CONACISCCO.MEXICO

EL PETROLEO es más que solo gasolina, aceite y gas.

La etimología de la palabra PETROLEO, PETRO= roca y OLEUM= aceite, gramaticalmente significa aceite de roca. Si este aceite se analiza para verificar su constituciónquímica orgánica , por contener el elemento Carbono (C) en susmoléculas, se encontrará una extensiva variedad de compuestos formadoscon hidrogeno (H) denominados HIDROCARBUROS. Los hidrocarburos songaseosos, líquidos, semisólidos y sólidos, como aparecen en sitios de lasuperficie terrestre, o gaseosos y líquidos en las formaciones geológicasdel subsuelo.

CARACTERISTICAS FISICAS Y QUIMICAS DEL PETROLEO.

• Color:

Generalmente se piensa que todos los crudos son de color negro, lo cual ha dado origen a cierta sinonimia y calificativos: "oro negro", "más negro que el petróleo crudo". Sin embargo por transmisión de la luz,los crudos pueden tener color amarillo pálido, tonos de rojo y marrónhasta llegar a negro. Por reflexión de la luz pueden aparecer verdes,amarillos con tonos azules, rojo, marrón y negro. Los crudos pesados yextrapesados son negro casi en su totalidad. Crudos con altísimocontenido de cera son livianos y de color amarillo; por la noche albajar bastante la temperatura tienden a solidificarse notablemente ydurante el día, cuando arrecia el sol, muestracierto hervor en el tanque. El crudo más liviano o condensado llega atener un color blanquecino, lechoso y aveces se usa en el campo comogasolina cruda.

• Olor:

Elolor delos crudos es aromático como el de la gasolina, del querosene uotrosderivados. Si el crudo contiene azufre tiene un olor fuerte yhasta repugnante,como el de huevo podrido. Si contiene sulfuro dehidrogeno, los vapores sonirritantes, tóxicos y hasta mortíferos. Paraatestiguar la buena o rancia calidad de los crudos es común que la industria los designe como dulces oagrios.

• Densidad:

Loscrudospueden pesar menos que el agua (livianos y medianos) o tanto omás que el agua(pesados y extrapesados). De allí que la densidad pueda tener un valor de 0,75 a 1,1. Estos dos rangosequivalen a 57,2 y -3 ºAPI.

Ladensidad,la gravedad especifica o los grados API (API es la abreviaturade AmericanPetroleum Institute ). Denota la relación correspondiente depeso específico yde fluidez de los crudos con respecto al agua.

Gravedad Especifica = 140 / 130 + n.

Gravedad Especifica = 145 / 145 – n.

N =representa la lectura en grados indicada por el hidrometroBaumé inmerso en el liquido.

La ecuacióngeneral de API es la siguiente:

Gravedad especifica = 141,5 / 131,5 + ºAPI. (a 60ºF ó 15,5 ºC).

ºAPI = 141,5 / gravedad especifica – 131,5

Laclasificaciónde los crudos por rango de gravedad ºAPI utilizada en laindustriavenezolana de los hidrocarburos, a 15,5 ºC (60 ºF) es como sigue:

Extrapesados,menos de 16 º.

Pesados,menos de 21,9 º.

Medianos22,0 – 29,9 º.

Livianos 30º y más.

Superlivianos40 º en adelante.

• Sabor:

El sabor deun crudo es una propiedadque se torna importante cuandoel contenido de sal es bastante alto.Esta circunstancia requiere que el crudosea tratado adecuadamente enlas instalaciones de producción del campo paraajustarle la sal almínimo (gramos por metro cúbico) aceptable por compradoresy refinerías.

• Índice de refracción:

Medido conun refractómetro, los hidrocarburos acusan valores de 1,39 a 1,49. Se define comola relación de la velocidad de la luz al pasar de uno a otrocuerpo.

• Coeficiente de expansión:

Varía entre0,00036 y 0,00096. Temperatura ºC por volumen.

• Punto de ebullición:

Noesconstante, Debido a sus constituyentes varía algo menos que latemperaturaatmosférica hasta la temperatura igual o por encima de 300ºC.

• Punto de congelación:

Varíadesde15,5 ºC hasta la temperatura de -45 ºC. Depende de las propiedadesycaracterísticas de cada crudo o derivado. Este factor es deimportancia alconsiderar el transporte de los hidrocarburos y lasestaciones, principalmente el invierno y las tierras gélidas.

• Punto de deflagración:

Varía desde-12 ºC hasta 110 ºC. Reacción vigorosa que produce calor acompañado de llamas y/ochispas.

• Punto de quema:

Varía desde2 ºC hasta 155 ºC.

• Poder calorífico:

Puede serentre 8.500 a 11.350 calorías/gramo. Entre BTU/libra puede ser de 15.350 a22.000. (BTU es la unidad térmica británica).

• Calor especifico:

Varíaentre0,40 y 0,52. El promedio de la mayoría de los crudos es de 0,45.Es la relaciónde cantidad de calor requerida para elevar su temperaturaun grado respecto ala requerida para elevar un grado la temperatura deigual volumen o masa deagua.

• Calor latente de vaporización:

Para lamayoría de los hidrocarburos parafínicos y metilenos acusa entre 70 a 90kilocalorías/kilogramo ó 130 a 160 BTU/libra.

• Viscosidad:

La viscosidades una de las característicasmás importantes de los hidrocarburos enlos aspectos operacionales deproducción, transporte, refinación y petroquímica. La viscosidad, que indica la resistencia que opone el crudo al flujointerno, se obtiene por varios métodos y se le designa por varios valores de medición.El poise o centipoise (0,01poise) se define como la fuerza requerida endinas para mover un plano de uncentímetro cuadrado de área, sobre otrode igual área y separado un centímetrode distancia entre sí y con elespacio relleno del líquido investigado, paraobtener un desplazamientode un centímetro en un segundo. La viscosidad de loscrudos en elyacimiento puede tener 0,2 hasta más de 1.000 centipoise. Esmuyimportante el efecto de la temperatura sobre la viscosidad de loscrudos, en elyacimiento o en la superficie, especialmente concernientea crudos pesados yextrapesados.

• Viscosidadrelativa: es la relación de la viscosidad del fluido respecto a la delagua. A 20 ºC la viscosidad del agua pura es de 1.002 centipoise.
• Viscosidad cinemática:es equivalente a la viscosidad expresada en centipoises dividida por lagravedad específica, a la misma temperatura. Se designa en stokes ocentistokes.
• Viscosidad Universal Saybolt: representa el tiempoen segundos para que un flujo de 60 centímetros cúbicos salga de unrecipiente tubular por medio de un orificio, debidamente calibrado ydispuesto en el fondo del recipiente, el cual se ha mantenido atemperatura constante.

LOS PROCESOS DE SEPARACIÓN Y

TRANSFORMACIÓN DEL PETROLEO.

Elpetróleocrudo una vez extraído del pozo, sube por los cabezales deproducción que seencuentran ubicados en la parte superior (boca delpozo) del pozo. Este crudosigue un trayecto y va a un tren deseparadores que se encuentran ubicados enlos campos de producción.Debido a que el petróleo en su forma natural seencuentra en los pozosacompañado de gas, agua, sedimentos e impurezas, debeser separado decada uno de estos elementos, He allí donde aparecen los trenesdeseparadores, los cuales son unas especies de tanques donde el petróleocrudoentra por la parte superior y debido a la gravedad él se vaseparando. Lossedimentos se van al fondo, el agua se queda en la partemedia entre lossedimentos y el crudo y el gas en la parte superior.

Estecrudouna vez que sale del separador, sale acompañado con el gas. Estegas se separadel crudo mediante dispositivos especiales para estatarea, donde el gas essecado o atrapado por medio de absorción óadsorción.

Unavez queel crudo se encuentra totalmente limpio, se transporta por mediode oleoductosa los puntos de refinación ó refinarías.

Losprocesosde refinación son muy variados y se diferencian unos de otrospor los conceptoscientíficos y tecnológicos que los fundamentan paraconformar una cadena desucesos que facilitan:

• La destilación de crudos y separación de productos.
• La destilación, la modificación y la reconstitución molecular de los hidrocarburos.
• La estabilidad, la purificación y mejor calidad de los derivados obtenidos.

Todoesto selogra mediante la utilización de plantas y equipos auxiliares,que satisfacendiseños y especificaciones de funcionamiento confiables,y por la introducción de substancias apropiadas y/ocatalizadores que sustentan reacciones químicas y/o físicas deseadas durantecada paso del proceso.

• Procesos de Destilación:

Losprocesosde destilación atmosférica y al vacío son clásicos en laindustria delpetróleo. La diferencia entre el proceso atmosférico y elde vacío es que esteúltimo permite obtener más altas temperaturas a muybajas presiones y lograr larefinación de fracciones más pesadas.

Lacarga queentra a la torre de destilación atmosférica se sometepreviamente a temperaturade unos 350 ºC en un horno especial. Elcalentamiento del crudo, permite que,por orden de punto de ebulliciónde cada fracción o producto, se desprendan delas cargas, y a medida quese condensan en la torre salen de ésta por tuberíaslateralesapropiadamente dispuestas desde el tope hasta el fondo. La torrellevaen su interior bandejas circulares que tiene bonetes que facilitanlacondensación y la recolección de las fracciones. Además, al salir losproductosde la torre pasan por otras torres o recipientes auxiliarespara continuar losprocesos.

Cuandolatemperatura de ebullición de ciertos hidrocarburos es superior a 375ºC serecurre a la destilación al vacío o a una combinación de vacío yvapor. Lacarga con que se alimenta el proceso al vacío proviene delfondo de la torre dedestilación atmosférica.

• Desasfaltación:

Amedida quese obtienen los productos por los diferentes procesos, muchosde estosrequieren tratamiento adicional para remover impurezas o paraaprovecharciertos hidrocarburos. Para estos casos se emplea solvente.La desasfaltacióncon propano se utiliza para extraer aceites pesadosdel asfalto parautilizarlos como lubricantes o como carga a otrosprocesos. Este proceso selleva a cabo en una torre de extracciónlíquido-líquido.

• Proceso térmico continuo ("THERMOFOR") con utilización de arcilla:

Variosprocesosde crepitación catalítica (descomposición térmica molecular) tienenusoen los grandes complejos refineros. De igual manera, los procesosparadesulfuración de gasolina. Casi todos estos procesos tienen suscaracterísticaspropias y aspectos específicos de funcionamiento. Elproceso de thermofor tienepor objeto producir lubricantes de ciertascaracterísticas y es alimentado porlos productos semielaborados quesalen de las plantas de procesos condisolventes (refinación ydesparafinación).

• Descomposición Térmica:

Alprocesode descomposición o desintegración molecular o crepitacióntérmica se lebautizo "Cracking", onomatopéyicamente craqueo,craquear.Fundamentalmente, la carga para este proceso la constituyengasóleo pesado y/ocrudo reducido, suplido por otras plantas de larefinería. Las temperaturaspara la descomposición térmica están en elrango de 200 – 480 ºC y presión dehasta 20 atmósferas. Ladescomposición térmica se aplica también para laobtención de etileno, apartir de las siguientes fuentes: etano, propano,propileno, butano,querosén o combustóleo. Las temperaturas requeridas están enel rango de730 – 760 ºC y presiones bajas de hasta 1,4 atmósferas.

• Reformación Catalítica:

Este procesorepresenta un gran avance en el diseño,utilización y regeneración delos catalizadores y del proceso engeneral. Los catalizadores de platino hanpermitido que mayoresvolúmenes de carga sean procesados por kilogramos decatalizadorutilizado. Además, se ha logrado mayor tiempo de utilización deloscatalizadores. Esta innovación ha permitido que su aplicaciónsea muy extensa para tratar gasolinas y producir aromáticos.

La reformacatalítica cubre una gran variedad de aplicaciones patentadas que sonimportantes en la manufacturade gasolinas (Ultraforming,Houdriforming, Rexforming y otros). La cargapuede provenir del procesamientode crudos nafténicos y parafínicos, querinden fracciones ricas en sustanciasaromáticas. Por la reformacatalítica se logra la deshidrogenación ydeshidroisomerización denaftenos, y la isomerización, el hidrocraqueo y laciclodeshidrogenaciónde las parafinas, como también la hidrogenación deolefinas y lahidrosulfuración. El resultado es un hidrocarburo muy rico enaromáticosy por lo tanto de alto octanaje.

• Proceso Flexicocking (Exxon):

Laaplicacióngeneral se basa en el manejo de cualquier carga de hidrocarburoquepueda ser bombeada, inclusive arena bituminosa. Es particularmenteadaptablepara mover el alto contenido de metales y/o carbón que quedan en losresiduos de la carga tratada a temperaturas de 565 ºC o más en plantas alvacío.

Losproductoslíquidos logrados pueden ser mejorados mediante la hidrogenación.Elcoque bruto puede ser gasificado. Luego de removerle el sulfuro dehidrogeno,el gas puede ser utilizado en los hornos de procesamiento,inclusive los de lasplantas de hidrogeno. Además del coque producido,las otras fracciones máslivianas producidas pueden ser procesadas enequipos convencionales detratamientos.

Laplantaseleccionada tiene una capacidad de procesamiento de 52.000 b/d,y convierte elasfalto o residuo de procesos al vacío en destilados. Deacuerdo con lasespecificaciones y detalles de funcionamiento de laplanta Flexicocking, lorequerimientos de servicios por barril de carga son lossiguientes:

Ladesintegración catalítica hace posible el tratamiento de una serie de crudos ensu estado original y de los derivados tratadospor hidrogenación,desintegración o desasfaltación para lograr productosde menor peso molecularcomo olefinas, gasolina de alto octanaje,destilados medios y otros que se pueden convertiradecuadamente.

• Proceso de Isomerización "Butamer" (Universal Oil Products):

Esteprocesopermite, mediante reacción catalítica, transformar butano normalen su isomero,isobutano. El isobutano se requiere como insumo paraproducir componentes de lagasolina de muy alto octanaje en el procesode alquilación.

• Proceso de Alquilación "HF" (Acido fluorhídrico, Universal Oil Products):

Elprocesose emplea para la combinación de isobutano con olefinas talescomo propileno obutileno para producir componentes para la gasolina dealto octanaje. Elisobutano logrado mediante el proceso de isomerizaciónse emplea como cargapara su alquilación con propileno, butileno,amilenos u olefinas de alto pontode ebullición.

Lacargaentra en intimo contacto con el catalizador, que lo constituye elácidofluorhídrico. El efluente pasa por un recipiente de asentamiento.La parteácida, o sea el ácido fluorhídrico es bombeado al reactor. Elproducto que salepor la parte superior del recipiente de asentamiento,se despoja de isobutano ycomponentes más livianos en la despojadora ylo que sale del fondo de esta esalquilato para gasolina de motor. La producción diaria dealquilatos en Amuy es de 14.200 b/d.

DERIVADOS Y USOS DEL PETRÓLEO

Lossiguientes son los diferentes productos derivados del petróleo y su utilización:

Gasolinamotor corriente y extra - Para consumo en los vehículos automotores de combustión interna, entre otros usos.

Turbocombustibleo turbosina - Gasolina para aviones jet, también conocida como Jet-A.

Gasolina deaviación - Para uso en aviones con motores de combustión interna.

ACPM oDiesel - De uso común en camiones y buses.

Queroseno -Se utiliza en estufas domésticas y en equipos industriales. Es el quecomúnmente se llama "petróleo".

Cocinol -Especie de gasolina para consumos domésticos. Su producción es mínima.

Gas propanoo GLP - Se utiliza como combustible doméstico e industrial.

Bencinaindustrial - Se usa como materia prima para la fabricación dedisolventes alifáticos o como combustible doméstico

Combustóleoo Fuel Oil - Es un combustible pesado para hornos y calderas industriales.

Disolventesalifáticos- Sirven para la extracción de aceites, pinturas, pegantes yadhesivos;para la producción de thinner, gas para quemadoresindustriales,elaboración de tintas, formulación y fabricación deproductos agrícolas, de caucho, ceras y betunes, y paralimpieza en general.

Asfaltos -Se utilizan para la producción de asfalto y como material sellante en laindustria de la construcción.

Baseslubricantes - Es la materia prima para la producción de los aceiteslubricantes.

Cerasparafínicas- Es la materia prima para la producción de velas y similares,ceraspara pisos, fósforos, papel parafinado, vaselinas, etc.

Polietileno- Materia prima para la industria del plástico en general

Alquitránaromático(Arotar) - Materia prima para la elaboración de negro de humo que, asuvez, se usa en la industria de llantas. También es un diluyente

Acidonafténico - Sirve para preparar sales metálicas tales como naftenatos decalcio, cobre,zinc, plomo, cobalto, etc., quese aplican en la industria de pinturas,resinas, poliéster, detergentes,tensoactivos y fungicidas

Benceno -Sirve para fabricar ciclohexano.

Ciclohexano- Es la materia prima para producir caprolactama y ácido adípico con destino alnylon.

Tolueno- Seusa como disolvente en la fabricación de pinturas, resinas,adhesivos,pegantes, thinner y tintas, y como materia prima del benceno.

Xilenosmezclados - Se utilizan en la industria de pinturas, de insecticidas y dethinner.

Ortoxileno -Es la materia prima para la producción de anhídrido ftálico.

Alquilbenceno-Se usa en la industria de todo tipo de detergentes, paraelaborarplaguicidas, ácidos sulfónicos y en la industria decurtientes.El azufre quesale de las refinerías sirve para lavulcanización del caucho, fabricación dealgunos tipos de acero y preparación de ácidosulfúrico, entre otros usos. En Colombia,de otro lado, se extrae unpetróleo pesado que se llama Crudo Castilla,el cual se utiliza para laproducción de asfaltos y/o para mejoramientodirecto de carreteras, así comopara consumos en hornos y calderas.

LOS POLIMEROS.

• Concepto y Clasificación:

Unpolímero(del griego poly, muchos; meros, parte, segmento) es unasustancia cuyasmoléculas son, por lo menos aproximadamente, múltiplosde unidades de pesomolecular bajo. La unidad de bajo peso molecular esel monómero. Si el polímeroes rigurosamente uniforme en peso moleculary estructura molecular, su grado depolimerización es indicado por unnumeral griego, según el número de unidadesde monómero que contiene;así, hablamos de dímeros, trímeros, tetrámero,pentámero y sucesivos. Eltérmino polímero designa una combinación de un númerono especificado deunidades. De este modo, el trióximetileno, es el trímerodelformaldehído, por ejemplo.

Siel númerode unidades es muy grande, se usa también la expresión granpolímero. Unpolímero no tiene la necesidad de constar de moléculasindividuales todas delmismo peso molecular, y no es necesario quetengan toda la misma composiciónquímica y la misma estructuramolecular. Hay polímeros naturales como ciertasproteínas globulares ypolicarbohidratos, cuyas moléculas individuales tienentodos los mismospesos moleculares y la misma estructura molecular; pero lagran mayoríade los polímeros sintéticos y naturales importantes son mezclasde componentes poliméricoshomólogos. La pequeña variabilidad en lacomposición química y en la estructuramolecular es el resultado de lapresencia de grupos finales, ramas ocasionales,variaciones en laorientación de unidades monómeros y la irregularidad en elorden en elque se suceden los diferentes tipos de esas unidades en loscopolímeros.Estas variedades en general no suelen afectar a las propiedadesdelproducto final, sin embargo, se ha descubierto que en ciertos casoshubovariaciones en copolímeros y ciertos polímeros cristalinos.

Lo quedistingue a los polímeros de los materialesconstituidos por moléculas detamaño normal son sus propiedadesmecánicas. En general, los polímeros tienenuna muy buena resistencia mecánicadebido a que las grandes cadenaspoliméricas se atraen. Las fuerzas deatracción intermoleculares dependen de lacomposición química delpolímero y pueden ser de varias clases. Las máscomunes, denominadasFuerzas de Van der Waals.

Tipos de Polímeros Más Comunes

El consumode polímeros o plásticosha aumentado en los últimosaños. Estos petroquímicos han sustituidoparcial y a veces totalmente a muchosmateriales naturales como la madera, el algodón, el papel, la lana, la piel, elacero y el cemento. Los factores que han favorecidoel mercado de los plásticos son los precioscompetitivos y a veces inferioresa los de los productos naturales, y elhecho de que el petróleo ofrece unamayor disponibilidad de materialessintéticos que otras fuentes naturales. La crisispetrolera de 1974 tambiéninfluyó en el aumento del consumo de losplásticos, sobre todo en la industriaautomotriz. Los plásticospermitían disminuir el peso de los vehículos, lo cualrepercutía en un ahorroen el consumo de combustible porkilómetro recorrido. Entre lospolímeros usados para reducir el peso de losautomóviles se encuentranlos poliésteres, polipropileno, cloruro depolivinilo, poliuretanos,polietileno, nylon y ABS(acrilonitrilo-butadienoestireno). Sin embargo,el mercado más grande de losplásticos es el de los empaques y embalajes.

Veamosenqué forma los polímeros derivados del petróleo constituyen una partemuyimportante de nuestra vida. Los encontramos en nuestros alimentos,medicinas, vestidos, calzado,casas, edificios, escuelas, oficinas,campos, fábricas y en todos los vehículosusados como medios detransporte.

POLÍMEROS TERMOPLÁSTICOS

Lostermoplásticosson polímeros de cadenas largas que cuando se calientan sereblandecen ypueden moldearse a presión. Representan el 78-80% de consumototal. Losprincipales son:

• Polietileno:

Éstees eltermoplástico más usado en nuestra sociedad. Los productos hechosdepolietileno van desde materiales de construcción y aislanteseléctricos hastamaterial de empaque.Es barato y puede moldearse acasi cualquier forma, extruírse para hacerfibras o soplarse para formarpelículas delgadas. Según la tecnología que se emplee se pueden obtenerdos tipos de polietileno

Polietileno de Baja Densidad.Dependiendo del catalizador, este polímero sefabrica de dos maneras: aalta presión o a baja presión. En el primer caso seemplean los llamadosiniciadores de radicales libres como catalizadores depolimerización deletileno. El producto obtenido es el polietileno de bajadensidadramificado;

Cuandosepolimeriza el etileno a baja presión se emplean catalizadores tipoZieglerNatta y se usa el buteno-1 como comonómero. De esta forma escomo se obtiene elpropileno de baja densidad lineal, que poseecaracterísticas muy particulares,como poder hacer películas más delgadas yresistentes.

Polietileno de alta densidad (HDPE). Cuando se polimeriza el etileno a baja presión yen presencia de catalizadores ZieglerNatta, se obtiene el polietileno dealta densidad(HDPE). La principal diferencia es la flexibilidad, debido alasnumerosas ramificaciones de la cadena polimérica a diferencia de larigidezdel HDPE.

Seempleapara hacer recipientes moldeados por soplado, como las botellas ylos cañosplásticos (flexibles, fuertes y resistentes a la corrosión).

Elpolietileno en fibras muy finas en forma de red sirve para hacer cubiertas de libros y carpetas, tapices para muros,etiquetas y batas plásticas.

• Polipropileno:

Elpolipropilenose produce desde hace más de veinte años, pero su aplicación datade losúltimos diez, debido a la falta de producción directa pues siemprefueun subproducto de las refinerías o de la desintegración del etano oetileno.

Comoelpolipropileno tiene un grupo metilo (CH3) más que el etileno en sumolécula,cuando se polimeriza, las cadenas formadas dependiendo de laposición del grupometilo pueden tomar cualquiera de las tres estructuras siguientes:

1. Isotáctico,cuando los grupos metilo unidos a la cadena están en un mismo lado del plano.

2. Sindiotáctico,cuando los metilos están distribuidos en forma alternada en la cadena.

3. Atáctico,cuando los metilos se distribuyen al azar.

Posee unaalta cristalinidad, por lo que sus cadenas quedan bien empacadas y producenresinas de alta calidad.

Elpolipropileno se utiliza para elaborar bolsas de freezer y microondasya que tienen una buenaresistencia térmica y eléctrica además de bajaabsorción de humedad. Otraspropiedades importantes son su dureza,resistencia a la abrasión e impacto,transparencia, y que no es tóxico.Asimismo se usa para fabricar carcazas, juguetes,valijas, jeringas, baterías,tapicería, ropa interior y ropa deportiva,alfombras, cables, selladores,partes automotrices y suelas de zapatos.

• Cloruro de polivinilo (PVC):

Estepolímerose obtiene polimerizando el cloruro de vinilo. Existen dos tiposdecloruro de polivinilo, el flexible y el rígido. Ambos tienen altaresistencia ala abrasión y a los productos químicos. Pueden estirarsehasta 4 veces y sesuele copolimerizar con otros monómeros paramodificar y mejorar la calidad dela resina. Las resinas de PVC casinunca se usan solas, sino que se mezclan condiferentes aditivos.

ElPVCflexible se destina para hacer manteles, cortinas para baño,muebles, alambresy cables eléctricos; El PVC rígido se usa en lafabricación de tuberías parariego, juntas, techado y botellas.

• Poliestireno (PS):

Elpoliestireno(ps) es el tercer termoplástico de mayor uso debido a suspropiedades ya la facilidad de su fabricación. Posee baja densidad,estabilidadtérmica y bajo costo.El hecho de ser rígido yquebradizo lo desfavorecen. Estas desventajaspueden remediarsecopolimerizándolo con el acrilonitrilo (másresistencia a la tensión).

Esunaresina clara y transparente con un amplio rango de puntos de fusión.Fluyefácilmente, lo que favorece su uso en el moldeo por inyección;Posee buenaspropiedades eléctricas, absorbe poco agua (buen aislanteeléctrico), resistemoderadamente a los químicos, pero es atacado porlos hidrocarburos aromáticosy los clorados. Se comercializa en tresdiferentes formas y calidades:

De uso común, encuentra sus principales aplicaciones en los mercados de inyección y moldeo.

Poliestireno de impacto(alto, medio y bajo) que sustituye al de usogeneral cuando se deseamayor resistencia. Utilizada para fabricarelectrodomésticos, juguetes ymuebles.

Expandiblese emplea en la fabricación de espuma de poliestireno que se utilizaenla producción de accesorios para la industria de empaques yaislamientos.

Los usos más comunes son

Poliestireno de medio impacto: Vasos, cubiertos y platos descartables, empaques,juguetes.

Poliestireno de alto impacto: Electrodomésticos (radios, TV, licuadoras,teléfonos lavadoras), tacos para zapatos, juguetes.

Poliestireno cristal: piezas para cassettes, envases desechables, juguetes,electrodomésticos, difusores de luz, plafones.

Poliestireno Expandible: envases térmicos, construcción (aislamientos,tableros de cancelería, plafones, casetones, etc.).

• Estireno-acrilonitrilo (SAN):

Estecopolímerotiene mejor resistencia química y térmica, así como mayor rigidezque elpoliestireno. Sin embargo no es transparente por lo que se usaenartículos que no requieren claridad óptica. Algunas de sus aplicaciones sonla fabricación de artículos para el hogar.

• Copolímero acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS):

Estospolímeros son plásticos duros con alta resistencia mecánica, de los pocos termoplásticos quecombinan la resistencia con la dureza. Se pueden usan en aleacionescon otros plásticos. Así porejemplo, el ABS con el PVC nos da unplástico de alta resistencia a la flamaque le permite encontrar ampliouso en la construcción de televisores. Suscualidades son una bajatemperatura de ablandamiento, baja resistenciaambiental y bajaresistencia a los agentes químicos

RESINAS TERMOFIJAS

Estosmaterialesse caracterizan por tener cadenas poliméricas entrecruzadas,formandouna resina con una estructura tridimensional que no sefunde.Polimerizan irreversiblemente bajo calor o presión formando unamasa rígida ydura. Las uniones cruzadas se pueden obtener medianteagentes que lasprovoquen, como en el caso de la producción de lasresinas epóxicas.

Lospolímerostermofijos pueden reforzarse para aumentar su calidad, durezayresistencia a la corrosión. El material de refuerzo más usado es lafibra de vidrio (la proporción varían entre20-30%) El 90% de las resinas reforzadas son de poliéster.

Cuando sehace reaccionar un glicol y un isocianato con más de dos grupos funcionales, seforma un polímero termofijo

• Poliuretanos:

Lospoliuretanospueden ser de dos tipos, flexibles o rígidos, dependiendo delpoliolusado. Los flexibles se obtienen cuando el di-isocianato sehacereaccionar con diglicol, triglicol, poliglicol, o una mezcla deéstos; Lospoliuretanos rígidos se consiguen utilizando triolesobtenidos a partir delglicerol y el óxido de propileno. El uso másimportante del poliuretanoflexible son el relleno de colchones.

En elpasado, los paragolpes de los autosse hacían de metal; actualmentese sustituyeron por uretano elastoméricomoldeado, el mismo material usado paralos volantes, defensas y tablerosde instrumentos, puesto que resisten laoxidación, los aceites y laabrasión. Otros usos: bajo alfombras,recubrimientos, calzado, juguetesy fibras.

Porsuresistencia al fuego se usa como aislante de tanques, recipientes,tuberías yaparatos domésticos como refrigeradores y congeladores.

• Urea, resinas y melamina:

Laurea seproduce con amoníaco y bióxido de carbono; La melamina estáconstituida portres moléculas de urea. Tanto la urea como la melaminatienen propiedadesgenerales muy similares, aunque existe muchadiferencia en sus aplicaciones. Aambas resinas se les conoce comoaminorresinas. Estos artículos son claros comoel agua, fuertes y duros,pero se pueden romper. Tienen buenas propiedades eléctricas.

Se usanprincipalmente como adhesivos para hacer madera aglomerada, gabinetes para radioy botones. Las resinasmelamina-formaldehído se emplean en lafabricación de vajillas y productoslaminados que sirven para cubrirmuebles de cocina, mesas y escritorios.

• Resinas fenólica:

Lareacciónentre el fenol y el formaldehído tiene como resultado lasresinas fenólicas ofenoplast. Existen dos tipos de resinas fenólicas,los resols y el novolac.

Los resolsseobtienen cuando se usa un catalizador básico en la polimerización.Elproducto tiene uniones cruzadas entre las cadenas que permiten redes tridimensionales Termofijas. El novolac sehaceusando catalizadores ácidos. Aquí las cadenas no tienen unionescruzadaspor lo que el producto es permanentemente soluble y fundible.

Laspropiedadesmás importantes de los termofijos fenólicos son su dureza, surigidez ysu resistencia a los ácidos. Tienen excelentes propiedades aislantesyse pueden usar continuamente hasta temperaturas de 150'C. Se usanparaproducir controles, manijas, aparatos, pegamentos, adhesivos,materialaislante., laminados para edificios, muebles, tableros y partesde automóviles.Estas resinas son las más baratas y las más fáciles demoldear. Puedenreforzarse con aserrín de madera, aceites y fibra devidrio. Las tuberías defibra de vidrio con resinas fenólicas puedenoperar a 150'C y presiones de 10kg/cm².

• Resinas epóxicas:

Casitodaslas resinas epóxicas comerciales se hacen a partir del bisfenol A(obtenido apartir del fenol y la acetona), y la epiclorhidrina(producida a partir delalcohol alílico). Sus propiedades másimportantes son: alta resistencia atemperaturas hasta de 500°C, elevadaadherencia a superficies metálicas yexcelente resistencia a losproductos químicos. Se usan principalmente enrecubrimientos de latas,tambores, superficies de acabado de aparatos y comoadhesivo.

• Resinas poliéster:

Estasresinasse hacen principalmente a partir de los anhídridos maleico y ftálicoconpropilenglicol y uniones cruzadas con estireno. E uso de estas resinasconrefuerzo de fibra de vidrio ha reemplazado a materiales como lostermoplásticosde alta resistencia, madera, acero al carbón, vidrio yacrílico, lámina,cemento, yeso, etc.

Las industriasque más la utilizan son la automotriz,marina y la construcción. Lasresinas de poliéster saturado se usan en laslacas para barcos, enpinturas para aviones y en las suelas de zapatos.

HOMOPOLÍMEROS Y COPOLÍMEROS

Losmaterialescomo el polietileno, el PVC, el polipropileno, y otros que contienenunasola unidad estructural, se llaman homopolímeros. Los homopolímeros,además, contienen cantidades menores de irregularidades en los extremosde lacadena o en ramificaciones.

Porotrolado los copolímeros contienen varias unidades estructurales, comoes el casode algunos muy importantes en los que participa el estireno.

Estascombinacionesde monómeros se realizan para modificar las propiedades de lospolímerosy lograr nuevas aplicaciones. Lo que se busca es que cadamonómeroimparta una de sus propiedades al material final; así, porejemplo, en el ABS,el acrilonitrilo aporta su resistencia química, elbutadieno su flexibilidad yel estireno imparte al material la rigidezque requiera la aplicaciónparticular.

Evidentementealvariar las proporciones de los monómeros, las propiedades de loscopolímerosvan variando también, de manera que el proceso decopolimerización permitehasta cierto punto fabricar polímeros a lamedida.

Nosolocambian las propiedades al variar las proporciones de losmonómeros, sinotambién al variar su posición dentro de las cadenas.Así, existen lossiguientes tipos de copolímeros.

Lasmezclasfísicas de polímeros, que no llevan uniones permanentes entreellos, tambiénconstituyen a la enorme versatilidad de los materialespoliméricos. Son elequivalente a las aleaciones metálicas.

Enocasionesse mezclan para mejorar alguna propiedad, aunque generalmentea expensas deotra. Por ejemplo, el óxido de polifenilo tiene excelenteresistencia térmicapero es muy difícil procesarlo. El poliestirenotiene justamente laspropiedades contrarias, de manera que al mezclarlosse gana en facilidad de procedimiento,aunque resulte un material queno resistirá temperaturas muy altas.. Sinembargo en este caso hay un efectosinergístico, en el sentido en que laresistencia mecánica es mejor en algunosaspectos que a la de cualquierade los dos polímeros. Esto no es frecuente,porque puede ocurrirúnicamente cuando existe perfecta compatibilidad ente losdos polímerosy por regla general no la hay, así que en la mayoría de los casosdebeagregarse un tercer ingrediente para compatibilizar la mezcla. Lo queseemplea casi siempre es un copolímero injertado, o uno de bloque quecontengaunidades estructurales de los dos polímeros. Otras veces semezcla simplementepara reducir el costo de material.

Enotroscasos, pequeñas cantidades de un polímero de alta calidad puedemejorar la delotro, al grado de permitir una nueva aplicación.

Copolímeros estireno-butadieno:

Sonplásticossintéticos que han sustituido prácticamente en su totalidad alnatural,en algunas aplicaciones como las llantas para automóviles; contienen25% de estireno y 75 % butadieno; sus aplicaciones incluyen en ordendeimportancia:

• Llantas, Espumas,
• Empaques, Suelas para zapatos,
• Aislamiento de alambres y cables eléctricos,
• Mangueras.

Loscopolímerosde estireno-butadieno con mayor contenido de batadieno, se usanparahacer pinturas y recubrimientos. Para mejorar la adhesividad, enocasionesse incorpora el ácido acrílico o los ésteres acrílicos, queelevan la polaridadde los copolímeros.

Polímeros isómeros:

Lospolímerosisómeros son polímeros que tienen esencialmente la misma composicióndeporcentaje, pero difieren en la colocación de los átomos o grupos deátomosen las moléculas. Los polímeros isómeros del tipo vinilo puedendiferenciarseen las orientaciones relativas de los segmentosconsecutivos (Monómeros).

Los Lubricantes y los Polímeros:

Loslubricantes mejoran la procesabilidad de los polímeros, realizando variasimportantes funciones.

• Reducenla fricción entre las partículas del material, minimizando elcalentamiento por fricción y retrasando la fusión hasta el puntoóptimo.
• Reducen la viscosidad del fundido promoviendo el buen flujo del material.
• Evitan que el polímero caliente se pegue a las superficies del equipo de procesamiento.

A los lubricantes se los clasifican en:

• Externos: Reducen la fricción entre las moléculas del polímero y disminuyen la adherencia polímero metal.
• Ceras parafínicas:con pesos moleculares entre 300 y 1500, y temperaturas de fusión entre65 a 75 °C. Las lineales son más rígidas, por su mayor cristalinidad.En las ramificadas, la cristalinidad es menor y los cristales máspequeños.
• Ceras de polietileno: sonpolietilenos de muy bajo peso molecular, ligeramente ramificadas, contemperaturas de fusión de 100 a 130 °C. Son más efectivas que lasparafinas.
• Ceras tipo éster: obtenidos de cebos. Contienen ácidos grasos con 16 a 18 átomos de carbono. El más importante es el triesterato.

Procesos de polimerización:

Existendiversosprocesos para unir moléculas pequeñas con otras para formarmoléculasgrandes. Su clasificación se basa en el mecanismo por el cualse unenestructuras monómeros o en las condiciones experimentales dereacción.

Mecanismosde polimerización. La polimerización puede efectuarse por distintos métodos asaber:

Polimerización por adición:

• Adiciónde moléculas pequeñas de un mismo tipo unas a otras por apertura deldoble enlace sin eliminación de ninguna parte de la molécula(polimerización de tipo vinilo.).
• Adiciónde pequeñas moléculas de un mismo tipo unas a otras por apertura de unanillo sin eliminación de ninguna parte de la molécula (polimerizacióntipo epóxi.).
• Adiciónde pequeñas moléculas de un mismo tipo unas a otras por apertura de undoble enlace con eliminación de una parte de la molécula(polimerización alifática del tipo diazo.).
• Adiciónde pequeñas moléculas unas a otras por ruptura del anillo coneliminación de una parte de la molécula (polimerización del tipo a-aminocarboxianhidro.).
• Adición de birradicales formados por deshidrogenación (polimerización tipo p-xileno.).

Polimerización por condensación:

• Formaciónde poliésteres, poliamidas, poliéteres, polianhidros, etc., poreliminación de agua o alcoholes, con moléculas bifuncionales, comoácidos o glicoles, diaminas, diésteres entre otros (polimerización deltipo poliésteres y poliamidas.).
• Formaciónde polihidrocarburos, por eliminación de halógenos o haluros dehidrógeno, con ayuda de catalizadores metálicos o de haluros metálicos(policondensación del tipo de Friedel-Craffts y Ullmann.).
• Formaciónde polisulfuros o poli-polisulfuros, por eliminación de cloruro desodio, con haluros bifuncionales de alquilo o arilo y sulfurosalcalinos o polisulfuros alcalinos o por oxidación de dimercaptanos(policondensación del tipo Thiokol.).

Polimerización en suspensión, emulsión y masa:

• Polimerización en suspensiónEn este caso el peróxido es soluble en el monómero. La polimerizaciónse realiza en agua, y como el monómero y polímero que se obtiene de élson insolubles en agua, se obtiene una suspensión. Para evitar que elpolímero se aglomere en el reactor, se disuelve en el agua una pequeñacantidad de alcohol polivinílico, el cual cubre la superficie de lasgotitas del polímero y evita que se peguen.
• Polimerización en emulsiónLa reacción se realiza también en agua, con peróxidos solubles en aguapero en lugar de agregarle un agente de suspensión como el alcoholpolivinílico, se añade un emulsificante, que puede ser un detergente oun jabón. En esas condiciones el monómero se emulsifica, es decir,forma gotitas de un tamaño tan pequeño que ni con un microscopiopueden ser vistas. Estas microgotitas quedan estabilizadas por el jabóndurante todo el proceso de la polimerización, y acaban formando unlátex de aspecto lechoso, del cual se hace precipitar el polímerorompiendo la emulsión. posteriormente se lava, quedando siempre restosde jabón, lo que le imprime características especiales de adsorción deaditivos.
• Polimerización en masaEn este tipo de reacción, los únicos ingredientes son el monómero y elperóxido. El polímero que se obtiene es muy semejante al de suspensión,pero es más puro que éste y tiene algunas ventajas en la adsorción deaditivos porque no esta contaminado con alcohol polivinílico.

ESTRUCTURAS QUÍMICAS QUE INFLUYEN SOBRE LAS CADENASPOLIMÉRICAS.

Enlaces dobles. Los enlaces unidos por la doble ligadura no pueden girar, pero en cambiolos segmentos de cadena que lesiguen gozan de gran movilidad,precisamente porque los carbonos del dobleenlace tienen un sustituyentemenos, que si se trata de enlaces sencillos.

Grupos aromáticos.Los anillos bencénicos producen rigidez en las moléculas y avecesevitan la cristalización y en otros casos la reducen. Elpolietileno atáctico,por ejemplo es completamente amorfo. Esto nonecesariamente es un defecto.Cuando se desea transparencia en unpolímero, se selecciona uno amorfo, y elpoliestireno tiene precisamenteesta cualidad. Las cualidades de alta polaridady alta cristalinidad sonesenciales para que un polímero forme buenas fibras.Sólo así tendrá laresistencia ténsil que se requiere.

Grupos alquilos.Los grupos metílicos del propileno, estorban mucho para el giro delossegmentos y obligan a la molécula a tomar una forma helicoidal, enla que seminimizan las interacciones de estos grupos metilos con otrosátomos de lamolécula de polipropileno. La consecuencia es una densidadmuy baja (0,91) porel espacio libre que queda dentro de la hélice.

REGULARIDAD ESTRUCTURAL.

a) Simetría:la presencia de anillos de fenileno en una cadena puede dar origen a tresdistintas estructuras.

De ellas, laprimera es la de mayor simetría y representa un polímero más cristalino que losotros.

b) Númeropar vs. Número de átomos de carbono entre grupos funcionales:en elcaso de las poliamidas y de los poliésteres, cristalizan mejor losmaterialescon número par de carbonos entre grupo amídicos o gruposéster respectivamentey cuanto mayor es la cristalinidad, más alto es elpunto de fusión. Cuando elnúmero es par, las cadenas son asimétricas

c) Tacticidad:lospolímeros isotácticos y los sindiotácticos tienen regularidadestructural yson cristalinos, mientras que los atácticos son amorfos.Los polímerosisotácticos y los sindiotácticos tienen mayorcristalinidad, mayor resistenciamecánica, mayor densidad, más altatemperatura de fusión, son más resistentes ala acción de losdisolventes, y poseen menor transparencia, en comparación conlos mismosmateriales en la variedad táctica.

d) ConfiguraciónCIS vs. TRANS:existen dos tipos de hule natural que provienen delisopreno. La primerase llama configuración CIS y así es el hule de la hevea yel de Guayuleque se caracterizan por su flexibilidad y su elasticidad, la cual deben en parte a suestructura CIS, que es irregular y les impide cristalizar.

Encambio,la configuración TRANS, con gran regularidad estructural, estápresente en elhule de gutapercha, que es cristalino, mucho menoselástico, con altaadherencia, por lo que se lo emplea como cubierta depelotas de golf.

e) Ramificaciones:Elejemplo más claro de las ramificaciones sobre el grado de cristalinidadesel polietileno. Estas ramificaciones dificultan la aproximación delas cadenasy su colocación ordenada, disminuyendo el grado decristalinidad, dejandograndes espacios entre las cadenas y por ello elmaterial tiene mayor densidad.Por lo mismo, las fuerzas de atracciónentre cadenas adyacentes no pueden actuarplenamente y, al ser menor lafuerza de cohesión, el calor separa con mayorfacilidad las cadenas y elpolímero se reblandece a menor temperatura, tienemenor rigidez, mejorresistencia al impacto y mayor transparencia yflexibilidad que el dealta densidad.

f) Elpeso molecular: Losgrupos químicos que se encuentran en los extremosde las cadenas, no soniguales que el resto de las unidades estructurales y lerestanregularidad a la estructura. También tienen mayor movilidad, puestoqueestán unidos a la cadena de un solo lado. Estos dos factoresinterfieren en lacristalización. Como los polímeros de bajo pesomolecular tienen una altaconcentración de extremos, también tienen, engeneral, una baja cristalinidad.Por otra parte, los polímeros de muyalto peso molecular tienen dificultad paracristalizar, debido a que lascadenas muy largas se enmarañan más.

Laconsecuenciade todo esto es que para cada polímero, hay un intervalointermedio depesos moleculares en que el grado de cristalinidad es máxima.

g) Copolimerización:Lacopolimerización por lo general destruye la regularidad estructural ybajael grado de cristalinidad a lo menos de que se trate de copolímerosalternados.

Lacopolimerizaciónse usa industrialmente para reducir la temperatura de fusióndepoliésteres y poliamidas que se usan en adhesivos de fusión en caliente(hotmelts.).

Otrocaso esel de cloruro de vinilo ¾ acetato de vinilo, un copolímero muchomás flexibleque el PVC, y que se emplea para hacer discos fonográficos.