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Combustibles sólidos liquidos
gaseosos
Compilación y armado Sergio Pellizza
Dto. Apoyatura Académica I.S.E.S
www.biblioises.aike.org
Aproximando el mundo a las manos de todo el mundo
La primera fuente de energía desarrollada por el hombre, fue el fuego con
combustibles vegetales; luego los cereales hace unos10.000 años y el viento, en
navegación y molinos; después, florecen algunas civilizaciones, y se desarrollan
obras hidráulicas para riego en Egipto; muy luego se usa carbón mineral en el siglo
XVIII para mover la máquina de vapor de Watt y alimentar la revolución industrial.
La unidad de energía más universal es la caloría (cantidad de calor necesaria para
elevar 1°C a 1 gr. de agua) o kilocaloría (1°C a 1 litro de agua). Equivalencias: 1
kwh = 860 Kcal. = 3.601.000 Joule; 1Joule = 1 Newton-metro = 1 Wattsegundo.
Conceptualmente, trabajo y energía, son sinónimos; en 1905 Einstein mostrará que
también la masa es equivalente. Valores comunes de energía en kilocalorías: Un
fósforo 0.3; Una manzana 100; Un litro de nafta 10.000.
Un Kg. de madera 3500 = una bañadera de agua caliente = un hombre viviendo 24
horas.
La potencia, es el flujo de la energía, o la energía que se pone en juego en la
unidad de tiempo.
Los mojones intelectuales son las dos leyes de la termodinámica:
- Calor y trabajo se equivalen (Rumford y Davy, 1799; Joule 1843).
- El calor solo fluye de un estado superior a un estado inferior [Rodolfo Clausius
(1822-88), en 1850].
Ambas leyes tienen, y seguirán teniendo, más influencia sobre nuestras vidas y la
del universo, que todos los otros parámetros que se nos ocurra considerar.
Entre los siglos XIX y XX, se usó más energía en la tierra, que en los millones de
años anteriores.
De la energía total que consume EE.UU., el petróleo da el 34% el resto es metano
(28%), carbón (26%), nuclear (6%), hidráulica (4%), eólica y otras (2%).
Carbón: Se encuentra en la naturaleza, combinado con hidrógeno y oxigeno,
formado por acción muy prolongada de presión y microbios.
En eras geológicas remotas, y sobre todo en el periodo carbonífero (que comenzó
hace 362,5 millones de años), grandes extensiones del planeta estaban cubiertas
por una vegetación abundantísima que crecía en pantanos. Muchas de estas plantas
eran tipos de helechos, algunos de ellos tan grandes como árboles. Al morir las
plantas, quedaban sumergidas por el agua y se descomponían poco a poco. A
medida que se producía esa descomposición, la materia vegetal perdía átomos de
oxígeno e hidrógeno, con lo que quedaba un depósito con un elevado porcentaje de
carbono. Así se formaron las turberas. Con el paso del tiempo, la arena y lodo del
agua se fueron acumulando sobre algunas de estas turberas. La presión de las
capas superiores, así como los movimientos de la corteza terrestre y, en ocasiones,
el calor volcánico, comprimieron y endurecieron los depósitos hasta formar carbón.
Tiene poder calorífico de unas 6500 cal/gr.; el petróleo unas 10.000. Su
combustión deja significativos residuos.
Las minas de carbón activas están en unos 50 países, y las reservas, que son
mayores que las de petróleo, en unos 100 países. Las mayores reservas de carbón
están en América del Norte, y en Europa Oriental.
China consume unos 2000 millones de toneladas al año, y EEUU unos 1300.
Un 28% de la energía que consume el mundo, la provee el carbón y esta proporción
está en fuerte crecimiento impulsada por los altos precios del petróleo.
Un consumo importante es la siderurgia; producir una tonelada de acero requiere
500kg de carbón.
Las más grandes excavadoras y palas con que se lo extrae, cargan unas 100
toneladas por vez; y los camiones que lo transportan, unas 400.
La producción mundial de carbón en 1994 refleja la crisis de la minería en la Unión
Europea (la producción bajó un 17,4%) y en Rusia (decayó en un 6,2%). En cambio
se produjo un dinamismo en la industria carbonífera de Estados Unidos, China,
India, Colombia y Australia, entre otros países. La producción total en el mundo ese
año fue de 2.158,3 millones de toneladas, de las cuales China produjo un 27,4%,
Estados Unidos un 5,5% y la República de Suráfrica un 4,8%. En 1996 la
producción mundial de carbón fue de 4.666,7 millones de toneladas, siendo los
principales productores China, Estados Unidos, India, Rusia y Australia.
Biomasa:
abreviatura de masa biológica, cantidad de materia viva producida en un área determinada de la
superficie terrestre, o por organismos de un tipo específico. El término es utilizado con mayor frecuencia en las
discusiones relativas a la energía de biomasa, es decir, al combustible energético que se obtiene directa o
indirectamente de recursos biológicos. La energía de biomasa que procede de la madera, residuos agrícolas y
estiércol, continúa siendo la fuente principal de energía de las zonas en desarrollo. En algunos casos también es
el recurso económico más importante, como en Brasil, donde la caña de azúcar se transforma en etanol, y en la
provincia de Sichuan, en China, donde se obtiene gas a partir de estiércol. Existen varios proyectos de
investigación que pretenden conseguir un desarrollo mayor de la energía de biomasa, sin embargo, la rivalidad
económica que plantea con el petróleo es responsable de que dichos esfuerzos se hallen aún en una fase
temprana de desarrollo.
Se trata de un recurso orgánico renovable a base de cualquier Vegetal que tomó energía del sol por medio de la
fotosíntesis (los combustibles fósiles como carbón, gas y petróleo, también fueron biomasa en su momento).
Los ejemplos más importantes, son el alcohol vegetal o bioetanol y el biodiesel. Ambos de uso creciente, puros
o mezclados, van formando una barrera a los precios del petróleo. Brasil, Alemania y EE.UU son los países
donde más avanzó esta modalidad. Se debe decidir en cada caso, si es preferible dedicar una superficie de
tierra a producir combustible o comida, y en cada momento y lugar, la respuesta será distinta.
Petróleo en el Mundo
El petróleo es un hidrocarburo, o sea que sus
componentes son el hidrógeno y el carbono. Las
primeras extracciones datan de 1851 a 1860,
cuando entre Rumania y EEUU (Samuel Kier y Edwin
Drake a 21m en Titusville, Pennsylvania, 1859)
produjeron unos 1000 m3 en la década, que se
usaron para reemplazar al aceite de ballena en
lámparas de alumbrado. Esto bajó el costo del
alumbrado al 10%, y produjo gran alegría entre las ballenas sobrevivientes. Luego
se agregaron Canadá y Polonia.
En 1868 John D. Rockefeller funda la Standard Oíl en Cleveland OH, y luego en
Pennsylvania para producir kerosén para alumbrado y comienza la extracción
industrial en EEUU, donde la propiedad del subsuelo, siguiendo a la legislación
inglesa pertenece al superficiario.
En 1873 la familia Nobel (menos Alfredo que estaba ocupado con la dinamita y
luego instituyó los premios), perfora y extrae en Rusia, donde se agregan los
Rotschilds 10 años después.
Cuando en 1880, Thomas A/va Edison presenta su lámpara eléctrica, se teme que
el mercado del petróleo colapse, pero después de 1886 con la aparición del
automóvil, se van alejando esOS temores.
En 1890 se agregan las Indias Británicas como productores. Para fin del siglo XIX,
con el agregado de las Indias Holandesas (Royal Dutch), la producción mundial
anual llega a 25 millones de o 157 millones de barriles, lo que equivale a la
producción de dos días en el año 2004.
(un barril =159 litros = 42 USGal; un m3 = 6,29 barriles). En 1901 Patillo Higgins
(1863-1955) perfora profundo en EEUU (500m) y descubre en Texas, el primer
petróleo surgente, y para 1902 en Santa Bárbara, California, en la playa del
océano.
En 1908 se agrega Argentina, en 1910 Perú, y 1920 Venezuela.
La producción mundial es hoy de unos 85 millones de barriles diarios, de los cuales
Arabia Saudita aporta 11 y Rusia 9; EE.UU. 7 (de los cuales Alaska aporta 2), luego
Irán y Méjico 4 c/u; China y Noruega 3.5; Canadá, Venezuela y Emiratos 3; Nigeria,
Kuwait, Inglaterra, Irak, Brasil y Libia 2; Argentina 0,8.
Unos 30 millones de barriles diarios o un tercio del total corresponden a la OPEP
(Saudi Arabia, Irán, Emiratos, Venezuela, Nigeria, Kuwait, Libia, Indonesia, Argelia
y Qatar) creada en 1960 cuando producía dos tercios del total.
El petróleo se constituye, así en el mayor y más complejo negocio del mundo, y
puede decirse que la falta de petróleo fue factor decisivo para que Alemania y
Japón perdiesen la segunda guerra mundial.
El consumo, en millones de barriles diarios, se ordena así: EE.UU. 20; China y
Japón 6; Alemania y Rusia 5 c/u; Canadá, Brasil, India y Corea de Sur 3 c/u;
Francia, Italia y México 2 c/u; Argentina 0,7. El total es de unos 85 millones de
barriles diarios, (unos 30.000 millones = 3 x 10~ barriles anuales) y representa la
mitad de toda la energía que el mundo consume.
Como se ve, del consumo de EE.UU, más de la mitad es importado, y el costo de
esa importación, era en 1972 de 6 millardos de dólares; en 1974 de 27, en 1980 de
70, y en 2004 de 80 millardos. El volumen importado en millones de barriles diarios
en 2003 fue:
de Canadá 2.2; de México 1.8; de Venezuela 1.6; de Saudi Arabia 1.4; de Nigeria
1; Irak 0.7; de Angola e Inglaterra: 0.4 c/u; total 12.
Desde 193O hasta hoy, las reservas de petróleo conocidas en el mundo alcanzaban
y continúan alcanzando, para unos 40 años y están ubicadas en: Arabia Saudita
17%; Canadá, Irán, Irak, Kuwait y Emiratos 9% c/u; Venezuela, Rusia, Libia,
Nigeria y Méjico 7% c/u; EE.UU. y China 5% (totalizan unos 3 trillones = 3 x 1012
barriles).
El US Geological Survey estima esta cifra entre 2,2 y 4 trillones, que según la tasa
de crecimiento de consumo que se aplique, alcanza para unos 40 a 80 años. Las
que aun no se descubrieron se estiman en otros 3 trillones de barriles. El
significado geopolítico de estas cifras, es tremendo.
La producción y consumo per cápita de petróleo en el mundo, siguió una tendencia
creciente hasta 1979; desde entonces, la cifra es levemente declinante.
"Bloopers" relacionados con las reservas de petróleo
- 1: En 1919, George Otis Smith, que desde 1907 hasta 1930 condujo el Servicio
Geológico de EEUU (USGS): “Para 1940, el petróleo del mundo se habrá agotado
definitivamente”.
- 2: Ese mismo año 1919, la Sociedad de Ingenieros del Automotor (SAE) en Nueva
York, sentencia: “Deben buscarse combustibles alternativos, pues sólo queda
petróleo para 25 años”.
- 3: En 1972 el “Club de Roma” publicó un modelo computado del MIT: “The Limits
to Growth”, concluyendo: “El mundo se quedará sin petróleo para 1992 creando
una catástrofe energética”.
Notemos que en Arabia Saudita, el petróleo es surgente (no necesita bombeo) a
razón de unos 3000 m3/día/pozo (costo: unoS 7 Dol/barril). En Argentina debe
bombearse, y cada pozo produce unos 10 m ¡día (costo unos 20 Dol/barril), hay
unos 12000 pozos en producción; en EEUU la producción media por pozo es de
UnOS 8 m3. En el mar (plataformas offshore de donde proviene un tercio del total),
es aún más caro extraerlo.
El precio internacional, resultó de unos 4 Dol/barríl por largos períodos, subiendo
hasta 40 Dol/barril desde 1973 hasta 1980 y nuevamente en 1990 (OPEP dominada
por el sheik Zaki Yamafl’ de Arabia Saudita que entonces producía 60% del total).
Esto, cambió forma de pensar y actuar de los consumidores, y despertó la
“conciencia energética” del mundo.
En 1974 se creó en París, la International Energy Agency (IEA) para balancear el
poder de la OPEP. A fin de 1998 tocó nuevamente los 12 Dol/barril.
El precio está, por ahora, en el orden de los 65 Dol/barril que a valor constante es
inferior al de 1973.
Antes del aumento se estimaba que, un aumento del 1% del PBi de un país,
implicaba 1% de aumento en el consumo de petróleo; actualmente cada 1% del
aumento de PBI necesita 0.2% de aumento en el consumo de petróleo.
De 1 Kg de petróleo se obtiene aproximadamente 1/3 gasoil y jet fuel, 1/3 nafta y
1/3 fertilizantes y otras cosas.
El uso actual es: Transporte 33%; Industria 25%; Petroquímica 25%; Domiciliario
8%; Varios 9%.
El importe que se paga en el surtidor en EE.UU. se distribuye así: 43% crudo; 26%
impuestos; 23% refinería y tratamiento; 8% distribución y venta.
Petróleo en Argentina
Los primeros hallazgos registrados en el país, los
producen empresas privadas en Jujuy (1865) y
en Mendoza a partir de 1887; en razón de la
legislación que asigna la propiedad del subsuelo
al Estado, todo se traba y no prospera durante
40 años.
En 1907 el lng. Julio Krause, del Ministerio de Agricultura, envió a José Fuchs y
Humberto Beghin, a perforar en Comodoro Rivadavia (Chubut) en busca de agua.
En vez de agua, encontraron kerosén” a 550 metros de profundidad.
Inmediatamente el presidente Figueroa Alcorta y su ministro de agricultura Pedro
Ezcurra, decretaron la prohibición de denuncias de pertenencias y cateos en 5
leguas a la redonda del pueblo, y se declaró como Reserva Fiscal todo el petróleo
que pudiese encontrarse en el subsuelo.
Esta actitud tiene como antecedentes al Código Civil de Dalmacia Vélez Sarsfield del
869 (Art. 2342 inspirado en el régimen monárquico español y no en la Constitución
Nacional de 1853/60) y el Código de Minería de 1886, que en su Art. 7 confirma la
propiedad de la Nación de los minerales ubicados en el subsuelo.
Esta limitación al derecho de propiedad del superficiario en beneficio del Estado
Nacional, impidió el desarrollo de una sana industria minera en el país y dio lugar a
interminables actos de corrupción.
En la Exposición del Centenario (Buenos Aires 1910), se muestra petróleo de
Comodoro Rivadavia como una curiosidad, y aun se discuten los aspectos legales.
Simultáneamente se realiza el Congreso Científico Mundial, presidido por Jorge
Newbery, quien presenta su interesante libro “El Petróleo”.
En 1912 aparece ASTRA como la primera empresa privada autorizada a operar en
la zona.
Hipólito Irigoyen continúa la política nacionalista de Figueroa Alcorta y Sáenz Peña,
y en 1919 propone al Congreso la creación de la: Dirección Nacional de Yacimientos
Petrolíferos Fiscales y habilita yacimientos en Plaza Huincul (Neuquén). YPF recién
se concretará en 1922 debido a las maniobras dilatorias de la Standard Oil (hoy
Esso) que logró la oposición del Senado. Para entonces, ya se producían tres
millones de barriles al año. b En octubre de 1922 asume Alvear y su ministro de
agricultura Tomás Le Bretón; colocan al frente de YPF al Cnel. Enrique Mosconi,
habilitando en 1924 también a la Standard Oil y a la ROyal Dutch Shell para operar
en producción y venta al público.
Con distintas alternativas, (Isabel Perón nacionalizó las bocas de expendio en 1975,
y luego YPF se vendió a la española Repsol) esas empresas siguen produciendo y
procesando hasta hoy el 90% del petróleo argentino, y en los últimos tiempos
también el gas.
Otras Energìas: Gas Natural
Se trata del gas metano CH4, también llamado gas de los pantanos, que aparece
en algunos campos petroleros. Descubierto en 1776 por Alejandro Volta, no es
licuable a presiones corrientes. Por dejar poco residuo, es el mejor combustible
para usinas térmicas e instalaciones fijas industriales o domiciliarias, transportado
por gasoductos. Los altos precios del petróleo hacen que este combustible sea cada
vez más importante.
Las turbinas a gas de ciclo combinado, aumentaron tanto su eficiencia en los
últimos años, que se están convirtiendo en una de las mejores alternativas para
generar electricidad. Pueden manejar cargas muy variables en pocos minutos.
También es muy adecuado para producir hidrógeno.
Gas Natural Comprimido (GNC)
En Argentina desde 1984, se favorece el uso de gas natural en vehículos, pero
como no es licuable a costo razonable, solo puede almacenarse en estado gaseoso
en recipientes que soporten muy alta presión (250 bar) a los que debe adaptarse la
instalación para tener la posibilidad de usar gas o nafta alternativamente. El precio
final depende del tratamiento impositivo. Con los valores de hoy, funcionar a gasoil
cuesta aproximadamente 50% que con nafta, y a gas 30%.
El parque de vehículos a GNC en Argentina, es el mayor del mundo, con más de
1.400.000 unidades y se incrementa en unos 20.000 autos adicionales por mes.
Gas Licuado de Petróleo (GLP)
Es una mezcla de propano y butano, se puede transportar licuado a presiones
relativamente bajas (unos 4 bar), por lo que presenta mayor densidad de energía
que el GNC. Su uso estuvo prohibido para automotores en Argentina hasta ahora,
pero en Octubre de 2003 se anunció que será habilitado (e.]), con un preCio no
definido aún.
Energía Nuclear
Es una forma de obtener calor fraccionando átomos de uranio; (fisión nuclear) con
el que se accionan calderas y turbinas a vapor que, a su vez, mueven alternadores
que producen electricidad. No produce residuos de CO ni CO2.
Debido a dos accidentes graves, (Three-MiIe Island en Pennsylvania y Chernobyl en
Rusia), la instalación de nuevas plantas es menos frecuente, y se cuestiona la
disposición de los residuos radiactivos.
Tienen dificultad para adaptarse a cargas variables. En el futuro, con tecnologías
mejoradas, es probable que aumente su uso. EE.UU tiene unas 100 usinas
nucleares. Francia va a la cabeza en proporción de energía eléctrica de origen
nuclear. Hay unas 500 plantas en el mundo.
Energía Eléctrica
Es generalmente producida a partir de otra (mecánica, hidráulica, eólica o pila de
combustible). Actualmente, la energía eléctrica en el mundo, que es la que tenemos
más al alcance de la mano, proviene así: Carbón 34%, renovable 20%, gas 18%,
nuclear 18%, petróleo 10%.
Las redes para abastecimiento comercial, industrial o doméstico, son muy grandes,
están muy interconectadas, y operan en CA con frecuencias de 50 Hz. o de 60 Hz.
La corriente continua, por la que tanto insistió Thomas Alva Edison, ya no se usa
para el servicio domiciliario.
En cuanto a su significado actual, basta considerar las alteraciones que produjeron
en la vida de la sociedad, los apagones de EEUU, Canadá y Europa en 2003. El
costo de estos cortes es tan alto que ya se estudian métodos alternativos para
evitar SUS consecuencias.
Va ganando terreno la idea de pequeños generadores para consumo individual
aportando sus excedentes a la red. Un cuarto de la población mundial, no tiene
energía eléctrica.
Fuentes Consultadas: Enciclopedia Encarta y La Evolución de las Ideas De Roberto Cook