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2 combustibles fósiles

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2 combustibles fósiles

  1. 1. Los combustibles fósiles son: El carbón El petróleo y el gas natural ¿De donde proceden todos ellos? De restos vegetales y otros organismos vivos que hace millones de años fueron sepultados por efecto de grandes cataclismos 0 fenómenos naturales. ¿Y que ha ocurrido con estos restos vegetales y organismos? Se fueron transformando, por la acción de los microorganismos, bajo unas condiciones de temperatura y presión adecuadas
  2. 2. Según el residuo orgánico de que se trate, de las condiciones y el tiempo de permanencia, tenemos: combustibles sólidos (carbón) combustibles líquidos (petróleo)
  3. 3. combustibles gaseosos (gas natural) 2.1 El carbón
  4. 4. A. Tipos de carbón Atendiendo a su procedencia, los carbones se clasifican en: minerales y artificiales 1. Carbón mineral. ¿Cual es la procedencia? Procede de la transformación de grandes masas de vegetación que han debido quedar sepultadas y han sufrido un proceso de carbonización total 0 parcial.
  5. 5. Según la naturaleza de los vegetales y su antigüedad, el carbón presenta una composición diferente. Se distinguen cuatro tipos: antracita Es de color negro a gris acero, es brillante hulla Es de color negro y brillo mate o graso
  6. 6. lignito Es de color negro o pardo y frecuentemente presenta una textura similar a la de la madera turba color pardo oscuro
  7. 7. El consumo de carbón en España en el año 2010 fue de 13,69 Mtep, y procedió de los países indicados en el grafico.
  8. 8. 2. Carbones artificiales Son fabricados 0 modificados por el ser humano Los más importantes son: - Carbón 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 combustión.
  9. 9. En que se utiliza: En calefacciones (braseros) En la actualidad prácticamente no se emplea, excepto en barbacoas - Carbón de coque Este se utiliza, fundamentalmente, como combustible y reductor de óxidos metálicos en los altos hornos, para la obtención del acero Este carbón deberá ser poroso para permitir el paso del aire hacia arriba, y resistente, para soportar la enorme carga que se encuentra encima de él Breve introducción del carbón ¿Cuando se empieza a utilizar a gran escala el carbón? En el siglo XVI, como sustituto de la madera, que empezaba a escasear. ¿Qué ocurre en la Revolución Industrial con el carbón? Constituye la fuente de energía principal en maquinas industriales, tracción ferroviaria e iluminación de ciudades.
  10. 10. ¿Qué ocurrió en 1910? Que más del 90 % de la energía consumida a nivel mundial provenía del carbón. La producción anual fue durante aquel añ0 de 1200 millones de toneladas. ¿Qué ocurre partir de 1920 ? El carbón empieza a experimentar una notable decadencia a favor del petróleo. ¿ Qué ocurre en la actualidad? Su uso se restringe casi exclusivamente a centrales térmicas clásicas.
  11. 11. B. Aplicaciones del carbón El carbón en la actualidad ha perdido mucha importancia debido a su alto poder contaminante, sigue teniendo bastantes aplicaciones como fuente primaria de energía. Cabe destacar tres aplicaciones importantes: 1. Fabricación de corbón de coque 2. Obtención de productos industriales 3. Producción de electricidad en centrales térmicas clásicas 1. Fabricación de carbón de coque. Se emplea para la fabricación del acero. Este carbón realiza dos funciones vitales: a) Servir como combustible, para fundir el mineral de hierro. b) Emitir gases que reaccionen con los óxidos ferrosos para transformarlos en hierro. Este proceso recibe el nombre de reducción
  12. 12. El proceso de obtención del carbón de coque se muestra a continuación: 1. Se introduce carbón de hulla en una cámara cerrada 2. Se controla la cantidad de oxígeno que se introduce en la cámara Carbón de hulla 3. Se aumenta la temperatura hasta unos 1100ºC y se mantiene durante unas 16h 4. Se extrae el carbón de coque , al rojo vivo, y se vierte sobre un vagón
  13. 13. 5. Se transporta hasta la torre de enfriamiento (cortina de agua). 6. Antes de que se enfrié se realizan briquetas de coque comprimiéndolas fuertemente 2. Obtención de productos industriales. Los mas importantes son: - Gas ciudad Fue empleado, como combustible gaseoso en sustitución del butano en la mayoría de la viviendas de las grandes ciudades. En la actualidad, este gas se emplea en las propias coquerías 0 para la industria. Fue retirado del uso domestico por ser muy tóxica .
  14. 14. - Vapores amoniacales Se obtiene sulfato amóniaco, usado como fertilizante. - Grafito - Brea 0 alquitrán Aceites. De ellos se sacan productos tales como medicamentos (acido acetilsalicilico), colorantes, insecticidas, explosivos. plásticos, etc. Se obtienen: Pez. Para pavimentar carreteras (asfalto) e impermeabilizar tejados. 3. Producción de electricidad en centrales térmicas clásicas. Generan electricidad a partir de combustibles fosiles (carbon, fueloleo y gas natural).
  15. 15. Hay dos formas de extraer el carbón: - Explotación subterránea Normalmente, se transporta a la superficie mediante vagonetas. A veces suele aparecer un gas, denominado grisú y compuesto mayoritariamente por metano, que en contacto con una chispa produce explosiones. Este sistema de extracción es muy caro y peligroso. Partes de una mina El medio de transporte de la caña, es el ascensor, la jaula. En cada caña hay dos jaulas. El elemento más visible de un pozo minero es su castillete. Elevado muchos metros por encima de la superficie. Oculto bajo el castillete se encuentra el elemento más importante de una mina: la caña del pozo. La caña es un túnel horadado en vertical, con una profundidad variable según la programación de cada mina. Es su principal arteria de comunicación, por donde entran y salen a diario los hombres, el carbón y los materiales. A su vez, es el punto desde donde se excavan en horizontal las sucesivas plantas o niveles de explotación de la mina.
  16. 16. El pozo es la perforación vertical principal empleado para el acceso de las personas a la mina y para sacar el mineral lleva aire fresco a los mineros y evita la acumulación de gases peligrosos conecta el yacimiento de mineral con el pozo principal a varios niveles cámaras donde se extrae el mineral se utiliza principalmente para levantar el material, mineral, gente que lleva y los equipos Sus funciones pueden ser, Ventilación, Transporte de material, Acceso de servicios o Evacuación de emergencia
  17. 17. - Explotación a cielo abierto. Para aquellos yacimientos que se encuentran a ras de superficie. Su extracción es menos peligrosa y mucho mas barata, aunque no sin algunas dificultades.
  18. 18. C. Nuevas tecnologías aplicadas a las centrales térmicas Debido a que la quema de carbón suele provocar gran contaminación del medio ambiente. Se están implantando nuevas tecnologías, como: - Combustión en lecho fluido. El carbón molido se mezcla con partículas de cal y asciende mediante una corriente de aire. Al estar flotando, arde mejor y aumenta el rendimiento. Además el azufre del carbón reacciona con la cal y no se emite a la atmósfera evitando así los efectos de la lluvia ácida.
  19. 19. - Gasificación del carbón. Consiste en inyectar oxigeno 0 aire, junto con vapor de agua, a una masa de carbón. Con ello se genera la emisión de un gas, que posteriormente se quema.
  20. 20. D. Sectorización del consumo de carbón Las reservas de carbón se estiman en 4300 millones de toneladas. El 82% de los recursos carboníferos de España están concentrados en tres provincias: León (35%), Asturias (30%) y Teruel (17%). El consumo de carbón en España durante el año 2010 fue de 28, 33 millones de toneladas. De ellas. se importaron 21,15 millones.
  21. 21. a) Impacto medioambiental. E. Carbón y medio ambiente Como afecta la combustión del carbón al medio ambiente. La combustión del carbón origina deterioros medioambientales importantes. Los mas importantes son la emisión a la atmósfera de óxidos de azufre (SOx) , óxidos de nitrógeno (NOx), partículas solidas, hidrocarburos (metano) y dióxido 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 dióxido de carbono (CO2) en la atmosfera. - Lluvia ácida: se genera como consecuencia de la emisión de azufre y óxidos de nitrógeno a la atmosfera. - Perdida de parte del manto fértil del suelo: origina la destrucción de buena parte de los bosques.
  22. 22. - Contaminación de los ríos: daña la vida acuática y deteriora el agua que consumimos. - Deterioro del patrimonio arquitectónico: los gases producidos por la combustión del carbón atacan la piedra, poniendo en peligro su conservación. Los residuos sólidos originados en la combustión del carbón (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)
  23. 23. 2.2 El petróleo. Hidrocarburo: compuesto orgánico formado por átomos de carbono e hidrógeno Su color es pardo oscuro y su densidad varia entre 0,8 y 0,95 kg/ dm3 no disolviéndose en el agua. La composición generalmente, suele estar comprendida dentro de los valores siguientes:
  24. 24. - Origen del petróleo. La formación del petróleo es análoga a la del carbón. Grandes cantidades de materia vegetal y animal (especialmente plancton marino) fueron sepultadas por sedimentos; posteriormente, de manera gradual y en determinadas condiciones de presión y temperatura, se originó el petróleo gracias a dos tipos de descomposición: - Inicialmente, la descomposición se llevó a cabo mediante bacterias aerobias (que necesitan oxigeno) - Posteriormente, a medida que se iban depositando mas sedimentos y ya no había oxigeno aparecieron bacterias anaerobias. Estas bacterias convirtieron la materia orgánica en hidrocarburos, que se almacenaron en lugares donde la roca era porosa y en cuyo alrededor había roca impermeable (arcilla) que evitaba que, por efecto de la presión de los gases, saliese al exterior.
  25. 25. - Pozos petrolíferos. La localización y extracción del petróleo 0 crudo no es una tarea sencilla . Se necesita personal muy cualificado y equipos muy costosos. Antes de proceder a la perforación, hacer un estudio de las características del terreno. http://www.fundacionypf.org/Infografa/extraccion_convencional.html
  26. 26. Previamente debe sufrir un proceso de destilación en las refinerías, con objeto de separar los distintos hidrocarburos que lo forman. Si ese gas evaporado se enfría en otro lugar, será posible recuperarlo. Las refinerías: destilación fraccionada 0 múltiple del petróleo. Para que se utilizan. El petróleo 0 crudo no se utiliza directamente tal y como se extrae del yacimiento. Supongamos que una mezcla la componen un solido y un líquido; al evaporarse el liquido, en el recipiente quedara solamente el sólido. El principio es bastante sencillo. Pues bien, el crudo esta formado por distintos hidrocarburos con diferentes temperaturas de evaporación, por lo que se pueden separar elevando su temperatura y enfriándolo posteriormente.
  27. 27. Luego de entrar en las bandejas, cada sustancia tiene ya su lugar determinado, mientras que el resto del petróleo que no se evaporó (crudo reducido) cae hacia la base. El problema que se presenta es que las temperaturas de ebullición de los distintos hidrocarburos que componen el petróleo están muy próximas. Para evitar que uno de ellos sea arrastrado por el otro, es necesario destilarlo de nuevo, constituyendo lo que se denomina destilación fraccionada 0 múltiple El petróleo crudo pasa primero por un horno, donde se calienta (hasta un máximo 400 °C), 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 automáticamente en sus respectivas bandejas.
  28. 28. En la Figura se puede observar la forma interna de la torre de destilación 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 escalón en escalón, vuelve a ascender hasta alcanzar la sección de la torre que tiene la temperatura correspondiente a la suya de condensación. Allí, estos gases ascendentes se licuan y salen al exterior de la torre, mediante los conductos adecuados.
  29. 29. La composición típica de un litro de crudo después del proceso de refino suele ser la que se muestra en la Figura
  30. 30. 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 alquitrán), 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 ebullición con objeto de romper las moléculas complejas (por agitación térmica). Y que conseguimos con esto: Obtener otras de menor peso molecular que coincidan con las de los hidrocarburos de mayor demanda. Realizar las actividades 11, 12, 13 y 15 de la página 38
  31. 31.  Productos obtenidos y sus aplicaciones. De los pozos petrolíferos se obtienen dos tipos de combustibles: - Gas natural. Se ha originado como consecuencia de la descomposición de materia orgánica a través de un proceso análogo al del petróleo. Suele encontrarse de dos maneras distintas: Recibe el nombre de gas natural húmedo, ya que se halla mezclado con combustibles gaseosos derivados del petróleo (hidrocarburos), como metano, etano, propano y butano. 1. En la parte superior de los yacimientos de petróleo. 2. En grandes bolsas recubiertas de material impermeable (arcilla), que soporta las altas presiones que hay en el interior. Este gas recibe el nombre de gas natural seco. Se compone básicamente de metano y etano (con mas del 70 %) y pequeñas proporciones de hidrogeno y nitrógeno.
  32. 32. Una vez en la superficie, se almacena (a gran presión para que se licue el gas) en unos depósitos llamados gasómetros, y posteriormente se conduce mediante tuberías (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, así como otros hidrocarburos, quedando prácticamente con una composición de metano (84%), etano (8%), propano (2%) y otras impurezas. Su poder calorífico es, en condiciones normales, de 8540 kcal/m³. Su combustión es muy poco contaminante, ya que el porcentaje de azufre es muy bajo.
  33. 33. Hidrocarburos líquidos, sólidos y gaseosos. Los productos mas importantes que se obtienen, son:
  34. 34. De esta manera, los gases se convierten en líquidos, recibiendo el nombre de gases licuados del petróleo (GLP). El propano y el butano se comercializan en botellas de distintos tamaños, a grandes presiones. • Otros combustibles no procedentes del petróleo son: En la actualidad se utiliza como combustible en la propia obtención del carbón de coque. - Gas ciudad 0 manufacturado. Como se obtiene. Mayoritariamente en las coquerías, al transformar el carbón de hulla en coque metalúrgico. Hasta no hace mucho tiempo se empleaba para fines domésticos (calefacción , calentadores y cocinas). Tiene el inconveniente de ser bastante tóxico y de contaminar el medio ambiente. Su poder calorífico en condiciones normales (Pc(cn )) presión 1 atm y temperatura 0°C, esta comprendido entre 4000 y 5500 kcal /m³
  35. 35. - Gas pobre 0 gas del alumbrado. Se obtiene a partir de la combustión incompleta de materia vegetal. Su poder calorífico es muy pequeño: Pc= 1500 kcal/m³. Ya casi no se emplea. Se obtiene al añadir agua al carburo de calcio (CaC2) Se emplea en la soldadura oxiacetilénica. Su poder calorífico es de 13 600 kcal/m³ - Acetileno

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