Polisacáridos en la Petroquímica

Esquema estructural de
investigación

Petroquímica

Petroquímica es lo perteneciente o relativo a la
industria que utiliza el petróleo o el gas natural como
materias primas para la obtención de productos
químicos.

Petroquímica es la extracción de cualquier
sustancia química o de combustibles fósiles. Estos
incluyen combustibles fósiles purificados como el metano,
el butano, el propano, la gasolina, el queroseno, el gasoil, el
combustible de aviación, así como pesticidas,
herbicidas, fertilizantes y otros artículos como los
plásticos, el asfalto o las fibras
sintéticas.

La petroquímica es la industria dedicada a
obtener derivados químicos del petróleo y de los
gases asociados. Los productos petroquímicos incluyen
todas las sustancias químicas que de ahí se
derivan. La industria petroquímica moderna data de finales
del siglo XIX. La mayor parte de los productos
petroquímicos se fabrican a partir de un número
relativamente pequeño de hidrocarburos, entre ellos el
metano, el etano, propano, butano y los aromáticos que
derivan del benceno, entre otros.

La petroquímica, por lo tanto, aporta los
conocimientos y mecanismos para la extracción de
sustancias químicas a partir de los combustibles
fósiles. La gasolina, el gasoil, el querosén, el
propano, el metano y el butano son algunos de los combustibles
fósiles que permiten el desarrollo de productos de la
petroquímica.

Esta ciencia también posibilita la
producción de fertilizantes, pesticidas y herbicidas, la
obtención de asfalto y fibras sintéticas y la
fabricación de distintos plásticos. Los guantes,
los borradores y las pinturas, entre muchos otros
artículos de uso cotidiano, forman parte de la
producción petroquímica.

Los procesos para la obtención de los productos
petroquímicos se llevan a cabo en refinerías e
implican cambios físicos y químicos de los
hidrocarburos. El proceso básico, que divide al
petróleo y al gas natural en diversos compuestos
más ligeros, se conoce como cracking (se desdoblan las
moléculas).

La combinación entre los petroquímicos
básicos y distintos insumos químicos permiten
obtener petroquímicos intermedios como las resinas en base
al metanol (utilizadas para la fabricación de gomas,
plásticos, detergentes y lubricantes), los poliuretanos
(empleados en la fabricación de colchones y
plásticos) y los acetaldehidos (que derivan en perfumes,
saborizantes y otros).

La industria petroquímica exige importantes
medidas de seguridad para evitar los daños ambientales ya
que sus procesos son potencialmente contaminantes y de alto
impacto medioambiental.

Petroquímicos de las materias primas
petroquímicas, que a menudo son enviadas a plantas
petroquímicas para su transformación en una
variedad de formas. Los petroquímicos pueden ser
hidrocarburos olefinas o sus precursores, o diversos tipos de
químicos como aromáticos.

Los Petroquímicos tienen una gran variedad de
usos. Por lo general, son utilizados como monómero o las
materias primas para la producción de monómero.
Olefinas como alfa-olefina y dienos se utilizan con frecuencia
como monómeros, aunque también pueden ser
utilizados como precursores para la síntesis de los
monómeros. Los monómeros son entonces polimerizados
de diversas maneras para formar polímero. Materiales de
polímero puede utilizarse como plástico,
elastómero, o fibra sintética, o bien algún
tipo de estos tipos de materiales intermedios . Algunos
polímeros son también utilizados como geles o
lubricantes. Los Petroquímicos se puede utilizar
también como disolventes , o como materia prima para la
producción de disolventes, también se pueden
utilizar como precursores de una gran variedad de sustancias
químicas y productos químicos tales como los
líquidos limpiadores de los vehículos, surfactante
de la limpieza, etc.

Historia
petroquímica

Hemos visto que la petroquímica comenzó en
EUA a principios de los roaring twentie´s, con la
producción de isopropanol. La materia prima era el
propileno contenido en los gases de refinería.

Paulatinamente, la industria petroquímica
posibilitó substituir al carbón por el
petróleo, como punto de partida para la obtención
de productos químicos orgánicos. Hasta entonces, el
carbón, vía gas de síntesis o por
destilación del alquitrán de hulla, había
sido la fuente más empleada. También la
petroquímica fue desplazando a otros procesos, como la
fermentación o la extracción de sustancias
naturales.

Hasta fines de la década de los años 30,
la petroquímica existía sólo en EUA, donde
estaba limitada a la síntesis de algunos compuestos
oxigenados y a la producción de amoníaco a partir
de gas natural. Durante esos años se puso énfasis
en la investigación que más tarde, durante la
segunda Guerra Mundial, posibilitó crear un número
importante de materiales críticos. Se obtuvieron
materiales sintéticos para substituir otros tradicionales
tales como metales, resinas, caucho, fibras naturales, vidrio,
cuero, ceras, aceites secantes y otros productos. Además,
su producción requería de olefinas básicas
en una escala muy superior a la que se podía obtener de
los gases de refinería.

Surgió entonces como respuesta, la
producción de olefinas por cracking térmico,
primero de hidrocarburos livianos existentes en los gases de
refinería, y luego de cortes livianos resultantes de la
destilación primaria del petróleo crudo.

Un fenómeno semejante al expuesto fue el
rápido incremento de la demanda de amoníaco para la
producción de fertilizantes y de ácido
nítrico, insumo estratégico para la
obtención de pólvoras y explosivos. Donde
previamente se utilizaba gas de síntesis, obtenido a
partir del carbón, el gran crecimiento en la demanda de
amoníaco hizo necesario recurrir a otra fuente – el
steam reforming de metano – para obtener el
hidrógeno necesario.

Otro acontecimiento importante, fue la aparición
del reforming catalítico de nafta virgen, asociado con la
posterior extracción de aromáticos. Poco tiempo
después, se desarrolló el proceso de
hidrodealquilación (HDA), que permitió ajustar la
producción de benceno y tolueno a las necesidades del
mercado.

Durante las décadas de los años 40 y 50,
la petroquímica se desarrolló en Europa y en la
siguiente llegó a Japón. En ambas regiones, su
expansión se basó en el procesamiento de cortes
líquidos, básicamente naftas. La industria
petroquímica se liberaba de la necesidad de estar
próxima a las fuentes de gas natural o gases de
refinería, ya que las naftas eran insumos mucho más
accesibles.

Ese hecho dio origen a las denominadas refinerías
petroquímicas, que permitieron a los países de
Europa occidental y, particularmente a Japón –
país sin hidrocarburos – no sólo desarrollar
sus importantes mercados internos de productos finales y
derivados, sino también competir con éxito en los
mercados mundiales.

Figura 1: Generación de
principales productos químicos

Polisacáridos

Los polisacáridos son moléculas, como su
nombre lo indica, formadas por la unión de muchas
moléculas de monosacáridos entre sí. Hay dos
tipos de polisacáridos. El primero comprende
moléculas formadas por un único tipo de
monosacárido, homopolisacáridos, de los cuales, ya
sean de origen animal o vegetal, algunos desempeñan
funciones de reserva energética (glucógeno,
almidón), mientras otros desempeñan funciones
estructurales (celulosa, quitina).

Historia Polisacáridos

Los polisacáridos se encuentran en la
mayoría de alimentos que contienen hidratos de carbono, el
uso y consumo de estos alimentos son una fuente de energía
que ha estado en la dieta de muchas civilizaciones desde tiempos
inmemorables. El pan es un alimento básico en la mesa de
muchas familias, de igual manera el arroz, almidones y
tubérculos son consumidos e manera sobre moderada en
muchas naciones.

El estudio de los polisacáridos comenzó en
el siglo 20, con se formuló la clasificación de
plantas y vegetales; la agrupación de plantas según
su beneficios fue también una manera de consideras la
existencia de polisacáridos en los alimentos.

Los polisacáridos pueden cumplir dos funciones en
el medio biológico: la de reserva energética o la
estructural. En este sentido, el tipo anomérico de enlace
suele ser decisivo. Mientras que los polisacáridos con
azúcares unidos en a- suelen ser reserva
energética, los formados por enlaces de tipo b-
suelen cumplir funciones estructurales. Esta diferencia la vemos
claramente en los glucanos, es decir, los polisacáridos
compuestos por unidades de glucosa. En general, los
polisacáridos se denominan con el nombre radical del
monosacárido o monosacáridos constituyentes seguido
del sufijo -ano: glucanos, galactanos, mananos,
arabinogalactanos, etc.

Estrategias de
uso

Los polisacáridos tienen mucha importancia en
varias etapas del proceso de extracción producción,
transporte y procesamiento de crudo, además, que se usan
en la recuperación mejorada de crudos en mezclas para el
arrastre de crudo y como geles para control, debido a su
compatibilidad con varios insumos utilizados industrialmente como
metales acidos, sales reductoras, solvente, enzimas

Obtención de productos a partir de
polisacáridos

• Goma Guar

Es un polisacárido que tiene una cadena recta de
D-mannopyranose unidos por B-(1-4) juntas por bifurcaciones
laterales de unidades solas de D-galactopyranose y unida las
otras unidades de manosa por juntas de (1 – menor a
6).

La goma guar contiene 80% galactomannan, 12% agua, 5%
proteína, 2% residuo insoluble en acido o fibra cruda,
0.7% ceniza, 0.7% grasa, un rastro de metales pesados, cero
arsénico y cero plomo, aproximadamente.

La goma guar de encuentra en las semillas de la planta
leguminosa bianual cyamopsis tretragonalobus y psolaroides. Las
semillas están contenidas en vainas de 2.5 a 5 centimetros
de longitud. Se las encuentra en pakistan y la India.

La goma guar es un polímero no ionico compatible
con la mayoría de otros hidrocolides vegetales como:
tragacanto, karaya, arábiga, agar, alginatos,
carragenatos, etc. Tambien es compatible con casi todos los
almidones quimicaamente modificados, almidon crudo, celulosa
modificada, polímeros sintéticos, proteínas
solubles en agua, algunas sales multivalentes y solventes
miscubles en agua alteran la hidratación y la viscosidad
de soluciones de goma Guar y producen geles.

• Formación de gel

El ion del borato actúa como un agente de
vinculación cruzada con Goma Guar hidratada formando geles
de estructuras cohesivas. La formación y fuerza de estos
geles dependen del pH, temperatura y concentraciones de los
reactivos.

La transformación de solución en gel es
reversible ajustando el pH debajo de 7 o calentando. La nueva
solución tendrá la misma viscosidad como la
solución original.

• Preservantes

Las soluciones de Goma Guar como la de otros
hidrocoloides vegetales están sujetas al ataque
bacteriano. Una mezcla de 0,15% metil- y 0,02% propil-
parahidroxi-benzoato puede usarse para conservar las soluciones
de goma Guar. Para las aplicaciones en alimentos, se recomienda
especialmente benzoato de sodio y ácido cítrico. El
ácido sórbico y/o Sorbato de Potasio también
se usa como preservativo para Goma Guar en quesos
procesados.

Usos de productos a
partir de polisacáridos

La goma Guar se usa principalmente para espesar
soluciones acuosas y para controlar la movilidad de materiales
dispersados o disueltos.

• Alimentos lácteos

La característica de Goma Guar como fijador de
agua la hace ideal como agente de hidratación
rápida en la formación de soluciones coloidales
viscosas. Es versátil como espesante o modificador de
viscosidad. La Goma Guar se usa en los estabilizadores de helado,
sobre todo a temperatura alta, en procesos de tiempo corto
dónde las condiciones requieren 80° C durante 20 a 30
segundos. Goma Guar también se usa en la
estabilización de chupa-chupas y sorbetes. Se usa en una
variedad de productos de queso suaves, en quesos crema procesados
y pasteurizados y en la producción para aumentar el
rendimiento de sólidos de la cuajada. Produce cuajadas
suaves, compactas, de textura excelente. Los quesos cremosos se
producen mezclando 1 a 2% Goma Guar con los otros ingredientes
del queso, fundiendo, y después enfriando la mezcla
homogénea.

• Productos de panadería

Goma Guar, cuando es agregada a diferentes tipos de
masas durante el amasado, aumenta el rendimiento, da mayor
elasticidad, y produce una textura más suave, vida de
estante más larga y mejores propiedades de manejo. En
pasteles y masas de bizcocho, goma Guar produce un producto
más suave que se saca fácilmente de los moldes y se
rebana fácilmente sin desmenuzar.

• Carne

Goma Guar actúa como un aglutinante y lubricante
en la fabricación de una variedad de productos de carne
como salchichas, productos de carne llenados y comida animal
enlatada. Goma Guar disminuye la pérdida de peso durante
el almacenamiento.

• Bebidas

Goma Guar es útil espesando diferentes bebidas de
fruta y bebidas dietéticas sin azúcar. Goma Guar
más carragenato se usa para estabilizar jarabes de
chocolate y mezclas de chocolate en polvo. Néctares de
frutas que consisten de puré de fruta, jugo de fruta,
azúcar, ácido ascórbico y ácido
cítrico obtienen una textura buena y una viscosidad
estable mediante la adición de 0,2 a 0,8% goma
Guar.

• Aderezos y salsas

La propiedad para espesar de Goma Guar se usa para
mantener la estabilidad y apariencia de aderezos, salsas de
encurtidos, aderezos condimentados y salsas de barbacoa. Goma
Guar es compatible con las emulsiones muy agrias y eficaces a
porcentajes de 0,2 a 0,8% del peso total.

• Productos farmacéuticos y
  Cosméticos

Goma Guar se usa como un depresor del apetito y como
desintegrador y agente aglutinador en tabletas comprimidas.
También se usa para espesar diferentes cosméticos
como lociones y cremas.

• Industria del papel

Uno de los mayores usos de la Goma Guar en este segmento
donde se le utiliza como agente retenedor de humedad en los
procesos de manufactura de papel confiriéndoles
características especiales, se usa también como
corrector de irregularidades en las prensas y
calandras.

• Industria minera

Goma Guar su usa como floculante en el proceso de
separación de líquidos de sólidos por medio
de filtración, sedimentación y
clarificación. Goma Guar acelera la sedimentación
de lodos suspendidos y facilita su remoción.
También se usa como depresor de talco en operaciones de
minería.

• Industria del tabaco

Goma Guar se usa como aglutinante de tabaco fragmentado
en la producción de hojas del tabaco reconstituidas. Estas
hojas flexibles, con la fuerza tensil y espesor de una hoja de
tabaco, retienen las características de sabor y aroma del
tabaco y se mezclan con hojas de tabaco. Las hojas son formadas
pasando una mezcla húmeda de Goma Guar, el humectante, y
el polvo de tabaco entre rodillos de acero que giran a
velocidades periféricas diferentes permitiendo la
reincorporación de partículas que originalmente no
podían ser utilizadas.

• Industria textil

Los derivados de Goma Guar se usan en los procesos de
impresión por rodillo o de silk screen, así como en
agentes de acabados.

Estos derivados también se usan como espesativos
de pastas de impresión.

• Explosivos

Como agente impermeabilizante, la goma Guar se ha usado
para producir un explosivo de nitrato de amonio resistente al
agua.

• Tratamiento de agua

La Goma Guar es aprobada por el Servicio de Salud
Pública americano para su uso en el tratamiento de agua
potable, junto con otros coagulantes como alumbre (potasio de
sulfato aluminio) hierro (III) sulfato, y cal (óxido de
calcio). Goma Guar aumenta el tamaño de los
flóculos formados por el coagulante inicialmente,
incrementando la sedimentación de impurezas
sólidas, reduciendo el paso de sólidos a los
filtros y el tiempo entre retro-lavados. En aguas industriales,
goma Guar forma flóculos con arcilla, sílice,
carbonatos e hidróxidos cuando es usado solo o junto con
coagulantes inorgánicos.

• Perforación petrolera

La goma Guar se usa a menudo para controlar el flujo de
agua y como un coloide protector en lodos de perforación
de pozos petroleros. También se usa en la fractura de
ácidos para aumentar el flujo de
petróleo.

Aplicación de los
polímeros en la industria petrolera

Polímeros en
solución

Las soluciones de polímeros son mezclas liquidas
de largas cadenas de polímeros y pequeñas
moléculas de disolvente. Son utilizados para controlar las
propiedades en los materiales que son capaces de fluir y la
estabilidad de múltiples sistemas comerciales; como por
ejemplo, pinturas, productos farmacéuticos, alimentos y
producción de crudo.

Dependiendo de la estructura química los
polímeros pueden ser: solubles en agua, dispersables en
agua, solubles en disolventes orgánicos o dispersables en
disolventes orgánicos.

Un polímero es soluble en agua cuando posee un
número suficiente de grupos hidrófilos a lo largo
de la cadena principal o de las cadenas laterales.

Las propiedades de los polímeros en
solución están determinadas por las
características estructurales de la cadena macromolecular.
Las macromoléculas pueden ser lineales o ramificadas y las
unidades repetitivas pueden estar arregladas al azar, alternante,
en bloque o en injerto

Figura 2: Clasificación de los
polímeros de acuerdo con su estructura y al tipo de
monómeros que lo forman

Existen principalmente dos métodos para producir
polímeros: por condensación y por adición.
Las características de los monómeros determinan
cuál de ellos utilizar. Sin embargo, ambos permiten
obtener toda la gama de estructuras poliméricas
señaladas en la Figura 1. La mayoría de los
polímeros que se utilizan en soluciones, dispersiones y
geles son producidos por reacciones de adición vía
radicales libres.

Propiedades de los polímeros en
solución

Los polímeros modifican la viscosidad de un
líquido debido a su alto peso molecular y a las
interacciones polímero-disolvente. Por lo general, las
soluciones acuosas de los polímeros solubles en agua
muestran comportamiento pseudoplástico. Esto significa que
la viscosidad disminuye al aumentar la velocidad de
cizallamiento, es decir la velocidad de la variación de la
deformación del fluido.

En general, al aumentar el peso molecular y/o la
concentración del polímero se incrementa la
viscosidad de la solución. Sin embargo, cuando se trata de
pesos moleculares muy elevados, los polímeros son
propensos a la degradación por cizallamiento.

Factores que afectan el comportamiento de las
soluciones poliméricas en medio acuoso

• Influencia de las
  sales

Con el aumento de la concentración salina, muchos
polímeros solubles en agua muestran una fuerte
disminución en la viscosidad. El efecto de iones
divalentes es aún más pronunciado que el de iones
monovalentes; la presencia de cationes divalentes en
pequeñas cantidades puede ocasionar, incluso, el
fenómeno de floculación del polímero. Este
efecto salino es de importancia en polímero con grupos
ionizables.

• Influencia de la temperatura

En relación con este aspecto, hay dos factores
que deben ser considerados (a) la temperatura a la que se somete
el polímero, y (b) el período de tiempo que se
mantenga esta condición. En general, las soluciones
poliméricas pierden viscosidad con el incremento de la
temperatura; por otro lado, cuando las soluciones de
polímeros pasan períodos de tiempo prolongados a
elevadas temperaturas, ocurre degradación de las cadenas
poliméricas, lo cual también afecta la viscosidad
de la solución.

Polímeros en solución en la industria
petrolera

Los polímeros solubles en agua, tales como
carboximetilcelulosa, goma xantano, poliacrilamidas y
poliacrilamidas modificadas, son utilizados como aditivos en
muchas etapas del proceso de perforación,
producción, transporte y procesamiento de crudo. En
particular, se usan en la recuperación mejorada de crudos
en mezclas para el arrastre de crudo y como geles para control
del perfil de inyección. Estos mismos geles también
se utilizan para el control de la producción de agua y gas
durante las operaciones de producción de crudo. Otras
aplicaciones son como aditivos para lodos de perforación,
en sistemas para pérdida de circulación y durante
tratamientos de estimulación en geles de fracturamiento
hidráulico. El fracturamiento hidráulico es un
método que se usa para extraer petróleo crudo, o
gas natural de formaciones geológicas en el subsuelo,
consiste en el rompimiento o fractura de formaciones
geológicas mediante inyección de un fluido a una
alta tasa o presión.

• Aplicación en lodos de
  perforación

Un fluido o lodo de perforación es una sustancia
o mezcla de sustancias que se compone de una serie de aditivos
químicos; su principal función es facilitar la
perforación de un agujero dentro de un reservorio con el
mínimo daño a los instrumentos de
perforación y a la formación rocosa. El fluido se
inyecta a través de una tubería desde la superficie
y se expulsa por el trépano (la mecha de
perforación que va cortando las formaciones rocosas);
así, este fluido circula desde el fondo de la
perforación hacia la superficie. Un fluido de
perforación debe ser capaz de:

• Transportar los recortes de la
  perforación desde el fondo del agujero hacia la
  superficie.

• Mantener frío y limpio el
  trépano.

• Mantener la estabilidad de las
  secciones no soportadas del agujero.

• Funcionar como elemento transportador
  de cortes de formación (ripios) y estabilizador del
  hoyo.

• Prevenir la pérdida de fluido
  (aceite, gas o agua) hacia las rocas permeables
  perforadas.

• Mantener en suspensión los
  recortes y derrumbes en el espacio anular cuando se detiene
  la operación de perforación.

Los polímeros cumplen varias funciones en los
lodos de perforación. En primer lugar se utilizan como
viscosificantes. Este comportamiento es deseable en
polímeros utilizados en lodos de perforación, ya
que durante la operación de perforación, las
soluciones deben ser lo suficientemente fluidas para facilitar el
bombeo de la mezcla, y cuando la operación se detiene la
viscosidad debe aumentar para que los sólidos se mantengan
en suspensión.

Otra aplicación importante de los
polímeros en lodos de perforación es como aditivos
para controlar la pérdida de fluido. En este caso, los
polímeros ayudan a formar una pasta en las paredes de la
formación durante el proceso de perforación. Esta
pasta previene la migración del fluido, con el que se
está perforando, hacia la formación; lo cual evita
que dicho fluido pierda sus propiedades y que la formación
resulte dañada.

Otra aplicación importante de los
polímeros en lodos de perforación es como aditivos
para controlar la pérdida de fluido. En este caso, los
polímeros ayudan a formar una pasta en las paredes de la
formación durante el proceso de perforación. Esta
pasta previene la migración del fluido, con el que se
está perforando, hacia la formación; lo cual evita
que dicho fluido pierda sus propiedades y que la formación
resulte dañada.

• Aplicación como mezclas para
  el arrastre de crudo en recuperación
  mejorada

Otra importante aplicación de los
polímeros en la industria petrolera es la inyección
de soluciones acuosas de polímeros, como un método
de recuperación secundaria o terciaria de crudos. Esta
técnica se basa en la inyección de soluciones
acuosas bajo presión desde perforaciones externas para
recuperar el crudo por una perforación central, se
fundamenta en el aprovechamiento de la viscosidad de soluciones
acuosas de polímeros para controlar la movilidad de los
fluidos, en la formación geológica. Un reservorio
de crudo está formado por una matriz de roca porosa o
arenosa, donde se encuentra una mezcla de crudo, agua (salmuera)
y gas.

Cuando se lleva a cabo una perforación, las
presiones naturales del pozo proporcionan fuerza suficiente para
extraer un 20 a 30% de crudo contenido en la formación.
Una de las técnicas más efectivas para extraer el
crudo restante es el arrastre con soluciones acuosas de
viscosidad elevada. Esta técnica es capaz de proporcionar
una extracción del 70% del crudo en la
formación.

El rol de éstos polímeros en la
recuperación mejorada de crudo es el de incrementar la
viscosidad de la fase acuosa. Este aumento en la viscosidad puede
mejorar la eficiencia de los procesos de recuperación de
crudo. Los polímeros solubles en agua reducen la movilidad
de la fase acuosa incrementando su viscosidad y reduciendo la
permeabilidad de la roca porosa al agua. El efecto primario del
polímero es hacer densa al agua de tal manera que sea
más eficiente en desplazar el petróleo. La
inyección polímera probablemente no reduce la
saturación residual del petróleo, pero reduce la
cantidad de agua que debe ser inyectada antes de alcanzar la
saturación residual.

• Ventajas y desventajas del uso de
  polímeros en la inyección de soluciones acuosas
  de polímeros como mezclas para el arrastre de crudo en
  recuperación mejorada

Ventajas

• Mejoran el barrido vertical.

• Son muy viscosas cuando son altamente
  diluidas.

• Mejora la razón de movilidad
  agua-petróleo.

• Son los más aplicables en pruebas de
  campo.

• Factor económico.

Desventajas

• Son sensibles a la salinidad.

• Taponamiento que se origina en la
  formación.

• Es muy susceptible al ataque bacterial.

• Son muy costosas al momento de tener
  inconvenientes.

• Efecto de esfuerzos y altas temperaturas.

• Agua de alta calidad.

Fluidos de perforación

Este se compone de una serie de aditivos químicos
cuyo objetivo es facilitar la perforación de agujero
dentro de un reservorio para minimizar daños a los
instrumentos de perforación. Es importante tener en cuenta
que al incorporar una cepa, esta debe ser analizada en cuanto a
su resistencia a temperaturas mayores de 85°C, alta
salinidad, pH extremo, metales pesados y sobre todo la baja
aerobiosis.

Con lo que se espera:

Lodo de perforación

Son fluidos complejos que deben remover el calor
producido por el trabajo de las barreras, cumple la
función de agente enfriador, la goma xantana se utiliza
como viscosificantes, ya que durante la operación de
perforación, las soluciones deber ser suficientemente
fluidas para facilitar el bombeo de la mezcla, y los
sólidos se mantenga es suspensión. Disminuyendo la
fricción y la erosión.

Figura 3: Fluido de perforación
circulante

Los polímeros en lodos de perforación se
utilizan en los siguientes aspectos:

• Agente Floculante

Producir espesamiento en las consistencias de un fluido
de perforación.

• Controlar la perdida de fluido.

Estos ayudan a formar una pasta gruesa en
las paredes de la formación durante la perforación,
evitando la migración del fluido, lo cual evita que dicho
fluido pierda sus propiedades y que la formación resulte
dañada.

• Incrementar la viscosidad de la fase
  acuosa

• Mayor eficiencia de los procesos de
  recuperación de crudo

Se realiza con la inyección de
soluciones acuosas, desde perforaciones extremas para recuperar
el crudo por una perforación central.

• Rompedores de emulsión

Los polímeros optimizan el almacenamiento de
crudos logrando un perfecto balance entre la calidad del agua
separada y la velocidad de separación crudo-agua, lo cual
representa cuantiosos beneficios económicos al incrementar
la capacidad de almacenamiento.

• Inhibidores de corrosión para
  ductos

Al momento que se realiza la perforación de crudo
emanan gases tóxicos como O2, CO2 y H2S que
ocasionan  picaduras en los ductos y pérdidas
consecuentes de fluidos, por lo cual se usan inhibidores de
corrosión forman una película resistente a la
corrosión, en consecuencias se mantienen y prolongan los
programas de mantenimientos a ductos, válvulas, estaciones
de bombeo, etc.

• Inhibidores de material incrustante.

Las incrustaciones se definen como un depósito
secundario de compuestos químicos inorgánicos,
causado por la presencia o flujo de fluidos en un sistema, la
generación de incrustaciones se debe a los cambios en las
condiciones termodinámicas, cinéticas e
hidrodinámicas en que fueron encontrados y producidos los
fluidos nativos de la formación

La principal causa de formación de incrustaciones
es la sobresaturación iónica en el agua,
especialmente de iones de calcio (Ca+2) y magnesio (Mg+2), los
cuales están disueltos en la fase acuosa.

Figura 3: Pozo del Estado Barinas
afectado por incrustaciones de CaCO3

Además del carbonato de calcio (CaCO3), existen
otros compuestos de naturaleza incrustante como lo son el sulfato
de calcio (CaSO4), el sulfato de estroncio (SrSO4), y el sulfato
de bario (BaSO4).

La planta de Aloe vera procede originalmente de
África, específicamente de la península
Arábiga. Su nombre se deriva del término
árabe alloeh que significa sustancia brillante y amarga,
El Aloe vera pertenece a la familia de las Liliaceaes

En las partes que componen a la hoja del Aloe vera se
identifican distintos compuestos principales como acíbar
antraquinonas.

En el gel se encuentran polisacáridos, en la
corteza resinas (Mata, 2007). De estos, los polisacáridos
presentes en gel son los responsables de proporcionarle a la
planta la capacidad de inhibir la formación de material
incrustante (Viloria, et al, 1999).

Los polisacáridos contenidos en el gel de Aloe
vera presentan reactividad con iones divalentes en
solución en el agua, el cual supone que los iones
divalentes sirven como puentes para formar enlaces iónicos
entre dos grupos carboxílicos pertenecientes a dos cadenas
distintas de estrecho contacto,

Adicionalmente, el uso del Aloe vera ha demostrado la
capacidad de modificar la morfología cristalina del
carbonato de calcio, haciéndolo menos
incrustante.

Polisacáridos
microbianos

Goma Xantana (microbianas o
biosinteticas)

Son polisacáridos extracelulares producidos por
microorganismos la goma xantana, es un heteropolisacarido
polianionico soluble en agua caliente o fría, producida
por la fermentación industrial de la bacteria conocida
como Xanthomonas campestris, debido a sus características
reológicas (viscosidades , REÓMETRO) y de
estabilidad se la utiliza en la industria petrolífera y
petroquímica.

La Xanthomona campestris pertenece a la familias
PSEUDOMONACEAE, se caracterizan por su forma alargada en formas
de bastonetes de 0.4 a 0.7 um de largo por 0,7 a 1,8 um de
ancho.

La xantana es completamente atoxica siendo aprovechada
por la FDA (Food and Drug Administration) como aditivos en
alimentos.

Fuentes de obtención de la goma
xantana:

Obtención de goma xantana a
partir de suero de leche

El suero de leche es un contaminante muy fuerte que
puede provocar la destrucción de la fauna y flora, debido
a su alta demanda de biológica de oxigeno que es de 30.000
a 50.000 mg de oxígeno por litro de suero.

Según datos por cada 10 L de leche se recuperan
de 9L de suero.

Grafico 1: Composición suero de
leche

Procedimiento

Este proceso consistió en adaptar la bacteria
Xantomona campestris al medio del suero con técnicas de
lavado, se observó que esta bacteria tiene la capacidad de
metabolizar la lactosa, dando como resultado que el suero de
leche integro produce mayor grado de viscosidad y mayor
concentración de xantana.

Crecimiento

Esta célula crece en tubos inclinados en un medio
solido compacto por 24 a 48 horas se deben ser transferidas para
medios frescos cada 14 dias para prevenir la
inactivación

Para producir goma xantana la bacteria x campestris
necesita varios nutrientes incluyendo micronutrientes (potasio,
hierro, sales de ácido), y macronutrientes como fuentes de
carbono y nitrógeno, glucosa, lactosa siendo de 2 a 4%
preferida por la bacteria.

Características de la
obtención:

• Condiciones aeróbicas a 28ºC

• Consta de glucosa o sacarosa como fuente de carbono,
  nitrógeno fosforo y otras sales, el PH debe ser
  próximo o neutralizado,

• El tiempo medio de fermentación es de 48 a 96
  horas, siendo esterilizado para eliminar los organismos Fito
  patógenos,

• El rendimiento general del proceso era de 55% y la
  viscosidad del medio del alcanzó 18000cP
  C7L.

Figura 4: Goma xantana tratada

Diagrama de flujo de la obtención
de goma xantana

Bibliografía

• Bekturov, E.A. y Bakauova, Z. Kh.
  "Synthetic Water-Soluble Polymers in Solution", Hüthing
  and Wepf, Germany, 1986, 204.

• Guerrero, S., Baldorino, P. y
  Zurimendi, J. "Characterization of Polyacrylamides Used in
  Enhanced Oil Recovery", J. Appl. Polym. Sci., 30, 955
  (1985).

• http://www.monografias.com/trabajos44/inyeccion-polimeros/inyeccion-polimeros

Autor:

Aguilar Brigitte

Aldaz Briggitte

Echeverría Wendy

Navas Amanda

Sánchez Paul

Universidad Central

Del Ecuador

Facultad de Ingeniería

Química

Química Orgánica
II