La palabra ecología proviene del científico alemán llamado Ernst Haeckel que la inventó en el año 1869, pero los antecedentes de la ecología debemos buscarlos en tres personajes ilustres:
1 - Lamarck, que desarrolló la teoría antecedente de la evolución que proponía el constante cambio de la naturaleza y sus animales adaptándose al medio.
2 - Charles Lyell, famoso geólogo que basó sus estudios en los cambios de la corteza terrestre.
3 - Charles Darwin, el que se llevó la gloria y la fama, y que elaboró una teoría en la que la vida se regía por la selección natural y una lenta pero constante adaptación al medio.
Objeto de Estudio
La ecología es la rama de la Biología que estudia las interacciones de los seres vivos con su medio. Esto incluye factores abióticos, esto es, condiciones ambientales tales como: climatológicas, edáficas, etc.; pero también incluye factores bióticos, esto es, condiciones derivadas de las relaciones que se establecen con otros seres vivos. Mientras que otras ramas se ocupan de niveles de organización inferiores (desde la bioquímica y la biología molecular pasando por la biología celular, la histología y la fisiología hasta la sistemática), la ecología se ocupa del nivel superior a éstas, ocupándose de las poblaciones, las comunidades, los ecosistemas y la biosfera. Por esta razón, y por ocuparse de las interacciones entre los individuos y su ambiente, la ecología es una ciencia multidisciplinaria que utiliza herramientas de otras ramas de la ciencia, especialmente Geología, Meteorología, Geografía, Física, Química y Matemática.
Los trabajos de investigación en esta disciplina se diferencian con respecto de la mayoría de los trabajos en las demás ramas de la Biología por su mayor uso de herramientas matemáticas, como la estadística y los modelosmatemáticos. Además, la comprensión de los procesos ecológicos se basa fuertemente en los postulados evolutivos (Dobzhansky, 1973).
Principios de Ecología
Plantas y animales florecen solo cuando ciertas condiciones físicas están presentes. En la ausencia de tales condiciones, las plantas y animales no pueden sobrevivir sin ayuda de estos, son comensalinos.
Flujo de energía
En esta sucesión de etapas en las que un organismo se alimenta y es devorado, la energía fluye desde un nivel trófico a otro. Las plantas verdes u otros organismos que realizan la fotosíntesis utilizan la energía solar para elaborar hidratos de carbono para sus propias necesidades. La mayor parte de esta energía química se procesa en el metabolismo y se pierde en forma de calor en la respiración. Las plantas convierten la energía restante en biomasa, sobre el suelo como tejido leñoso y herbáceo y bajo éste como raíces. Por último, este material, que es energía almacenada, se transfiere al segundo nivel trófico que comprende los herbívoros que pastan, los descomponedores y los que se alimentan de detritos. Si bien, la mayor parte de la energía asimilada en el segundo nivel trófico se pierde de nuevo en forma de calor en la respiración, una porción se convierte en biomasa. En cada nivel trófico los organismos convierten menos energía en biomasa que la que reciben. Por lo tanto, cuantos más pasos se produzcan entre el productor y el consumidor final, la energía que queda disponible es menor. Rara vez existen más de cuatro eslabones, o cinco niveles, en una cadena trófica. Con el tiempo, toda la energía que fluye a través de los niveles tróficos se pierde en forma de calor. El proceso por medio del cual la energía pierde su capacidad de generar trabajo útil se denomina entropía.
organismo (las interacciones de un ser vivo dado con las condiciones abióticas directas que lo rodean)
población (las interacciones de un ser vivo dado con los seres de su misma especie)
biocenosis o comunidad (las interacciones de una población dada con las poblaciones de especies que la rodean),
ecosistema (las interacciones propias de la biocenosis sumadas a todos los flujos de materia y energía que tienen lugar en ella)
biosfera (el conjunto de todos los seres vivos conocidos)
Cadena trófica
Cadena trófica, también llamada red trófica, serie de cadenas alimentarias íntimamente relacionadas por las que circulan energía y materiales en un ecosistema. Se entiende por cadena alimentaria cada una de las relaciones alimenticias que se establecen de forma lineal entre organismos que pertenecen a distintos niveles tróficos. La cadena trófica está dividida en dos grandes categorías: la cadena o red de pastoreo, que se inicia con las plantas verdes, algas o plancton que realiza la fotosíntesis, y la cadena o red de detritos que comienza con los detritos orgánicos. Estas redes están formadas por cadenas alimentarias independientes. En la red de pastoreo, los materiales pasan desde las plantas a los consumidores de plantas (herbívoros) y de éstos a los consumidores de carne (carnívoros). En la red de detritos, los materiales pasan desde las plantas y sustancias animales a las bacterias y a los hongos (descomponedores), y de éstos a los que se alimentan de detritos (detritívoros) y de ellos a sus depredadores (carnívoros).
Por lo general, entre las cadenas tróficas existen muchas interconexiones. Por ejemplo, los hongos que descomponen la materia en una red de detritos pueden dar origen a setas que son consumidas por ardillas, ratones y ciervos en una red de pastoreo. Los petirrojos son omnívoros, es decir, consumen plantas y animales, y por esta razón están presentes en las redes de pastoreo y de detritos. Los petirrojos se suelen alimentar de lombrices de tierra que son detritívoras, que se alimentan de hojas en estado de putrefacción.
Producción y productividad
En un ecosistema, las conexiones entre las especies se relacionan generalmente con su papel en la cadena alimentaria. Hay tres categorías de organismos:
Descomponedores o detritívoros -- Bacterias, hongos, e insectos que degradan la materia orgánica de todos los tipos y restauran los alimentos al ambiente. Entonces los productores consumirán los alimentos, terminando el ciclo.
Estas relaciones forman las secuencias, en las cuales cada individuo consume el preceder y es consumido por el que sigue, lo que se llama cadenas alimentarias o las redes del alimento. En una red de alimento, habrá pocos organismos en cada nivel como uno sigue los acoplamientos de la red encima de la cadena, formando una pirámide.
Ecosistema
Un principio central de la ecología es que cada organismo vivo tiene una relación permanente y continua con todos los demás elementos que componen su entorno. La suma total de la interacción de los organismos vivos (la biocenosis) y su medio no viviente (biotopo) en una zona que se denomina un ecosistema. Los estudios de los ecosistemas por lo general se centran en la circulación de la energía y la materia a través del sistema.
Casi todos los ecosistemas funcionan con energía del sol capturada por los productores primarios a través de la fotosíntesis. Esta energía fluye a través de la cadena alimentaria a los consumidores primarios (herbívoros que comen y digeren las plantas), y los consumidores secundarios y terciaria (ya sea omnívoros o carnívoros). La energía se pierde a los organismos vivos cuando se utiliza por los organismos para hacer el trabajo, o se pierde como calor residual.
La materia es incorporada a los organismos vivos por los productores primarios. Las plantas fotosintetizadoras fijan el carbono a partir del dióxido de carbono y del nitrógeno de la atmósfera o nitratos presentes en el suelo para producir aminoácidos. Gran parte de los contenidos de carbono y nitrógeno en los ecosistemas es creado por las instalaciones de ese tipo, y luego se consume por los consumidores secundarios y terciarios y se incorporan en sí mismos. Los nutrientes son generalmente devueltos a los ecosistemas a través de la descomposición. Todo el movimiento de los productos químicos en un ecosistema que se denomina un ciclo biogeoquímico, e incluye el ciclo del carbono y del nitrógeno.
Los ecosistemas de cualquier tamaño se pueden estudiar, por ejemplo, una roca y la vida de las plantas que crecen en ella puede ser considerado un ecosistema. Esta roca puede estar dentro de un llano, con muchas de estas rocas, hierbas pequeñas, y animales que pastorean - también un ecosistema-. Este puede ser simple en la tundra, que también es un ecosistema (aunque una vez que son de este tamaño, por lo general se denomina ecozonas o biomas). De hecho, toda la superficie terrestre de la Tierra, toda la materia que lo compone, el aireque está directamente encima de éste, y todos los organismos vivos que viven dentro de ella puede ser considerados como una solo, gran ecosistema.
Nació en Metán, Provincia de Salta, en 1885. Era hijo de Emilio Gauffín, de nacionalidad sueca pero de origen francés, y de la salteña Hermelinda Heredia Tamayo. Pasó sus primeros años en la región del oriente salteño, en plena zona del Chaco, experiencia que se integró a su novela En tierras de Magú Pelá (Buenos Aires, 1932). Vinculado a los círculos literarios de Salta, se dedicó al periodismo y a la escritura literaria, explorando la poesía y la prosa. Su segunda novela, titulada Alma Perdida fue publicada en 1936.
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Falleció en Salta, el 5 de marzo de 1937, víctima de una larga enfermedad. Su novela Los dos nidos fue publicada por entregas en la revista El Suplemento de Buenos Aires, en 1933 y luego íntegramente en 1975 por la Fundación Michel Torino. Antes de su muerte dio a conocer una edición de versos inspirados en el anecdotario político de entonces, titulado Al que le caiga el sayo.
La narrativa de Federico Gauffín se centra particularmente en una región cuya naturaleza agresiva remite a un espacio geocultural en estado de virginidad y una zona prácticamente inexplorada en la producción literaria. En este sentido, Gauffín se propone rescatar la presencia y la dimensión histórica del Chaco en la literatura nacional. Su novela En tierras de Magú Pelá es el relato de una incursión en ese espacio, a través de una serie de episodios perfectamente ensamblados que retratan a los distintos personajes de la selva chaqueña, entre ellos a los indígenas matacos y chorotes, o los inmigrantes y los gauchos, éstos últimos integrados a las milicias de la campaña del desierto.
En Tierras de Magú Pelá
Esta extensa novela relata las vivencias de Carlos, el personaje principal, de sus obstáculos en una vida en el Chaco Salteño, también relata las amistades que lo pueden afectar pero a él no le importa, de las consecuencias o malestar del clima. Un mundo de mucho sufrimiento y dolor sobretodo con los inocentes indios que habitan en el entorno de la región.
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. 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.
Historia del Petroleo
El petróleo se conoce desde la prehistoria. La Biblia lo menciona como betún, o como asfalto. Por ejemplo vemos que en el Génesis, capítulo 11 versículo 3, se dice que el asfalto se usó para pegar los ladrillos de la torre de Babel; asimismo el Génesis, capítulo 4 versículo 10, nos describe cómo los reyes de Sodoma y Gomorra fueron derrotados al caer en pozos de asfalto en el valle de Siddi.
También los indígenas de la época precolombiana en América conocían y usaban el petróleo, que les servía de impermeabilizante para embarcaciones.
Durante varios siglos los chinos utilizaron el gas del petróleo para la cocción de alimentos.
Los antiguos sumerios, asirios y babilonios usaban petroleo que hallaban en pequeñas cantidades en la superficie terrestre, lo mismo que el gas y el asfalto.
Los antiguos egipcios empleaban el petroleo como medicina (linimento y laxante, posiblemente).
Alrededor del 700 antes de nuestra era, en la Iliada, de Homero, los guerreros troyanos lanzan contra los barcos enemigos, flechas empapadas de petroleo ardiente.
Sobre el 480 a.C., los persas emplearon algo parecido durante el sitio de Atenas.
A comienzos de la era cristiana, árabes y persas destilaban petroleo crudo para obtener líquidos inflamables con fines bélicos.
Probablemente, como resultado de la invasión árabe a España, el arte de la destilación de petroleo para el alumbrado se hizo posible en Europa occidental durante el siglo XII.
Varios siglos más tarde, los colonizadores españoles descubrirían filtraciones de petróleo en la superficie de los actuales países de Cuba, Mexico, Bolivia y Perú.
De América del Norte sabemos que efectivamente el petroleo superficial era abundante y que los aborígenes lo empleaban básicamente como remedio.
Sin embargo, antes de la segunda mitad del siglo XVIII las aplicaciones que se le daban al petróleo eran muy pocas.
Fue el coronel Edwin L. Drake quien perforó el primer pozo petrolero del mundo en 1859, en Estados Unidos, logrando extraer petróleo de una profundidad de 21 metros.
También fue Drake quien ayudó a crear un mercado para el petróleo al lograr separar la kerosina del mismo. Este producto sustituyó al aceite de ballena empleado en aquella época como combustible en las lámparas, cuyo consumo estaba provocando la desaparición de estos animales.
Pero no fue sino hasta 1895, con la aparición de los primeros automóviles, que se necesitó la gasolina, ese nuevo combustible que en los años posteriores se consumiría en grandes cantidades. En vísperas de la primera Guerra Mundial, antes de 1914, ya existían en el mundo más de un millón de vehículos que usaban gasolina.
Origen:
Las siguientes son las hipótesis formuladas para explicar su formación:
Teoría Inorgánica: Según los trabajos de Berthelot (1886), Mendeleieve (1897) y Moissan (1902), la formación de los aceitesminerales 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.
Así es como una hipótesis emitida por Sabatier y Senderens, hace intervenir una reacción catalítica con fijación de hidrógeno, en presencia de metales como el níquel, en estado muy dividido.
Algunos geólogos han pensado vincular la formación de aceites minerales a fenómenos volcánicos: en efecto, los restos de terrenos eruptivos, a menudo contienen hidrocarburos, y el azufre, producto volcánico por excelencia, constituye casi constantemente las tierras petrolíferas. Se comprueba también, en el curso de las erupciones, un desarrollo de hidrocarburos gaseosos, que podrían polimerizarse en el curso de los fenómenos postvolcánicos.
Pero esta hipótesis no encara la posibilidad de descomposición de los petróleos a temperatura de las bocas de erupción, que es muy elevada, y aunque se ha verificado en algunos yacimientos (Cáucaso, Rumania, Galicia), no ha sucedido lo mismo en las regiones petrolíferas de Canadá, Texas y Rusia del Norte.
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.
Apoyaría la hipótesis del origen animal de estos aceites el poder rotatorio que posee la mayor parte de ellos, que probablemente se debe a la presencia de colesterina. Desgraciadamente, los yacimientos de petróleo se encuentran en terrenos antiguos, donde la geología nos enseña que la vida se hallaba muy poco desarrollada.
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.
La industria petroquímica
Es la rama de la industria química encargada de obtener determinados productos a partir de hidrocarburos originales del petróleo (de este se han logrado extraer alrededor de mil derivados, entre los más importantes se encuentran: la gasolina, el kerosén, el petróleo combustible, el asfalto, los aceites lubricantes y el plástico) o del gas natural, mediante complejos procesos para lograr la separación de sus componentes primarios, con la finalidad de lograr productos químicos acabados de gran demanda alrededor del planeta, además de materias primas necesarias para el desarrollo de otras actividades industriales. Las plantas petroquímicas están situadas generalmente cercanas a los principales yacimientos de petróleo y gas, con la finalidad de disponer de fácil acceso, es decir, su situación geográfica está determinada por la de sus fuentes de abastecimiento.
Petroquimica: Diagrama de procesos
Gases licuados del petróleo. El gas natural
El proceso del refino del crudo de petróleo proporciona, entre otros muchos productos (gasolinas, gasóleos, aceites, etc.), los denominados gases licuados del petróleo, entre los que destacan el butano y el propano por su importancia en el consumo industrial y, sobre todo, doméstico.
También hay gases licuados que se extraen del propio yacimiento en forma de gas y que han de ser tratados en una planta de licuefacción para convertirlos en productos líquidos. Una vez líquido, este gas es transportado, generalmente, en buques que los trasladan a los mercados de consumo, donde se realiza la operación inversa: nueva gasificación, para su consumo en la industria y en los hogares en forma de gas natural.
Los gases licuados son extraídos de los del crudo que tienen las moléculas más pequeñas y más ligeras. Esto se produce durante el proceso de destilación, la primera de las etapas del refino del petróleo.
El gas natural que se obtiene principalmente en baterías de separación está constituido por metano con proporciones variables de otros hidrocarburos (etano, propano, butanos, pentanos y gasolina natural) y de contaminantes diversos.
Su procesamiento consiste principalmente en:
La eliminación de compuestos ácidos (H2S y CO2) mediante el uso de las tecnologías adecuadas. El gas alimentado se denomina "amargo", el producto "gas dulce" y el proceso se conoce generalmente como "endulzamiento".
La recuperación de etano e hidrocarburos licuables, previo proceso de deshidratación para evitar la formación de sólidos.
Recuperación del azufre de los gases ácidos que se generan durante el proceso de endulzamiento.
Fraccionamiento de los hidrocarburos líquidos recuperados, obteniendo etano, propano, butanos y gasolina; en ocasiones también resulta conveniente separar el isobutano del n-butano para usos muy específicos.
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.La búsqueda de petróleo o gas se enfrenta con el hecho de que la superficie de la tierra tiene una historia complicada. Los geocientíficos saben que parte de la corteza terrestre, que abarcan continentes y océanos, se han trasladado con relación a otras. Cuando los continentes se separaron, zonas que eran tierra quedaron sumergidas por el mar: esas zonas se convirtieron en lugares de deposición de rocas sedimentarias. Al producirse colisiones las enormes fuerzas originadas levantaron cadenas de montañas, estrujaron las rocas en plegamientos y las echaron unas sobre otras, para formar estructuras complejas. Algunas de éstas son favorables para la acumulación de petróleo.
Una de las estructuras más comunes es el anticlinal, cuyas capas forman un arco hacia arriba o en forma convexa, con las capas antiguas cubiertas por las más recientes y se estrechan con la profundidad. Debajo del anticlinal, puede encontrarse un yacimiento de hidrocarburos, sellado por una capa impermeable. Si se perfora un pozo a través de esta cubierta, hasta llegar al yacimiento, se puede sacar petróleo a la superficie.
Trampas estructurales: responde a fractura, fallamiento donde se desplaza un bloque respecto del otro, y a plegamiento. El petróleo se acumula en los laterales de la falla y en la cresta de los pliegues. El petróleo no suele encontrarse en el lugar en el que se genera. La generación de petróleo se produce a partir de la materia orgánica que se encuentra en sedimentos de grano fino, como arcillas; a estos sedimentos se les llama rocas madre. Posteriormente el petróleo se traslada a sedimentos de grano más grueso, como areniscas, por medio de un proceso llamado migración; A veces el petróleo no encuentra obstáculos en su migración, por lo que sale o brota, a la superficie como un manantial (así el Hombre conoció la existencia de petróleo) o bien queda entrampado. Las trampas son sitios del subsuelo donde existen condiciones adecuadas para que se acumulen los hidrocarburos, éstas se caracterizan por la presencia de rocas porosas y permeables conocidas como rocas almacén o reservorios, donde se acumulan o almacenan los hidrocarburos bordeados de capas de rocas impermeables o rocas sello que impiden su migración.
Existen dos tipos de migración: primaria, desde la roca madre a la almacén, y secundaria, dentro de la roca almacén. Mientras que la migración primaria se produce siempre a través de cortas distancia, la secundaria se puede dar a distancias muy largas.
Los reservorios tienen tres propiedades cuyo conocimiento resultan fundamentales para conseguir el máximo rendimiento en la exploración y producción de hidrocarburos.
Localización
Cuando nació la industria la petrolífera, era muy sencillo localizar yacimientos, porque se explotaron los muy superficiales, cuya existencia era conocida, o porque fueron descubiertos por obra del azar.
Pero la creciente importancia de esta industria, originó una búsqueda intensiva y racional de nuevos yacimientos, que se transformó en una verdadera ciencia, con aportes de Geología, la física, la química, etc.
Actualmente el hallazgo de yacimientos petrolíferos no es obra librada al azar y obedece a una tarea científicamente organizada, que se planifica con mucha antelación. Instrumental de alta precisión y técnicos especializados deben ser trasladados a regiones a menudo deshabitadas, en el desierto o en la selva, obligando a construir caminos y sistemas de comunicación, disponer de helicópteros, instalar campamentos y laboratorios, etc.
El conocimiento de la estructura del suelo es fundamental para la determinación racional de las posibilidades de existencia de los yacimientos.
Extracción del petróleo
El método primitivo en recoger el aceite mineral que se acumulaba espontáneamente en las concavidades de la superficie del terreno; este aceite se extraía por medio de baldes a medida que manaba el suelo.
Profundizando estos orificios se llego a la construcción de pozos rectangulares revestidos de madera; así se trabajaba en terrenos petrolíferos, pero es muy peligroso por los incendios que se producían a menudo , dese entonces puede decirse que la perforación del terreno a través de distintas capas que lo forman , es el único proceso en uso en la actualidad .
En la industria petrolífera se distinguen dos sistemas principales de de perforación:
El de percusión:
Consiste en perforar el terreno, por golpes verticales, mediante un trépano suspendido de un cable animado de un movimiento alternativo por su unión a un balancín.
El de rotación:
Este sistema (sondaje) el trépano rota. Los materiales desmenuzados son arrastrados al exterior por medio de una inyección de agua arcillosa, que es bombeada por el interior de las barras.
Alcanza la napa petrolífera con la perforación, generalmente la presión del gas hace surgir espontáneamente al petróleo, lo que ocurre en ocasiones de manera violenta; por ello es útil la Armadura en la boca del pozo, mediante el cual se va regulando la presión que lo hace surgir en forma controlada. Si la presión es insuficiente para elevar el petróleo, se inyecta aire o gas natural o sino se extrae el petróleo por medio de bomba.
El petróleo obtenido se almacena en grandes depósitos anexos, donde se lo hace reposar para eliminar la mayor parte de agua y la arcilla que a veces arrastra. Luego se transvasa mediante bombas a los tanques de almacenamiento, para después ser enviado a las destilerías o puestos de expedición, por cañerías especiales de gran longitud alcanzando grandes distancias, en casos así se construyen estaciones intermedias con bombas para vencer la viscosidad natural 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 "tubing" o "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. En este caso se instala en la cabeza del pozo un equipo llamado "árbol de navidad", que consta de un conjunto de válvulas para regular el paso del petróleo.
Si no existe esa presión, se emplean otros métodos de extracción. El más común ha sido el "balancín" o "machín", 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 (proceso de secado, mantenimiento de una presión alta) y enviarlo a los centros de consumo.
A pesar de los avances alcanzados en las técnicas de producción, nunca se logra sacar todo el petróleo que se encuentra (in situ) en un yacimiento. En el mejor de los casos se extrae el 50 ó 60 por ciento.
Por tal razón, existen métodos de "recobro mejorado" para logrraar la mayor extcción posible de petróleo en pozos sin presión natural o en declinación, tales como la inyección de gas, de agua o de vapor a través del mismo pozo productor o por intermedio de pozos inyectores paralelos a éste.
Perforación submarina:
Otro método para aumentar la producción de los campos petrolíferos, es la construcción y empleos de equipos de perforación sobre el mar (llevo a la explotación de más de mas petróleo). Estos equipos de perforación se instalan, manejan y mantienen en una plataforma situada lejos de la costa, en aguas de una profundidad de hasta varios cintos de metros. La plataforma puede ser flotante o descansar sobre pilotes anclados en el fondo marino, resiste a las olas, el viento, en las regiones árticas, los hielos. La torre sirve para suspender y hacer girar el tubo de perforación, en cuyo extremo va situada la broca, a medida que esta va penetrando en la corteza terrestre.
Destilación del petróleo y refinación de los subproductos
La destilación transforma el petróleo bruto en una serie de derivados, conocidos comúnmente como subproductos. El proceso llamado destilación conservativa reduce el petróleo bruto a tres fracciones principales: 1°naftas o bencinas brutas, fácilmente volátiles, y que comprenden hidrocarburos desde el pentano octano ;2°el querosene bruto o productos para iluminación (aceites ´´lampantes ´´) ;3°gas-oil y el residuo o fuel-oíl, empleado como combustible , del que se pueden extraer minerales lubricantes . Esta primera destilación se efectúa en grandes torres rectificadoras que permiten la destilación continua del petróleo crudo.
Varias torres de fraccionamiento secundarias hacen más completa la separación y purificación de los destilados obtenidos en la primera etapa.
Esta segunda destilación de las fracciones se efectúa empleando vapor sobrecalentado para la calefacción. Los dispositivos permiten obtener constancia en las características de los subproductos comerciales.
Tipos de petróleo
La presencia en diversas cantidades de cada uno de los elementos químicos (orgánicos e inorgánicos) que componen el petróleo, determinan sus características particulares (color, densidad, viscosidad…), y nos permiten clasificarlo de diferentes maneras.
Los tipos de petróleo pueden ser determinados de distintos modos en función al criterio que se debe considerar como predominante, siendo los más comunes:
Por su composición química
Este tipo de clasificación depende estrictamente de la presencia de ciertos componentes químicos en el petróleo, así como de la unión de estos en elementos más complejos. Así tenemos que se puede clasificar en:
• Parafínicos: cuyo componente principal es el compuesto químico llamado parafina. Son muy fluidos y de color claro. Proporcionan una mayor cantidad de nafta (usada para obtener solventes de pintura, productos de lavado al seco o gasolinas) y lubricantes que los otros tipos de petróleo en el proceso de refinación.
• Nafténicos: siendo sus componentes principales los naftenos y los hidrocarburos aromáticos. Son petróleos muy viscosos y de color oscuro. Generan una gran cantidad de residuos tras el proceso de refinación.
• Mixtos: es decir, con presencia de ambos tipos de compuestos.
Por su densidad
La referencia que sustenta esta clasificación es la gravedad API (del Instituto de Petróleo Americano), que es una “medida de densidad”.
La gravedad API se basa en la comparación de la densidad del petróleo con la densidad del agua, es decir, se busca determinar si el petróleo es más ligero o pesado que el agua. La clasificación propuesta por el Instituto de Petróleo americano que a una mayor gravedad API el petróleo será más ligero, como se puede ver en el siguiente cuadro.
Cabe indicar que los petróleos ligeros son también los más requeridos en el mercado, y al mismo tiempo los de mayor precio, ya que los costos tanto de extracción como de refinación son menores en comparación con petróleos pesados. Así, se da una relación directa entre la gravedad API y la calidad del petróleo: petróleos más ligeros tienen una mayor calidad y requieren de menos costos para ser aprovechados que los petróleos más pesados.
Por la presencia de azufre
El azufre es uno de los componentes que están presentes en el petróleo. Pero su presencia en el petróleo implica la necesidad de mayores procesos de refinamiento, y por tanto, un mayor costo final, razón por la cual la presencia de azufre es también un determinante del valor comercial del petróleo. Así, tenemos que el petróleo puede clasificarse de dos formas:
• 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 la cual es usado mayormente en productos destilados como el diesel, dado su menor costo de tratamiento.
• Las tres formas generales de categorización antes mencionadas nos permiten establecer criterios básicos para determinar la calidad del petróleo, las cuales influirán finalmente en la determinación de los precios de cada uno de ellos.
• El petróleo posee una gran variedad de compuestos, que hacen que se realicen más de 2000 productos. Los derivados son combustibles y petroquímicos, como el polietileno. Se citan, entre otros: Gasolina, Alquitrán, Asfalto, Ceras, Gasoil, Parafinas, Gas propano, Naftas, Bencina, Gas natural, Fuel oíl, Benceno, Disolventes, Polietileno
Transporte
En el mundo del petróleo los oleoductos y los buques tanqueros 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 exportación.
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. En Colombia hay oleoductos desde 6 hasta 36 pulgadas de diámetro.
Estas líneas de acero pueden ir sobre la superficie o bajo tierra y atraviesan la más variada topografía. En Colombia generalmente van enterradas a 1.50/2.0 metros de profundidad.
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, como las cordilleras en Colombia.
Los oleoductos disponen también de válvulas que permiten controlar el paso del petróleo y atender oportunamente situaciones de emergencia, como las que periódicamente ocurren en Colombia por efecto de las voladuras.
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 gasolinas, acpm y otros derivados; propanoductos para gas propano, combustoleoductos para combustóleo, etc.
Los buque-tanques son a su vez 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. En Colombia Ecopetrol utilizó para sus exportaciones el FSU Coveñas, un tanquero que almacenaba 2 millones de barriles.
Petróleo en el mundo:
En la actualidad se producen unos 75 millones de barriles por día, sabiendo que 1 Barril de petróleo es igual a 42 galones estadounidenses, es decir a 159 litros. Algunos analistas conservadores dicen que la producción global de petróleo de todas las fuentes posibles llegará a su punto máximo alrededor del año 2015, con unos 90 millones de barriles, lo que permitirá un modesto aumento en el consumo.
Los que son realmente pesimistas quieren que dejemos de usar el petróleo para transporte de inmediato, y utilizarlo para propósitos en los que sea irremplazable.
ASPO (Asociación para el Estudio del Pico del Petróleo y Gas) indica que la fecha clave no será cuando el petróleo se acabe, sino cuando la producción llegue a su punto máximo, lo que significará que las reservas empezarán a declinar.
En la actualidad, muchos científicos dicen que, para mediados de este siglo, debemos reducir en al menos un 60% las emisiones de gases que producen el efecto invernadero, para tratar de evitar el cambio climático. Eso significa usar menos combustible que en la actualidad y no buscar más.
Existen otras formas de energía y muchas están disminuyendo en sus precios. Pronto competirán con el petróleo al menos en costos, sino en conveniencia.
Reservas de petróleo y de gas natural:
¿Dónde está el petróleo?
Medio Oriente sigue siendo el centro de atención en relación con el petróleo, especialmente cuando se habla de reservas. La magnitud de los yacimientos de Arabia Saudita e Irak hace que los del resto del mundo parezcan pequeños.
El Mar de Norte y Canadá aún tienen importantes reservas, pero en estas zonas es mucho más costosa la extracción.
¿Quién usa más?
América del Norte es la región que más petróleo consume, a pesar de que es una de las que menos reservas posee. Obviamente, esto indica que depende en gran medida de la importación de hidrocarburos.
También la zona Asia-Pacífic es una gran consumidora de crudo, siendo la que menos yacimientos tiene.
A ambas regiones se atribuye casi el 90% del incremento del consumo de petróleo en los últimos años.
Asimismo, la producción de petróleo de los países miembros de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico (OCDE) registró descensos por quinto año consecutivo, mientras que los países de la antigua Unión Soviética elevaron el suministro en medio millón de barriles diarios, liderados por Rusia y Azerbaiyán.
En estos momentos existe el problema del agotamiento de las reservas de petróleo, pues al ritmo actual de consumo las reservas mundiales conocidas se agotarían en menos de 40 años.
Por ello, los países desarrollados buscan nuevas formas de energía más barata y renovable como la energía solar, eólica, hidroeléctrica..., mientras que los países productores de petróleo presionan para que se siga utilizando el petróleo pues si no sus economías se hundirían.
Aún así, a medio plazo, la situación no parece tan alarmante, pues hay que tener en cuenta que los pozos no descubiertos son sustancialmente más numerosos que los conocidos, en zonas no exploradas como el mar de China, Arafura, mar de Bering, o la plataforma continental Argentina podrían encontrarse grandes reservas.
Los efectos de la contaminación por petróleo.
EFECTOS FÓTICOS:
- La falta o disminución de la entrada de luz en el mar a causa de manchas de petróleo imposibilita o reduce el área donde es posible la fotosíntesis y, por tanto el desarrollo de plantas verdes.
- La falta o disminución de plantas fotosintéticas reduce el aporte de oxígeno y alimento al ecosistema.
- El fitoplancton es a su vez el alimento del zooplancton (que además de microorganismos está formado por larvas de peces, moluscos, crustáceos, etc.). Por tanto al faltar fitoplancton, el zooplancton muere y con él se interrumpe el crecimiento de un importante número de especies, al tiempo que se deja sin alimento a un gran número de animales marinos.
EFECTOS TÓXICOS:
- Las aves que quedan impregnadas de petróleo pierden o ven reducida su capacidad de aislarse del agua pudiendo morir por hipotermia. Al intentar limpiarse el plumaje con el pico ingieren grandes cantidades de hidrocarburos por lo que se envenenan.
- Tras desaparecer el petróleo de la superficie, el agua presenta una falsa apariencia "limpia" dado que queda cristalina por la muerte del fitoplancton y fauna marina que "enturbia" el agua.
- Los mamíferos marinos pueden sufrir el taponamiento de sus vías respiratorias o daños en el tracto respiratorio y su mucosa por efecto de los contaminantes químicos. También ingieren grandes cantidades de hidrocarburos por alimentarse de animales contaminados.
- El petróleo se deposita sobre los fondos marinos matando o provocando efectos subletales sobre miles de animales y plantas vitales para el ecosistema.
- Algunas especies (moluscos, peces) quedan intoxicadas por una gran cantidad de tóxicos y mueren o se convierten en no aptas para el consumo humano.
Los efectos del petróleo sobre los ecosistemas marinos dependen de factores como: tipo de petróleo (crudo o refinado), cantidad, distancia del sitio contaminado con la playa, época del año, condiciones atmosféricas, temperatura media del agua y corrientes oceánicas.
Los hidrocarburos forman con el agua una capa impermeable que obstaculiza el paso de la luz solar que utiliza el fitoplancton para realizar el proceso de la fotosíntesis, interfiere el intercambio gaseoso, cubren la piel y las branquias de los animales acuáticos provocándoles la muerte por asfixia.
El petróleo derramado en el mar se evapora o es degradado en un proceso muy lento por bacterias. Los hidrocarburos orgánicos volátiles matan inmediatamente a varios tipos de organismos acuáticos, especialmente en etapa larvaria. En las aguas calientes se evapora a la atmósfera la mayor parte de este tipo de hidrocarburos en uno o dos días, y en aguas frías este proceso puede tardar hasta una semana.
Las capas de petróleo en el océano son degradadas por bacterias pero es un proceso lento en aguas calientes y mucho más lento en aguas frías. Los componentes pesados del petróleo se hunden hasta el fondo del mar y pueden matar organismos que habitan en las profundidades como los cangrejos, ostras, mejillones y almejas. Además los que quedan vivos no son adecuados para su consumo.
La mayoría de los ecosistemas marinos expuestos a grandes cantidades de petróleo crudo requieren unos 3 años para su recuperación. Sin embargo, los ecosistemas marinos contaminados por petróleo refinado, en especial en los estuarios, requieren de 10 años o más para su recuperación.
La contaminación de las playas por petróleo causa serios problemas económicos a los habitantes de las costas porque pierden ingresos por la actividad pesquera y la turística. Las playas contaminadas por petróleo requieren de al menos un año para su recuperación, cuando tienen corrientes y olas fuertes, pero las playas que no tienen estas características tardan varios años en recuperarse. Los estuarios y marismas sufren el mayor daño y no pueden limpiarse eficazmente.
También se considera que algunos componentes químicos del petróleo pueden interferir con algunas sustancia químicas como las feromonas que los animales marinos secretan para llevar a cabo procesos vitales y de comunicación. Estos compuestos químicos les sirven para realizar diferentes procesos como escapar de los animales de presa, atracción sexual, selección de su hábitat y la alimentación.
La contaminación por petróleo crudo o refinado puede ser de origen accidental o intencional. Casi la mitad del petróleo que llega a aguas oceánicas, proviene de tierra firme, arrastrado por las corrientes fluviales. Otra parte importante, proviene de los desechos de los barcos que surcan los mares a diario.
Se calcula que alrededor de 1500 millones de toneladas de petróleo, son transportadas anualmente por los mares. Además es común que los tanques cisterna utilicen como lastre agua de mar y la regresen contaminada con petróleo. Otros buque-tanques bombean el petróleo de desecho al mar en forma de desperdicio. Se calcula que por estas dos formas se arrojan al mar 3.5 millones de toneladas de petróleo.
Otra forma de contaminación, proviene de la perforación de pozos de gas y petróleo, en aguas costeras, y de las fugas de las tuberías subacuáticas. En la explotación petrolera, se derrama casi la mitad, en el área de perforación, lo que implica grandes pérdidas y contaminación del aire, agua y suelo. La manera tradicional de extraer o recuperar el petróleo es mediante bombeo con agua lo cual representa una pérdida considerable de agua.
El principal y más importante efecto que tiene el petróleo sobre el mar es que impide que se realice la fotosíntesis del plancton, primer eslabón de la cadena alimentaria marina, debido a que el petróleo cubre la superficie de las aguas, formando las mareas negras, impidiendo la llegada de los rayos solares al fitoplancton, quienes son autótrofos (fabrican su propio alimento) y sirven de base de alimentación para los seres vivos marinos, por ello son tan importantes y el efecto del petróleo sobre éste es tan trascendental en la vida marina.
Por otro lado, los animales marinos y las aves quedan cubiertos de petróleo con lo que les impide volar o nadar libremente por lo que mueren sin más remedio.
Fauna marina muere
Aves atrapadas en petróleo
Problemas ambientales en el uso del petróleo y el gas natural
Estos combustibles causan contaminación tanto al usarlos como al producirlos y transportarlos.
Uno de los problemas más estudiados en la actualidad es el que surge de la inmensa cantidad de CO2 que estamos emitiendo a la atmósfera al quemar los combustibles fósiles. Como estudiamos con detalle, este gas tiene un importante efecto invernadero y se podría estar provocando un calentamiento global de todo el planeta con cambios en el clima que podrían ser catastróficos.
Otro impacto negativo asociado a la quema de petróleo y gas natural es la lluvia ácida, en este caso no tanto por la producción de óxidos de azufre, como en el caso del carbón, sino sobre todo por la producción de óxidos de nitrógeno.
Los daños derivados de la producción y el transporte se producen sobre todo por los vertidos de petróleo, accidentales o no, y por el trabajo en las refinerías
Uso y derivados del Petróleo
La mayor parte del crudo es usado como materia prima para obtener energía, por ejemplo la gasolina. También producen sustancias químicas, que se puede utilizar en procesos químicos para producir y/o otros materiales útiles.
Industria: Plásticos: fabricación de aceros y electrodos, aislamiento material eléctrico, cable comunicación y fibra óptica. Aceites y lubricantes, etc.
Alimentación: Colorantes, antioxidantes, conservantes, envasado de alimentos, latas, botellas, etc.
Textil: fibras sintéticas, nailon, tratamiento de pieles, suelas zapatos, etc.
Limpieza: Champú, Fabricación de detergentes, productos de limpieza, etc.
Agricultura: Insecticidas, herbicidas, fertilizantes, etc.
Medicina: Prótesis, implantes de odontología, gafas, pomadas, ungüentos, etc.
Combustible: Calefacción, automóviles, aviones, etc.
Construcción: Carreteras, pavimentos, cementos, hormigón, pinturas, etc.
Muebles: Aglomerados, productos laminados.
Papel: Libros, tratamiento de papel y cartones.
Otros productos de uso cotidiano: alfombras, cortinas para baño, bolsas de basura, fósforos, mangueras, chalecos salvavidas, tiendas de campaña, raquetas de tenis, juguetes, bolígrafos, pegamento..
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.
Xilenos mezclados: Se utilizan en la industria de pinturas, de insecticidas y de thinner.
Conservación del petróleo
Para hacer más rentable el proceso de refino y adecuar la producción a la demanda, es necesario transformar los productos, utilizando técnicas de conversión. Los principales procedimientos de conversión son el “cracking “y el “reformado”.
Los procedimientos de “cracking” consisten en un ruptura molecular y los convierte en productos
más valiosos: hidrocarburos gaseosos, materiales para mezclas de gasolina, gasóleo y fuel. Durante el proceso, algunas de las moléculas se combinan (polimerizan) para formar moléculas mayores, se pueden realizar, en general, con dos técnicas:
El craqueo térmico.- rompe las moléculas mediante calor, Los procesos de craqueo térmico, desarrollados en 1913, se basan en la destilación por calor de combustibles y aceites pesados, bajo presión, en grandes tambores, hasta que se rompen (dividen) en moléculas más pequeñas con mejores cualidades antidetonantes. El primer método, que producía grandes cantidades de coque sólido, sin valor, ha evolucionado hasta los modernos procesos de craqueo térmico, entre los que se cuentan la ruptura de la viscosidad, el craqueo en fase de vapor y la coquización.
El craqueo catalítico.- realiza la misma operación mediante un catalizador, que es una sustancia que causa cambios químicos sin que ella misma sufra modificaciones en el proceso. El craqueo catalítico descompone los hidrocarburos complejos en moléculas más simples para aumentar la calidad y cantidad de otros productos más ligeros y valiosos para este fin y reducir la cantidad de residuos. Los hidrocarburos pesados se exponen, a alta temperatura y baja presión, a catalizadores que favorecen las reacciones químicas. Este proceso reorganiza la estructura molecular, convirtiendo las cargas de hidrocarburos pesados en fracciones más ligeras, como queroseno, gasolina, GPL, gasóleo para calefacción y cargas petroquímicas.
CONCEPTO DE PETROLEO
Se designa como petróleo, aceite mineral o aceite de piedra (petre: piedra y óleum: aceite) es una mezcla compleja de diversos hidrocarburos, que se halla en el interior de la tierra, a diversas profundidades.
COMPOSICION ELEMENTAL DEL PETROLEO
PROPIEDADES DEL PETROLEO
1) COLOR : El petróleo generalmente es de color oscuro .Por lo general presentan un color verdoso ,debido a su fluorescencia.
2) OLOR : La mayoría son de olor de desagradable por la presencia de azufre y determinados compuestos nitrogenados.
3) PESO ESPECIFICO :Son más livianos que el agua .
4)SOLUBILIDAD : Son solubles en agua y debido a su bajo peso especifico sobrenadan en ella.
5)VISCOSIDAD : La viscosidad del petróleo es muy variada .Algunos son muy fluidos y otros muy viscosos .La viscosidad aumenta con el peso especifico .
6)PUNTO DE CONGELACION : Es una propiedad de gran valor en los aceites lubricantes .Consiste en medir la menor temperatura a la cual una sustancia aun fluye.
HIDROCARBUROS
Los hidrocarburos son compuestos que están formados únicamente por carbono e hidrogeno ,se clasifican en alifáticos y aromáticos .Los hidrocarburos alifáticos comprenden los alcanos y los aromáticos abarcan el benceno y sus derivados la mayor parte de los compuestos orgánicos que se encuentran en el petróleo y el carbón mineral son hidrocarburos .
PETROLEO CRUDO (ESTADO NATURAL)
El petróleo originado en la descomposición de vegetales y pequeños animales marinos se encuentra en terrenos primario, secundarios o terciarios .Los depósitos mencionados anteriormente fueron cubiertos, posteriormente, por capaz de arena, limo y diversos materiales .Por acción del tiempo estas sustancias fueron consolidándose hasta originar rocas, comprimiendo el petróleo recién formado y obligándolo a elevarse , lentamente ,a través de las capas permeables .
Pero los sucesivos movimientos de la corteza terrestre formaron pliegues y comprimieron las rocas, dejando trampas donde el petróleo se alojo.
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