Combustibles fosiles

TECNOLOGÍA INDUSTRIAL
ÍNDICE
1.
2.
3.
4.
EL CARBÓN
EL PETRÓLEO
EL GAS NATURAL
LAS CENTRALES TERMOELÉCTRICAS
1.- EL CARBÓN
— Combustible sólido, negro, formado principalmente
por C (también H, O, N,...).
— Tipos de carbón:
— Carbones naturales
— Turba.
— Lignito.
— Hulla.
— Antracita.
— Carbones artificiales
— Coque.
— Carbón vegetal.
1.1.- TIPOS DE CARBÓN
— Carbones naturales
Proceden de la fermentación anaeróbica de grandes
masas vegetales debido a la acción de microorganismos
y las condiciones de P y T.
En función de su contenido en C distinguimos:
—Turba:
—
—
—
—
Es el de mas reciente formación.
Es el de menor contenido en C ⇒ menor poder
calorífico.
Tiene un alto contenido en agua (hasta 90%) ⇒ es
necesario secarlo al aire para usarlo como combustible
(40%).
Se emplea como combustible en calefacciones.
Carbones naturales (continuación)
— Lignito:
—
—
—
—
—
Se encuentra en yacimientos poco profundos ⇒ costes de
explotación relativamente bajos.
Tiene un contenido en agua bastante alto (hasta 50%) ⇒
es necesario secarlo antes de usarlo como combustible.
El contenido en C es mayor que la turba
Bajo poder calorífico aunque mayor que la turba.
Se emplea como combustible en calefacciones domesticas
e industriales y producción de energía.
Carbones naturales (continuación)
— Hulla:
—
—
—
El contenido en C es mayor que la turba y el
lignito.
Buen combustible de alto poder calorífico.
Se emplea:
—
—
—
Para la fundición de metales.
Para obtener energía eléctrica.
Para obtener coque, alquitrán, gas ciudad, amoniaco y
grafito por destilación seca (calentamiento en ausencia
de aire).
Carbones naturales (continuación)
— Antracita:
—
—
—
—
—
El carbón mas antiguo
Es el de mayor contenido en C.
Tiene un alto poder calorífico.
Es el tipo de carbón menos abundante.
Se emplea:
—
—
—
—
Para calefacciones.
Para obtener energía eléctrica.
En la industria del cristal.
Como reductor de los óxidos de metal(elimina el oxido
obteniéndose el metal puro).
Carbones artificiales
— Carbones artificiales
— Coque:
—
—
—
—
Se obtiene por destilación seca (calentamiento en ausencia
de aire) principalmente de la hulla.
Además se obtiene en este proceso gas ciudad, amoniaco y
alquitrán.
Arde sin llama y es un buen combustible de alto poder
calorífico.
Se emplea:
—
—
Para la producción de hierro en altos hornos.
En los hornos de fuego continuo.
Carbones artificiales (continuación)
— Carbón vegetal:
—
Se obtiene por destilación seca de la madera.
—
Es muy poroso (flota en el agua).
—
Se emplea principalmente como absorbente de
gases en mascarillas antigás y bombas de vacío.
1.2.- EXPLOTACIÓN Y TRANSPORTE DEL
CARBÓN
Existen dos métodos.
— Explotación a cielo abierto.
— Yacimientos en la superficie o a escasa profundidad.
— El carbón obtenido es de baja calidad.
— Terminada la extracción se recubre el terreno para
minimizar el impacto medioambiental.
1.2.- EXPLOTACIÓN Y TRANSPORTE DEL CARBÓN (continuación)
— Laboreo subterráneo
— Se utiliza cuando el carbón está a gran profundidad.
— Se perforan pozos hasta la veta y galerías para su
extracción.
— El carbón se extrae con vagonetas, elevadores o cintas
transportadoras.
— Importante una buena ventilación (grisú).
— Limpio y triturado se transporta en tren, barco o
camiones
Laboreo subterráneo
1.3.- PRODUCCIÓN MUNDIAL DE CARBÓN
— Ver tabla del libro de texto.
1.4.- EL CARBÓN EN ESPAÑA
— Los yacimientos mas importantes de hulla y antracita están en
Asturias y León.
— Se emplea en
— Centrales térmicas.
— Obtención de hierro (siderurgia).
— Industrias químicas y cementeras.
1.5.- VENTAJAS E INCONVENIENTES DEL
CARBÓN
— Ventajas:
— Obtenemos energía de forma regular.
— Proporciona gran cantidad de energía.
— Zonas de utilización cercanas a los yacimientos ⇒
Abaratamiento del transporte.
— Inconvenientes:
— Extracción peligrosa.
— Transporte caro obliga a utilizarlo junto a los yacimientos.
— No renovable.
— La combustión contamina el medioambiente.
1.6.- IMPACTO MEDIOAMBIENTAL DEL
CARBÓN
— Sobre el suelo:
— La explotación provoca impacto visual y destrucción de gran
superficie de suelo.
— Lluvia ácida afecta a la capa superficial de suelo.
— Sobre el agua:
— El agua del circuito de refrigeración de centrales térmicas se
toma de mares y ríos y se devuelve caliente. Este agua tiene
menos O2 ⇒ afecta a la vida animal y vegetal.
— El agua procedente del lavado del carbón contamina el agua
de ríos y mares.
1.6.- IMPACTO MEDIOAMBIENTAL DEL CARBÓN (continuación)
— Sobre la atmósfera:
— La combustión del carbón provoca que se expulsen a la
atmósfera: CO2 , vapor de agua, óxidos de azufre y óxidos de
nitrógeno principalmente.
— Efecto invernadero
—
—
—
—
Causado principalmente por el exceso de CO2,
La radiación solar llega a la superficie de la Tierra en forma de
ondas de frecuencia alta (traspasan la capa de CO2.)
El calor que emite la Tierra (en forma de ondas de frecuencia
mas bajas) es absorbido por el CO2,
Esto provoca un calentamiento global del planeta ⇒ alteraciones
climáticas importantes, aumento de los desiertos, deshielo de
casquetes polares, elevación del nivel del mar,...
1.6.- IMPACTO MEDIOAMBIENTAL DEL CARBÓN (continuación)
— Lluvia ácida:
—
—
—
Causada por los óxidos de azufre y nitrógeno procedentes
de las impurezas del carbón.
Estos óxidos reaccionan con el agua de lluvia y forman
ácidos sulfúrico y nítrico.
Estos ácidos
—
—
—
—
Contaminan el agua de ríos y mares.
Destruyen el manto fértil del suelo.
Destruyen bosques.
Deterioran el patrimonio arquitectónico.
2.- EL PETRÓLEO
— Combustible líquido, oleoso, pardo negruzco,
formado por una mezcla de hidrocarburos.
— Poder calorífico: 9000-11000 Kcal/kg.
— Proceden de la transformación en ausencia de aire
de grandes masas de plancton debido a la acción
de bacterias bajo capas de sedimentos en cuencas
marítimas próximas a la costa.
— Se encuentra en bolsas, por regla general junto
con gases y agua salada.
2.1.- PROSPECCION, EXPLOTACION Y
TRANSPORTE DEL PETROLEO.
— Prospección del petróleo
Es la investigación de acumulaciones de petróleo de valor
comercial.
La prospección acaba con una perforación de
exploración.
2.1.- PROSPECCION, EXPLOTACION Y TRANSPORTE DEL PETROLEO
(continuación).
— Explotación del petróleo
La perforación del yacimiento puede realizarse
mediante dos métodos:
— Método de percusión: consiste en romper la roca con una
sonda de acero que se eleva y desciende continuamente. Hay
que sacar los fragmentos de roca periódicamente
introduciendo una cuchara.
Se utiliza este método en pozos de poca profundidad.
La velocidad de perforación es lenta (20-30 m/día).
— Método de rotación: se emplea una broca en forma de cola
de milano, que va en el interior de una columna de tubos de
acero, que gira a gran velocidad.
Es un método rápido de perforación.
2.1.- PROSPECCION, EXPLOTACION Y TRANSPORTE DEL PETROLEO
(continuación).
— Extracción del petróleo
Después de perforado el pozo, se extrae el petróleo
por uno de estos métodos:
— Flujo natural: el petróleo brota debido a la presión
ejercida por el agua y los gases del yacimiento.
— Extracción mediante bomba hidráulica o eléctrica.
— Inyección de gas por debajo del nivel del petróleo.
— Bombeo mecánico o mediante varillas: consiste en
succionar el petróleo mediante un sistema cilindro
embolo movido por un sistema de rotación por
excéntrica.
2.1.- PROSPECCION, EXPLOTACION Y TRANSPORTE DEL PETROLEO
(continuación).
— Transporte del petróleo
Antes de su transporte el crudo se conduce a dos
depósitos: en uno se extrae el gas que contenga y
en el segundo el agua.
El petróleo se transporta de distintas formas:
— Oleoductos: tubos de acero en superficie o enterrados.
Van desde las refinerías o yacimientos hasta puertos de
embarque o grandes centros de consumo.
— Petroleros: transportan la carga dividida en tanques
separados.
— Transporte por ferrocarril o carretera: se usan vagones o
camiones cisterna si el oleoducto no es rentable.
2.2.- APLICACIONES DEL PETROLEO.
— Para que sea útil el crudo se debe someter a un proceso de
refino en las refinerías.
— En las refinerías se realiza una destilación fraccionada del
petróleo.
—
—
—
—
—
—
Se calienta el petróleo a unos 360º.
Los gases obtenidos se van enfriando a medida que ascienden por una
torre de fraccionamiento.
Los líquidos procedentes de los gases condensados se recogen en
bandejas y se pasan a depósitos.
Desde abajo hasta arriba, se recogen los líquidos de punto de
ebullición progresivamente decreciente.
En el fondo de la torre quedan los aceites pesados que no se evaporan.
A la parte superior de la torre llegan los gases que se licuan a
temperatura ambiente.
2.2.- APLICACIONES DEL PETROLEO (continuación).
— Craking. Proceso de calentamiento de una mezcla de
hidrocarburos por encima de su tª de ebullición para
romper las moléculas y obtener otras más sencillas.
(Ej. Obtener gasolina del gasoil).
— Polimerización. Unión de moléculas ligeras
(generalmente de hidrocarburos gaseosos) para
obtener un hidrocarburo más complejo (gasolina).
2.2.- APLICACIONES DEL PETROLEO (continuación).
— Productos del petróleo:
— Sustancias petroquímicas: productos obtenidos del petróleo son la
base para fabricar plásticos, fibras sintéticas (nailon, poliéster,
fibras acrílicas,…), pinturas, disolventes, medicamentos,
insecticidas,…
— Combustibles líquidos: gasolina (motores de explosión), gasoil
(motores diesel), queroseno (motores a reacción de aviones) y fuel
(centrales térmicas).
— Combustibles gaseosos:
—
—
—
Gas ciudad: mezcla de gases combustibles (hidrógeno, metano etileno,
monóxido de carbono, dióxido de carbono, oxigeno). Ha sido sustituido
por el gas natural.
Gas natural y mezclas de éste con propano, butano y aire.
Gases licuados del petróleo GLP: se almacenan y transportan en
bombonas y tanques en estado líquido.
2.3.-VENTAJAS E INCONVENIENTES DEL USO DEL
PETRÓLEO
— Ventajas:
— Proporciona energía de forma regular y con buen
rendimiento.
— Se obtienen muchos productos.
— Inconvenientes:
— Energía no renovable.
— Los gases derivados de la combustión contaminan.
— Riesgo de accidentes en refinerías y plataformas
petrolíferas, así como en su transporte.
3.- EL GAS NATURAL
— Es una mezcla de gases, incolora y muy
inflamable.
— Está formado metano principalmente (>70%),
etano, propano y butano.
— Se obtiene del interior de la tierra, a veces
acompañando al petróleo.
— Su origen es semejante al petróleo.
— Los métodos de prospección son similares a los
del petróleo.
— La extracción del gas se hace por flujo natural.
— Una vez extraído se le purifica (se elimina el agua,
el petróleo si lo hay, productos sulfurosos,)
3.- EL GAS NATURAL (continuación)
— Transporte del gas natural:
— Mediante gaseoductos: son tuberías por las que circula
el gas a alta presión.
— Mediante buques y camiones cisterna: es necesario
licuar primero el gas.
3.1.-APLICACIONES DEL GAS NATURAL
— Combustible domestico e industrial.
— Combustible en centrales térmicas.
— Materia prima en la industria petroquímica.
— Materia prima para la obtención de gasolina.
— Combustible en programas de cogeneración.
3.3.-IMPACTO MEDIOAMBIENTAL DEL PETRÓLEO
Y EL GAS NATURAL
— Sobre el suelo:
— La explotación provoca impacto visual y destrucción de
superficie de suelo provocado por pozos, refinerías,
oleoductos y gaseoductos,...
— Derrames de petróleo y sus derivados.
— Sobre el agua:
— El agua del circuito de refrigeración de centrales térmicas se
toma de mares y ríos y se devuelve caliente. Este agua tiene
menos O2 ⇒ afecta a la vida animal y vegetal.
— Vertidos de las refinerías y petroleros en la carga y descarga.
— Accidentes de petroleros y en refinerías.
3.3.- IMPACTO MEDIOAMBIENTAL DEL PETROLEO Y EL GAS
NATURAL (continuación)
— Sobre la atmósfera:
— La combustión del petróleo principalmente,
provoca que se expulsen a la atmósfera:
—
—
—
—
CO2 ,principal responsable del efecto invernadero.
CO, muy toxico. Procede de la combustión incompleta del
carbono en los motores de explosión.
Hidrocarburos (HC), procedentes de motores y refinerías.
Óxidos de azufre y de nitrógeno, causantes de la lluvia ácida.
3.3.- IMPACTO MEDIOAMBIENTAL DEL PETROLEO Y EL GAS
NATURAL (continuación)
— Medidas correctoras
— Incorporar catalizadores en los coches para reducir al
emisión de gases.
— Utilizar filtros y catalizadores en las instalaciones de
combustión.
— Tratar las aguas de refrigeración en las centrales
térmicas.
— Establecer las medidas de seguridad adecuadas para
que no se produzcan accidentes.
— Sustituir los combustibles fósiles por otras fuentes de
energía mas limpias.
4.- CENTRALES TERMICAS.
— Transforman la energía térmica o calorífica
procedente de la combustión de los combustibles
fósiles en energía eléctrica.
— Funcionamiento.
— Si el combustible es carbón se transporta mediante
cinta hasta una tolva, desde donde pasa a un molino
que lo tritura. El polvo se mezcla con aire precalentado
y se introduce en la caldera.
4.- CENTRALES TERMICAS (continuación)
— Funcionamiento (continuación).
— Si el combustible es fuel se conduce desde los depósitos
hasta la caldera, experimentando un calentamiento
previo.
— Si el combustible es gas natural, este se calienta y se
conduce hasta la caldera desde los tanques de
almacenamiento.
— En la caldera se quema el combustible produciéndose
energía térmica que convierte en vapor el agua que
circula por los tubos que rodean las paredes de la
caldera.
4.- CENTRALES TERMICAS (continuación)
— El vapor, sobrecalentado, llega hasta las distintas
turbinas (para conseguir un máximo aprovechamiento
energético del vapor).
—
—
—
Turbinas de alta presión (paletas pequeñas).
Turbinas de media presión.
Turbinas de baja presión (alabes grandes).
— El giro de los alabes de las turbinas se transmite al rotor
de un generador, produciéndose la energía eléctrica que
se transporta por las líneas de AT (previamente hay que
elevar su V con transformadores)
4.- CENTRALES TERMICAS (continuación)
— El vapor procedente de las turbinas se licua en el
condensador por medio de un circuito de refrigeración
que utiliza agua de ríos o mares. El vapor condensado
se devuelve mediante una bomba a la caldera. El agua
del circuito de refrigeración se enfría en la torre de
refrigeración mediante aire.
— Los gases producto de la combustión (muy calientes) se
aprovechan para precalentar el agua y el aire antes de
su entrada en la caldera.
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eléctricas