2 Combustibles fsiles

2 Combustibles fsiles

Los combustibles fsiles son:El carbnEl petrleoy el gas naturalDe donde proceden todos ellos? De restos vegetales y otros organismos vivos que hace millones de aos fueron sepultados por efecto de grandes cataclismos 0 fenmenos naturales.Y que ha ocurrido con estos restos vegetales y organismos?Se fueron transformando, por la accin de los microorganismos, bajo unas condiciones de temperatura y presin adecuadas

Segn el residuo orgnico de que se trate, de las condiciones y el tiempo de permanencia, tenemos:combustibles slidos(carbn)

combustibles lquidos (petrleo)

combustibles gaseosos (gas natural)

2.1 El carbn

A. Tipos de carbn Atendiendo a su procedencia, los carbones se clasifican en: minerales y artificiales 1. Carbn mineral. Cual es la procedencia? Procede de la transformacin de grandes masas de vegetacin que han debido quedar sepultadas y han sufrido un proceso de carbonizacin total 0 parcial.

Segn la naturaleza de los vegetales y su antigedad, el carbn presenta una composicin diferente. Se distinguen cuatro tipos: antracita

Es de color negro a gris acero, es brillantehulla

Es de color negro y brillo mate o graso

lignito

Es de color negro o pardo y frecuentemente presenta una textura similar a la de la maderaturba

color pardo oscuro

El consumo de carbn en Espaa en el ao 2010 fue de 13,69 Mtep, y procedi de los pases indicados en el grafico.

2. Carbones artificiales Son fabricados 0 modificados por el ser humano Los ms importantes son: - Carbn vegetal Se obtiene quemando madera, apilada en montones recubiertos generalmente de barro, para evitar el contacto directo con el aire y, de esta manera, conseguir la combustin.

En que se utiliza: En calefacciones (braseros) En la actualidad prcticamente no se emplea, excepto en barbacoas - Carbn de coque Este se utiliza, fundamentalmente, como combustible y reductor de xidos metlicos en los altos hornos, para la obtencin del acero Este carbn deber ser poroso para permitir el paso del aire hacia arriba, y resistente, para soportar la enorme carga que se encuentra encima de lBreve introduccin del carbn Cuando se empieza a utilizar a gran escala el carbn? En el siglo XVI, como sustituto de la madera, que empezaba a escasear. Qu ocurre en la Revolucin Industrial con el carbn? Constituye la fuente de energa principal en maquinas industriales, traccin ferroviaria e iluminacin de ciudades.

Qu ocurri en 1910? Que ms del 90 % de la energa consumida a nivel mundial provena del carbn. La produccin anual fue durante aquel a0 de 1200 millones de toneladas. Qu ocurre partir de 1920 ?El carbn empieza a experimentar una notable decadencia a favor del petrleo. Qu ocurre en la actualidad? Su uso se restringe casi exclusivamente a centrales trmicas clsicas.

B. Aplicaciones del carbn El carbn en la actualidad ha perdido mucha importancia debido a su alto poder contaminante, sigue teniendo bastantes aplicaciones como fuente primaria de energa.Cabe destacar tres aplicaciones importantes:1. Fabricacin de corbn de coque 2. Obtencin de productos industriales 3. Produccin de electricidad en centrales trmicas clsicas 1. Fabricacin de carbn de coque. Se emplea para la fabricacin del acero. Este carbn realiza dos funciones vitales: a) Servir como combustible, para fundir el mineral de hierro. b) Emitir gases que reaccionen con los xidos ferrosos para transformarlos en hierro. Este proceso recibe el nombre de reduccin

El proceso de obtencin del carbn de coque se muestra a continuacin:

1. Se introduce carbn de hulla en una cmara cerrada2. Se controla la cantidad de oxgeno que se introduce en la cmara

Carbn de hulla 3. Se aumenta la temperatura hasta unos 1100C y se mantiene durante unas 16h

4. Se extrae el carbn de coque , al rojo vivo, y se vierte sobre un vagn

5. Se transporta hasta la torre de enfriamiento (cortina de agua).

6. Antes de que se enfri se realizan briquetas de coque comprimindolas fuertemente2. Obtencin de productos industriales. Los mas importantes son: - Gas ciudad Fue empleado, como combustible gaseoso en sustitucin del butano en la mayora de la viviendas de las grandes ciudades. En la actualidad, este gas se emplea en las propias coqueras 0 para la industria. Fue retirado del uso domestico por ser muy txica .

- Vapores amoniacales Se obtiene sulfato amniaco, usado como fertilizante. - Grafito - Brea 0 alquitrnAceites. De ellos se sacan productos tales como medicamentos (acido acetilsalicilico), colorantes, insecticidas, explosivos. plsticos, etc. Se obtienen: Pez. Para pavimentar carreteras (asfalto) e impermeabilizar tejados. 3. Produccin de electricidad en centrales trmicas clsicas. Generan electricidad a partir de combustibles fosiles (carbon, fueloleo y gas natural).

Hay dos formas de extraer el carbn:- Explotacin subterrneaNormalmente, se transporta a la superficie mediante vagonetas. A veces suele aparecer un gas, denominado gris y compuesto mayoritariamente por metano, que en contacto con una chispa produce explosiones. Este sistema de extraccin es muy caro y peligroso.Partes de unaminaEl medio de transporte de la caa, es el ascensor, la jaula. En cada caa hay dos jaulas. El elemento ms visible de un pozo minero es su castillete. Elevado muchos metros por encima de la superficie. Oculto bajo el castillete se encuentra el elemento ms importante de una mina: la caa del pozo.La caa es un tnel horadado en vertical, con una profundidad variable segn la programacin de cada mina. Es su principal arteria de comunicacin, por donde entran y salen a diario los hombres, el carbn y los materiales. A su vez, es el punto desde donde se excavan en horizontal las sucesivas plantas o niveles de explotacin de la mina.

El pozo es la perforacin vertical principal empleado para el acceso de las personas a la mina y para sacar el minerallleva aire fresco a los mineros y evita la acumulacin de gases peligrososconecta el yacimiento de mineral con el pozo principal a varios nivelescmaras donde se extrae el mineral

se utiliza principalmente para levantar el material, mineral, gente que lleva y los equiposSus funciones pueden ser, Ventilacin, Transporte de material, Acceso de servicios o Evacuacin de emergencia

- Explotacin a cielo abierto.Para aquellos yacimientos que se encuentran a ras de superficie. Su extraccin es menos peligrosa y mucho mas barata, aunque no sin algunas dificultades.

C. Nuevas tecnologas aplicadas a las centrales trmicas Debido a que la quema de carbn suele provocar gran contaminacin del medio ambiente.Se estn implantando nuevas tecnologas, como:- Combustin en lecho fluido.

El carbn molido se mezcla con partculas de cal y asciende mediante una corriente de aire. Al estar flotando, arde mejor y aumenta el rendimiento. Adems el azufre del carbn reacciona con la cal y no se emite a la atmsfera evitando as los efectos de la lluvia cida.

- Gasificacin del carbn.Consiste en inyectar oxigeno 0 aire, junto con vapor de agua, a una masa de carbn. Con ello se genera la emisin de un gas, que posteriormente se quema.

D. Sectorizacin del consumo de carbnLas reservas de carbn se estiman en 4300 millones de toneladas. El 82% de los recursos carbonferos de Espaa estn concentrados en tres provincias: Len (35%), Asturias (30%) y Teruel (17%). El consumo de carbn en Espaa durante el ao 2010 fue de 28, 33 millones de toneladas. De ellas. se importaron 21,15 millones.

a) Impacto medioambiental.E. Carbn y medio ambiente Como afecta la combustin del carbn al medio ambiente.La combustin del carbn origina deterioros medioambientales importantes. Los mas importantes son la emisin a la atmsfera de xidos de azufre (SOx) , xidos de nitrgeno (NOx), partculas solidas, hidrocarburos (metano) y dixido de carbono. Estos gases, si no son absorbidos por procesos naturales, originan un cambio de las proporciones en el aire, y traen graves consecuencias para nuestro medioambiente.Cabe resaltar los siguientes efectos: - Efecto invernadero: consiste en un aumento del tanto por ciento de dixido de carbono (CO2) en la atmosfera.- Lluvia cida: se genera como consecuencia de la emisin de azufre y xidos de nitrgeno a la atmosfera.- Perdida de parte del manto frtil del suelo: origina la destruccin de buena parte de los bosques.

- Contaminacin de los ros: daa la vida acutica y deteriora el agua que consumimos. - Deterioro del patrimonio arquitectnico: los gases producidos por la combustin del carbn atacan la piedra, poniendo en peligro su conservacin. Los residuos slidos originados en la combustin del carbn (cenizas ricas en azufre) no suelen perjudicar al medio ambiente, siempre que se depositen en vertederos controlados. b) Tratamiento de los residuos. Realizar las actividades 8 y 9. (pag. 36)

2.2 El petrleo.

Hidrocarburo: compuesto orgnico formado por tomos de carbono e hidrgenoSu color es pardo oscuro y su densidad varia entre 0,8 y 0,95 kg/ dm3 no disolvindose en el agua.

La composicin generalmente, suele estar comprendida dentro de los valores siguientes:

- Origen del petrleo.La formacin del petrleo es anloga a la del carbn. Grandes cantidades de materia vegetal y animal (especialmente plancton marino) fueron sepultadas por sedimentos; posteriormente, de manera gradual y en determinadas condiciones de presin y temperatura, se origin el petrleo gracias a dos tipos de descomposicin: - Inicialmente, la descomposicin se llev a cabo mediante bacterias aerobias (quenecesitan oxigeno)- Posteriormente, a medida que se iban depositando mas sedimentos y ya no haba oxigeno aparecieron bacterias anaerobias. Estas bacterias convirtieron la materia orgnica en hidrocarburos, que se almacenaron en lugares donde la roca era porosa y en cuyo alrededor haba roca impermeable (arcilla) que evitaba que, por efecto de la presin de los gases, saliese al exterior.

Video origen del petrleo

- Pozos petrolferos.La localizacin y extraccin del petrleo 0 crudo no es una tarea sencilla .Se necesita personal muy cualificado y equipos muy costosos.Antes de proceder a la perforacin, hacer un estudio de las caractersticas del terreno.http://www.fundacionypf.org/Infografa/extraccion_convencional.html

Video sobre extraccin

Previamente debe sufrir un proceso de destilacin en las refineras, con objeto de separar los distintos hidrocarburos que lo forman. Si ese gas evaporado se enfra en otro lugar, ser posible recuperarlo. Las refineras: destilacin fraccionada 0 mltiple del petrleo. Para que se utilizan. El petrleo 0 crudo no se utiliza directamente tal y como se extrae del yacimiento. Supongamos que una mezcla la componen un solido y un lquido; al evaporarse el liquido, en el recipiente quedara solamente el slido.El principio es bastante sencillo. Pues bien, el crudo esta formado por distintos hidrocarburos con diferentes temperaturas de evaporacin, por lo que se pueden separar elevando su temperatura y enfrindolo posteriormente.

Luego de entrar en las bandejas, cada sustancia tiene ya su lugar determinado, mientras que el resto del petrleo que no se evapor (crudo reducido) cae hacia la base.El problema que se presenta es que las temperaturas de ebullicin de los distintos hidrocarburos que componen el petrleo estn muy prximas. Para evitar que uno de ellos sea arrastrado por el otro, es necesario destilarlo de nuevo, constituyendo lo que se denomina destilacin fraccionada 0 mltipleEl petrleo crudo pasa primero por un horno, donde se calienta (hasta un mximo 400C), y se convierte en vapor, pasando luego hacia las altas torres. Una vez en las torres, los vapores ingresan (por debajo) y suben hasta llegar a las bandejas. Mientras los vapores van subiendo, se van enfriando, ya que pierden calor y se depositan automticamente en sus respectivas bandejas.

En la Figura se puede observar la forma interna de la torre de destilacin 0 fraccionamiento. Los gases que ascienden burbujean en el liquido que llena las bandejas 0 el platillo. Este liquido es mas ligero cuanto mas alto este el platillo y, al aumentar su nivel en cada platillo, pasa por el rebosadero y cae en el platillo inferior. Pero al encontrarse con los gases calientes ascendentes, se vaporiza de nuevo en parte, y paso a paso, de escaln en escaln, vuelve a ascender hasta alcanzar la seccin de la torre que tiene la temperatura correspondiente a la suya de condensacin. All, estos gases ascendentes se licuan y salen al exterior de la torre, mediante los conductos adecuados. Video sobre destilacin del petrleo

La composicin tpica de un litro de crudo despus del proceso de refino suele ser la que se muestra en la Figura

Cuando la necesidad de un producto es mayor que la de otro (como es el caso de la gasolina, que tiene mas demanda que el alquitrn), para evitar almacenamientos excesivos, se recurre a un proceso denominado:craqueo (en ingles cracking) En que consiste el craqueo. En calentar un hidrocarburo por encima de su temperatura de ebullicin con objeto de romper las molculas complejas (por agitacin trmica).Y que conseguimos con esto:Obtener otras de menor peso molecular que coincidan con las de los hidrocarburosde mayor demanda. Realizar las actividades 11, 12, 13 y 15 de la pgina 38

Productos obtenidos y sus aplicaciones.De los pozos petrolferos se obtienen dos tipos de combustibles:- Gas natural.Se ha originado como consecuencia de la descomposicin de materia orgnica a travs de un proceso anlogo al del petrleo.Suele encontrarse de dos maneras distintas:Recibe el nombre de gas natural hmedo, ya que se halla mezclado con combustibles gaseosos derivados del petrleo (hidrocarburos), como metano, etano, propano y butano. 1. En la parte superior de los yacimientos de petrleo. 2. En grandes bolsas recubiertas de material impermeable (arcilla), que soportalas altas presiones que hay en el interior. Este gas recibe el nombre de gas natural seco. Se compone bsicamente de metano y etano (con mas del 70 %) y pequeas proporciones de hidrogeno y nitrgeno.

Una vez en la superficie, se almacena (a gran presin para que se licue el gas) enunos depsitos llamados gasmetros, y posteriormente se conduce mediante tuberas (gasoductos) 0 licuado (en camiones cisternas especiales) a los lugares de consumo. Independientemente de su procedencia, antes de ser empleado, el gas natural sufre un tratamiento con el fin de eliminar las impurezas que contiene, as como otros hidrocarburos, quedando prcticamente con una composicin de metano (84%), etano (8%), propano (2%) y otras impurezas.Su poder calorfico es, en condiciones normales, de 8540 kcal/m. Su combustin es muy poco contaminante, ya que el porcentaje de azufre es muy bajo.

Hidrocarburos lquidos, slidos y gaseosos. Los productos mas importantes que se obtienen, son:

De esta manera, los gases se convierten en lquidos, recibiendo el nombre de gases licuados del petrleo (GLP). El propano y el butano se comercializan en botellas de distintos tamaos, a grandes presiones. Otros combustibles no procedentes del petrleo son: En la actualidad se utiliza como combustible en la propia obtencin del carbn de coque. - Gas ciudad 0 manufacturado. Como se obtiene.Mayoritariamente en las coqueras, al transformar el carbn de hulla en coque metalrgico.Hasta no hace mucho tiempo se empleaba para fines domsticos (calefaccin , calentadores y cocinas).Tiene el inconveniente de ser bastante txico y de contaminar el medio ambiente.Su poder calorfico en condiciones normales (Pc(cn )) presin 1 atm y temperatura0C, esta comprendido entre 4000 y 5500 kcal /m

- Gas pobre 0 gas del alumbrado. Se obtiene a partir de la combustin incompleta de materia vegetal. Su poder calorfico es muy pequeo: Pc= 1500 kcal/m. Ya casi no se emplea. Se obtiene al aadir agua al carburo de calcio (CaC2) Se emplea en la soldadura oxiacetilnica. Su poder calorfico es de 13 600 kcal/m - Acetileno