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Rendimiento energético del carbón

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Rendimiento energético del carbón

  1. 1. Rendimiento energético del carbón Se considera el rendimiento energético de un carbón como la máxima cantidad de energía calorífica que se obtiene por su combustión (reacción química en la que el carbón se combina con el oxígeno del aire formando CO2 y desprendiendo energía). El rendimiento aumentara cuanto mayor sea la cantidad de carbono y menor la cantidad de impurezas.
  2. 2. Usos del carbón Los principales usos del carbón son la industria siderúrgica y el uso doméstico. Para este uso, el carbón ha de ser hulla MV y tener pocos estériles. También se utiliza para la producción de gas (gas natural y gas ciudad son lo mismo) y para la producción de HCs líquidos y alquitranes de usos diversos como colorantes, en medicamentos, en explosivos, en plásticos.
  3. 3. Aplicaciones del carbón El carbón se utiliza en gran variedad de aplicaciones, abarcando campos muy diversos. Atendiendo a su finalidad, se pueden clasificar en cuatro grupos:  Combustibles de uso general: El carbón mineral se utiliza directamente sin ninguna transformación. Se utiliza básicamente en las centrales térmicas.  Coque para la industria (Altos hornos): En una primera etapa de destilación del carbón se obtiene coque, otro producto gaseoso y en las paredes del horno que carbón prácticamente puro (grafito)  Producción de productos químicos: El grafito se utiliza para la fabricación de electrodos.  Gas de aplicaciones domésticas: De la destilación del componente volátil que se obtiene vapores amoniacales, brea o alquitrán. El carbón como fuente de energía primaria está recogido en el plan energético anual. Su utilización genera sobre el medio ambiente diversos efectos nocivos, comunes en mayor o menor grado a todos los combustibles fósiles: repercusiones sobre el suelo, el agua y la atmósfera.
  4. 4. Productos obtenidos. El carbón es la mayor fuente de combustible usada para la generación de energía eléctrica. En los primeros tiempos, el método convencional para generar electricidad consistía en la quema de bloques de carbón en una caldera para producir vapor Actualmente hay versiones modernas, en las cuales se pulveriza el carbón con el fin de incrementar su área superficial y el rendimiento de combustión. También puede realizarse una combustión en lecho fluidizado; el carbón se quema en un lecho de partículas calientes suspendidas en una corriente de gas. El carbón es también indispensable para la producción de hierro y acero; casi el 70 % de la producción de acero proviene de hierro hecho en altos hornos, los cuales utilizan carbón y cok. El cok se fabrica a partir de carbones coquizables que deben tener bajos contenidos de azufre y fósforo. El proceso de producción de cok proporciona muchos productos químicos secundarios, como el alquitrán de hulla, que se emplean para fabricar otros productos. Para su obtención, el carbón es procesado en baterías de hornos de cok. La mezcla de carbón, triturada a un tamaño de 3 mm, se agrega por la parte superior de los hornos y se calienta sobre 1.200 ºC durante un período de 18-20 horas. El contenido de volátiles del carbón sale como gas de cok, el cual es primero limpiado para remover las impurezas y obtener subproductos tales como alquitrán y benzol; los gases se usan para el calentamiento de los mismos hornos y como combustible de procesos asociados con la fundición. El cok calentado al rojo es empujado fuera de los hornos, enfriado y tamizado para remover los tamaños menores. El material de mayor tamaño, por encima de los 30 mm, va a los altos hornos donde suministra carbono como agente reductor, removiendo el oxígeno del mineral y el calor para fundir el hierro. Se están desarrollando nuevos procesos para la reducción directa de hierro (RDH), con lo cual se eliminan los altos hornos y los hornos de cok, así como la necesidad del costoso carbón coquizable. La mayoría de las plantas de cemento del mundo son alimentadas con carbón. Una alternativa a la combustión de carbón es la gasificación. Cuando el carbón entra en contacto con vapor y oxígeno, se producen reacciones termoquímicas que generan un gas combustible compuesto principalmente por monóxido de carbono e hidrógeno.
  5. 5. Impacto ambiental Se han desarrollado tecnologías para mejorar el impacto ambiental de los procesos que usan carbón, como el uso de precipitadores electrostáticos y/o filtros de mangas para que las plantas controlen la emisión de humos y polvos negros. Los focos de atención internacional, en el tema ambiental, son la «lluvia ácida» y el «efecto invernadero». Los problemas ocasionados por las emisiones fueron inicialmente atenuados con la construcción de chimeneas altas para mejorar la dispersión; pero en algunas partes surgieron problemas más serios, pues al quemar carbón y otros combustibles fósiles, sobre todo en las centrales eléctricas, se emite óxido de azufre y óxido de nitrógeno durante la combustión. Estos gases reaccionan químicamente con el vapor de agua y otras sustancias de la atmósfera para formar ácidos, los cuales caen con las lluvias. El daño sufrido por los árboles y la acidificación de lagos condujeron al debate de la lluvia ácida. El efecto invernadero es de hecho un fenómeno natural que se refiere al calentamiento de la superficie de la Tierra, causado por el efecto del vapor de agua y de ciertos gases presentes en la atmósfera (dióxido de carbono, entre otros). Ciertos gases, conocidos como gases de invernadero, absorben radiación de «onda larga» y la reflejan hacia abajo para calentar la superficie terrestre. Sin el efecto invernadero, la temperatura promedio de la Tierra estaría cerca de 330 ºC más fría de lo que es actualmente y el mundo seria inhabitable. Los gases de efecto invernadero incluyen vapor de agua (predominante), dióxido de carbono (C02), metano (CH4), óxido nitroso (N20) y, en años recientes, los halocarbonados y sus sustitutos (HFCs y PFCs), así como los hexafluoruros de azufre (SF6).

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