Centrales térmicas, combustibles

CENTRALES ELÉCTRICAS
135
CAPÍTULO IV
CENTRALES TERMOELÉCTRICAS, COMBUSTIBLES
4.1
INTRODUCCIÓN
Una central termoeléctrica o central térmica es una instalación
empleada para la generación de energía eléctrica a partir de la energía
liberada en forma de calor, normalmente mediante la combustión de
combustibles fósiles como petróleo, gas natural o carbón. Este calor es
empleado por un ciclo termodinámico convencional para mover un
alternador y producir energía eléctrica. Este tipo de generación eléctrica es
contaminante pues libera dióxido de carbono.
Por otro lado, también existen centrales termoeléctricas que emplean el
principio de fisión nuclear del uranio para producir electricidad. Este tipo
de instalación recibe el nombre de central nuclear1
4.2
IMPACTO AMBIENTAL
La emisión de residuos a la atmósfera y los propios procesos de
combustión que se producen en las centrales térmicas tienen una
incidencia importante sobre el medio ambiente. Para tratar de paliar, en la
medida de lo posible, los daños que estas plantas provocan en el entorno
natural, se incorporan a las instalaciones diversos elementos y sistemas.
El problema de la contaminación es máximo en el caso de las centrales
termoeléctricas convencionales que utilizan como combustible carbón.
Además, la combustión del carbón tiene como consecuencia la emisión de
partículas y ácidos de azufre. En las de fueloil los niveles de emisión de
estos contaminantes son menores, aunque ha de tenerse en cuenta la
emisión de óxidos de azufre y hollines ácidos, prácticamente nulos en las
plantas de gas.
En todo caso, en mayor o menor medida todas ellas emiten a la atmósfera
dióxido de carbono, CO2. Según el combustible, y suponiendo un
rendimiento del 40% sobre la energía primaria consumida, una central
1 WIKIPEDIA Enciclopedia Libre
136
CENTRALES TERMOELÉCTRICAS, COMBUSTIBLES
térmica emite aproximadamente:
COMBUSTIBLE
Gas natural
Fuelóleo
Biomasa (leña, madera)
Carbón
EMISIÓN DE CO2 KG/KWH
0,44
0,71
0,82
1,45
Las centrales de gas natural pueden funcionar con el llamado ciclo
combinado, que permite rendimientos mayores (de hasta un poco más del
50%), lo que haría las centrales que funcionan con este combustible
menos contaminantes.
4.3
VENTAJAS
Son las centrales más baratas de construir (teniendo en cuenta el precio
por megavatio instalado), especialmente las de carbón, debido a la
simplicidad (comparativamente hablando) de construcción y la energía
generada de forma masiva.
Las centrales de ciclo combinado de gas natural son mucho más baratas
(alcanzan el 50%) que una termoeléctrica convencional, aumentando la
energía térmica generada (y por tanto, las ganancias) con la misma
cantidad de combustible, y rebajando las emisiones citadas más arriba en
un 120%, 0,35 kg de CO2, por kwh producido.
4.4
INCONVENIENTES
El uso de combustibles fósiles genera emisiones de gases de efecto
invernadero y de lluvia ácida a la atmósfera, junto a partículas volantes (en
el caso del carbón) que pueden contener metales pesados.
Al ser los combustibles fósiles una fuente de energía finita, su uso está
limitado a la duración de las reservas y/o su rentabilidad económica.
Sus emisiones térmicas y de vapor pueden alterar el microclima local.
Afectan negativamente a los ecosistemas fluviales debido a los vertidos de
agua caliente en estos. Su rendimiento es bajo.
CENTRALES ELÉCTRICAS
137
4.5
COMBUSTIBLES2
Los combustibles son elementos que se utilizan en los procesos
industriales para la producción de calor: Su formación puede ser de origen
orgánico, animal o vegetal, que sufrieron los efectos de los movimientos
de los plegamientos terrestres.
Están constituidos principalmente por carbono e hidrógeno, los que al
combinarse con el oxígeno queman, produciendo calor.
Fig. 4.1 Quema de combustible fósil
El carbono es el elemento que constituye el mayor porcentaje volumétrico
del combustible, constituyendo el 80 al 90% del volumen del mismo. El
carbono no arde directamente, sino que es llevado al estado de
incandescencia por el hidrógeno.
El hidrógeno constituye el 5 o 6% de los combustibles sólidos y el 8 al
15% de los líquidos.
Otros elementos que también intervienen el la composición volumétrica
del combustible, son:
4.5.1 OXÍGENO.
La presencia de oxígeno en la molécula del combustible, le resta al mismo
poder calorífico, ya que, se va ha combinar con parte del hidrógeno que
2 Fresno Miguel Angel, Máquinas Motrices. Editorial Mitre 1974
138
CENTRALES TERMOELÉCTRICAS, COMBUSTIBLES
tiene, para formar el agua de composición.
4.5.2 AZUFRE
Es un componente secundario del combustible. En los carbones se
encuentra constituyendo de 1 a 5% de su volumen, ya sea en estado de
metal libre o en forma de mineral. Como ser la pirita o el sulfuro ferroso
(Fe S O2). En los combustibles líquidos, mayor porcentaje de 0,5% de
azufre, es considerado ya como perjudicial. Esto se debe a que al arder va
a formar anhídrido sulfuroso (SO2) de gran acción destructora sobre las
mamposterías y los metales.
4.5.3 NITRÓGENO
Se encuentra en los carbones constituyendo de 0,7 a 1,3%. Durante la
combustión se comporta de una manera diferente.
Las condiciones que debe reunir un buen combustible, depende del uso a
que se lo destine, pero en general la totalidad de los mismos debe cumplir
las siguientes condiciones:
a) Elevada proporción de elementos activos, para lograr así un alto poder
calorífico. Las impurezas o substancias inertes a la combustión, deben
constituir la menor proporción posible en la composición química del
combustible.
Los combustibles sólidos contienen como impurezas aguas, residuos
minerales y metales que no queman y van a formar las cenizas o escorias
que deja el combustible al quemar
Los combustibles líquidos contienen, como impurezas, agua en estado
líquido o humedad.
Los combustibles gaseosos pueden contener diversos gases inertes, los que
dependen del proceso de fabricación que se ha seguido para obtener el
gas. Así puede haber en la composición del mismo anhídrido carbónico,
vapor de agua, aire, nitrógeno u oxígeno, substancias todas estas inactivas
a la combustión que hacen disminuir el poder calorífico del gas.
b) La facilidad para combinarse con el oxígeno. Esto depende del estado
CENTRALES ELÉCTRICAS
139
del combustible y de la forma que se haga quemar el mismo. Así los
líquidos y gases brindan una gran superficie de contacto con el aire,
mezclándose fácilmente con él. Para conseguir esto mismo en los
combustibles sólidos, se los debe pulverizar en trozos pequeños y, además,
se debe tener la precaución de no colocarlos en forma amontonada sobre
la superficie de la parrilla, para que de esta manera quemen con mayor
facilidad.
c) Temperatura de inflamación baja: Una elevada temperatura de
inflamación hace difícil que arda el combustible además cualquier
disminución en la temperatura de la llama, puede hacer que ésta se
apague, dejando de quemar el combustible. Se debe hacer notar, no
obstante, que si esta temperatura de inflamación resulta demasiado baja,
como en el caso del éter, obliga a que su empleo quede reducido a muy
limitados casos.
d) Que el combustible no se deforme al arder: El combustible debe
quemar en forma paulatina, sin desmenuzarse en pequeños trozos que
caigan en el cenicero y queden dentro de él sin arder. Además, los
combustibles al quemar no deben sufrir deformaciones o fusión pastosa,
que haga que se deposite entre los barrotes de la parrilla y obligue al
fogonero a continuas tareas de limpieza.
4.6
CLASIFICACIÓN DE LOS COMBUSTIBLES
Se considera el estado en que se encuentra cada combustible, es decir,
sólido, líquido o gaseoso, y dentro de cada uno de ellos, se subdividen en
naturales y artificiales, según provengan de un proceso de descomposición
natural o bien sean obtenidos por medio de procesos industriales,
respectivamente. En consecuencia, se puede hacer la siguiente división de
los combustibles:
CENTRALES TERMOELÉCTRICAS, COMBUSTIBLES
140
Maderas
Naturales
Sólidos
Carbonos Fósiles
Artificiales
Líquidos
Naturales
Residuos Orgánicos
Coque
Carbón vegetal o leña
Carbonos prensados
Petróleo
Derivados del petróleo
Artificiales
Gaseosos
Naturales
Artificiales
Antracita
Hulla
Lignito
Turba
Derivados de los
carbones
Alcoholes
Gas Natural de pozos y
zonas petroleras
Gas de alumbrado
Acetileno
Gas de agua
Gas de aire
Gas pobre o mixto
Gas de altos hornos
Nafta
Kerosene
Gasoil
Dieseloil
Fueloil
Alquitrán de hulla
Alquitrán de lignito
Fuente. Fresno Ramón, MÁQUINAS MOTRICES, Edit. Mitre 1974 Pag. 27
4.7
COMBUSTIBLES SÓLIDOS
Los combustibles sólidos naturales, son residuos fósiles, constituidos por
restos de animales o vegetales, depositados en épocas prehistóricas en la
superficie terrestre, y sometidos a grandes presiones por los plegamientos
que se produjeron en diversas épocas geológicas.
Al retroceder cada vez más en la edad geológica y alcanzar la época en
que se formaron los combustibles, se observa una mayor calidad de los
mismos. Así, de acuerdo a la época en que se originaron, surgen las
CENTRALES ELÉCTRICAS
141
propiedades distintivas de los mismos, como ser la densidad dureza, brillo
y color. Cuanto más viejo sea el carbón, menor será la cantidad de oxigeno
e hidrógeno que el mismo posee y mayor la cantidad de carbono y mayor
resultará ser su poder calorífico.
Cuando se desea mejorar la condición de los combustibles naturales, se
recurre a procesos industriales, con el objeto de obtener productos de
mayor calidad.
Los procedimientos a que se someten los combustibles sólidos naturales,
para obtener los artificiales son:
a) CARBONIZACIÓN
Se somete el combustible a elevadas temperaturas, privándolo del contacto
con el aire, para que no se queme. Se produce de esta manera el
desprendimiento de una serie de gases e hidrocarburos y se obtiene un
combustible constituido casi únicamente por carbono y materias inertes.
b) AGLOMERACIÓN
Consiste en pulverizar el combustible y luego amasarlo, formando bloques
que son sometidos luego a elevadas presiones y temperaturas. Constituye
una destilación en seco, teniéndose especial cuidado con la fracción
destilada que se desea obtener, la que se somete después a tratamientos
especiales.
4.8
MADERAS
Utilizadas como combustible, ya sea en forma de leña cuando tiene un
tamaño más o menos apreciable o bien en forma de virutas, cuando se
utilizan residuos, virutas y restos que quedan al efectuar el corte de la
misma.
Su uso como combustible se reduce a los lugares ubicados cerca de zonas
boscosas, ya que el traslado encarece su precio y limita su utilización.
4.9
CARBONES FÓSILES
4.9.1 ANTRACITA
Constituyen los carbones más antiguos. Contienen gran cantidad de
carbono y muy pocas materias volátiles y oxigeno. Es un carbón duro de
142
CENTRALES TERMOELÉCTRICAS, COMBUSTIBLES
aspecto brillante y muy vidrioso, es de color negro agrisado. Arde con
llama corta y potente. Se lo utiliza en los gasógenos para la producción de
gas pobre o mixto.
4.9.2 HULLA
Son los carbones más utilizados en los procesos industriales. De acuerdo a
la edad y a la forma de entrar en combustión se distinguen tres tipos de
hullas: la hulla seca o infrabituminosa, la hulla grasa o bituminosa y la
hulla negra o semibutiminosa.
Fig. 4.2 Hulla
En general todas las hullas son de color negro lustroso o gris oscuro en
algunos casos especiales. Si poseen muchas materias volátiles, queman
produciendo una llama larga y desprendiendo muchos humos de
coloración negruzca. Por el contrario, si poseen pocas materias volátiles,
arde con llama corta.
Si se la calienta, protegida de la acción del aire, se obtiene de la hulla seca
una masa pulverulenta y de la hulla grasa una masa compacta, que se
hincha muy fácilmente al contacto con el aire.
4.9.3 LIGNITO
Son combustibles que proceden de la carbonización natural de la madera.
Poseen en su composición de 1 al 3% de azufre por lo que al quemar
desprenden mal olor, existiendo el peligro de que los humos ataquen a las
mamposterías y partes metálicas de la chimenea. Al quemarse el lignito
deja en el cenicero mucha ceniza y escoria, por lo que obliga al fogonero a
una limpieza continua del mismo.
CENTRALES ELÉCTRICAS
143
Fig. 4.3 Lignito
De acuerdo a la época en que se formaron estos carbonos, notamos dos
tipos completamente distintos de lignitos: los lignitos perfectos y los
lignitos leñosos. Los lignitos perfectos formados en épocas más antiguas,
tienen un proceso de fosilización completo, asemejándose mucho a las
hullas más jóvenes. El lignito leñoso corresponde a formaciones más
recientes, notándose en ellas las formaciones de los restos orgánicos que
los originaron.
Los lignitos son de coloración parduzca, químicamente difieren de las
hullas por la gran solubilidad que tienen con el benzol. Tratados con una
lejía de potasa cáustica adquieren una coloración más parda aún; en
cambio, las hullas al tratarse con igual solución, continúan negras.
4.9.4 TURBA
Son carbones de menor calidad. Provienen de plantas herbáceas o de
musgos, depositadas en los fondos de los pantanos y ríos mezclados con
arena y tierra. Son carbones relativamente nuevos, que están en el
comienzo de su proceso de fosilización.
La turba es un carbón esponjoso, de color gris claro o negro pardusco.
Posee en su composición, gran cantidad de agua, por lo que antes de su
empleo debe ser previamente secado. Quema lentamente desprendiendo
un fuerte olor picante que le es característico.
4.10
RESIDUOS ORGÁNICOS
Son restos bituminosos, sumamente grasos, comprendidos entre los
144
CENTRALES TERMOELÉCTRICAS, COMBUSTIBLES
carbones y el petróleo, que se encuentran en el comienzo de su proceso de
fosilización. Su empleo como combustible es prácticamente nulo.
4.10.1 COQUE O COKE
Producto obtenido de la destilación de la hulla. Es un combustible
sumamente poroso, con 50% de vacíos, razón por la cual quema con
facilidad sin producir humos. Por su gran porosidad se lo puede colocar
formando gruesos mantos sobre la parrilla.
Fig. 4.4 Coke
De la hulla seca se obtiene el coque aglutinado y denso y de los carbones
grasos escogidos, el coque metalúrgico. Este último coque tiene una gran
resistencia a la compresión y una gran dureza. Posee gran cantidad de
carbono y, por consiguiente, mayor poder calorífico que el coque
obtenido de la hulla seca.
4.10.2 CARBÓN VEGETAL O DE LEÑA
Las características de este carbón dependen de la naturaleza de la madera
de donde proceden. Los obtenidos por la carbonización de la madera hasta
una temperatura de 340ºC, queman bien, sin producir humos y son muy
resistentes a la acción del fuego. Los obtenidos con una temperatura de
carbonización mayor a 340ºC, son muy duros y arden con mucha
dificultad.
CENTRALES ELÉCTRICAS
145
El carbón vegetal no contiene en su composición azufre, por lo que puede
quemar, sin peligro de que los humos ataquen a las paredes de la
instalación. Es el mejor carbón artificial, pero su elevado precio de
producción hace que su uso sea muy reducido.
4.10.3 CARBONES PRENSADOS
Son aglomerados de forma alargada, llamados briquetas, que se obtienen
pulverizando el carbón, amasándolo y sometiéndolo luego a un proceso de
prensado a altas temperaturas
4.11
COMBUSTIBLES LÍQUIDOS
Los combustibles líquidos presentan en general, mejores condiciones que
los sólidos para entrar en combustión. Debido al estado en que se
encuentran sus moléculas, ofrecen gran facilidad para combinarse con el
oxígeno y entrar en combustión.
Los combustibles líquidos con substancias que se obtienen por destilación,
ya sea del petróleo crudo o de la hulla. En algunos casos, las substancias
primitivas son sometidas a procesos térmicos, soportando durante los
mismos elevadas presiones, lo que permite obtener mayor diversidad de
productos derivados.
En estos combustibles, es interesante conocer varias de sus propiedades.
Así se define como punto de solidificación de un combustible líquido, la
temperatura a la cual el combustible pierde su fluidez. Este punto debe
estar por debajo de los -20ºC
El punto de inflamación, es la temperatura a la cual el combustible al ser
calentado y producirse la inflamación por un foco exterior comienza a
presentar por vez primera una llama corta.
El punto de combustión, que se produce por encima del punto de
inflamación, es la temperatura a la cual el combustible ya es capaz de
proseguir por si solo la combustión, una vez que esta se ha iniciado en un
punto de su masa.
El punto de inflamación espontáneo, se produce a aquella temperatura a la
cual el combustible es capaz de entrar por si solo en combustión, sin
146
CENTRALES TERMOELÉCTRICAS, COMBUSTIBLES
necesidad de un foco exterior que la produzca. Este punto depende la
presión a la que se halla sometido el líquido. Cuanto mayor sea la presión
en que se encuentre el líquido, menor sea la temperatura de inflamación
espontánea.
4.12
PETRÓLEO
El petróleo, llamado también oro negro, se ha formado en épocas muy
remotas. Su origen responde a restos de animales y vegetales, depositados
en los fondos y orillas de los mares y lagos, sobre los que se alojaron
capas de arcilla y arena, cuya presión conjuntamente con el calor
existente, originaron un lento proceso de transformación, proceso que se
calcula ha durado entre 1500 a 1800 millones de años, al cabo de los
cuales se ha formado el petróleo.
El petróleo se halla depositado en yacimientos, rodeados por superficies
impermeables que impiden su difusión, yacimientos que se hallan
ubicados a profundidades variables, que oscilan entre los 400 y 6000
metros.
Estos yacimientos tuvieron su origen en los diversos movimientos de la
corteza terrestre. Según la dirección en que se produjeron estos
movimientos, tenemos que los yacimientos se hallan ubicados en fallas o
pliegues del terreno.
4.13
DESTILACIÓN DEL PETRÓLEO
La destilación puedes ser: primaria o topping y la secundaria o destructiva
llamada cracking. En la destilación primaria se somete el petróleo crudo a
un proceso de calentamiento a la presión ambiente. Desde los tanques de
reserva se envía el petróleo crudo a alambiques especiales donde soporta
elevadas temperaturas. Por efecto del calentamiento se desprenden,
primero, los vapores y componentes más livianos, los que pasan a una
torre de destilación. En ella los vapores se depositan en unos platos o
bandejas separadoras, encargadas de retener los vapores ascendentes de
acuerdo a su temperatura de ebullición. De los platos separadores, los
vapores pasan a condensadores especiales, donde por enfriamiento,
recuperan su estado líquido.
A medida que aumenta la temperatura del alambique, se desprenden los
CENTRALES ELÉCTRICAS
147
vapores correspondientes a los hidrocarburos más pesados o de mayor
punto de ebullición, los que se van depositando en los platos inferiores de
la torre, obteniéndose de esta manera los hidrocarburos más pesados el
gasoil, fueloil. Por último los residuos que quedan después de
desprenderse todos estos derivados constituyen los asfaltos.
Fig. 4.5 Destilación del petróleo
En la destilación secundaria o cracking los residuos y productos más
pesados obtenidos de la destilación primaria, son sometidos a una nueva
destilación, en alambiques análogos a los utilizados para la destilación
primaria. Se calientan los residuos a elevadas temperaturas sometiéndolos
simultáneamente a altas presiones, lo que origina la rotura de la estructura
molecular de los hidrocarburos, permitiendo obtener de esta manera, una
mayor variedad de derivados livianos. Las temperaturas de calentamiento
aproximadas a las cuales se obtiene los diversos derivados del petróleo
son:
 De 40 a 70ºC, el éter de petróleo.
 De 70 a 150ºC, la esencia del petróleo.
 De 150 a 300ºC, los derivados para alumbrado y calefacción.
 De 300 a 350ºC, el gasoil.
 De 350 a 380ºC, el fueloil
148
CENTRALES TERMOELÉCTRICAS, COMBUSTIBLES
Los diversos subproductos obtenidos, tanto en la destilación primaria
como los obtenidos de la destilación secundaria, son sometidos a procesos
de refinación, con el objeto de eliminar los componentes indeseables y
nocivos que puedan contener los mismos.
El petróleo en estado crudo, tiene muy poco uso como combustible, pues
desprende vapores sumamente inflamables. De la destilación primaria y
secundaria a que se somete el petróleo se obtiene una gran diversidad de
subproductos, los principales de los cuales, se indican en el cuadro
siguiente, conjuntamente con el uso a que se destina:
Gases
DERIVADOS DEL PETRÓLEO
Hidrógeno: Corte
Gases no Condensados de metales
Gas residual: Uso
doméstico
Supergas Nº1
(11000Cal)
Gases Condensados
Supergas Nº2
Uso doméstico
(9500 Cal)
Supergas Nº3
(8000 Cal)
Productos
Para mezclar con
antidetonantes
aereonafta
Gases Constituidos
Butadieno
Caucho sintético
por hidrocarburos
Alcoholes
y Solventes
no saturados
Cetonas
Materias plásticas Pinturas
sintéticas
Destilados livianos
Eter de Petróleo
Heptano
Motonafta
Aereonafta
Naftas Industriales
Solventes
Laboratorios
Explosivos
Motores a explosión
Motores de aviación
Industrias
Diluyentes de pinturas
149
CENTRALES ELÉCTRICAS
Destilados intermedios
Destilados medianos
Kerosene
Kerosene absorvente
Agricol
Aguarrás
Trementol
Gas-oil
Diesel-oil
Aceites industriales
Aceites
lubricantes
Destilados
pesados
Parafinas cristalinas
Aceites
lubricantes
livianos
Aceites
lubricantes
medianos
Aceites
lubricantes
pesados
Aceites
lubricantes
para cilindros
Parafina
amorfa
medicinal
(vaselina
Residuos
líquida)
de aceites Parafina
amorfa
pesados
industrial
(vaselina
sólida)
Uso doméstico
Absorción de gases
Motores agrícolas
Barnices y pinturas
Barnices y pinturas
Motores diesel rápidos
Motores diesel en
general
Aceites
blancos:dispositivos
hidráulicos
Medicinales: vaselinas
Saturantes:
impregnación de fibras
textiles
Depresores de puntos
de congelación
Turbinas y cojinetes
Compresores
Máquinas agrícolas y
de vapor
Lubricación
de
cilindros
Cremas
Pomadas
Cosméticos
Materiales
anticorrosivos
Recubrimientos
de
cables
150
Residuos
CENTRALES TERMOELÉCTRICAS, COMBUSTIBLES
Fuel-oil: combustibles de calderas
Bitalcos:fabricación briquetas
Sólidos
Alfasoles:conservación pavimentos de
madera
Asfalto
Curad Riegos de sellados
líquido
o
de
tratamiento
rápido bituminoso,
pinturas de techos
Curad Imprecación
de
o
pavimentos
medio asfálticos
Curad ImpermeabilizaDiluidos
o lento ción de superficies
TrataCurado rápido: riego de
miento
sellado
Asfaltos
caminos Curado lento: imprecación
de pavimentos asfálticos
Pinturas Protección de estructuras
anticorro metálicas
sivas
Rotura rápida: curado de hormigones,
techados y juntas de dilatación
Emulsiones Rotura media: toma de juntas de
pavimentos
Rotura lenta: estabilización de suelos
Coke: electrodos y escobillas
Residuos ácidos
Acidos sulfónicos:aceites lubricantes
Fuel-oil: combustibles de destilería
Fuente. Del Fresno Ramón, MÁQUINAS MOTRICES, edit. Mitre 1974 pag. 37
4.14
COMBUSTIBLES LÍQUIDOS ARTIFICIALES
4.14.1 NAFTA
Producto derivado de la destilación del petróleo. Es un combustible
sumamente volátil y fácilmente inflamable, utilizado sobre todo, como
combustible para los motores a explosión.
CENTRALES ELÉCTRICAS
151
4.14.2 KEROSENE
Constituye un derivado menos volátil e inflamable que la nafta, se utiliza
para calefacción y alumbrado domestico. Hoy en día es el combustible
utilizado por excelencia en los reactores y turbohélices de las turbinas a
gas de los motores de aviación.
4.14.3 GAS-OIL
Es un combustible denso menos volátil que el petróleo, de coloración
parda, obtenido de la destilación de este último, a una temperatura de 300
a 350ºC. De los combustibles utilizados para motores diesel, es el que
menor cantidad de materias inertes a la combustión tiene en su
composición química. Se lo utiliza mucho como combustible para
calefacción y para hornos industriales y metalúrgicos.
4.14.4 DIESEL-OIL
Es un combustible muy parecido al gasoil, pero de menor calidad que este
y mayor viscosidad. Quema mucho más lentamente que el gasoil, razón
por la cual se lo utiliza solamente para motores diesel lentos, en los cuales
el combustible dispone de una mayor cantidad de tiempo para quemar.
4.14.5 FUEL-OIL
Subproducto obtenido de los derivados más pesados del petróleo. Su
mayor viscosidad y mayor temperatura de inflamación, hace que queme
con cierta dificultad. Debido a que se obtiene como residuo de la
destilación del petróleo, resulta un combustible económico. Se lo utiliza
principalmente en quemadores de petróleo.
4.14.6 ALQUITRAN DE HULLA
Es un subproducto obtenido de la fabricación del coque. Es un líquido
espeso de coloración negruzca. Su densidad es de 1,06 Kg/dm3. Puede
quemar directamente, pero se lo utiliza muy poco como combustible
limitándose su uso a algunos hogares especiales para este tipo de
combustible, los que requieren la colocación de inyectores especiales,
capaz de vencer la viscosidad del mismo. De su destilación fraccionada se
obtiene el benzol, combustible parecida a la nafta pero de mejor calidad, el
aceite de antraceno y los aceites medios y pesados.
4.14.7 ALQUITRÁN DE LIGNITO
152
CENTRALES TERMOELÉCTRICAS, COMBUSTIBLES
Se lo obtiene de la destilación del lignito. Es un combustible de coloración
parda oscura. Las características de este combustible son muy similares a
las del gas-oil pero al aplicarlo a motores diesel, su comportamiento esta
muy por debajo del de los derivados del petróleo.
4.14.8 ALCOHOL
Ya sean los alcoholes derivados del petróleo, como el alcohol metílico o el
alcohol etílico o los obtenidos por la destilación del vino o de las patatas,
son líquidos transparentes que pueden quemar muy fácilmente, no
obstante de encontrarse mezclados con agua en diversas proporciones,
debido a que se trata de líquidos sumamente inflamables.
El alcohol etílico es muy ávido de agua y al absorberla desprende calor
disminuyendo su volumen. El alcohol metílico es sumamente venenoso,
siendo su olor parecido al del alcohol etílico.
Los alcoholes puros, como combustible, tienen muy poco uso. Su mayor
empleo está en la preparación de mezclas con benzol, bencina o naftas,
con el objeto de mejorar la calidad de las mismas.
Poder
caloríCombus- fico
tible
Cal/kg
Nafta
11000
Kerosene 10500
Gas-oil
10250
Diesel-oil 10100
Fuel-oil
10000
Alquitrán 9100
de hulla
Alquitrán 9600
de lignito
Alcohol
7100
COMBUSTIBLES LÍQUIDOS
Tempera- Temperatura Densidad
tura
inflamación
Kg/dm3
inflamaespontánea
ción ºC
ºC
-55 a +10
475 a 530
0,73
25 a 43
400 a 450
0,83
65 a 85
350
0,85
90 a 100
320
0,88
110 a 150
300
0,91
75 a 95
575 a 625
1,06
Aire para
combust.
Kg.aire
Kg.Comb.
11,5
11
11
11
11
10
70 a 90
370
0,92
10,5
12
350
0,80
6,5
Fuente. Del Fresno Ramón, MÁQUINAS MOTRICES, Edit. Mitre 1974 Pag. 39
4.15
COMBUSTIBLES GASEOSOS
Son los que ofrecen mejores condiciones para entrar en combustión. En su
CENTRALES ELÉCTRICAS
153
composición se encuentran elementos activos que al quemar con el
oxígeno van a desprender calor, como ser el óxido de carbono, el
hidrógeno y los diversos hidrocarburos combustibles o componentes
inertes o sustancias no combustibles, como el hidrógeno o el anhídrido
carbónico, que prácticamente no van a intervenir para nada en el proceso
de la combustión.
4.15.1 GAS NATURAL
Se obtiene directamente en los yacimientos petrolíferos. Este gas es el
encargado de arrastrar hasta la superficie el petróleo, en donde separadores
especiales conducen por un lado al líquido y por el otro al gas. Su uso es
muy difundido en las proximidades de los mismos yacimientos. Para ser
utilizados en puntos lejanos al lugar de extracción, se requiere la
construcción de gasoductos para transportar el gas hasta el lugar de
consumo.
4.15.2 GAS DE ALUMBRADO
También se denomina gas de hulla. Se lo obtiene de la combustión
incompleta de la hulla. Por cada 100 Kg. de carbón de hulla que se
carbonizan, se obtienen unos 30 a 35 metros cúbicos de gas de alumbrado.
Es un excelente combustible, utilizado principalmente para usos
domésticos y pequeños hornos industriales, aunque su elevado precio
limita en muchos casos su empleo.
4.15.3 ACETILENO
El acetileno cuya composición química es C2 H2 se obtiene del tratamiento
del carburo de calcio (C2Ca) con el agua. De cada 100 Kg. de carburo de
calcio, se pueden obtener 30 m3 de gas de acetileno. Es un excelente
combustible de elevado poder calorífico, el que es superior a 1300 Cal/m3.
Su elevado precio de fabricación hace que su empleo como combustible
resulte muy limitado. Su empleo principal está en la soldadura
oxiacetilénica.
4.15.4 GAS DE AGUA
Se obtiene haciendo pasar vapor de agua a través de coque incandescente.
Esto origina la disociación del vapor de agua, la liberación del hidrógeno
que posee y la combinación del oxígeno libre con el carbono.
Debido a las reacciones endotérmicas que se originan la producción del
154
CENTRALES TERMOELÉCTRICAS, COMBUSTIBLES
gas de agua no puede ser continua, por cuya razón existe en forma
alternada, un periodo activo, durante el cual se inyecta vapor de agua, y un
periodo de calefacción. La única manera que se podría obtener una
producción continua de gas, sería entregando constantemente calor al
hogar donde se está produciendo la combustión.
El gas de agua es un excelente combustible pero su elevado precio hace
que sea sustituido por el gas pobre o mixto. En los laboratorios se emplea
el gas de agua para la obtención de hidrógeno libre.
4.15.5 GAS DE AIRE
Se lo obtiene haciendo pasar una corriente de aire a través de un manto de
hulla o lignito incandescente de gran espesor. El carbono quema en forma
parcial, y el gas de aire que se obtiene tiene suficiente óxido de carbono
para terminar de quemar después. En realidad, al atravesar el aire las capas
de carbón quema totalmente, produciendo anhídrido carbónico, gas este
que al atravesar las capas superiores de carbón incandescente se reduce a
óxido de carbono.
Las reacciones son exotérmicas y la producción de gas de aire se puede
realizar de forma continua.
El gas de aire se utiliza en aquellos casos en que su empleo se realiza
inmediatamente después de producido, ya que si se almacena gas de aire,
sufre un proceso lento de oxidación, que hace disminuir su poder
calorífico. Se lo emplea principalmente en los hornos Martin Siemens y en
los hornos de algunas pequeñas industrias metalúrgicas y de cerámica.
4.15.6 GAS POBRE O MIXTO
Este gas se lo obtiene haciendo pasar una corriente de aire húmedo, es
decir, una mezcla de aire con vapor de agua a través de una masa de gran
espesor de hulla o lignito incandescente. La mezcla de vapor de agua y
aire, quema parcialmente, produciendo cantidades variables de óxido de
carbono e hidrógeno, sustancias estas dos que van a constituir
principalmente los elementos activos del gas mixto.
El proceso exotérmico permite producir el gas en forma continua, se
emplea como combustible para calefacción.
CENTRALES ELÉCTRICAS
155
4.15.7 GAS DE ALTOS HORNOS
Se obtiene de los hornos de fundición. Al cargar un alto horno con mineral
para obtener lingotes de hierro, se desprende una serie de gases que salen
parcialmente quemados y pueden posteriormente ser utilizados en la
misma planta industrial como combustible. Estos gases constituyen los
gases de altos hornos, que se los utiliza principalmente para calefacción o
para la producción de fuerza motriz.
CENTRALES TERMOELÉCTRICAS, COMBUSTIBLES
156
COMBUSTIBLES GASEOSOS
Gas
Densid.
referida
al aire
Poder
Calori
Cal/m3
Natural
Alumbr.
0,38
Acetileno
De Agua
0,912
0,55
9500
4830 a
5120
13000
2420
De Aire
0,92
1080
COMPOSICIÓN
CH4 Hidro- CO2
carb.
diver.
CO
H
813
4955
2334
3843
2428
28
4151
4-6
0,51
3
2-4
0,2
N
2
23,5
4-6
3-7
5-8
6264
4654
60
KgAi
KgCom
5,5
13,4
2,2
0,9
Pobre0,86
1200 a
12- 3-5
0,23-7
0,9-1,1
o mixto
1500
13
0,5
Altos
0,98
900
28
4
8
0,8
hornos
Fuente. Del Fresno Ramón, MÁQUINAS MOTRICES, Edit. Mitre 1974 Pag. 42