Introducción al Petróleo y Fuentes Energéticas

El Petróleo

El petróleo es una mezcla compleja formada sobre todo por hidrocarburos y otros compuestos de C y H, además de N, S y O en menor medida, y de otros metales.

Se encuentra en forma de parafinas, cicloalcanos o naftenos e hidrocarburos aromáticos en depósitos subterráneos en la corteza superior de la tierra, en estado líquido, impregnando rocas permeables y porosas, frecuentemente sometido a fuertes presiones.

Su producción y acumulación determinan sus características.

Suele encontrarse en forma de roca sedimentaria en lugares donde hubo mar. Tiene un color variable entre ámbar y negro.

Viene de petro (piedra) y óleo (aceite), en referencia a su textura.

Origen e Historia

Existen una serie de factores necesarios para que se forme el petróleo:

  • Ausencia de aire.
  • Acción de bacterias anaerobias (actúan en ausencia de oxígeno).
  • Restos de plantas y animales.
  • Alta temperatura y presión.
  • Presencia de gases y agua.

La formación de petróleo se da a partir de restos de animales y plantas cubiertos de arcilla y tierra, sometidos a altas presiones y temperatura y a la acción de bacterias anaerobias durante millones de años.

El petróleo (debido a la presión) se encuentra en estado líquido, acompañado de gases y agua, en rocas porosas y cavidades de piedras.

Se dispone en función de la densidad de la siguiente manera:

  • Agua > Petróleo > Gas

El petróleo es volátil y semisólido, de textura similar a las ceras.

El crudo no tiene valor; hay que refinarlo para obtener productos de utilidad.

Se usa como impermeabilizante desde hace muchos años. La primera perforación de un pozo fue en 1859 en Pensilvania.

Usos: Desde aceite para lámparas hasta gasolinas, combustibles para aviación, marina, etc.

Localización, Exploración y Extracción de Petróleo

Localización y Exploración

El petróleo no se localiza en el lugar donde se forma, ya que este se va filtrando por las rocas porosas; estos movimientos pueden ser tanto hacia abajo como laterales.

Si en el desplazamiento del petróleo:

  • Encuentra una roca impermeable, es donde se producirán los yacimientos.
  • Encuentra una roca permeable, parte se volatilizará y se perderá el petróleo.

Tipos de Yacimientos

Tenemos tres tipos de yacimientos según su localización:

  • Estratigráfico: Forma de uña alargada. El petróleo se sitúa entre estratos de roca no porosa.
  • Anticlinal: Arqueamiento de la superficie del terreno donde se almacena el petróleo.
  • Falla: Si el estrato contenía petróleo y hay una roca no porosa, se produce la fractura del terreno, dejan de coincidir los estratos y el petróleo se almacena en una bolsa o yacimiento.

También podremos encontrar yacimientos bajo el mar; estos serán más complicados de localizar y extraer.

Métodos para Localizar los Yacimientos

La localización y exploración requieren multitud de labores previas para estudiar el terreno. En función de ello, tenemos dos métodos de estudio:

  • Método geológico: En este estudio, nos planteamos localizar una roca suficientemente porosa que se haya formado para la existencia de petróleo, y que ha de tener una estructura geológica en estratos para que se forme la bolsa. La cuenca sedimentaria debe haber contenido materia orgánica durante millones de años. Una vez hecho esto, se realiza una carta geológica para después llevar a cabo un estudio de prospección que determine si las rocas son alcanzables y a qué profundidad hay que perforar. Dependiendo de esta profundidad, decidimos si es rentable o no hacer un pozo testigo para su explotación. No todos los pozos testigos son luego explotados; de los encontrados, solo resulta rentable explotar alrededor de un 2%.
  • Método geofísico: Se utiliza este método cuando el terreno no presenta la misma estructura en la superficie que en el subsuelo. Esto ocurre en desiertos, selvas o terrenos pantanosos. Necesitamos un equipamiento que consiste en:
    • Gravímetro: Estudia las rocas del subsuelo midiendo diferencias de densidad.
    • Magnetómetro: Detecta la disposición interna de los estratos y de los tipos de roca haciendo uso del estudio de los campos magnéticos que se crean. Las rocas sedimentarias no son magnéticas.
    • Prospección Sísmica: Estudian ondas de sonido y, a partir de los datos obtenidos, la composición de las rocas del subsuelo.

    Con todo esto, no tenemos asegurada la localización del petróleo, o no siempre es rentable la exploración.

Extracción

Podemos encontrarnos dos métodos principales de extracción de petróleo:

  • Percusión: Se usa para petróleo a poca profundidad y rocas de gran dureza. A partir del siglo XX se ha abandonado.
  • Rotación: Consiste en un sistema formado por tubos acoplados en cuyo extremo hay una broca que va realizando la rotura de la roca impermeable. Hay una parte móvil, una polea móvil usada para no cargar el peso en la broca y un encamisado para evitar derrumbamientos (acero, entre 6 y 12 mm). Cuando se desmonta la instalación y abandona el pozo, este es rellenado de cemento.

El porcentaje de aprovechamiento de la bolsa de petróleo es del 25 al 50% de la capacidad total de la misma.

Cuando se realiza la perforación y la broca rompe la roca impermeable, la presión se reduce, por lo que el gas que antes se encontraba disuelto pasa a estado gaseoso por expansión. El petróleo es empujado por el agua salada que impregna la roca y todo ello hace que suba a la superficie.

En ocasiones, la presión no es suficiente, por lo que hay que forzar la extracción mediante bombas, obviamente, siempre y cuando sea lo suficientemente rentable. Si no lo es, se cierra el pozo y se denomina “pozo agotado” (aunque no esté físicamente agotado).

Cuando el petróleo no llega a la superficie porque la presión interna de la bolsa ha disminuido, hay que bombearlo. Tenemos varios métodos también:

  • Bombeo de petróleo: Mediante bombas. Si no resulta rentable, se abandona el pozo.
  • Inyección de agua: Se usa con el fin de aumentar la rentabilidad de un yacimiento. Se hace mediante pozos paralelos. Mientras que en un pozo se realiza la extracción de petróleo, en otro paralelo se inyecta agua para evitar que se reduzca la presión y el petróleo sea impulsado. Nos permite aumentar la rentabilidad del pozo hasta el 60%.
  • Inyección de vapor: Se efectúa cuando tenemos petróleo viscoso de textura semejante a las ceras. Se reduce la viscosidad del crudo y fluye más fácilmente.

Avances recientes han permitido extraer petróleo desde plataformas situadas en el mar, consiguiendo perforar pozos a gran profundidad, aunque el método es mucho más complejo.

Una vez que el pozo es denominado cerrado (no rentable), se desmontan las instalaciones y se rellena con cemento.

Transporte de Petróleo

Por lo general, las zonas de transporte no están próximas a las zonas de extracción, por lo que debe haber un proceso de transporte. El petróleo antes se refinaba cerca de los pozos donde se obtenía, pero a medida que la demanda creció, esto cambió.

Europa importa el 97% de su consumo y Japón el 100%.

Medios de Transporte

  • Oleoductos: Instalaciones de las que hacemos uso para transportar por tuberías (el diámetro de la tubería será desde los 10 cm hasta el metro) productos petrolíferos líquidos hasta los lugares de consumo. En los oleoductos, la circulación del petróleo funciona gracias al impulso de los sistemas de bombeo y tiene lugar por el interior de los conductos. El número de bombas necesario y su potencia depende de la viscosidad del producto, del volumen, del diámetro de la tubería, pérdidas mecánicas y obstáculos geográficos que tenga que evitar. Normalmente los sistemas de bombeo están cada 50 km. El trazado debe ser, en lo posible, recto para evitar pérdidas de carga derivadas de codos (curvas) y estar enterrado en el subsuelo para evitar dilatación. Existe más de un millón y medio de tubería en el mundo actualmente, tanto para petróleo crudo (20%) como para producto terminado (10%). El restante 70% de la tubería lo utilizan otros productos como gas natural. La instalación se pone a prueba de factores como la corrosión antes de ser enterrada bajo tierra, para asegurarnos de su correcto funcionamiento.
  • Buques petroleros: Son los mayores navíos de transporte que existen. El petrolero es el medio de transporte más económico cuando consideramos el transporte a grandes distancias. Suelen tener 350 metros de eslora y 250.000 toneladas de peso. Es un medio flexible, ya que hay depósitos divididos en cisternas para separar diferentes tipos de petróleo o productos derivados de él.
  • Otros: camiones, vagones cisterna.

Almacenamiento del Crudo

Para evitar cortes y problemas en el suministro, debe haber depósitos en la propia refinería, en la zona de consumo, etc. Los depósitos desde el punto de extracción estarán en los puntos clave del recorrido; y en los puntos de conexión de medios de transporte habrá depósitos hasta el punto final (surtidores de gasolina, calderas, etc.).

Reservas Mundiales de Petróleo

A finales de 2006, las reservas mundiales de petróleo de las que se disponía ascendían a 164.500 toneladas o 1,21 billones de barriles, con capacidad cada uno para 159 L, estando actualmente a unos 122 dólares.

Los países que disponen de más petróleo, el 80%, son los once que pertenecen a la OPEP.

El 6,6% de las reservas de petróleo se encuentran en los países pertenecientes a la OCDE, que está formada por 30 países, los más potentes económicamente.

El resto de petróleo está repartido entre los demás países, entre los que destacan Rusia y China. Como ejemplo de que las zonas de extracción, producción y consumo no son coincidentes, podemos citar a América del Norte, que produce un 5% de petróleo y consume un 28,9%.

Dos tercios de las reservas mundiales se encuentran en Oriente Medio.

La Reserva Española de Petróleo

España es un país con pocos yacimientos de petróleo, por lo que recurre a la importación para abastecer los mercados de consumo.

A pesar de ello, la industria petrolera es importante porque contamos con refinerías que desempeñan labores de refino, explotación, distribución y comercialización.

El crudo llega por vía marítima y se distribuye a través de oleoductos hacia las refinerías.

A partir del 92 se liberalizó el mercado y no existe un monopolio. Consumimos aproximadamente 70 millones de toneladas de petróleo, participando este en un 99,5% del consumo de energía primaria.

El crudo en España procede principalmente de Arabia Saudí y Rusia. Una vez tratado, importamos de Rusia gasóleos y fuelóleos, y de Italia gasóleos. Por otro lado, la producción de gasolina es mayor que el consumo, por lo que la exportamos principalmente a Estados Unidos.

En España tenemos una capacidad de almacenamiento de 6,3 millones de metros cúbicos. De los 75 millones de toneladas que consumimos, 35,7 están dedicadas al queroseno. Tenemos también algún que otro buque fletado.

Fuentes Alternativas al Petróleo

Fuentes No Renovables

  • Carbón: Combustible fósil más abundante del que disponemos en el mundo. Se localiza en el hemisferio norte, principalmente en América del Norte, Rusia y China. Al ritmo de explotación actual, se calculan reservas para 200 años.
  • Esquistos y arenas bituminosas: Restos de petróleo que no se volatilizan. De ellos se puede obtener rentabilidad energética.
  • Gas Natural: Mezclas de gases combustibles hidrocarburados o no que se hallan en el subsuelo, asociadas en determinados casos al petróleo. Su principal componente es el metano con un porcentaje en volumen del 75 al 95%. Tiene elevado poder calorífico y puede ser aprovechado también como combustible.
  • Energía nuclear de fusión y fisión: La energía de fusión aún está por desarrollar.

Fuentes Renovables

Surgen como alternativa a los inconvenientes del petróleo, ya que es una energía sucia y dependemos demasiado de los países productores.

  • Solar: Obtener energía de la luz y calor del sol. Distinguimos entre fotovoltaica (genera electricidad mediante placas) o térmica (agua caliente para uso sanitario o calefacción).
  • Eólica: Obtenemos energía de corrientes de aire haciendo uso de aerogeneradores. Inconvenientes: Suministro intermitente y tiene impacto paisajístico.
  • Hidráulica: Aprovechamos la energía cinética (Ec) y potencial (Ep) de las corrientes de agua. La aplicación más significativa son las centrales hidroeléctricas.
  • Biomasa: La energía procedente de la biomasa viene de la materia orgánica que se forma a partir de procesos biológicos o mecánicos, principalmente compuestos de los seres vivos. Se aprovecha por combustión o transformando biomasa en productos aprovechables para combustión, como en la pirólisis.
  • Geotérmica: Hace uso del calor interior de la Tierra.
  • Mareomotriz: Aprovecha las mareas, es decir, la diferencia de altura media del mar en función de la distancia relativa Tierra-Luna.

Nota

En cuanto a las medidas preventivas en extracciones marítimas, actualmente se usan buques de doble casco. Estos pasan un estudio profundo, como corrosión, entre muchos otros.