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La contaminación de las aguas es un problema muy serio que afecta a todos los países. Podemos hablar de dos tipos de contaminación hídrica: la contaminación natural, sin intervención del ser humano y la contaminación artificial o antrópica, que proviene de alguna actividad del ser humano. De acuerdo a la Organización Mundial de la Salud (OMS), el agua debe considerarse contaminada cuando “su composición o su estado están alterados de tal modo que ya no reúnen las condiciones adecuadas para el conjunto de utilizaciones a las que se hubiera destinado en su entorno natural”.

Contaminación natural del agua:


Corresponde a las alteraciones en la composición y distribución de ls aguas como producto de algunos fenómenos naturales, sin intervención del hombre.

a) Corriente marinas:
Las corrientes marinas son los movimientos organizados de masas de agua que siguen un recorrido geográfico permanente, que se caracterizan por una temperatura y una salinidad determinadas y alteran las cadenas tróficas de la vida acuática..
En Chile, el fenómeno conocido como la Corriente del Niño es un ejemplo de alteración de la cadena alimenticia, producto del aumento de la temperatura del agua. Cuando las capas superficiales del océano se calientan más de lo normal, las sustancias nutritivas del agua se agotan y el plancton muere irremediablemente. Los peces sin su alimento también mueren, lo que afecta, a su vez, a las aves que viven de los peces.

b) Mareas Rojas:
Las mareas rojas se producen en todos los mares y corresponde a un florecimiento súbito de enormes masas de plancton. El agua toma un color rojizo, debido al aumento excesivo de unos pequeños organismos llamados dinoflagelados. Algunos de estos organismos producen toxinas que se fijan a los tejidos de los moluscos que se alimentan del plancton, y resultan venenosas para muchas especies. Al consumir esos moluscos contaminados, el hombre puede intoxicarse gravemente.



Contaminación artificial del agua

Las ciudades son grandes asentamientos humanos que arrojan a ríos, lagos y mares, grandes volúmenes de aguas residuales, debido al uso doméstico, industrial y agrícola.
La eliminación de excretas humanas y de animales en el medio acuoso, genera microorganismos patógenos, los cuales ocasionan la contaminación biológica de las aguas. Este tipo de contaminación junto a los detergentes y otras sustancias tóxicas que llegan al agua, constituyen las aguas servidas.
Las actividades industriales arrojan a los cursos de agua gran cantidad de contaminantes tóxicos derivados de sus procesos productivos. Por ejemplo, las actividades mineras vierten a las aguas metales pesados como cadmio (Cd) y el plomo (Pb), los cuales poseen la capacidad de permanecer en el agua sin reaccionar, acumulándose en los organismos vivos a través del proceso de bioacumulación (aumento de la concentración de contaminantes a lo largo de la cadena trófica)
Las actividades mineras producen contaminantes que hacen variar el pH y la concentración de sales, debido a la naturaleza ácida de los contaminantes. Otro factor del cambio de pH de las aguas se debe a las precipitaciones producidas en ciudades con alta densidad poblacional, como Santiago, o altamente industrializadas como Concepción.
Las sales minerales utilizadas en la agricultura como fertilizantes, son otra fuente de contaminación: se disuelven en las aguas dejando nutrientes en exceso, los que aceleran el crecimiento de algas que van invadiendo el agua, transformando lagos en verdaderos pantanos. Este fenómeno se llama Eutrofizacación del agua (del griego eutros = bien alimentado).
Las aguas residuales industriales contienen desechos tóxicos de las industrias, en concentraciones variables. la naturaleza de estos desechos depende del tipo de industria que contamina. La industria del petróleo produce derrames de este producto a las aguas, formando las conocidas mareas negras. Éstas impiden el proceso de la fotosíntesis, puesto que la luz es bloqueada por la capa de petróleo superficial y no alcanza al plancton vegetal, que es la base de la cadena alimetaria en los ecosistmas acuáticos.

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La naturaleza limpia el agua

El ciclo del agua es el método natural de purificación por excelencia. En la naturaleza, la radiación solar calienta y evapora el agua de las superficies de los océanos y cursos de agua, logrando que los minerales y otras sustancias disueltas queden atrás. El vapor de agua sube y se condensa formando las nubes que, sometidas a cambios de temperatura, se precipitan y caen en forma de agua lluvia, nieve o granizo. El agua se incorpora al suelo, bien sea aumentando las aguas superficiales o infiltrándose hasta lugares profundos, para convertirse en agua subterráneas.

La purificación natural del agua se basa en:
• La evaporación seguida de la condensación que elimina casi todas las sustancias disueltas en el agua. Pero este proceso solo es efectivo cuando el aire está libre de gases contaminantes.
• La acción bacteriana que transforma los contaminantes orgánicos disueltos en el agua en compuestos sencillos que pueden degradarse (biodegradación).
• La filtración, a través de la arena y grava, que elimina la mayor parte de la materia en suspensión en el agua.

Depuración del agua

La presencia de una sustancia extraña en el agua, no es sinónimo de contaminación. Solo pueden llegar a serlo si la concentración en que se encuentra altera la calidad del agua, en forma tal que esta no cumpla con los requerimientos de calidad para el uso previsto.
Con el fin de controlar y reducir el impacto ambiental de las descargas de aguas solucionadas, se han construido centrales especializadas, llamadas plantas de tratamientos de aguas. Las primeras plantas de tratamiento se crearon para extraer los residuos fecales de las aguas. Sin embargo, la aparición de nuevos contaminantes impulsó la aplicación de tecnologías más avanzadas, donde la Química ha sido protagonista.

Potabilización del agua

En las plantas de potabilización se recibe el agua desde el curso de un río, se somete a un proceso de filtración y tratamiento y se distribuye a los hogares e industrias.
En el proceso de potabilización se distinguen los siguientes pasos:

Tamizado: Consiste en impedir el paso tanto de objetos sólidos, poniendo una gran malla metálica en la toma de agua.

Tratamiento previo con cloro: Se agrega cloro al agua. Este poderoso desinfectante mata los microorganismos que producen enfermedades, como la fiebre tifoidea, hepatitis y el cólera.

Coagulación o floculación: Se agregan al agua ciertos productos químicos que logran retirar la suciedad y otras partículas sólidas en suspensión. Estos productos son el sulfato de aluminio Al2(SO4)3 y el hidróxido de calcio Ca(OH)2 que, al ser vertidas en el agua, reaccionan entre sí y forman hidróxido de alumnio Al(OH)3, que es una sustancia pegajosa, parecida a la gelatina y que atrapa las partículas suspendidas en el agua.

Sedimentación: Proceso en el cual las partículas y suciedad atrapadas en la coagulación, caen en el fondo de los estanques, por acción de la gravedad.

Filtración: Se retiran gran parte de las impurezas que se mantienen todavía en el agua después de la coagulación y de la sedimentación por medio de un filtro de arena y piedras.


Tratamiento final con cloro: Se agrega cloro por última vez. Se ajusta la concentración de cloro (hipoclorito de sodio NaClO) para proteger el agua de la contaminación por bacterias.

Ela agua obtenida así es apta para el consumo humano. Contiene disueltas, en proporciones adecuadas, sales y otras sustancias útiles para el buen funcionamiento del organismo. También, se encuentra libre de bacterias y otros microorganismos patógenos. Todas estas características hacen del agua potable un líquido inodoro e incoloro, pero no insípido, ya que las sustancias disueltas le confieren un sabor agradable.

Planta de tratamiento de aguas contaminadas

Las aguas contaminadas son sometidas a tres tipos de tratamiento:

• El tratamiento primario consiste en la remoción de la materia orgánica particulada desde las aguas servidas o industriales, a través de un proceso de coagulación y sedimentación, donde los materiales contaminantes precipitan al fondo del agua. Esta operación deja libre al agua de un 35% de los contaminantes.

• El tratamiento secundario se tratan las aguas obtenidas del primer tratamiento, haciéndolas pasar a través de un tanque de aireación. Esta operación proporciona aire al agua de tal forma que ciertos microorganismos aeróbicos (que utilizan oxígeno) puedan descomponer la materia orgánica remanente y la transformen en dióxido de carbono CO2 y vapor de agua H2O. Una vez que los microorganismos y los residuos de materia orgánica parcialmente descompuesta se ubican fuera del tanque de sedimentación, regresan nuevamente al tanque de aireación donde son reutilizados.

• El tratamiento terciario consiste en un proceso químico que remueve del agua los contaminantes tóxicos, tanto orgánicos como inorgánicos que no fueron eliminados en las etapas anteriores, dejando el agua en un estado de 98% de pureza. Este tratamiento no siempre es aplicado debido a su alto costo.

En el presente, es imprescindible que los países cuenten con plantas de tratamiento que limpien el agua ya utilizada, antes de ser liberada a los cursos de agua naturales.

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Es tarea de cada uno de nosotros el tomar las medidas necesarias para conservar este recurso tan vital.
Todos podemos preocuparnos de reducir el consumo diario de agua y mantener este recurso en óptimas condiciones si consideramos las siguientes acciones:

- Revisar regularmente las cañerías, llaves y sanitarios para evitar fugas de agua.
Tomar duchas cortas, de no más de 5 minutos. Se ha calculado que en una ducha de ese tiempo se consumen 65 litros de agua.
- Utilizar tapones para contener el agua en los lavatorios, lavaplatos o lavaderos, mientras se lava algún implemento; así se evita que el agua potable corra y se desperdicie.
- Hacer correr el agua de inodoro (WC) solo cuando ha sido usado. En cada vaciado del estanque se utilizan alrededor de 10 litros de agua. Más de 30% del agua que se consume en una casa se utiliza en este sistema de limpieza.
- Regar el jardín en las mañanas o al atardecer. Si el riego se realiza durante las horas de más calor se pierde una gran cantidad de agua por evaporación.
- Evitar la eliminación de sustancias tóxicas por el desagüe. Para esto, considera las siguientes medidas:
- No botar residuos sólidos a las aguas.
- No eliminar restos de pinturas por el desagüe. Este material contamina el agua con metales pesados como el plomo (Pb) y el cadmio (Cd); además, de solventes y aceites propios de su fabricación.
- Evitar el consumo de detergentes que contienen fosfatos, ya que producen eutrofización del agua.
- Consumir solo detergentes biodegradables.
- No utilizar el inodoro como basurero para botar remedios ni otros productos químicos.
- Disminuir, en lo posible, el uso de cloro y otros blanqueadores.

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Composición del aire

Los componentes fundamentales del aire son el nitrógeno N2 (78,1%) y el oxígeno O2 (20,9%), los que en conjunto alcanzan un 99% en volumen de aire seco.
Como componentes secundarios se encuentran presentes el argón Ar, el dióxido de carbono CO2, el neón Ne, el helio He, el kriptón Kr, el hidrógeno H2, el metano CH4 y el xenón Xe. A nivel de trazas (cantidades muy pequeñas) y dependiendo de la ubicación geográfica, se encuentran presentes compuestos como monóxido de nitrógeno NO, ozono O3, dióxido de azufre SO2, dióxido de nitrógeno NO2, amoníaco NH3 y monóxido de carbono CO.
Las proporciones de estos gases se pueden considerar más o menos constantes hasta una altura aproximada de 25 Km, aunque la concentración de cada uno disminuye con la altura, excepto en los casos de componentes minoritarios como el ozono O3 y los compuestos de nitrógeno, cloro y azufre.
Además, existen dos componentes que siempre se encuentran presentes en el aire en cantidades variables: el agua, en sus tres estados (sólido, líquido y gas) y el polvo atmosférico (humo, sal, arena fina, cenizas, esporas, polen, microorganismos, etc). La concentración de vapor de agua puede variar desde 0% en zonas desérticas hasta un 5 a 6% en zonas tropicales.

Origen de la atmósfera

La atmósfera tal como la conocemos hoy, se originó hace unos 1000 millones de años. En su forma primitiva debió estar compuesta por una parte de las emanaciones volcánicas. Dichas emanaciones son producto de la erupción del magma o material constituyente del interior de la Tierra. Los componentes gaseosos de estas emanaciones vapor de agua H2O, dióxido de carbono CO2, sulfuro de hidrógeno H2S, cloruro de hidrógeno HCl y nitrógeno, son los que formaron la atmósfera en su inicio.
De la atmósfera primitiva a la actual hay un largo camino matizado por muy variados procesos. Uno de ellos fue la condensación. Al enfriarse la atmósfera, la mayor parte del vapor de agua de origen volcánico se condensó, dando lugar a los antiguos océanos. También se produjeron diversas reacciones químicas. Así, parte del CO2 debió reaccionar con las rocas de la corteza terrestre para formar carbonatos, algunos de los cuales se disolverían en los nuevos océanos. Más tarde, cuando la vida primitiva evolucionó en los océanos y desarrolló la capacidad de realizar fotosíntesis, los organismos fotosintéticos comenzaron a consumir CO2 y a producir oxígeno. Se cree que casi todo el O2, que en la actualidad se encuentra libre en el aire, procede de la combinación fotosintética de CO2 y agua.

Capas atmosféricas

Es difícil indicar el límite preciso de la atmósfera ya que no tiene un límite superior que indique su fin. No obstante, si sabemos que la atmósfera se va haciendo menos densa a medida que aumenta la altitud (altura sobre el nivel del mar).
De acuerdo a la variación de la temperatura, según la altitud, podemos distinguir cinco capas:

  • Troposfera: Es la capa inferior de la atmósfera, la más próxima a la superficie de la Tierra y contiene el 90% de los gases atmosféricos. En ella la temperatura disminuye con la altitud y en general, la temperatura disminuye en 5,5ºC por cada 100 m de altura sobre el nivel del mar. En esta región se desarrollan corrientes verticales de aire que dan origen a las nubes y a los fenómenos metereológicos (lluvia, viento, etc), también ocurren en ella la mayor parte de los fenómenos biológicos (dispersión de semillas y de polen, vuelos de pájaros e insectos, etc). Su espesor varía con la latitud, siendo su máximo en el Ecuador y su mínimo en los Polos.
  • Estratosfera: Se encuentra sobre la troposfera. Aquí se ubica la capa de ozono que absorbe la mayor cantidad de calor liberado por la Tierra. Actúa también como un filtro protector para todos los seres vivos que habitan en la superficie terrestre. Debido a estos fenómenos, la temperatura en la estratosfera es mayor que la troposfera. Se utiliza para el tránsito aéreo.
  • Mesosfera: Se ubica sobre la estratosfera. La temperatura disminuye drásticamente con la altura. Es una capa de aire poco denso y frío, en la que predominan gases ligeros.
  • Termosfera o ionosfera: Se ubica sobre la estratosfera. A partir de los 80 Km de altura aumenta gradualmente la temperatura hasta alcanzar valores de cientos de grados (1200º C). Las radiaciones solares y la lluvia de electrones procedentes del sol, ionizan los gases atmosféricos, es decir, hacen que sus átomos o moléculas queden cargados eléctricamente.
  • Exosfera: Es la región atmosférica más distante de la superficie de la Tierra, su límite superior alcanza alrededor de 900 Km de altitud. Es la zona de tránsito entre la atmósfera terrestre y el espacio interplanetario.

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Sabemos que la atmósfera es una mezcla de gases, los cuales poseen densidad, masa, volumen y punto de condensación. Por lo tanto, deberá seguir el patrón de comportamiento de los demás gases.
  • Los gases atmosféricos ocupan espacio: Al mirar el cielo o a nuestro alrededor y aunque no veamos las moléculas gaseosas, están allí, ocupando un espacio. No lo notamos pues tienen la capacidad de desplazarse de un lugar a otro ocupando todos los rincones y sectores que parecen vacíos.
  • La atmósfera se expande y se contrae: Los gases ocupan todo el espacio disponible de una manera uniforme; no tienen volumen por el aumento del movimiento molecular, provocando que el gas se expanda. En cambio, si el gas pierde calor, se contrae. Este comportamiento de los gases del aire hace posible el viento.
  • El aire es una mezcla de gases: Los componentes gaseosos del aire están mezclados, y por lo tanto no se encuentran químicamente combinados. La composición del aire atmosférico, por ser una mezcla, varía de acuerdo a la latitud y la altitud.
  • Densidad del aire: El valor de la densidad calculada para el aire seco y frío es de 0,001283 g/cm3 es decir, hay 0,001283 gramos de aire en 1 cm3 de volumen, a temperatura ambiente. Se trata de un valor extremadamente pequeño si lo comparamos con la densidad del agua (1 g/cm3).
  • La atmósfera ejerce presión: El peso de los gases que componen la atmósfera ejerce una presión sobre los cuerpos inmersos en ella. Esta se denomina presión atmosférica.
    Las primeras precisiones sobre la presión del aire las expuso el alemán, Otto Von Guericke, quien demostró la existencia de la presión atmosférica. En 1643, el italiano evangelista Torricelli realizó un experimento que permitió conocer, por primera vez, el valor de la presión atmosférica. Torricelli demostró, que la presión del aire soporta una columna de mercurio cuya longitud es 760 milímetros. Entonces en promedio y a nivel del mar, la presión atmosférica es de 760 milímetros de mercurio (760 mmHg). Este valor se denomina presión atmosférica normal, que también se llama, 1 atmósfera (1 atm).
    La presión atmosférica puede variar según la altitud y las condiciones del tiempo. Este es el fundamento del barómetro, instrumento utilizado para medir la presión del aire. Como cualquier gas que se disuelve en agua, el aire disuelto en los mares o lagos, también ejerce presión. La presión del aire se incrementa en la medida que aumenta la profundidad.
  • La atmósfera tiene humedad: Por la evaporación del agua de los océanos, lagos y ríos, el aire tiene cantidades variables de agua en forma de vapor. Esta humedad puede presentar grandes variaciones durante el día y entre un lugar y otro; las masas de aire caliente tienen mayor capacidad de retener una cantidad de vapor de agua que las masas de aire frío. En la troposfera, el aire puede aumentar su humedad sin precipitarse, pero solamente hasta un límite máximo llamado punto de saturación.

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Las propiedades químicas de los gases atmosféricos de los gases atmosféricos nos informan sobre el tipo de reacciones que estos pueden experimentar.
  • Oxígeno: La mayor parte del oxígeno contenido en la atmósfera es producido por los bosques y el plancton, a través de la fotosíntesis. Este gas está constituido por moléculas diatómicas, conformadas por dos átomos de oxígeno (O2). El oxígeno es bastante inactivo a temperatura ambiente, pero a temperaturas elevadas, sus moléculas se combinan fácilmente con otras sustancias. Por ejemplo, la combustión es una reacción atribuible a la presencia de oxígeno. En consecuencia, el oxígeno es considerado como un gas comburente.
  • Hidrógeno: El hidrógeno, por su parte, es un gas de la atmósfera terrestre que, en las capas inferiores, constituye un porcentaje muy pequeño (0,001%), en cambio, en el sol corresponde a la mitad de la masa solar. El hidrógeno es un elemento gaseoso, inodoro, incoloro e insípido, cuyas moléculas están formadas por dos átomos de hidrógeno (H2).
    El hidrógeno es relativamente inerte a temperatura ambiente, pero con una pequeña ignición, en presencia de oxígeno, reacciona violentamente. Por esta cualidad, podemos afirmar que el hidrógeno es combustible. La reacción entre el hidrógeno y oxígeno libera grandes cantidades de energía en forma de luz y calor, dando como producto vapor de agua.
  • Dióxido de carbono: Es un compuesto generado de dos formas: por la respiración de los seres vivos y como resultado de la combustión. Este gas es incoloro, inodoro y poco reactivo. Está formado por carbono y oxígeno (CO2). El CO2 puro extingue una llama impidiendo la combustión.
    El CO2 se disuelve en agua, reacciona con ella y produce pequeñas cantidades de ácido carbónico (H2CO3), el cual hace variar el pH de las disoluciones. Por esta razón se le considera un óxido ácido. El CO2 se utiliza en la elaboración de bebidas efervescentes y en fabricación de bicarbonato de sodio (NaHCO3).
  • Ozono: Es un gas incoloro de olor penetrante. Su constitución atómica es similar a la del oxígeno (O2) ya que tiene tres átomos de oxígeno (O3). Se produce en forma natural en la estratosfera, a unos 30 Km de la corteza terrestre, por la acción de la radiación ultravioleta (UV) del sol sobre las moléculas de oxígeno.
    La transformación del oxígeno en ozono requiere de la absorción de energía y ocurre según la siguiente ecuación: 3O2 + energía → 2O3
    Debido a su gran poder oxidante, el ozono se utiliza para decolorar aceites y ceras y para esterilizar el agua potable. En estos procesos se oxidan las sustancias extrañas contenidas en esos materiales.
  • Nitrógeno: Es el gas más abundante en la atmósfera. Está constituido por moléculas biatómicas (N2). A la temperatura y a la presión atmosférica que se encuentra a nivel del mar, este gas no reacciona con otro elemento.
    La gran estabilidad del nitrógeno dificulta que se formen nuevos compuestos. A temperaturas muy elevadas, reacciona con algunos metales muy reactivos como el litio (Li) y el magnesio (Mg).
    El nitrógeno es muy importante en la formación de proteínas, tanto vegetales como animales. La etapa esencial, es su conversión en amoníaco (NH3) o ácido nítrico (HNO3). Un proceso natural importante es la fijación del nitrógeno implica la acción de ciertas bacterias que se encuentran en las raíces de las leguminosos, como lo porotos, lentejas, el trébol y la alfalfa. Estas bacterias contienen enzimas que aceleran la transformación del nitrógeno en amoníaco (NH3), desde donde pueden comenzar a ser utilizado por las plantas y animales en la síntesis de las distintas proteínas elementales.

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Bajo condiciones naturales, el aire puede contaminarse debido a fenómenos naturales, como erupciones volcanicas, corrientes de vientos e incendios forestales.

  • Las erupciones volcánicas:

Las erupciones volcánicas constituyen una de las principales causas naturales de contaminación del aire. Los materiales que son expelidos a la atmósfera durante la erupción, pueden ser gaseosos, líquidos y/o sólidos.

Entre los productos gaseosos arrojados, los más importantes son el hidrógeno, el CO2, el metano (CH4) y diversos gases que contienen azufre, cloro y flúor.

También son lanzados grandes cantidades de vapor de agua que, al condensarse, originan precipitaciones que se mezclan con los demás gases y se distribuyen sobre el suelo. Esta agua de lluvia, altamente contaminada, arrasa con toda la vegetación existente y deja estériles los suelo.

Los materiales líquidos, que alcanzan temperaturas hasta de 1500º C, corresponden a productos sólidos en estado de fusión y reciben el nombre de lava. La lava desciende por laderas y valles formando verdaderos ríos que se solidifican en su recorrido. Entre los materiales sólidos expulsados durante la erupción, detacan las grandes cantidades de ceniza que se esparcen por el aire y que cubren importantes extensiones de suelo, con lo cual dañan seriamente los cultivos y la vegetación en general.

  • Incendios forestales:

Los incendios que se producen en forma natural son otra causa de contaminación del aire, especialmente por las altas concentraciones de monóxido y dióxido de carbono (CO y CO2), humo, polvo y ceniza.

  • Las corrientes de viento:

Diseminan en el aire diversos tipos de materiales. Las tormentas, por ejem`plo, movilizan grandes cantidades de polvo que se mantiene suspendido en el aire. Con la llegada de la primavera, la atmósfera se convierte en un medio de transporte de polen, semillas y esporas que, en algunas ocasiones, producen afecciones alérgicas.

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Cuando en un lugar y tiempo determinado la composición química del aire cambia debido a la presencia de sustancias extrañas, decimos que el aire está contaminado. Las emisiones de gases contaminantes se relacionan con la actividad industrial, los vehículos motorizados y la vida de los hogares. Como el hombre participa activamente de estos procesos, tales actividades se llaman fuentes de contaminación antrópicas (antro = hombre).
La gran mayoría de los contaminantes antropogénicos son subproductos de los procesos de combustión. La quema de la madera, el carbón, el gas metano y otros combustibles son procesos que liberan gases y partículas sólidas que contaminan la atmósfera.
Los principales contaminantes gaseosos del aire son: óxidos de carbono (COx), óxidos de azufre (SOx), óxidos de nitrógeno (NOx) e hidrocarburos parcialmente quemados (RH) y el ozono (O3).
  • Óxidos de carbono: Corresponden al dióxido de carbono (CO2) y monóxido de carbono (CO) compuestos originados en la combustión de los combustibles que contienen carbono.
    · El CO2 se libera de combustiones completas
    · El CO se forma cuando el combustible se quema en escasa cantidad de oxígeno. Este gas es incoloro, inodoro e insípido, por lo que suele pasar inadvertido; aun así, resulta mortal si se encuentra en concentraciones elevadas.
  • Óxidos de azufre: Se producen al quemar azufre o combustibles que lo contienen, como el carbón y el petróleo. El más importante de éstos es el dióxido de azufre (SO2), que luego se oxida en la atmósfera, formando trióxido de azufre (SO3).
    Los SOx son irritantes que afectan es sistema respiratorio del hombre. También provocan daños en la calidad y rendimiento de las cosechas y participan directamente en la formación de la lluvia ácida.
  • Óxidos de nitrógeno: Se forman a partir de los procesos de combustión que ocurren en presencia de aire, especialmente en los motores de los medios de transporte. Debido al calor producido por la fuente de combustión (bencina), el nitrógeno atmosférico reacciona con el oxígeno, formando varios compuestos diferentes. Entre ellos están el monóxido de nitrógeno (NO) y el dióxido de nitrógeno (NO2), un gas de olor agradable y que irrita fuertemente el sistema respiratorio.
  • Hidrocarburos: Son compuestos formados por carbono e hidrógeno que por lo general se liberan de la volatilización de combustibles como la gasolina. Su peligrosidad radica en que son capaces de reaccionar en la atmósfera, generando otras sustancias aun más nocivas. Investigaciones confirman que algunos RH son cancerígenos, es decir, pueden provocar cáncer.

El nivel de contaminación atmosférica está en directa relación con la cantidad de contaminantes emitidos al aire y también depende de las condiciones atmosféricas.
El viento dispersa los contaminantes; incluso la radiación solar y la humedad atmosférica promueven que estos reaccionen, agudizando sus efectos nocivos.

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En la atmósfera urbana existe también material particulado formado por diferentes contaminantes sólidos en suspensión. El material particulado se forma a partir de la ruptura de fragmentos mayores de materia o por aglomeración de pequeñas porciones. Su composición comprende partículas sólidas (polvo y cenizas) y gotitas (vapores y nieblas) con tamaños variables, entre 0,01 y 100 micrómetros (1μm = 10-6 m). Muchas de las partículas pequeñas (sobre 0,1 μm y hasta unos 3 μm) alcanzan los alvéolos pulmonares, ocasionando trastornos respiratorios. Por lo que el material particulado presente en la atmósfera, podemos clasificarlo de la siguiente manera:
  • Polvo sedimentable
  • Polvo suspendido
  • Polvo respirable

Una de las principales fuentes de emisiones de material particulado producidas por el ser humano proviene de los vehículos motorizados; otras son la quema de carbón y de diversas actividades industriales y agrícolas que liberan a la atmósfera metales finamente divididos, polvo, ceniza, residuos de pesticidas y fertilizantes, y otros. Estas éstas fuentes de contaminación se llaman fuentes antrópicas.

Para medir los efectos de los contaminantes, sobre la salud de la población, se han dictado normas de concentración máxima permitida (CMP) en el aire de todos los contaminantes. Estas medidas se han tomado para proteger la salud de las personas. El compromiso asumido consiste en mantener bajos los niveles de gases contaminantes, minimizando los efectos adversos. Esto posibilita que cuando los índices de contaminación sobrepasan la norma, entran a regir ciertas disposiciones de emergencia, cuyas prescripciones deben ser informadas a la ciudadanía. En consecuencia, se han determinado valores de concentración máxima permisible para proteger la salud humana. Esto se ha traducido en establecer restricciones de fuentes contaminantes móviles y fijas, cuando las estaciones de monitoreo de calidad de aire entregan resultados según la siguiente tabla:

mg/m3: es una unidad de concentración que indica microgramos por cada metro cúbico. 1g : 1.000.000 mg

  • Los tiempos de medición corresponden a períodos de 8 horas para CO, 24 horas para SO2 y partículas respirables, y 1 hora para NO2.
  • Los índices de calidad de aire y es sistema de predicción biomédica son las señales que las autoridades informan para que la ciudadanía colabore con las medidas de protección que cada rango establece. Todos participamos para tener un aire respirable.

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Los gases contaminantes que llegan al aire debido a la actividad industrial, los vehículos motorizados, los sistemas de calefacción y muchas otras fuentes de contaminación, producen una mezcla gaseosa y de material particulado que, en sucesivas transformaciones, originan graves problemas ambientales como el smog industrial y fotoquímico, la lluvia ácida, la destrucción de la capa de ozono y el efecto invernadero.

  1. Smog industrial: Las industrias que se sirven de la combustión del carbón como azufre (SO2), ceniza, hollín y compuestos orgánicos volátiles, que cubre el cielo de una densa nube gris que disminuye la visibilidad y afecta la salud.
    Debido a las capas de inversión térmica que se producen en la atmósfera, en los días fríos y húmedos el smog industrial se torna más dañino para la salud.


Inversión térmica: La formación del smog, tanto industrial como fotoquímico, se ve favorecida por ciertas condiciones geográficas y meteorológicas. Por ejemplo, la ubicación topográfica y geográfica del valle donde se ubica Santiago. Los meteorólogos explican que normalmente en la troposfera la temperatura debiera disminuir a medida que aumenta la altura; así, el aire caliente, cercano a la superficie terrestre, se eleva y se mezcla con las capas superiores de aire frío. De esta forma el aire se renueva y los contaminantes se dispersan hacia arriba ayudados por las corrientes de aire verticales (figura: situación normal). Sin embargo, durante el invierno a veces ocurre una inversión de este patrón normal de temperatura: después de una disminución inicial, la temperatura del aire comienza a aumentar y una inusual capa de aire caliente se establece sobre la capa de aire frío, sin que esta pueda elevarse (figura: inversión térmica). En consecuencia, los contaminantes quedan atrapados bajo la capa de aire caliente hasta que las condiciones atmosféricas cambien. El efecto de la inversión térmica es aun más grave en ciudades rodeadas por montañas, ya que los contaminantes acumulados comienzan a sufrir reacciones fotoquímicas, formando el dañino smog fotoquímico.

2. Smog fotoquímico: El alto nivel de congestión vehicular es una de las principales causas de la formación del smog fotoquímico (del griego photo, que significa luz). Se percibe como una niebla que empapa el aire de un color amarillento y se forma cuando los óxidos de nitrógeno (NOx) y los hidrocarburos (RH) liberados por los automóviles experimentan una serie de reacciones activadas por la luz ultravioleta (UV) que provienen del sol.
El dióxido de nitrógeno (NO2) absorbe la radiación UV, sufriendo una compleja secuencia de transformaciones que forma productos tóxicos; uno de ellos es el ozono (O3) que, a nivel troposférico, constituye un serio contaminante del naire; este gas es un poderoso irritante de las vías respiratorias, razón por la cual los que padecen asma o enfermedades cardiovasculares son muy susceptibles a él.

3. Lluvia ácida: Debido a que el agua de lluvia disuelve el CO2 atmosférico, las precipitaciones son normalmente ácidas, ya que tiene un pH aproximado de 5,6. Sin embargo, el grado de acidez de la lluvia de la lluvia se elevado considerablemente en los últimos años.
La lluvia ácida se debe principalmente al incremento de olas emisiones de óxidos de azufre que, en el aire, se convierten en pequeñas gotitas de ácido sulfúrico (H2SO4), según las siguientes ecuaciones:

2SO2 + O2 → 2SO3

SO3 + H2O → H2SO4

El trióxido de azufre una vez formado (SO3), una vez formado reacciona con el vapor de agua para formar H2SO4. Este ácido se concentra en la base de las nubes, aumentando el grado de acidez de las precipitaciones.
La lluvia ácida constituye un fenómeno sin límites geográficos más que ningún otro problema ambiental; los compuestos gaseosos emitidos son transportados por los cursos de los vientos y pueden generar lluvia ácida a miles de kilómetros de sus fuentes de origen, aun en otro país.
La precipitaciones ácidas tiene un impacto ambiental severo; cambian el pH del suelo, afectando los cultivos; acidifican lagos, ríos amenazando la conservación de la vida acuática; al mismo tiempo desintegran las edificaciones, especialmente las construcciones de mármol y de piedra.


4. Destrucción de la capa de ozono: Hoy se ha demostrado que una clase de compuestos sintéticos, denominados clorofluorocarbonos (CFCs), son los responsables de este problema. Los CFCs, como el CF2Cl2 y CFCl3, llamados comercialmente freones, son ampliamente utilizados en los aerosoles y en los sistemas de refrigeración y aire acondicionado.
Cuando los CFCs alcanzan la estratosfera, forman radicales cloro (Cl*) por la acción de la radiación UV, de acuerdo a la ecuación:

UV
CF2Cl2 → CF2Cl + Cl*

El radical cloro reacciona con el ozono (O3), produciendo el radical monóxido de cloro (ClO*) y oxígeno (O2); a su vez, el radical ClO* se combina con átomos de O2, formando nuevamente radicales cloro, los cuales pueden reiniciar la serie de reacciones, según las siguientes ecuaciones:

UV
Cl* + O3 → ClO* + O2

ClO* + O → Cl* + O2

O3 + O → 2O2 Reacción neta

Hoy este ciclo químico se ha identificado como el causante de cerca del 80% de la pérdida de ozono en la estratosfera.


5. Efecto invernadero: En los últimos años hay una creciente preocupación por el llamado calentamiento global del planeta.
La luz solar viaja a través de la atmósfera y va interactuando con moléculas gaseosas y material particulado, lo que previene que gran parte de esta radiación alcance la corteza terrestre. Así, del total de radiación solar, solo cerca del 50% es efectivamente absorbido por la superficie de la Tierra, y luego es reirradiado hacia el espacio, principalmente en forma de radiación infrarroja (IR). Por su parte, una amplia proporción de la radiación IR proveniente de la superficie es reabsorbida por los gases atmosféricos y luego reirradiada hacia la Tierra, antes de que pueda escapar hacia el espacio. Estos gases, que actúan tal como un panel de vidrio de un invernadero, se denominan gases invernaderos e incluyen el CO2, el vapor de agua, el metano (CH4), el óxido nitroso (N2O), el ozono y los CFCs.


El efecto del proceso de absorción y reirradiación de la energía IR hace aumentar la temperatura de la superficie terrestre, lo cual conduce a la desertificación, al deshielo de los casquetes polares, al aumento del nivel del agua de ríos y océanos y al desequilibrio climático.

¿Sabías Qué?

Los vehículos motorizados han llegado a ser parte indispensable de la vida de hoy; sin embargo, son los causantes de casi el 50% de la contaminación atmosférica, siendo la principal fuente de emisiones de monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrógeno (NOx) y los hidrocarburos (RH). Para disminuir los índices de contaminación atmosférica, se han ido incorporando nuevos adelantos técnicos como el convertidor catalítico, que es un dispositivo que utiliza un catalizador de platino, paladio o radio para convertir las emisiones procedentes de la quema de la gasolina (CO, NOx, RH), en productos menos reactivos (CO2, N2, H2O).

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El potencial agotamiento de las fuentes convencionales de energía, como el petróleo, lleva al hombre a buscar fuentes de energías alternativas, como la energía solar, la energía geotérmica (de la tierra) y la energía eólica (del viento). Los recursos de las fuentes de energías alternativas son renovables, es decir, inagotables; además no producen contaminación ambiental, por lo que se denominan energías limpias.
El aprovechamiento de las energías alternativas, auque todavía presenta inconvenientes técnicos y costos elevados para un uso masivo, ha dado buenos resultados en algunos países, permitiendo un significativo ahorro del consumo de petróleo.

¿Cómo se produce el viento?
El viento se produce cuando hay una diferencia de temperatura entre el aire de una región y el de otra. Debido a su menor densidad, la masa de aire más caliente se eleva, dejando un espacio que es ocupado por la masa de aire frío. El viento es el resultado del desplazamiento del aire frío. El nivel de movimiento de las masas de aire es diferente; así, hay vientos suaves y otros violentos como los huracanes, cuya velocidad puede superar los 200 Km/h. La velocidad de los vientos está determinada por la cantidad de energía cinética de la masa de aire; cuanto mayor es la velocidad, mayor es la energía cinética que tiene el viento. A esta energía se le llama energía eólica.
Actualmente, las aplicaciones de la energía eólica se centran en la obtención de electricidad, la cual se genera en las centrales eólicas a partir del movimiento del viento. Estas instalaciones suelen ser amplias y cuentan con un tipo especial de molinos: las turbinas eólicas, aspas finas de rotación muy rápida. En paralelo el eje de las aspas, un mecanismo acciona un generador eléctrico que transforma la energía mecánica en energía eléctrica. Con una turbina eólica de 4,5 m de diámetro se puede conseguir almacenar unos 5000 kW/h de energía eléctrica; cantidad equivalente a lo que consume un televisor en color encendido las 24 horas del día durante 3 años.
Los investigadores en el tema aseguran que en Chile las centrales eólicas pueden ser viables en aquellas zonas que tengan regímenes de viento apropiados, donde se puedan aprovechar las cumbres elevadas, las áreas cordilleranas abiertas y los efectos de relieve. Es el caso, por ejemplo, del sector costero de la IV Región, las estaciones antárticas y las pampas patagónicas.

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Cuando buscamos soluciones o medidas necesarias para conservar el aire en un grado de calidad aceptable, solemos pensar en normas y leyes que regulen la emisión de gases contaminantes, dictadas por los gobiernos y acatadas por las industrias y por el transporte.


Sin embargo, auque en el proceso de descontaminación las normarivas son imprescindibles, se reuiere la cooperación del ciudadano común.
Por lo tanto es necesario considerar algunas acciones de orden cotidiano que contribueyn a la conservación del aire:
  • Evitar el uso de aerosoles que contengan gases propulsores clorofluorocarbonados (CFC).
  • No usar calefactores a leña durante los días de invierno, en que prevalece una alta humedad ambiental o un alto índice de contaminación.
  • No quemar basura ni hojas.
  • Promover la pavimentación de calles y caminos de tierra.
  • Mantener el automóvil en buenas condiciones, controlando regularmente la emisión de gases por los escapes.
  • Utilizar combustibles de buena calidad.
  • Barrer sin levantar polvo; para ello, rociar con agua las superficies antes de limpiarlas.
  • Al salir de paseo, ubicar las fogatas y braseros en lugares de máxima seguridad. Antes de retirarse, asegurarse que se hayan extinguido totalmente y así evitar posibles incendios.
  • Apoyar las acciones fiscalizadoras que regulan el funcionamiento de las industrias y los vehículos de locomoción colectiva para que la emisión de gases no exceda los límites permisibles. Para ello, es necesario la instalación de filtros en chimeneas y uso de convertidores catalíticos en los vehículos motorizados.
  • Denunciar a los contaminadores. La mayoría de las municipalidades cuenta con un Departamento de Higiene Ambiental donde se reciben las denuncias de la ciudadanía.
  • Apoyar, en tu localidad, las mmedidas para la instalción de ciclovías, que incentivan y hacen segura la virculación de la bicicleta.
  • Apoyar campañas de arborización en los sectores desprovistos de cubierta de vegetales. Recuerda que una de las finalidades de la fotosíntesis, el proceso vital de las plantas, es mantener la cantidad de oxígeno en el aire; es, por lo tanto, un medio excelente para combatir la contaminación.

Sin duda, éstas y otras medidas, contribuyen a que tomes conciencia sobre la relación que existe entre tu vida cotidiana y la necesidad de practicar acciones responsables para cooperar con el proceso de descontaminación del aire.

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El petróleo es un recurso energético fósil no renovable del cual el ser humano, especialmente desde el siglo XX, ha obtenido un gran provecho. Este líquido oleoso, de color oscuro, olor fuerte, que flota en el agua, que se ha formado bajo la superficie de la tierra, que se ha denominado “petróleo crudo”, simplemente “crudo” y también “oro negro”, es en realidad un recurso de un valor incalculable.
En efecto, cada día usamos los productos derivados del petróleo crudo principalmente como combustibles y otras formas. Por consiguiente, se podría decir que nuestra forma de vida depende de la existencia del petróleo y que estamos tan habituados a disponer de estos productos y quemarlos que no apreciamos el hecho que son productos no renovables, por lo que resulta necesario usarlos con racionalidad y economía para que sus reservas duren lo más posible.

Historia

Desde la Prehistoria se conocieron depósitos superficiales de petróleo, así, el hombre del paleolítico usaba la brea o alquitrán en sus construcciones. En la Biblia se menciona también como betún o como alquitrán (Génesis) y por mucho tiempo se empleó para el calafateado de los barcos y fabricación de antorchas.
También utilizaron el crudo las grandes civilizaciones antiguas, hace más de 2000 años.
Durante el renacimiento se destilaba el petróleo para obtener lubricantes y productos medicinales, pero la verdadera explotación del petróleo comenzó en el siglo XIX. Los cambios sociales que provocó el devenir de la Revolución Industrial, exigieron la búsqueda de un aceite combustible de buena calidad y barato para las lámparas en reemplazo del aceite de ballena que resultaba excesivamente caro y cuyo consumo estaba provocando la extinción de estos animales.
La Invención del Automóvil y las necesidades energéticas de la I Guerra Mundial convirtieron a la industria del petróleo en uno de los cimientos de la sociedad industrial.

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Existen varias teorías para explicar el origen del petróleo.

  • Hipótesis orgánica de Engler: Según esta teoría el petróleo proviene de zonas profundas de la tierra o mar, donde se formó hace millones de años. Esta teoría plantea que organismos vivos (peces, y pequeños animales acuáticos y especies vegetales), al morir se acumularon en el fondo del mar y se fueron mezclando y cubriendo con capas cada vez más gruesas de sedimento como lodo, fragmentos de tierra y rocas, formando depósitos sedimentarios llamados rocas generadoras de crudo. La acumulación de otras capas geológicas sobre estos depósitos formó la “roca madre” y generó condiciones de presión y temperatura lo que facilitó la acción de bacterias anaeróbicas para transformar lentamente la materia orgánica en hidrocarburos (compuestos de carbono e hidrógeno) con pequeñas cantidades de otros elementos.
    El petróleo no se encuentra distribuido de manera uniforme en el subsuelo y para que éste se aculume, deben cumplirse algunas condiciones básicas: Debe existir una roca permeable para que, bajo presión, el petróleo pueda moverse a través de los poros microscópicos de la roca y debe existir una roca impermeable dispuesta en forma tal, que evite la fuga del petróleo y el gas natural hacia la superficie.
    El material orgánico debe estar en abundancia para que se forme un yacimiento. Esta teoría es una de la más aceptadas ya que todos los yacimientos petroleros se han encontrado en terrenos sedimentarios y además en ellos, siempre se han encontrado restos fósiles de animales y vegetales.

  • Hipótesis inorgánica de Mendeleev: Según esta teoría se habría originado por la acción del agua sobre carburos metálicos produciendo metano y acetileno. Los demás componentes se habrían generado por reacciones químicas posteriores. Esta teoría se ha descartado porque no justifica la presencia de restos fósiles de animales y vegetales en los yacimientos.
  • Hipótesis inorgánica de Thomas Gold: Sugiere que el gas metano que suele encontrarse en los yacimientos de petróleo, pudo haberse generado a partir de los meteoritos que cayeron durante la formación de la Tierra hace millones de años. Esta teoría está generando cada día más adeptos debido a que la NASA ha probado que las atmósferas de otros planetas tienen gran contenido de metano.

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Todos los tipos de petróleo están constituidos por una mezcla en la que coexisten compuestos sólidos, líquidos y gaseosos, denominados hidrocarburos, especialmente del tipo alcanos y aromáticos pesados. También suele contener pequeñas cantidades de compuestos de nitrógeno, azufre, oxígeno y elementos metálicos en muy pequeña cantidad (trazas).
El aspecto del petróleo puede ser el de un líquido de color que varía desde el amarillo pardo hasta el negro. Es insoluble en agua y su densidad está comprendida entre 0,75 y 0,95 g/mL, por lo tanto, es menos denso que el agua (densidad 1 g/mL).
Generalmente hay pequeñas cantidades de compuestos gaseosos disueltos en el líquido, pero si éstos se encuentran en mayor proporción, el yacimiento de petróleo está asociado con un depósito de gas natural.
La composición del petróleo varía con la procedencia, predominando determinados tipos de hidrocarburos.
Según esto, los diferentes crudos se clasifican en 3 grandes categorías:
  • Petróleos del tipo parafínicos: Son de color claro, fluidos y de baja densidad (0,75 a 0,85 g/mL). De éstos se extrae gran cantidad de gasolina, queroseno y aceites lubricantes.
  • Petróleos del tipo asfáltico: Son negros, viscosos y de elevada densidad (0,95 g/mL). De éstos se extrae poca gasolina y aceite combustible (fuel oil). Queda residuo asfáltico.
  • Petróleos de base mixta: Tienen características y rendimientos entre las otras dos categorías.

¿Hidrocarburos?

Son compuestos orgánicos formados por átomos de hidrógeno y carbono solamente, los cuales se unen entre sí compartiendo electrones, formando un enlace covalente. Por lo tanto, los hidrocarburos se clasifican tomando en cuenta la forma de la estructura carbonada (el esqueleto de la la molécula) y los enlaces simples, dobles o triples que unen a los átomos de carbono. Por consiguiente, distinguir 3 grupos de hidrocarburos: acíclicos o alifáticos, cíclicos y aromáticos.

Hidrocarburos alifáticos: Son compuestos de cadena carbonada abierta que pueden presentar enlaces simples, dobles o triples. Por tanto, cuando los átomos de carbono se unen solo por enlaces simples, se denominan alcanos; si lo hacen con uno o más enlaces dobles, alquenos o alcenos, y si lo hacen con algún enlace triple, alquinos o alcinos.

Alcanos: CH4 Metano

Alcenos: CH2=CH2 Eteno

Alcinos: CH≡CH Etino o acetileno

Hidrocarburos aromáticos: Constituyen una clase enorme e importante de hidrocarburos y se basan el hidrocarburo llamado benceno, de fórmula molecular C6H6. Por tanto, son compuestos formados por ciclos que tienen varios enlaces dobles separados por enlaces simples. Esta característica les confiere propiedades especiales, razón por la cual se han clasificado separadamente

Hidrocarburos cíclicos: En estos compuestos, los átomos de carbono de la cadena están unidos en sus extremos formando ciclos o anillos. Dentro de los compuestos cíclicos hay compuestos que presentan más de un ciclo a la vez.

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El petróleo, tal como se extrae de las profundidades de la tierra o del mar mediante perforaciones profundas, no es utilizable como combustible ya que requiere de altas temperaturas para arder. Para poder aprovecharlo como fuente de energía y/o materia prima es necesario separarlo en fracciones adecuadas para preparar, a partir de ellas, los productos para las diferentes aplicaciones que requiere el mercado.
Una vez que el crudo es extraído, se transfiere a depósitos donde se separa el agua, residuos sólidos y además el gas natural que contiene principalmente metano (80%), etano (10%) y propano más butano (10%). Luego, se transporta hacia las refinerías en camiones, trenes, barcos o a través de oleoductos.
En las refinerías se efectúan las separaciones en inmensas torres de fraccionamiento, sometiéndolo a destilación fraccionada conocida como proceso de Topping o destilación primaria. El fundamento de estas separaciones es la diferencia en el punto de ebullición de los componentes en una mezcla líquida. En las refinerías el proceso consiste en bombear continuamente el petróleo y calentarlo primero a temperaturas entre 370 – 400º C en una caldera para que ingrese, convertido en vapor, a lo torre de destilación. Los vapores suben a través de los pisos y en ese ascenso, se van enfriando y condensando las diferentes fracciones en los distintos niveles según la temperatura en que licuan. Las fracciones más livianas se condensan en los pisos superiores, más fríos; algunos gases sales y otros se condensan regresando como reflujo. En los pisos inferiores se condensan las fracciones más pesadas y en la base queda el residuo no vaporizado.
El residuo, también conocido como fuel oil (aceite combustible), se somete a una nueva destilación a alto vacío para recuperar más combustible. Mediante la destilación al vacío se consigue que estos hidrocarburos pesados destilen a más baja temperatura evitando la descomposición térmica. Se obtienen 2 fracciones, una de destilado y otra de residuos sólidos.
De la fracción destilada se obtienen lubricantes para motores de aviones y automóviles, parafina sólida y vaselina. También sirve como materia prima para preparar más gasolina y diesel. El residuo contiene asfalto y coque, utilizable este último como combustible en altos hornos. Casi el total del petróleo que se procesa en las refinerías se destina a ser usado como combustible, es decir, se quema. Entre los combustibles más importantes para la sociedad actual se encuentran la gasolina y el diesel.

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A partir del petróleo se obtienen materias primas y diversas sustancias que son de una gran y variada utilidad en la vida cotidiana, por ejemplo, fertilizantes, lubricantes, productos alimenticios y medicinales, plásticos, materiales de construcción y fibras sintéticas.

La gasolina: La cantidad de gasolina virgen (no refinada) obtenida en el proceso de fraccionamiento del petróleo, depende si este es asfáltico o parafínico y como la gasolina es el combustible que hoy tiene mayor demanda, siempre será insuficiente, aún cuando se destilen crudos parafínicos que contienen un 30% de gasolina. Por otra parte, las características de esta gasolina no cumplen con los requerimientos para el buen funcionamiento de los motores de automóviles. Frente a estos problemas, lo científicos e ingenieros han desarrollado una serie de procesos para producir más y mejores gasolinas a partir de otras fracciones de petróleo destilado.

¿Cómo funciona el motor del automóvil?

El motor de los automóviles es de combustión interna o a explosión pues el combustible se quema en el interior de él. Una mezcla de aire y vapor de gasolina se comprime por medio de un pistón y luego se enciende mediante una bujía. La combustión de la gasolina debe provocar una expansión fuerte y uniforme para que fuerce al pistón hacia fuera e imprima fuerza al eje del motor. Si el gas arde muy rápido se produce una detonación que hace que el pistón reciba un impacto violento y se reduzca la eficiencia del motor. Este efecto puede deberse a una mala regulación de la cantidad de aire que se mezcla con la gasolina o al tipo de gasolina que se está usando, que se caracteriza por su octanaje.

El índice de octano de una gasolina es una medida de su capacidad antidetonante. Las gasolinas que tienen un alto índice de octano producen una combustión más suave y efectiva. El índice de octano de una gasolina se obtiene por comparación del poder detonante de la misma con el de una mezcla de isooctano y heptano.
Al isooctano se le asigna un poder antidetonante de 100 y al heptano de 0. Una gasolina de 97 octanos se comporta, en cuanto a su capacidad antidetonante, como una mezcla que contiene el 97% de isooctano y el 3% de heptano.

La gasolina comercial: Como se dijo antes, la fracción de gasolina obtenida en la destilación de petróleo es insuficiente para satisfacer el elevado consumo y además sólo alcanza a tener un índice de octano entre 40 y 60, demasiado bajo para ser usado en motores modernos de combustión interna. Por ello, los científicos se vieron en la necesidad de desarrollar procedimientos para transformar los componentes de otras fracciones del petróleo en gasolina, es decir, remodelar las moléculas para lograr más y mejores gasolinas. Los procesos para estos fines son el Cracking, la Polimerización y la Isomerización.

  • Cracking: Consiste en el calentamiento, a altas temperaturas, de los aceites pesados de cadena larga, que contiene el petróleo, a fin de provocar la fragmentación de las cadenas, dando origen a otras más pequeñas. El cracking se ha mejorado al incorporarse catalizadores como el óxido de alumnio (Al2O3). El catalizador aumenta la velocidad de la reacción química pero no se consume en ella.

  • Isomerización: Es la reorganización de las cadenas de carbono lineales en otras ramificadas a través de la temperatura y de catalizadores. Con este procedimiento mejora la calidad de la bencina. Los hidrocarburos lineales se queman con mucha rapidez originando detonaciones que pueden dañar el motor, mientras que los ramificados tienen una combustión más adecuada.

  • Polimerización: Proceso en el cual hidrocarburos con bajo número de átomos de carbono se transforman en moléculas más grandes.

De lo anterior se puede inferir que la gasolina comercial es una mezcla de gasolina natural con diferentes porcentajes de gasolina obtenida mediante los procesos mencionados. Para mejorar el octanaje de estas mezclas se agregan compuestos llamados antidetonantes como es el tetraetilplomo (TEP). Basta agregar una pequeña cantidad de TEP para elevar el índice de octano en 20 unidades.

De ahí proviene la nominación de gasolinas con plomo y sin plomo. Las gasolinas con plomo resultan más económicas que las sin plomo, pero desgraciadamente, auque este aditivo es muy buen antidetonante y barato, es un compuesto tóxico y la eliminación de compuestos de plomo por el tubo de escape causa un grave problema de contaminación ambiental. Sin embargo, el hecho de que una gasolina no contenga plomo, no significa que no sea contaminante. El smog producido en el ambiente proviene principalmente de hidrocarburos no quemados, del monóxido de carbono CO y de los óxidos de nitrógeno NOx. Para reducir la emisión de estos gases, se han incorporado a los automóviles, los convertidores catalíticos cuya misión es transformar estos gases contaminantes en otros gases menos contaminantes entre los cuales están el CO2, H2O y N2.

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Si bien es cierto que el petróleo en el mundo está destinado en un 91,5% para ser utilizado como combustible, el 8,5% restante es usado como precursor de una gran variedad de compuestos que forman parte de nuestras actividades diarias, como plaguicidas, adhesivos, fibras sintéticas, colorantes, materiales de construcción, explosivos, farmacéuticas, alimenticias, químicas y muchas otras. Todos ellos se obtienen a partir de las fracciones de la destilación primaria del crudo, sometiéndolos a diversos procesos químicos, los que forman parte de la llamada química del petróleo o petroquímica. A estos productos químicos se les denomina productos petroquímicos, porque se producen en gran cantidad a partir del petróleo.
La mayoría de los productos petroquímicos son orgánicos, sin embargo, a partir del petróleo también se pueden obtener grandes cantidades varias de productos inorgánicos como por ejemplo amoníaco (NH3) y azufre (S) de los que derivan también otros productos químicos importantes como las sales de amonio, y el ácido sulfúrico (H2SO4), respectivamente. Desde el punto de vista de la petroquímica, los hidrocarburos más importantes, son los alquenos (eteno o tileno, propeno, butenos) y los aromáticos livianos (benceno, tolueno) los que se encuentran sólo en pequeñas cantidades en el crudo. Por ello, para obtenerlos, se recurre al proceso de cracking o craqueo o a procedimientos más específicos.
  • Del etileno gaseoso se obtiene alcohol etílico o etanol (C2H5OH) y ácido acético (CH3COOH). Es además materia prima para producir muchos polímeros importantes y otros productos petroquímicos.
  • El tolueno es materia prima para producir otras sustancias químicas que finalmente llevan a la elaboración de medicamentos, detergentes, saborizantes y perfumes, pastas dentífricas, plastificantes, resinas, etc.
El desarrollo de la petroquímica en los últimos 50 años ha demostrado que el petróleo es la materia prima ideal para sintetizar una gran variedad de productos químicos en grandes volúmenes y a bajo precio ya que, además de ser abundante, contiene una vasta gama de hidrocarburos fácilmente transformables mediante los procesos disponibles en las refinerías.

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Existen 3 razones válidas que hacen pensar en reemplazar el uso del petróleo como fuente energética:
  • Es un recurso no renovable y por lo tanto algún día no muy lejano se agotará.
  • Si continuamos quemando el crudo, los problemas ambientales seguirán incrementándose aún cuando se tomen las medidas necesarias de prevención y mitigación.
  • Cuando se termine el petróleo no podremos seguir disfrutando de los beneficios logrados con la petroquímica.

Por ahora es evidente la necesidad de utilizar el petróleo como combustibles, pues todavía no se han implementado total y masivamente en el mundo otras fuentes energéticas alternativas, ya sea por problemas de desarrollo tecnológico, económico y/o resistencia a los cambios de parte de la población, ya que sabemos que cualquier innovación siempre cuesta incorporarla a nuestros arraigados sistemas de vida.

Se esta investigando en el desarrollo de baterías livianas y eficientes para automóviles que sustituiriá el uso de la gasolina por energía eléctrica. La energía solar es también una buena solución para calentar agua, temperar los hogares, cocer alimentos e incluso para producir electricidad. Otra forma de energía utilizable es la biomasa, la que se produce a partir de productos vegetales como leña, aserrín desechos agrícolas, papales y cartones. En Chile el 15% de las necesidades energéticas son cubiertas por este tipo de energía. Se utiliza para calentar cocinar y en centrales termoeléctricas.

El biogás es otro recurso energético alternativo y se obtiene a partir de la descomposición por bacterias anaeróbicas de los desechos orgánicos como estiércol de animales o desechos agrícolas. El biogás es una mezcla de gases, metano (CH4), dióxido de carbono (CO2), hidrógeno (H2), nitrógeno (N2) y sulfuro de hidrógeno (H2S), por esto es un combustible económico y renovable, utilizable en motores, industrias y hogares. El biogás es muy importante en países en vías de desarrollo y en los industrializados se está considerando como una alternativa al petróleo.
En Chile se han realizado experimentos pilotos de biodigestión de depósitos de basura y rellenos sanitarios de la Región Metropolitana.

Existen, además, otros tipos de energías como la eólica, la geotérmica, y la energía nuclear.

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Se sabe que el petróleo no se encuentra distribuido homogéneamente en el mundo. Existen más de 30 mil campos petroleros en el planeta.
Hasta ahora, sólo 33 de ellos constituyen yacimientos, 25 de los cuales están ubicados en el Medio Oriente o sea el 1% de la corteza terrestre contiene más del 60% de las reservas mundiales.
Chile no posee yacimientos suficientes para autoabastecerse de petróleo. Sólo es capaz de hacerlo en un 20%, por lo que para cubrir las necesidades que el país requiere debe comprar petróleo crudo en el mercado internacional, principalmente desde países de la región como Venezuela.
Luego, las diferentes empresas que operan en el país se dedican a la adquisición de crudo, refinación, venta y transporte de productos derivados, como son los combustibles y los productos petroquímicos para la fabricación de plásticos.
La producción promedio diaria a nivel mundial de petróleo, se encuentra expresada como MBPD (miles de barriles de petróleo diesel).



Es difícil estimar cuanto tiempo tendremos petróleo en el mundo por que no sabemos si se descubrirán y explotarán nuevos depósitos ni cuál será el ritmo de consumo en los próximos años. Es probable que cuando empiece a escasear, el precio suba y entonces el mundo se empeñe en buscar fuentes energéticas alternativas y así disminuya su consumo.

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La Organización de Países Exportadores de Petróleo (OPEP) es una organización económica internacional, con sede en Viena.
Sus fines son la unificación y coordinación de las políticas petroleras de los países miembros, con la defensa de sus intereses como naciones productoras.
Fue fundada en Bagdad, el 14 de septiembre de 1960 con la iniciativa del venezolano Juan Pablo Pérez Alfonzo. Incialmente integrada por cinco países (Arabia Saudí, Iraq, Irán, Kuwait y Venezuela), ampliándose posteriormente con seis miembros más: Qatar, Indonesia, Libia, Emiratos Árabes Unidos, Argelia y Nigeria. Fueron miembros Ecuador y Gabón.
Fue creada como respuesta a la bajada del precio oficial del petróleo, acordado unilateralmente por las grandes compañías distribuidoras en agosto de 1960.
Otros países importantes en su producción de petróleo no son integrantes de la OPEP como Canada, México, Noruega, Estados Unidos, Rusia y Omán.

Miembros de la OPEP
Irán (1960)
Iraq (1960)
Kuwait (1960)
Arabia Saudí (1960)
Venezuela (1960)
Qatar (1961)
Indonesia (1962)
Libia (1962)
Abu Dhabi (1967)- Emiratos Árabes Unidos (1974)
Argelia (1969)
Nigeria (1971)
Ecuador (1973-1992)
Gabón (1975-1995)

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La vida se desarrolla en la biosfera o esfera de la vida. Reconocemos en ella la atmósfera que rodea el suelo terrestre o geosfera, donde se sustenta una gran masa de agua o hidrosfera. Podemos encontrar al agua en pequeñas gotas suspendidas en el aire, en los ríos y mares, en los hielos de los icebergs, en los organismos vivos y en muchos otros lugares.
Tal como lo planteara, en el año 1922, el biólogo y químico ruso, Alexander Oparin “El agua es la cuna de la vida surge la materia orgánica capaz de crear a los seres vivos”.

Distribución del agua en la Tierra
Aguas oceánicas:

El 98% del agua de la biosfera se encuentra en los mares y océanos, las grandes reservas de agua del planeta. Estas aguas contienen inmensas cantidades de sales disueltas.
El 2% restante de la hidrosfera corresponde al agua dulce, que se concentra en los lagos, ríos, lagunas, napas subterráneas y capas de hielo. Estas aguas se caracterizan por tener pocas sales minerales disueltas.
Observaciones
Las aguas de las napas subterráneas o capas freáticas, llegan de la superficie, infiltrándose a través del suelo formando magníficas despensas de agua.
Generalmente en las regiones áridas del planeta, estas aguas subterráneas representan el abastecimniento de agua para la población.
Las aguas subterráneas son susceptibles a alteraciones por contaminación. Es común que los residuos que proceden de las actividades industriales y agrícolas se infiltren hacia las profundidades del suelo y degraden estas aguas.

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Hace fines del siglo XVII, el agua era considerada un elemento, es decir, una sustancia formada por una sola clase de átomos. Sin embargo, en 1781, el químico inglés Henry Cavendish demostró que el agua se formaba durante la combustión del gas hidrógeno. Cavendish afirmaba: si el hidrógeno arde es porque reacciona con el oxígeno del aire formando el agua. Ahora bien, como las propiedades del agua son distintas a las de los gases hidrógeno y oxígeno (ambos elementos), el agua no es una mezcla: es un compuesto (sustancias formadas por distintas clases de átomos). En la actualidad, a través de un proceso llamado hidrólisis es posible demostrar que los elementos constitutivos de agua son el H y O. El procedimiento consiste en descomponer el agua, aplicando corriente eléctrica para obtener hidrógeno y oxígeno gaseoso.
La estructura de la molécula del agua está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno los cuales se unen a través de un enlace covalente polar, dando como resultado una molécula de geometría angular, es decir, los átomos de hidrógeno están separados por un ángulo de 105º.
Por otra parte, como sabemos, su fórmula química es H2O, que nos indica que la proporción de hidrógeno y oxígeno en la molécula de agua es 2: 1.
Si comparamos los átomos de H y O, veremos que este último es un átomo de mayor tamaño, y por lo mismo, tiene más electrones o densidad electrónica que el átomo de hidrógeno. Esta característica determina que la molécula de agua sea polar, es decir, sobre el átomo de oxígeno hay una densidad electrónica mayor que genera una carga parcial negativa. Dicho de otro modo En el enlace químico que se forma entre el O y H participan los electrones del nivel más externo de sus átomos, los cuales son atraídos fuertemente hacia el oxígeno debido a su mayor electronegatividad (tendencia de un átomo para atraer electrones) lo que implica una polarización del enlace, es decir, el oxígeno adquire carga parcial negativa y el hidrógeno caraga parcial positiva. Estos enlaces polarizados y la naturaleza angular de la estructura de la molécula de agua dan lugar a un tipo de molécula polar. Esto significa que la molécula de agua tiene carga postiva hacia el extremo donde se encuentran los átomos de hidrógeno y carga negativa hacia el extremo contraio donde se ubica el átomo de oxígeno.
Del mismo modo que existen las uniones interatómicas, hay otras: las uniones intermoleculares, que permiten mantener unidas las moléculas de un compuesto. Dadas las características de polaridad de la molécula de agua, la unión se establece por medio de una fuerza de atracción intermolecular llamada enlace por puente de hidrógeno.

Dicho de otro modo, el extremo positivo de una molécula de agua resulta fuertemente atraído por el extremo negativo de otra molécula de agua cercana de forma que con las moléculas del entorno próximo se forman redes de moléculas unidas entre sí a través de un tipo de enlace especial llamado enlace por puente de hodrógeno.