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jueves, 12 de agosto de 2010

¿Qué es un SPR?

Un SPR o Strategic Petroleum Reserve es, como su propio nombre indica (en inglés) una reserva estratégica de petróleo. Es decir, un acopio de petróleo crudo.

En este caso hablaremos del SPR estadounidense, del que se encarga el United States Department of Energy. Este SPR es el mayor del mundo, siendo éstos los datos más relevantes:
  • Tiene capacidad para almacenar el equivalente a 34 días de consumo, a un ritmo de 21 millones de barriles por día.
  • Está situado en cuatro emplazamientos en el Golfo de México: Bryan Mound y Big Hill en Texas; y West Hackberry y Bayou Choctaw en Louisiana.
  • Está construido a 1000 metros de profundidad bajo la superficie y el tamaño de los depósitos, en promedio, es de 60 metros de ancho y 600 metros de profundidad.
  • Se construyó mediante la disolución de macizos salinos con agua y cada caverna tiene una capacidad de unos 10 millones de barriles.
  • El petróleo almacenado en el SPR es propiedad de los Estados Unidos.
Este SPR se creó a partir de la crisis del petróleo de 1973.
Un SPR es solamente una reserva de petróleo crudo, no hace funciones de stock de productos ya refinados. Se ideó como una protección ante una posible falta de abastecimiento de crudo importado de otros países productores, pero al no tener en stock productos derivados como pueden ser gasolinas o gasóleos se sigue dependiendo de las empresas refineras.
Los edificios oficiales empiezan a construirse en 1977, pero previamente ya se construyeron las cavernas subterráneas para el almacenamiento del crudo.

El SPR del Golfo de México tiene capacidad, en total, para más de 700 millones de barriles y el petróleo almacenado procede principalmente de México y el Mar del Norte.
Cuesta al gobierno de los Estados Unidos unos 21 millones de dólares al año y genera 1150 puestos de trabajo.

Hablando de datos técnicos, es preciso decir que, a tales profundidades, el gradiente geotérmico
es del orden de 123 ºF (50,5 ºC) en el fondo de las cavernas y 120 ºF (49 ºC) en su parte superior, por lo que la diferencia de temperaturas favorece la circulación del crudo dentro de la caverna (por convección). Esto hace que el crudo esté mezclándose continuamente y que conserve (o por lo menos no pierda) sus propiedades iniciales (las que tenía cuando fue almacenado).

En total, el conjunto del SPR cuenta con 62 cavernas cilíndricas, excavadas como ya se ha dicho por la disolución del macizo salino.
Un dato importante es que por cada barril de crudo que está almacenado se necesitaron 7 barriles de agua dulce para crear el volumen que lo contiene.

Las ventajas de haberlo construido en un macizo salino son: primera (y más importante), que es más barato que almacenarlo en depósitos metálicos; segunda, medioambientalmente hablando es más seguro un almacenamiento de este tipo, ya que a grandes profundidades (grandes presiones) la sal se comporta como una roca de gran dureza y las posibles fracturas en las paredes de la caverna se cerrarían instantáneamente.

Os estaréis preguntando cómo, una vez almacenado, se saca el crudo de su depósito. Es bastante sencillo: mediante la inyección de agua.
Al ser el crudo menos denso que el agua, éste flota sobre ella y así se saca a la superficie.
Una vez que se ha sacado el crudo se conduce a la refinería correspondiente a través de oleoductos convencionales.

En Bryan Mound, almacenar 1 barril durante un año cuesta solo 20,5 centavos (de dólar).
Para evitar robos de crudo se controlan las presiones de los depósitos a lo largo del día y se tiene una relación de quién y cómo está perforando en las inmediaciones del almacén. Un tercio de los 120 trabajadores de Bryan Mound pertenecen a la seguridad del complejo.

Uno de los inconvenientes de un almacén tan centralizado es que todo el acopio de crudo se encuentra en la misma zona geográfica. A esto hay que sumarle que el Golfo de México es una zona vulnerable meteorológicamente hablando, ya que es una zona de huracanes.
También hay que tener en cuenta que la mayoría de la extracción de petróleo en Estados Unidos también se hace en el Golfo de México por lo que, en caso de huracán se pueden ver afectados tanto el acopio como la extracción del crudo nacional.

Extrayendo a pleno rendimiento, solo es posible proveer a los refineros de 4,4 millones de barriles al día, lo que supone un tercio del total de crudo que Estados Unidos importa cada día.

Como ya habréis supuesto, una infraestructura de este tipo tiene grandes connotaciones políticas. Un ejemplo de esto puede ser lo siguiente: después del 11 de septiembre el presidente Bush ordenó el almacenamiento de 100000 barriles extra al día para estar prevenidos frente a un posible ataque terrorista a los productores norteamericanos.
Después del huracán Katrina, en 2005, el Consejo de Ministros español ordenó la movilización del 2% de las reservas de crudo españolas como ayuda a Estados Unidos para garantizar el suministro de petróleo.

Pero un stock tan grande de un producto también tiene repercusiones en los mercados financieros: algunos economistas piensan que, al contrario de aportar tranquilidad al mercado, el almacenamiento de crudo produce un incremento en el precio del petróleo del 25%.
Un ejemplo de esto es que, en enero de 2004 Goldman Sachs atribuyó un encarecimiento de 2 dólares en el precio del petróleo al SPR y otros 2,25 dólares al hecho de que otros países imitasen un SPR.
También aquí hay visiones contradictorias (cómo no en economía): otros analistas discrepan, argumentando que la demanda global es de 77 millones de barriles al día, lo que implica que la cantidad almacenada en el SPR es solo de un 0,01% de dicha demanda al día, suponiendo un incremento en el coste de un galón (4 litros) de gasolina de 1 centavo o menos.

¿Tenemos algo parecido a un SPR en Europa y, más concretamente, en España?

Si, en Europa existe una Directiva (68/414/CEE, del 20 de diciembre de 1968) que dice que todos los países miembros de la CEE deben tener reservas de petróleo dentro del territorio de la Unión Europea para, al menos, 90 días de consumo interno de ese país.

En España, la SPR es de 120 millones de barriles.


Para saber más:
Otra información está sacada del libro Oil on the Brain, de Lisa Margonelli. Diría que de obligada lectura para alguien que quiera dedicarse al mundo del petróleo o que simplemente tenga curiosidad por saber de dónde viene la gasolina con la que llena el depósito de su coche.


Off topic:

El pasado 10 de agosto este blog cumplió tres años, solo me queda agradecer a todos los lectores que han hecho esto posible el haber estado ahí durante tres años.

Y en otro orden de prioridades (es decir, ninguno): estoy en Twitter (muy a mi pesar).

miércoles, 20 de mayo de 2009

Fracciones ligeras derivadas del petróleo: las gasolinas


Las gasolinas son lo productos acabados más ligeros, que no son gases, obtenidos del crudo de petróleo. Básicamente se utilizan en motores de combustión interna OTTO - cuatro fases: admisión, compresión, expansión y escape -.

Los hidrocarburos propicios en la composición de la gasolina son los que tienen un punto de ebullición menor a 200ºC, y dependiendo del tipo de hidrocarburos, la relación de compresión será una u otra.

Hidrocarburos presentes en las gasolinas:

Se pueden encontrar hidrocarburos desde 4 átomos de carbono, hasta 12 átomos de carbono en una mezcla muy compleja.
Ninguna gasolina es idéntica a otra, aunque todas deben cumplir una serie de requisitos analíticos y especificaciones técnicas para que todas tengan un comportamiento similar en los motores.
El 75% de los componentes de las gasolinas no están presentes en el crudo como tales, sino que se producen en las refierías.

Los hidrocarburos ideales en cuanto al índice de octano son los aromáticos y olefínicos, pero son problematicos - tóxicos y forman gomas -.

La relación de compresión está relacionada con el índice de octano, a mayor índice de octano mejor comportamiento de la gasolina en el motor.
Si se utilizan gasolinas no adecuadas se produce el fenómeno de la detonación, que consiste en que los hidrocarburos más volátiles se inflaman antes de que la bujía genere la chispa. La detonación genera puntos calientes en el motor, variaciones de presión, martilleos... en definitiva, producen el deterioro del motor.

Índice de octano:

El índice de octano es la principal propiedad de caracterización de las gasolinas.
Es un índice arbitrario que se basa en dos parámetros: el n-heptano y el iso-octano (2-2-4 trimetilpentano).

El n-heptano recibe un índice 0, ya que tiene muy mal comportamiento en los motores de combustión; mientras que el iso-octano recibe un índice 100 porque tiene muy buen comportamiento en motores de combustión interna.

No se debe confundir el índice de octano con la composición de la gasolina, ya que una gasolina de índice de octano 98 no tiene por qué estar compuesta solamente por un 98% de iso-octano y un 2% de n-heptano, sino que el índice de octano lo que indica es que esa gasolina se comporta de manera similar a una mezcla que contenga 98% de iso-octano y 2% de n-heptano.

El índice de octano se mejora con aditivos, que en el pasado eran compuestos orgánicos de plomo, pero que en la actualidad son compuestos oxigenados procedentes de la biomasa.

En los ensayos del índice de octano se manejan dos índices distintos:
  • RON: Research Octane Number
  • MON: Motor Octane Number
La diferencia entre los dos se encuentra en la manera de realizar el ensayo.

El ensayo consiste en realizar pruebas en un motor monocilíndrico de compresión variable - con una membrana en la culata que permite observar la compresión y ampliarla -.

En el ensayo RON las condiciones son menos severas y equivaldrían al comportamiento del motor en un régimen de ciudad. La velocidad que alcanza el motor en este ensayo son 600 rpm y, por tanto, la medida del índice de octano saldrá ligeramente mayor al otro ensayo - RON entre 90 y 99 -.

En el ensayo MON las condiciones son severas y se asemejaría al comportamiento del motor en un régimen de carretera. La velocidad a la que se hace este ensayo es a 900 rpm - 300 rpm más que en el RON - y el MON tendría unos valores entre 85 y 95.

La diferencia entre el RON y el MON se denomina sensibilidad, y en algunos países es el parámetro utilizado para la clasificación y comercialización de las gasolinas.

Se debe tener en cuenta que la gasolina tiene que cumplir unos requisitos mínimos, que son que tiene que ser lo suficientemente versátil para arrancar tanto en frío en invierno, como en caliente en verano, es decir, que debe tener los suficientes hidrocarburos volátiles - suficiente presión de vapor - como para arrancar (con un mínimo de seguridad) en cualquier condición.
Para aumentar la presión de vapor de las gasolinas se suelen añadir compuestos como el n-butano o el isobutano.

Aditivos oxigenados de las gasolinas:

Los compuestos oxigenados que se añaden a las gasolinas pueden ser alcoholes o éteres, pero con un límite del 2,7% en masa del total de la composición de la gasolina.
Los compuestos oxigenados mejoran el índice de octano de la mezcla y han sustituido al PTE - plomo tetraetilo, Pb(C2H5)4 - de las gasolinas con plomo.
Los alcoholes son los menos utilizados porque dan cierta polaridad a la mezcla.
Los éteres son aquellos procedentes de la eterificación de la biomasa: ETBE y MTBE.
Se añaden estos compuestos porque tienen una menor presión de vapor que la gasolina y un índice de octano mayor por separado que la mezcla.
Hay un problema respecto a la adición de compuestos oxigenados, y es que el oxígeno resta rendimiento energético desde el punto de vista termodinámico, ya que no produce energía en la combustión.

Aditivos:

Los aditivos son compuestos químicos que se añaden en pequeñas concentraciones para modificar alguna de las propiedades de los carburantes.
Los aditivos de las gasolinas son:
  • Compuestos antidetonantes: para mejorar el índice de octano
  • Barredores: eliminan los productos de combustión del motor
  • Modificadores de los depósitos de la cámara de combustión: suprimen el asolvamiento y la ignición en la superficie de las bujías
  • Antioxidantes: dan estabilidad en el almacenamiento de las gasolinas
  • Desactivadores de metales: dan estabilidad adicional
  • Agentes antiherrumbre: evitan la herrumbre en las superficies en contacto con la gasolina
  • Agentes anticongelantes: evitan la congelación dentro del motor
  • Detergentes: mantienen limpio el sistema de inyección o el carburador
  • Lubricantes de la cabeza de los cilindros: lubrican los cilindros y evitan la formación de depósitos en la admisión
  • Colorantes: identifican a los fabricantes y los tipos de gasolinas
Imagen: arbyreed en Flickr bajo licencia Creative Commons.