Energía y Ambiente San Luis 23 y 24 de Junio de 2009 Ing. Fernando J. Chenlo fchenlo@fibertel.com.ar

COMBUSTIBLES FOSILES (Petróleo, Gas Natural y Carbón)

Petróleo

Industria del Petróleo Upstream Exploración Explotación o Producción Transporte de petróleo y gas Almacenamiento de petróleo Downstream Refinación Separación Transporte y comercialización de derivados

Existencia de yacimientos Cuenca sedimentaria Roca generadora Migración (Mucho tiempo) Reservorio Trampa (estratigráfica o estructural)

Propiedades de los reservorios Porosidad (% de espacios vacíos o poros) Permeabilidad (facilidad del fluido de moverse a través de reservorios) Saturación de hidrocarburos (% del volumen del poro ocupado por petróleo o gas)

Exploración Mapeo topográfico Aeromagnetometría y gravimetría desde aviones Geoquímica de superficie Sísmica . 2D (45% de índice de éxitos) . 3D a partir de la década del 70 (85% índice de éxitos. Proporciona más información)

Prospección sísmica Ondas mecánicas Se registra tiempo de viaje y amplitud de la onda. Los cambios registrados proporcionan un mapa del subsuelo.

Prospección sísmica

Prospección sísmica

EXPLOTACION Perforación Pozos Extracción Exploratoria Avanzada o para delimitación Desarrollo o explotación Pozos Verticales o dirigidos En tierra (on shore) o en el mar (off shore) Extracción Extracción por bombeo Por surgencia (3 %)

Instalaciones de superficie Plantas de tratamiento (gas y petróleo) Líneas de conducción Calentadores Separadores Tanques Baterías Plantas de tratamiento (gas y petróleo) Plantas de inyección

PROCESO DEL PETROLEO EXTRACCION: de un pozo junto con agua de producción y probablemente gas TRATAMIENTO PRIMARIO: se lo separa del gas y del agua de producción TRATAMIENTO SECUNDARIO: se le extraen las sales (“lavado”) y el agua (“secado”) hasta llevarlo a especificación

EXTRACCION

PROCESO DEL GAS EXTRACCION: de un pozo junto con agua de producción y probablemente petróleo y/o condensados TRATAMIENTO PRIMARIO: se lo separa de los líquidos TRATAMIENTO SECUNDARIO: se le extraen otros gases (CO2, SH2)

Ducto Es una parte de un sistema de transporte que consiste en una tubería, generalmente metálica, y sus principales componentes, incluyendo las válvulas de aislamiento. gasoducto oleoducto poliducto Cuidados especiales en cruce ríos, fondo del mar, cruce de manglares y áreas protegidas

Instalaciones accesorias a ductos Estaciones de bombeo Plantas de compresión Lanzaderas de scrapper (chanchos) Plantas de almacenaje

PLANTAS DE ALMACENAMIENTO PLAYA DE TANQUES DUCTOS DE INTERCONEXION MONOBOYAS

TRANSPORTE DE HIDROCARBUROS CAMION TREN DUCTO BARCO

TRANSPORTE

INDUSTRIALIZACION DE PETROLEO Destilería / refinería Distintos procesos hasta obtener derivados (nafta, gasoil, JP1, etc) Materia prima para industria petroquímica

PRINCIPALES CORRIENTES DE RESIDUOS LODOS DE PERFORACION FONDOS DE TANQUES AGUA DE PRODUCCION

LODOS DE PERFORACION Se utilizan durante la perforación para: Transportar a la superficie el material cortado por el trépano Formar un revoque que impida el derrumbe de las paredes del pozo Contener las presiones que pudieran haber en las napas

TIPO de LODOS DE PERFORACION base agua dulce base agua salada base hidrocarburos base hidrocarburos sintéticos

LODOS DE PERFORACION Separación de Fases (método físico) Tratamiento – Disposicion Tapado / Enterramiento in situ Acondicionamiento en caminos Land farming / Aireación extendida Estabilización / Solidificación Desorción / Incineración Inyección

AGUA DE PRODUCCION Acompaña a la producción de petróleo y gas Dependiendo del tipo de petróleo, el porcentaje puede ser alto (hasta 98 % por ejemplo) Puede contener sales (en alta concentración), algunos metales e hidrocarburos.

DISPOSICION DE AGUA de PRODUCCION INYECCIÓN SOMERA INYECCION PROFUNDA (a formación productiva para recuperación secundaria) EVAPORACIÓN - INFILTRACION VERTIDO AL MAR

FONDOS DE TANQUES Se forman por la decantación en la base de los tanques Pueden contener arena, hidrocarburos pesados, agua, sales Se producen periódicamente luego de la limpieza del tanque

Pozo de Petróleo

FONDOS DE TANQUES Acondicionamiento en caminos o playas de maniobras

Hitos históricos de los hidrocarburos La Biblia menciona en varios pasajes, el alquitrán para impermeabilizar el Arca de Noé (Genésis), o la pez la cuna de Moisés. Se han encontrado lámparas de aceite de 20.000 años. Los griegos atacan a sus enemigos con el fuego griego, en el s.VI a.C, bolas hechas con azufre, pez, tela y madera. Hace 7.000 años los sumerios en el Golfo Pérsico utilizaban el betún que surgía del suelo. En China, Confucio habla del aceite de piedra y 2.000 a.C. Se perforan los primeros pozos, usando cañas de bambú. Nabucodonosor pavimentó las calles de Babilonia con petróleo.

En 1905 se perfora el primer pozo offshore en la costa de Texas. En Latinoámerica los aztecas en México y los incas, en Perú utilizaban derivados del petróleo antes de la conquista. En Argentina en el siglo XVIII se utilizaban los betunes mendocinos para calafateo de buques. En USA, en1859 el Cnel. Drake en Pennsylvania descubre y comienza la explotación del primer pozo de la era moderna. En 1865 se crea la Compañía Jujeña de Kerosene y en 1886 la Cía. Mendocina de Petróleo. En 1905 se perfora el primer pozo offshore en la costa de Texas. En 1922, en Argentina se crea Y.P.F., primera empresa estatal petrolera de Latinoamérica. En 1960, Venezuela, Arabia Saudita, Irán, Irak y Kuwait forman en Bagdad, la OPEP.

Ciclos de reemplazo de las fuentes de energía Porcentaje de fuentes de energía 1850 1900 1950 2000 100 % 80 % 60 % 40 % 20 % Renovables tradicionales Carbón Petróleo Gas Hidro Nuclear Ciclos de reemplazo de las fuentes de energía

Composición Gas Natural CH4 (90%) C2H6 C3H8 C4H10 CO2 N2 H2S C1 y 2…gas natural C3 y 4….gas (GLP, garrafas) C5 a 11...líquido (naftas) C12…….líquido (kerosene) C14…….líquido (aceites lubricantes) Cn………sólido (asfalto, parafinas)

Gas Natural

Gas Natural Comienzos En 1821 se encontró gas natural en Pensilvania al realizar una perforación a escasa profundidad, en cantidades suficientes como para iluminar. “Fredonia Gas Light & Water Works” se estableció en 1858 la primer corporación mundial de gas natural. Nueva York - William Aron Hart proveyó gas a vecinos del lugar usando cañerías de plomo. Se consolidó la actividad en 1873 con la construcción de cañerías de hierro fundido.

Gas Natural Principales Características Se puede comprimir Tiene alto poder calorífico Es posible convertirlo a líquido No produce hollín Se puede distribuirse a la presión deseada Es distribuible por cañerías Permite el uso vehicular Se puede transportar licuado

Gas Natural Acondicionamiento Captación Transporte Distribución

Gas Natural Captación Entrampamiento Porosidad

Gas Natural Captación La tecnología de utilización del gas varía según el gas sea encontrado solo o asociado al petróleo. También varía según la composición molar.

Gas Natural Captación Profundidad Propulsión Inversión Declinación Presión

Gas Natural Acondicionamiento (Tratamiento)

Gas Natural Acondicionamiento (Tratamiento) Impurezas Agua No más de 3 mg de SH2 por m3 de GN No más de 15 mg de azufre por m3 de GN No más de 2% de CO2 No más de 4 % de inertes (CO2 + N2 ) No más de 65 mg de vapor de agua por m3 de GN Poder Calorífico Superior 10,200 Kcal/ m3 Poder Calorífico Inferior 8,850 Kcal/m3 Impurezas Agua Composición Molar

Variable según la proporción de sus componentes Gas Natural Características del Gas Natural Poder Calorífico Superior Metano  9.000 Kcal/m3 Gas Natural 8.850/10.200 Kcal/m3 Variable según la proporción de sus componentes Etano  15.800 Kcal/m3 Propano  22.400 Kcal/m3 Butano  28.900 Kcal/m3

Gas Natural Composición Molar La composición molar varía según el yacimiento

Gas Natural Composición tipo del gas distribuido en Bs.As.

Gas Natural Acondicionamiento (Tratamiento) Dióxido de Carbono  Corrosión CO2  H2 O  CO3H2  Acido Carbónico CO3H2 + Fe  CO3Fe2 + H2  Carbonato ferroso + Hidrógeno libre Sulfuro de Hidrógeno  Corrosión + Toxicidad SH2 + Fe  SFe + H2  Sulfuro de Hierro + Hidrógeno libre

Gas Natural Transporte

Gas Natural Transporte Gasoductos : 80/100 bar - Acero Revestido Plantas Compresoras Ramales : 10/15/25/40 bar - Acero Revestido Estaciones de Separación y Medición

Planta Compresora Intermedia Estación Reductora de Presión Gas Natural Transporte Mercado Reservas P1 P2 Planta Compresora Intermedia Planta Compresora de Cabecera Estación Reductora de Presión

Transporte Gasoductos

Gas Natural Distribución

Gas Natural Distribución Redes de Distribución : 1,5/4 bar - Polietileno Estaciones Reductoras de Presión 1° Etapa Estaciones Reductoras de Presión de Distrito Estaciones aisladas y ligadas Medición y Odorización Usuarios Residenciales : hasta 25 mbar Usuarios Industriales

Gas Natural Producción de Gas Natural Planta de Tratamiento Gasoductos y Ramales Estación de Compresión Almacenamientos Estaciones Reductoras de Presión Redes de Distribución Usuarios Firmes e Interrumpibles Usinas de Energía Eléctrica GNC Vehicular Terminales Marítimas de GLP y LNG Transporte Caminero y Ferroviario Plantas satélite de GNC por redes Planta Base de LNG y Propano-Aire Peak Shaving con LNG y Propano-Aire Planta Satélite de LNG

Usos del petróleo y el gas El petróleo es el commodity de mayor comercio en el mundo. La comercialización del Gas Natural como combustible se está expandiendo desde que se ha resuelto el problema de su transporte. Además de su uso como combustible, la mayoría de los objetos que nos rodean derivan del petróleo o del gas.

Usos del petróleo y el gas Petroquímica, aproximadamente el 5%: Polietileno, polipropileno, PVC, acrílicos, colorantes, adhesivos, nylon, poliéster Fármacos y cosméticos Fertilizantes, herbicidas y pesticidas Lubricantes y asfaltos Como combustibles, 95 %: Moto naftas, gas oil, fuel oil, LPG, GNL.

Combustibles Los derivados del petróleo y el gas contribuyen con aproximadamente el 60 % de la energía utilizada mundialmente en transporte, industria y residencias. El tercer combustible fósil: el carbón y otras fuentes de energía satisfacen el resto del consumo energético mundial.

Ciclos Históricos de Consumo de las Fuentes de Energía

Consumo de Energía en el mundo Proyección para el 2015

Carbón

¿Qué es el Carbón? El carbón son los restos alterados de la vegetación prehistórica que se acumularon originalmente en pantanos y ciénagas.

¿Qué es el Carbón? DEFINICION El carbón es un combustible fósil. Es una roca Sedimentaria, de origen orgánico y combustible, compuesta principalmente por carbono, hidrógeno y oxígeno. Se formó a partir de la vegetación, que se ha ido consolidando entre otros estratos de roca y se ha alterado por los efectos combinados de la presión y el calor a lo largo de millones de años para acabar formando las vetas de carbón.

¿Qué es el Carbón?

CLASIFICACION ASTM DE CARBONES CLASE GRUPO PODER CALORIFICO Kcal./kg CARACT. AGLUTINANTES I. ANTRACITA No aglutinantes II. CARBONES BITUMINOSOS Bajo volátiles Medio volát. Alto volát. A Alto volát. B Alto volát. - ≥ 7.780 7.230 a 7.780 6.400 a 7.230 5.840 a 6.400 Comúnmente aglutinantes Aglutinantes III. CARBONES SUB-BITUMINOSOS Sub-bitum. A Sub-bitum. B Sub-bitum. C 5.280 a 5.840 4.500 a 5.280 IV. LIGNITOS Lignito A Lignito B 3.500 a 4.600 < 3.500

YACIMIENTOS DE CARBONES Y LIGNITOS EN ARGENTINA

PRINCIPALES TIPOS DE CARBON EN ARGENTINA TIPO DE CARBON YACIMIENTOS RESERVAS MILLONES de t BITUMINOSO MEDIO Volátil RIO TAMBILLOS (La Rioja) SANTA MAXIMA -(Mendoza) BURGOS (Neuquen) 0,7 BITUMINOSO ALTO Volátil B RICHARD (SanJuan) J.NEWBERY (Neuquén) PICO QUEMADO (R.Negro) LEPÁ (Chubut) 3,1 SUB-BITUMINOSO A a Alto volátil C RIO TURBIO (Santa Cruz) 580 SUB-BITUMINOSO AC INDIO (Santa Cruz) SANTA ANA (Chubut) CABO CURIOSO (S. Cruz) 0,9 LIGNITOS RIO COYLE (Santa Cruz) CURSO MEDIO RIO SANTA CRUZ (Santa Cruz) 5.000 2.350

Extracción de Carbón Se extrae mediante dos métodos: En superficie o a cielo abierto Mediante extracción subterránea o “de profundidad”

Extracción de Carbón Extracción Subterránea Extracción mediante pilares Extracción por tajos largos

Extracción de Carbón Extracción mediante pilares Los depósitos de carbón se extraen cortando una red de “salas "en la veta de carbón y dejando pilares de carbón para que sujete el techo de la mina.

Extracción de Carbón Extracción mediante pilares Estos pilares pueden contener hasta el 40% del total de carbón de la veta, aunque este se consigue extraer en una etapa posterior (“trabajo explotado en retirada”).

Extracción de Carbón Extracción por tajos largos Supone la extracción completa del carbón de una sección de la veta utilizando rafadores-cargadores mecánicas.

Extracción de Carbón Extracción por tajos largos La extracción por tajos largos supone la extracción completa del carbón de una sección de la veta o “cara” utilizando rafadoras-cargadoras mecánicas. Fotografía cedida por cortesía de Joy Mining Machinery

Extracción de Carbón Comparación La principal ventaja del primer método es el permitir el inicio de la producción de carbón de forma mas rápida, utilizando maquinas móviles con costos inferiores a 5 millones de dólares contra 50.

Extracción de Carbón En superficie o a cielo abierto Solo resulta rentable cuando la veta de carbón esta cerca de la superficie. Se puede recuperar mayor producción que la subterránea, ya que se trabaja en todas las vetas, logrando recuperar hasta el 90%.

Extracción de Carbón a cielo abierto Las explotaciones a cielo abierto grandes pueden cubrir una zona de muchos km2 y utilizan maquinaría muy grandes, incluyendo dragas excavadoras (imagen). Fotografía cedida por cortesía de Anglo Coal.

Extracción de Carbón Triturado Lavado Remoción de impurezas. En superficie o a cielo abierto Triturado Lavado Remoción de impurezas.

Extracción de Carbón Extracción mediante pilares Rio Turbio

Extracción de Carbón Extracción mediante pilares Rio Turbio

Mercado Global de Carbón El carbón es una industria global, con explotaciones mineras en mas de 50 países y utilizado en mas de 70.

Usos del Carbón Tiene muchos usos importantes en el mundo. Los más importantes son la producción de electricidad, la producción de acero, la fabricación de cemento y otros procesos industriales, así como combustibles líquidos.

Transporte del Carbón La minimización del riesgo de corte de nuestros suministros de energía es cada vez más importante. Las rutas de suministro de carbón no necesitan ser protegidas con grandes gastos.

Usos del Carbón Principales flujos comerciales inter-regionales del carbón, 2002-2030 (Mt)

Extracción de Carbón Licuefacción del carbón En varios países se convierte en combustible líquido. Este combustible liquido puede refinarse para producir combustibles para el transporte y otros derivados del petróleo.

Extracción de Carbón El Carbón y el Ambiente La explotación (especialmente a cielo abierto) requiere la conversión de grandes zonas de suelo. La explotación subterránea puede provocar el hundimiento del suelo.

Extracción de Carbón El Carbón y el Ambiente El drenaje de ácidos de la mina, es agua rica en materiales formados a partir de la reacción química producida entre el agua y la roca de carbón (conteniendo azufre).

Extracción de Carbón El Carbón y el Ambiente Durante las operaciones de extracción (voladuras), el impacto del aire y ruido puede minimizarse mediante modernas tecnologías de extracción y equipos especializados.

El Carbón y el Ambiente La mina de Moura fue la primera operación en Australia con el objetivo de establecer un negocio de metano junto a la explotación minera. El proyecto tiene el potencial para lograr un ahorro de emisiones global de GEI equivalente a 2,8 millones de toneladas de CO2 anuales.

Extracción de Carbón El Carbón y el Ambiente La explotación del carbón es siempre de carácter transitoria, por lo que resulta vital la rehabilitación del terreno finalizada la extracción.

Combustible Nuclear

Ciclo Combustible Nuclear

Combustible Nuclear San Rafael, Mendoza

Recursos de Uranio Explotables - 2005 Combustible Nuclear Recursos de Uranio Explotables - 2005 MINA

Combustible Nuclear Lixiviación en Pileta

Combustible Nuclear Lixiviación en Pila

Combustible Nuclear Lixiviación in situ

VIÑATEROS EN EL ÁREA DE LA MINA DE URANIO EN LODÈVE - FRANCIA

Impactos ambientales vinculados a la producción, transformación, transporte, almacenamiento y consumo de energía

Los impactos pueden ser De efecto local, regional o global Repetitivos o eventuales Accidentales o provocados Provocados por acciones propias o de terceros De efecto prolongado o corto Evitable, mitigable o necesario (en un dado contexto) En obra, operación o abandono

Etapas Producción, fuentes Usos Combustibles fósiles Electricidad Hidráulica Nuclear Alternativas Electricidad Transporte Industria Otros Transporte Almacenamiento Transformación

Combustibles fósiles Los combustibles fósiles, carbón, gas y petróleo, representan casi el 90% de las fuentes energéticas utilizadas actualmente. Producen fuertes impactos ambientales en todas las etapas, desde su exploración y explotación hasta su consumo. Además, son fuentes no renovables con una corta vida útil.

Impactos en la exploración y explotación Combustibles fósiles Impactos en la exploración y explotación uso extensivo del suelo uso del agua emisiones a la atmósfera extracción de sustancias de estratos inferiores interacción con medio biótico impactos sobre la biodiversidad aspectos socioeconómicos

Impactos en el transporte Combustibles fósiles Impactos en el transporte uso extensivo del suelo cruce de cursos de agua (y mar) socioeconómicos efectos sobre flora y fauna derrames impactos sobre la biodiversidad

Impactos en la Industrialización y uso Combustibles fósiles Impactos en la Industrialización y uso emisiones a la atmósfera generación de residuos sólidos y líquidos contaminación de cuerpos de agua contaminación de suelos por tanques y cañerías enterradas uso del suelo

Combustibles fósiles Medidas de mitigación Planes de gestión ambiental durante las etapas de exploración y explotación. Estricto control de las operaciones y adhesión a recomendaciones del EIA Trazas alternativas en el transporte por cañerías Doble contención en recipientes y cañerías Planes de contingencia

Energía eléctrica La generación, transporte, transformación y distribución de la energía eléctrica, produce impactos ambientales adicionales a los provocados por la fuente energética que la genera, sea esta tradicional o alternativa, renovable o no.

Energía eléctrica no tiene masa fácil de transportar sin emisiones dañinas en el lugar de uso puede convertirse con buen rendimiento en otras formas de energía (luz, calor, fuerza, mecánica) dificultad de acumulación directa genera pérdidas significativas por transmisión a distancias

Energía eléctrica Principales impactos según la fuente generación a partir de fósiles emisiones a la atmósfera y a cuerpos de agua generación a partir de energía nuclear radiaciones y residuos radioactivos generación a partir de energía hidráulica modificación ambiental del territorio

Energía eléctrica Transporte: Impactos específicos Emisiones electromagnéticas en líneas de alta tensión Interferencias Uso del suelo Impactos paisajístico Ruidos

Energía eléctrica Transformación Impactos específicos Uso de PCB en transformadores y capacitores de alta tensión

Energía eléctrica Impactos producidos durante la distribución uso de suelo Paisajístico campo magnético asociado a líneas de media y alta tensión uso de PCB en transformadores

Energía eléctrica Medidas de mitigación Acercar las fuentes de producción y los centros de consumo Reemplazo del PCB como fluido dieléctrico Transporte a través de zonas poco pobladas y con bajo uso del suelo

Energía eléctrica Medidas de mitigación Utilización de mejores combustibles Utilización de mejores tecnologías Planes de gestión ambiental durante las etapas de montaje y operación de la central. Estricto control de las operaciones y adhesión a recomendaciones del EIA

Energía eléctrica Medidas de mitigación Tratamiento de los gases de combustión Tratamiento de efluentes Disposición adecuada de residuos Uso Racional de la Energía Uso Eficiente de la Energía

Impactos de la Energía hidroeléctrica Durante la obra Durante la operación

Impactos de la Energía hidroeléctrica cambios paisajísticos uso del suelo y cambios en los niveles del reservorio cambios de flujo del curso de agua y usos alternativos del agua efectos sobre la fauna, especialmente ictícola y la flora circundante efectos en recreación y parques efectos sobre la pesca

Impactos de la Energía hidroeléctrica alteración de la calidad del agua reservas arqueológicas e históricas construcción de caminos impactos vinculados a la distribución eléctrica desplazamiento de viviendas inundación de tierras útiles Cambios climáticos

Medidas de mitigación Canales de conducción ictícola Barreras de protección Respeto de los condicionamientos del EIA Análisis de las condiciones sociales Estudio y monitoreo de las condiciones climáticas Seguimiento estricto del plan de calidad ambiental durante la obra

Energía atómica

Impactos causados por la energía atómica generación de residuos radioactivos pérdidas de radioactividad uso del agua impactos socio - culturales potenciales accidentes radioactivos

Medidas de mitigación Planes de contingencia Redundancia en la seguridad de las operaciones Disposición adecuada de los residuos radioactivos

Impactos causados por las energías alternativas Las fuentes de energía alternativas han sido desarrolladas a escala comercial solamente en algunos países y en forma muy limitada. Algunos de los impactos ambientales por su uso a gran escala, solamente están comenzando a ser estudiados.

Usos de la energía solar Por lo general su uso está limitado al lugar dónde es captada. alumbrado público estaciones de comunicación (TV, radio) escuelas, destacamentos policiales, puestos sanitarios protección catódica de ductos secado de granos y frutos destilación de agua salobre

Impactos causados por la energía fotovoltaica uso extensivo del suelo contaminación en la fabricación del sistema riesgo del personal que realiza mantenimiento disposición final de las celdas utilizadas

Impactos causados por la energía eólica deformación del paisaje sombra impacto en fauna uso de la tierra y competencia con otros usos ruido producido por turbinas interferencia con receptores de radio, TV y radares

MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN Ing. Fernando J. Chenlo fchenlo@fibertel.com.ar