Gasolina

Antecedentes

La gasolina es un líquido volátil e inflamable que se obtiene del refinamiento de petróleo o petróleo crudo. Originalmente se descartó como un subproducto de la producción de queroseno, pero su capacidad para vaporizarse a bajas temperaturas lo convirtió en un combustible útil para muchas máquinas. El primer pozo de petróleo en los Estados Unidos fue descubierto por Edwin L. Drake cerca de Titusville, Pensilvania, en 1859 a una profundidad de casi 70 pies (21 m). Con el desarrollo del motor de combustión interna de cuatro tiempos por Nikolaus Otto en 1876, la gasolina se volvió esencial para la industria automotriz. Hoy en día, casi toda la gasolina se utiliza para alimentar automóviles, y un porcentaje muy pequeño se utiliza para alimentar equipos agrícolas y aviones.

El petróleo, un combustible fósil, suministra más energía al mundo de hoy que cualquier otra fuente. Estados Unidos es el principal consumidor mundial de petróleo; en 1994, los estadounidenses consumieron 7.587.000 barriles de petróleo por día. El petróleo se forma a partir de los restos de plantas y animales que se han mantenido bajo una tremenda presión durante millones de años. Normalmente, esta materia orgánica se descompondría por completo con la ayuda de carroñeros y bacterias aeróbicas, pero el petróleo se crea en un ambiente anaeróbico, sin la presencia de oxígeno. Más de la mitad del petróleo crudo conocido en el mundo se concentra en la cuenca del Golfo Pérsico. Otras áreas importantes incluyen las costas de Alaska y el Golfo de México.

Los productos del petróleo, incluida la gasolina, son principalmente una mezcla de hidrocarburos (moléculas que contienen hidrógeno y moléculas de carbono) con pequeñas cantidades de otras sustancias. El petróleo crudo se compone de diferentes longitudes de cadenas de hidrocarburos, con algunas cadenas cortas y algunas cadenas muy largas. Dependiendo de cuánto se descomponga o refine el aceite, puede convertirse en cualquier cantidad de productos. En general, cuanto más pequeña es la molécula, menor es el punto de ebullición. Por tanto, el gas, con cadenas muy pequeñas de uno a cinco carbonos, hierve a muy baja temperatura. La gasolina, con 6-10 carbonos, hierve a una temperatura ligeramente más alta. Los aceites más pesados ​​pueden contener hasta 25 átomos de carbono y no alcanzar su punto de ebullición hasta 761 ° F (405 ° C).

Materias primas

La gasolina es uno de los productos derivados de la destilación y refinación del petróleo. Compuestos de plomo orgánico se agregaron a la gasolina en el pasado para reducir los golpes en los motores, pero debido a preocupaciones ambientales, esto ya no es común. También se agregan otros químicos a la gasolina para estabilizarla aún más y mejorar su color y olor en un proceso llamado "edulcorante".

El
proceso de fabricación

Exploración

• 1 El primer paso en la fabricación de gasolina es encontrar su ingrediente principal, el petróleo. El petróleo crudo queda atrapado en áreas de roca porosa, o roca de reservorio, después de haber migrado allí desde el área de su origen. Las posibles áreas de concentración de aceite se pueden identificar buscando los tipos de rocas que se encuentran comúnmente en esas áreas. Los exploradores pueden examinar las características de la superficie de la tierra, analizar cómo rebotan las ondas sonoras La gasolina es un líquido volátil e inflamable obtenido del refinamiento de petróleo o petróleo crudo. la roca, o utilice un medidor de gravedad para detectar ligeras diferencias en las formaciones rocosas.
• 2 Después de encontrar un posible depósito de aceite, se debe realizar una prueba de perforación en el área. Se toman muestras del núcleo de los pozos de prueba para confirmar las formaciones rocosas, y las muestras se analizan químicamente para determinar si se justifican más perforaciones. Aunque los métodos utilizados hoy en día son más avanzados que los del pasado, todavía no hay certeza en la exploración petrolera.

Perforación

• 3 El petróleo crudo se recupera a través de pozos que pueden alcanzar más de 1,000 pies (305 m) de profundidad en la roca. Los agujeros se hacen mediante perforadoras rotativas, que utilizan una broca para hacer un agujero en el suelo a medida que se agrega agua. El agua y el suelo crean un lodo espeso que ayuda a retener el aceite y evita que "brote" debido a la presión interna contenida en la roca del depósito. Cuando se alcanza el depósito, el lodo continúa reteniendo el aceite mientras se quita el taladro y se inserta una tubería.

Recuperación

• 4 Para recuperar el petróleo, se instala un complicado sistema de tuberías y válvulas directamente en el pozo de perforación. La presión natural de la roca del yacimiento saca el petróleo del pozo y lo introduce en las tuberías. Estos están conectados a un sistema de recuperación, que consiste en una serie de tuberías más grandes que llevan el petróleo crudo a la refinería a través de un separador de petróleo (líquido) y gas (no líquido). Este método permite recuperar el aceite con un mínimo de desperdicio.
• 5 Con el tiempo, la presión natural del pozo se agota, aunque es posible que todavía queden grandes cantidades de petróleo en la roca. Ahora se requieren métodos de recuperación secundarios para obtener un mayor porcentaje de aceite. La presión se restaura inyectando gas en la bolsa sobre el petróleo o inundando el pozo con agua, que es mucho más común. En este proceso, se perforan cuatro agujeros alrededor del perímetro del pozo y se agrega agua. El petróleo flotará en el agua y saldrá a la superficie.

Destilación fraccionada

• 6 El petróleo crudo no es un buen combustible, ya que no es fluido y requiere una temperatura muy alta para quemarse. Las largas cadenas de moléculas en el petróleo crudo deben separarse de las cadenas más pequeñas de combustibles refinados, incluida la gasolina, en una refinería de petróleo. Este proceso se denomina destilación fraccionada.

  Una torre de destilación fraccionada es una unidad enorme que puede contener hasta 200.000 barriles de petróleo crudo. El aceite se bombea primero a un horno y se calienta a más de 600 ° F (316 ° C), lo que hace que todas las moléculas, excepto las más grandes, se evaporen. Los vapores se elevan a la columna de fraccionamiento, que puede tener una altura de hasta 150 pies (46 m). Los vapores se enfrían a medida que ascienden por la columna. Dado que los puntos de ebullición de todos los compuestos difieren, las moléculas más grandes y pesadas se condensarán primero más abajo en la torre y las moléculas más cortas y ligeras se condensarán más arriba en la torre. Los gases naturales, la gasolina y el queroseno se liberan cerca de la parte superior. Los compuestos más pesados ​​utilizados en la fabricación de plásticos y lubricantes se eliminan más abajo en la torre.

  La destilación fraccionada en sí misma no produce gasolina a partir del petróleo crudo, simplemente elimina la gasolina de otros compuestos en el petróleo crudo. Ahora se utilizan más procesos de refinado para mejorar la calidad del combustible.

Refinación de petróleo

• 7 El craqueo catalítico es uno de los procesos más importantes en el refinado de petróleo. Este proceso utiliza un catalizador, alta temperatura y mayor presión para afectar los cambios químicos en el petróleo. Los catalizadores como el aluminio, el platino, la arcilla procesada y los ácidos se agregan al petróleo para descomponer las moléculas más grandes de modo que posea los compuestos deseados de la gasolina.

  Otro proceso de refinado es la polimerización. Esto es lo opuesto al agrietamiento, ya que combina las moléculas más pequeñas de gases más ligeros en otras más grandes que pueden usarse como combustibles líquidos.

  

Aditivos

• 8 Una vez que se refina la gasolina, se agregan productos químicos. Algunos son compuestos antidetonantes, que reaccionan con los productos químicos de la gasolina que se queman demasiado rápido para evitar la "detonación del motor". En la gasolina con plomo, el tetraetilo de plomo es el aditivo antidetonante. (La gasolina sin plomo se refina aún más, por lo que la necesidad de aditivos antidetonantes es mínima). Se agregan otros aditivos (antioxidantes) para evitar la formación de goma de mascar en el motor. La goma es una resina formada en gasolina que puede recubrir las partes internas del motor y aumentar el desgaste.

Clasificación de gasolina

• 9 La gasolina es principalmente una mezcla de dos líquidos volátiles, heptano e isooctano. El heptano puro, un combustible más ligero, se quema tan rápido que produce una gran cantidad de detonaciones en el motor. El isooctano puro se evapora lentamente y prácticamente no produce golpes. La relación de heptano a isooctano se mide por el índice de octano. Cuanto mayor sea el porcentaje de isooctano, menos golpes y mayor será el octanaje. Por ejemplo, un octanaje de 87 es comparable a una mezcla de 87% de isooctano y 13% de heptano.

Subproductos / Residuos

En promedio, el 44,4% del petróleo se convierte en gasolina. Realmente no hay productos de desecho del petróleo. Los productos químicos más ligeros son el gas natural, el gas licuado de petróleo (GLP), el combustible para aviones y el queroseno. Los productos más pesados ​​se utilizan para la fabricación de lubricantes, plásticos y asfalto. Además, muchos productos menos valiosos se pueden convertir químicamente en compuestos más vendibles.

El futuro

La gasolina, aunque se usa ampliamente en muchas aplicaciones en la actualidad, está destinada a convertirse en un combustible del pasado porque el petróleo es un recurso no renovable. La tecnología actual se centra en aprovechar al máximo los depósitos de petróleo restantes y explorar fuentes de energía alternativas. Se están investigando nuevos métodos para determinar con precisión la extensión de los depósitos de petróleo, los sistemas automatizados para controlar la recuperación de petróleo y las formas de permitir que los trabajadores recuperen más petróleo de los yacimientos conocidos para aprovechar al máximo los almacenes de petróleo disponibles en la actualidad.

Los métodos más nuevos en la exploración de campos petrolíferos miden el tamaño físico del yacimiento y su volumen de petróleo. Con frecuencia, la presión dentro del pozo se mide durante un período de tiempo a medida que se recupera el petróleo. Con estos datos, los científicos pueden determinar el tamaño del depósito y su permeabilidad. También se puede utilizar un medidor de eco, que hace rebotar ondas sonoras en los lados del depósito, para descubrir las características del pozo.

Los métodos modernos de recuperación de hidrocarburos suelen estar controlados, al menos en parte, por sistemas informáticos. SCADA (Sistemas para el control de supervisión de adquisiciones de datos) utiliza software especializado para monitorear las operaciones a través de uno o más terminales maestros y varios terminales remotos. Estos sistemas aumentan la eficiencia, ayudan a prevenir percances que podrían dañar el medio ambiente y reducen el número de trabajadores con mayor seguridad.

Los métodos mejorados de recuperación de petróleo aumentan el porcentaje de petróleo que se puede obtener de un depósito. En el pasado, los trabajadores podían extraer menos de la mitad del aceite contenido en un depósito. Los nuevos métodos implican inyectar gases o espumas en el pozo para expulsar el petróleo, perforar horizontalmente el pozo y utilizar más información geofísica para predecir con precisión las características del yacimiento.

Debido a que la gasolina se produce a partir de un suministro limitado de petróleo, los científicos están buscando fuentes de energía limpia y renovable para alimentar las máquinas del futuro. La energía del vapor, utilizada en los barcos de vapor del pasado, es una fuente de energía que está recibiendo una atención renovada. Se han desarrollado vehículos eléctricos y las energías solar y eólica también alimentan automóviles y hogares.