azufre presenta un olor fuerte y repugnante, como huevo podrido. Si contiene sulfuro de hidrógeno, los vapores son tóxicos, irritantes y hasta mortíferos. En general el olor de los crudos es aromático como el de la gasolina, del querosén u otros derivados.

SABOR: Cuando el contenido de sal en el crudo es bastante alto, el sabor es una propiedad que se torna importante. En estos casos el crudo deberá ser tratado en las instalaciones de producción para ajustarle la cantidad de sal mínimo.

PROCESOS EN LA DESTILACIÓN DEL PETROLEO

La destilación del crudo, se basa en la transferencia de masa entre las fases líquido - vapor de una mezcla de hidrocarburos. La destilación permite la separación de los componentes de una mezcla de hidrocarburos, como lo es el petróleo, en función de sus temperaturas de ebullición.

Para que se produzca la "separación o fraccionamiento" de los cortes, se debe alcanzar el equilibrio entre las fases líquido-vapor, ya que de esta manera los componentes más livianos o de menor peso molecular se concentran en la fase vapor y por el contrario los de mayor peso molecular predominan en la fase liquida, en definitiva se aprovecha las diferencias de volatilidad de los hidrocarburos.

El equilibrio liquido-vapor, depende principalmente de los parámetros termodinámicos, presión y temperatura del sistema. Las unidades se diseñan para que se produzcan estos equilibrios en forma controlada y durante el tiempo necesario para obtener los combustibles especificados.

Básicamente el proceso consiste en vaporizar los hidrocarburos del crudo y luego condensarlos en cortes definidos. Modificando fundamentalmente la temperatura, a lo largo de la columna fraccionadora. Todo este proceso se lleva a cabo en las refinerías. Una refinería es una plataforma industrial destinada a la refinación del petróleo, por medio de la cual, mediante un proceso adecuado, se obtienen diversos combustibles fósiles capaces de ser utilizados en motores de combustión: gas oíl, nafta Además, y como parte del proceso, se obtienen diversos productos tales como aceites minerales y asfaltos.

El petróleo finalmente llega a las refinerías en su estado natural para su procesamiento. Aquí prácticamente lo que se hace es cocinarlo. Por tal razón es que al petróleo también se le denomina "crudo". Las refinerías son muy distintas unas de otras, según las tecnologías y los esquemas de proceso que se utilicen, así como su capacidad. 

La refinación se cumple en varias etapas. Es por esto que una refinería tiene numerosas torres, unidades, equipos y tuberías. Es algo así como una ciudad de plantas de proceso. 

A. Destilación Conservativa: Esta operación consiste en la extracción de todos aquellos hidrocarburos que pueden ser obtenidos por destilación, sin afectar su estructura molecular.

En su interior, estas torres operan a una presión cercana a la atmosférica y están divididas en numerosos compartimientos a los que se denominan "bandejas" o "platos". Cada bandeja tiene una temperatura diferente y cumple la función de fraccionar los componentes del petróleo.  El crudo llega a estas torres después de pasar por un horno, donde se "cocina" a temperaturas de hasta 400 grados centígrados que lo convierten en vapor. 

Esos vapores entran por la parte inferior de la torre de destilación y ascienden por entre las bandejas. A medida que suben pierden calor y se enfrían.  Cuando cada componente vaporizado encuentra su propia temperatura, se condensa y se deposita en su respectiva bandeja, a la cual están conectados ductos por los que se recogen las distintas corrientes que se separaron en esta etapa.

Los productos de esta primera etapa, por lo general, suelen:

1. Gas licuado. Esta fracción tiene baja temperatura de destilación: menor de 40°C. Está compuesta por hidrocarburos de 1 a 5 átomos de carbono.

2. Naftas. Estas fracciones son muy livianas (densidad= 0,75 g/ml) y de temperatura de destilación de 40°C a 175°C. Están compuestas por hidrocarburos de 6 a 10 átomos de carbono.

3. Kerosenes (incluyen al JP1, el combustible para aviación) destilan entre 175°C y 230°C, siendo de densidad mediana (0,8 g/ml). Sus componentes son hidrocarburos de 11 y 12 átomos de carbono.

4. Gas oíl liviano. El gas oíl es un líquido de densidad 0,85 g/ml y aceitoso, que destila entre 180ºC y 230ºC. Sus componentes son hidrocarburos de 13 y 17 átomos de carbono.

5. Gas oíl pesado. Es un líquido denso (0,9 g/ml) que destila entre 305°C y 405°C. Sus hidrocarburos poseen de 18 a 25 átomos de carbono.

6. Crudo reducido. Es el producto de fondo de la torre, viscoso, que destila a más de 405°C y tiene más 25 átomos de carbono.

B. Destilación Destructiva: Ocurre cuando se calienta el petróleo hasta que se rompan las moléculas de los compuestos pesados, produciendo productos de menor peso molecular y menor punto de ebullición.

Este proceso se conoce como craqueo catalítico, La carga se calienta a 500 °C, a presiones del orden de 500 atm, en presencia de catalizadores como óxido de silicio (SiO2) y alúmina (Al2O3), que intervienen en el proceso. Su nombre deriva de crack (del inglés romper) y catalítico para diferenciarlo del craqueo térmico. En esas condiciones la molécula de los hidrocarburos con muchos átomos de carbono se rompe formando hidrocarburos más livianos, esto es, de menor número de átomos de carbono en su molécula.

En el craqueo catalítico produce naftas e hidrocarburos aromáticos de alto octanaje, como el benceno por medio de la conversión de cicloalcanos y parafinas.

C. Proceso Reformativo: Se produce mediante la reformación catalítica, es un proceso químico utilizado en el refino del petróleo. Su objetivo es aumentar el número de octano de la nafta pesada obtenida en la destilación atmosférica del crudo. Esto se consigue mediante la transformación de hidrocarburos parafínicos y nafténicos en isoparafínicos y aromáticos. Estas reacciones producen también hidrógeno, un subproducto valioso que se aprovecha en otros procesos de refino.

Para ello se utilizan altas temperaturas (490-530 °C), presiones moderadas (10-25 bar) y catalizadores sólidos de platino y otros metales nobles soportados sobre alúmina. Este proceso se realiza de la siguiente manera:

Desulfuradora de nafta: Tiene como objetivo eliminar el azufre y nitrógeno de la nafta pesada. Es imprescindible dado que son venenos para el catalizador de platino. La nafta pesada se mezcla con hidrógeno. La unidad consta de

depósito y bomba de carga, tren de precalentamiento, horno, reactor en lecho fijo con catalizador sólido tipo cobalto/molibdeno sobre alúmina. De allí pasa a la columna de stripping donde se eliminan por cabeza los gases producto de la reacción (SH2, NH3, H2O). La nafta pesada desulfurada sale por el fondo de la columna de stripping y es alimentada a la unidad de reformado propiamente dicha.

Unidad de reformado: La nafta desulfurada se mezcla con una corriente de hidrógeno de reciclo y después de ser precalentada en un tren de intercambio, pasa al horno de carga donde vaporiza completamente. De allí entra en los reactores de reformado. Es un proceso muy endotérmico, por lo que se lleva a cabo en varios reactores en serie entre los que hay intercalados hornos de recalentamiento. En las unidades más antiguas los reactores (tres o cuatro) son de lecho fijo. En este tipo de reactor el catalizador se desactiva con el tiempo, debido a la formación de coque que se deposita sobre los centros activos de platino y los bloquea. Después de los reactores el producto se enfría y depresiona para separar el hidrógeno del producto líquido de la reacción.

Sección de estabilización y fraccionamiento: El producto líquido se estabiliza en una columna dedicada al efecto, separándose en ella el gas y gas licuado del petróleo (GLP) que salen por cabeza y el reformado, que sale por fondo. Este reformado tiene un contenido en benceno alto, en torno al 5%, por lo que es muy frecuente que se fraccione obteniéndose un reformado ligero, un concentrado bencénico y un reformado pesado. El benceno es un compuesto cancerígeno y que la legislación de la mayoría de los países limita en la gasolina comercial. Por tanto el concentrado bencénico se vende como materia prima petroquímica mientras que el reformado ligero y pesado son usados como componentes mayoritarios de la gasolina producida en la refinería.

D. Proceso Regenerativo: Al utilizar el catalizador en la unidad de reformado, éste se desactiva con el tiempo debido a la formación de coque se deposita en los centros activos del platino y los bloquea. El proceso de regeneración de un catalizador coquificado está conformado en dos pasos:

1. Eliminación del coque por combustión controlada con aire: La quema del coque depositado sobre el catalizador se realiza en presencia de oxigeno.

2. Rejuvenecimiento del catalizador: Su objetivo es devolver al catalizador a un estado, en el que las propiedades estén en lo más cercano posible a las del catalizador fresco.

COMBUSTIBLES

El combustible es toda aquella sustancia que sea capaz de arder. Por lo tanto se debe de poder combinar con el oxígeno de manera rápida. Además, en el transcurso de la reacción, se va a desprender una gran cantidad de calor.

Por otra parte, el combustible industrial es toda aquella sustancia capaz de arder, siempre que en esa reacción no sea necesario realizar un proceso complicado y caro, y que además el combustible no sirva para algo más rentable o noble.

Estos combustibles se caracterizan por ser mezclas o combinaciones de pocos elementos, en general. La mayor parte de un combustible industrial lo constituyen los elementos combustibles, es decir, carbono, hidrógeno y azufre. El resto son considerados impurezas. Las impurezas siempre originan problemas tecnológicos, y por lo tanto económicos. Los combustibles se pueden clasificar según su origen, grado de preparación, estado de agregación.

Origen:

Fósiles: Proceden de la fermentación de los seres vivos.

No fósiles: El resto.

Grado de Preparación:

Naturales: Se utilizan tal y como aparecen en su origen.

Elaborados: Antes de ser consumidos se someten a determinados procesos de transformación.

Estado de Agregación:

Sólidos: Se encuentran en tal estado en la naturaleza o una vez transformadas. Por ejemplo, la madera, el carbón.

Líquidos: Cualquier líquido que pueda ser usado como combustible y que pueda ser vertido y bombeado.

Gaseosos: Se encuentran en estado gaseoso. Se incluye el gas natural y todas sus variedades. También el gas de carbón, de petróleo, de altos hornos, gas ciudad y diversas mezclas.

Los combustibles fósiles se formaron hace millones de años a partir de restos orgánicos de plantas y animales muertos. Durante miles de años de evolución del planeta, los restos de seres vivos que lo poblaron en sus distintas etapas se fueron depositando en el fondo de mares, lagos y otras masas de agua. Allí se cubrieron por sucesivas capas de sedimentos. Las reacciones químicas de descomposición y la presión ejercida por el peso de esas capas durante millones de años, transformaron esos restos orgánicos en lo que ahora conocemos como combustibles fósiles. Son recursos no renovables, o mejor dicho, son renovables, pero harían falta millones de años para su renovación, y en algún momento, se acabarán. Por el contrario, otros combustibles, como la madera solamente requieren años para su renovación.

Químicamente, los combustibles fósiles son mezclas de compuestos orgánicos mineralizados que se extraen del subsuelo con el objeto de producir energía por combustión. El origen de esos compuestos es materia orgánica que, tras millones de años, se ha mineralizado. Se consideran combustibles fósiles al carbón, procedente de la madera de bosques del periodo carbonífero, el petróleo y el gas natural, procedentes de otros organismos.

Entre los combustibles fósiles más utilizados se encuentran los derivados del petróleo: gasolinas, naftas, gasóleo, fuelóleo; los gases procedentes del petróleo (GLP): butano, propano; el gas natural, y las diversas variedades del carbón: turba, hullas, lignitos, etc.

DETONANCIA, SU EFECTO EN LOS MOTORES

La detonación es cuando, durante la combustión, el aire y combustible que aún están en la cámara explotan sin necesidad de que llegue el frente de llama. La detonación no es que la mezcla explote antes de que salte la chispa (bueno, sí lo sería, pero ese caso es muy raro). En una gasolina, la detonación se produce después del salto de chispa, durante la combustión.

Entre los numerosos parámetros que se emplean para definir las propiedades de un combustible, se encuentra el ya citado punto de auto ignición, que es la mínima temperatura a la que, para una determinada presión, se produce una combustión sostenida de la mezcla aire-combustible sin la necesidad de un iniciador externo. En el uso controlado de esta característica se apoya el funcionamiento de los motores diésel. Sin embargo, en el caso de las gasolinas,

este es un estado que no resulta conveniente alcanzar debido a las distorsiones que produce sobre el ciclo motor.

Como se ha dicho, el punto de auto ignición depende tanto de la presión como de la temperatura (amén de las características del propio combustible), en una relación tal que, al incrementarse la primera, la segunda se ve reducida. Así, la posibilidad de detonación se considera consecuencia de una combinación de dos procesos fundamentales:

Compresión mecánica. Durante la carrera de compresión, se reduce el volumen ocupado por la mezcla dentro del cilindro de forma tan rápida que el proceso puede ser asumido como cuasi-adiabático, incrementándose tanto la presión como la temperatura, de acuerdo con la relación de compresión bajo la que opere el motor (de hecho, la detonación es el principal factor limitante al incremento de la relación de compresión en los motores de encendido provocado que, en el mejor de los casos –sistemas de inyección directa- no suele rebasar valores de 14:1).

Compresión por combustión. La combustión no es un proceso instantáneo, sino que tarda un tiempo en completarse. Tras ser iniciada por la chispa procedente de una bujía, avanza hacia el extremo opuesto de la cámara de combustión como un frente de llama, consumiendo la mezcla fresca y dejando atrás los productos residuales. Durante este avance, los gases de escape generados se expanden, sobre comprimiendo la mezcla por encima de la presión ejercida mecánicamente por el pistón, provocando además un calentamiento adicional debido a su temperatura.

NÚMERO DE OCTANO

El Número de octano, a veces denominado octanaje, es una escala que mide la capacidad antidetonante del carburante (como la gasolina) cuando se comprime dentro del cilindro de un motor. Es una propiedad esencial en los carburantes utilizados en los motores de encendido por bujía, que siguen un ciclo termodinámico próximo al Ciclo Otto.

En efecto, la eficacia del motor aumenta con altos índices de compresión, pero solamente mientras el combustible utilizado soporte ese nivel de compresión sin sufrir combustión prematura o detonación.

Algunos combustibles (como el GLP. El gas licuado del petróleo, GNL. El gas natural licuado, etanol y metanol, entre otros) poseen un índice de octano mayor de 100.

Utilizar un combustible con un octanaje superior al que necesita un motor no lo perjudica ni lo beneficia. Si se tiene previsto que un motor vaya a usar combustible de octanaje alto, puede diseñarse con una relación de compresión más alta y mejorar su rendimiento.

Los índices de octano en motores de explosión: Si un combustible no posee el índice de octano suficiente en motores con elevadas relación de compresión (están comprendidas entre 8,5 y 10,5), se producirá el "autoencendido" de la mezcla, es decir, la combustión es demasiado rápida y dará lugar a una detonación prematura en la fase de compresión, que hará que el pistón sufra un golpe brusco y reducirá drásticamente el rendimiento del motor, llegando incluso a provocar graves averías. A este fenómeno también se le conoce entre los mecánicos como picado de bielas o pistoneo o cascabeleo.

NUMERO DE CETANO

El número o índice de cetano guarda relación con el tiempo que transcurre entre la inyección del carburante y el comienzo de su combustión, denominado “Intervalo de encendido”. Una combustión de calidad ocurre cuando se produce una ignición rápida seguida de un quemado total y uniforme del carburante.

Cuanto más elevado es el número de cetano, menor es el retraso de la ignición y mejor es la calidad de combustión. Por el contrario, aquellos carburantes con un bajo número de cetano requieren mayor tiempo para que ocurra la ignición y después queman muy rápidamente, produciendo altos índices de elevación de presión.

Si el número de cetano es demasiado bajo, la combustión es inadecuada y da lugar a ruido excesivo, aumento de las emisiones, reducción en el rendimiento del vehículo y aumento de la fatiga del motor. Humo y ruido excesivos son problemas comunes en los vehículos diésel, especialmente bajo condiciones de arranque en frío.

En definitiva, es un indicativo de la eficiencia de la reacción que se lleva a cabo en los motores de combustión interna.