Petroleo_crudo

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Petróleo crudo
El petróleo crudo es un combustible fósil compuesto principalmente por hidrocarburos, que también puede contener pequeñas cantidades de azufre, nitrógeno y oxígeno. Se forma en condiciones de alta presión y calor por la transformación de materia orgánica y se produce, por ejemplo, en suelo de arenisca y caliza fracturada cubierta por capas impermeables. También se puede encontrar en lutitas y arenas y, en algunos casos, puede ascender directamente a la superficie. Los humanos han utilizado estos "lagos de crudo" desde la antigüedad.
La explotación sistemática de depósitos de petróleo crudo, sin embargo, no empezó a llevarse a cabo hasta mediados del siglo XIX. El "oro negro", como se conoce también a la materia prima por su variedad de usos, está formado por al menos 500 componentes. Además de una amplia gama de hidrocarburos (alcanos, cicloalcanos y aromáticos) y ácidos nafténicos, fenoles, resinas, aldehídos y compuestos orgánicos de azufre (p. ej., tioalcoholes), el petróleo crudo también contiene nitrógeno, oxígeno y trazas de algunos metales, como vanadio y níquel. Su color varía desde el amarillo claro al negro y se oscurece cuando se expone a la luz. El petróleo crudo recién extraído suele tener un tono fluorescente que va del amarillo al verde-azulado. En función de su contenido en azufre, el petróleo se clasifica como "dulce" o "agrio"; el petróleo crudo "agrio" tiene un desagradable olor a ajo debido a su alto contenido en azufre. Tiene una densidad de entre 0,82 y 0,94 gramos por centímetro cúbico y el contacto prolongado con el aire incrementa su viscosidad, pues los componentes volátiles se van evaporando progresivamente. Se disuelve fácilmente en éter, benceno o tetracloruro de carbono, se disuelve de forma deficiente en etanol y es indisoluble en agua. 
El petróleo crudo se somete a un proceso de limpieza durante el cual se eliminan las impurezas gruesas y se separa el gas. En una fase posterior, se desala y se deshidrata. Tras este proceso, el material ya está listo para el refinado. 
La composición de los distintos petróleos crudos y, por tanto, su calidad dependen de su origen. Cuanto más ligero y más dulce es un petróleo crudo, más alta es su calidad. El contenido en azufre es un indicador especialmente importante. Por ejemplo, los crudos de los países de la OPEC, como Iraq, Irán, Kuwait, Arabia Saudí y Venezuela, suelen ser ligeramente de peor calidad y, por tanto, tienen un precio menor que los crudos de más alta calidad, conocidos como el Brent del mar del Norte y el WTI (West Texas Intermediate) de EE. UU. El petróleo crudo de los montes Urales de Rusia es otra variedad más barata. Según lo que se sabe actualmente, los depósitos de crudo más extensos se encuentran en Arabia Saudí, seguidos por los de Venezuela e Irán. Canadá y EE. UU. se encuentran en la undécima y duodécima posición, respectivamente.
El combustible fósil petróleo crudo constituye la base de la mayoría de combustibles para generar movimiento, que alimentan a una amplia gama de vehículos y medios de transporte, así como de los combustibles para generar calor, como el gasóleo de calefacción, el diésel, la gasolina, el jet fuel y el combustible búnker. Además, se utiliza en ingeniería y en tecnología automotriz como lubricante y en construcción, en forma de bitumen, para proteger las construcciones del agua. También se utiliza en la construcción de carreteras, para generar electricidad y en la industria química para fabricar plásticos, cosméticos, productos farmacéuticos y otros productos químicos. La utilización de productos derivados del petróleo crudo como gasóleo de calefacción está disminuyendo en el mercado de la calefacción en Europa, como consecuencia de la legislación actual en el ámbito del uso de energías renovables.
COMPOSICION
El petróleo es un líquido oleoso bituminoso (de color oscuro) de origen natural compuesto por diferentes sustancias orgánicas (es una mezcla de hidrocarburos, aunque también suelen contener unos pocos compuestos de azufre y de oxígeno). También recibe los nombres de petróleo crudo, crudo petrolífero o simplemente "crudo". Aunque se trata de un líquido aceitoso de color oscuro, es considerado una roca sedimentaria. Es una mezcla muy compleja de composición variable, de hidrocarburos de muchos puntos de ebullición y estados sólido, líquido y gaseoso, que se disuelven unos en otros para formar una solución de viscosidad variable.
Esquema de una pumpjack o bomba de varilla para extracción de petróleo.
1. Motor
2. Contrapeso
3. Brazo del pitman
4. Viga oscilante
5. Cabeza de caballo
6. Cable
7. Boca del pozo
8. Oleoducto
9. Cimientos de hormigón
10. Cubierta
11. Cable de soporte de la bomba
12. Tubería
13. Bomba
14. Válvulas
15. Tierra con petróleo
· Hidrocarburos saturados o parafinas. Se los considera derivados del metano, su fórmula general es CnH2n+2.
· Hidrocarburos etilénicos u olefinas. Moléculas lineales o ramificadas que contienen un enlace doble de carbono (-C=C-). Su fórmula general es CnH2n. Tienen terminación -"eno".
· Hidrocarburos acetilénicos. Moléculas lineales o ramificadas que contienen un enlace triple de carbono. Su fórmula general es: CnH2n-2. Tienen terminación -"ino
· Hidrocarburos cíclicos ciclánicos. Hidrocarburos cíclicos saturados, derivados del ciclopropano (C3H6) y del ciclohexano (C6H12). Muchos de estos hidrocarburos contienen grupos metilo en contacto con cadenas parafínicas ramificadas. Su fórmula general es CnH2n.
· Hidrocarburos bencénicos o aromáticos.
· Compuestos oxigenados (derivados de hidrocarburos etilénicos, por oxidación y polimerización)
· Compuestos sulfurados (tiofeno, etc.)
· Compuestos nitrogenados cíclicos (piridina, etc)
En el petróleo natural, además de hidrocarburos, existen nitrógeno, azufre, oxígeno, colesterina, productos derivados de la clorofila y de las heminas (porfirinas) y, como elementos, trazas, vanadio, níquel, cobalto y molibdeno.
Como consecuencia de la naturaleza de los compuestos orgánicos que lo forman, el petróleo presenta polarización rotatoria, lo cual revela claramente que se trata de un compuesto de origen orgánico, formado a partir de restos animales y vegetales.2​La composición química del petróleo es muy variable, hasta el punto de que los cuatro tipos fundamentales de hidrocarburos: parafinas (hidrocarburos saturados), olefinas (hidrocarburos insaturados), naftenos (hidrocarburos cíclicos saturados o cicloalcanos,), e hidrocarburos aromáticos, no solamente son diferentes de un yacimiento a otro, sino también las diversas sustancias que es preciso eliminar más o menos completamente: gas, azufre (que junto con el sulfhídrico, mercaptanos y tioalcoholes pueden alcanzar un 3 %), agua más o menos salada, compuestos oxigenados y nitrogenados, indicios o vestigios de metales etc.
El petróleo está formado principalmente por hidrocarburos, que son compuestos de hidrógeno y carbono, en su mayoría parafinas, naftenos y aromáticos. Junto con cantidades variables de derivados saturados homólogos del metano (CH4). Su fórmula general es:
CnH2n+2.
TIPOS DE CRUDO
El petróleo convencional es una categoría que incluye petróleo crudo y gas natural y sus condensados. La producción de petróleo crudo en 2011 se mantuvo en aproximadamente 70 millones de barriles al día. El petróleo no convencional consiste de una gran variedad de fuentes líquidas incluyendo arenas aceiteras, petróleo crudo pesado y otros líquidos. En general el petróleo convencional es más fácil y más barato de producir que el petróleo no convencional. Sin embargo, las categorías "convencional" y "no convencional" no permanecen fijas, y con el paso del tiempo, mientras que las condiciones económicas y tecnológicas evolución, los recursos que hasta ahora se consideraban no convencionales pueden migrar a la categoría convencional.
De acuerdo con el informe de 2001 de la Agencia Internacional de la Energía2​ el petróleo no convencional incluye lutita bituminosa, crudos sintéticos basados en arenas aceiteras y productos derivados, petróleo crudopesado, combustibles líquidos basados en carbón y combustibles líquidos basados en biomasa.2​
En el informe de 2011 de la Agencia Internacional de la Energía, el petróleo no convencional incluye petróleo crudo pesado, lutita bituminosa, petróleo de esquisto, líquidos y gases producidos a partir de procesamiento químico del gas natural.3​
 
Los hidrocarburos "convencionales", que se han explotado tradicionalmente desde hace más de un siglo, son exactamente los mismos que los llamados no convencionales. La principal diferencia es la forma en que se encuentran almacenados, tanto el gas como el petróleo. De hecho, para la industria, todos los hidrocarburos que no se encuentran alojados en formaciones "convencionales" son "no convencionales". Esto significa que hay varias formas de hidrocarburos "no convencionales".
 Muchas personas creen que el petróleo y el gas se encuentran en napas, cavernas o lagos subterráneos. Pero nada más lejano a la realidad. No hay tal cosa. Durante años, las operaciones estuvieron dirigidas a la búsqueda y extracción de petróleo y gas alojados, bajo tierra, sí, en los poros microscópicos de rocas "permeables"; es decir, cuyos poros están interconectados entre sí. Al igual que en una esponja, los fluidos (el gas y el petróleo) pueden moverse entre los poros. Dicho de otro modo, pueden "viajar" por el interior de esas formaciones, normalmente en dirección a la superficie. A veces, quedan "entrampados" por una roca impermeable, que no los deja pasar (porque sus poros están aislados unos de otros). Eso es un yacimiento de hidrocarburos convencionales: una roca reservorio permeable, cuyos hidrocarburos almacenados se encuentran atrapados por una roca "sello" impermeable. Todo lo que difiere de este esquema es considerado un hidrocarburo "no convencional". Veamos ahora algunos ejemplos de hidrocarburos no convencionales:
· Los "petróleos extrapesados", tan densos que a simple vista se ven como rocas, y se pueden extraer con palas.
· El metano atrapado en formaciones de carbón ("metano en lechos de carbón").
· Metano atrapado en el lecho congelado de los mares ("hidratos de metano").
· Gas atrapado en rocas permeables, pero de muy baja permeabilidad, por la mala conexión entre los poros (tight gas).
· Esquistos empapados de petróleo.
En la Argentina, hablar de extraer el shale gas y shale oil es, precisamente, ir a buscar los hidrocarburos allí, en las formaciones en las que se generaron, y que quedaron sin migrar a formaciones permeables o yacimientos convencionales.
Como el gas y el petróleo se encuentran distribuidos en millones de poros microscópicos que, a diferencia de los reservorios convencionales, no están interconectados entre sí y, por lo tanto, no pueden desplazarse por el interior de la formación, es necesario generar artificialmente vías para que puedan fluir hacia el pozo.
Se trata, en definitiva, de reabrir las diminutas fisuras en la roca generadora, creadas por la naturaleza durante la formación de los hidrocarburos, y hoy cerradas por el peso de kilómetros de roca depositados sobre ella.
Para eso se utiliza una técnica denominada estimulación hidráulica, fractura hidráulica o fracking, en inglés, desarrollada hace casi 80 años, y utilizada regularmente en nuestro país durante el último medio siglo (para mejorar la permeabilidad de los yacimientos convencionales), y que consiste en inyectar a presión un fluido formado básicamente por agua y arena (99,5%), más el agregado de algunos aditivos químicos (0,5%), extremadamente diluidos.
CADENA DE VALOR DE HIDROCARBUROS EN VENEZUELA
La cadena del sector hidrocarburos corresponde al conjunto de actividades económicas relacionadas con la exploración, producción, transporte, refinación o procesamiento y comercialización de los recursos naturales no renovables conocidos como hidrocarburos (material orgánico compuesto principalmente por hidrógeno y carbono), dicho conjunto también está conformado por la regulación y administración de estas actividades.
La Cadena de Valor de los hidrocarburos, consta de dos grandes áreas: Upstream y Downstream.​
Upstream
También conocido como exploración y producción (E&P) este  sector incluye las tareas de búsqueda de potenciales yacimientos de petróleo crudo y de gas natural, tanto subterráneos como submarinos, la perforación de pozos exploratorios, y posteriormente la perforación y explotación de los pozos que llevan el petróleo crudo o el gas natural hasta la superficie.
Exploración Sísmica:
Proceso mediante el cual ondas de energía atraviesan las capas de roca, se devuelven hasta la superficie y llegan a unos equipos especiales que se llaman geófonos, los cuales reciben la información y la transmiten a un computador.
El producto final que se obtiene de la exploración sísmica es una imagen representativa de las capas que hay debajo de la tierra. (ANH)​
Exploración Perforatoria:
Consiste en la perforación de pozos, cuya finalidad es llegar hasta la capa de roca donde posiblemente se pudieron acumular los hidrocarburos (petróleo y gas). Esta etapa inicia por lo general, después de que se obtiene la información del estudio sísmico. (ANH)​
Producción:
Es el proceso mediante el cual se extraen los hidrocarburos (petróleo y gas) desde la capa de roca hasta la superficie.
Para extraer los hidrocarburos se utilizan dos mecanismos: a través de válvulas llamadas Árbol de Navidad (cuando los hidrocarburos fluyen a la superficie por sí solos) y mediante una máquina llamada Balancín (cuando este necesita ayuda para subir a la superficie. (ANH)
Downstream
Se refiere comúnmente a las tareas de refinamiento del petróleo crudo y al procesamiento y purificación del gas natural, así como también la comercialización y distribución de productos derivados del petróleo crudo y gas natural.
Refinación:
La refinación consiste en transformar el petróleo sometiéndolo a temperaturas altas, que alcanzan los 400 grados centígrados, para obtener productos derivados.
Proceso mediante el cual se transforma una gran variedad de productos derivados, principalmente, combustibles (ACPM y gasolina) y petroquímicos (vaselina, cepillos, llantas, plásticos).​
Transporte:
Consiste en transportarlos desde la boca del pozo hasta los sitios de almacenamiento y procesamiento, como son las estaciones de bombeo, refinerías y centros de comercialización (puertos).
Los hidrocarburos se transportan a través de oleoductos (petróleo), gasoductos (gas), carrotanques (petróleo) y buques (petróleo).
Comercialización:
En este eslabón se realizan todas aquellas actividades de carácter comercial, para colocar los productos a disposición de los usuarios. Normalmente se utilizan distribuidores mayoristas o minoristas.​
PROCESOS DE PRODUCCION
1.- Flujo en el yacimiento. Esta fase se refiere a la difícil y complicada trayectoria que sigue el petróleo dentro del yacimiento -a miles de metros de profundidad- a través de los microcanales de roca porosa y permeable hasta llegar al fondo del pozo. Este recorrido lo hace el petróleo gracias a la presión o energía natural que existe en el yacimiento. 
2.- Producción en el pozo. Una vez que el petróleo llega al fondo del pozo, continúa su recorrido por la tubería vertical de producción hasta alcanzar la superficie. A medida que el petróleo asciende (bien sea por medios naturales o por métodos de levantamiento artificial) la presión disminuye y ocurre la liberación del gas originalmente disuelto en el crudo.
3.- Recolección de crudo. Después que el petróleo de cada uno de los pozos del yacimiento ha alcanzado la superficie, se recolecta mediante un sistema de líneas de flujo que van desde el cabezal de los pozos hasta las estaciones de flujo.
4.- Separación del gas. En las estaciones de flujo de petróleo y el gas producidos por los pozos entran a los separadores donde se completa la separación del gas que aún quedaba mezclado con el petróleo. Al salir por los separadores, el petróleo y el gas siguen rutas diferentes para cumplir con los distintos usos y aplicaciones establecidas.
5.- Almacenamientode crudo. Los diferentes tipos de petróleo que llegan a las estaciones de flujo son bombeados a través de las tuberías hasta los patios de tanques, donde finalmente se recolecta y almacena toda la producción de petróleo de un área determinada, para ser tratada, eliminando el agua y la sal, colocándolo bajo especificaciones comerciales.
6.- Transporte de oleoductos. El crudo limpio (sin agua y desalado) almacenado en los patios de tanques es enviado a través de los oleoductos a las refinerías del país y a los terminales de embarque para su exportación a los mercados de ultramar.
7.- Embarque a exportación. El petróleo que llega a los terminales de embarque es cargado a la flota tanquera para su envío a los distintos mercados del mundo.
DESHIDRATACION DE CRUDO
No toda el agua se elimina del petróleo crudo durante la primera etapa de separación por gravedad. El crudo separado puede contener hasta 15% de agua que existe en una forma emulsificada que es difícil que un separador elimine. La emulsión de agua y aceite debe deshacerse para que el agua pueda eliminarse antes de que el crudo se embarque. Los proceso de desemulsificación se logran usando agentes químicos y calor.
La deshidratación de crudos es el proceso mediante el cual se separa el agua asociada con el crudo, ya sea en forma emulsionada o libre, hasta lograr reducir su contenido a un porcentaje previamente especificado. Generalmente, este porcentaje es igual o inferior al 1 % de agua. Una parte del agua producida por el pozo petrolero, llamada agua libre, se separa fácilmente del crudo por acción de la gravedad, tan pronto como la velocidad de los fluidos es suficientemente baja. La otra parte del agua está íntimamente combinada con el crudo en forma de una emulsión de gotas de agua dispersadas en el aceite, la cual se llama emulsión agua/aceite (W/O), como se muestra en la figura 1. 
1.1 ¿Dónde y cómo se producen las emulsiones agua en petróleo? El agua y el aceite son esencialmente inmiscibles, por lo tanto, estos dos líquidos coexisten como dos líquidos distintos. La frase “aceite y agua no se mezclan” expresa la mutua insolubilidad de muchos hidrocarburos líquidos con el agua. Las solubilidades de hidrocarburos son bajas, pero varían desde 0,0022 ppm para el tetradecano hasta 1.760 ppm para el benceno en agua. La presencia de dobles enlace carbono-carbono (por ejemplo alquenos y aromáticos) incrementan la solubilidad del agua. El agua está lejos de ser soluble en hidrocarburos saturados (por ejemplo: parafinas o alcanos) y su solubilidad disminuye con el incremento del peso molecular de los hidrocarburos. Durante las operaciones de extracción del petróleo, la mezcla bifásica de petróleo crudo y agua de formación se desplazan en el medio poroso a una velocidad del orden de 1 pie/día, lo que es insuficiente para que se forme una emulsión. Sin embargo, al pasar por todo el 
 
Deshidratación de crudo Cuaderno FIRP 853 4
aparataje de producción durante el levantamiento y el transporte en superficie (bombas, válvulas, codos, restricciones, etc.) se produce la agitación suficiente para que el agua se disperse en el petróleo en forma de emulsión W/O estabilizada por las especies de actividad interfacial presentes en el crudo. Las emulsiones formadas son macro-emulsiones W/O con diámetro de gota entre 0,1 a 100 µm. Existen tres requisitos esenciales para formar una emulsión: • Dos líquidos inmiscibles, como el agua y el aceite. • Suficiente agitación para dispersar uno de los líquidos en pequeñas gotas en el otro. • Un agente emulsionante para estabilizar las gotas dispersas en la fase continua. En los pozos que se producen por levantamiento con gas (Gas-lift), la emulsionación es causada principalmente en dos lugares: En el punto donde el “gas lift” es introducido y en la cabeza del pozo. Cuando se utiliza un proceso intermitente, la emulsión generalmente es creada en la cabeza del pozo o en el equipo en superficie. Para el proceso continuo, la mayor parte de la emulsión es formada en fondo de pozo, en el punto de inyección de gas. En los campos petroleros las emulsiones de agua en aceite (W/O) son llamadas emulsiones directas, mientras que las emulsiones de aceite en agua (O/W) son llamadas emulsiones inversas. Esta clasificación simple no siempre es adecuada, ya que emulsiones múltiples o complejas (o/W/O ó w/O/W) pueden también ocurrir. Además, esta clasificación es muy particular de la industria petrolera, ya que en general las emulsiones O/W son denominadas emulsiones normales y las W/O son las inversas. En las emulsiones directas, la fase acuosa dispersa se refiere generalmente como agua y sedimento (A&S) y la fase continua es petróleo crudo. El A&S es principalmente agua salina; sin embargo, sólidos tales como arena, lodos, carbonatos, productos de corrosión y sólidos precipitados o disueltos se encuentran también presentes, por lo que A&S también es llamada Agua y Sedimento Básico (A&SB). Otra terminología en la industria petrolera es clasificar las emulsiones directas producidas como duras y suaves. Por definición una emulsión dura es muy estable y difícil de romper, principalmente porque las gotas dispersas son muy pequeñas. Por otro lado, una emulsión suave o dispersión es inestable y fácil de romper. En otras palabras, cuando un gran número de gotas de agua de gran diámetro están presentes, ellas a menudo se separan fácilmente por la fuerza gravitacional. El agua que se separa en menos de cinco minutos es llamada agua libre. La cantidad de agua remanente emulsionada varía ampliamente desde 1 a 60 % en volumen. En los crudos medianos y livianos (>20 °API) las emulsiones contienen típicamente de 5 a 20 % volumen de agua, mientras que en los crudos pesados y extrapesados (<20 °API) tienen a menudo de 10 a 35 % de agua. La cantidad de agua libre depende de la relación agua/aceite y varía significativamente de un pozo a otro. En este trabajo, la palabra “agua” significa agua producida y es una salmuera conteniendo cloruro de sodio y otras sales. La inyección de vapor y la inyección de agua a yacimientos son factores que promueven la formación de emulsiones.
METODOS DE DESHIDRATACION
Dependiendo del tipo de aceite y de la disponibilidad de recursos se combinan cualquiera de los siguientes métodos típicos de deshidratación de crudo: Químico, térmico, mecánico y eléctrico. En general, se usa una combinación de los métodos térmicos y químicos con uno mecánico o eléctrico para lograr la deshidratación efectiva de la emulsión W/O. El tratamiento químico consiste en aplicar un producto desemulsionante sintético denominado en las áreas operacionales de la industria petrolera como “química deshidratante”, el cual debe ser inyectado tan temprano como sea posible a nivel de superficie o en el fondo del pozo. Esto permite más tiempo de contacto y puede prevenir la formación de emulsión corriente abajo. La inyección de desemulsionante antes de una bomba, asegura un adecuado contacto con el crudo y minimiza la formación de emulsión por la acción de la bomba. El tratamiento por calentamiento consiste en el calentamiento del crudo mediante equipos de intercambio de calor, tales como calentadores de crudo y hornos. El tratamiento mecánico se caracteriza por utilizar equipos de separación dinámica que permiten la dispersión de las fases de la emulsión y aceleran el proceso de separación gravitacional. Entre ellos se encuentran los tanques de sedimentación llamados comúnmente tanques de lavado. Para el tratamiento eléctrico se utilizan equipos denominados deshidratadores electrostáticos, y consiste en aplicar un campo eléctrico para acelerar el proceso de acercamiento de las gotas de fase dispersa. La selección y preparación del tipo de desemulsionante debe coincidir con el recipiente de tratamiento de la emulsión. Los tanque de lavado que tienen largo tiempo de retención (8-24 horas), requieren desemulsionantes de acción lenta. Por otro lado, los tratadores-calentadores y las unidades electrostáticas con corto tiempo de retención (15-60 minutos)requieren desemulsionantes de acción muy rápida. Problemas como precipitación de parafinas en climas fríos, incremento de sólidos, adición de compuestos químicos para estimulación de pozos, pueden requerir el cambio del desemulsionante inyectado en línea.
EMULSIONES
Una emulsión es una mezcla de dos líquidos inmiscibles de manera más o menos homogénea.1​ Un líquido (la fase dispersa) es dispersado en otro (la fase continua o fase dispersante). Muchas emulsiones son de aceite/agua, con grasas alimenticias como uno de los tipos más comunes de aceites encontrados en la vida diaria. Ejemplos de emulsiones incluyen la mantequilla y la margarina, la leche y crema, el expreso, la mayonesa, el lado fotosensitivo de la película fotográfica, el magma y el aceite de corte usado en metalurgia. En el caso de la mantequilla y la margarina, la grasa rodea las gotitas de agua (en una emulsión de agua en aceite); en la leche y la crema el agua rodea las gotitas de grasa (en una emulsión de aceite en agua). En ciertos tipos de magma, glóbulos de ferroníquel líquido pueden estar dispersos dentro de una fase continua de silicato líquido. El proceso en el que se preparan las emulsiones se llama emulsificación.
Las emulsiones son parte de una clase más genérica de sistemas de dos fases de materia llamada coloides. A pesar que el término coloide y emulsión se usan a veces de manera intercambiable, las emulsiones tienden a implicar que tanto la fase dispersa como la continua son líquidos.
Existen tres tipos de emulsiones inestables: la floculación, en donde las partículas forman masa; la cremación, en donde las partículas se concentran en la superficie (o en el fondo, dependiendo de la densidad relativa de las dos fases) de la mezcla mientras permanecen separados; y la coalescencia en donde las partículas se funden y forman una capa de líquido.
Una emulsión se torna en una emulsión de agua en aceite o en una emulsión de aceite en agua dependiendo de la fracción del volumen de ambas fases y del tipo de emulsificador. Generalmente se aplica la regla de Bancroft: los emulsificadores y las partículas emulsificantes tienden a fomentar la dispersión de la fase en el que ellos no se disuelven muy bien; por ejemplo, las proteínas se disuelven mejor en agua que en aceite así que tienden a formar emulsiones de aceite en agua (por eso ellos fomentan la dispersión de gotitas de aceite a través de una fase continua de agua).
El color básico de las emulsiones es el blanco. Si la emulsión es diluida, el efecto Tyndall esparce la luz y distorsiona el color a azul; si es concentrada, el color se distorsiona hacia el amarillo. Este fenómeno se puede ver fácilmente al comparar la leche descremada (sin o con poca grasa) con la crema (con altas concentraciones de grasa láctea). Las microemulsiones y nanoemulsiones tienden a ser claros debido al pequeño tamaño de la fase dispersa.
Obtención de emulsiones
Una emulsión de puede obtener a partir de las siguientes energías:
1.      Física: aumento de temperatura (opcional porque también hay emulsionantes en frío).
2.      Química: a través de la acción de emulsionantes.
3.      Mecánica: a través de la agitación.
La formación de emulsiones agua en crudo es un problema que puede surgir durante la recuperación , tratamiento, transporte y refinación de petróleo. La estabilidad de estas emulsiones ha sido atribuida a la formación de una " película " en la interfase agua-crudo. El comportamiento de dichas emulsiones está controlado por las propiedades de las sustancias anfifilas presentes en la capa adsorbida. La complejidad de las emulsiones en el petróleo depende de su composición en términos de las moléculas con actividad interfacial, principalmente resinas y asfaltenos. Es importante conocer la estructura y propiedades de los componentes del crudo, su tendencia a asociarse y acumularse en la interfase y su solubilidad. En este trabajo se realiza una revisión del rol de los asfaltenos y los surfactantes naturales del crudo, y sus aspectos como la agregación interfacial. Finalmente, se plantea el uso de desemulsionantes para la ruptura de las emulsiones de agua en crudo
SURFACTANTES
Los tensoactivos o tensioactivos (también llamados surfactantes) son sustancias que influyen por medio de la tensión superficial en la superficie de contacto entre dos fases (p.ej., dos líquidos insolubles uno en otro). El término surfactante es un anglicismo, tomado de la palabra surfactant, que a su vez es un término que proviene de "Surface active agent" (agente activo de superficie).1​ Cuando se utilizan en la tecnología doméstica se les denomina emulsionantes; esto es, sustancias que permiten conseguir o mantener una emulsión. En función de su mayor o menor dispersión en agua, y su mayor o menor estabilización de las micelas o coloides, los tensioactivos se emplean como emulsionantes, humectantes, detergentes o solubilizantes.
Entre los tensoactivos se encuentran las sustancias sintéticas que se utilizan regularmente en el lavado, entre las que se incluyen productos como detergentes para lavar la ropa, lavavajillas, productos para eliminar el polvo de superficies, gel de ducha y champús. Fueron desarrollados en la primera mitad del siglo XX, y han suplantado ampliamente al jabón tradicional. Hoy día también se producen tensoactivos a partir de fuentes naturales por extracción, siendo algunos ampliamente aceptados en cosmética natural y biológica (poliglucósidos).
Tensoactivos aniónicos[editar]
Artículo principal: Tensioactivo aniónico
Entre todos los tensioactivos o surfactantes, los aniónicos son los que más se producen a escala industrial en cuanto a volumen. En cuanto a relación efectividad/precio son los mejores en general.2​
Por definición, la parte hidrofílica de la molécula del tensioactivo posee una carga negativa. Ésta suele tratarse de un grupo carboxilato, sulfato, sulfonato o fosfato.
Tensoactivos catiónicos[editar]
Artículo principal: Tensioactivo catiónico
Por definición, la parte hidrofílica de estos tensioactivos posee una carga positiva. Estos tensoactivos suelen tener una alta adherencia en diferentes sustratos y una alta "persistencia" en esa adhesión. Un hecho experimental que caracteriza a estos compuestos es que cambia las propiedades superficiales y convierte una superficie hidrofílica en hidrofóbica y viceversa.2​
Las aminas de cadena larga y sus sales, tanto aminas cuaternarias como imidazolinas, tienen propiedades bactericidas y pueden matar diferentes microorganismos o al menos retrasar su crecimiento.
Tensoactivos no iónicos[editar]
Artículo principal: Tensioactivo no iónico
Por definición, los tensioactivos no iónicos son tensioactivos que no contienen grupos funcionales disociables (ionizables) y, por lo tanto, no se disocian en el agua en iones. Como todo tensioactivo, se compone de una parte no-polar y una parte polar. Como una parte no polar es principalmente una cadena alifática (de entre C12-C18), aunque hay tensioactivos no iónicos no alifáticos. Los grupos polares suelen ser un grupo alcohol o éter.2​
Tensoactivos anfóteros[editar]
Artículo principal: Tensioactivo anfótero
Por definición, son tensoactivos que poseen tanto un grupo catiónico como un grupo aniónico. El uso del término anfótero lo hace más restrictivo: La carga de la molécula debe cambiar con el pH, mostrando una estructura zwitteriónica a un pH en el cual la molécula no posea carga, sea neutra (punto isoeléctrico).2​
Según su balance hidrófilo-lipofílico[editar]
Artículo principal: Equilibrio hidrófilo-lipofílico
El balance o equilibrio hidrófilo-lipofílico (HLB) de un tensioactivo es una medida del grado en el que es hidrófilo o lipófilo, determinado mediante el cálculo de los valores para las diferentes regiones de la molécula, como describe Griffin en 19493​ y 1954.4​ Se han sugerido otros método, en particular en 1957 por Davies.5​
Griffin ideó una escala arbitraria de valores para clasificar a los tensioactivos entre lipófilos, con valores de HLB bajos (de 1-8), e hidrófilos, con valores de HLB altos (9-18).Dentro de estos grupos se encuentran otros subgrupos debido a sus propiedades físico-químicas:
Todos los tensioactivos tienen propiedades humectantes, dispersantes, defloculantes, detergentes, emulsificantes, suspensores y solubilizantes en algún grado, pero, en general, domina una de ellas sobre las demás, lo cual restringe el uso de cada tensioactivo para una determinada aplicación.
Solubilizantes[editar]
Un solubilizante es un compuesto anfifílico que permite preparar disoluciones acuosas, de concentración un tanto elevada, de sustancias inmiscibles o parcialmente miscibles con el agua.
Cuando un tensoactivo se disuelve o dispersa en agua, aquel queda absorbido en la superficie de ésta. Pero si la concentración de éste es elevada, existirá un exceso de éste que no puede ser absorbido en la superficie del líquido y que formará micelas. La solubilización puede ocurrir en un sistema que consta de un disolvente, un coloide de asociación (por ejemplo, un coloide que forma micelas), y al menos otro componente llamado solubilizador o solubilizante:6​
Detergentes[editar]
Los detergentes son tensoactivos que se emplean para separar la suciedad de cualquier tipo de superficie.
Jabones[editar]
Los jabones se consideran de dos tipos: de tocador y de lavar. Los jabones de tocador más suaves llevan glicerina que es el que les da la suavidad, pero suelen realizarse con álcalis. Los jabones pueden llevar colorantes, grasas o aceites, perfumes y antisépticos. Los jabones duros se realizan con sosa o sales de sodio, mientras que los blandos con potasa o sales de potasio. Sin embargo la dureza depende de la cantidad de agua que se deje al producto final y del tipo de grasa empleada en la saponificación.
Una molécula de jabón tiene un extremo polar o iónico, mientras que el resto de la molécula es no polar; la cadena hidrocarbonada de doce a dieciocho átomos de carbono. El grupo polar tiende a hacer el jabón soluble en agua (hidrófilo) mientras que la porción no polar (hidrocarburo) tiende a hacerlo soluble en grasas (hidrófobo o lipófilo).
Las sustancias que disminuyen la tensión superficial de un líquido o la acción entre dos líquidos, se conoce como agentes tensoactivos. Los tensoactivos también pueden usarse para formular un «jabón» aunque no se produzcan por saponificación. Las formulaciones líquidas para la ducha a partir de tensoactivos presentan, con respecto a los jabones sólidos, algunas ventajas: - Son más higiénicas debido al acondicionamiento. - Su utilización es más simple. - Dejan la piel más suave y menos tirante después de la aplicación y el aclarado.
Detergentes sintéticos y naturales[editar]
La limitación de los jabones como agentes de limpieza ha dado impulso a la industria de detergentes o jabones tensoactivos. Actualmente se fabrican numerosos tensoactivos sintéticos y de origen natural que son utilizados en la industria cosmética.
Aunque estos compuestos varían considerablemente en su estructura química, las moléculas de todos ellos se caracterizan por tener una cadena hidrocarbonada no polar, soluble en grasas, y un extremo polar, soluble en agua. Es decir, son ambifílicos.
Estructuralmente los detergentes son de dos tipos:
1. Sales sódicas de los sulfatos de alquilo, derivados de los alcoholes de cadena larga.
2. Sales sódicas de los ácidos alquilbencenosulfónicos de cadena lineal, los sulfonatos de alquilbenceno lineal o "LAS" (Linear Alkylbenzene Sulfonates).
Según la carga de la molécula se pueden clasificar en:
· tensioactivos aniónicos: Contienen carga negativa en solución acuosa.
· tensioactivos catiónicos: Contienen carga positiva en solución acuosa.
· tensioactivos no iónicos: No se disocian en el agua, por lo que carecen de carga y apenas alteran la función barrera cutánea.
· tensioactivos anfóteros: Dependiendo del pH se comportan como aniónicos o catiónicos. Tienen capacidad para formar un ion tensioactivo con cargas tanto negativas como positivas, según el pH. En pH ácido se comportan como catiónicos. En pH básico, como aniónicos.
Los detergentes actúan en la misma forma que los jabones pero tienen ciertas ventajas sobre estos; son eficientes en aguas duras, porque los alquilsulfatos y los alquilsulfonatos de calcio y de magnesio son solubles en agua. Además, por ser sales de ácidos y de bases fuertes producen soluciones neutras, mientras que los jabones que son sales de ácidos débiles con bases fuertes producen soluciones ligeramente alcalinas.
Emulsionantes[editar]
Un emulsionante, emulgente o emulsificante es un tensoactivo que permite la emulsión de un aceite en una disolución acuosa (emulsionante o/w) o de agua en una disolución orgánica (emulsionante w/o). Debido a la capacidad anfifílica de estos tensioactivos, cuyos HLB están cercanos a la parte central de la escala, son capaces de mezclar dos fases inmiscibles formando emulsiones estables.
Humectantes[editar]
Un humectante es un tensioactivo con un HLB medio (se sitúa en la parte central de la escala). Cuando se disuelve en agua, hace disminuir el ángulo de contacto, mojando o humectando mayor proporción de superficie.