combustibles y lubricantes 2 y 3

COMBUSTIBLES, LUBRICANTES Y TRATAMIENTO DE AGUA

Mg. Emiliano Romero [email protected]

SUMARIO

Combustibles Alternativos

• Definición e importancia• Efectos contaminantes• Tipos• Ventajas y desventajas

Clasificación de los Crudos

• Por características de zona geográfica de origen• Por densidad o gravedad• Por composición

Los combustibles alternativos son aquellos derivados de otras fuentes además del petróleo. Unos son producidos en los laboratorios y otros son tomados de fuentes renovables. A menudo, producen menos contaminación que la gasolina o el diesel.

DEFINICION

COMBUSTIBLES ALTERNATIVOS

Los niveles de contaminación actualmente alcanzados son excesivos y están produciendo un constante calentamiento global, afectando los ecosistemas y el clima mundial.

IMPORTANCIA


La regulación IMO Tier III, cuya entrada en vigor se producirá en 2016, restringirá aún más los límites de emisión en las ECAs (Emission Control Areas o Áreas de Control de Emisiones). En este caso se quiere establecer una reducción del 80% de las emisiones de NOx en comparación con la regulación IMO Tier I (de 17 g/kWh a 3.4g/kWh).

• Toda la cadena alimenticia humana se ve afectada.

• La economía, por gastos de descontaminación, pérdidas en ventas y reducción del turismo.

• Las generaciones futuras por afectación del ADN humano.

EFECTOS CONTAMINANTES


Efectos durante la exposición al contaminante

• Muerte por impregnación, asfixia o ingestión de petróleo de especies en contacto directo



Efectos al poco tiempo de la exposición al contaminante

• Criaturas de diversas especies marinas mueren de inanición al reducirse drásticamente la cantidad de alimento en el área.




• Otros mueren por desnutrición al alimentarse con basura no comestible.




• Otros mueren enredados o se deforman.



• Los Biocombustibles, producidos de vegetales y animales, cuyo empleo genera menores emisiones contaminantes.

• El gas natural es un combustible fósil que genera menos contaminadores de aire y gases de invernadero.

• El gas propano, también llamado gas de petróleo licuado (GPL), es un combustible fósil abundante en el país que genera contaminadores de aire y gases de invernadero menos dañinos.

TIPOS


• El Hidrógeno puede ser producido en el país a partir de combustibles fósiles (como carbón), energía nuclear, o recursos renovables como la energía hidroeléctrica.

• La electricidad

• La energía eólica

TIPOS


Un biocarburante o biocombustible es una mezcla de hidrocarburos que se utiliza como combustible en los motores de combustión interna y que deriva de la biomasa, materia orgánica originada en un proceso biológico, espontáneo o provocado, utilizable como fuente de energía.

BIOCOMBUSTIBLES


La biomasa es definida como toda la vegetación terrestre, acuática y los desechos orgánicos. Toda la biomasa es producida por las plantas verdes que transforman la luz solar en materia vegetal a través de la fotosíntesis. Hay tres fuentes básicas de energía biomasa: desechos industriales y municipales, residuos de cosechas, y plantaciones de cultivos de alto rendimiento energético que pueden quemarse para producir energía, aunque debe hacerse con la tecnología adecuada para aprovechar al máximo la combustión, evitar la emisión de dioxinas y reducir la emisión de gases de efecto invernadero y de cenizas contaminantes.

BIOCOMBUSTIBLES


Para la obtención de los biocombustibles se pueden utilizar especies de uso agrícola tales como el maíz o la mandioca, ricas en carbohidratos, o plantas oleaginosas como la soja, girasol y palmas. También se pueden emplear especies forestales como el eucalipto y los pinos.

BIOCOMBUSTIBLES


En Europa, Argentina y Estados Unidos ha surgido diversa normativa que exige a los proveedores mezclar biocombustibles hasta un nivel determinado. Generalmente los biocombustibles se mezclan con otros combustibles en cantidades que varían del 5 al 15%.

BIOCOMBUSTIBLES


El etanol es alcohol – de la misma clase que el que se usa en las bebidas alcohólicas. Pero, mientras que las bebidas se hacen a base de uvas o granos, el combustible de etanol se puede fabricar con toda clase de material vegetal, incluyendo astillas de madera, vainas de maíz, caña de azúcar, cebada o trigo. La mayoría de los motores para gasolina pueden funcionar con una mezcla de gasolina y un diez por ciento de etanol. Sin embargo, para poder aumentar los porcentajes de etanol, los autos deberían hacer modificaciones en sus motores. Además, el rendimiento energético por litro es menor con el etanol que con la gasolina, por lo que la mayoría de los autos logran recorrer distancias menores, sin embargo, los subsidios al etanol tienen un impacto negativo en los precios de los alimentos y su disponibilidad.

ETANOL


Metanol. El metanol, también conocido como alcohol de madera, puede ser usado como combustible alternativo en vehículos flexibles en ese sentido, que están diseñados para usar M85, una mezcla de 85% de metanol y 15% de gasolina, pero los fabricantes no están produciendo más vehículos para ser movidos con metanol. Positivo: El metanol podría convertirse en un importante combustible alternativo en el futuro como fuente del hidrógeno que necesitan los vehículos de celdas de combustible. Negativo: Los fabricantes no están produciendo más vehículos que utilicen metanol, además, su producción masiva podría generar deforestación.

METANOL

COMBUSTIBLES ALTERNATIVO

El biodiesel es un biocombustible líquido que se obtiene a partir de lípidos naturales como aceites vegetales o grasas animales, con o sin uso previo.El biodiesel descompone el caucho natural, por lo que es necesario sustituir éste por elastómeros sintéticos al utilizarlo.Su producción en países en vías de desarrollo puede generar deforestación, destrucción del ecosistema y la biodiversidad, y el desplazamiento de los trabajadores rurales, pues la producción actual de aceites vegetales y grasas animales no es suficiente para reemplazar la demanda de combustibles fósiles.

BIODIESEL


Pese a que se trata de un combustible fósil, se considera alternativo por su reducido nivel de emisiones toxicas al medio ambiente.

Sin embargo, la producción de gas natural crea metano, un gas de invernadero que es 21 veces peor que el CO2 para el calentamiento global.

GAS NATURAL


Metano

El metano es el hidrocarburo alcano más sencillo, es un gas. Su fórmula química es CH4.se presenta en forma de gas a temperaturas y presiones ordinarias. Es incoloro e inodoro y apenas soluble en agua en su fase líquida.En la naturaleza se produce como producto final de la putrefacción anaeróbica de las plantas, este proceso natural se puede aprovechar para producir biogás. Puede constituir hasta el 97% del gas natural. En las minas de carbón se le denomina grisú y es muy peligroso por su facilidad para inflamarse.

Metanol

El compuesto químico metanol, también conocido como alcohol metílico o alcohol de madera, es el alcohol más sencillo. Es un líquido ligero, incoloro, inflamable y tóxico que se emplea como anticongelante, disolvente y combustible. Su fórmula química es CH3OH.

DIFERENCIA ENTRE METANOL Y METANO


El propano o gas licuado de petróleo (GLP) es un combustible fósil de combustión limpia que puede utilizarse en motores de combustión interna. Los vehículos que funcionan con GLP pueden producir una menor cantidad de emisiones tóxicas y del gas de efecto invernadero dióxido de carbono (CO2). El GLP es por lo general menos caro que la gasolina y puede ser utilizado sin degradar el desempeño del vehículo. Hoy es el combustible alternativo más popular en el mundo con más de 4.000.000 de vehículos funcionando tanto en EEUU como en Europa. Tiene la eficiencia volumétrica más alta de todos los combustibles alternativos por lo que ofrece tanques de menores medidas para alcanzar mayor rango de recorrido permitiendo más carga útil que cualquier otro combustible, es el GLP con mas poder calorífico.

GAS PROPANO


El hidrógeno puede ser mezclado con gas natural para crear un combustible alternativo para vehículos que usen ciertos tipos de motores de combustión interna. Los autos a hidrógeno actualmente no tienen una producción masiva. La mayoría de los fabricantes que utilizan hidrógeno para hacer funcionar sus autos utilizan en realidad celdas de combustible de hidrógeno y las aplican para producir electricidad y no combustión. En lugar de emitir gases nocivos como la gasolina, los autos a hidrógeno emiten únicamente vapor de agua limpio. De hecho, BMW asegura que el Hidrógeno 7 incluso limpia el aire alrededor del auto.

HIDROGENO


Una celda de combustible es un dispositivo que convierte el hidrógeno y el oxígeno en agua y electricidad. En los autos, la electricidad resultante se utiliza para hacer funcionar el motor. Las celdas de combustible no producen emanaciones tóxicas y no dependen de los derivados del petróleo. El problema que se tiene para el parque automotriz es que no se cuenta con venta masiva de hidrogeno.

CELDAS DE COMBUSTIBLE


Aun así, la última generación de celdas de combustible ya es capaz de producir una potencia de 120 KW por unidad, siendo empleadas en Submarinos.

Sus rendimientos eléctricos son próximos al 50 %, pero si se tiene en cuenta la energía térmica que generan (cogeneración), el rendimiento total puede ascender hasta un 80 %, aproximadamente.



El buque de pasajeros FCS Alsterwasser del puerto de Hamburgo opera con un sistema híbrido constituido por dos células de combustible de 50 Kw, una batería de gel de plomo y un sistema inteligente que regula la salida e intercambio de energía entre las células y la batería, desarrollado por PROTON-MOTOR SYSTEMS.

El Viking Lady es un barco de la compañía noruega Eidesvik ASA y utilizado como apoyo a plataformas petroleras en el Mar del Norte. Utiliza LNG (Liquefied Natural Gas) y tiene instalada una pila de combustible de 320 kw, que fue provista por la compañía MTU Onsite Energy



Los autos eléctricos tienen motores que funcionan con electricidad en lugar de funcionar con gasolina. De hecho, los autos eléctricos fueron los primeros autos en desarrollarse. Pero los ingenieros abandonaron la investigación debido a que los motores eran poco poderosos y de autonomía limitada. Hoy en día, los motores eléctricos y la tecnología en baterías han avanzado, y los autos eléctricos vuelven a estar disponibles. El deportivo Tesla es uno de los autos eléctricos más modernos y sofisticados. Para cargar las baterías, sólo hay que enchufar al Tesla en una toma hogareña. Después de tres horas y media de carga, el auto tiene una autonomía de 400 kilómetros y alcanza una velocidad máxima de 200 kilómetros por hora.Sin embargo, mucha electricidad se genera hoy de carbón o gas natural, dejando una gran huella de carbono.

ELECTRICIDAD


Planta Eléctrica con baterías

La electricidad para que el motor (6) gire la proporciona el acumulador de baterías (11) a través de los cables de alimentación (12) el interruptor general (13) el cuadro (14) y de nuevo los cables de salida del cuadro (15).

El cuadro (14) tiene una serie de dispositivos (interruptores, volantes y palancas) que regulan el régimen del motor cuando funciona como tal, e indicadores (amperímetros y voltímetros) que marcan los datos relacionados con la tensión e intensidad de trabajo y consumo del motor así como la intensidad de campo de la excitación.

ELECTRICIDAD


Es una de las fuentes más baratas, puede competir en rentabilidad con otras fuentes energéticas tradicionales como las centrales térmicas de carbón (considerado tradicionalmente como el combustible más barato).Viene siendo empleada en prototipos de naves ecológicas y no contaminantes alrededor del mundo.

ENERGIA EOLICA


ENERGIA EOLICA


El Fjord1 (Noruega) utiliza el llamado Efecto Magnus para propulsarse. Los cuatro rotores cilíndricos combinados con motores eléctricos que giran asociados al efecto del viento y generan una fuerza que impulsa al Ferry.

El grupo de astilleros Stx Europe trabaja en un prototipo de crucero ecológico que puede ser realidad en 5 años. El Eoseas se propulsará a vela, con cinco mástiles y 12.440 metros cuadrados de vela. Un colchón de aire bajo el casco principal aprovechará mejor la hidrodinámica. Se estima que la potencia de propulsión será de 20 Mw

La industria petrolera clasifica el petróleo crudo según su lugar de origen (p.e. "West Texas Intermediate" o "Brent") y también con base a su densidad o gravedad API (ligero, medio, pesado, extra pesado); los refinadores también lo clasifican como "crudo dulce", que significa que contiene relativamente poco azufre, o "ácido", que contiene mayores cantidades de azufre y, por lo tanto, se necesitarán más operaciones de refinamiento para cumplir las especificaciones actuales de los productos refinados.

CLASIFICACION DE CRUDOS

• Brent Blend, compuesto de quince crudos procedentes de campos de extracción en los sistemas Brent y Ninian de los campos del Mar del Norte, este crudo se almacena y carga en la terminal de las Islas Shetland. La producción de crudo de Europa, África y Oriente Medio sigue la tendencia marcada por los precios de este crudo.

• West Texas Intermediate (WTI) para el crudo estadounidense.• Dubái se usa como referencia para el crudo de la región Asia-Pacífico.• Tapis (de Malasia), usado como referencia para el crudo ligero del Lejano

Oriente.• Minas (de Indonesia), como referencia para el crudo pesado del Lejano Oriente.• Arabia Ligero de Arabia Saudita• Bonny Ligero de Nigeria• Fateh de Dubái• Istmo de México (no-OPEP)• Saharan Blend de Argelia• Merey de Venezuela• Tía Juana Light de Venezuela

CLASIFICACION DE CRUDOSCRUDOS DE REFERENCIA

CLASIFICACION DE CRUDOSPAISES PRODUCTORES

En el lenguaje petrolero corriente los petróleos crudos se clasifican como livianos, medianos, pesados o extrapesados. Esta clasificación está muy vinculada a la gravedad específica o índice de grados API de cada crudo. La propia clasificación nos da una idea de la viscosidad o fluidez de cada crudo.

API = AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE

La Gravedad API se basa en la comparación de la densidad del petróleo con la densidad del agua, es decir, se busca determinar si el petróleo es más liviano o pesado que ésta última. La clasificación propuesta por el Instituto de Petróleo Americano indica que a una mayor gravedad API el petróleo será más liviano.

GENERALIDADES


Por ejemplo, un crudo de 40 API (densidad igual a 0.825) tiene por lo general, un valor mayor que un crudo de 20 API (densidad 0.934) debido a que contiene más fracciones ligeras (por ejemplo gasolina) y menor cantidad de constituyentes pesados tales como residuos de asfalto. Cuanto menor es el valor de la densidad API más viscoso es el crudo, su proceso de refinación y transformación de moléculas requiere de procedimientos cada vez más costosos y complejos, de ahí que su precio sea menor que el del crudo ligero que proveerá gran proporción de carburantes con menor inversión en su refinación.

GENERALIDADES


Otra modalidad para clasificar los crudos es la “base” de la composición del mismo. Esta tipificación no es muy adecuada y sin embargo, tiene aceptación. Es así que el crudo puede ser catalogado como de base aromática, nafténica o parafínica, según los resultados del análisis químico por rangos de temperatura de destilación y los correspondientes porcentajes de cada base.


Cuando un crudo tiene una cantidad considerable de hidrocarburos aromáticos (benceno, tolueno, xileno) se clasifica como de base aromática. Los crudos de este tipo son escasos.

Cuando se presentan gran cantidad de fracciones con bajo punto de ebullición (250-275 °C a presión atmosférica), se relaciona con la base parafínica.

Cuando se presentan gran cantidad de fracciones con elevado punto de ebullición (390-415 °C a presión atmosférica) se cataloga como de base nafténica.


El petróleo ligero es el petróleo crudo con bajo contenido de ceras. La definición de petróleo ligero y de petróleo pesado es difícil de encontrar, simplemente su clasificación se basa más en razones de orden práctico que teórico. Dado que los crudos con alta viscosidad son más difíciles de transportar y bombear, al parecer el crudo con ligero contenido de ceras, son denominados "crudo ligero" y los que tienen sustancialmente más cera se clasifican como "petróleo pesado".

CRUDO LIGERO O LIVIANO


Crudo pesado o crudo extra pesado es cualquier tipo de petróleo crudo que no fluye con facilidad. Se le denomina "pesado" debido a que su densidad o peso específico es superior a la del petróleo crudo ligero. Crudo pesado se ha definido como cualquier licuado de petróleo con un índice API inferior a 20 °,1 lo que significa que su densidad relativa es superior a 0.933. Este resultado del petróleo crudo pesado es una degradación por estar expuesto a las bacterias, el agua o el aire, como consecuencia, la pérdida de sus fracciones más ligeras, dejando atrás sus fracciones más pesadas.

CRUDO PESADO O EXTRAPESADO


La producción, transportación y refinación del crudo pesado presenta problemas especiales en comparación a la del crudo ligero. La mayor reserva de petróleo pesado en el mundo se encuentra al norte del río Orinoco en Venezuela, la misma cantidad que la reservas convencionales de petróleo de Arabia Saudita, pero se sabe que 30 o más países tienen reservas del mismo tipo. El crudo pesado está estrechamente relacionado con las arenas petrolíferas, la principal diferencia es que las arenas petrolíferas en general, no fluyen en absoluto. Canadá cuenta con grandes reservas de arenas petrolíferas, situadas al norte y al noreste de Edmonton, Alberta.



Las propiedades físicas que distinguen a los crudos pesados de los ligeros incluyen una mayor viscosidad y densidad, así como la composición de peso molecular. El petróleo extra pesado de la región del Orinoco tiene una viscosidad de más de 10.000 centipoise (10 Pa·s) y 10 ° en el índice API. Por lo general, se añade un diluyente a distancias regulares de un gasoducto de petróleo pesado a fin de facilitar su circulación. Recientemente, Venezuela está experimentando en la Faja del Orinoco un proyecto de inyección alterna de vapor con el que se mejora la viscosidad del crudo, técnica que ha incrementado la tasa de recuperación hasta el 40 por ciento, que anteriormente era del 20 por ciento. Algunos geólogos petroleros categorizan el betún de las arenas de petróleo como petróleo extra pesado, aunque el betún no fluye en condiciones ambientales.



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